JPH073776B2 - 測長用電子顕微鏡 - Google Patents
測長用電子顕微鏡Info
- Publication number
- JPH073776B2 JPH073776B2 JP60021629A JP2162985A JPH073776B2 JP H073776 B2 JPH073776 B2 JP H073776B2 JP 60021629 A JP60021629 A JP 60021629A JP 2162985 A JP2162985 A JP 2162985A JP H073776 B2 JPH073776 B2 JP H073776B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measurement
- sample table
- length
- wafer
- image
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、VLSIの表面パターン等の微細構造寸法を測定
する走査電子顕微鏡に係り、特に多数の測定対象物を逐
次効率良く測定するに好適な装置に関する。
する走査電子顕微鏡に係り、特に多数の測定対象物を逐
次効率良く測定するに好適な装置に関する。
半導体の高集積化に伴なつて、電子顕微鏡によるVLSI計
測の必要性が増加している。現在の半導体プロセスの計
測に使用される装置は、レーザ光を用いた光学式のもの
が中心であるが、数年後には光の波長による分解能限界
のため使用できなくなると考えられる。この解決策とし
て、電子線の高分解能を利用した走査電子顕微鏡方式の
計測法が開発されている。
測の必要性が増加している。現在の半導体プロセスの計
測に使用される装置は、レーザ光を用いた光学式のもの
が中心であるが、数年後には光の波長による分解能限界
のため使用できなくなると考えられる。この解決策とし
て、電子線の高分解能を利用した走査電子顕微鏡方式の
計測法が開発されている。
この計測法は、生江隆男他、微小線幅測定装置、（日本
学術振興会第132委員会第85回研究会資料、PP1〜5,昭和
58年11月）に記載のように、半導体ウエハーを走査電子
顕微鏡（以下SEMと略す）にて観察し、ウエハーパター
ンの線幅などを測るものである。その計測処理手順のフ
ローチャートを第１図に示す。ステツプ11では半導体ウ
エハーをSEMの試料台にセツトし、ガスの排気を行なつ
て真空を作り試料台を試料室に送り込む。この時、ウエ
ハーのオリフラを使つて、試料台とウエハーの大まかな
位置合わせが行なわれる。次にステツプ12で、アライメ
ントと呼ばれる高精度な位置合わせが行なわれる。種々
のアライメント方式が開発されているが、ウエハー上に
事前に作られたアライメント用パターンをSEMで観察
し、その位置と試料台の位置関係を測定することで、試
料台上のウエハー位置を高精度に肥える方法が一般的で
ある。
学術振興会第132委員会第85回研究会資料、PP1〜5,昭和
58年11月）に記載のように、半導体ウエハーを走査電子
顕微鏡（以下SEMと略す）にて観察し、ウエハーパター
ンの線幅などを測るものである。その計測処理手順のフ
ローチャートを第１図に示す。ステツプ11では半導体ウ
エハーをSEMの試料台にセツトし、ガスの排気を行なつ
て真空を作り試料台を試料室に送り込む。この時、ウエ
ハーのオリフラを使つて、試料台とウエハーの大まかな
位置合わせが行なわれる。次にステツプ12で、アライメ
ントと呼ばれる高精度な位置合わせが行なわれる。種々
のアライメント方式が開発されているが、ウエハー上に
事前に作られたアライメント用パターンをSEMで観察
し、その位置と試料台の位置関係を測定することで、試
料台上のウエハー位置を高精度に肥える方法が一般的で
ある。
次にパターンの測長であるが、例えば第２図に示すよう
に１ウエハー当たり５点程度を選んで、事前に決められ
たウエハーパターンの線幅を測長することが行なわれ
る。このためには、まず測長する点をSEMの視野内に持
つてくる必要があり、一般には試料台が自動的に動い
て、事前に決められたウエハーパターン上の測定点をSE
M像として表示できるようになつている。ステツプ13で
おこなわれるこの処理を視野選択と呼び、選択された視
野のSEM像の例を第３図に示す。
に１ウエハー当たり５点程度を選んで、事前に決められ
たウエハーパターンの線幅を測長することが行なわれ
る。このためには、まず測長する点をSEMの視野内に持
つてくる必要があり、一般には試料台が自動的に動い
て、事前に決められたウエハーパターン上の測定点をSE
M像として表示できるようになつている。ステツプ13で
おこなわれるこの処理を視野選択と呼び、選択された視
野のSEM像の例を第３図に示す。
このSEM像に対し、第３図に示すような画面上の２組の
カーソルをオペレータがセツトして測定を行なう。ウエ
ハーパターンの線の両エツジにカーソルを合わせ易いよ
うに、角度の付くカーソルや２本線でエツジをはさむカ
ーソル等が工夫されている。
カーソルをオペレータがセツトして測定を行なう。ウエ
ハーパターンの線の両エツジにカーソルを合わせ易いよ
うに、角度の付くカーソルや２本線でエツジをはさむカ
ーソル等が工夫されている。
以上でステツプ14における第１測定点の測定が完了し、
次に第２測定点の視野選択と測定が行なわれる。次々と
第５測定点までの測定が完了したら、ステツプ15でウエ
ハーを交換室まで取り出してガスを注入し、ウエハーリ
セツトを行なう。これで１枚のウエハーの測長が終わ
り、再びステツプ11に戻り次のウエハーをセツトして測
長が開始される。
次に第２測定点の視野選択と測定が行なわれる。次々と
第５測定点までの測定が完了したら、ステツプ15でウエ
ハーを交換室まで取り出してガスを注入し、ウエハーリ
セツトを行なう。これで１枚のウエハーの測長が終わ
り、再びステツプ11に戻り次のウエハーをセツトして測
長が開始される。
一方、半導体産業においては、生産ラインの管理精度を
向上させて、歩どまりを向上することが事業の死命を制
するため、半導体パターンの測長を短時間で行ない、測
長のスループツトを向上して、出来るだけ多くのチツプ
を検査することが重要な課題となつている。しかし、前
述の従来技術においては、未だ充分な測長スループツト
を実現し得ていないという問題があつた。
向上させて、歩どまりを向上することが事業の死命を制
するため、半導体パターンの測長を短時間で行ない、測
長のスループツトを向上して、出来るだけ多くのチツプ
を検査することが重要な課題となつている。しかし、前
述の従来技術においては、未だ充分な測長スループツト
を実現し得ていないという問題があつた。
本発明の目的は、測長時間を見かけ上短縮することによ
り、単位時間当たりの測長対象物の処理量すなわちスル
ープツトを向上した測長用電子顕微鏡を提供することに
ある。
り、単位時間当たりの測長対象物の処理量すなわちスル
ープツトを向上した測長用電子顕微鏡を提供することに
ある。
従来は、前述した測長手順の中の視野選択が測定などの
手順ごとに要する時間の短縮に努力が払られていたが、
本発明においては、電子顕微鏡像を画像メモリに１時的
に蓄積して、第１測定点の測定と同時に第２測定点の視
野選択を先取りして行なう、すなわち複数の手順を並列
処理することにより、見かけ上の測長時間短積を実現し
ている。
手順ごとに要する時間の短縮に努力が払られていたが、
本発明においては、電子顕微鏡像を画像メモリに１時的
に蓄積して、第１測定点の測定と同時に第２測定点の視
野選択を先取りして行なう、すなわち複数の手順を並列
処理することにより、見かけ上の測長時間短積を実現し
ている。
以下、本発明の１実施例を第４図，第５図により説明す
る。本実施例は半導体ウエハ上の位置のわかっている数
点（図では５点）について次々とSEM像を形成し、それ
らせSEM像の上にオペレータによりに設定されたカーソ
ルを用いて、計算機がウエハ上の微細構造の寸法を算出
していくものである。
る。本実施例は半導体ウエハ上の位置のわかっている数
点（図では５点）について次々とSEM像を形成し、それ
らせSEM像の上にオペレータによりに設定されたカーソ
ルを用いて、計算機がウエハ上の微細構造の寸法を算出
していくものである。
第４図は実施例の構成を示している。鏡筒１、電子線制
御装置２、試料台３、検出器４、排気装置５、試料台制
御装置６、位置検出器７は、一般のSEMに使用する装置
と同一である。
御装置２、試料台３、検出器４、排気装置５、試料台制
御装置６、位置検出器７は、一般のSEMに使用する装置
と同一である。
すなわち、鏡筒１の中の電子銃から発射された電子線
は、電子線制御装置２に制御される電子レンズ系により
ビーム径を絞られ、試料室３内の試料台４に固定された
測長対象物に照射される。ここで、測長対象物から生ず
る２次電子などを検出器５で検出する方式である。排気
装置６は、鏡筒１と試料室３の排気を行ない真空を作る
ために使用する。また試料台制御装置７は、試料台４を
所定の方向に自動的に移動するために使われる。移動方
向と移動量の精度を高めるため、位置検出器８を用いて
試料台４の位置を検出して、この位置データを使つて試
料台制御装置７が試料台４の制御を行なう。
は、電子線制御装置２に制御される電子レンズ系により
ビーム径を絞られ、試料室３内の試料台４に固定された
測長対象物に照射される。ここで、測長対象物から生ず
る２次電子などを検出器５で検出する方式である。排気
装置６は、鏡筒１と試料室３の排気を行ない真空を作る
ために使用する。また試料台制御装置７は、試料台４を
所定の方向に自動的に移動するために使われる。移動方
向と移動量の精度を高めるため、位置検出器８を用いて
試料台４の位置を検出して、この位置データを使つて試
料台制御装置７が試料台４の制御を行なう。
一般のSEMでは、検出器５で検出した２次電子などの信
号を増幅してそのままデイスプレイに導き、測長対象物
の表示を行なつているが、本発明の実施例においては、
検出信号を像入力装置９に導き、増幅、積分後にA/D変
換を行ない画像メモリ11に測長対象物の画像を蓄積す
る。この画像メモリ11の内容は、画像デイスプレイ12に
表示することができるようになつている。これらの装置
の制御を行なつているのが計算機10である。
号を増幅してそのままデイスプレイに導き、測長対象物
の表示を行なつているが、本発明の実施例においては、
検出信号を像入力装置９に導き、増幅、積分後にA/D変
換を行ない画像メモリ11に測長対象物の画像を蓄積す
る。この画像メモリ11の内容は、画像デイスプレイ12に
表示することができるようになつている。これらの装置
の制御を行なつているのが計算機10である。
次に実施例の動作を、半導体ウエハーを測長対象物とし
た例について説明する。まず、第１図で説明したよう
に、ウエハーを試料室３の試料台４の上にセツトする。
この時の排気は排気装置６にて行なわれる。その後、計
算機10からの指示で電子線制御装置２が稼働し、電子線
のウエハー上の走査が開始される。この時の検出器５か
らの信号は、像入力装置９から直接画像デイスプレイ12
に送られ、画像表示される。すなわち、この時実施例は
一般のSEMと同一の動作をしている。この状態で前述の
従来装置と同様の手順でアライメントが行なわれる。す
なわち、ウエハー上の２点のアライメント用パターンを
画像デイスプレイ12の中央に表示し、その時の位置検出
器８の信号を計算機10が記憶することにより、試料台４
とウエハーの位置関係を肥えることができる。
た例について説明する。まず、第１図で説明したよう
に、ウエハーを試料室３の試料台４の上にセツトする。
この時の排気は排気装置６にて行なわれる。その後、計
算機10からの指示で電子線制御装置２が稼働し、電子線
のウエハー上の走査が開始される。この時の検出器５か
らの信号は、像入力装置９から直接画像デイスプレイ12
に送られ、画像表示される。すなわち、この時実施例は
一般のSEMと同一の動作をしている。この状態で前述の
従来装置と同様の手順でアライメントが行なわれる。す
なわち、ウエハー上の２点のアライメント用パターンを
画像デイスプレイ12の中央に表示し、その時の位置検出
器８の信号を計算機10が記憶することにより、試料台４
とウエハーの位置関係を肥えることができる。
次の視野選択と測定を複数の測定点について繰り返す時
の動作は、第５図を併用して説明する。まず計算機10
は、ウエハー上の第１測定点を画像デイスプレイ12の視
野内に持つてくるには、試料台４を現在位置からＸ方向
Ｙ方向にそれぞれどのぐらい動かすかを計算し、その結
果を試料台制御装置７に転送する。試料台制御装置７
は、その転送データにもとづいて試料台４を動かして、
第１測定点の視野選択を終わる。第５図では、この視野
選択に要する時間をts1で表わしている。
の動作は、第５図を併用して説明する。まず計算機10
は、ウエハー上の第１測定点を画像デイスプレイ12の視
野内に持つてくるには、試料台４を現在位置からＸ方向
Ｙ方向にそれぞれどのぐらい動かすかを計算し、その結
果を試料台制御装置７に転送する。試料台制御装置７
は、その転送データにもとづいて試料台４を動かして、
第１測定点の視野選択を終わる。第５図では、この視野
選択に要する時間をts1で表わしている。
第１測定点の測定は、上記の視野選択が終了したとき開
始される。すなわち、計算機10からの指示で電子線制御
装置２による電子線の走査が開始する。この走査中の検
出器５で検出される２次電子の推移は画像情報として像
入力装置９に取り込まれ、さらに画像メモリ11に転送さ
れる。これにより画像メモリ11には第１測定点のSEM像
が蓄積され、もって画像デイスプレイ12には電子線の走
査が終了した後も第１測定点のSEM像が表示され続け
る。オペレータは、この画像デイスプレイ12に表示され
ている第３図に示したような画像を用いて、計算機10と
対話しながら従来の装置と同様の操作で測定を行なう。
計算機10は、オペレータの設定したカーソルの位置情報
を取り込んで実寸法の算出を行う。第５図では、この第
１測定点の測定時間をtm1で表わしている。
始される。すなわち、計算機10からの指示で電子線制御
装置２による電子線の走査が開始する。この走査中の検
出器５で検出される２次電子の推移は画像情報として像
入力装置９に取り込まれ、さらに画像メモリ11に転送さ
れる。これにより画像メモリ11には第１測定点のSEM像
が蓄積され、もって画像デイスプレイ12には電子線の走
査が終了した後も第１測定点のSEM像が表示され続け
る。オペレータは、この画像デイスプレイ12に表示され
ている第３図に示したような画像を用いて、計算機10と
対話しながら従来の装置と同様の操作で測定を行なう。
計算機10は、オペレータの設定したカーソルの位置情報
を取り込んで実寸法の算出を行う。第５図では、この第
１測定点の測定時間をtm1で表わしている。
第１測定点の測定をしている間に、計算機10は、第２測
定点までの試料台４の移動方向と量を計算し、第１測定
点の時と同様の動作で試料台４の移動が行なわれ、第２
測定点の視野選択が完了する。すなわち、電子線制御装
置２による電子線の走査が行われるのと独立して計算機
10は第２測定点までの試料第４の移動方向と移動距離を
算出し、さらに画像デイスプレイ12に第１測定点のSEM
像が表示され、オペレータの操作による寸法の測定が行
われている期間にこれと独立して試料台制御装置７によ
る試料台の移動が行われる。第５図ではこの時間をts2
と表わしている。普通、視野選択時間は計測時間より短
い（ts2＜tm1）ので、第１測定点の測定を完了した時点
で、試料台４の移動時間すなわち視野選択時間を持つこ
となく、第２測定点の画像入力すなわち測定に取りかか
ることができる。
定点までの試料台４の移動方向と量を計算し、第１測定
点の時と同様の動作で試料台４の移動が行なわれ、第２
測定点の視野選択が完了する。すなわち、電子線制御装
置２による電子線の走査が行われるのと独立して計算機
10は第２測定点までの試料第４の移動方向と移動距離を
算出し、さらに画像デイスプレイ12に第１測定点のSEM
像が表示され、オペレータの操作による寸法の測定が行
われている期間にこれと独立して試料台制御装置７によ
る試料台の移動が行われる。第５図ではこの時間をts2
と表わしている。普通、視野選択時間は計測時間より短
い（ts2＜tm1）ので、第１測定点の測定を完了した時点
で、試料台４の移動時間すなわち視野選択時間を持つこ
となく、第２測定点の画像入力すなわち測定に取りかか
ることができる。
以上述べた動作を、第５図（ａ）に示すような動作シー
ケンスで、１ウエハーの測定点の数だけ繰り返す。図中
tsi（ｉ＝１〜５）は、第ｉ測定点の視野選択時間、tmi
（ｉ＝１〜５）は第ｉ測定点の測定時間をそれぞれ表わ
している。
ケンスで、１ウエハーの測定点の数だけ繰り返す。図中
tsi（ｉ＝１〜５）は、第ｉ測定点の視野選択時間、tmi
（ｉ＝１〜５）は第ｉ測定点の測定時間をそれぞれ表わ
している。
ウエハーの最後の測定が完了したら、ウエハーのリセツ
トを行ない、次のウエハーをセツトする。
トを行ない、次のウエハーをセツトする。
第５図（ａ）は、本発明による動作シーケンス、同図
（ｂ）は従来装置による動作シーケンスを表わしてい
る。この図から分かるように、１ウエハー５点の視野選
択と測定にかかる見かけ上の時間は、本発明では 従来装置では となる。例えば、tsi＝10秒、tmi＝15秒とすれば、本発
明により視野選択と測定の時間を32％（125秒→85秒）
短縮できる。
（ｂ）は従来装置による動作シーケンスを表わしてい
る。この図から分かるように、１ウエハー５点の視野選
択と測定にかかる見かけ上の時間は、本発明では 従来装置では となる。例えば、tsi＝10秒、tmi＝15秒とすれば、本発
明により視野選択と測定の時間を32％（125秒→85秒）
短縮できる。
以上説明したように、本発明によれば、測長時間を見か
け上短縮できるので、単位時間当たりの測長対象物の処
理量すなわちスループツトを向上する効果がある。
け上短縮できるので、単位時間当たりの測長対象物の処
理量すなわちスループツトを向上する効果がある。
第１図は、測長用電子顕微鏡による計測処理手順のフロ
ーチャート、第２図は半導体ウエハーを上からみた図、
第３図は測定点の測長用電子顕微鏡像、第４図は本発明
の一実施例のブロツク構成図、第５図は視野選択と測定
のシーケンスを示す図である。
ーチャート、第２図は半導体ウエハーを上からみた図、
第３図は測定点の測長用電子顕微鏡像、第４図は本発明
の一実施例のブロツク構成図、第５図は視野選択と測定
のシーケンスを示す図である。
フロントページの続き (72)発明者 山縣 振武 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者 塩谷 真 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者 古屋 寿宏 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日立 製作所那珂工場内
Claims (1)
- 【請求項１】観察領域に向けて電子線を照射し、試料台
に搭載された測長対象物の上記観察領域に位置する微細
部分から発生する２次電子などの信号を利用して顕微鏡
像を形成し、該顕微鏡像により微細構造の寸法を想定す
るための測長用電子顕微鏡において、上記２次電子など
の信号を一時的に蓄積する蓄積手段と、上記蓄積手段に
蓄積された信号を読み出して顕微鏡像を表示する表示手
段と、上記表示手段に表示された顕微鏡像に重畳して設
定されたカーソルの位置情報から微細構造の寸法を算出
する手段と、記憶された複数の指定位置情報に基づき次
に観察する上記測定対象物上の指定位置を上記観察領域
に位置合わせするための上記試料台の移動方向と移動距
離を算出し、算出結果に応じて上記試料台を移動する位
置制御手段とを備え、上記表示手段による上記顕微鏡像
の表示と、上記位置制御手段による上記試料台の移動と
は互いに独立に並行して実施されることを特徴とする測
長用電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60021629A JPH073776B2 (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 測長用電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60021629A JPH073776B2 (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 測長用電子顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61183863A JPS61183863A (ja) | 1986-08-16 |
| JPH073776B2 true JPH073776B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=12060354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60021629A Expired - Lifetime JPH073776B2 (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 測長用電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073776B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57204406A (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-15 | Akashi Seisakusho Co Ltd | Measuring method of length using scanning-type electronic microscope and its device |
| JPS5911624A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-21 | Hitachi Ltd | 寸法検査装置 |
-
1985
- 1985-02-08 JP JP60021629A patent/JPH073776B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61183863A (ja) | 1986-08-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |