JPS63215910A - 断面測定方法 - Google Patents

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〕 この発明は試料の表面に垂直な直線を２軸とするｘ−ｙ
−ｚ直角座標を想定し、Ｘ−２平面によりこの試料を切
断すると仮定したときＸ−２平面と試料の表面とが交わ
る線によって形成される断面の形状を測定し、試料平面
の平滑度等を検出する断面測定方法に関し、特に試料表
面上の比較的広範囲にわたる断面を測定する方法に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種の方法は第５図に示すものがあった。第５
図は従来の電子ビームを利用する断面測定方法の構成を
示す断面図で、図において（１）は試料表面（測定対象
断面）、（２）は電子ビーム、（３Ｂ）　、　（３ｂ）
はそれぞれ検出器であって、近年では反射電子検出器の
かわりに二次電子検出器を用い、電子ビームの衝突によ
って発生した二次電子を検出する。また第５図（Ａ）は
電子ビーム（２）の入射点において断面がＸ軸方向に平
行な場合、第５図（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ断面がＸ軸
方向に対し傾斜している場合を示す（但しＸ軸方向とは
断面の平均的な方向である）。断面プロファイルを得る
には第５図に示すように検出器２個を使用する。即ち、
検出器（３ａ）の検出出力をＶａ、（３ｂ）の検出出力
を■とすると、第５図（Ａ）の場合Ｖａｍ■、第５図（
Ｂ）の場合Ｖａ＜Ｖｂ、第５図（Ｃ）　（７）場合Ｖａ
＞Ｖｂであり、（Ｖａ　−’Ｖｂ　）／（Ｖａ−１−Ｖ
ｂ　）７）（ｉｉｉＨ断面ｏｆ１）斜角の関数であり、
この関数関係は予め測定できるので、Ｖａの値及び■の
値を測定すれば断面の傾斜角θを決定することができ、
サンプリング点を微小な間隔ΔＸごとに定め、各サンプ
リング点ごとの傾斜角θを測定すれば、Δｘ　ｔａｎθ
を積分することによつて各サンプリング点の凹凸を決定
することができる。但し、第５図に示す測定方法では、
電子ビーム（２）の方向が２軸に平行であり、２個の検
出器（３ａ）　、　（３ｂ）は電子ビーム（２）が試料
に入射する点から互いに等距離にあることを測定条件と
している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の測定方法は以上のように実行されるので、試料表
面上の比較的広範囲にわたる断面測定においては以下の
ような問題が生する。第１図はこの発明が通用される広
範囲な断面測定方法を示す説明図で、第１図において第
５図と同一符号は同−又は相当部分を示し、試料表面（
１）上の０点を中心とする比較的広範囲にわたつて電子
ビーム（２）によって走査して断面測定を行う場合を示
している。電子ビーム（２）が０点に入射しているとき
、電子ビーム（２）の方向が２軸に平行であり、かつ２
個の検出器（３ａ）　、　（３ｂ）が０点から互いに等
距離にあって測定条件を満足しているとすれば、電子ビ
ーム（２）がＰ点に入射している時は測定条件が満足さ
れないことになる。即ち、電子ビーム（２）の方向が２
軸に平行でない場合２個の検出器（３Ｂ）　。

（３ｂ）が電子ビーム（２）の入射点Ｐから等距離でな
くなり、測定結果に誤差を生ずることになる。従来の方
法では電子ビーム（２）　Ｋよる走査範囲を０点を中心
とする小範囲に限定して、その範囲内では近似的に測定
条件が満足できるものとして測定し、試料の他の部分を
測定したいときはその部分が０点の近傍に来るように試
料を移動して測定していた。しかし試料を移動するには
復雑な機構を必要とするという問題点があるので、試料
は固定して電磁偏向により電子ビームを走査して広範囲
の断面測定を行うことが望ましい。

また、第１図に示す測定方法において距離ＯＰに対する
測定誤差は算出可能であるので、各サンプリング点につ
いて、演算によって算出した誤差を測定値から差し引い
て誤差補正を行うこともできるが、各サンプリング点に
ついてそれぞれ誤差補正を行うことは煩雑な処理作業と
なるという問題点がある。

この発明はこのような問題点を解決するためになされた
もので、試料は固定したまま電子ビームの電磁偏向によ
って広範囲な走査を行い、その結果得られた測定値から
簡単な方法によって測定誤差を除去することができる断
面測定方法を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明では電子ビームの電磁偏向による広域走査で、
測定誤差を含んだ測定結果（これを補正的測定結果とい
うことにする）ｚＩ−ｆ鴛（Ｘ）を決定し、乙から誤差
ｚ、ｓａ　ｆｌ　（Ｘ）を除去して補正後の測定結果ｚ
、ｘ　ｚ、　−ｚ、ｘ　ｆ、　　（Ｘ）　−ｆｌ　（Ｘ
）　ヲ決定した。この誤差を除去する方法としてｄＺ・
／ｄＸｔｌｄＺ、／ａＸに比し充分大きなことを利用し
て低域遮断フィルタ回路又は微分回路によ＃）２．中か
ら２゜の部分を除去し、または電子ビームの焦点をずら
せてサンプリング点を中心とする相当広範囲の平均値を
測定し、従ってこの測定でけ２＠　は常に０と表り２．
だけが測定されるようにしてＺ書瓢Ｚｔ−２、によりＺ
、を算出することとした。

〔作用〕

この発明によると、電子ビームによる広域走査で補正的
測定結果ｚｌを得　２．から簡単な方法によって誤差を
除去することができる。

〔実施例〕

以下、図面によりこの発明の詳細な説明する。

第２図は第１図に示す方法により得られる測定結果を示
す図で、横軸に測定対象断面（１）上のＸの値、縦軸に
２の値をあられし、第２図（Ａ）は第１図に示す測定に
より得られる補正的測定結果Ｚ　、ｗａｇｆ＝（Ｘ）ヲ
示ｔ。Ｚｔｔｊ：［差ｚｔ　（ＩＩ２図（Ｂ）　）　色
補正後測定結果ｚ、（第２図（Ｃ））とに分解できる。

第３図は２．から２．を得るための一実施例を示すブロ
ック図で、図において（３０）　、　（３６）はそれぞ
れメモリ、（３１）、（３７）はそれぞれアドレスカウ
ンタ、（３２）はクロック発生器、（３３）はディジタ
ルアナログ変換器（以下Ｄ／Ａと略記する）、（３４）
は低域遮断フィルタ（以下ＨＰＦと略記する）、（３５
）Ｉｆｉアナログディジタル変換器（以下Ａ／Ｄと略記
する）である。Ｄ／Ａ　（３３）、ＨＰ　Ｆ　（３４）
、Ａ／Ｄ　（３５）のかわシに低域遮断特性のディジタ
ルフィルタを用いてもよい。

メモＩＪ　（３０）には補正的測定結果ｚ　ｌ−ｔ　＊
　（Ｘ）がＸの値をアドレスとして格納されているとす
る。

クロック発生器（３２）とアドレスカウンタ（３１）と
により所定の時間レートでＸの値を変化させてメモ＋７
　（３０）から２．を読み出せば、読み出されたｚ凰は
時間ｔの関数として２＊−１＊　（１）　として表すこ
とができる。ｚｌを時間の関数として表すということは
、又ｚＩが周波数の関数でおることをも意味し、また第
２図から明らかなように２１中には低周波成分２．と高
周波成分２．とが含まれている。次にＤ／Ａ　（３３）
、ＨＰＦ（３４）、Ａ／Ｄ　（３５）　ニ！　、ｊｊ＞
　Ｚ、中から２・だけを取り出してメモリ（３６）に格
納する。

第４図Ｆｉｚ、から２・を得るための他の実施例を示す
等価回路図で、２．．２・は第２図のＺ　、　、　Ｚ。

に相当しく４１）は抵抗である。ｚｌをＸの関数から時
間ｔの関数に変換し、第４図に示す回路を通すと、この
回路は第３図のＨＰＦ　（３４）の一種であるのでｆｌ
ａ図の鳩舎と同様な結果が得られる。またＺ１＝ｆ１（
Ｘ）に対し、第４図に示す回路を通したと演算子）の演
算によりＺ、　−ｆ、　（Ｘ）　　を得ることができる
。メモリ（３０）の中で２．はΔＸごとに配列されてい
るのでｆ、　（Ｘ）を算出する上記の演算は簡単な逐次
計算となる。

更にまた、ｚ、　−ｆ、　（Ｘ）を直接測定してｆ・（
Ｘ）−ｆ、　（Ｘ）　−ｆｔ　（Ｘ）の演算によりｆ、
　（Ｘ）を得ることもできる。即ち電子ビーム（２）の
焦点をずらして試料に入射させサンプリング点を中心に
して相当広範囲に拡がるようにすれば、その入射範囲内
で２．が平均化されて０となシ、測定結果としてＺｔ　
”＝　ｆｌ（Ｘ）を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば電子ビームの電磁
偏向によって広い領域を走査することができ、かつ広範
囲走査が原因となって発生する誤差を簡単に除去して広
範囲にわたり正確なプロファイルを作成す°ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が適用される広範囲な断面測定方法を
示す説明図、第２図は第１図に示す方法により得られる
測定結果を示す図、第３゛図はこの発明の一実施例を示
すブロック図、第４図はこの発明の他の実施例を示す等
価回路図、第５図は従来の断面測定方法の構成を示す断
面図。 （１）は試料表面（測定対象断面）、（２）は電子ビー
ム、（３ａ）、（ａｂ）はそれぞれ検出器、ｚＩは補正
後測定結果、ｚ、は誤差、ｚ、は補正後測定結果。 なお各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第１図 第２図 第８図 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定の対象となる試料表面に対し垂直な直線をＺ
   軸とするＸ−Ｙ−Ｚ直角座標を想定しＸ−Ｚ平面により
   上記試料を切断すると仮定した場合Ｘ−Ｚ平面と試料の
   表面とが交わる線によって形成される断面形状を測定す
   るため、当該断面上のＸ軸方向に微小な間隔△ｘごとに
   サンプリング点を設け、各サンプリング点に電子ビーム
   を入射してその点から放射する二次電子を互いに異なる
   ２方向（第１の方向及び第２の方向とする）で測定し、
   すべてのサンプリング点に対して△ｘｔａｎθを積分し
   て各サンプリング点のＺ軸方向の相対位置を算出する断
   面測定方法において、 測定の対象となる試料と測定装置との相対位置を固定し
   たまま、電子ビームを電磁偏向することにより試料の表
   面を広範囲に走査し、広範囲走査が原因となって発生す
   る測定誤差を含んだ補正前測定結果Ｚ＿１＝ｆ＿１（Ｘ
   ）を決定する段階、補正前測定結果から上記広範囲走査
   が原因となって発生する測定誤差を除去して補正後測定
   結果Ｚ＿０−ｆ＿０（Ｘ）を決定する誤差補正段階、を
   備えたことを特徴とする断面測定方法。
2. （２）誤差補正段階は、補正前測定結果Ｚ＿１＝ｆ＿１
   （Ｘ）の変数Ｘを時間ｔに置き換えＺ＿１＝ｆ＿１（ｔ
   ）とみなしたとき、Ｚ＿１中に含まれる低周波成分を除
   去することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の断
   面測定方法。
3. （３）誤差補正段階は、補正前測定結果Ｚ＿１＝ｆ＿１
   （Ｘ）に対し適当な時定数Ｔを選びＺ＿０＝Ｚ＿１／［
   １＋（１／ｐ＾Ｔ）］（但しｐ＝ｄ／（ｄＸ）を表す微
   分演算子）の演算により補正後測定結果Ｚ＿０＝ｆ＿０
   （Ｘ）を得ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の断面測定方法。
4. （４）誤差補正段階は、各サンプリング点に入射する電
   子ビームが当該サンプリング点を中心とする比較的広い
   範囲に入射されるように電子ビームの焦点をずらして断
   面測定を行い、この測定結果をＺ＿２＝ｆ＿２（Ｘ）と
   し、Ｚ＿０＝ｆ＿０（Ｘ）＝ｆ＿１（Ｘ）−ｆ＿２（Ｘ
   ）の演算により補正後測定結果Ｚ＿０＝ｆ＿０（Ｘ）を
   得ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の断面
   測定方法。