JP2701764B2 - 荷電粒子ビームの寸法測定装置および測定方法 - Google Patents
荷電粒子ビームの寸法測定装置および測定方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、荷電粒子ビームの寸法
測定を行う装置および測定方法に関するものである。
測定を行う装置および測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子ビーム寸法測定の従来例として特開
平２−２５４３６８に記載のような、単結晶Ｓｉナイフ
エッジ法が考案されている。単結晶Ｓｉナイフエッジ法
とは、図４に示すようなＳｉウェハの水酸化カリウム水
溶液等によるウェットエッチング次にエッチングレート
の違いにより形成される［１１１］面２と、Ｓｉウェハ
表面の［１００］面３が約５４度のテーパー角を形成す
るエッジ部分を電子ビーム４の遮蔽に用いる方法であ
る。図４を参照して従来例による電子ビーム測定方法を
説明する。電子源５から照射された電子ビーム４を試料
面の高さにある単結晶Ｓｉナイフエッジ１の直交または
平行した辺に対して直角方向に一定速度で走査させる
と、エッジにより遮られない電子ビーム４は単結晶Ｓｉ
ナイフエッジ１の下に位置するファラデーカップ６によ
り検出される。一方、単結晶Ｓｉナイフエッジ１によっ
て遮られる電子ビーム４は反射され、ファラデーカップ
６に到達することはない。従って図５（ａ）に示すよう
な電流密度分布波形が得られる。この波形の１次微分波
形は図５（ｂ）のようになり、例えば波高値の５０％の
スライスレベルで決定される間隔がビーム寸法Ｗとな
る。この方法はしきい値法と呼ばれる。さらに、この２
次微分波形は図５（ｃ）に示すようになり、ゼロクロス
の間隔をビーム寸法Ｗとする方法もある。
平２−２５４３６８に記載のような、単結晶Ｓｉナイフ
エッジ法が考案されている。単結晶Ｓｉナイフエッジ法
とは、図４に示すようなＳｉウェハの水酸化カリウム水
溶液等によるウェットエッチング次にエッチングレート
の違いにより形成される［１１１］面２と、Ｓｉウェハ
表面の［１００］面３が約５４度のテーパー角を形成す
るエッジ部分を電子ビーム４の遮蔽に用いる方法であ
る。図４を参照して従来例による電子ビーム測定方法を
説明する。電子源５から照射された電子ビーム４を試料
面の高さにある単結晶Ｓｉナイフエッジ１の直交または
平行した辺に対して直角方向に一定速度で走査させる
と、エッジにより遮られない電子ビーム４は単結晶Ｓｉ
ナイフエッジ１の下に位置するファラデーカップ６によ
り検出される。一方、単結晶Ｓｉナイフエッジ１によっ
て遮られる電子ビーム４は反射され、ファラデーカップ
６に到達することはない。従って図５（ａ）に示すよう
な電流密度分布波形が得られる。この波形の１次微分波
形は図５（ｂ）のようになり、例えば波高値の５０％の
スライスレベルで決定される間隔がビーム寸法Ｗとな
る。この方法はしきい値法と呼ばれる。さらに、この２
次微分波形は図５（ｃ）に示すようになり、ゼロクロス
の間隔をビーム寸法Ｗとする方法もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来例に示すような電子ビーム寸法測定装置では、電子ビ
ーム４の加速電圧が１０ｋ〜２０ｋＶ以下と比較的低い
場合には、単結晶Ｓｉナイフエッジ１により遮られる電
子ビーム４は全て反射、吸収され、ファラデーカップ６
には到達することがなく、得られる電流密度分布波形は
鈍ることはない。
来例に示すような電子ビーム寸法測定装置では、電子ビ
ーム４の加速電圧が１０ｋ〜２０ｋＶ以下と比較的低い
場合には、単結晶Ｓｉナイフエッジ１により遮られる電
子ビーム４は全て反射、吸収され、ファラデーカップ６
には到達することがなく、得られる電流密度分布波形は
鈍ることはない。
【０００４】ところが、ファラデーカップ６より検出さ
れる信号のみで電子ビーム寸法を求める場合には、ファ
ラデーカップ６に到達した電子ビームの一部がそこで反
射し反射電子１２となったり、２次電子１１を発生させ
たりするためＳ／Ｎ比が悪く、そのため寸法測定の精度
が制限されるという欠点を有する。
れる信号のみで電子ビーム寸法を求める場合には、ファ
ラデーカップ６に到達した電子ビームの一部がそこで反
射し反射電子１２となったり、２次電子１１を発生させ
たりするためＳ／Ｎ比が悪く、そのため寸法測定の精度
が制限されるという欠点を有する。
【０００５】さらに、電子線描画装置においては従来一
般的に１０ｋ〜２０ｋＶの加速電圧が採用されてきた
が、近年、電子の前方散乱を低減し高解像性を実現する
ためや、電子の後方散乱に起因する近接効果を低減し高
寸法精度を得るために、５０ｋ〜１００ｋＶの加速電圧
が採用されてきている。
般的に１０ｋ〜２０ｋＶの加速電圧が採用されてきた
が、近年、電子の前方散乱を低減し高解像性を実現する
ためや、電子の後方散乱に起因する近接効果を低減し高
寸法精度を得るために、５０ｋ〜１００ｋＶの加速電圧
が採用されてきている。
【０００６】例えば、Ｓｉに入射された加速電圧５０ｋ
Ｖの電子ビームは２０μｍの深さまで侵入することがシ
ミュレーションによって求められている。すなわち、比
較的加速電圧の高い電子ビームは単結晶Ｓｉナイフエッ
ジ１の薄い部分を透過しあるいは散乱され、その一部が
ファラデーカップ６に到達し、その結果検出される電流
密度分布波形を鈍らせ、正確なビーム寸法測定ができな
くなるという欠点を有している。
Ｖの電子ビームは２０μｍの深さまで侵入することがシ
ミュレーションによって求められている。すなわち、比
較的加速電圧の高い電子ビームは単結晶Ｓｉナイフエッ
ジ１の薄い部分を透過しあるいは散乱され、その一部が
ファラデーカップ６に到達し、その結果検出される電流
密度分布波形を鈍らせ、正確なビーム寸法測定ができな
くなるという欠点を有している。
【０００７】本発明の目的は、上記の欠点を克服するた
めになされたもので、正確な荷電粒子ビーム寸法の測定
することができる荷電粒子ビーム寸法測定装置及び測定
方法を得ることである。
めになされたもので、正確な荷電粒子ビーム寸法の測定
することができる荷電粒子ビーム寸法測定装置及び測定
方法を得ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、荷電粒
子源と、開口部を有する遮蔽物と、前記開口部を通過す
る荷電粒子を捕捉するファラデーカップと、前記開口部
を有する遮蔽物の上方に配設された反射荷電粒子検出器
および２次電子検出器と、前記遮蔽物，ファラデーカッ
プ，反射荷電粒子検出器および２次電子検出器からの信
号を受けとり処理する信号処理部とを有する荷電粒子ビ
ームの寸法測定装置が得られる。
子源と、開口部を有する遮蔽物と、前記開口部を通過す
る荷電粒子を捕捉するファラデーカップと、前記開口部
を有する遮蔽物の上方に配設された反射荷電粒子検出器
および２次電子検出器と、前記遮蔽物，ファラデーカッ
プ，反射荷電粒子検出器および２次電子検出器からの信
号を受けとり処理する信号処理部とを有する荷電粒子ビ
ームの寸法測定装置が得られる。
【０００９】上記開口部を有する遮蔽物は金属またはシ
リコンを用いる。シリコンの場合は、開口部の側壁の角
度が表面に対して８０度以上であるものを用いる。
リコンを用いる。シリコンの場合は、開口部の側壁の角
度が表面に対して８０度以上であるものを用いる。
【００１０】また、本発明によれば、荷電粒子源から放
射された荷電粒子ビームを、開口部を有する遮蔽物上に
走査して得られる信号からビーム寸法を測定する方法に
おいて、前記遮蔽物から得られる信号と、前記開口部を
通過する荷電粒子の信号と、遮蔽物から反射する荷電粒
子の信号と、遮蔽物から放出された２次電子の信号を用
いて信号処理を行いビーム寸法を求めることを特徴とす
る荷電粒子ビームの寸法測定方法が得られる。
射された荷電粒子ビームを、開口部を有する遮蔽物上に
走査して得られる信号からビーム寸法を測定する方法に
おいて、前記遮蔽物から得られる信号と、前記開口部を
通過する荷電粒子の信号と、遮蔽物から反射する荷電粒
子の信号と、遮蔽物から放出された２次電子の信号を用
いて信号処理を行いビーム寸法を求めることを特徴とす
る荷電粒子ビームの寸法測定方法が得られる。
【００１１】
【実施例】次に、本発明について図面を用いて説明す
る。図１（ａ）は本発明の第１の実施例を示す荷電粒子
ビーム寸法測定装置の構成図である。図１（ａ）におい
て、加速電圧５０ｋＶの電子ビームを遮蔽する５μｍ厚
のＣｕのアパチャ７があり、電流計が接続されており、
吸収電流を測定することができる。Ｃｕのアパチャ７の
下にはファラデーカップ６が位置する。ファラデーカッ
プ６にも電流計が接続されている。Ｃｕのアパチャ７の
上方には反射電子検出器８や２次電子検出器９が設けら
れている。それぞれの信号は図１（ｂ）に示す信号処理
部１０に出力される。Ｃｕの他にＭｏ等の金属でできた
遮蔽物を用いてもよい。
る。図１（ａ）は本発明の第１の実施例を示す荷電粒子
ビーム寸法測定装置の構成図である。図１（ａ）におい
て、加速電圧５０ｋＶの電子ビームを遮蔽する５μｍ厚
のＣｕのアパチャ７があり、電流計が接続されており、
吸収電流を測定することができる。Ｃｕのアパチャ７の
下にはファラデーカップ６が位置する。ファラデーカッ
プ６にも電流計が接続されている。Ｃｕのアパチャ７の
上方には反射電子検出器８や２次電子検出器９が設けら
れている。それぞれの信号は図１（ｂ）に示す信号処理
部１０に出力される。Ｃｕの他にＭｏ等の金属でできた
遮蔽物を用いてもよい。
【００１２】図１を参照してビーム寸法を求める方法に
ついて説明する。電子ビーム４が遮蔽物を左から右に一
定速度で走査する。遮蔽物はその全域にわたって加速電
圧の高い電子ビーム４を完全に遮るだけの膜厚を有して
おり、電子ビーム４は遮蔽物を透過したり、遮蔽物内で
散乱された電子ビーム４がファラデーカップ６に到達す
ることはほとんどない。またこの時得られる信号波形を
図２に示す。ファラデーカップ６で検出される信号をＩ
1 、遮蔽物で吸収され検出される信号をＩ2 、反射電子
検出器８により検出される信号をＩ3 、２次電子検出器
９により検出される信号をＩ4 とする。Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ
3 及びＩ4 は信号処理部１０でそれぞれ適当な倍率で増
加され加算や減算され、よりＳ／Ｎ比の高い電流密度分
布波形を得る。すなわち、Ｉ1 から適当な倍率に増幅さ
れたＩ2 ，Ｉ3 ，Ｉ4 のうち少なくとも一つ以上の信号
を差し引く。処理して得られた信号Ｉ5 から１次微分あ
るいは２次微分波形を求めて前述の方法にてビーム寸法
Ｗを求める。
ついて説明する。電子ビーム４が遮蔽物を左から右に一
定速度で走査する。遮蔽物はその全域にわたって加速電
圧の高い電子ビーム４を完全に遮るだけの膜厚を有して
おり、電子ビーム４は遮蔽物を透過したり、遮蔽物内で
散乱された電子ビーム４がファラデーカップ６に到達す
ることはほとんどない。またこの時得られる信号波形を
図２に示す。ファラデーカップ６で検出される信号をＩ
1 、遮蔽物で吸収され検出される信号をＩ2 、反射電子
検出器８により検出される信号をＩ3 、２次電子検出器
９により検出される信号をＩ4 とする。Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ
3 及びＩ4 は信号処理部１０でそれぞれ適当な倍率で増
加され加算や減算され、よりＳ／Ｎ比の高い電流密度分
布波形を得る。すなわち、Ｉ1 から適当な倍率に増幅さ
れたＩ2 ，Ｉ3 ，Ｉ4 のうち少なくとも一つ以上の信号
を差し引く。処理して得られた信号Ｉ5 から１次微分あ
るいは２次微分波形を求めて前述の方法にてビーム寸法
Ｗを求める。
【００１３】図３は遮蔽物としてＳｉを用いた本発明の
第２の実施例を示す図である。Ｓｉは軽金属であるため
Ｃｕ等の重金属に比べ電子ビーム４の遮蔽効果が小さ
く、そのため電子ビーム４を完全に遮蔽するためには非
常に厚い膜厚を要する。例えば、加速電圧５０ｋＶの電
子ビームを遮蔽するには２０μｍ厚のＳｉアパチャが必
要である。ところで、Ｓｉアパチャ２１の開口の表面に
対するエッチング角度が９０度以下の場合には図４に示
すように、上述したように電子ビームが側面の薄いとこ
ろを通過したり、開口側面で反射したりして信号のＳ／
Ｎ比が悪くなり信号波形を鈍り、ビーム寸法測定の精度
を低下させる。そのため、高いエッチング角度が要求さ
れるが、アパチャ材としてＳｉを用いる場合には、従来
の半導体製造プロセスを流用することができ、比較的容
易に加工製造することが可能である。そのため、２０μ
ｍの深さにわたり表面に対してほぼ垂直に近い角度でエ
ッチングすることが可能である。現在の半導体製造装置
及びをれを用いたプロセスでは２０μｍの深さにわたり
表面に対して８０度以上の角度で加工することが可能で
ある。また、Ｓｉ表面にＡｕやＰｔ等の金属あるいは合
金等を成膜し導電層２２とするとＳｉを１０μｍ程度に
薄くすることも可能である。
第２の実施例を示す図である。Ｓｉは軽金属であるため
Ｃｕ等の重金属に比べ電子ビーム４の遮蔽効果が小さ
く、そのため電子ビーム４を完全に遮蔽するためには非
常に厚い膜厚を要する。例えば、加速電圧５０ｋＶの電
子ビームを遮蔽するには２０μｍ厚のＳｉアパチャが必
要である。ところで、Ｓｉアパチャ２１の開口の表面に
対するエッチング角度が９０度以下の場合には図４に示
すように、上述したように電子ビームが側面の薄いとこ
ろを通過したり、開口側面で反射したりして信号のＳ／
Ｎ比が悪くなり信号波形を鈍り、ビーム寸法測定の精度
を低下させる。そのため、高いエッチング角度が要求さ
れるが、アパチャ材としてＳｉを用いる場合には、従来
の半導体製造プロセスを流用することができ、比較的容
易に加工製造することが可能である。そのため、２０μ
ｍの深さにわたり表面に対してほぼ垂直に近い角度でエ
ッチングすることが可能である。現在の半導体製造装置
及びをれを用いたプロセスでは２０μｍの深さにわたり
表面に対して８０度以上の角度で加工することが可能で
ある。また、Ｓｉ表面にＡｕやＰｔ等の金属あるいは合
金等を成膜し導電層２２とするとＳｉを１０μｍ程度に
薄くすることも可能である。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は荷電粒子源
から放射された荷電粒子ビームを、遮蔽物上に走査して
得られる信号からビーム寸法を測定する装置において、
複数の信号を用いて信号処理を行いビーム寸法を定める
ことにより、Ｓ／Ｎ比の高い信号波形が得られ、その結
果精度の高い測定が可能となる。本発明は、電子ビーム
の寸法測定に関するものであるが、電子ビーム以外の荷
電粒子を用いた場合でも同様の効果が得られる。
から放射された荷電粒子ビームを、遮蔽物上に走査して
得られる信号からビーム寸法を測定する装置において、
複数の信号を用いて信号処理を行いビーム寸法を定める
ことにより、Ｓ／Ｎ比の高い信号波形が得られ、その結
果精度の高い測定が可能となる。本発明は、電子ビーム
の寸法測定に関するものであるが、電子ビーム以外の荷
電粒子を用いた場合でも同様の効果が得られる。
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施例を説明する図，
（ｂ）はその信号処理部を示す図である。
（ｂ）はその信号処理部を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例の各部の電流波形を示す
図である。
図である。
【図３】本発明の第２の実施例を説明する図である。
【図４】従来例を説明する図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は従来例の電流波形とその微分
波形を示す図である。
波形を示す図である。
１ 単結晶Ｓｉナイフエッジ ２ ［１１１］面 ３ ［１００］面 ４ 電子ビーム ５ 電子源 ６ ファラデーカップ ７，２２ アパチャ ８ 反射電子検出器 ９ ２次電子検出器 １０ 信号処理部 １１ ２次電子 １２ 反射電子 ２２ 導電層
Claims (4)
- 【請求項１】 荷電粒子源と、開口部を有する遮蔽物
と、前記開口部を通過する荷電粒子を捕捉するファラデ
ーカップと、前記開口部を有する遮蔽物の上方に配置さ
れた反射荷電粒子検出器および２次電子検出器と、前記
遮蔽物，ファラデーカップ，反射荷電粒子検出器および
２次電子検出器からの信号を受けとり処理する信号処理
部とを有する荷電粒子ビームの寸法測定装置。 - 【請求項２】 上記開口部を有する遮蔽物は金属からな
る請求項１記載の荷電粒子ビームの寸法測定装置。 - 【請求項３】 上記開口部を有する遮蔽物はシリコンか
らなり、かつ開口部の側壁の角度が表面に対して８０度
以上である請求項１記載の荷電粒子ビームの寸法測定装
置。 - 【請求項４】 荷電粒子源から放射された荷電粒子ビー
ムを、開口部を有する遮蔽物上に走査して得られる信号
からビーム寸法を測定する方法において、前記遮蔽物か
ら得られる信号と、前記開口部を通過する荷電粒子の信
号と、遮蔽物から反射する荷電粒子の信号と、遮蔽物か
ら放出された２次電子の信号を用いて信号処理を行いビ
ーム寸法を求めることを特徴とする荷電粒子ビームの寸
法測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6327222A JP2701764B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 荷電粒子ビームの寸法測定装置および測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6327222A JP2701764B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 荷電粒子ビームの寸法測定装置および測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08184678A JPH08184678A (ja) | 1996-07-16 |
| JP2701764B2 true JP2701764B2 (ja) | 1998-01-21 |
Family
ID=18196684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6327222A Expired - Fee Related JP2701764B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 荷電粒子ビームの寸法測定装置および測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2701764B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5246548B2 (ja) * | 2008-12-15 | 2013-07-24 | 富士電機株式会社 | Ｘ線ビームの断面強度分布を測定するための方法 |
| NL1037820C2 (en) * | 2010-03-22 | 2011-09-23 | Mapper Lithography Ip Bv | Lithography system, sensor, sensor surface element and method of manufacture. |
| NL2008174C2 (en) * | 2012-01-24 | 2013-08-21 | Mapper Lithography Ip Bv | Device for spot size measurement at wafer level using a knife edge and a method for manufacturing such a device. |
| CN104267426B (zh) * | 2014-09-04 | 2017-04-19 | 北京大学软件与微电子学院无锡产学研合作教育基地 | 电子束斑的测量方法和设备 |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP6327222A patent/JP2701764B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08184678A (ja) | 1996-07-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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