JPH0621784B2 - Pattern shape evaluation device - Google Patents
Pattern shape evaluation deviceInfo
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- JPH0621784B2 JPH0621784B2 JP59259139A JP25913984A JPH0621784B2 JP H0621784 B2 JPH0621784 B2 JP H0621784B2 JP 59259139 A JP59259139 A JP 59259139A JP 25913984 A JP25913984 A JP 25913984A JP H0621784 B2 JPH0621784 B2 JP H0621784B2
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
- G01B15/04—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring contours or curvatures
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はパターン形状評価装置に関し、特に半導体集積
回路の微細パターン形状の高精度評価に好適なパターン
形状評価装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pattern shape evaluation apparatus, and more particularly to a pattern shape evaluation apparatus suitable for highly accurate evaluation of a fine pattern shape of a semiconductor integrated circuit.
従来、パターン形状を評価する場合、たとえば第４図に
示すように下地材であるウエハ１上に形成されたパター
ン２の形状を評価する場合、高さ方向の情報としてのパ
ターンエッジ部の角度３をパターン形状評価のパラメー
タの一つとしている。そのためパターンエッジ部の角度
３を求める必要がある。Conventionally, when evaluating the pattern shape, for example, when evaluating the shape of the pattern 2 formed on the wafer 1 as the base material as shown in FIG. 4, the angle 3 of the pattern edge portion as the information in the height direction is used. Is one of the parameters for pattern shape evaluation. Therefore, it is necessary to obtain the angle 3 of the pattern edge portion.
ところが、一般にＬＳＩ製造工程においては、パターン
２の高さ（厚さ）は１μｍ程度、パターン２の幅は２μ
ｍ程度であるため、実物の断面図を光学顕微鏡（分解能
０．２〜０．３μｍ）でみただけでは角度３を求めるこ
とができない。However, in general, in the LSI manufacturing process, the height (thickness) of the pattern 2 is about 1 μm, and the width of the pattern 2 is 2 μm.
Since it is about m, the angle 3 cannot be obtained only by observing a cross-sectional view of an actual object with an optical microscope (resolution 0.2 to 0.3 μm).
そこで、ＬＳＩ製造工程におけるパターン形状評価で
は、評価すべきパターンを有するもの（パターンの断面
試料）を走査電子顕微鏡（たとえば分解能０．０１μ
ｍ）によって、たとえば10,000倍に拡大した像を得て、
その画面に対して角度３を実測し、これによりパターン
形状評価をしている。Therefore, in the pattern shape evaluation in the LSI manufacturing process, a device having a pattern to be evaluated (a cross-sectional sample of the pattern) is scanned with a scanning electron microscope (for example, a resolution of 0.01 μm).
m) to obtain an image magnified 10,000 times,
The angle 3 is actually measured with respect to the screen, and the pattern shape is evaluated by this.
しかしながら、このようにして微細パターン形状を評価
する場合には次のような問題点がある。However, when the fine pattern shape is evaluated in this way, there are the following problems.
先ず、パターン形状を評価するには、断面形状が要求さ
れるため、評価すべきウェハを破壊して試料を作る必要
がある。従って走査電子顕微鏡を用いて評価した試料
は、そのまま捨てることになるため、製品実物の評価を
行なうことができない。First, in order to evaluate the pattern shape, a cross-sectional shape is required, so it is necessary to break the wafer to be evaluated to make a sample. Therefore, the sample evaluated by using the scanning electron microscope is discarded as it is, and the actual product cannot be evaluated.
更に、走査電子顕微鏡による観察技術では、パターン評
価は得られた写真を解読するという作業が伴なうため、
非能率的であり、かつ作業者起因の誤差が大きい。Furthermore, with the scanning electron microscope observation technique, pattern evaluation involves the task of decoding the obtained photograph,
It is inefficient and the error caused by the operator is large.
なお、走査電子顕微鏡における距離測定装置の公知例と
して特開昭５６−６１６０４号公報がある。As a known example of a distance measuring device in a scanning electron microscope, there is JP-A-56-61604.
本発明の目的は、製品ないしは製品に使われるものとし
ての実物のパターン形状、特に微細パターン形状を高精
度に評価できるようにしたパターン形状評価装置を提供
することにある。It is an object of the present invention to provide a pattern shape evaluation apparatus capable of highly accurately evaluating a product or an actual pattern shape used as a product.
本発明の他の目的は、パターン形状評価に必要な三次元
特定要素（立体形状を特定するために二次元要素の他に
付加される要素）、つまりパターン段差部の傾斜角やパ
ターンの高さ（高さ方向の情報）を自動的に、しかも高
精度に求めることができ、従ってパターン形状評価をき
わめて能率的に行なうことができ、従来のような作業者
起因の誤差を除去するようにしたパターン形状評価装置
を提供することにある。Another object of the present invention is a three-dimensional specific element (element added in addition to a two-dimensional element for specifying a three-dimensional shape) necessary for pattern shape evaluation, that is, the inclination angle of the pattern step portion and the height of the pattern. (Information in the height direction) can be obtained automatically and with high accuracy, and therefore, the pattern shape can be evaluated extremely efficiently, and the error caused by the operator as in the past can be eliminated. It is to provide a pattern shape evaluation device.
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろ
う。The above and other objects and novel characteristics of the present invention are
It will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。The outline of a typical one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、高分解能（たとえば０．０１μｍ）の電子線
走査方式を用いて高精度に、しかも電子線の試料に対す
る照射角を可変させて得られる試料のパターンの各平面
像（二次元の電子像）から、パターン形状の所定箇所の
寸法を算出し、この寸法と前記照射角に基づいて試料の
三次元特定要素（パターン段差部の傾斜角と高さ）を求
め、これによりパターン形状、たとえばサブミクロン加
工における微細パターン形状の能率的な高精度評価を実
現するものである。That is, each plane image (two-dimensional electron image) of the pattern of the sample obtained by using the electron beam scanning method with high resolution (for example, 0.01 μm) with high accuracy and by varying the irradiation angle of the electron beam with respect to the sample. Then, the dimension of a predetermined portion of the pattern shape is calculated, and the three-dimensional specific element (tilt angle and height of the step portion of the pattern) of the sample is calculated based on this dimension and the irradiation angle. It realizes efficient and highly accurate evaluation of the fine pattern shape in processing.
第１図は本発明によるパターン形状評価装置の一実施例
を示すものである。FIG. 1 shows an embodiment of a pattern shape evaluation device according to the present invention.
本発明をＬＳＩ製造工程におけるウェハ上の微細パター
ンの形状評価を行なう場合に適用して、以下本発明を第
１図〜第３図を用いて説明する。The present invention is applied to the case of evaluating the shape of a fine pattern on a wafer in an LSI manufacturing process, and the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.
試料に対して電子線（電子ビーム）を走査し、それによ
って得られる情報信号に基づいて試料の二次元像を形成
する電子光学系を有する装置として、たとえば走査電子
顕微鏡を適用することができる。そして電子銃４からの
電子線５は、電子レンズ（収束レンズ）６によって試料
台７上の試料（ウェハ上に微細穴パターン（又は微細山
谷パターン）を形成したもの）８に収束されると共に図
示しない電子線偏向回路によって試料８上で走査され
る。このとき試料８より二次電子９が発生し、二次電子
検出器１０に収集される。ここで試料台７は回転自在に
構成されており、電子線５の試料８に対する照射角を自
由に可変できるようになっている。For example, a scanning electron microscope can be applied as an apparatus having an electron optical system that scans a sample with an electron beam (electron beam) and forms a two-dimensional image of the sample based on an information signal obtained thereby. An electron beam 5 from the electron gun 4 is converged by an electron lens (converging lens) 6 onto a sample (having a fine hole pattern (or fine ridge-valley pattern) formed on a wafer) 8 on a sample stage 7 and is illustrated in the drawing. The sample 8 is scanned by the electron beam deflection circuit. At this time, secondary electrons 9 are generated from the sample 8 and collected by the secondary electron detector 10. Here, the sample table 7 is configured to be rotatable, and the irradiation angle of the electron beam 5 with respect to the sample 8 can be freely changed.
二次電子検出器１０よりも後段の構成は、本発明におい
て走査電子顕微鏡を使用した場合にも特に付加されるも
のである。パターンメモリ１１には試料台７が破線で示
す水平位置にある場合の試料８に対する二次電子像（微
細パターンの平面像）が記憶される。従って試料８のパ
ターンが穴パターン（又は山谷パターン）の場合には
（穴パターンの場合も山谷パターンの場合も断面形状と
してはたとえば第２図(ａ)の如く示されるとする。）、
パターンメモリ１１には第２図（ｂ）に示す穴パターン
像（又は第２図（ａ）に示す山谷パターン像）が記憶さ
れることになる。ここで、パターンメモリ１１は普通８
ビットの階調を有しているため、第２図（ｂ）の穴パタ
ーン像（又は第２図（ｃ）の山谷パターン像）の底部２
１と段差部２２とは異なる明暗輝度の領域として明確に
分離されるが、底部２１と段差部２２は夫々明暗輝度一
定の別領域を形成している。The configuration subsequent to the secondary electron detector 10 is added particularly when the scanning electron microscope is used in the present invention. The pattern memory 11 stores a secondary electron image (planar image of a fine pattern) of the sample 8 when the sample table 7 is in the horizontal position indicated by the broken line. Therefore, in the case where the pattern of the sample 8 is a hole pattern (or a valley pattern) (the cross-sectional shape is shown as shown in FIG. 2A for both the hole pattern and the valley pattern).
The pattern memory 11 stores the hole pattern image shown in FIG. 2 (b) (or the mountain valley pattern image shown in FIG. 2 (a)). Here, the pattern memory 11 is normally 8
Since it has a bit gradation, the bottom portion 2 of the hole pattern image of FIG. 2 (b) (or the mountain valley pattern image of FIG. 2 (c)).
1 and the step portion 22 are clearly separated as areas of different brightness and darkness, but the bottom portion 21 and the step portion 22 respectively form different areas of constant brightness and darkness.
演算部１２はパターンメモリ１１に接続されており、パ
ターンメモリ１１で分離されたパターン像の領域に対し
て第２図（ｂ）に示す基準線２３（又は第２図（ａ）に
示す基準線２４）に沿って所定箇所、即ち段差部２２の
所定の長さｌ1 ， ｌ2 を求める演算を行ない、その算
出値ｌ1 ， ｌ2 を数位メモリ１３に記憶する。The arithmetic unit 12 is connected to the pattern memory 11, and the reference line 23 shown in FIG. 2B (or the reference line shown in FIG. 2A) for the area of the pattern image separated by the pattern memory 11. 24) along a predetermined position, that is, predetermined lengths l 1 and l 2 of the step portion 22 are calculated, and the calculated values l 1 and l 2 are stored in the digit memory 13.
次に試料台７を角度φだけ回転させて、破線の水平位置
から実線で示す状態まで傾ける。この場合の試料８の微
細穴パターン（又は山谷パターン）の断面形状の要部は
第３図（ａ）の如く示される。傾斜させた試料８に対し
て電子線走査して得られる二次電子検出器１０の出力は
パターンメモリ１４に試料８の微細パターンの平面像
（二次電子像）として記憶される。ここでパターンメモ
リ１４に記憶される平面像は穴パターンの場合は第３図
（ｂ）に示す如く（山谷パターンの場合は第３図（ｃ）
に示す如く）なる。また、このパターンメモリ１４は普
通８ビットの階調を有しているため第３図（ｂ）（又は
第３図（ａ））において穴パターン像の穴部（又は山谷
パターン像の谷部）の底部２１と段差部２２とは異なる
明暗輝度の領域として明確に分離され、底部２１と段差
部２２は夫々明暗輝度一定の領域を形成している。Next, the sample table 7 is rotated by an angle φ and tilted from the horizontal position indicated by the broken line to the state indicated by the solid line. The main portion of the cross-sectional shape of the fine hole pattern (or peak-valley pattern) of Sample 8 in this case is shown in FIG. 3 (a). The output of the secondary electron detector 10 obtained by scanning the tilted sample 8 with an electron beam is stored in the pattern memory 14 as a plane image (secondary electron image) of the fine pattern of the sample 8. Here, the plane image stored in the pattern memory 14 is as shown in FIG. 3B for the hole pattern (FIG. 3C for the mountain valley pattern).
(As shown in). Further, since the pattern memory 14 normally has a gradation of 8 bits, the hole portion of the hole pattern image (or the valley portion of the mountain valley pattern image) in FIG. 3B (or FIG. 3A). The bottom part 21 and the step part 22 are clearly separated as regions of different brightness and darkness, and the bottom part 21 and the step part 22 respectively form regions of constant brightness and darkness.
演算部１５はパターンメモリ１４に接続されており、こ
のメモリ１４で分離された領域を第３図に示す基準線２
５（又は第３図（ａ）に示す基準線２６）に沿って所定
箇所、即ち段差部２２の所定の長さｔ，ｓを演算により
求め、これを数値メモリ１６に記憶する。The calculation unit 15 is connected to the pattern memory 14, and the areas separated by this memory 14 are indicated by the reference line 2 shown in FIG.
5 (or a reference line 26 shown in FIG. 3A), a predetermined position, that is, a predetermined length t, s of the step portion 22 is calculated and stored in the numerical memory 16.
一方、試料台７の回転角ψ即ち照射角ψが数値メモリ１
７に記憶される。On the other hand, the rotation angle ψ of the sample table 7, that is, the irradiation angle ψ is the numerical memory 1
Stored in 7.
次に、相互に高さ方向にずれた水平部つまり上面部３０
と底部２１とエッジ部ｅを介して連なる段差部２２の傾
斜角度θと高さｈを求める演算回路１８の機能について
説明する前に、これらのパターン段差部の傾斜角θやパ
ターンの高さｈは如何なる演算により算出されるかにつ
いて第２図，第３図を用いて詳述する。Next, the horizontal portion, that is, the upper surface portion 30 that is offset from each other in the height direction
Before describing the function of the arithmetic circuit 18 for obtaining the inclination angle θ and the height h of the step portion 22 that is continuous with the bottom portion 21 via the edge portion e, the inclination angle θ of these pattern step portions and the pattern height h What kind of calculation will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
試料台７が水平位置に配置されている場合の第２図
（ｂ）又は第２図（ａ）の平面像において、パターン段
差部２２の斜面の長さをａ，測定寸法ｌ1 ，ｌ2 をｌ1
＝ｌ2 ＝ｌとすると、パターン段差部２２の傾斜角θと
パターンの高さｈとから次の関係式が得られる。In the plan view of FIG. 2 (b) or FIG. 2 (a) when the sample table 7 is arranged in the horizontal position, the slope length of the pattern step portion 22 is a, and the measurement dimensions l 1 , l 2 L 1
= L 2 = l, the following relational expression is obtained from the inclination angle θ of the pattern step portion 22 and the pattern height h.
ａ sin θ＝ｌ ……（１） ａ cos θ＝ｈ ……（２） また試料台７の回転角ψの場合の第３図（ｂ）又は
（ａ）の平面像から、測定寸法ｔ，ｓについて次の関係
式が成立つ。a sin θ = l (1) a cos θ = h (2) Further, from the plane image of FIG. The following relational expression holds for s.
ａ sin （θ＋ψ）＝ｔ ……（３） ａ cos （θ−ψ）＝ｓ ……（４） 上記（１）式〜（４）式でｌ，ｔ，ｓは測定値であり、
試料台７の傾斜角ψは試料台７の回転角で決めることが
でき、測定時に指定できるので、既知の値である。な
お、通常ｌ1 とｌ2 は等しい値であるが、ｌとしてｌ1
とｌ2 の相加平均を用いることもできる。a sin (θ + ψ) = t (3) a cos (θ−ψ) = s (4) In the formulas (1) to (4), l, t, and s are measured values,
The inclination angle ψ of the sample table 7 can be determined by the rotation angle of the sample table 7 and can be designated at the time of measurement, and is therefore a known value. Note that normally, l 1 and l 2 have the same value, but l 1 is l 1
It is also possible to use the arithmetic mean of 1 and l 2 .
（１）式と（２）から tanθ＝ｌ／ｈ ……（５） となる。また（３）式を分解すると、 ａ（sinθcosψ＋cosθsinψ）＝ｔ…（６） となり、この（６）式に（１），（２）式を代入する
と、 ｌcosψ＋ｈsinψ＝ｔ ……（７） ∴ｈ＝（ｔ−ｌcosψ）／sinψ ……（８） となる。（８）式を（５）式を代入して、 となり、この（９）式にｌ，ｔ，ψを与えてやれば、 として段差部２２の傾斜角θを求められる。From equation (1) and (2), tan θ = 1 / h (5) Further, when the formula (3) is decomposed, a (sin θcos ψ + cos θ sin ψ) = t ... (6), and when the formulas (1) and (2) are substituted into the formula (6), lcos ψ + hsin ψ = t …… (7) ∴h = (T-lcos ψ) / sin ψ (8) Substituting equation (5) into equation (8), Then, if l, t, and ψ are given to this equation (9), As a result, the inclination angle θ of the step portion 22 can be obtained.
また（４）式を分解すると、 ａ（cosθcosψ＋sinθsinψ）＝ｓ…(11) となり、この（１１）式に（１）式，（２）式を代入し
て、 ｈcosψ＋ｌsinψ＝ｓ ……(12) ∴ｈ＝（ｓ−ｌsinψ）／cosψ） ……(13) を得る。この（１３）式を（５）式に代入して、 この（１４）式にｓ，ｌ，ψを与えてやれば、 となり、段差部２２の傾斜角θを求められる。Further, when the equation (4) is decomposed, a (cos θcos ψ + sin θsin ψ) = s ... (11), and the formulas (1) and (2) are substituted into the formula (11), and hcos ψ + lsin ψ = s …… (12) ∴ h = (s-1sin ψ) / cos ψ) (13) is obtained. Substituting equation (13) into equation (5), If s, l and ψ are given to this equation (14), Therefore, the inclination angle θ of the step portion 22 can be obtained.
以上から、演算器１８に（１０）式（（９）式）や（１
５）式（（１４）式）の演算回路を組み込んでおけば、
演算器１８は数値メモリ１３，１６，１７からの出力値
（ｌ，ｔ，ｓ，ψ）を入力して所定のパターン段差部２
２の傾斜角θを求めることができる。なお、パターンの
高さｈが以前の工程で得られており即ち即知であり、し
かもその後の工程で変化を受けていなければ演算器１８
に（５）式の演算回路を組み込んでおき、数値メモリ１
３からのｌと外部から演算器１８に入力される既知の値
ｈとから容易に前記傾斜角θを求めることができる。From the above, the arithmetic unit 18 has the equations (10) ((9)) and (1
If the arithmetic circuit of the equation (5) (the equation (14)) is incorporated,
The arithmetic unit 18 inputs the output values (l, t, s, ψ) from the numerical memories 13, 16, 17 and receives the predetermined pattern step portion 2
The inclination angle θ of 2 can be obtained. If the height h of the pattern is obtained in the previous process, that is, it is known immediately, and is not changed in the subsequent process, the calculator 18
Incorporate the arithmetic circuit of equation (5) into the numerical memory 1
The inclination angle θ can be easily obtained from 1 from 3 and a known value h input to the calculator 18 from the outside.
また演算器１８に（８）式や（１３）式の演算回路を組
み込んでおけば、演算器１８は数値メモリ１３，１６，
１７の出力値（ｌ，ｔ，ｓ，ψ）にもとづいてパターン
の高さｈを算出することになる。In addition, if the arithmetic circuit of the equations (8) and (13) is incorporated in the arithmetic unit 18, the arithmetic unit 18 can store the numerical memories 13, 16,
The height h of the pattern is calculated based on the output value (17) (1, t, s, ψ).
従って演算器１８は必要に応じてパターン段差部２２の
傾斜角θやパターン高さｈを求めるべき（５）式，
（８）式，（１０）式，（１３）式，（１５）式などの
演算ができるように構成されており、所望のパターン段
差部２２の傾斜角θやパターン高さｈを求めることがで
きるようになっている。Therefore, the computing unit 18 should obtain the inclination angle θ and the pattern height h of the pattern step portion 22 as required by the equation (5),
The equations (8), (10), (13), and (15) can be calculated, and the desired inclination angle θ of the pattern step portion 22 and the pattern height h can be obtained. You can do it.
次に表示部１９は演算器１８で算出したパターン段差部
２２の傾斜角θやパターン高さｈを表示する。なお、演
算器１８で算出した値にもとづいて試料８の自動選別な
どを行なうのに適宜利用できることはいうまでもない。Next, the display unit 19 displays the inclination angle θ and the pattern height h of the pattern step portion 22 calculated by the calculator 18. Needless to say, it can be appropriately used for automatic selection of the sample 8 based on the value calculated by the calculator 18.
ここで、パターンメモリ１１，１４，１７は電子線５の
試料８に対する照射角ψに対応して得られる二次元像を
照射角ψ（回転角ψ）と共に記憶するメモリ部２７を構
成する。また演算器１２，１５はメモリ部２７のパター
ンメモリ１１，１４に記憶した二次元像から試料８のパ
ターン形状の所定箇所の寸法（ｌ1 ，ｌ2 ，ｔ，ｓ，）
を算出する第１の演算部２８を構成する。更に演算器１
８は第１の演算部２８で算出した値とメモリ部２７の数
値メモリ１７に記憶した照射角ψ（回転角ψ）にもとづ
いて試料８のパターン形状の三次元特定要素を算出する
第二の演算部２９を構成する。Here, the pattern memories 11, 14, and 17 configure a memory unit 27 that stores a two-dimensional image obtained corresponding to the irradiation angle ψ of the electron beam 5 with respect to the sample 8 together with the irradiation angle ψ (rotation angle ψ). In addition, the calculators 12 and 15 measure the dimensions (l 1 , l 2 , t, s,) of predetermined positions of the pattern shape of the sample 8 from the two-dimensional images stored in the pattern memories 11 and 14 of the memory unit 27.
The first calculation unit 28 for calculating Furthermore, arithmetic unit 1
Reference numeral 8 is a second calculation element for calculating the three-dimensional specific element of the pattern shape of the sample 8 based on the value calculated by the first calculation unit 28 and the irradiation angle ψ (rotation angle ψ) stored in the numerical memory 17 of the memory unit 27. The arithmetic unit 29 is configured.
以上のようにして本発明では、光方式に比べて高分解能
（たとえば０．０１μｍ）である電子線走査方式を採用
したことによりパターンメモリ１１，１４に高精度に得
られる試料８のパターン（たとえば第２図（ｂ），第３
図（ｂ）の穴パターンや第２図（ａ），第３図（ａ）の
山谷パターン（配線パターン））の平面像から高精度に
所定箇所の寸法を第１の演算部２８により算出でき、第
２の演算部２９は、これらの寸法値を用いてパターンの
形状評価に必要な三次元特定要素（パターン段差部２２
の傾斜角θやパターンの高さｈ）を自動的にしかも高精
度に算出することができる。第２の演算部２９の算出値
が表示部１９に自動的に表示されるので、試料８のパタ
ーン形状の評価を高精度に行なうことができる。従って
ＬＳＩ製造工程におけるウェハ上の微細パターン形状の
評価に好適であるばかりでなく、一般にサブミクロン寸
法を有するパターン形状の高精度評価にも好適である。As described above, in the present invention, the pattern of the sample 8 (for example, the pattern 8) obtained in the pattern memories 11 and 14 with high accuracy by adopting the electron beam scanning system having a higher resolution (for example, 0.01 μm) than the optical system (for example, Fig. 2 (b), 3rd
The dimensions of a predetermined location can be calculated with high accuracy by the first arithmetic unit 28 from the plane image of the hole pattern of FIG. (B) and the valley pattern (wiring pattern) of FIG. 2 (a) and FIG. 3 (a). The second calculation unit 29 uses these dimension values to determine the three-dimensional specific element (pattern step portion 22) necessary for evaluating the shape of the pattern.
The inclination angle θ and the pattern height h) can be calculated automatically and with high accuracy. Since the calculated value of the second calculation unit 29 is automatically displayed on the display unit 19, the pattern shape of the sample 8 can be evaluated with high accuracy. Therefore, it is suitable not only for evaluating a fine pattern shape on a wafer in an LSI manufacturing process but also for highly accurate evaluation of a pattern shape having a submicron dimension in general.
またパターン形状評価に必要な三次元特定要素を自動的
に、かつ高精度に求めることができるから、パターン形
状評価をきわめて能率的に行なうことができると共に従
来のような作業者に起因する誤差を除去することができ
る。In addition, since the three-dimensional specific elements required for pattern shape evaluation can be automatically and highly accurately obtained, pattern shape evaluation can be performed very efficiently and errors caused by the operator as in the past can be eliminated. Can be removed.
１．光方式に比べて高分解能（たとえば０．０１μｍ）
である電子線走査方式を用いたことにより高精度に得ら
れる試料のパターンの平面像から、パターンの形状評価
に必要なパターンの段差部の傾斜角と高さとを高精度に
求めることができるので、製品ないしは製品に使用され
るものとしての実物のパターン形状を高精度に評価する
ことができる。1. High resolution (0.01 μm, for example) compared to optical method
It is possible to accurately obtain the inclination angle and height of the step portion of the pattern necessary for pattern shape evaluation from the plane image of the sample pattern obtained with high accuracy by using the electron beam scanning method. It is possible to evaluate the product or the pattern shape of the actual product used for the product with high accuracy.
２．従ってＬＳＩ製造工程におけるウェハ上の微細パタ
ーンの形状評価に好適である。またＬＳＩ製作に関係な
く、一般にパターン形状の評価に適用でき、とりわけ、
サブミクロン加工におけるパターン形状の高精度評価に
好適である。2. Therefore, it is suitable for evaluating the shape of a fine pattern on a wafer in the LSI manufacturing process. Moreover, it can be generally applied to the evaluation of the pattern shape regardless of the LSI manufacturing.
It is suitable for highly accurate evaluation of pattern shapes in submicron processing.
３．パターン形状の評価に必要なパターン段差部の傾斜
角と高さとを自動的に、しかも高精度に求めることがで
き、これによりパターン形状評価をきわめて能率的に行
なうことができ、従来のような作業者起因の誤差を除去
することができる。3. The inclination angle and height of the pattern step portion required for evaluating the pattern shape can be automatically and highly accurately obtained, which makes it possible to evaluate the pattern shape extremely efficiently. It is possible to eliminate the error caused by the person.
以上、本発明者によってなされた発明を実施例にもとづ
き具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。たとえば、電子線５
の試料８に対する照射角を変えるのに、試料台７に回転
させて試料８を傾斜させているが、これに限定されるこ
となく試料台７側を固定し、試料に照射される電子線の
照射角を直接変えるような電子線制御を行なってもよ
い。要は電子線の試料に対する照射角を変えられるよう
な構成であればよい。Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. There is no end. For example, electron beam 5
In order to change the irradiation angle of the sample 8 with respect to the sample 8, the sample 8 is rotated to incline the sample 8, but the invention is not limited to this. You may perform electron beam control which changes an irradiation angle directly. The point is that the configuration is such that the irradiation angle of the electron beam with respect to the sample can be changed.
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるＬＳＩ製造工程にお
けるウェハ上の微細パターンの形状評価に適用した場合
について説明したが、それに限定されるものではなく、
一般にサブミクロン寸法を有するパターン形状など微細
パターン形状の高精度評価に好適であり、更に広く一般
のパターン形状評価に適用できる。In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the shape evaluation of the fine pattern on the wafer in the LSI manufacturing process which is the field of application which is the background has been described, but the invention is not limited thereto. ,
Generally, it is suitable for highly accurate evaluation of a fine pattern shape such as a pattern shape having a submicron dimension, and can be widely applied to general pattern shape evaluation.
第１図は本発明によるパターン形状評価装置の一実施例
を示す構成図である。 第２図（ａ）〜（ｃ）および第３図（ａ）〜（ｃ）は第
１図の動作説明図であって、第２図（ａ）および第３図
（ａ）は夫々試料が水平位置の場合および角度ψだけ傾
けた場合の試料の山谷パターンに対するパターンメモリ
像（二次電子像）を示す図、第２図（ｂ）および第３図
（ｂ）は夫々試料が水平位置の場合および角度ψだけ傾
いた場合の試料の穴パターンに対するパターンメモリ像
（二次電子像）を示す図、第２図（ｃ）および第３図
（ｃ）は水平位置試料の穴パターン又は山谷パターン
（配線パターン）の要部断面図である。 第４図は従来のパターン形状評価方法を説明するために
用いたＬＳＩ製造工程におけるパターン形状の一例を示
す断面図である。 ４……電子銃、５……電子線、６……電子レンズ（集束
レンズ）、７……試料台、８……試料、９……二次電
子、１０……二次電子検出器、１１，１４……パターン
メモリ、１２，１５，１８……演算器、１３，１６，１
７……数値メモリ、１９……表示部、２２……パターン
段差部、２７……メモリ部、２８……第１の演算部、２
９……第２の演算部。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a pattern shape evaluation device according to the present invention. FIGS. 2 (a) to (c) and FIGS. 3 (a) to (c) are operation explanatory views of FIG. 1, and FIGS. 2 (a) and 3 (a) show the sample respectively. FIGS. 2 (b) and 3 (b) show pattern memory images (secondary electron images) with respect to the peak-valley pattern of the sample in the horizontal position and when the sample is tilted by the angle ψ. And FIG. 2 (c) and FIG. 3 (c) are diagrams showing pattern memory images (secondary electron images) with respect to the hole pattern of the sample in the case of being tilted by the angle ψ, and FIG. It is a principal part sectional drawing of (wiring pattern). FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the pattern shape in the LSI manufacturing process used for explaining the conventional pattern shape evaluation method. 4 ... Electron gun, 5 ... Electron beam, 6 ... Electron lens (focusing lens), 7 ... Sample stage, 8 ... Sample, 9 ... Secondary electron, 10 ... Secondary electron detector, 11 , 14 ... Pattern memory, 12, 15, 18 ... Arithmetic unit, 13, 16, 1
7 ... Numerical memory, 19 ... Display section, 22 ... Pattern step section, 27 ... Memory section, 28 ... First computing section, 2
9 ... Second arithmetic unit.
Claims (3)
傾斜して連なる段差部とを有し試料台に載置された試料
を電子線によって走査し、それによって得られる情報信
号に基づいて試料の二次元像を形成する電子光学系を有
する装置において、前記電子線の前記試料に対する照射
角を可変自在な構成とし、さらに相互に異なった前記照
射角の夫々に対応して得られる前記試料の夫々の二次元
像を当該照射角と共に記憶するメモリ部と、このメモリ
部に記憶した二次元像から夫々の二次元像に対応した前
記段差部の所定箇所の寸法を算出し出力する第１の演算
部と、この第１の演算部の出力と前記メモリ部に記憶し
た照射角とに基づいて前記試料の段差部の傾斜角と高さ
とを出力する第２の演算部とを備えたことを特徴とする
パターン形状評価装置。1. An electron beam scans a sample placed on a sample stage, which has horizontal portions which are offset from each other in the height direction and step portions which are inclined and connected to these horizontal portions, and an information signal obtained by the scanning is obtained. In an apparatus having an electron optical system for forming a two-dimensional image of a sample based on the above, the irradiation angle of the electron beam with respect to the sample is configured to be variable, and the irradiation angle is obtained corresponding to each of the irradiation angles different from each other. A memory unit that stores each two-dimensional image of the sample together with the irradiation angle, and a dimension of a predetermined portion of the step portion corresponding to each two-dimensional image is calculated from the two-dimensional image stored in the memory unit and output. A first arithmetic unit and a second arithmetic unit that outputs the inclination angle and height of the stepped portion of the sample based on the output of the first arithmetic unit and the irradiation angle stored in the memory unit. Evaluation of pattern shape Location.
前記照射角を可変させてなる特許請求の範囲第１項記載
のパターン形状評価装置。2. The pattern shape evaluation device according to claim 1, wherein the irradiation angle is changed by changing the inclination of the sample table.
として、パターン段差部の傾斜角やパターンの高さなど
を用いてなる特許請求の範囲第１項又は第２項記載のパ
ターン形状評価装置。3. The pattern shape evaluation apparatus according to claim 1 or 2, wherein an inclination angle of a pattern step portion or a pattern height is used as a three-dimensional specifying element of the pattern shape of the sample. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59259139A JPH0621784B2 (en) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | Pattern shape evaluation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59259139A JPH0621784B2 (en) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | Pattern shape evaluation device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61138107A JPS61138107A (en) | 1986-06-25 |
| JPH0621784B2 true JPH0621784B2 (en) | 1994-03-23 |
Family
ID=17329864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59259139A Expired - Lifetime JPH0621784B2 (en) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | Pattern shape evaluation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0621784B2 (en) |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS63215909A (en) * | 1987-03-04 | 1988-09-08 | Erionikusu:Kk | Section measurement |
| JPH0663758B2 (en) * | 1987-10-14 | 1994-08-22 | 株式会社東芝 | Pattern measurement method |
| JPH07111335B2 (en) * | 1990-02-07 | 1995-11-29 | 株式会社東芝 | Pattern shape measuring method and apparatus |
| JPH07111336B2 (en) * | 1990-02-07 | 1995-11-29 | 株式会社東芝 | Pattern dimension measuring method and device |
| WO2004008255A2 (en) * | 2002-07-11 | 2004-01-22 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for measuring critical dimensions with a particle beam |
| KR101035426B1 (en) * | 2003-07-11 | 2011-05-18 | 어플라이드 머티리얼즈 이스라엘 리미티드 | A system and method for determining a cross sectional feature of a structural element using a reference structural element |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61128114A (en) * | 1984-11-27 | 1986-06-16 | Toshiba Corp | Evaluation of surface shape of pattern |
-
1984
- 1984-12-10 JP JP59259139A patent/JPH0621784B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61138107A (en) | 1986-06-25 |
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