JP2001203149A - Beam adjustment device for charged particle beam apparatus, charged particle beam apparatus, and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Beam adjustment device for charged particle beam apparatus, charged particle beam apparatus, and method of manufacturing semiconductor device

Info

Publication number
JP2001203149A
JP2001203149A JP2000012620A JP2000012620A JP2001203149A JP 2001203149 A JP2001203149 A JP 2001203149A JP 2000012620 A JP2000012620 A JP 2000012620A JP 2000012620 A JP2000012620 A JP 2000012620A JP 2001203149 A JP2001203149 A JP 2001203149A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charged particle
particle beam
image
pattern
image plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000012620A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyasu Shimizu
弘泰 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2000012620A priority Critical patent/JP2001203149A/en
Publication of JP2001203149A publication Critical patent/JP2001203149A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a beam adjustment device for a charged particle beam apparatus, with which the beam is accurately adjusted and the adjusting time can be reduced in the adjustment of positional relation between the particle beam in an object plane and in an image plane. SOLUTION: An electron beam 2 is scanned on openings 5 for beam adjustment by a deflector which is not illustrated. The scanning of the electron beam 2 changes coincidence situation between the image 3 and the openings 5 for beam adjustment, and this change changes the intensity of the electron beam 2 detected by a scintillator 6. The output of the scintillator 6 is converted into an electrical signal by a photomultiplier tube 7, and the signal is processed by a processor, which is not illustrated. Since not the reflected electrons but the very electrons of the electron beam are detected directly, the detected amount of the electron beam is large. In addition, since the scintillator 6 can be installed directly underneath the openings 5 for beam adjustment, viewing angle in the detection can be large, and the detection efficiency can be enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】荷電粒子線の物面におけるビ
ーム位置と像面におけるビーム位置の相対関係を所定の
関係に調整するビーム調整装置、及びそれを使用した荷
電粒子線装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a beam adjusting device for adjusting a relative relationship between a beam position on an object surface of a charged particle beam and a beam position on an image surface to a predetermined relationship, and a charged particle beam device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体の微細加工技術は年々進歩
を遂げている。現在の露光装置は、光によるものが主流
であるが、さらなる微細加工を進める上では、光の短波
長化が要求される。しかしながら、その短波長化には限
界があり、また、X線を使用する露光装置も考えられて
はいるが、レチクルの製作が容易ではないなどといった
点から、現時点で実用化はなされていない。このような
背景から、電子線等、荷電粒子線による転写、露光が注
目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, fine processing techniques for semiconductors have been progressing year by year. Current exposure apparatuses mainly use light, but in order to carry out further fine processing, a shorter wavelength of light is required. However, there is a limit to shortening the wavelength, and although an exposure apparatus using X-rays has been considered, it has not been put to practical use at the present time because it is not easy to manufacture a reticle. From such a background, attention has been paid to transfer and exposure using a charged particle beam such as an electron beam.

【0003】荷電粒子線装置の例として、従来の電子線
露光装置の1例を図6に示す。電子源11から放出され
た電子線12は、第1照射レンズ13によって成形開口
14を照射する。成形開口14を通過した電子線12
は、第2照射レンズ15及び第3照射レンズ16によ
り、成形開口14の像をレチクル17上に結像する。レ
チクル17上には転写すべきパターンが形成されてい
る。レチクル17を通過した電子線12は、第1投影レ
ンズ18及び第2投影レンズ19によって、ウェハ20
上にレチクル17上のパターンの像を結像する。
FIG. 6 shows an example of a conventional electron beam exposure apparatus as an example of a charged particle beam apparatus. The electron beam 12 emitted from the electron source 11 irradiates the shaped opening 14 by the first irradiation lens 13. Electron beam 12 that has passed through forming aperture 14
Forms an image of the shaping aperture 14 on the reticle 17 by the second irradiation lens 15 and the third irradiation lens 16. A pattern to be transferred is formed on the reticle 17. The electron beam 12 that has passed through the reticle 17 is transferred to the wafer 20 by the first projection lens 18 and the second projection lens 19.
An image of the pattern on the reticle 17 is formed thereon.

【0004】このような、電子線露光装置においては、
レチクル17に形成されたパターンの像を、ウェハ20
の目的の位置に正確に結像させるために、レチクル17
とウェハ20の位置における電子線の位置が所定の関係
になっている必要がある。このような所定の関係が得ら
れるように、電子線の位置を調整することをレチクル1
7とウェハ20の位置合わせと呼んでいる。この位置合
わせとしては、最終的にはレチクル17とウェハ20の
位置間の位置合わせを行う必要があるが、その前段階と
して、レチクル17を搭載するレチクルステージ又はレ
チクルと、ウェハ20を搭載するウェハステージの位置
合わせを行うのが普通である。
[0004] In such an electron beam exposure apparatus,
The image of the pattern formed on the reticle 17 is
In order to accurately form an image at the target position of the reticle 17,
And the position of the electron beam at the position of the wafer 20 need to have a predetermined relationship. Adjusting the position of the electron beam so as to obtain such a predetermined relationship is described in reticle 1.
This is called alignment between the wafer 7 and the wafer 7. For this positioning, it is necessary to finally perform positioning between the position of the reticle 17 and the position of the wafer 20, but before that, a reticle stage or reticle on which the reticle 17 is mounted and a wafer on which the wafer 20 is mounted Usually, the stage is aligned.

【0005】従来行われていたレチクルステージとウェ
ハステージの位置合わせを行う方法の例を、図7を用い
て説明する。図7において、投影レンズ1によって焦点
合わせされた電子線2は、像面となるウェハステージ4
上に像3を結ぶ。像3は、投影光学系調整用パターンの
像で、通常、不図示のレチクルまたはレチクルステージ
上に形成された長方形のパターン列になっている。像面
となるウェハステージ4上にはビーム調整用パターン9
が設けられている。ビーム調整用パターン9は、通常、
半導体上に金属パターンを設けたり、金属に凹凸のパタ
ーンを付けたもので、投影光学系調整用パターンが理想
的な焦点、倍率、回転、非点、歪み条件で結像されたと
きの像3と同一の形状とされている。
[0005] An example of a conventional method of aligning a reticle stage and a wafer stage will be described with reference to FIG. In FIG. 7, an electron beam 2 focused by a projection lens 1 is transferred to a wafer stage 4 serving as an image plane.
Connect image 3 above. The image 3 is an image of a pattern for adjusting the projection optical system, and is usually a reticle (not shown) or a rectangular pattern row formed on a reticle stage. A beam adjusting pattern 9 is placed on the wafer stage 4 serving as an image plane.
Is provided. The beam adjustment pattern 9 is usually
An image 3 when a metal pattern is provided on a semiconductor or an uneven pattern is formed on a metal, and the projection optical system adjustment pattern is formed under ideal conditions of focus, magnification, rotation, astigmatism, and distortion. It has the same shape as.

【0006】電子線2は不図示の偏向器によってビーム
調整用パターン9上を走査され、ビーム調整用パターン
9に入射した電子は、ビーム調整用パターン9の材質、
形状に応じた反射電子を発生する。反射電子は、投影レ
ンズ1の下面に設置された反射電子検出器10によって
検出される。反射電子検出器10としては、通常半導体
検出器が用いられる。電子線2の走査に伴い、像3とビ
ーム調整用パターン9との一致具合が変化し、これに伴
い、反射電子検出器9で検出される反射電子の強度が変
化する。
[0006] The electron beam 2 is scanned over the beam adjustment pattern 9 by a deflector (not shown).
Generates reflected electrons according to the shape. The backscattered electrons are detected by a backscattered electron detector 10 installed on the lower surface of the projection lens 1. As the backscattered electron detector 10, a semiconductor detector is usually used. As the electron beam 2 scans, the degree of coincidence between the image 3 and the beam adjustment pattern 9 changes, and the intensity of the backscattered electrons detected by the backscattered electron detector 9 changes accordingly.

【0007】その様子を、図8を用いて説明する。像3
が偏向位置によって(a)、(b)、(c)のように移動する
と、ビーム調整用パターン9との重なり具合に応じて、
反射電子検出器10で検出される信号波形は、(d)で示
される波形のようになる。この波形は像の焦点、倍率、
回転、非点、歪みが理想的な場合の信号波形を示してお
り、像3の焦点、倍率、回転、非点、歪み等が理想的な
条件から外れ、ビーム調整用パターン9に一致しないと
きは、像3のボケや歪に起因して波形は三角型から鈍
り、最大強度Imaxも低下する。投影レンズ、非点補正
装置等はこの波形の最大強度Imaxが最も大きくなるよ
うに調整される。
This will be described with reference to FIG. Statue 3
Moves as (a), (b), and (c) depending on the deflection position, depending on how the beam adjustment pattern 9 overlaps,
The signal waveform detected by the backscattered electron detector 10 is as shown in (d). This waveform shows the focus, magnification,
FIG. 9 shows signal waveforms when rotation, astigmatism, and distortion are ideal. When the focus, magnification, rotation, astigmatism, distortion, and the like of the image 3 deviate from ideal conditions and do not match the beam adjustment pattern 9. a waveform due to blurring and distortion of the image 3 is dull from triangular, also decreases the maximum intensity I max. Projection lens, stigmator device or the like are adjusted such that the maximum intensity I max of the waveform is maximized.

【0008】このImaxが得られる偏向位置が、レチク
ルステージとウェハステージの位置が一致した位置であ
る。よって、所定の偏向を与えたとき、Imaxが所定の
位置で得られるようにレチクルステージとウェハステー
ジの相対位置関係を調整する。あるいは、Imaxが得ら
れる偏向位置を与える偏向器の設定条件を、レチクルス
テージとウェハステージの光軸が合った状態として、こ
の点を基準として偏向器の作動を決定するようにする。
[0008] deflection position where the I max is obtained is a position where the position of the reticle stage and the wafer stage are matched. Thus, when given a predetermined deflection, I max is to adjust the relative positional relationship between the reticle stage and the wafer stage so as to obtain a predetermined position. Alternatively, the setting conditions of the deflector to provide a deflected position where I max is obtained, as a state in which the optical axis suits the reticle stage and the wafer stage, so as to determine the operation of the deflector of this point as a reference.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説
明したように、ウェハステージに形成されたビーム調整
用パターン8からの反射電子の強弱を検出して位置合わ
せを行う方法では、反射電子を検出する半導体検出器1
0が、反射電子検出のための見込み角を大きく取れない
ために、あまり大きな検出信号を得ることができない。
また、入射電子に対するゲインも1000倍程度にする必要
があるため、検出信号のS/N比はあまり良くなかっ
た。そのため、繰り返し走査を行ったり、走査速度を遅
くしてS/N比を上げる必要があり、調整時間が長くか
かるという問題点を有していた。
However, as described above, in the method of performing alignment by detecting the intensity of reflected electrons from the beam adjusting pattern 8 formed on the wafer stage, the reflected electrons are detected. Semiconductor detector 1
In the case of 0, a very large detection signal cannot be obtained because the expected angle for the backscattered electron detection cannot be made large.
Also, since the gain for incident electrons must be about 1000 times, the S / N ratio of the detection signal is not very good. For this reason, it is necessary to repeatedly scan or to lower the scanning speed to increase the S / N ratio, which has a problem that the adjustment time is long.

【0010】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、物面と像面における荷電粒子線の位置関係を調
整する際に、これらの位置関係を正確にS/N比良く検
出することにより、ビーム調整を正確に行い、かつ調整
時間を短縮することができる荷電粒子線装置のビーム調
整装置及びこれを使用した荷電粒子線装置を提供するこ
とを課題とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and when adjusting the positional relationship between charged particle beams on the object surface and the image surface, these positional relationships are accurately detected with a good S / N ratio. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a beam adjustment device of a charged particle beam device capable of accurately performing beam adjustment and reducing the adjustment time, and a charged particle beam device using the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第1の手段は、荷電粒子線の物面におけるビーム位置
と像面におけるビーム位置の相対関係を所定の関係に調
整するビーム調整装置であって、物面位置に設けられた
パターンを通過した荷電粒子線を、像面位置に設けられ
た所定形状の開口を有する荷電粒子線遮蔽体又は荷電粒
子線散乱体に照射して、前記パターンの像を前記荷電粒
子線遮蔽体又は荷電粒子線散乱体上に結像させて走査
し、前記開口を通過する荷電粒子線を検出して処理する
ことにより、荷電粒子線の物面におけるビーム位置と像
面におけるビーム位置の相対関係を求め、これに基づい
て荷電粒子線の物面におけるビーム位置と像面における
ビーム位置の相対関係を所定の関係に調整する機能を有
することを特徴とする荷電粒子線装置のビーム調整装置
(請求項1)である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a beam adjusting apparatus for adjusting a relative relationship between a beam position on an object surface of a charged particle beam and a beam position on an image surface to a predetermined relationship. By irradiating the charged particle beam passing through the pattern provided at the object plane position to a charged particle beam shield or a charged particle beam scatterer having an opening of a predetermined shape provided at the image plane position, By scanning and forming an image of a pattern on the charged particle beam shield or the charged particle beam scatterer, and detecting and processing the charged particle beam passing through the aperture, the beam of the charged particle beam on the object plane It has a function of obtaining a relative relationship between the position and the beam position on the image plane, and adjusting the relative relationship between the beam position on the object plane of the charged particle beam and the beam position on the image plane to a predetermined relation based on the obtained relation. A beam controller of the charged particle beam apparatus (claim 1).

【0012】本手段においては、従来技術と異なり、物
面位置に設けられたパターンの像を像面に設けられた開
口に沿って走査し、開口を透過する荷電粒子線の量を測
定して処理することにより、物面におけるビーム位置と
像面におけるビーム位置の相対関係を求めるようにして
いる。よって、反射電子を用いる従来の方法と異なり、
多量の荷電粒子線を検出することができると共に、前記
開口の直近に荷電粒子線検出器を設置することができる
ので、荷電粒子線を検出するための見込み角を大きくと
ることができる。
In this means, unlike the prior art, the image of the pattern provided at the object plane is scanned along the opening provided on the image plane, and the amount of the charged particle beam transmitted through the opening is measured. By performing the processing, the relative relationship between the beam position on the object plane and the beam position on the image plane is obtained. Therefore, unlike the conventional method using reflected electrons,
Since a large amount of charged particle beams can be detected, and a charged particle beam detector can be installed in the immediate vicinity of the opening, a prospective angle for detecting the charged particle beams can be increased.

【0013】よって、検出器から大きな信号をS/N比
よく取り出すことができるので、高速で像を走査しても
十分正確な信号を得ることができる。従って、荷電粒子
線の物面におけるビーム位置と像面におけるビーム位置
の相対関係を迅速に、かつ正確に合わせることができ
る。荷電粒子線の物面におけるビーム位置と像面におけ
るビーム位置の相対関係を合わせる手段については、従
来技術で述べた方法をそのまま使用することができる。
Therefore, a large signal can be taken out of the detector with a good S / N ratio, and a sufficiently accurate signal can be obtained even when an image is scanned at a high speed. Therefore, the relative relationship between the beam position of the charged particle beam on the object plane and the beam position on the image plane can be quickly and accurately adjusted. As a means for matching the relative position between the beam position of the charged particle beam on the object plane and the beam position on the image plane, the method described in the prior art can be used as it is.

【0014】なお、言うまでもないことであるが、荷電
粒子線遮蔽体、荷電粒子線散乱体といっても相対的なも
ので、荷電粒子線遮蔽体は大部分の荷電粒子線を反射、
吸収により遮蔽するが、一部分を散乱する場合もあり、
荷電粒子線散乱体も、一部分の荷電粒子線を吸収、反射
する場合もある。
Needless to say, the charged particle beam shield and the charged particle beam scatterer are also relative, and the charged particle beam shield reflects most of the charged particle beams.
Shielded by absorption, but may scatter a part,
The charged particle beam scatterer may absorb and reflect a part of the charged particle beam.

【0015】前記課題を解決するための第2の手段は、
前記第1の手段であって、像面位置に設けられた所定形
状の開口が、物面位置に設けられたパターンの像面位置
における像と同一の形状とされていること特徴とするも
の(請求項2)である。
[0015] A second means for solving the above-mentioned problems is as follows.
The first means, wherein the opening of a predetermined shape provided at the image plane position has the same shape as the image of the pattern provided at the object plane position at the image plane position ( Claim 2).

【0016】本手段においては、物面位置に設けられた
パターンの像が、開口と一致したときに最大の信号が得
られるようになるので、特にS/N比の良い検出信号が
得られる。
In this means, the maximum signal can be obtained when the image of the pattern provided on the object surface coincides with the aperture, so that a detection signal with a particularly good S / N ratio can be obtained.

【0017】前記課題を解決するための第3の手段は、
前記第1の手段又は第2の手段であって、荷電粒子線散
乱体が薄膜で形成されていることを特徴とするもの(請
求項3)である。
A third means for solving the above-mentioned problem is as follows.
The first means or the second means, wherein the charged particle beam scatterer is formed of a thin film (Claim 3).

【0018】物面におけるビーム位置と像面におけるビ
ーム位置の相対関係を精度良く検出するためには、物面
位置に設けられるパターンと像面位置に設けられる開口
を共に微細なものとする必要がある。特に、縮小露光転
写を行うような荷電粒子線装置においては、像面位置に
設けられる開口は、特に微細なものとする必要がある。
このような微細な開口を形成するために、荷電粒子線散
乱体を薄膜で形成すると、リソグラフィ技術等により微
細な開口を精度良く加工することができる。
In order to accurately detect the relative relationship between the beam position on the object plane and the beam position on the image plane, it is necessary to make both the pattern provided at the object plane position and the aperture provided at the image plane position fine. is there. In particular, in a charged particle beam apparatus that performs reduction exposure transfer, the opening provided at the image plane position needs to be particularly fine.
If the charged particle beam scatterer is formed as a thin film in order to form such a fine opening, the fine opening can be accurately processed by a lithography technique or the like.

【0019】前記課題を解決するための第4の手段は、
前記第1の手段から第3の手段のいずれかであって、前
記パターンの像を荷電粒子線散乱体上に結像させるもの
において、開口を通過した荷電粒子線を検出する検出器
と前記結像面との距離が、前記開口の寸法の3倍以上離
れた位置に設けられていることを特徴とするもの(請求
項4)である。
A fourth means for solving the above problem is as follows.
Any one of the first means to the third means for forming an image of the pattern on a charged particle beam scatterer, wherein the detector detects a charged particle beam passing through an opening; The distance from the image plane is at least three times the dimension of the opening (claim 4).

【0020】開口を通過した荷電粒子線を検出して物面
におけるビーム位置と像面におけるビーム位置の相対関
係を精度良く検出するために、前記開口の幅と開口間の
幅の比を約1:1とすることが多い。本手段において
は、開口を通過した荷電粒子線を検出する検出器と前記
結像面との距離を、前記開口の寸法の3倍以上としてい
るので、このような場合、通常cos分布を有する散乱線
が検出器に達するまでに十分に広がって平滑化され、開
口部の幅とを通過した荷電粒子線と荷電粒子線散乱体に
よって散乱された荷電粒子線との強度比が10:1以上と
なる。この程度であれば、検出される荷電粒子線の量の
パターンより、物面におけるビーム位置と像面における
ビーム位置の相対関係を、露光転写に必要な精度とする
ことが容易である。
In order to detect the charged particle beam passing through the opening and accurately detect the relative relationship between the beam position on the object surface and the beam position on the image surface, the ratio of the width of the opening to the width between the openings is set to about 1 : 1 in many cases. In this means, the distance between the detector for detecting the charged particle beam passing through the aperture and the imaging surface is set to be three times or more the dimension of the aperture. The intensity ratio of the charged particle beam scattered by the charged particle beam scatterer to the charged particle beam that has spread sufficiently and smoothed before reaching the detector and that has passed through the width of the opening is not less than 10: 1. Become. With such a degree, it is easy to make the relative relationship between the beam position on the object surface and the beam position on the image surface the accuracy required for exposure transfer from the pattern of the amount of the charged particle beam detected.

【0021】前記課題を解決するための第5の手段は、
前記第1の手段から第4の手段のうちいずれかを備えて
いることを特徴とする荷電粒子線装置(請求項5)であ
る。
A fifth means for solving the above problems is as follows.
A charged particle beam apparatus comprising any one of the first to fourth means (claim 5).

【0022】本手段においては、荷電粒子線の物面にお
けるビーム位置と像面におけるビーム位置の相対関係を
迅速に、かつ正確に合わせることができるので、微細な
パターンの映像を像面に正確に結像させることができる
と共に、位置合わせの時間を要しないのでスループット
が向上する。
In this means, the relative position between the beam position of the charged particle beam on the object surface and the beam position on the image surface can be quickly and accurately adjusted, so that a fine pattern image can be accurately displayed on the image surface. An image can be formed, and the time for alignment is not required, so that the throughput is improved.

【0023】前記課題を解決するための第6の手段は、
前記第5の手段を用いて、レチクル又はマスクに形成さ
れたパターンをウェハーに露光転写する行程を有してな
ることを特徴とする半導体デバイスの製造方法(請求項
6)である。
A sixth means for solving the above-mentioned problem is as follows.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of exposing and transferring a pattern formed on a reticle or a mask to a wafer by using the fifth means.

【0024】本手段においては、微細なパターンの映像
を像面に正確に結像させることができるので、集積度の
高い半導体デバイスを歩留よく製造することができる。
In the present means, a fine pattern image can be accurately formed on the image plane, so that a semiconductor device with a high degree of integration can be manufactured with a high yield.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図1は本発明の実施の形態であ
る、電子線露光装置のビーム調整装置の1例における主
要部を示す概要図である。図1において、1は投影レン
ズ、2は電子線、3は投影光学系調整用パターンの像、
4はウェハステージ、5はウェハステージに形成された
開口、6はシンチータ、7は光電子増倍管である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a main part of an example of a beam adjusting device of an electron beam exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a projection lens, 2 is an electron beam, 3 is an image of a projection optical system adjustment pattern,
4 is a wafer stage, 5 is an opening formed in the wafer stage, 6 is a scintillator, and 7 is a photomultiplier tube.

【0026】投影レンズ1によって焦点合わせされた電
子線2は、像面となるウェハステージ4上に像3を結
ぶ。像3は、投影光学系調整用パターンの像で、通常、
不図示のレチクルまたはレチクルステージ上に形成され
た長方形のパターン列になっている。像面となるウェハ
ステージ4上にはビーム調整用開口5が設置されてい
る。ビーム調整用開口5は、投影光学系調整用パターン
が理想的な焦点、倍率、回転、非点、歪み条件で結像さ
れたときの像3と同一の形状とされている。
The electron beam 2 focused by the projection lens 1 forms an image 3 on a wafer stage 4 serving as an image plane. The image 3 is an image of the pattern for adjusting the projection optical system.
It is a rectangular pattern row formed on a reticle or a reticle stage (not shown). A beam adjustment opening 5 is provided on the wafer stage 4 serving as an image plane. The beam adjustment aperture 5 has the same shape as the image 3 when the projection optical system adjustment pattern is formed under ideal focus, magnification, rotation, astigmatism, and distortion conditions.

【0027】電子線2は不図示の偏向器によってビーム
調整用開口5上を走査される。電子線2の走査に伴い、
像3とビーム調整用開口5との一致具合が変化し、これ
に伴い、シンチレータ6で検出される電子線2の強度が
変化する。シンチレータ6の出力は光電子増倍管7で電
気信号に変えられて、図示しない処理装置で処理され
る。走査に伴う像3とビーム調整用開口5との相対関
係、及び得られる信号の波形は図8に示したものと同じ
であり、図8におけるビーム調整用パターン8をビーム
調整用開口5に置き換えればよい。
The electron beam 2 is scanned over the beam adjusting aperture 5 by a deflector (not shown). With the scanning of the electron beam 2,
The degree of coincidence between the image 3 and the beam adjusting aperture 5 changes, and accordingly, the intensity of the electron beam 2 detected by the scintillator 6 changes. The output of the scintillator 6 is converted into an electric signal by a photomultiplier tube 7 and processed by a processing device (not shown). The relative relationship between the image 3 and the beam adjusting aperture 5 during scanning and the waveform of the obtained signal are the same as those shown in FIG. 8, and the beam adjusting pattern 8 in FIG. I just need.

【0028】ただし、本実施の形態においては、反射電
子でなく電子線の電子そのものを直接検出することがで
きるので、検出される電子線の量が多くなる。また、検
出器としてシンチレータ6を光電子増倍管7と組み合わ
せて使用しているので、検出感度も高くすることができ
る。これに加え、シンチレータ6をビーム調整用開口5
の直下に設けることができるので、検出の見込み角を大
きくすることができ、検出効率も上げることができる。
However, in the present embodiment, since the electrons themselves of the electron beam can be directly detected instead of the reflected electrons, the amount of the detected electron beam increases. Since the scintillator 6 is used in combination with the photomultiplier tube 7 as a detector, the detection sensitivity can be increased. In addition, the scintillator 6 is connected to the beam adjusting aperture 5.
, It is possible to increase the expected angle of detection and increase the detection efficiency.

【0029】これらを総合すると、従来の反射電子検出
方式に比して、検出器の感度とS/N比を上げることが
できるので、走査速度を遅くしたり繰り返し走査を行っ
てS/N比を上げる必要が無く、迅速に精度良く、レチ
クル又はレチクルステージとウェハステージとの相対位
置関係を検出し、これらの位置合わせを行うことができ
る。なお、シンチレータ6と光電子増倍管7の代わりに
半導体検出器を設置しても、利得は多少劣るが、高いS
/Nで信号検出ができる。また、シンチレータ6と光電
子増倍管7の代わりに、導電体を設け、電子線の電流を
直接検出しても、利得、S/N、帯域は多少劣るが信号
検出ができる。
When these factors are combined, the sensitivity of the detector and the S / N ratio can be increased as compared with the conventional backscattered electron detection method. Therefore, the scanning speed can be reduced or the S / N ratio can be increased by repeating the scanning. Therefore, the relative positional relationship between the reticle or the reticle stage and the wafer stage can be detected quickly and accurately, and these positions can be aligned. Even if a semiconductor detector is provided instead of the scintillator 6 and the photomultiplier tube 7, the gain is slightly inferior, but the high S
/ N enables signal detection. Further, even if a conductor is provided instead of the scintillator 6 and the photomultiplier tube 7 and the current of the electron beam is directly detected, the signal can be detected although the gain, S / N and band are somewhat inferior.

【0030】また、開口を通過した信号のパターンを検
出した後の、レチクル又はレチクルステージとウェハス
テージの位置合わせの手法については、従来技術の欄で
説明したのと同じ方法によることができる。
After the pattern of the signal passed through the aperture is detected, the position of the reticle or the reticle stage and the wafer stage can be aligned by the same method as described in the section of the prior art.

【0031】ところで、レチクル又はレチクルステージ
とウェハステージとの相対位置関係の位置合わせには、
サブミクロンのオーダーの精度が要求されるので、ビー
ム調整用開口5の幅は非常に小さなものが必要となり、
100nm程度のものが使用される。このような微細な開口
を厚さの厚いウェハステージに加工することは困難であ
る。よって、シリコン基板等を利用し、ビーム調整用開
口5を薄膜上に形成するようにすれば、周知のリソグラ
フィ技術が使用でき、微細な開口を精度良く作製するこ
とがでいる。
By the way, in order to adjust the relative positional relationship between the reticle or the reticle stage and the wafer stage,
Since accuracy on the order of submicrons is required, the width of the beam adjusting aperture 5 must be very small.
Those having a thickness of about 100 nm are used. It is difficult to process such a fine opening into a thick wafer stage. Therefore, if a beam adjusting opening 5 is formed on a thin film using a silicon substrate or the like, a well-known lithography technique can be used, and a fine opening can be accurately manufactured.

【0032】このようにして作製されたビーム調整用開
口5の例を図2に示す。以下の図において、前出の図中
に示された構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付し
て、その説明を省略することがある。図2において8は
Si基板である。ウェハステージ4には開口が設けられ、
その上にビーム調整用開口5が形成されたSi基板8が固
定されている。Si基板8の表面にリソグラフィ技術を使
用してビーム調整用開口5のパターンに相当する凹部を
形成し、裏側を異方性エッチングすることにより、図に
示すような形状のSi基板8が形成される。
FIG. 2 shows an example of the beam adjusting aperture 5 thus manufactured. In the following drawings, the same components as those shown in the preceding drawings are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted. In FIG. 2, 8 is
It is a Si substrate. An opening is provided in the wafer stage 4,
An Si substrate 8 having a beam adjusting opening 5 formed thereon is fixed thereon. A concave portion corresponding to the pattern of the beam adjusting opening 5 is formed on the surface of the Si substrate 8 using lithography technology, and the back side is anisotropically etched to form the Si substrate 8 having the shape shown in the figure. You.

【0033】裏側が異方性エッチングされた部分は薄膜
となり、この部分にビーム調整用開口5が形成される。
裏側が異方性エッチングされなかった部分は支持部材と
なる。なお、図においては、支持部材となる部分が薄膜
部分に対して小さく書かれているが、実際には支持部材
となる部分のほうがはるかに大きく形成される。このよ
うにして形成されたSi基板8を、裏返しにしてウェハス
テージ4に固定することにより図2に示した構造が形成
される。
A portion where the back side is anisotropically etched becomes a thin film, and a beam adjusting opening 5 is formed in this portion.
The portion where the back side is not anisotropically etched becomes a support member. In the drawing, the portion serving as the support member is written smaller than the thin film portion, but the portion serving as the support member is actually formed much larger. The structure shown in FIG. 2 is formed by turning over the thus formed Si substrate 8 and fixing it to the wafer stage 4.

【0034】薄膜にビーム調整用開口5を形成した場
合、開口部を通過しなかった荷電粒子線の一部は薄膜で
吸収されるが、大部分は吸収されることなく散乱され
る。よって、荷電粒子線検出器とビーム調整用開口5の
距離が近いと、この散乱線が広がらないうちに検出器に
入り、特殊な形状のパターンを形成してS/N比を悪化
させる。荷電粒子線検出器とビーム調整用開口5の距離
が遠くなるにつれて、散乱線の空間密度は弱まり、検出
器に検出される量は少なくなる。
When the beam adjusting aperture 5 is formed in the thin film, a part of the charged particle beam that has not passed through the opening is absorbed by the thin film, but most is scattered without being absorbed. Therefore, if the distance between the charged particle beam detector and the beam adjusting aperture 5 is short, the scattered radiation enters the detector before it spreads, forming a specially shaped pattern and deteriorating the S / N ratio. As the distance between the charged particle beam detector and the beam adjusting aperture 5 increases, the spatial density of the scattered radiation decreases and the amount detected by the detector decreases.

【0035】通常、散乱線はcos分布、すなわち、散乱
角をθとするとcosθに比例するような強度分布を有す
る。一方、ビーム調整用開口5の開口幅と、その間の間
隔の比が1:1とすることが多いので、これらを考慮す
ると、信号のS/N比を通常位置合わせに必要とされる
信号のS/N比である10以上とするには、図3における
Si基板表面(像面)と、シンチレータ6(荷電粒子線検
出器)の検出面との距離dを、ビーム調整用開口5の開
口幅xの3倍以上とする必要がある。
Normally, scattered radiation has a cos distribution, that is, an intensity distribution proportional to cos θ when the scattering angle is θ. On the other hand, since the ratio of the opening width of the beam adjusting aperture 5 to the interval therebetween is often 1: 1, taking these factors into account, the S / N ratio of the signal required for normal alignment is reduced. In order to make the S / N ratio equal to or more than 10, in FIG.
The distance d between the surface of the Si substrate (image plane) and the detection surface of the scintillator 6 (charged particle beam detector) needs to be at least three times the opening width x of the beam adjustment opening 5.

【0036】以下、本発明に係る半導体デバイスの製造
方法の実施の形態の例を説明する。図4は、本発明の半
導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートであ
る。この例の製造工程は以下の各主工程を含む。 ウェハを製造するウェハ製造工程(又はウェハを準備
するウェハ準備工程) 露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程(又
はマスクを準備するマスク準備工程) ウェハに必要な加工処理を行うウェハプロセッシング
工程 ウェハ上に形成されたチップを1個ずつ切り出し、動
作可能にならしめるチップ組立工程 できたチップを検査するチップ検査工程 なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程から
なっている。
Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an example of the semiconductor device manufacturing method of the present invention. The manufacturing process of this example includes the following main processes. Wafer manufacturing process for manufacturing a wafer (or wafer preparing process for preparing a wafer) Mask manufacturing process for manufacturing a mask to be used for exposure (or mask preparing process for preparing a mask) Wafer processing process for performing necessary processing on a wafer Wafer Chip assembling step of cutting out the chips formed on the chip one by one to make it operable Chip inspecting step of inspecting the resulting chips Each of the steps further includes several sub-steps.

【0037】これらの主工程の中で、半導体のデバイス
の性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウェハプロセッ
シング工程である。この工程では、設計された回路パタ
ーンをウェハ上に順次積層し、メモリやMPUとして動
作するチップを多数形成する。このウェハプロセッシン
グ工程は以下の各工程を含む。 絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を
形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程(CVDや
スパッタリング等を用いる) この薄膜層やウェハ基板を酸化する酸化工程 薄膜層やウェハ基板等を選択的に加工するためにマス
ク(レチクル)を用いてレジストのパターンを形成する
リソグラフィー工程 レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエ
ッチング工程(例えばドライエッチング技術を用いる) イオン・不純物注入拡散工程 レジスト剥離工程 さらに加工されたウェハを検査する検査工程 なお、ウェハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り
返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造す
る。
Among these main steps, the main step that has a decisive effect on the performance of the semiconductor device is the wafer processing step. In this step, designed circuit patterns are sequentially stacked on a wafer to form a large number of chips that operate as memories and MPUs. This wafer processing step includes the following steps. A thin film forming step (using CVD, sputtering, etc.) for forming a dielectric thin film, a wiring portion, or a metal thin film for forming an electrode portion, which serves as an insulating layer. A lithography process of forming a resist pattern using a mask (reticle) in order to selectively process etc. An etching process of processing a thin film layer or a substrate according to a resist pattern (for example, using a dry etching technique) An ion / impurity implantation diffusion process Resist stripping step Inspection step of inspecting the processed wafer Further, the wafer processing step is repeated by a necessary number of layers to manufacture a semiconductor device that operates as designed.

【0038】図5は、図4のウェハプロセッシング工程
の中核をなすリソグラフィー工程を示すフローチャート
である。このリソグラフィー工程は以下の各工程を含
む。 前段の工程で回路パターンが形成されたウェハ上にレ
ジストをコートするレジスト塗布工程 レジストを露光する露光工程 露光されたレジストを現像してレジストのパターンを
得る現像工程 現像されたレジストパターンを安定化させるためのア
ニール工程 以上の半導体デバイス製造工程、ウェハプロセッシング
工程、リソグラフィー工程については、周知のものであ
り、これ以上の説明を要しないであろう。
FIG. 5 is a flowchart showing a lithography step which is the core of the wafer processing step shown in FIG. This lithography step includes the following steps. A resist coating step of coating a resist on a wafer on which a circuit pattern has been formed in the preceding step An exposing step of exposing the resist A developing step of developing the exposed resist to obtain a resist pattern Stabilizing the developed resist pattern The above-described semiconductor device manufacturing process, wafer processing process, and lithography process are well known, and will not require further explanation.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項1に係る発明においては、荷電粒子線の物面における
ビーム位置と像面におけるビーム位置の相対関係を迅速
に、かつ正確に合わせることができる。請求項2に係る
発明においては、これに加え、特にS/N比の良い検出
信号が得られる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the relative relationship between the beam position on the object plane of the charged particle beam and the beam position on the image plane is quickly and accurately adjusted. be able to. In the invention according to claim 2, in addition to this, a detection signal having a particularly good S / N ratio can be obtained.

【0040】請求項3に係る発明においては、これらに
加え、リソグラフィ技術等により微細な開口を精度良く
加工することができる。請求項4に係る発明において
は、これらに加え、荷電粒子線との強度比が10:1以上
となり、必要なS/N比で信号を測定することができ
る。
According to the third aspect of the present invention, in addition to these, a fine opening can be accurately processed by a lithography technique or the like. In the invention according to claim 4, in addition to these, the intensity ratio with the charged particle beam becomes 10: 1 or more, and a signal can be measured at a required S / N ratio.

【0041】請求項5に係る発明においては、微細なパ
ターンの映像を像面に正確に結像させることができると
共に、位置合わせの時間を要しないのでスループットが
向上する。請求項6に係る発明においては、集積度の高
い半導体デバイスを歩留よく製造することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, an image of a fine pattern can be accurately formed on the image plane, and the throughput is improved because no positioning time is required. In the invention according to claim 6, a semiconductor device with a high degree of integration can be manufactured with high yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態である、電子線露光装置の
ビーム調整装置の1例における主要部を示す概要図であ
る。
FIG. 1 is a schematic view showing a main part of an example of a beam adjusting device of an electron beam exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】薄膜上に形成されたビーム調整用開口の例を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a beam adjusting aperture formed on a thin film.

【図3】像面と検出器面の位置関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between an image plane and a detector plane.

【図4】 本発明の実施例である荷電粒子線装置を用い
た半導体デバイスの製造方法の例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor device using the charged particle beam apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図5】リソグラフィー行程の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a lithography step.

【図6】従来の電子線露光装置の1例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a conventional electron beam exposure apparatus.

【図7】従来行われていたレチクルステージとウェハス
テージの位置合わせを行う方法の例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a method of performing a conventional alignment of a reticle stage and a wafer stage.

【図8】従来行われていたレチクルステージとウェハス
テージの位置合わせにおける信号波形とその形成過程を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a signal waveform and a forming process thereof in a conventional alignment of a reticle stage and a wafer stage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…投影レンズ 2…電子線 3…投影光学系調整用パターンの像 4…ウェハステージ 5…ウェハステージに形成された開口 6…シンチータ 7…光電子増倍管 8…Si基板 REFERENCE SIGNS LIST 1 Projection lens 2 Electron beam 3 Projection optical system adjustment pattern image 4 Wafer stage 5 Opening formed in wafer stage 6 Scintillator 7 Photomultiplier tube 8 Si substrate

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 荷電粒子線の物面におけるビーム位置と
像面におけるビーム位置の相対関係を所定の関係に調整
するビーム調整装置であって、物面位置に設けられたパ
ターンを通過した荷電粒子線を、像面位置に設けられた
所定形状の開口を有する荷電粒子線遮蔽体又は荷電粒子
線散乱体に照射して、前記パターンの像を前記荷電粒子
線遮蔽体又は荷電粒子線散乱体上に結像させて走査し、
前記開口を通過する荷電粒子線を検出して処理すること
により、荷電粒子線の物面におけるビーム位置と像面に
おけるビーム位置の相対関係を求め、これに基づいて荷
電粒子線の物面におけるビーム位置と像面におけるビー
ム位置の相対関係を所定の関係に調整する機能を有する
ことを特徴とする荷電粒子線装置のビーム調整装置。
1. A beam adjusting device for adjusting a relative relationship between a beam position of a charged particle beam on an object plane and a beam position on an image plane to a predetermined relationship, wherein the charged particles have passed a pattern provided at the object plane position. A line is irradiated on a charged particle beam shield or a charged particle beam scatterer having an opening of a predetermined shape provided at an image plane position, and the image of the pattern is formed on the charged particle beam shield or the charged particle beam scatterer. And scan the image.
By detecting and processing the charged particle beam passing through the aperture, a relative relationship between the beam position on the object surface of the charged particle beam and the beam position on the image plane is obtained, and based on this, the beam on the object surface of the charged particle beam is obtained. A beam adjusting device for a charged particle beam apparatus, having a function of adjusting a relative relationship between a position and a beam position on an image plane to a predetermined relationship.
【請求項2】 請求項1に記載の荷電粒子線装置のビー
ム調整装置であって、像面位置に設けられた所定形状の
開口が、物面位置に設けられたパターンの像面位置にお
ける像と同一の形状とされていること特徴とする荷電粒
子線装置のビーム調整装置。
2. A beam adjusting device for a charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the aperture of a predetermined shape provided at the image plane position has an image at the image plane position of the pattern provided at the object plane position. A beam adjusting device for a charged particle beam device, wherein the beam adjusting device has the same shape as that of the charged particle beam device.
【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の荷電粒子
線装置のビーム調整装置であって、前記荷電粒子線散乱
体が薄膜で形成されていることを特徴とする荷電粒子線
装置のビーム調整装置。
3. The beam adjusting device for a charged particle beam device according to claim 1, wherein the charged particle beam scatterer is formed of a thin film. Beam adjustment device.
【請求項4】 請求項1から請求項3に記載の荷電粒子
線装置のビーム調整装置であって前記パターンの像を荷
電粒子線散乱体上に結像させるものにおいて、開口を通
過した荷電粒子線を検出する検出器と前記結像面との距
離が、前記開口の寸法の3倍以上離れた位置に設けられ
ていることを特徴とする荷電粒子線装置のビーム調整装
置。
4. A charged particle beam apparatus for a charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the image of the pattern is formed on a charged particle beam scatterer. A beam adjusting device for a charged particle beam apparatus, wherein a distance between a detector for detecting a line and the image forming plane is provided at a distance of at least three times a dimension of the aperture.
【請求項5】 請求項1から請求項4のうちいずれか1
項に記載のビーム調整装置を備えていることを特徴とす
る荷電粒子線装置。
5. The method according to claim 1, wherein
A charged particle beam device comprising the beam adjusting device according to the above section.
【請求項6】 請求項5に記載の荷電粒子線装置を用い
て、レチクル又はマスクに形成されたパターンをウェハ
ーに露光転写する行程を有してなることを特徴とする半
導体デバイスの製造方法。
6. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of exposing and transferring a pattern formed on a reticle or a mask to a wafer using the charged particle beam apparatus according to claim 5.
JP2000012620A 2000-01-21 2000-01-21 Beam adjustment device for charged particle beam apparatus, charged particle beam apparatus, and method of manufacturing semiconductor device Pending JP2001203149A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000012620A JP2001203149A (en) 2000-01-21 2000-01-21 Beam adjustment device for charged particle beam apparatus, charged particle beam apparatus, and method of manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000012620A JP2001203149A (en) 2000-01-21 2000-01-21 Beam adjustment device for charged particle beam apparatus, charged particle beam apparatus, and method of manufacturing semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001203149A true JP2001203149A (en) 2001-07-27

Family

ID=18540319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000012620A Pending JP2001203149A (en) 2000-01-21 2000-01-21 Beam adjustment device for charged particle beam apparatus, charged particle beam apparatus, and method of manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001203149A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6831282B2 (en) 2001-02-09 2004-12-14 Nikon Corporation Methods and devices for evaluating beam blur in a charged-particle-beam microlithography apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6831282B2 (en) 2001-02-09 2004-12-14 Nikon Corporation Methods and devices for evaluating beam blur in a charged-particle-beam microlithography apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7449691B2 (en) Detecting apparatus and device manufacturing method
US6627903B1 (en) Methods and devices for calibrating a charged-particle-beam microlithography apparatus, and microelectronic-device fabrication methods comprising same
US6420702B1 (en) Non-charging critical dimension SEM metrology standard
US6376132B1 (en) Mask for electron beam exposure, manufacturing method for the same, and manufacturing method for semiconductor device
JP2001203150A (en) Hollow aperture, charged particle beam exposure apparatus, method of aligning beam position in charged particle beam exposure apparatus, method of adjusting charged particle beam dose, method of adjusting generation source of charged particle beam, and method of manufacturing semiconductor device
US6841402B1 (en) Alignment-mark detection methods and devices for charged-particle-beam microlithography, and microelectronic-device manufacturing methods comprising same
JP2001203149A (en) Beam adjustment device for charged particle beam apparatus, charged particle beam apparatus, and method of manufacturing semiconductor device
JP2005116731A (en) Electron beam lithography device and method therefor
US20140061465A1 (en) Electron beam detector, electron beam processing apparatus, and method of manufacturing electron beam detector
JP2003077413A (en) Electron beam system and semiconductor device manufacturing method using the same
JP2003249445A (en) Position adjustment method, hollow aperture optical system, and charged particle beam projection aligner
JP3107593B2 (en) Pattern inspection equipment
JP2000058447A (en) Charged particle beam exposure system and semiconductor device manufacturing method therefor
JP3875930B2 (en) Electron beam apparatus and device manufacturing method using the same
JP3014689B1 (en) Electronic beam drawing equipment
JP4012429B2 (en) Electron beam apparatus and device manufacturing method using the same
JP3907943B2 (en) Defect inspection method and device manufacturing method using the method
JP2002289126A (en) Electron ray source, electron ray exposure device and manufacturing method of semiconductor device
JP4230280B2 (en) Defect inspection method and device manufacturing method using the inspection method
JP2003167061A (en) Multi-beam detector, electron beam device, and semiconductor device manufacturing method using the device
JP2001133234A (en) Method and apparatus for inspection of defect as well as manufacturing method for semiconductor device using them
JP2002141011A (en) Electron beam device and manufacturing method of device using the same
JP2006032278A (en) Electron beam device, and device manufacturing method using the same
JP2006270128A (en) Method of detecting sample defect
JP2002169270A (en) Mask inspection apparatus and method of manufacturing semiconductor device