JP2002141011A - 電子線装置および該電子線装置を用いたデバイス製造方法 - Google Patents
電子線装置および該電子線装置を用いたデバイス製造方法Info
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- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/06—Sources
- H01J2237/063—Electron sources
- H01J2237/06308—Thermionic sources
- H01J2237/06316—Schottky emission
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Measuring Leads Or Probes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体デバイスパターンの各種測定や検査
を高精度、高信頼性、高スループットでおこなうことが
できるようにする。 【解決手段】電子銃から放出された電子線を試料表面に
照射し、該試料表面から放出された二次電子を検出する
ことにより試料表面の評価を行う電子線装置において、
上記電子銃は単一の電極の内部に複数の熱陰極を配置
し、上記電極の電子放出穴位置に上記複数の熱陰極の陰
極先端を合わせた構造からなる。
を高精度、高信頼性、高スループットでおこなうことが
できるようにする。 【解決手段】電子銃から放出された電子線を試料表面に
照射し、該試料表面から放出された二次電子を検出する
ことにより試料表面の評価を行う電子線装置において、
上記電子銃は単一の電極の内部に複数の熱陰極を配置
し、上記電極の電子放出穴位置に上記複数の熱陰極の陰
極先端を合わせた構造からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線を半導体ウ
ェーハに形成されたパターン等（試料）に照射し、試料
の照射点から発生する二次電子を検出し、該二次電子の
画像信号から最小線幅０．１μｍ以下のデバイスパター
ンの欠陥検査、線幅測定、合わせ精度測定、電位コント
ラスト測定、高時間分解能電位コントラスト測定等の評
価を高精度、高信頼性、高スループットで行う装置に関
する。
ェーハに形成されたパターン等（試料）に照射し、試料
の照射点から発生する二次電子を検出し、該二次電子の
画像信号から最小線幅０．１μｍ以下のデバイスパター
ンの欠陥検査、線幅測定、合わせ精度測定、電位コント
ラスト測定、高時間分解能電位コントラスト測定等の評
価を高精度、高信頼性、高スループットで行う装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】半導体加工用の電子線描画装置において
電子線放出源としてＴＦＥ（熱電界放出）電子銃を使用
することは公知である。また、電子線を半導体デバイス
のマスクパターンあるいは半導体ウェーハ等の試料に照
射し、試料から放出される二次電子を検出し、その検出
信号から試料の欠陥等を検出する写像投影光学系を用い
た欠陥検査装置は公知である。
電子線放出源としてＴＦＥ（熱電界放出）電子銃を使用
することは公知である。また、電子線を半導体デバイス
のマスクパターンあるいは半導体ウェーハ等の試料に照
射し、試料から放出される二次電子を検出し、その検出
信号から試料の欠陥等を検出する写像投影光学系を用い
た欠陥検査装置は公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ＴＦＥ電
子銃を用いたものは、単一電子銃を使用するものである
ためマルチビームを形成することができず高スループッ
トの欠陥検出を行うことはできない。すなわち、電子銃
のもつエミッタンスはＴＦＥ電子銃の場合、電子源直径
が２０ｎｍ程度であり、ビーム放出角は±５゜＝１８０
ｍｒａｄ程度であるので、これらの積のエミッタンスは ２０×１０-3×１８０ｍｒａｄ＝３．６μｍ・ｍｒａｄ 程度である。
子銃を用いたものは、単一電子銃を使用するものである
ためマルチビームを形成することができず高スループッ
トの欠陥検出を行うことはできない。すなわち、電子銃
のもつエミッタンスはＴＦＥ電子銃の場合、電子源直径
が２０ｎｍ程度であり、ビーム放出角は±５゜＝１８０
ｍｒａｄ程度であるので、これらの積のエミッタンスは ２０×１０-3×１８０ｍｒａｄ＝３．６μｍ・ｍｒａｄ 程度である。
【０００４】一方、マルチビーム形成に必要なエミッタ
ンスは、ビーム間隔＝２００μｍ、開口角≒１ｍｒａｄ
とすると、エミッタンス≧２００μｍ・ｍｒａｄが必要
となり、単一のＴＦＥ電子銃ではマルチビームは作れな
い。
ンスは、ビーム間隔＝２００μｍ、開口角≒１ｍｒａｄ
とすると、エミッタンス≧２００μｍ・ｍｒａｄが必要
となり、単一のＴＦＥ電子銃ではマルチビームは作れな
い。
【０００５】一方、上記写像投影光学系を用いたもの
は、ランタンヘキサボライド（ＬａＢ６）陰極を備えた
電子銃から試料面に約１００μｍ×２５μｍの矩形ビー
ムを照射するものであるが、該ビームはピクセル当たり
のビーム電流が小さく、二次電子検出効率も悪いので高
速で検査を行うことができないという問題点があった。
は、ランタンヘキサボライド（ＬａＢ６）陰極を備えた
電子銃から試料面に約１００μｍ×２５μｍの矩形ビー
ムを照射するものであるが、該ビームはピクセル当たり
のビーム電流が小さく、二次電子検出効率も悪いので高
速で検査を行うことができないという問題点があった。
【０００６】本願発明は、ＴＦＥ電子銃と同程度の輝度
をもつマルチビームを形成し、そのマルチビームを用い
て高スループットで欠陥検出等をなし得る電子線装置を
提供することを目的とする。
をもつマルチビームを形成し、そのマルチビームを用い
て高スループットで欠陥検出等をなし得る電子線装置を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、電子銃から放出された電子線を試料表面
に照射し、該試料表面から放出された二次電子を検出す
ることにより試料表面の評価を行う電子線装置におい
て、単一の電極の内部に複数の熱陰極を配置し、該電極
の電子放出穴位置に前記複数の熱陰極の陰極先端を合わ
せた構造の電子銃を用いることを特徴とする。
め、本発明は、電子銃から放出された電子線を試料表面
に照射し、該試料表面から放出された二次電子を検出す
ることにより試料表面の評価を行う電子線装置におい
て、単一の電極の内部に複数の熱陰極を配置し、該電極
の電子放出穴位置に前記複数の熱陰極の陰極先端を合わ
せた構造の電子銃を用いることを特徴とする。
【０００８】上記熱陰極としてはＴＦＥエミッタ（熱電
界放出型エミッタ）を使用することができる。上記のよ
うに、放射電子ビームの放射角電流密度が高く、ビーム
の安定度の高い熱陰極、就中、ＴＦＥエミッタを使用す
ることにより、精度および信頼性の高い測定や検査を行
うことができる。また、複数の熱陰極を使用することに
より、マルチビームを形成したのでビームの数だけ測定
や検査のスループットを上げることができる。
界放出型エミッタ）を使用することができる。上記のよ
うに、放射電子ビームの放射角電流密度が高く、ビーム
の安定度の高い熱陰極、就中、ＴＦＥエミッタを使用す
ることにより、精度および信頼性の高い測定や検査を行
うことができる。また、複数の熱陰極を使用することに
より、マルチビームを形成したのでビームの数だけ測定
や検査のスループットを上げることができる。
【０００９】上記電子線装置において、上記各熱陰極は
独立して加熱可能とすることができる。上記のように、
各熱陰極を独立に加熱可能とすることにより、マルチビ
ーム間の強度を調整することができる。例えば、複数の
ビームの内特定のビームが強すぎる場合はその熱陰極の
加熱電力を少し下げればよい。また、周辺のビームが弱
ければ周辺の熱陰極の加熱電力を増せばよい。
独立して加熱可能とすることができる。上記のように、
各熱陰極を独立に加熱可能とすることにより、マルチビ
ーム間の強度を調整することができる。例えば、複数の
ビームの内特定のビームが強すぎる場合はその熱陰極の
加熱電力を少し下げればよい。また、周辺のビームが弱
ければ周辺の熱陰極の加熱電力を増せばよい。
【００１０】さらに、本発明は、上記電子線装置におい
て、前記複数の熱陰極はほぼ直線状に配置することがで
きる。上記のように複数の熱陰極を直線状に配置するこ
とにより、直線状に並んだマルチビームを形成できるの
で、その並びと直角方向に試料台を連続移動させること
により、高スループットの測定や検査が可能となる。
て、前記複数の熱陰極はほぼ直線状に配置することがで
きる。上記のように複数の熱陰極を直線状に配置するこ
とにより、直線状に並んだマルチビームを形成できるの
で、その並びと直角方向に試料台を連続移動させること
により、高スループットの測定や検査が可能となる。
【００１１】上記電極の電子放出穴は、長円、または複
数の円を該円の直径より狭い間隔で連続配置した形状と
することができる。さらに、本発明は、単一の電極の内
部に複数の熱陰極を配置した電子銃から放出された電子
線をレンズで収束し、試料面上に結像させる電子線装置
において、上記電子銃から光軸方向に離間した位置に単
一のＮＡ開口板を設ることができる。
数の円を該円の直径より狭い間隔で連続配置した形状と
することができる。さらに、本発明は、単一の電極の内
部に複数の熱陰極を配置した電子銃から放出された電子
線をレンズで収束し、試料面上に結像させる電子線装置
において、上記電子銃から光軸方向に離間した位置に単
一のＮＡ開口板を設ることができる。
【００１２】上記電子銃から光軸方向に離間した位置Ｌ
は、前記複数の熱陰極の最外側熱陰極の間隔をｌとする
とき Ｌ ＞ ｌ／２ｓｉｎ４゜ の条件を満足することが望ましい。
は、前記複数の熱陰極の最外側熱陰極の間隔をｌとする
とき Ｌ ＞ ｌ／２ｓｉｎ４゜ の条件を満足することが望ましい。
【００１３】上記条件を満たす位置にＮＡ決定開口板を
設けることにより、後述するように、全ての熱陰極から
の電子を一つの光軸上に集めることができる。本発明の
上記電子線装置は、欠陥検査装置、線幅測定装置、合わ
せ精度測定装置、電位コントラスト測定装置、あるいは
ストロボＳＥＭに使用することができる。
設けることにより、後述するように、全ての熱陰極から
の電子を一つの光軸上に集めることができる。本発明の
上記電子線装置は、欠陥検査装置、線幅測定装置、合わ
せ精度測定装置、電位コントラスト測定装置、あるいは
ストロボＳＥＭに使用することができる。
【００１４】本発明の電子線装置を欠陥検査装置、線幅
測定装置、合わせ精度測定装置、電位コントラスト測定
装置、あるいはストロボＳＥＭに使用することにより、
これらの検査および測定をビーム数だけ高速で行うこと
ができる。
測定装置、合わせ精度測定装置、電位コントラスト測定
装置、あるいはストロボＳＥＭに使用することにより、
これらの検査および測定をビーム数だけ高速で行うこと
ができる。
【００１５】さらに、本発明の上記電子線装置を用いて
プロセス途中のウェーハを評価することができ、これに
よってビーム数だけウェーハ製造能力を向上させること
ができる。
プロセス途中のウェーハを評価することができ、これに
よってビーム数だけウェーハ製造能力を向上させること
ができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の電子
線装置に使用する電子銃の構造を示したものである。
を添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の電子
線装置に使用する電子銃の構造を示したものである。
【００１７】該電子銃１は、単一のショットキーシール
ド３の内部に複数のＴＦＥエミッタ（熱電界放出型エミ
ッタ）５を直線状に配置し、該複数のＴＦＥエミッタ５
の陰極先端を上記ショットキーシールドの電子放出穴７
位置に合わせた構造を有する。図示の例では、幅約２０
０μｍ、長さ約６００μｍの電子放出穴７が設けられ、
４本のＴＦＥエミッタ５はそのほぼ中央に一列に配置さ
れている。ショットキーシールド３に設ける電子放出穴
５は、図示のように長円とするか、または複数の円を該
円の直径より狭い間隔で連続配置した形状とすることが
できる。図示の例では、ＴＦＥエミッタ５は、ｘ方向に
おける間隔がほぼ１００μｍとなるように４本配置し、
加熱用タングステン線９にそれぞれ独立にスポット溶接
してある。各ＴＦＥエミッタにはＺｒが１１で示される
ようにスポット溶接され、加熱によってエミッタ先端に
拡散するようにセットされている。
ド３の内部に複数のＴＦＥエミッタ（熱電界放出型エミ
ッタ）５を直線状に配置し、該複数のＴＦＥエミッタ５
の陰極先端を上記ショットキーシールドの電子放出穴７
位置に合わせた構造を有する。図示の例では、幅約２０
０μｍ、長さ約６００μｍの電子放出穴７が設けられ、
４本のＴＦＥエミッタ５はそのほぼ中央に一列に配置さ
れている。ショットキーシールド３に設ける電子放出穴
５は、図示のように長円とするか、または複数の円を該
円の直径より狭い間隔で連続配置した形状とすることが
できる。図示の例では、ＴＦＥエミッタ５は、ｘ方向に
おける間隔がほぼ１００μｍとなるように４本配置し、
加熱用タングステン線９にそれぞれ独立にスポット溶接
してある。各ＴＦＥエミッタにはＺｒが１１で示される
ようにスポット溶接され、加熱によってエミッタ先端に
拡散するようにセットされている。
【００１８】すなわち、各ＴＦＥエミッタ５は、図示の
ように、タングステン製の加熱ループ９に、タングステ
ンの（１００）軸を向いた鋭い単結晶針１３を取り付
け、その幹の部分に、ＺｒＨ2 少量塗布する。このよう
にしたものを真空中で熱処理すると、ＺｒＨ２は分解し
て、水素が逃げていきＺｒ１１が残る。真空中でゆっく
り加熱すると、Ｚｒは、タングステン単結晶針１３の表
面を拡散して、針の先端に到着し、針先端に薄いＺｒ層
を形成する。このようにしたものを、酸素雰囲気の中で
加熱処理し、ふたたび真空中で短時間加熱すると、先端
の（１００）面の仕事関数が低下し、電子放射がそこに
集中するようになる。
ように、タングステン製の加熱ループ９に、タングステ
ンの（１００）軸を向いた鋭い単結晶針１３を取り付
け、その幹の部分に、ＺｒＨ2 少量塗布する。このよう
にしたものを真空中で熱処理すると、ＺｒＨ２は分解し
て、水素が逃げていきＺｒ１１が残る。真空中でゆっく
り加熱すると、Ｚｒは、タングステン単結晶針１３の表
面を拡散して、針の先端に到着し、針先端に薄いＺｒ層
を形成する。このようにしたものを、酸素雰囲気の中で
加熱処理し、ふたたび真空中で短時間加熱すると、先端
の（１００）面の仕事関数が低下し、電子放射がそこに
集中するようになる。
【００１９】このようにして形成された各ＴＦＥエミッ
タ５の先端は約８００ｎｍの半径を持ち、電子放出源の
大きさは約５０ｎｍ程度の直径を有し、放射電子の放射
電流角密度の分布は、図２に示すように、±４゜の範囲
ではほぼ平坦であり、その外側にリング状の強いピーク
があり、さらにその外側は急激に減少するプロファイル
を有する。したがって、本発明では、後述するように、
放射電流角密度がほぼ一定となる±４゜の範囲を使用す
るようにした。
タ５の先端は約８００ｎｍの半径を持ち、電子放出源の
大きさは約５０ｎｍ程度の直径を有し、放射電子の放射
電流角密度の分布は、図２に示すように、±４゜の範囲
ではほぼ平坦であり、その外側にリング状の強いピーク
があり、さらにその外側は急激に減少するプロファイル
を有する。したがって、本発明では、後述するように、
放射電流角密度がほぼ一定となる±４゜の範囲を使用す
るようにした。
【００２０】図３は、上記構造の電子銃を用いた欠陥検
査装置の一例を示す概略図である。同図において、１は
電子放出源となる電子銃、２１は一次光学系の光軸、２
３はＮＡ決定開口板、２５，２７はコンデンサレンズ、
２９は偏向器、３１は一次光学系のビームを試料方向に
垂直入射させかつ二次電子を一次電子より分離するＥＸ
Ｂ分離器、３３は対物レンズとなる静電レンズ、３５は
検査対象となる試料、３７は二次光学系の光軸、３９、
４１は二次電子を拡大する静電レンズ、４３は二次光学
系の検出器である。
査装置の一例を示す概略図である。同図において、１は
電子放出源となる電子銃、２１は一次光学系の光軸、２
３はＮＡ決定開口板、２５，２７はコンデンサレンズ、
２９は偏向器、３１は一次光学系のビームを試料方向に
垂直入射させかつ二次電子を一次電子より分離するＥＸ
Ｂ分離器、３３は対物レンズとなる静電レンズ、３５は
検査対象となる試料、３７は二次光学系の光軸、３９、
４１は二次電子を拡大する静電レンズ、４３は二次光学
系の検出器である。
【００２１】図示の装置において電子銃１から放出され
たビームは、ＮＡ決定開口板２３により開口角を決定さ
れ、コンデンサレンズ２５にて第１像位置２４に像を形
成され、さらにコンデンサレンズ２７によりＥＸＢ分離
器３１の中心面に結像される。ＥＸＢ分離器３１は、試
料３５の法線（紙面の上方向）に垂直な平面内におい
て、電界と磁界とを直交させた構造となっており、電
界、磁界、電子のエネルギーの関係が一定条件を満たす
ときには電子を直進させ、それ以外のときには、これら
電界、磁界、電子のエネルギー相互の関係により所定方
向に偏向させるようになっている。図示の装置では、電
子銃１からのビームを試料３５面に垂直に入射させるよ
うに直進させ、また試料からの二次電子を二次光学系の
光軸３７に沿って検出器４３方向に偏向させるように設
定されている。
たビームは、ＮＡ決定開口板２３により開口角を決定さ
れ、コンデンサレンズ２５にて第１像位置２４に像を形
成され、さらにコンデンサレンズ２７によりＥＸＢ分離
器３１の中心面に結像される。ＥＸＢ分離器３１は、試
料３５の法線（紙面の上方向）に垂直な平面内におい
て、電界と磁界とを直交させた構造となっており、電
界、磁界、電子のエネルギーの関係が一定条件を満たす
ときには電子を直進させ、それ以外のときには、これら
電界、磁界、電子のエネルギー相互の関係により所定方
向に偏向させるようになっている。図示の装置では、電
子銃１からのビームを試料３５面に垂直に入射させるよ
うに直進させ、また試料からの二次電子を二次光学系の
光軸３７に沿って検出器４３方向に偏向させるように設
定されている。
【００２２】試料３５面から放出された二次電子は、対
物レンズ３３で拡大され、ＥＸＢ分離器３１の中心面に
結像される。ＥＸＢ分離器３１の電界および磁界は、二
次電子が二次光学系の光軸３７方向に偏向するように設
定されているので、一次電子より分離されて二次光学系
の光軸に沿って進み、静電レンズ３９、４１で拡大さ
れ、図示しないマイクロチャンネルプレートにより所定
倍率に増幅された後、検出器４３のターゲットに結像さ
れる。検出器４３に入射した二次電子はそこで電気信号
を光信号に変換された後、画像信号に変換され、さらに
画像処理された後、図示しない表示器へ画像表示される
ようになっている。
物レンズ３３で拡大され、ＥＸＢ分離器３１の中心面に
結像される。ＥＸＢ分離器３１の電界および磁界は、二
次電子が二次光学系の光軸３７方向に偏向するように設
定されているので、一次電子より分離されて二次光学系
の光軸に沿って進み、静電レンズ３９、４１で拡大さ
れ、図示しないマイクロチャンネルプレートにより所定
倍率に増幅された後、検出器４３のターゲットに結像さ
れる。検出器４３に入射した二次電子はそこで電気信号
を光信号に変換された後、画像信号に変換され、さらに
画像処理された後、図示しない表示器へ画像表示される
ようになっている。
【００２３】しかして、図示の装置では、電子銃１のシ
ョットキーシールド３から光軸方向に６０ｍｍ離れた位
置にＮＡ決定開口板２３を設け、すぐ下に設けたコンデ
ンサレンズ２５，２７および対物レンズ３３で試料３５
面に倍率１の像を形成するようにした。倍率はコンデン
サレンズ２５，２７をズーム動作させ、第１像位置２４
をＺ方向（光軸方向）に移動させることにより変化させ
ることができる。この際、第１像位置２４を下方へ移動
させると倍率は１より大きくなり、試料３５面上で５０
ｎｍより大きいクロスオーバー像が形成され、これと同
時に開口半角αｉが小さくなる。クロスオーバー像の寸
法を変えないで、開口角を変えるにはＮＡ決定開口板２
３の開口の穴径を変えればよい。したがって、図示の光
学系をどのようなプローブ径で使用するか予め決めれ
ば、クロスオーバー径と開口角とを独立に決定できるの
で、最適条件で使用することができる。すなわち、（プ
ローブ径）2＝（クロスオーバー径）2＋（トータル収
差）2の関係があり、トータル収差は開口半角に依存す
る。クロスオーバー径≒トータル収差としたときビーム
電流が最大になり、それがそのプローブ径での最適条件
となる。
ョットキーシールド３から光軸方向に６０ｍｍ離れた位
置にＮＡ決定開口板２３を設け、すぐ下に設けたコンデ
ンサレンズ２５，２７および対物レンズ３３で試料３５
面に倍率１の像を形成するようにした。倍率はコンデン
サレンズ２５，２７をズーム動作させ、第１像位置２４
をＺ方向（光軸方向）に移動させることにより変化させ
ることができる。この際、第１像位置２４を下方へ移動
させると倍率は１より大きくなり、試料３５面上で５０
ｎｍより大きいクロスオーバー像が形成され、これと同
時に開口半角αｉが小さくなる。クロスオーバー像の寸
法を変えないで、開口角を変えるにはＮＡ決定開口板２
３の開口の穴径を変えればよい。したがって、図示の光
学系をどのようなプローブ径で使用するか予め決めれ
ば、クロスオーバー径と開口角とを独立に決定できるの
で、最適条件で使用することができる。すなわち、（プ
ローブ径）2＝（クロスオーバー径）2＋（トータル収
差）2の関係があり、トータル収差は開口半角に依存す
る。クロスオーバー径≒トータル収差としたときビーム
電流が最大になり、それがそのプローブ径での最適条件
となる。
【００２４】なお、ＮＡ決定開口板２３の前記電子銃の
ショットキーシールド３から光軸方向に離間した位置Ｌ
は、上記複数のＴＦＥエミッタの最外側エミッタの相互
間の間隔をｌとすると、上述した放射電子の放射電流角
密度を考慮して Ｌ ＞ ｌ／２ｓｉｎ４゜ の条件を満足するような位置とする。すなわち、図３の
例で、最も右側のエミッタ５から左側に放出された電子
線がＮＡ決定開口板２３の開口の左側エッジで遮蔽さ
れ、最も左側のエミッタ５から右側へ放出された電子線
が開口板２３の開口の右側エッジで遮蔽される条件が満
足されるようにする。このようにすると、４本のエミッ
タ５から放出された電子線はそれぞれ開口２３を一様な
強度で照明することとなる。
ショットキーシールド３から光軸方向に離間した位置Ｌ
は、上記複数のＴＦＥエミッタの最外側エミッタの相互
間の間隔をｌとすると、上述した放射電子の放射電流角
密度を考慮して Ｌ ＞ ｌ／２ｓｉｎ４゜ の条件を満足するような位置とする。すなわち、図３の
例で、最も右側のエミッタ５から左側に放出された電子
線がＮＡ決定開口板２３の開口の左側エッジで遮蔽さ
れ、最も左側のエミッタ５から右側へ放出された電子線
が開口板２３の開口の右側エッジで遮蔽される条件が満
足されるようにする。このようにすると、４本のエミッ
タ５から放出された電子線はそれぞれ開口２３を一様な
強度で照明することとなる。
【００２５】なお、図３においてＬ0は上記ＮＡ決定開
口板２３の最小距離を示す。このように、ＮＡ決定開口
板２３を配置することにより、すべてのエミッタ５から
の電子を一つの光軸上に集めることができる。
口板２３の最小距離を示す。このように、ＮＡ決定開口
板２３を配置することにより、すべてのエミッタ５から
の電子を一つの光軸上に集めることができる。
【００２６】図示の欠陥検査装置において倍率を１：１
とした場合、電子銃１の４つのビーム間隔は試料面上で
１００μｍとなる。各ビーム間は走査用偏向器２９とＥ
ＸＢ分離器３１の電極（オクタポール）に走査電圧を印
加してｘ方向に５００μｍの範囲を走査することにより
走査できる。ｙ方向には試料台を連続移動させる。この
ように４つのビームをｘ方向に走査し、ｙ方向に試料台
を連続移動させることにより平面の評価（検査）を行う
ことができる。
とした場合、電子銃１の４つのビーム間隔は試料面上で
１００μｍとなる。各ビーム間は走査用偏向器２９とＥ
ＸＢ分離器３１の電極（オクタポール）に走査電圧を印
加してｘ方向に５００μｍの範囲を走査することにより
走査できる。ｙ方向には試料台を連続移動させる。この
ように４つのビームをｘ方向に走査し、ｙ方向に試料台
を連続移動させることにより平面の評価（検査）を行う
ことができる。
【００２７】なお、図１で各エミッタ５の先端位置を
Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向に高精度に位置合わせすることは
困難である。したがって、エミッタ５の先端位置はＸお
よびＺ方向にのみ高精度に位置合わせし、Ｙ方向に位置
ズレしている場合には、二次電子より画像を形成する際
にこれを補正すればよい。
Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向に高精度に位置合わせすることは
困難である。したがって、エミッタ５の先端位置はＸお
よびＺ方向にのみ高精度に位置合わせし、Ｙ方向に位置
ズレしている場合には、二次電子より画像を形成する際
にこれを補正すればよい。
【００２８】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。 （１）ウェーハを製造するウェーハ製造工程（又はウェ
ーハを準備するウェーハ準備工程）（ステップ１０） （２）露光に使用するマスクを制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）（ステップ１
１） （３）ウェーハに必要な加工処理を行うウェーハプロセ
ッシング工程。（ステップ１２） （４）ウェーハ上に形成されたチップを一個ずつ切り出
し、動作可能にするチップ組立て工程。（ステップ１
３） （５）完成したチップを検査する検査工程。（ステップ
１４） なお、これらの主工程はさらにいくつかのサブ工程から
なっている。
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。 （１）ウェーハを製造するウェーハ製造工程（又はウェ
ーハを準備するウェーハ準備工程）（ステップ１０） （２）露光に使用するマスクを制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）（ステップ１
１） （３）ウェーハに必要な加工処理を行うウェーハプロセ
ッシング工程。（ステップ１２） （４）ウェーハ上に形成されたチップを一個ずつ切り出
し、動作可能にするチップ組立て工程。（ステップ１
３） （５）完成したチップを検査する検査工程。（ステップ
１４） なお、これらの主工程はさらにいくつかのサブ工程から
なっている。
【００２９】これら主工程の中で、デバイスの性能に影
響を及ぼす主工程は、ウェーハプロセッシング工程であ
る。このウェーハプロセッシング工程では、設計された
回路パターンをウェーハ上に順次積層し、チップを多数
形成する。
響を及ぼす主工程は、ウェーハプロセッシング工程であ
る。このウェーハプロセッシング工程では、設計された
回路パターンをウェーハ上に順次積層し、チップを多数
形成する。
【００３０】このウェーハプロセッシング工程は、以下
のサブ工程を含んでいる。 （Ｉ）絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、或いは電極部
を形成する金属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）。 （ＩＩ）この薄膜層やウェーハ基板を酸化する酸化工
程。 （ＩＩＩ）薄膜層やウェーハ基板等を選択的に加工する
ためにマスク（レクチル）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。 （ＩＶ）レジストのパターンに従って薄膜層やウェーハ
基板加工するエッチング工程（例えばドライエッチング
等） （Ｖ）イオン・不純物注入拡散工程。 （ＶＩ）レジスト剥離工程。 （ＶＩＩ）加工されたウェーハを検査する検査工程。 なお、ウェーハプロセッシング工程は、多層ウェーハの
場合には層数だけ繰り返し行い、デバイスを製造する。
のサブ工程を含んでいる。 （Ｉ）絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、或いは電極部
を形成する金属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）。 （ＩＩ）この薄膜層やウェーハ基板を酸化する酸化工
程。 （ＩＩＩ）薄膜層やウェーハ基板等を選択的に加工する
ためにマスク（レクチル）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。 （ＩＶ）レジストのパターンに従って薄膜層やウェーハ
基板加工するエッチング工程（例えばドライエッチング
等） （Ｖ）イオン・不純物注入拡散工程。 （ＶＩ）レジスト剥離工程。 （ＶＩＩ）加工されたウェーハを検査する検査工程。 なお、ウェーハプロセッシング工程は、多層ウェーハの
場合には層数だけ繰り返し行い、デバイスを製造する。
【００３１】図５は、図４のウェー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
含んでいる。 （１）前段の工程で回路パターンが形成されたウェーハ
上にレジストをコートするレジスト塗布工程。（ステッ
プ２０） （２）レジストを露光する露光工程。（ステップ２１） （３）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。（ステップ２２） （４）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。（ステップ２３） 以上のデバイス製造工程、ウェーハプロセッシング工
程、リソグラフィー工程については、周知であるのでこ
れ以上の説明を省略する。
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
含んでいる。 （１）前段の工程で回路パターンが形成されたウェーハ
上にレジストをコートするレジスト塗布工程。（ステッ
プ２０） （２）レジストを露光する露光工程。（ステップ２１） （３）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。（ステップ２２） （４）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。（ステップ２３） 以上のデバイス製造工程、ウェーハプロセッシング工
程、リソグラフィー工程については、周知であるのでこ
れ以上の説明を省略する。
【００３２】上記（ＶＩＩ）の加工されたウェーハを検
査する検査工程に、本発明の電子線装置を用いることに
より、微細なパターンを有する半導体デバイスでも、ス
ループットよく検査ができるので、全数検査が可能とな
り、製品の歩留まりを向上させ、欠陥製品の出荷を防止
することができる。
査する検査工程に、本発明の電子線装置を用いることに
より、微細なパターンを有する半導体デバイスでも、ス
ループットよく検査ができるので、全数検査が可能とな
り、製品の歩留まりを向上させ、欠陥製品の出荷を防止
することができる。
【００３３】なお、本発明による電子線装置は、フォト
マスクやレクチル、ウェーハ等（試料）の欠陥検査装
置、線幅測定装置、合わせ精度測定装置、電位コントラ
スト測定装置、あるいはストロボＳＥＭに使用すること
ができる。
マスクやレクチル、ウェーハ等（試料）の欠陥検査装
置、線幅測定装置、合わせ精度測定装置、電位コントラ
スト測定装置、あるいはストロボＳＥＭに使用すること
ができる。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば以下のよ
うな作用効果が得られる。 １）放射電子ビームの放射角電流密度が高く、ビームの
安定度の高い熱陰極を使用することにより、精度および
信頼性の高い測定や検査を行うことができる。
うな作用効果が得られる。 １）放射電子ビームの放射角電流密度が高く、ビームの
安定度の高い熱陰極を使用することにより、精度および
信頼性の高い測定や検査を行うことができる。
【００３５】２）マルチビームとしたのでビームの数だ
け測定や検査のスループットを上げることができる。 ３）各熱陰極は独立に加熱できるので、マルチビーム間
の強度を調整することができる。例えば、複数のビーム
の内特定のビームが強すぎる場合はその熱陰極の加熱電
力を少し下げればよい。また、周辺のビームが弱ければ
周辺の熱陰極の加熱電力を増せばよい。
け測定や検査のスループットを上げることができる。 ３）各熱陰極は独立に加熱できるので、マルチビーム間
の強度を調整することができる。例えば、複数のビーム
の内特定のビームが強すぎる場合はその熱陰極の加熱電
力を少し下げればよい。また、周辺のビームが弱ければ
周辺の熱陰極の加熱電力を増せばよい。
【００３６】４）直線状に並んだマルチビームを形成で
きるので、その並びと直角方向に試料台を連続移動させ
ることにより、高スループットの測定や検査が可能とな
る。 ５）電子銃からＬ＞ｌ／２ｓｉｎ４゜の条件を満たす位
置にＮＡ決定開口板を設けることにより、全ての熱陰極
からの電子を一つの光軸上に集めることができる。
きるので、その並びと直角方向に試料台を連続移動させ
ることにより、高スループットの測定や検査が可能とな
る。 ５）電子銃からＬ＞ｌ／２ｓｉｎ４゜の条件を満たす位
置にＮＡ決定開口板を設けることにより、全ての熱陰極
からの電子を一つの光軸上に集めることができる。
【００３７】６）本発明の電子線装置を欠陥検査装置、
線幅測定装置、合わせ精度測定装置、電位コントラスト
測定装置、あるいはストロボＳＥＭに使用することによ
り、これらの検査および測定をビーム数だけ高速で行う
ことができる。
線幅測定装置、合わせ精度測定装置、電位コントラスト
測定装置、あるいはストロボＳＥＭに使用することによ
り、これらの検査および測定をビーム数だけ高速で行う
ことができる。
【００３８】７）本発明の電子線装置を用いてプロセス
途中のウェーハを評価を行うことにより、ビーム数だけ
ウェーハ製造能力を向上させることができる。
途中のウェーハを評価を行うことにより、ビーム数だけ
ウェーハ製造能力を向上させることができる。
【図１】図１は本発明による電子線装置に使用される電
子銃の実施の形態を示す概略構成図であり、同図（Ａ）
は平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、同
図（Ｃ）は同図（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
子銃の実施の形態を示す概略構成図であり、同図（Ａ）
は平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、同
図（Ｃ）は同図（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図２】図２は本発明による電子線装置に使用される電
子銃の放射電子の角度依存性を示すグラフである。
子銃の放射電子の角度依存性を示すグラフである。
【図３】図３は本発明による電子線装置の実施の形態を
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図４】図４はデバイス製造工程を示すフローチャート
である。
である。
【図５】図５はリソグラフィー工程を示すフローチャー
トである。
トである。
１ 電子銃 ３ ショットキーシールド ５ ＴＦＥエミッタ ７ 電子放出穴 ９ 加熱ル−プ １１ Ｚｒ １３ 単結晶針 ２３ ＮＡ決定開口板 ２４ 第１像位置 ２５，２７ コンデンサレンズ ２９ 偏向器 ３１ ＥＸＢ分離器 ３３ 対物レンズ ３５ 試料 ３９，４１ 静電レンズ ４３ 検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ２１Ｋ 5/04 Ｇ２１Ｋ 5/04 Ｗ ５Ｃ０３０ Ｈ０１Ｊ 37/073 ５Ｃ０３３ Ｈ０１Ｊ 37/073 37/28 Ｂ 37/28 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｇ０１Ｒ 31/28 Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｖ (72)発明者 中筋 護 東京都大田区羽田旭町11番１号 荏原マイ スター株式会社内 (72)発明者 野路 伸治 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 佐竹 徹 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 2F067 AA26 AA54 AA62 BB01 BB04 CC17 EE10 HH06 HH13 JJ05 KK04 LL00 QQ01 UU01 2G001 AA03 BA07 CA03 GA01 GA06 GA09 KA03 LA11 MA05 2G011 AA01 AE03 2G032 AA00 AD08 AF08 4M106 AA01 BA02 CA08 CA39 CA50 DB05 5C030 BB02 BB17 CC02 CC03 5C033 FF02 JJ07 MM07 UU02
Claims (5)
- 【請求項１】電子銃から放出された電子線を試料表面に
照射し、該試料表面から放出された二次電子を検出する
ことにより試料表面の評価を行う電子線装置において、
前記電子銃は単一の電極の内部に複数の熱陰極を配置
し、前記電極の電子放出穴位置に前記複数の熱陰極の陰
極先端を合わせた構造からなることを特徴とする電子線
装置。 - 【請求項２】請求項１の電子線装置であって、前記熱陰
極はＴＦＥエミッタ（熱電界放出型エミッタ）であるこ
とを特徴とする電子線装置。 - 【請求項３】請求項１の電子線装置であって、前記電極
の電子放出穴は、長円または複数の円を該円の直径より
狭い間隔で連続配置した形状であることを特徴とする電
子線装置。 - 【請求項４】前記電子銃から光軸方向に離間した位置に
単一のＮＡ開口板を設けたことを特徴とする電子線装
置。 - 【請求項５】請求項１ないし４の電子線装置を用いてプ
ロセス途中のウェーハを評価することを特徴とするデバ
イス製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000336177A JP2002141011A (ja) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | 電子線装置および該電子線装置を用いたデバイス製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000336177A JP2002141011A (ja) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | 電子線装置および該電子線装置を用いたデバイス製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002141011A true JP2002141011A (ja) | 2002-05-17 |
Family
ID=18811794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000336177A Withdrawn JP2002141011A (ja) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | 電子線装置および該電子線装置を用いたデバイス製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002141011A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7205559B2 (en) | 2001-05-01 | 2007-04-17 | Ebara Corporation | Electron beam apparatus and device manufacturing method using same |
| JP2008204868A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Nano Geometry Kenkyusho:Kk | 電界放出型電子銃の製造方法、その製造方法による電界放出型電子銃、荷電粒子ビーム装置、電界放出型電子銃の再生方法、その再生方法による電界放出型電子銃、荷電粒子ビーム装置、および複数分割エミッタ電極 |
-
2000
- 2000-11-02 JP JP2000336177A patent/JP2002141011A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7205559B2 (en) | 2001-05-01 | 2007-04-17 | Ebara Corporation | Electron beam apparatus and device manufacturing method using same |
| US7598471B2 (en) | 2001-05-01 | 2009-10-06 | Ebara Corporation | Method of electric discharge machining a cathode for an electron gun |
| JP2008204868A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Nano Geometry Kenkyusho:Kk | 電界放出型電子銃の製造方法、その製造方法による電界放出型電子銃、荷電粒子ビーム装置、電界放出型電子銃の再生方法、その再生方法による電界放出型電子銃、荷電粒子ビーム装置、および複数分割エミッタ電極 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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