JP2002352763A - Electron beam system and device manufacturing method using the same - Google Patents

Electron beam system and device manufacturing method using the same

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JP2002352763A
JP2002352763A JP2001155224A JP2001155224A JP2002352763A JP 2002352763 A JP2002352763 A JP 2002352763A JP 2001155224 A JP2001155224 A JP 2001155224A JP 2001155224 A JP2001155224 A JP 2001155224A JP 2002352763 A JP2002352763 A JP 2002352763A
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electron
electron beam
sample
optical systems
beams
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Japanese (ja)
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Mamoru Nakasuji
護 中筋
Shinji Nomichi
伸治 野路
Toru Satake
徹 佐竹
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent damages in the cathode of an electron gun by positive ions, while keeping high vacuum level for an electron gun chamber, even when the vacuum level of a lens/deflection system is low. SOLUTION: An apparatus relates to an electron beam system having a multi-beam/multi-column structure. A plurality of lens barrels 32, arranged in parallel in this electron beam apparatus, comprise the electron gun chamber 1 for emitting a plurality of electron beams from a plurality of projections of cathodes 3 and electron optical systems Y for forming the images of the plurality of electron beams on the surface of a sample. The electron beam apparatus also comprises a partition plate S, that separates the electron gun chamber 1 from a plurality of electron optical systems Y and has holes 8, through which a plurality of electron beams can pass. The plurality of electron beams are formed on a circumference centered on the optical axis of each corresponding electron optical system.

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】本発明は、最小線幅が0.1
ミクロン以下のパターンを有するウェーハ、マスク等の
試料の評価を高スループット、高信頼性で行うのに適し
た電子線装置及びそれを用いたデバイス製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an image forming apparatus having a minimum line width of 0.1.
The present invention relates to an electron beam apparatus suitable for performing high-throughput, high-reliability evaluation of a sample such as a wafer and a mask having a submicron pattern and a device manufacturing method using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】マルチビームを使用する電子線装置は既
に公知である。例えば、電子銃から所定の径に収束され
た1個以上の電子線を放出させて被検査試料の表面に結
像させ、被検査試料を移動させることによって該被検査
試料の表面を電子線で走査し、被検査試料から放出され
る2次電子や反射電子を複数の検出素子で検出して、そ
れらの検出素子の出力を同時に又は並列的に処理するこ
とにより、微細パターンの評価時間を短縮するようにし
た電子線装置は公知である。
2. Description of the Related Art An electron beam apparatus using a multi-beam is already known. For example, one or more electron beams converged to a predetermined diameter are emitted from an electron gun to form an image on the surface of a sample to be inspected, and the surface of the sample to be inspected is moved by the electron beam by moving the sample to be inspected. Scanning, detecting secondary electrons and reflected electrons emitted from the sample to be inspected by multiple detection elements, and processing the outputs of those detection elements simultaneously or in parallel to reduce the evaluation time of fine patterns An electron beam apparatus adapted to do so is known.

【0003】また、複数の電子銃から放出される電子線
のスポット形状のバラツキを解消して微細パターンの評
価精度を高めるために、複数の一次電子線で被検査試料
を照射し、その結果放出された2次電子や反射電子を一
次電子線毎に検出して、一次電子線毎に電極電圧又は励
磁電流を調節するようにした微細パターン評価装置も公
知である。
Further, in order to eliminate variations in spot shapes of electron beams emitted from a plurality of electron guns and to improve the accuracy of fine pattern evaluation, a sample to be inspected is irradiated with a plurality of primary electron beams. There is also known a fine pattern evaluation device that detects the secondary electrons and reflected electrons for each primary electron beam and adjusts the electrode voltage or the excitation current for each primary electron beam.

【0004】こうしたマルチビーム型の電子線装置にあ
っては、電子銃の部分とレンズ・偏向系とで、必要とさ
れる真空度に相違がある。例えば、マルチエミッター型
の又は熱電界放出型の電子銃においては、電子銃のカソ
ードの近傍は、10-8torrよりも良好な真空度にし
ないと安全に動作しないのに対して、レンズ・偏向系
は、静電レンズや静電偏向器を用いた場合であっても、
10-6torr程度の真空度が達成されれば充分動作可
能である。したがって、電子線装置の構成要素毎に、所
定の真空度を維持しなければならないという問題があっ
た。
In such a multi-beam type electron beam apparatus, the required degree of vacuum differs between the electron gun and the lens / deflection system. For example, in the case of a multi-emitter type or thermal field emission type electron gun, the vicinity of the cathode of the electron gun cannot operate safely unless the degree of vacuum is better than 10 -8 torr, while the lens / deflection is not good. Even if the system uses an electrostatic lens or an electrostatic deflector,
It can operate satisfactorily if a degree of vacuum of about 10 -6 torr is achieved. Therefore, there is a problem that a predetermined degree of vacuum must be maintained for each component of the electron beam apparatus.

【0005】また、電子光学鏡筒内の電子線の光軸上に
極めて多くのイオンが存在するため、正イオンが電子銃
のカソードに衝突してカソードに孔を開けてしまうとい
う問題もある。
[0005] Further, since an extremely large number of ions are present on the optical axis of the electron beam in the electron optical column, there is also a problem that positive ions collide with the cathode of the electron gun and make holes in the cathode.

【0006】更に、マルチビーム且つマルチコラムの電
子線装置を製造する場合、それぞれのコラムをどのよう
に固定すべきかという問題に、明確な解答が出されてい
ないのが実状である。
Further, in the case of manufacturing a multi-beam and multi-column electron beam apparatus, there is no clear answer to the question of how to fix each column.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決するために提案されたものであり、レンズ・偏向
系の真空度が低いときにも電子銃部の真空度を高く保持
し、もって、電子銃のカソードの破損を防止し、振動に
強い電子線装置及びそれを用いたデバイス製造方法を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems, and maintains a high degree of vacuum of the electron gun even when the degree of vacuum of the lens / deflection system is low. Accordingly, an object of the present invention is to provide an electron beam apparatus that prevents damage to a cathode of an electron gun and is resistant to vibration, and a device manufacturing method using the same.

【0008】[0008]

【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、複数の電子ビームを形成する電子ビーム
形成手段と該複数の電子ビームを試料の面上に結像させ
る電子光学系とが夫々複数並設された電子線装置であっ
て、前記電子ビーム形成手段と前記複数の電子光学系と
の間を仕切ると共に前記複数の電子ビームが通過可能な
孔を有する、少なくとも2つの電子光学系に共通した仕
切板を更に含み、前記複数の電子ビームは、対応する各
々の電子光学系の光軸を中心とする円周上に配置される
ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides an electron beam forming means for forming a plurality of electron beams and an electron optical system for forming an image of the plurality of electron beams on a surface of a sample. A plurality of electron beam devices arranged in parallel, each partitioning between the electron beam forming means and the plurality of electron optical systems, and having at least two holes through which the plurality of electron beams can pass. The system further includes a partition plate common to the system, wherein the plurality of electron beams are arranged on a circumference around the optical axis of each corresponding electron optical system.

【0009】本発明によれば、複数並設された電子ビー
ム形成手段の各々から複数の電子ビームが形成される。
例えば、電子ビーム形成手段は、電子銃カソードに複数
の突起を備え、これらの突起から電子線が放出される。
このようにして形成された複数の電子ビームは、仕切板
の孔を通って、複数並設された電子光学系の各々に入
り、該電子光学系を介して試料の面上に結像される。複
数の電子ビームは、対応する各々の電子光学系の光軸を
中心とする円周上に配置されるので、電子光学系の光軸
上に多数存在する正イオンが、試料又は電子光学系の方
から電子ビーム形成手段に戻ってきても光軸上には個々
の電子ビーム源(例えば上記したカソードの突起)が無
いため、正イオンによってカソードの突起が損傷される
ことがない。
According to the present invention, a plurality of electron beams are formed from each of a plurality of parallel electron beam forming means.
For example, the electron beam forming means has a plurality of projections on an electron gun cathode, and these projections emit an electron beam.
The plurality of electron beams thus formed pass through the holes of the partition plate, enter each of the plurality of electron optical systems arranged in parallel, and are imaged on the surface of the sample via the electron optical systems. . Since the plurality of electron beams are arranged on a circumference centered on the optical axis of each corresponding electron optical system, a large number of positive ions on the optical axis of the electron optical system are Even when returning to the electron beam forming means from the other side, since there is no individual electron beam source (for example, the above-described cathode projection) on the optical axis, the cathode projection is not damaged by positive ions.

【0010】本発明の好ましい態様は、前記複数の電子
光学系は、各々が強磁性体の筒状部材の内部に設けられ
ていることを特徴とする。本発明の別の好ましい態様
は、複数の電子光学系は、1枚の試料の上にM行2列並
設されてなり、前記電子線装置は、行方向に前記複数の
電子ビームを走査すると共に該行方向と直角な列方向に
試料台を連続移動させながら前記試料の評価を行うこと
を特徴とする。これにより、試料の面上を効率的に評価
することができる。
In a preferred aspect of the present invention, each of the plurality of electron optical systems is provided inside a ferromagnetic tubular member. In another preferred aspect of the present invention, a plurality of electron optical systems are arranged in a row of M rows and two columns on one sample, and the electron beam apparatus scans the plurality of electron beams in a row direction. In addition, the evaluation of the sample is performed while continuously moving the sample stage in a column direction perpendicular to the row direction. Thereby, the surface of the sample can be efficiently evaluated.

【0011】本発明の更に別の好ましい態様は、前記複
数の電子光学系が、更に、前記試料から放出された2次
電子を光軸に対し所定方向に偏向するE×B分離手段
と、偏向された前記2次電子を少なくとも1段のレンズ
で2次電子検出器に導く2次光学系とを各々備え、相対
する2列の2次電子光学系は互いに反対方向に離れるよ
うに延在することを特徴とする。
In still another preferred aspect of the present invention, the plurality of electron optical systems further include: an E × B separation means for deflecting secondary electrons emitted from the sample in a predetermined direction with respect to an optical axis; And a secondary optical system for guiding the secondary electrons to the secondary electron detector by at least one lens, and the two rows of secondary electron optical systems opposing each other extend away from each other. It is characterized by the following.

【0012】これにより、電子光学系の鏡筒から突出し
得る2次電子光学系が互いに干渉することなく、複数の
鏡筒を効率的に配置することができる。即ち、試料の面
上に可能な限り多くの電子光学系を並設できることにな
り、試料の評価をスループット良く行うことができる。
Thus, a plurality of lens barrels can be efficiently arranged without the secondary electron optical systems protruding from the lens barrel of the electron optical system interfering with each other. That is, as many electron optical systems as possible can be juxtaposed on the surface of the sample, and the sample can be evaluated with high throughput.

【0013】本発明に係る電子線装置を用いれば、プロ
セス途中又は完成後のウェーハを、高スループット且つ
正イオン等の影響を防止つつ高精度に評価することが可
能となる。
The use of the electron beam apparatus according to the present invention makes it possible to evaluate a wafer in the middle of a process or after completion with high throughput and high accuracy while preventing the influence of positive ions and the like.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図1を用いて、本発明に係
る電子線装置の一つの実施の形態について説明する。図
1において、電子線装置はマルチビーム・マルチカラム
の構造を有しており、鏡筒32に両端が固定された厚い
仕切板Sによって電子銃部Xと電子光学系Yとに分離さ
れ、即ち、仕切られる。電子銃部Xは、それぞれが円筒
形をなし且つベローズ2によって相互に結合されている
複数の電子銃室1を備え、それぞれの電子銃室1には、
LaB6カソード3及びウェーネルト4を備えた熱電子
放出型の電子銃が高圧碍子5で支持される。各電子銃は
高圧ケーブル6によって給電されてLaB6カソード3
から複数の電子線を放出する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of an electron beam apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, the electron beam device has a multi-beam multi-column structure, and is separated into an electron gun portion X and an electron optical system Y by a thick partition plate S whose both ends are fixed to a lens barrel 32. , Partitioned. The electron gun section X includes a plurality of electron gun chambers 1 each having a cylindrical shape and connected to each other by a bellows 2.
A thermionic electron gun equipped with a LaB 6 cathode 3 and a Wehnelt 4 is supported by a high-voltage insulator 5. Each electron gun is supplied with power by a high-voltage cable 6 and has a LaB 6 cathode 3
Emits a plurality of electron beams.

【0015】各電子銃室1はネジ7によって仕切板Sに
固定される。このため、仕切板Sは充分な剛性を持つよ
うに所定の厚みを持つことが必要であり、仕切板Sの剛
性が充分でない場合には、隣り合う電子銃室1の間に補
強用のリブを配置することが望ましい。なお、各電子銃
室1は排気のためイオンポンプ(図示せず)と接続され
ている。
Each of the electron gun chambers 1 is fixed to a partition plate S by screws 7. For this reason, it is necessary that the partition plate S has a predetermined thickness so as to have a sufficient rigidity. If the rigidity of the partition plate S is not sufficient, a reinforcing rib is provided between the adjacent electron gun chambers 1. It is desirable to arrange. Each of the electron gun chambers 1 is connected to an ion pump (not shown) for exhaust.

【0016】それぞれの電子銃のLaB6カソード3の
複数の突起から放出された電子線が仕切板Sを全て通過
することができるよう、仕切板Sには、各電子銃室1の
電子銃の光軸を中心とする1個の孔8が形成される。こ
れらの孔8のそれぞれは、電子銃室の真空度を悪化させ
ないよう大きなアスペクト比(孔の長さに対する孔の径
の比)を有している。
The partition plates S are provided with the electron guns of the respective electron gun chambers 1 so that all the electron beams emitted from the plurality of projections of the LaB 6 cathode 3 of each electron gun can pass through the partition plates S. One hole 8 centering on the optical axis is formed. Each of these holes 8 has a large aspect ratio (ratio of hole diameter to hole length) so as not to deteriorate the degree of vacuum in the electron gun chamber.

【0017】一方、電子光学系Yは、複数の電子銃室1
から放出された複数の電子線でウェーハ等の試料Wを照
射するよう各電子線の形状を整形し縮小するために、各
電子銃室1に対応して設置されたレンズ・偏向系10を
有する。それぞれのレンズ・偏向系10は、対応する電
子銃からの電子線を通過させる孔8を囲むように仕切板
Sにネジ7により固定された細長い強磁性体のパイプ1
1を備え、それぞれのパイプ11の内部に、所要のレン
ズ及び偏向器が配置され、仕切板Sの孔8を通過した電
子線を整形し縮小して試料Wに垂直に入射させる。こう
して、マルチカラムの電子光学系Yが構成される。
On the other hand, the electron optical system Y includes a plurality of electron gun chambers 1.
Has a lens / deflection system 10 installed corresponding to each electron gun chamber 1 in order to shape and reduce the shape of each electron beam so as to irradiate a sample W such as a wafer with a plurality of electron beams emitted from the electron gun chamber 1 . Each lens / deflection system 10 includes an elongated ferromagnetic pipe 1 fixed to a partition plate S by screws 7 so as to surround a hole 8 through which an electron beam from a corresponding electron gun passes.
1, a required lens and a deflector are arranged inside each pipe 11, and the electron beam passing through the hole 8 of the partition plate S is shaped, reduced, and vertically incident on the sample W. Thus, a multi-column electron optical system Y is configured.

【0018】このため、個々のレンズ・偏向系10は、
パイプ11内に、コンデンサ・レンズ12、マルチ開口
板14、縮小レンズ16、偏向器24及び対物レンズ1
8を順に設けるようにしている。コンデンサ・レンズ1
2は、仕切板Sに形成された孔8を通過した電子線を収
束する。マルチ開口板14は、コンデンサ・レンズ12
によって収束された電子線を通過させるよう、カソード
突起と同数の小孔を備えている。縮小レンズ16は、マ
ルチ開口板14を通過した電子線のビーム寸法及び間隔
を縮小して偏向器30を通過させる。偏向器30は、縮
小レンズ16によって縮小された電子線が試料上を走査
するよう、電子線の進行方向を変更する。対物レンズ1
8は、偏向器30及び31を通過した電子線を試料Wに
合焦させる。
For this reason, each lens / deflection system 10
In a pipe 11, a condenser lens 12, a multi-aperture plate 14, a reduction lens 16, a deflector 24 and an objective lens 1
8 are provided in order. Condenser lens 1
2 converges the electron beam that has passed through the hole 8 formed in the partition plate S. The multi-aperture plate 14 includes the condenser lens 12
And the same number of small holes as the number of the cathode projections so that the electron beam converged by the above-mentioned method is passed. The reduction lens 16 reduces the beam size and interval of the electron beam that has passed through the multi-aperture plate 14 and allows the electron beam to pass through the deflector 30. The deflector 30 changes the traveling direction of the electron beam so that the electron beam reduced by the reduction lens 16 scans on the sample. Objective lens 1
Reference numeral 8 focuses the electron beam passing through the deflectors 30 and 31 on the sample W.

【0019】それぞれのパイプ11には排気孔17が設
けられ、これによって、仕切板Sと電子銃部Xと電子光
学系Yとを収納する鏡筒(図示せず)の内部を真空に保
つためのポンプによって各パイプ9の内部も真空に保た
れる。また、コンデンサ・レンズ12、マルチ開口板1
3、縮小レンズ14、偏向器15及び対物レンズ16に
は、図示しないリード線を介して、所要の電圧が印加さ
れる。必要に応じて、コンデンサ・レンズ12、マルチ
開口板14、縮小レンズ16、偏向器30及び対物レン
ズ18は、絶縁スペーサ33を介してパイプ11の内壁
に取り付けられる。
Each of the pipes 11 is provided with an exhaust hole 17 so that the inside of a lens barrel (not shown) that accommodates the partition plate S, the electron gun section X, and the electron optical system Y is kept at a vacuum. The inside of each pipe 9 is also kept at a vacuum by the pump. The condenser lens 12, the multi-aperture plate 1
3. A required voltage is applied to the reduction lens 14, the deflector 15, and the objective lens 16 via a lead wire (not shown). If necessary, the condenser lens 12, the multi-aperture plate 14, the reduction lens 16, the deflector 30 and the objective lens 18 are attached to the inner wall of the pipe 11 via an insulating spacer 33.

【0020】図2は、本発明の電子線装置を上から見た
概念図である。一枚の8インチ或いは12インチウェー
ハW上に参照番号121で示した1次光学系を5行2列
に配置し、1列目と2列目とを半ピッチずらすことによ
り、x方向に等間隔に光軸が配置されるようにした。各
光学系の周りには、4個の1次電子ビーム123を光軸
を中心とした円周上に配置した。各ビームは同時にx方
向に走査し、これと並行してステージをy方向に連続移
動させながらウェーハWの評価を行った。
FIG. 2 is a conceptual diagram of the electron beam apparatus of the present invention as viewed from above. The primary optical system indicated by reference numeral 121 is arranged on a single 8-inch or 12-inch wafer W in five rows and two columns, and the first column and the second column are shifted by a half pitch, so as to be arranged in the x direction. The optical axes are arranged at intervals. Around each optical system, four primary electron beams 123 are arranged on a circumference centered on the optical axis. Each beam was simultaneously scanned in the x direction, and the wafer W was evaluated while moving the stage continuously in the y direction in parallel with the scanning.

【0021】各ビームの走査点から発生した2次電子
は、2次光学系122によって2列の互いに逆の方向に
作られた2次光学系へE×B分離器によって偏向され、
図示しない拡大光学系により互いの像間隔が拡大されて
から検出器124に導かれる。2次電子は検出器124
により検出され、その後、検出信号は増幅処理及びAD
変換を経て最終的に画像信号が形成される。
The secondary electrons generated from the scanning point of each beam are deflected by the E × B separator to the secondary optical systems formed in two rows in opposite directions by the secondary optical system 122.
The images are guided to the detector 124 after the image interval between the images is enlarged by an enlargement optical system (not shown). The secondary electrons are detected by the detector 124.
After that, the detection signal is amplified and AD
After conversion, an image signal is finally formed.

【0022】マルチビームをx座標に投影したときのビ
ーム間隔を例えば50μmとしたとき、各ビームを走査
する振幅を例えば49μmとして、走査領域が互いに重
ならないようにした。一方、鏡筒間の間隔は30mm間
隔のものを半周期ずつずらして配置しているので、15
mm間隔である。一回のステージ走査で199μmの幅
の評価が行われる。1μmの非評価領域を設ければ走査
領域は重ならない。75回ステージ走査を行った後、鏡
筒間のつなぎ領域が発生する。ここでは時間が経過して
いるので重なり走査があってもチャージは放電している
ので、デバイス破壊には至らない。
When the beam interval when the multi-beam is projected on the x-coordinate is, for example, 50 μm, the amplitude for scanning each beam is, for example, 49 μm so that the scanning regions do not overlap each other. On the other hand, the distance between the lens barrels is set to 30 mm and shifted by half a cycle.
mm intervals. An evaluation of a width of 199 μm is performed by one stage scan. If a non-evaluation area of 1 μm is provided, the scanning areas do not overlap. After performing the stage scanning 75 times, a connecting region between the lens barrels occurs. Here, since the time has passed, the charge is discharged even if the overlap scanning is performed, so that the device is not destroyed.

【0023】図2に示す電子線装置は、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、欠陥レ
ビュー又はストロボSEMのための評価装置として、プ
ロセス途中のウェーハの評価を行うために使用すること
ができる。(第2の実施形態;半導体デバイスの製造方
法)本実施形態は、上記実施形態で示した電子線装置を
半導体デバイス製造工程におけるウェーハの評価に適用
したものである。
The electron beam apparatus shown in FIG. 2 is used as an evaluation apparatus for defect inspection, line width measurement, alignment accuracy measurement, potential contrast measurement, defect review, or strobe SEM to evaluate a wafer in the process. can do. (Second Embodiment: Method for Manufacturing Semiconductor Device) In this embodiment, the electron beam apparatus shown in the above embodiment is applied to evaluation of a wafer in a semiconductor device manufacturing process.

【0024】デバイス製造工程の一例を図3のフローチ
ャートに従って説明する。この製造工程例は以下の各主
工程を含む。 ウェーハWを製造するウェーハ製造工程(又はウェ
ーハを準備する準備工程)(ステップ100) 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)(ステップ1
01) 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102) ウェー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(ステップ1
03) 組み立てられたチップを検査するチップ検査工程
(ステップ104) なお、各々の工程は、更に幾つかのサブ工程からなって
いる。
An example of the device manufacturing process will be described with reference to the flowchart of FIG. This example of the manufacturing process includes the following main processes. Wafer manufacturing process for manufacturing wafer W (or preparation process for preparing wafer) (step 100) Mask manufacturing process for manufacturing a mask used for exposure (or mask preparing process for preparing mask) (step 1)
01) Wafer processing step for performing necessary processing on the wafer (Step 102) Chip assembling step for cutting out chips formed on the wafer one by one and making it operable (Step 1)
03) Chip inspection step of inspecting the assembled chip (step 104) Each step is further composed of several sub-steps.

【0025】これらの主工程の中で、半導体デバイスの
性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウェーハプロセッ
シング工程である。この工程では、設計された回路パタ
ーンをウェーハ上に順次積層し、メモリやMPUとして
動作するチップを多数形成する。このウェーハプロセッ
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、或いは電極部を
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) 形成された薄膜層やウェーハ基板を酸化する酸化工
程 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 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 or sputtering, etc.) for forming a dielectric thin film or a wiring portion, or a metal thin film for forming an electrode portion, which serves as an insulating layer; Lithography process to form resist pattern using mask (reticle) to selectively process wafer substrate etc. Etching process to process thin film layer and substrate according to resist pattern (for example, using dry etching technology) Ion / impurity implantation Diffusion process Resist stripping process Inspection process for inspecting the processed wafer The wafer processing process is repeated as many times as necessary to manufacture semiconductor devices that operate as designed.

【0026】上記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図4のフローチャートに示
す。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2
00) レジストを露光する露光工程(ステップ201) 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202) 現像されたパターンを安定化させるためのアニール
工程(ステップ203) 以上の半導体デバイス製造工程、ウェーハプロセッシン
グ工程、リソグラフィー工程には周知の工程が適用され
る。
FIG. 4 is a flow chart showing the lithography step which is the core of the wafer processing step. 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 previous step (step 2)
00) Exposure step of exposing the resist (Step 201) Development step of developing the exposed resist to obtain a resist pattern (Step 202) Annealing step for stabilizing the developed pattern (Step 203) Known processes are applied to the device manufacturing process, the wafer processing process, and the lithography process.

【0027】上記のウェーハ検査工程において、本発
明の上記実施形態に係る電子線装置を用いた場合、微細
なパターンを有する半導体デバイスでも、高スループッ
トで高精度に評価することができるので、製品の歩留向
上及び欠陥製品の出荷防止が可能となる。
In the above wafer inspection process, when the electron beam apparatus according to the above embodiment of the present invention is used, even a semiconductor device having a fine pattern can be evaluated with high throughput and high accuracy. Yield can be improved and defective products can be prevented from being shipped.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上、本発明に係る電子線装置の実施の
形態について説明したところから理解されるとおり、本
発明は、 1.電子銃部(電子ビーム形成手段)と電子光学系とを
仕切板により仕切るので、各部毎に独立に所要の真空度
を達成することが可能である、 2.電子銃部と電子光学系とをコンダクタンスの小さい
孔で結合することが可能となるので、電子銃部と電子光
学系との間の圧力差を大きく取ることが可能である、 3.複数の電子ビームが光軸を中心とした円周上に配置
されているので(例えばカソードが光軸を中心とした円
周上に複数の突起を有することで複数の電子ビームを形
成する)、試料又は電子光学系の方から光軸上を正イオ
ンが電子銃のカソードの方へ戻って来ても、光軸上には
個々の電子ビーム源(例えばカソードの突起)が無いた
め、正イオンによってカソードの突起が損傷されること
がない、等の格別の効果を奏する。
As will be understood from the above description of the embodiments of the electron beam apparatus according to the present invention, the present invention provides: Since the electron gun section (electron beam forming means) and the electron optical system are separated by the partition plate, it is possible to achieve a required degree of vacuum independently for each section. 2. Since the electron gun unit and the electron optical system can be connected by a hole having a small conductance, a large pressure difference between the electron gun unit and the electron optical system can be obtained. Since a plurality of electron beams are arranged on a circle around the optical axis (for example, the cathode has a plurality of projections on a circle around the optical axis to form a plurality of electron beams). Even if positive ions return on the optical axis from the sample or the electron optical system toward the cathode of the electron gun, there are no individual electron beam sources (for example, projections on the cathode) on the optical axis. Thus, the cathode projection is not particularly damaged.

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

【図1】本発明に係る電子線装置の一つの実施の形態の
構成を概略的に示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a configuration of an embodiment of an electron beam apparatus according to the present invention.

【図2】本発明に係る電子線装置を用いてプロセス途中
のウェーハの評価を行う工程を説明するための図であ
る。
FIG. 2 is a view for explaining a step of evaluating a wafer in the middle of a process using the electron beam apparatus according to the present invention.

【図3】半導体デバイス製造プロセスを示すフローチャ
ートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process.

【図4】図3の半導体デバイス製造プロセスのうちリソ
グラフィープロセスを示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a lithography process in the semiconductor device manufacturing process of FIG. 3;

【符号の説明】 X:電子銃部、 S:仕切板、 Y:電子光学系、
1:電子銃室、 2:ベローズ、 3:カソード、
4:ウェーネルト、 5:高圧碍子、 6:高圧ケーブ
ル、 8:孔、 9:ビーム軌道、 10:レンズ・偏
向系、 12:コンデンサ・レンズ、 13:コンデン
サ・レンズ、 14:マルチ開口板、 15:NA開
口、 16:縮小レンズ、 17:E×B分離器、
18:対物レンズ、 19:リード線、 20:静
電チャック、 21:ステージ、22:試料室、
23:Oリング、 24:軸合わせ装置、 25:
回転レンズ、 26:非点補正器、 27、28:
軸合わせ装置、 29:軸合わせ、 30:走査偏
向器、 31:E×B分離用電磁偏向器、 32:鏡
筒、 33:絶縁スペーサ 34:排気孔、 12
1:1次光学系、 122:2次光学系、 12
3:1次電子ビーム、 124:検出器、 12
5:1次電子ビームの走査方向
[Description of References] X: Electron gun, S: Partition plate, Y: Electron optical system,
1: electron gun chamber, 2: bellows, 3: cathode,
4: Wehnelt, 5: High voltage insulator, 6: High voltage cable, 8: Hole, 9: Beam orbit, 10: Lens / deflection system, 12: Condenser lens, 13: Condenser lens, 14: Multi aperture plate, 15: NA aperture, 16: reduction lens, 17: E × B separator,
18: objective lens, 19: lead wire, 20: electrostatic chuck, 21: stage, 22: sample chamber,
23: O-ring, 24: Axis alignment device, 25:
Rotating lens, 26: astigmatism corrector, 27, 28:
29: Axis alignment, 30: Scanning deflector, 31: Electromagnetic deflector for E × B separation, 32: Lens barrel, 33: Insulating spacer 34: Exhaust hole, 12
1: primary optical system, 122: secondary optical system, 12
3: primary electron beam, 124: detector, 12
5: Scanning direction of primary electron beam

───────────────────────────────────────────────────── 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) H01J 37/29 H01J 37/29 5F056 H01L 21/027 H01L 21/66 J 21/66 21/30 541B (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 AA54 AA62 BB01 BB04 CC16 CC17 EE18 HH06 HH13 JJ05 KK04 KK08 LL02 NN03 NN06 QQ02 UU01 2H095 BA08 BD02 BD14 4M106 AA01 BA02 CA39 CA41 DB18 5C030 BC06 5C033 BB02 UU02 UU04 5F056 AA33 AA35 EA12 EA16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01J 37/29 H01J 37/29 5F056 H01L 21/027 H01L 21/66 J 21/66 21/30 541B (72 ) Inventor Toru Satake 11-1 Haneda Asahimachi, Ota-ku, Tokyo F-term in Ebara Corporation (reference) BA02 CA39 CA41 DB18 5C030 BC06 5C033 BB02 UU02 UU04 5F056 AA33 AA35 EA12 EA16

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の電子ビームを形成する電子ビーム
形成手段と該複数の電子ビームを試料の面上に結像させ
る電子光学系とが夫々複数並設された電子線装置であっ
て、 前記電子ビーム形成手段と前記複数の電子光学系との間
を仕切ると共に前記複数の電子ビームが通過可能な孔を
有する、少なくとも2つの電子光学系に共通した仕切板
を更に含み、 前記複数の電子ビームは、対応する各々の電子光学系の
光軸を中心とする円周上に配置されることを特徴とす
る、電子線装置。
1. An electron beam apparatus comprising: a plurality of electron beam forming means for forming a plurality of electron beams; and a plurality of electron optical systems for imaging the plurality of electron beams on a surface of a sample. A partition plate for separating the electron beam forming means and the plurality of electron optical systems and having a hole through which the plurality of electron beams can pass; a partition plate common to at least two electron optical systems; Are arranged on a circumference centered on the optical axis of each corresponding electron optical system.
【請求項2】 前記複数の電子光学系は、各々が強磁性
体の筒状部材の内部に設けられていることを特徴とす
る、請求項1に記載の電子線装置。
2. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein each of the plurality of electron optical systems is provided inside a ferromagnetic tubular member.
【請求項3】 前記複数の電子光学系は、1枚の試料の
上にM行2列並設されてなり、 前記電子線装置は、行方向に前記複数の電子ビームを走
査すると共に該行方向と直角な列方向に試料台を連続移
動させながら前記試料の評価を行うことを特徴とする、
請求項1に記載の電子線装置。
3. The plurality of electron optical systems are arranged in a row of M rows and two columns on a single sample, and the electron beam apparatus scans the plurality of electron beams in a row direction, and scans the plurality of electron beams. Characterized by performing the evaluation of the sample while continuously moving the sample stage in the column direction perpendicular to the direction,
The electron beam device according to claim 1.
【請求項4】 前記複数の電子光学系は、更に、前記試
料から放出された2次電子を光軸に対し所定方向に偏向
するE×B分離手段と、偏向された前記2次電子を少な
くとも1段のレンズで2次電子検出器に導く2次光学系
とを各々備え、 相対する2列の2次電子光学系は互いに反対方向に離れ
るように延在することを特徴とする、請求項3に記載の
電子線装置。
4. The electron optics system further comprises: an E × B separation unit for deflecting the secondary electrons emitted from the sample in a predetermined direction with respect to an optical axis; A secondary optical system for guiding to a secondary electron detector by a single-stage lens, wherein two opposing secondary electron optical systems extend away from each other in opposite directions. 4. The electron beam device according to 3.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の
電子線装置を用いて、プロセス途中又は完成後のウェー
ハを評価することを特徴とする、デバイス製造方法。
5. A device manufacturing method, comprising: evaluating a wafer during or after a process using the electron beam apparatus according to claim 1.
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