JP2003123679A - 電子線装置及び該電子線装置を用いたデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子光学系、特に、マルチビームでの電子光
学系の電極間の絶縁破壊を防止した電子線装置と、この
電子線装置を用いたデバイス製造方法を得る。 【解決手段】 一次又は二次光学系内のレンズ電極の少
なくとも一極を仕事関数が４．５ｅＶ以上の金属でコー
ティングしている。一次又は二次光学系内のレンズ電極
をコーティングする金属を、白金、イリジウム、ルテニ
ウム、レニウム、オスミウム、又は、白金を主材料とす
る合金にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子ビームを
試料に照射する電子光学系において、絶縁破壊を防止し
た電子線装置と、この電子線装置を用いて試料の評価を
行うデバイス製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学的に検査するだけでは十分な
感度や解像度が得られないような微細な試料の表面状態
を検査する為に、電子線を利用した高感度、高解像度な
電子線装置が用いられようとしている。このような電子
線を用いた電子線装置は、電子銃によって電子線を放出
し、静電レンズ等の電子光学系によって、この放出され
た電子線を加速したり集束したりするなどして検査対象
である試料に入射させる。次に、電子線の入射によって
試料から放出される二次電子を検出することによって、
検出された二次電子に対応する信号を発生させ、この信
号により例えば、試料の画像データを形成する。そし
て、この形成された画像データにより、試料の表面状態
を検査している。

【０００３】また、上記電子線装置に用いられる静電レ
ンズ等の電子光学系は、電子線を加速したり集束するた
めの電界を生成する電極が、電子線の光軸方向に多段に
構成されている。これら電極には各々所定の電圧が印加
され、これら電極の電位差によって生ずる電界によっ
て、電子線を加速したり、光軸上の所定の点に集束させ
るようにしている。特に、マルチビームを用いた電子線
装置では、電子源に単結晶ＬａＢ₆等の熱カソードを用
いているため、電子線のエネルギー幅が電界放出電子銃
を用いる場合よりも大きい。従って、軸上色収差を小さ
くする必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の電子線を
用いた電子線装置において、電子銃から放出した電子線
の一部が、電子光学系における設計者の意図に係わらず
電極に衝突する場合がある。この場合に、電子線が電極
に衝突することにより、電極自体から二次電子が放出さ
れる。この電極から放出される二次電子の量は、電極の
材料、又は、電極をコーティングしている材料によって
変化する。この電極から放出される二次電子が多くなる
と、この二次電子は電極の電界によって加速され、電子
線装置内の残留ガスをイオン化し、このイオンが電極に
衝突することによって、更に、電極から二次電子が放出
される。従って、二次電子が大量に放出されると、電極
間において放電が生じ易くなり、電極間で絶縁破壊を起
こす確率が増加してしまう。

【０００５】例えば、電極がアルミニウムでコーティン
グされている場合と、金でコーティングされている場合
とで、絶縁破壊の確率を比較すると、アルミニウムの場
合の方が電極間の絶縁破壊の確率が若干高かった。アル
ミニウムは、仕事関数が４．２［ｅＶ］であり、金は、
仕事関数は５．４［ｅＶ］である。ここで、仕事関数と
は、金属にある１個の電子を真空中に取り出すのに必要
な最小のエネルギーである（単位：ｅＶ）。

【０００６】一方、電子光学系の例えば、静電レンズに
おいては、電極間距離を短くすることによって焦点距離
の短い静電レンズが得られる。焦点距離が短いと、静電
レンズの収差係数は小さくなり低収差となるので、静電
レンズは高分解能となり、電子線装置の分解能が向上す
る。また、静電レンズの電極間に与える電位差を大きく
することによっても、焦点距離の短い静電レンズとする
ことができる。よって、電極間距離を短くする場合と同
様に、高電圧を印可すると静電レンズは低収差で高分解
能となり、評価装置の分解能が向上する。従って、電極
間距離を短くして電極間の電位差大きくしてやれば、相
乗的に静電レンズは低収差で高分解能とすることができ
る。

【０００７】しかし、電極間距離を短くして電極間の電
位差大きくすると、電極間において放電が生じ易くな
り、電極間で絶縁破壊を起こす確率が増加してしまう。
電極間の絶縁は、電極間に絶縁材料を挿入し、この絶縁
材料によって電極を支持することによって、電極間の絶
縁を保持していた。また更に、電極間の絶縁材料の最短
沿面距離（絶縁物の表面長さ）を長くすることによっ
て、絶縁材料表面の絶縁性能を高めていた。例えば、絶
縁材料の表面を電極間方向のヒダ形状とすることによっ
て、電極間における最短沿面距離を長くしていた。

【０００８】しかしながら、一般に絶縁材料表面の加工
は、金属の加工に比べると加工が困難で、加工費用が高
価になってしまう。また、絶縁材料表面をヒダ形状等と
すると、絶縁材料の表面積が広くなってしまうので、電
子線装置内が真空の場合は、絶縁材料からの放出ガスが
多くなる場合がある。よって、真空度の劣化を招き、か
えって電極間の耐圧が下がってしまう場合が多かった。

【０００９】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、電子光学系、特に、マルチビームでの電子光学
系の電極間の絶縁破壊を防止した電子線装置と、この電
子線装置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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、静電レンズを
含む一次光学系によって複数の荷電粒子ビームを試料に
入射させ、上記複数の荷電粒子ビームの入射により上記
試料から発生した複数の二次電子ビームを、対物レンズ
に通過させた後に分離手段によって二次光学系に投入
し、投入後少なくとも一段のレンズでビーム間隔を拡大
して複数の検出器に導き、上記複数の検出器で上記複数
の二次電子ビームを検出してデータを形成し、上記デー
タに基づいて上記試料を評価する電子線装置において、
上記一次又は二次光学系内のレンズ電極の少なくとも一
極を仕事関数が４．５ｅＶ以上の金属でコーティングし
たことを特徴とする電子線装置を提供する。

【００１１】この電子線装置によれば、電極、又は、電
極の一部を仕事関数が４．５ｅＶ以上の金属でコーティ
ングしたので、電極から二次電子が放出されることが少
なく、電極間において放電が生じにくくなり、電極間の
絶縁破壊が起きることが少なくなる。

【００１２】また、上記一次又は二次光学系内の上記レ
ンズ電極をコーティングする金属を、白金、イリジウ
ム、ルテニウム、レニウム、オスミウム、又は、白金を
主材料とする合金にすると良い。

【００１３】この電子線装置によれば、電極、又は、電
極の一部を白金（仕事関数：５．３［ｅＶ］）、イリジ
ウム（仕事関数：５．２７［ｅＶ］）、ルテニウム（Ｒ
ｕ）（仕事関数：４．５２［ｅＶ］）、レニウム（仕事
関数：４．９６［ｅＶ］）、オスミウム（仕事関数：
４．８３［ｅＶ］）、又は、白金を主材料とする合金で
コーティングしたので、電極から二次電子が放出される
量が少なく、電極間において放電が生じにくくなり、電
極間の絶縁破壊が起きることが少なくなる。また、試料
が半導体ウェーハであっても、半導体ウェーハのパター
ン上に、電極にコーティングされた白金が付着すること
があってもトランジスタを劣化させることもないので、
半導体ウェーハの検査に好適である。

【００１４】また、本発明は、静電レンズを含む一次光
学系によって複数の荷電粒子ビームを試料に入射させ、
上記複数の荷電粒子ビームの入射により上記試料から発
生した複数の二次電子ビームを検出してデータを形成
し、上記データに基づいて上記試料を評価する電子線装
置において、上記静電レンズは、電位差のある少なくと
も２つの電極と、上記少なくとも２つの電極の間にあっ
て上記少なくとも２つの電極を支持する絶縁材料とを含
み、上記少なくとも２つの電極のうち少なくとも一方の
電極は、上記少なくとも２つの電極間において最短の電
極間距離となる第１の電極面と、上記第１の電極面より
も電極間距離が長い第２の電極面と、上記第１の電極面
と上記第２の電極面との間に上記少なくとも２つの電極
間方向の段差とを有し、上記絶縁材料は、上記少なくと
も２つの電極間において上記第２の電極面と他方の電極
の電極面を略垂直に支持し、上記絶縁材料の上記少なく
とも２つの電極間における最短沿面距離は、支持された
電極部分における電極間距離と略同じ長さであることを
特徴とする電子線装置を提供する。

【００１５】この電子線装置によれば、絶縁材料によっ
て電極を支持することによって、電極間の放電を生じに
くくし、電極間の絶縁破壊をしにくくした。更に、少な
くとも一方の電極の形状を、第１の電極面と第２の電極
面とこれら電極面の間に段差を設けるようにすることに
よって、絶縁材料表面をヒダ形状等に加工することがな
く、加工費用が安価になる。また、絶縁材料の電極間に
おける最短沿面距離は、支持された電極部分における電
極間距離と略同じ長さであるので、電極間における絶縁
材料表面にはほとんど凹凸部分が無く、絶縁材料からの
放出ガスが多くなることも無い。よって、電子線装置の
ビーム通路の真空度を下げることもない。

【００１６】また、上記一次又は二次光学系内の上記レ
ンズ電極をコーティングする金属を、白金、イリジウ
ム、ルテニウム、レニウム、オスミウム、又は、白金を
主材料とする合金にすると良い。

【００１７】この電子線装置によれば、電極、又は、電
極の一部を白金、イリジウム、ルテニウム、レニウム、
オスミウム、又は、白金を主材料とする合金でコーティ
ングしたので、電極間において放電が生じにくく、電極
間で絶縁破壊されることが少ない。また、試料が半導体
ウェーハであっても、半導体ウェーハの表面上に、電極
にコーティングされた白金が付着することがあってもデ
バイス性能を劣化させることもないので、半導体ウェー
ハの検査に好適である。

【００１８】また、本発明は、請求項１〜４のいずれか
１項記載の電子線装置を用いたデバイス製造方法であっ
て、デバイス製造途中において上記電子線装置を用いて
上記試料であるところの半導体ウェーハのパターンを評
価することを特徴とするデバイス製造方法を提供する。

【００１９】このデバイス製造方法によれば、デバイス
製造途中において電子線装置を用いることによって、試
料であるところの半導体ウェーハのパターンを評価して
も、電子光学系内の電極が絶縁破壊することなく評価す
ることができる。

【００２０】さらに、本発明は、請求項１ないし４のう
ちのいずれか１項に記載の電子線装置を用いて、加工中
又は完成品のウェーハを評価することを特徴とするデバ
イス製造方法を提供する。

【００２１】さらに、本発明は、静電レンズを含む一次
光学系によって複数の荷電粒子ビームを試料に入射さ
せ、上記複数の荷電粒子ビームの入射により上記試料か
ら発生した複数の二次電子ビームを、対物レンズに通過
させた後に分離手段によって二次光学系に投入し、投入
後少なくとも一段のレンズでビーム間隔を拡大して複数
の検出器に導き、上記複数の検出器で上記複数の二次電
子ビームを検出してデータを形成し、上記データに基づ
いて上記試料を評価する電子線装置において、上記一次
又は二次光学系内のレンズ電極の少なくとも一極を仕事
関数が４．５ｅＶよりも大きな金属でコーティングした
ことを特徴とする電子線装置を提供する。

【００２２】

【発明の実施の形態】本実施形態は、静電レンズを有す
るマルチビームを用いた電子線装置に本発明を適用した
実施形態である。図１は、電子線装置を示す概略構成
図、図２は、金属別の絶縁破壊発生確率を示す表、図３
は、金属別の絶縁破壊電圧を示すグラフ、図４は、電極
の斜視図と断面図、図５は、電極の一部断面図、図６
は、電極の上面図と断面図、図７は、電極の要部拡大断
面図である。以下、本実施形態のマルチビームを用いた
電子線装置について図１を参照して説明する。

【００２３】図１（Ａ）において、電子線源としての電
子銃１から放出された電子線は、コンデンサ・レンズ２
によって集束されて点４においてクロスオーバを形成す
る。コンデンサ・レンズ２の下方には、複数の開口を有
する第１のマルチ開口板３が配置され、電子銃１から放
出された電子線を第１のマルチ開口板３に照射すること
によって、光軸６０の周りに複数の一次電子線５０（荷
電粒子ビーム）が形成される。このように、本実施の形
態においては、電子銃１と第１のマルチ開口板３とによ
って、光軸６０の周りに複数の一次電子線５０を形成す
る電子線形成手段が構成されている。

【００２４】第１のマルチ開口板３によって形成された
複数の一次電子線５０のそれぞれは、縮小レンズ５によ
って縮小されて点１５に投影される。点１５で合焦した
後、対物レンズ７によって試料８に合焦されて、入射さ
れる。第１のマルチ開口板３から出た複数の一次電子線
５０は、縮小レンズ５と対物レンズ７との間に配置され
た走査手段としての偏向器１９により、同時に試料８の
面上を走査するよう偏向される。なお、複数の一次電子
線５０の走査は、偏向器１９と後述するＥ×Ｂ分離器と
を用いて行っても良い。

【００２５】縮小レンズ５及び対物レンズ７の像面湾曲
収差の影響を無くすため、図１（Ｂ）に示すように、マ
ルチ開口板３には、９つの小開口が円周方向に沿って配
置されており、そのＹ方向への投影したものは等間隔と
なる構造となっている。マルチ開口板３の小開口を通過
した一次電子線５０は、小開口の配置構造にしたがっ
て、円周方向に沿った９つのビームとなる。上記小開口
は、円周方向に配置する必要はかならずしもなく、直線
方向に沿って配置してもよい。また、小開口の数は、９
つでなくてもよく、少なくとも２つあればよい。

【００２６】合焦された複数の一次電子線５０によっ
て、試料８上では複数の点が照射される。照射されたこ
れらの複数の点から発生して放出される二次電子線（二
次電子ビーム）は、対物レンズ７の電界に引かれて細く
集束され、対物レンズ７を通過した後、分離手段として
のＥ×Ｂ分離器６で偏向され、これによって、一次電子
線５０を試料８に照射するための一次光学系から離れ
て、二次光学系に投入される。二次電子像は点１５より
対物レンズ７に近い点１６に焦点を結ぶ。これは、各一
次電子線５０は試料面上で５００ｅＶのエネルギーを持
っているのに対して、二次電子線は数ｅＶのエネルギー
しか持っていないためである。

【００２７】なお、図１（Ａ）において、符号１７は軸
合わせ偏向器を示しており、符号１８は軸対称電極を示
している。また、複数の一次電子線５０を回転させるこ
とができる回転レンズ６２を、電子線形成手段の一部を
構成するマルチ開口板３と分離手段としてのＥ×Ｂ分離
器６との間に設けるようにしてもよい。より具体的に説
明すると、回転レンズ６２は、点４の近傍に設けること
ができる。回転レンズ６２は、回転レンズ６２のコイル
に流す励磁電流の強さに応じて複数の一次電子線５０を
光軸の回りに回転させることができる。

【００２８】二次光学系は、少なくとも一段のレンズを
構成する拡大レンズ９，６１を有しており、二次光学系
に投入後、これらの拡大レンズ９，６１を通過した二次
電子線は、ビーム間隔が拡大され、第２マルチ開口板１
１の複数の開口を通過し、検出手段としての複数の検出
器１２に導かれ、これら複数の検出器１２によって検出
される。第２マルチ開口板１１は検出器１２の前に配置
されている。第２マルチ開口板１１の複数の開口は、第
２マルチ開口板１１の円周方向に沿って形成されてお
り、図１（Ｂ）に示すように、第１のマルチ開口板３に
形成された複数の小開口と一対一に対応している。

【００２９】各検出器１２は、結像された二次電子線
を、その強度を表す電気信号（二次電子線の検出信号）
へ変換する。こうした各検出器１２から出力された電気
信号は、増幅器１３によってそれぞれ増幅された後、画
像処理部１４によって受信され、画像データへ変換され
る。画像処理部１４には、偏向器２１に与えられた一次
電子線５０を偏向させるための走査信号がさらに供給さ
れる。画像処理部１４は、走査信号と電気信号とから上
記画像データを合成して、試料８の被走査面を表す画像
を構成ないしは表示することができる。

【００３０】この画像データを、欠陥の存在しない試料
の基準画像データ（標準パターン）と比較することによ
り、試料８を評価、例えば、試料８の欠陥を検出するこ
とができる。また、レジストレーション（校正）により
試料８の被測定パターンを一次光学系の光軸６０の近く
へ移動させ、ラインスキャンすることによって線幅評価
信号を取り出し、これを適宜に校正することにより、試
料８上のパターンの線幅を測定することができる。

【００３１】ここで、第１のマルチ開口板３の開口を通
過した一次電子線５０を試料８の面上に合焦させ、試料
８から放出された二次電子線を検出器１２に結像させる
際、一次光学系で生じる歪み、軸上色収差及び視野非点
という３つの収差による影響を最小にするよう特に配慮
する必要がある。

【００３２】次に、複数の一次電子線の間隔と、二次光
学系との関係については、一次電子線の間隔を、２次光
学系の収差よりも大きい距離だけ離せば複数のビーム間
のクロストークを無くすことができる。

【００３３】次に、マルチビームを用いた電子線装置に
おける静電レンズ２、静電対物レンズ７、静電拡大レン
ズ９，６１や、Ｅ×Ｂ型偏向器６の構成について詳細に
説明する。電子線が通過する静電レンズ２、静電対物レ
ンズ７や、２次電子が通過する静電拡大レンズ９，６１
は、所定の電界を発生させる為の複数の電極を含んでい
る。また、これら全ての電極の表面には、白金をコーテ
ィングした。更に、Ｅ×Ｂ型偏向器６の静電偏向器の電
極の表面にも、白金をコーティングしている。

【００３４】ここで、図２を参照して、電極をコーティ
ングする金属別における絶縁破壊発生確率について説明
する。尚、絶縁破壊発生率は、金属毎に相対的な大小関
係で表している。また、マルチビームを用いた電子線装
置において、電極をコーティングする金属の種類を除く
他の検査条件は同一とした。

【００３５】まず、電極をコーティングした金属がアル
ミニウムの場合と、金の場合において、絶縁破壊が発生
する確率を比較すると、金の場合の方が電極の絶縁破壊
の発生確率が若干低かった。よって、金の場合の方が絶
縁破壊の防止については効果があった。また更に、電極
をコーティングした金属が金の場合と、白金の場合にお
いて、絶縁破壊が発生する確率を比較すると、白金の場
合の方が電極の絶縁破壊の発生確率が更に低かった。

【００３６】ここで、図３には、後述する図６に示す形
状の電極を作り、耐電圧を測定した結果のグラフを示し
ている。図３に示すように、各金属の仕事関数は、符号
７１で示すアルミニウムが４．２［ｅＶ］であり、符号
７５で示す金が５．４［ｅＶ］、符号７６で示す白金は
５．３［ｅＶ］、符号７７で示すイリジウムは５．２７
［ｅＶ］、符号７２で示すルテニウムは４．５２［ｅ
Ｖ］）、符号７４で示すレニウムは４．９６［ｅＶ］、
符号７３で示すオスミウムは４．８３［ｅＶ］である。
金属の仕事関数とは、金属にある１個の電子を真空中に
取り出すのに必要な最小のエネルギーである（単位：ｅ
Ｖ）。即ち、仕事関数の値が大きい程、電子が取り出し
にくいことになる。図３に示すように、アルミニウムで
は耐電圧が９ｋＶ／ｍｍしかないが、仕事関数が４．５
以上の金属では１０ｋＶ／ｍｍ以上の耐電圧が得られて
いることがわかる。

【００３７】よって、マルチビームを用いた電子線装置
において、電子線源１から放射された電子線が電極に衝
突した場合に、仕事関数の値が大きい金属（仕事関数の
値が大きい金属、例えば、白金を主材料とする合金をも
含む）が電極にコーティングされていれば、電極から放
出される二次電子は少なくなるので、電極の絶縁破壊の
発生確率も低下する。電極の絶縁破壊の発生確率を低く
抑えるためには、電極にコーティングされる金属の仕事
関数が４．５［ｅＶ］以上であれば好ましい。しかしな
がら、仕事関数が４．５［ｅＶ］よりも大きな金属で電
極をコーティングすることにより従来技術に比較して電
極の絶縁破壊の発生確率を低く抑えることができる。こ
こで、白金又はルテニウムを電極にコーティングするに
は、市販の白金メッキ液又は市販のルテニウムメッキ液
で電解メッキを行えばよい。さらに、これらのメッキを
行うとき表面を滑らかにする添付剤を加えると表面が滑
らかになり放電し難くなる。イリジウム、レニウム、オ
スミウムを電極にコーティングするには、真空蒸着ある
いはスパッタで膜を堆積させればよい。

【００３８】また、本実施形態のように、検査対象とな
る試料がウェーハ８であり、更に、電極にコーティング
される金属が金の場合であると、電子線が金に衝突する
ことによって、ウェーハ８のパターン上に金が付着して
しまうことがあった。よって、本実施形態において、電
極にコーティングされる金属が白金やイリジウムである
と、ウェーハ８のパターン上に白金やイリジウムが付着
することなく、また、白金やイリジウムが付着すること
があってもデバイス性能を劣化させることもない。更
に、電極の絶縁破壊の発生確率も低くすることができ、
より好ましい。

【００３９】次に、図４と図５を参照して電極の形状と
構成の一例を説明する。なお、図４は電極の斜視図と断
面図、図５は電極の一部断面図である。図４において、
電極１０とは、静電レンズ２、静電対物レンズ７、静電
縮小レンズ５に含まれる静電レンズの電極である。電極
１０は、電子線や二次電子が通過することのできる通過
孔が中央部にある円盤形状になっており、本実施形態の
マルチビーム電子線装置において、電極１０には、図示
しない電源装置により所定の電圧が印加されている。

【００４０】図５は電極１０の表面部の一部断面図であ
る。尚、Ｅ×Ｂ型偏向器６の静電偏向器の電極の表面も
電極１０の表面と同等の構成としてもよい。電極１０の
材料は、ケイ素銅（シリコンブロンズ）１０ａから構成
され、必要な寸法形状に加工されたケイ素銅１０ａ上に
チタン１０ｂを５０ｎｍの厚さになるようにスパッタコ
ーティングし、更に、チタン１０ｂ上に白金１０ｃを２
００ｎｍの厚さになるようにスパッタコーティングを行
って電極１０が形成されている。

【００４１】次に、図６を参照して、本実施形態におい
て、電極間の電位差が大きい場合の電極間の絶縁破壊を
防止する電極構成について詳細に説明する。なお、図６
は、電極の上面図と断面図、図７は、電極の要部拡大断
面図である。図６の電極２０、２２は、例えば、静電対
物レンズ７に含まれている電極であり、上記のように電
極には白金がコーティングされている。また、電極２
０、２２には、図示しない電源装置により所定の電圧が
印加されている。本実施形態では、ウェーハ８側の電極
２２には高電圧、例えば１５ｋＶの電圧が印加され、電
極２０には５ｋＶの電圧が印加されている。

【００４２】電子線や二次電子が通過する通過孔２４
は、電極２０、２２の中央部にあり、通過孔２４内は電
極２０、２２の電位差によって電界が形成されている。
この電界によって、電子線は減速し、且つ集束されて、
ウェーハ８に照射される。この時、電極間の電位差が大
きいので、静電対物レンズ７は焦点距離の短い静電対物
レンズとすることができる。よって、静電対物レンズ７
は低収差で高分解能となる。

【００４３】電極２０と２２の間には、絶縁材料として
の絶縁スペーサ２６が挿入されており、絶縁スペーサ２
６は、電極２０と２２を略垂直に支持している。絶縁ス
ペーサ２６の電極間における最短沿面距離は、支持され
た電極部分における電極間距離と略同じ長さである。即
ち、電極間の絶縁スペーサ２６の表面は、電極間方向に
おいてヒダ状等になっておらず、ほぼ直線になってい
る。

【００４４】また、電極２２は電極間において最短距離
となっている第１の電極面２２ｂと、この第１の電極面
２２ｂよりも電極間距離が長い第２の電極面２２ｃと、
第１の電極面２２ｂと第２の電極面２２ｃとの間にこれ
ら２つの電極間方向の段差２２ｄを有している。絶縁ス
ペーサ２６は電極２２を第２の電極面２２ｃで支持して
いる。

【００４５】電極２２をこのような形状にしたので、電
極間の最短距離を所定の距離に保ちつつ、絶縁スペーサ
２６の表面を電極間方向においてヒダ状等に加工するこ
となく、絶縁スペーサ２６の最短沿面距離を電極間の最
短距離より長くすることができた。また、絶縁スペーサ
２６の表面には、大きい電界がかからないので、沿面放
電も起こり難い構造とすることができた。

【００４６】よって、静電対物レンズ７は焦点距離の短
い静電対物レンズとし、静電対物レンズ７は低収差で高
分解能にすることができ、且つ、絶縁スペーサ２６の電
極間の絶縁性能が低下しないので、電極間の絶縁破壊が
防止できる。また、金属である電極２２に段差２２ｄを
設けるように加工したので、絶縁スペーサ２６を加工す
るより加工費用が安価になる。また、電極間方向におけ
る絶縁スペーサ２６の表面にはほとんど凹凸部分が無
く、絶縁スペーサ２６からの放出ガスが多くなることも
無い。

【００４７】また、電極２０の通過孔２４の開口端部２
０ａと、電極２２の通過孔２４の開口端部２２ａとのコ
ーナー部に曲率を持たせたので、両コーナー部に電界が
集中することがなくなり、電極間の絶縁破壊がより防止
できる。また更に、電極２２の段差２２ｄの電極間側の
コーナー部に曲率を持たせたので、コーナー部に電界が
集中することがなく、電極間の絶縁破壊がより防止でき
る。また、上記実施形態では、電極２２に段差２２ｄを
設けたが、電極２０にも電極２２方向に段差を設けるよ
うに加工してもよいし、電極２２に換えて、電極２０に
のみ電極２２方向に段差を設けるように加工してもよ
い。

【００４８】また、本実施形態では、静電対物レンズ７
において、絶縁スペーサ２６が挿入された電極を説明し
たが、他の静電レンズ系において、電位差の大きい電極
がある場合は、その静電レンズ系に適用することによっ
て、電極間の絶縁破壊が防止できる。また、本実施形態
の評価装置は、電子線を試料に入射させたが、一般の荷
電粒子を試料に入射する構成にしてもよい。

【００４９】次に、図８及び図９を参照して、上記実施
の形態で示した電子線装置により半導体デバイスを製造
する方法の実施の形態について説明する。図８は、本発
明による半導体デバイスの製造方法の一実施例を示すフ
ローチャートである。この実施例の製造工程は以下の主
工程を含んでいる。 （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１００） （２）露光に使用するマスクを製造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） （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１０２） （４）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） （５）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、上記のそれぞれの主工程は更に幾つかのサブ工程
からなっている。

【００５０】これらの主工程中の中で、半導体デバイス
の性能に決定的な影響を及ぼすのが（３）のウェーハプ
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んでいる。 （Ａ）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） （Ｂ）この薄膜層を形成する別の手段であるウェーハ基
板を酸化する酸化工程 （Ｃ）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）を用いてレジストパターンを形成
するリソグラフィー工程 （Ｄ）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） （Ｅ）イオン・不純物注入拡散工程 （Ｆ）レジスト剥離工程 （Ｇ）加工されたウェーハを検査する工程 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。

【００５１】図９は、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。 （ａ）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
２００） （ｂ）レジストを露光する工程（ステップ２０１） （ｃ）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） （ｄ）現像されたレジストパターンを安定化するための
アニール工程（ステップ２０３） 上記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。

【００５２】上記（Ｇ）の検査工程に本発明に係る欠陥
検査方法、欠陥検査装置を用いると、微細なパターンを
有する半導体デバイスでも、スループット良く検査でき
るので、全数検査が可能となり、製品の歩留まりの向
上、欠陥製品の出荷防止が可能と成る。

【００５３】

【発明の効果】本発明の評価装置によれば、電極、又
は、電極の一部を仕事関数が４．５ｅＶ以上の金属でコ
ーティングしたので、電極から二次電子が放出されるこ
とが少なく、電極間において放電が生じにくくなり、電
極間で絶縁破壊されることが少なくなる。

【００５４】また、電極、又は、電極の一部を白金（仕
事関数：５．３［ｅＶ］）、イリジウム（仕事関数：
５．２７［ｅＶ］）、ルテニウム（Ｒｕ）（仕事関数：
４．５２［ｅＶ］）、レニウム（仕事関数：４．９６
［ｅＶ］）、オスミウム（仕事関数：４．８３［ｅ
Ｖ］）、又は、白金を主材料とする合金でコーティング
したので、電極から二次電子が放出されることが少な
く、電極間において放電が生じにくくなり、電極間で絶
縁破壊されることが少なくなる。

【００５５】また、試料が半導体ウェーハであっても、
半導体ウェーハのパターン上に、電極にコーティングさ
れた白金が付着することがあってもデバイスの性能を劣
化させることもないので、半導体ウェーハの検査に好適
である。

【００５６】また、絶縁材料によって電極を支持するこ
とによって、電極間の放電を生じにくくし、電極間の絶
縁破壊をしにくくした。更に、少なくとも一方の電極の
形状を、第１の電極面と第２の電極面とこれら電極面の
間に段差を設けるようにすることによって、絶縁材料表
面をヒダ形状等に加工することがなく、加工費用が安価
になる。

【００５７】また、絶縁材料の電極間における最短沿面
距離は、支持された電極部分における電極間距離と略同
じ長さであるので、電極間における絶縁材料表面にはほ
とんど凹凸部分が無く、絶縁材料からの放出ガスが多く
なることも無い。よって、装置のビーム通路の真空度を
下げることもない。

【００５８】さらに、マルチビームを形成するためにエ
ネルギー幅の大きい熱電子放出カソードを用いた場合で
も軸上色収差を小さくすることができ、また、同一ビー
ム径でビーム電流を大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明にかかる電子線装置の実施の形
態を示す概略構成図である。

【図２】図２は、金属別の絶縁破壊発生確率を示す表で
ある。

【図３】図３は、金属別の絶縁破壊電圧を示すグラフで
ある。

【図４】図４は、電極の斜視図と断面図である。

【図５】図５は、電極の一部断面図である。

【図６】図６は、電極の上面図と断面図である。

【図７】図７は、電極の要部拡大断面図である。

【図８】図８は、半導体デバイスの製造方法の一実施例
を示すフローチャートである。

【図９】図９は、図８の半導体デバイスの製造方法のう
ちリソグラフィー工程を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 電子銃 ２ コンデンサ・レンズ ３ 第１のマルチ開口板 ５ 縮小レンズ ６ Ｅ×Ｂ分離器 ７ 対物レンズ ８ 試料 ９ 拡大レンズ １０ 電極 １０ａ ケイ素銅 １０ｂ チタン １０ｃ 白金 １１ 第２マルチ開口板 １２ 検出器 １３ 増幅器 １４ 増幅器 １７ 軸合わせ偏向器 １９ 偏向器 ２０ 電極 ２０ａ 開口端部 ２１ 偏向器 ２２ 電極 ２２ｂ 第１の電極面 ２２ｃ 第２の電極面 ２２ｄ 段差 ２４ 通過孔 ２６ 絶縁スペーサ ５０ 一次電子線 ６０ 光軸 ６１ 拡大レンズ ６２ 回転レンズ ７１ アルミニウム ７２ ルテニウム ７３ オスミウム ７４ レニウム ７５ 金 ７６ 白金 ７７ イリジウム

フロントページの続き (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 (72)発明者 曽布川 拓司 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） 4M106 AA01 BA02 BA20 CA38 CA70 DB05 DH33 5C033 CC01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電レンズを含む一次光学系によって複
   数の荷電粒子ビームを試料に入射させ、上記複数の荷電
   粒子ビームの入射により上記試料から発生した複数の二
   次電子ビームを、対物レンズに通過させた後に分離手段
   によって二次光学系に投入し、投入後少なくとも一段の
   レンズでビーム間隔を拡大して複数の検出器に導き、上
   記複数の検出器で上記複数の二次電子ビームを検出して
   データを形成し、上記データに基づいて上記試料を評価
   する電子線装置において、 上記一次又は二次光学系内のレンズ電極の少なくとも一
   極を仕事関数が４．５ｅＶ以上の金属でコーティングし
   たことを特徴とする電子線装置。
2. 【請求項２】 上記一次又は二次光学系内の上記レンズ
   電極をコーティングする金属が、白金、イリジウム、ル
   テニウム、レニウム、オスミウム、又は、白金を主材料
   とする合金であることを特徴とする請求項１記載の電子
   線装置。
3. 【請求項３】 静電レンズを含む一次光学系によって複
   数の荷電粒子ビームを試料に入射させ、上記複数の荷電
   粒子ビームの入射により上記試料から発生した複数の二
   次電子ビームを検出してデータを形成し、上記データに
   基づいて上記試料を評価する電子線装置において、 上記静電レンズは、電位差のある少なくとも２つの電極
   と、上記少なくとも２つの電極の間にあって上記少なく
   とも２つの電極を支持する絶縁材料とを含み、 上記少なくとも２つの電極のうち少なくとも一方の電極
   は、上記少なくとも２つの電極間において最短の電極間
   距離となる第１の電極面と、上記第１の電極面よりも電
   極間距離が長い第２の電極面と、上記第１の電極面と上
   記第２の電極面との間に上記少なくとも２つの電極間方
   向の段差とを有し、 上記絶縁材料は、上記少なくとも２つの電極間において
   上記第２の電極面と他方の電極の電極面を略垂直に支持
   し、上記絶縁材料の上記少なくとも２つの電極間におけ
   る最短沿面距離は、支持された電極部分における電極間
   距離と略同じ長さであることを特徴とする電子線装置。
4. 【請求項４】 上記一次又は二次光学系内の上記レンズ
   電極をコーティングする金属が、白金、イリジウム、ル
   テニウム、レニウム、オスミウム、又は、白金を主材料
   とする合金であることを特徴とする請求項３記載の電子
   線装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項記載の電子
   線装置を用いたデバイス製造方法であって、 デバイス製造途中において上記電子線装置を用いて上記
   試料であるところの半導体ウェーハのパターンを評価す
   ることを特徴とするデバイス製造方法。