JP2003168384A - 電子線装置及び該装置を用いたデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高スループットで電位コントラストの測定等
を高信頼性で行え、構造が簡単な電子線装置を提供する
こと。 【解決手段】 パターンが形成されたウェーハ等の試料
１５を電子線で照射し、該試料の評価を行うための電子
線装置は、電子線源ＥＧ、対物レンズ１４、Ｅ×Ｂ分離
器１３及び二次電子線検出器１７を収容した鏡筒１と、
試料１５を保持し、鏡筒１に関して試料１５を相対的に
移動させるステージ３３と、ステージ３３を収容し、真
空雰囲気に制御可能なワーキング・チャンバと、ステー
ジ３３に試料１５を供給するローダ３０と、試料１５に
電圧を印加し、且つ、対物レンズ１４の下部電極２０に
少なくとも２種類の電圧を印加することが可能な電圧印
加機構２１と、試料１５のダイの並びの方向と測定する
アライメント機構とを具備する。試料１５の評価を行う
際、ステージ３３の移動方向は前記ダイの並びの方向に
一致させるよう補正される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、最小線幅０．１
ミクロン以下のパターンを有するウェーハの欠陥検査、
線幅測定、合わせ精度測定等の評価を行うための電子線
装置、及び、該装置を用いて歩留まり良くデバイスを製
造するための製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子線をウェーハ等の試料に照射
し、該試料から発生する二次電子線を検出して欠陥検
査、ＣＤ検査、欠陥Ｒｅｖｉｅｗ ＳＥＭ、合わせ精度
測定等を行う装置は公知である。特に、電荷を付与して
パターンを帯電させ、その結果として表面に現れる電位
を測定して試料の欠陥を評価する方法は、光を用いたの
では不可能であるため、電子線を使用して広く行われて
いる。

【０００３】従来の電子線装置において試料上のパター
ンの電位コントランストを得る場合、二次電子線に対す
るエネルギー・フィルタを設けない装置の分解能は小さ
いが、こうしたエネルギー・フィルタを設けた装置は小
さい電位の分解能で測定可能であることがわかってい
る。このエネルギー・フィルタの機能を対物レンズに持
たせると、対物レンズの収差係数が大きくなるという問
題がある。また、試料の評価場所を正しく電子光学系の
下に合わせるため、描画装置と同様のレジストレーショ
ン用のサブシステムが必要になり、装置全体が大型且つ
複雑になるという問題もある。

【０００４】加えて、従来の電子線装置においては、種
々の問題、例えば、一次電子線と二次電子線とを分離す
るためのＥ×Ｂ分離器について、どのような構造が簡単
であり、所望の精度が得られるのかが不明であった、シ
ョット雑音が大きく、所要の信号／雑音比を得るには大
きいビーム電流を必要とした、凸状のウェーハをフラッ
トに吸着することのできる静電チャックが存在しなかっ
た、一次光学系の視野の重複部分においては２倍の、場
合によっては４倍のドーズが与えられる場所ができ、ウ
ェーハの破壊が生じるおそれがあった、対物レンズとそ
の上側のレンズとの間に走査用偏向器を配置するための
スペースを確保するのが困難であった、等の問題があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の種
々の問題を解決するために提案されたものであり、その
目的は、高スループットで電位コントラストの測定等を
高信頼性で行うことができ、構造が簡単な電子線装置、
及び該装置を用いて歩留まり良くデバイスを製造するた
めのデバイス製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、パターンが形成されたウェーハ
等の試料を電子線で照射し、該試料の評価を行うための
電子線装置であって、電子線源、対物レンズ、電磁偏向
器及び二次電子線検出器を収容した電子光学鏡筒と、前
記試料を保持し、前記電子光学鏡筒に関して前記試料を
相対的に移動させるためのステージと、前記ステージを
収容し、真空雰囲気に制御可能なワーキング・チャンバ
と、前記ワーキング・チャンバ内の前記ステージに、前
記試料を供給するためのローダと、前記ワーキング・チ
ャンバ内に配置された前記試料に電圧を印加する電圧印
加機構と、前記試料のダイの並びの方向を測定するため
のアライメント機構と、を具備し、前記ステージを一つ
の軸方向に連続的に移動させながら前記試料の評価を行
う際に、前記ステージの移動方向を前記ダイの並びの方
向に一致させるよう補正することを特徴とする電子線装
置、を提供する。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１記載の電子線
装置において、前記対物レンズを少なくとも３段の電極
を有する静電レンズとし、前記３段の電極のうち中央の
電極の厚みを、光軸方向において２ｍｍ以下としたこと
を特徴とする。

【０００８】請求項３の発明は、請求項１記載の電子線
装置において、前記電磁偏向器内部に８極の静電偏向器
を有し、該電磁偏向器はトロイダル・タイプ又はサドル
・タイプであることを特徴とする。

【０００９】請求項４の発明は、請求項１記載の電子線
装置において、前記電子銃を空間電荷制限条件で動作さ
せることを特徴とする。請求項５の発明は、請求項１記
載の電子線装置において、前記試料を前記ステージに固
定するための静電チャックを更に設けてなり、前記静電
チャックは、少なくとも、中央部及び周辺部の一部から
なる第１の電極と該周辺部の残りの領域からなる第２の
電極とを備えており、前記第１の電極に電圧を印加した
後に前記第２の電極に電圧を印加することを特徴とす
る。

【００１０】請求項６の発明は、請求項１記載の電子線
装置において、前記ウェーハが、互いに重なり合わない
よう分割された複数の小領域を含んでおり、該小領域の
みの評価を行うことを特徴とする。

【００１１】請求項７の発明は、請求項１記載の電子線
装置において、前記対物レンズを少なくとも３個の電極
を備える静電レンズとし、これら少なくとも３つの電極
のうち、前記試料から数えて３個目以上前記電子銃に近
い電極に与える電圧を変化させることにより、前記対物
レンズの焦点距離を高速で変化させることを特徴とす
る。

【００１２】請求項８の発明は、請求項１記載の電子線
装置において、前記パターンの画素寸法をｐとし、前記
パターンを照射する電子線のビーム寸法をｄとしたと
き、前記ｐ及びｄが０．９＜ｄ／ｐ＜１．２を満たすこ
とを特徴とする。

【００１３】請求項９の発明は、請求項１記載の電子線
装置において、前記Ｅ×Ｂ分離器の静電偏向器に走査電
圧を重畳させ、もって前記試料の走査を行うことを特徴
とする。

【００１４】請求項１０の発明は、請求項１〜９のいず
れか一つに記載の電子線装置を用いて、プロセス途中の
或いはプロセス終了後のウェーハの評価を行うことを特
徴とするデバイス製造方法を提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る電子線装
置の一つの実施の形態を概略的に示す図である。同図に
おいて、電子光学鏡筒１の内部には、カソード２、ウェ
ーネルト３及びアノード４からなる電子銃ＥＧが設けら
れ、電子銃ＥＧから放出された一次電子線はクロスオー
バー５を第１の開口板６と第１のコンデンサ・レンズ７
との間に作る条件で、正方形の成形開口を有する第１の
開口板６を照射する。これにより一次電子線は第１のコ
ンデンサ・レンズ７で縮小され、クロスオーバー像８を
第２の開口板９の正方形の開口に形成する。更に、一次
電子線は第２のコンデンサ・レンズ１０によって縮小さ
れ、静電偏向器１１と電磁偏向器１２とからなるＥ×Ｂ
分離器１３を通過した後、対物レンズ１４によって収束
されて、第１の開口板６に形成された正方形の開口の縮
小像がウェーハ１５上に形成される。

【００１６】一次電子線の照射によってウェーハ１５か
ら放出された二次電子線は、対物レンズ１４によって加
速、収束された後、Ｅ×Ｂ分離器１３よって図の右側へ
偏向されて軌道１６を取り、二次電子線検出器１７で検
出される。なお、対物レンズ１４は上部電極１８、中央
電極１９及び下部電極２０を有しており、これらの電極
に制御電源２１から所要の電圧が印加される。

【００１７】Ｅ×Ｂ分離器１３は、例えば、８極の静電
偏向器とサドルタイプの電磁偏向器とを組み合わせたも
ので構成することができるので、構造が簡単であるう
え、一次電子線に対して余分な収差を発生させないとい
う利点がある。ここで、Ｅ×Ｂ分離器の代わりに、電磁
偏向器のみを用いても、走査視野によっては二次電子線
の検出が可能である。

【００１８】一次電子線によりウェーハ１５を走査する
ために、一次電子線は静電偏向器１１と他の静電偏向器
２２とによって軌道２３を通るよう制御される。このよ
うに、２段目の静電偏向器としてＥ×Ｂ分離器１３の静
電偏向器１１を用いるので、対物レンズ１４の上部のス
ペースを有効に利用することができる。そのうえ、２段
目の静電偏向器は対物レンズ１４に近い方が有利である
ことをも考慮すると、Ｅ×Ｂ分離器１３の静電偏向器１
１に２段目の静電偏向器としての機能をも持たせること
により、２段目の静電偏向器を最良の位置に配置するこ
とができる。

【００１９】ウェーハ１５には、制御電源２１から−４
ｋＶの電圧が印加される。この場合、制御電源２１から
の電圧の立ち下がり速度は例えば１００Ｖ／１０秒程度
にしないとデバイスが破壊される恐れがあり、徐々にウ
ェーハ１５に電圧が印加される。

【００２０】ウェーハ１５を静電的に吸着保持するた
め、図２に示すように、３個の電極２４〜２６からなる
電極板を有する静電チャック２７が設けられる。このと
き、ウェーハ１５と対物レンズ１４との間の放電を回避
するため、３個の電極２４〜２６のうち、電極板の中央
の部分に相当する中央電極２４と電極板の周辺の一部の
部分に相当する第１の電極２５には０Ｖの電圧が与えら
れ、ウェーハ１５に印加される電圧が−４ｋＶに達した
後に、電極板の周辺の残りの部分に相当する第２の電極
２６に０Ｖの電圧が与えられる。図２に示す構造の静電
チャックを使用することにより、上に凸のウェーハであ
っても、その全面を平坦に吸着保持することができる。

【００２１】ウェーハ１５を上記の静電チャックに載置
するため、まずウェーハ１５はロボット２８からエンバ
イロンメント・チャンバ２９に供給され、そこでウェー
ハ１５の回転やウェーハ１５の正しいｘｙ座標位置への
配置を含むプリアライメントが行われる。次いで、ロー
ディング・チャンバ３０を大気圧にした後、ゲート・バ
ルブ３１を開けてウェーハ１５をローディング・チャン
バ３０に入れる。そこで、ローディング・アームをロー
ディング・チャンバ３０から引き抜いてからゲート・バ
ルブ３１を閉じ、ローディング・チャンバ３０を排気す
る。ローディング・チャンバ３０の真空度が１×１０^-6
Ｔｏｒｒ以下になったときにゲート・バルブ３２を開
け、静電チャックが一部に設けられたローディング・ア
ームでウェーハ１５を静電チャックの電極２４〜２６に
載置する。

【００２２】なお、図１において、参照数字３３はウェ
ーハ１５を載置するためのステージを、３４はバルブ
を、３５はバルブ３４を介して鏡筒１内を排気するため
のイオン・ポンプを示している。ウェーハ１５を載置す
るステージ３３を、強磁性体である鉄からなるワーキン
グ・チャンバ（図示せず）内に収容することにより、ウ
ェーハ１５を磁気シールドすることが好ましい。

【００２３】図１に示す電子銃ＥＧは、ヒーター電圧を
充分大きくし又はウェーネルト電圧を充分深くすること
により、空間電荷制限条件で動作させる。その結果、ピ
クセル当たりの二次電子線の検出数が５０あれば、欠陥
検査等の評価を十分信頼性良く実施し得る。さらに、二
次電子線の電子がピクセル当たり検出される数が１００
であれば、Ｒｅｖｉｅｗ ＳＥＭとしての機能を持たせ
ることが可能である。このＲｅｖｉｅｗ ＳＥＭの場
合、ステージ３３を停止させて観察を行う。

【００２４】次に、対物レンズ１４について説明する
と、合焦条件を満たすよう対物レンズ１４を制御するた
め、対物レンズ１４の中央電極１９に印加する電圧は予
め決められた一定値とし、上部電極１８でダイナミック
・フォーカスが行われる。これは以下の手順で実現され
る。まず、ダイのコーナー部のダイシング・ライン等
の、ｘ軸及びｙ軸に平行なパターンが接近して存在する
ウェーハ位置で上部電極１８に３つの異なる電圧を与え
る。これらの電圧値のそれぞれにおいて、ｘ方向及びｙ
方向に平行なパターン・エッジをそれぞれｙ方向及びｘ
方向に走査し、その時の二次電子線の信号強度の立ち上
がりの傾斜をｙ方向の走査及びｘ方向の走査に対して測
定する。例えば、ｙ方向の走査に対する立ち上がりの傾
斜がａ₁ｍＶ／μｍ、ａ₂ｍＶ／μｍ及びａ₃ｍＶ／μｍ
であり、ｘ方向走査に対する立ち上がりの傾斜がｂ₁ｍ
Ｖ／μｍ、ｂ₂ｍＶ／μｍ及びｂ₃ｍＶ／μｍであったと
する。これらの立ち上がりの傾斜から、上部電極１８に
印加した電圧に対する二次関数近似を用いて、立ち上が
りの傾斜の最大値ａ_iｍＶ／μｍ、ｂ_iｍＶ／μｍを求め
る。次いで、これらの最大値を与える上部電極１８の電
圧をそれぞれ求め、それらの中間の値に上部電極１８の
電圧をセットする。

【００２５】なお、立ち上がりの傾斜の最大値を与える
上部電極１８の電圧が予め指定された値よりも大きいと
きには、ＥＢ分離器１３の静電偏向器１１に非点補正を
行う電圧を重畳させることが好ましい。

【００２６】図３は、対物レンズ１４の中央電極１９の
光軸付近の厚みを変えたときの軸上色収差の変化を示す
グラフであり、試料面でのビームの開口半角は３０ミリ
ラジアンである。また、上部電極１８と中央電極１９と
の間の電圧差及び中央電極１９と下部電極２０との間の
電圧差は、ともに２０ｋＶ以下になるように調整した。
この状態で、線４１は、二次電子線のフィルタ作用が生
じる電圧を下部電極２０に与えたときの軸上色収差を示
しており、線４２は、軸上色収差係数が最小になる電圧
を下部電極２０に与えた状態での軸上色収差を示してい
る。

【００２７】なお、軸上色収差は、エネルギ幅によるビ
ームのボケ量を表す。そこで、軸上色収差を△Ｃｃ、軸
上色収差係数をＣｃとし、αを試料面のビームの開口半
角を表すとすると、

【００２８】

【数１】△Ｃｃ＝Ｃｃ（△Ｖ／Ｖ）α が成り立つ。したがって、△Ｃｃは、単位開口半角当た
り、単位（エネルギ幅／ビーム・エネルギ）当たりに発
生する収差である。

【００２９】図３のグラフから、（１）中央電極１９の
厚みが２ｍｍ以下の場合には、下部電極２０に二次電子
線のフィルタ作用が生じる電圧を印加した条件でのみ、
一次電子線の合焦条件が満たされること、（２）中央電
極１９の厚みが１．５ｍｍ以下の場合には、下部電極２
０に二次電子線のフィルタ作用が生じる電圧を印加した
条件で、軸上色収差係数を大幅に低減することができる
こと、（３）中央電極１９の厚みが１．０ｍｍ以下の場
合には、軸上色収差が１００ｎｍ以下となり、最も好ま
しいこと、がわかる。

【００３０】図４は、ウェーハ１５のダイの並びの方向
を測定するアライメント機構を説明するための図であ
る。同図において、参照数字５１はダイシング・ライ
ン、５１’は一つのダイシング・ライン５１のｙ方向の
辺のうちの一つ、５２はダイシング・ライン５１の上に
設けられたテスト・ビア、５３はステージ３３が第１の
位置にあるときの電子光学系の視野、５４はステージ３
３を第１の位置からｙ方向に単位長さだけ移動させて第
２の位置に置いたときの電子光学系の視野、５５はチッ
プ領域をそれぞれ示している。

【００３１】そこで、ダイの並び方向とステージ３３の
ｙ方向への移動方向とのズレを補正するため、まず、電
子光学系の視野５３内でｙ方向に延びる一つのダイシン
グ・ライン５１の一つの辺５１’のｘ方向の位置と、電
子光学系の視野５４内での前記の辺５１’のｘ方向の位
置とをそれぞれ測定し、次いで、それらの位置間の差を
ｙ方向の単位長さで割り算する。これにより、ダイの並
び方向とステージ３３のｙ方向への移動方向とのズレ角
が算出される。したがって、ステージ３３をｙ方向へ連
続的に移動させるとき、前記ズレ角を補正するようにス
テージ３３をｘ方向に移動させればよい。

【００３２】図４においては、ｙ軸に平行な隣り合うダ
イシング・ライン及びｘ軸に平行な隣り合うダイシング
・ラインで囲まれたチップ領域５５を被評価対象とす
る。こうすることにより、チップ領域５５に２重にビー
ム照射が行われることがないので、照射量を所定値以下
に保つならば、デバイス酸化膜等を破損させる恐れがな
い。

【００３３】図５は、一次電子線のビーム寸法をｄ、ピ
クセル寸法をｐとしたときのｄ／ｐを横軸に取ったとき
の種々のパラメータの変化を表すグラフを示している。
グラフ６１はＭＴＦの値を示す曲線であり、ビーム寸法
ｄが大のとき（いわゆる、ぼけたビームで観察すると
き）コントラストがどのように小さくなるかを示してい
る。グラフ６２は一次電子線のビーム電流を表す曲線で
あり、軸上色収差が支配的になっている場合にはビーム
電流はビーム径の４乗に比例する。即ち、グラフ６２は
傾斜が４：１の右上がりの直線である。グラフ６３はＭ
ＴＦの値の２乗を示す曲線である。なお、ＭＴＦはＭｏ
ｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏ
ｎの略であり、ボケたビームで臭気構造を走査したとき
の信号コントラストの劣化の程度を表す。

【００３４】ショット雑音が支配的な場合には、二次電
子検出器１７から出力される信号のＳ／Ｎ比は、ｉをビ
ーム電流とするとき、

【００３５】

【数２】 Ｓ／Ｎ＝ＭＴＦ（Ｎ／２）^1/2∝ＭＴＦ（ｉ）^1/2 で表される。したがって、Ｓ／Ｎ比を最大にするには、
（ＭＴＦ）²ｉを最大にすればよい。（ＭＴＦ）²ｉは、
グラフ６２で示す値とグラフ６３で示す値との積であ
り、グラフ６４によって表される、上に凸の曲線にな
る。このグラフ６４から、（１）ｄ／ｐ≒１．１のと
き、Ｓ／Ｎ比は最大になる、（２）１．０＜ｄ／ｐ＜
１．１５のとき、Ｓ／Ｎ比は最大値とほぼ同じ値にな
る、（３）０．９＜ｄ／ｐ＜１．２のとき、Ｓ／Ｎ比は
充分大きい値である、ことがわかる。

【００３６】次に、図６及び図７を用いて、本発明の半
導体デバイス製造方法について説明する。本発明の半導
体デバイス製造方法は、上記した評価装置を用いて、プ
ロセス途中あるいは完成後のウェーハの評価を行うもの
である。以下に、一般的な半導体デバイス製造方法につ
いて、図６及び図７のフローチャートを参照して説明す
る。

【００３７】図６に示すように、半導体デバイス製造方
法は、概略的に分けると、ウェーハを製造するウェーハ
製造工程Ｓ１、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Ｓ２、露光に必要なマスクを製
造するマスク製造工程Ｓ３、ウェーハ上に形成されたチ
ップを１個づつに切り出し、動作可能にするチップ組立
工程Ｓ４、及び、完成したチップを検査するチップ検査
工程Ｓ５によって構成されている。これら工程はそれぞ
れ、幾つかのサブ工程を含んでいる。

【００３８】上記した工程の中で、半導体デバイスの製
造に決定的な影響を及ぼす工程は、ウェーハ・プロセッ
シング工程である。これは、この工程において、設計さ
れた回路パターンをウェーハ上に形成し、かつ、メモリ
やＭＰＵとして動作するチップを多数形成するからであ
る。

【００３９】このように半導体デバイスの製造に影響を
及ぼすウェーハ・プロセッシング工程のサブ工程におい
て実行されたウェーハの加工状態を評価することが重要
であり、該サブ工程について、以下に説明する。

【００４０】まず、絶縁層となる誘電体薄膜を形成する
とともに、配線部及び電極部を形成する金属薄膜を形成
する。薄膜形成は、ＣＶＤやスパッタリング等により実
行される。次いで、形成された誘電体薄膜及び金属薄
膜、並びにウェーハ基板を酸化し、かつ、マスク製造工
程Ｓ３によって作成されたマスク又はレチクルを用い
て、リソグラフィ工程において、レジスト・パターンを
形成する。そして、ドライ・エッチング技術等により、
レジスト・パターンに従って基板を加工し、イオン及び
不純物を注入する。その後、レジスト層を剥離し、ウェ
ーハを検査する。

【００４１】このようなウェーハ・プロセッシング工程
は、必要な層数だけ繰り返し行われ、チップ組立工程Ｓ
４においてチップ毎に分離される前のウェーハが形成さ
れる。

【００４２】図７は、図６のウェーハ・プロセッシング
工程のサブ工程であるリソグラフィ工程を示すフローチ
ャートである。図７に示すように、リソグラフィ工程
は、レジスト塗布工程Ｓ２１、露光工程Ｓ２２、現像工
程Ｓ２３及びアニール工程Ｓ２４を含む。

【００４３】レジスト塗布工程Ｓ２１において、ＣＶＤ
やスパッタリングを用いて回路パターンが形成されたウ
ェーハ上にレジストを塗布し、露光工程Ｓ２２におい
て、塗布されたレジストを露光する。そして、現像工程
Ｓ２３において、露光されたレジストを現像してレジス
ト・パターンを得、アニール工程Ｓ２４において、現像
されたレジスト・パターンをアニールして安定化させ
る。これら工程Ｓ２１〜Ｓ２４は、必要な層数だけ繰り
返し実行される。

【００４４】本発明の半導体デバイス製造方法において
は、図１に関連して説明した電子線装置を、完成したチ
ップを検査するチップ検査工程Ｓ５において用いること
により、微細なパターンを有する半導体デバイスであっ
ても、歪み、ぼけ等が低減された画像を得ることができ
るので、ウェーハの欠陥を確実に検出することができ
る。なお、電子線装置が近傍に配置される加工装置は、
評価を必要とする加工を行うものであれば、どのような
加工装置であってもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上、この発明に係る電子線装置及び該
装置を用いたデバイス製造方法の一つの実施の形態につ
いて説明したところから理解されるとおり、この発明
は、（１）対物レンズの電極の寸法を、二次電子線に対
するフィルタ効果を持つ値にすることができるので、軸
上色収差係数を小さくすることができる、（２）レジス
トレーションを極めて短時間に行うことができ、しか
も、レジストレーションをウェーハの評価中にも実施で
きるので、スループットに影響を与えることがない、
（３）簡単な構造で、二次電子線を一次光学系から分離
するＥ×Ｂ分離器を得ることができるので、一次電子線
の収差を容易に計算することができる、（４）ショット
雑音をＴＦＥ電子銃の１３％まで低減することができ
る、（５）上に凸のウェーハでも全面を平坦にチャック
することができる、（６）デバイス、特にゲート酸化膜
を破壊する恐れがない、（７）対物レンズの電極をアー
スに近い電圧にした状態で、ダイナミック・フォーカス
を実施することができる、（８）二次電子検出器からの
出力のＳ／Ｎ比を最大値又はそれに近い値にすることが
できる、（９）Ｅ×Ｂ分離器と走査用の偏向器とを最適
位置に配置することができる、等の格別の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る電子線装置の一つの実施の形態
を概略的に示す図である。

【図２】図１の電子線装置において使用される静電チャ
ックの一例を示す平面図である。

【図３】図１の電子線装置に設けられた対物レンズの中
央電極の厚みと軸上色収差との関係を示すグラフであ
る。

【図４】図１の電子線装置におけるレジストレーション
の方法と被評価領域とを説明するための図である。

【図５】図１の電子線装置におけるビーム径／ピクセル
寸法に対するビーム電流、ＭＴＦ及びＳ／Ｎ比の関係を
示す対数曲線を示す図である。

【図６】本発明に係る電子線装置を適用して半導体デバ
イスを製造する方法のフローチャートである。

【図７】図６に示したウェーハ・プロセッシング工程の
サブ工程であるリソグラフィ工程を示したフローチャー
トである。

【符号の説明】

１：鏡筒、 ２：カソード、 ３：ウェーネルト、
４：アノード、 ＥＧ：電子銃、５：クロスオーバー、
６：第１の開口板、 ７：第１のコンデンサ・レン
ズ、 ８：クロスオーバー像、 ９：第２の開口板、
１０：第２のコンデンサ・レンズ、 １１：静電偏向
器、 １２：電磁偏向器、 １３：Ｅ×Ｂ分離器又は電
磁偏向器、 １４：対物レンズ、 １５：ウェーハ、
１６：二次電子軌道、 １７：二次電子検出器、 １
８：上部電極、 １９：中央電極、 ２０：下部電極、
２１：制御電源： ２２：静電偏向器、 ２３：偏向
軌道、 ２４、２５、２６：電極、 ２７：静電チャッ
ク、 ２８：ロボット、 ２９：エンバイロンメント・
チャンバ、 ３０：ローディング・チャンバ、 ３１、
３２：ゲート・バルブ、 ３３：ステージ、 ３４：バ
ルブ、 ３５：イオン・ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── 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 37/28 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｇ０１Ｒ 31/28 Ｌ (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 吉川 省ニ 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） 2G011 AA01 AC06 AC14 AC21 AC31 AC33 AE03 AF01 2G132 AA01 AA03 AA08 AD15 AE03 AE27 AF13 AL03 AL06 AL09 AL11 4M106 AA01 BA02 CA39 CA41 DB12 DJ02 DJ07 5C001 AA01 AA03 AA06 AA08 CC04 5C033 CC01 FF01 FF02 UU01 UU02 UU03

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パターンが形成されたウェーハ等の試料
   を電子線で照射し、該試料の評価を行うための電子線装
   置において、 電子線源、対物レンズ、電磁偏向器及び二次電子線検出
   器を収容した電子光学鏡筒と、 前記試料を保持し、前記電子光学鏡筒に関して前記試料
   を相対的に移動させるためのステージと、 前記ステージを収容し、真空雰囲気に制御可能なワーキ
   ング・チャンバと、 前記ワーキング・チャンバ内の前記ステージに、前記試
   料を供給するためのローダと、 前記ワーキング・チャンバ内に配置された前記試料に電
   圧を印加する電圧印加機構と、 前記試料のダイの並びの方向を測定するためのアライメ
   ント機構と、を具備し、前記ステージを一つの軸方向に
   連続的に移動させながら前記試料の評価を行う際に、前
   記ステージの移動方向を前記ダイの並びの方向に一致さ
   せるよう補正することを特徴とする電子線装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電子線装置において、 前記対物レンズが、少なくとも３段の電極を有する静電
   レンズであり、 前記３段の電極のうち中央の電極の厚みが、光軸方向に
   おいて２ｍｍ以下であることを特徴とする電子線装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の電子線装置において、前
   記電磁偏向器が内部に８極の静電偏向器を有し、該電磁
   偏向器はトロイダル・タイプ又はサドル・タイプである
   ことを特徴とする電子線装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の電子線装置において、前
   記電子銃を空間電荷制限条件で動作させることを特徴と
   する電子線装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の電子線装置において、 前記試料を前記ステージに固定するための静電チャック
   を更に備え、 前記静電チャックが、少なくとも、中央部及び周辺部の
   一部からなる第１の電極と該周辺部の残りの領域からな
   る第２の電極とを備え、 前記第１の電極に電圧を印加した後に前記第２の電極に
   電圧を印加することを特徴とする電子線装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の電子線装置において、前
   記ウェーハが、互いに重なり合わないよう分割された複
   数の小領域を含み、該小領域のみの評価を行うことを特
   徴とする電子線装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の電子線装置において、 前記対物レンズが、少なくとも３個の電極を備える静電
   レンズであり、 前記少なくとも３つの電極のうち、前記試料から数えて
   ３個目以上前記電子銃に近い電極に与える電圧を変化さ
   せることにより、前記対物レンズの焦点距離を高速で変
   化させることを特徴とする電子線装置。
8. 【請求項８】 請求項１記載の電子線装置において、前
   記パターンの画素寸法をｐとし、前記パターンを照射す
   る電子線のビーム寸法をｄとしたとき、前記ｐ及びｄが
   ０．９＜ｄ／ｐ＜１．２を満たすことを特徴とする電子
   線装置。
9. 【請求項９】 請求項１記載の電子線装置であって、前
   記Ｅ×Ｂ分離器の静電偏向器に走査電圧を重畳させ、も
   って前記試料の走査を行うことを特徴とする電子線装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか一つに記載の
    電子線装置を用いて、プロセス途中の或いはプロセス終
    了後のウェーハの評価を行うことを特徴とするデバイス
    製造方法。