JP2003208868A - Electron beam device and semiconductor device manufacturing method therewith - Google Patents

Electron beam device and semiconductor device manufacturing method therewith

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JP2003208868A
JP2003208868A JP2002004531A JP2002004531A JP2003208868A JP 2003208868 A JP2003208868 A JP 2003208868A JP 2002004531 A JP2002004531 A JP 2002004531A JP 2002004531 A JP2002004531 A JP 2002004531A JP 2003208868 A JP2003208868 A JP 2003208868A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform the measurement and evaluation of a sample surface at high throughput and prevent upsizing, complexity, and a cost increase of a device. <P>SOLUTION: This electron beam device for evaluating a sample 18 comprises a plurality of electron optical system, and the respective electron optical systems comprise objective lenses constituted of electrostatic lenses. To middle electrodes 28 and lower electrodes 16 of the objective lenses, voltage is applied from common control powers 28, 29, and to upper electrodes 14, voltage is applied from independently controlled power sources 27 provided on each of the electron optical systems. Thus, focusing can be independently controlled at the respective electron optical systems. The voltage of the power source 29 is set so as to be lower than that of a power supply 30 for the sample 18, thereby the energy filter effect of a secondary electron can be given and a potential contrast of a pattern on the sample can be evaluated. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の技術分野】本発明は、最小線幅0.1μm以下
の高密度パターンを有するウエハ又はマスクの形状観察
及び欠陥検査等を、高精度かつ高信頼性で行うための電
子線装置、及び、該電子線装置を用いて、プロセス途中
及び完了後の半導体デバイスのパターン検査を行うデバ
イス製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electron beam apparatus for performing, with high precision and reliability, shape observation and defect inspection of a wafer or mask having a high-density pattern having a minimum line width of 0.1 μm or less, and The present invention relates to a device manufacturing method for inspecting a pattern of a semiconductor device during and after a process using the electron beam apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体ウエハ又は該ウエハを作成するた
めのマスク等からなる試料上に1次電子ビームを照射
し、該試料の表面から放出される2次電子から得られる
電気信号を処理して、試料上のパターンを得ることがで
きる電子線装置が知られている。このような電子線装置
において、スループットを向上させるために、1つの光
学系を用いて複数の1次電子ビームを試料上に照射する
もの(マルチビーム方式)が既に提案され、また、複数
の光学系を並列的に用いることにより複数の1次電子ビ
ームを試料上に照射するものも提案されている。
2. Description of the Related Art A sample made up of a semiconductor wafer or a mask for producing the wafer is irradiated with a primary electron beam, and an electric signal obtained from secondary electrons emitted from the surface of the sample is processed. An electron beam apparatus capable of obtaining a pattern on a sample is known. In such an electron beam apparatus, a method of irradiating a plurality of primary electron beams onto a sample by using one optical system (multi-beam method) has already been proposed in order to improve the throughput, and a plurality of optical systems are used. It has also been proposed to irradiate a sample with a plurality of primary electron beams by using systems in parallel.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記した従来例のマル
チビーム方式の電子線装置においては、対物レンズの試
料側の電極に試料面より低い電圧を印加することによ
り、エネルギフィルタ効果を与えようとすると、2次電
子像の結像関係がくずれてしまい、マルチビームの2次
電子ビームをクロストークなしに検出することが困難で
あり、したがって、高精度の画像情報を得ることができ
なかった。一方、複数の光学系を用いた電子線装置にお
いては、クロストークの問題を解消することが可能であ
るが、複数の光学系を用いているため、光学系の数が増
大するほど装置が大型化し、さらに制御系が複雑かつ高
価になってしまう。したがって、これらの問題を考慮す
ると、比較的少ない数の光学系を具備させることになら
ざるを得ず、結局、スループットを大幅に改善すること
ができない。
In the above-mentioned conventional multi-beam type electron beam apparatus, an energy filter effect is provided by applying a voltage lower than the sample surface to the sample-side electrode of the objective lens. Then, the image formation relationship of the secondary electron image is broken, and it is difficult to detect the multi-beam secondary electron beam without crosstalk. Therefore, highly accurate image information cannot be obtained. On the other hand, in an electron beam apparatus using a plurality of optical systems, the problem of crosstalk can be solved, but since a plurality of optical systems are used, the apparatus becomes larger as the number of optical systems increases. And the control system becomes complicated and expensive. Therefore, in consideration of these problems, it is unavoidable to provide a relatively small number of optical systems, and as a result, the throughput cannot be significantly improved.

【0004】本発明は、上記した従来例の電子線装置に
おける問題点を解決するためのものであり、その目的
は、試料表面の測定及び評価を高スループットで行うこ
とができ、さらに、装置の大型化、複雑化、及び高価格
化を防止することができる電子線装置を提供することで
ある。本発明の他の目的は、このような電子線装置を用
いてプロセス途中又は完了後の半導体ウエハの評価を行
うステップを含んだ半導体デバイス製造方法を提供する
ことである。
The present invention is to solve the above-mentioned problems in the electron beam apparatus of the conventional example, and its purpose is to enable measurement and evaluation of the sample surface with high throughput, and further to An object of the present invention is to provide an electron beam apparatus capable of preventing an increase in size, complexity, and price increase. Another object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method including a step of evaluating a semiconductor wafer during or after the process using such an electron beam apparatus.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る、少なくとも1段の静電レンズを
有する電子光学系を複数個有し、これら電子光学系によ
り試料上の複数箇所を同時に評価する電子線装置におい
ては、複数の電子光学系それぞれの静電レンズを共通に
制御するための1つの共通制御電源を備えていることを
特徴としている。
To achieve the above object, a plurality of electron optical systems having at least one stage of electrostatic lens according to the present invention are provided, and a plurality of electron optical systems on a sample are provided by these electron optical systems. The electron beam apparatus for simultaneously evaluating the points is characterized by including one common control power supply for commonly controlling the electrostatic lenses of each of the plurality of electron optical systems.

【0006】上記した本発明に係る電子線装置におい
て、各静電レンズは、第1〜第3の電極により構成され
ており、第2の電極は、上下に配置された第1及び第3
の電極の中央に位置し、かつ共通制御電源からの電圧が
印加され、第1又は第3の電極は、電子光学系毎に設け
られた独立制御可能な独立制御電源からの電圧が印加さ
れるよう構成されることが好ましい。また、少なくとも
1段の静電レンズを対物レンズとして構成し、独立制御
電源からの電圧を第1の電極に印加し、共通制御電源に
より、対物レンズの試料に対向する側の電極である第3
の電極に、試料に印加される電圧よりも低い電圧を印加
することによって、2次電子のエネルギーフィルタ効果
を持たせ、試料上のパターンの電位コントラストを評価
できるようにすることが好ましい。
In the electron beam apparatus according to the present invention described above, each electrostatic lens is composed of first to third electrodes, and the second electrode is the first and third electrodes arranged vertically.
Is located in the center of the electrode and is applied with a voltage from a common control power source, and the first or third electrode is applied with a voltage from an independent control power source which is independently controllable and is provided for each electron optical system. It is preferable that it is configured as follows. In addition, at least one stage of electrostatic lens is configured as an objective lens, a voltage from an independent control power source is applied to the first electrode, and a common control power source is used to form a third electrode which is an electrode on the side facing the sample.
It is preferable that a voltage lower than the voltage applied to the sample is applied to the electrode of (1) to give an energy filter effect of secondary electrons so that the potential contrast of the pattern on the sample can be evaluated.

【0007】別の観点における本発明に係る、アノー
ド、熱放出カソード及びウエーネルトを有する電子銃を
備えた電子光学系を複数備えて、試料上の複数箇所を同
時に評価する電子線装置においては、複数の電子銃の熱
放出カソードすべてに同一電圧を調整可能に印加して、
該カソードを共通に制御する1つの共通制御電源と、複
数の電子銃のウエーネルトに個別に電圧を調整可能に印
加して、各ウエーネルトを独立して制御する、電子光学
系毎に設けられた独立制御電源とを備えていることを特
徴としている。本発明はさらに、上記した本発明に係る
電子線装置を用いて、プロセス途中又は完了後の半導体
デバイスを検査する工程を含んでいる半導体デバイス製
造方法も提供する。
According to another aspect of the present invention, an electron beam apparatus having a plurality of electron optical systems including an electron gun having an anode, a heat emitting cathode, and a Wehnelt for simultaneously evaluating a plurality of points on a sample is provided. Apply the same voltage to all of the heat emitting cathodes of
One common control power source that controls the cathodes in common, and an independent control provided for each electron optical system that independently adjusts each of the Wehnelts by individually adjusting the voltage to the Wehnelts of the electron guns. It is characterized by having a control power supply. The present invention further provides a semiconductor device manufacturing method including the step of inspecting a semiconductor device during or after the process using the electron beam apparatus according to the present invention.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施形態の電
子線装置の構成を説明するための説明図であり、該電子
線装置は、並列配置された複数の電子光学系を備えてい
る方式のものである。図においては、3組の電子光学系
を断面図として示しているが、2組、又は4組以上を具
備させることができることは、勿論である。各電子銃
は、熱放出カソードを構成するLa6カソード1、ウエ
ーネルト2、及びアノード3で構成されている。電子光
学系毎にすなわち電子銃それぞれに対応して、ウエーネ
ルト2に電圧を供給するためのウエーネルト独立制御電
源20が設けられ、これら電源20は、出力電圧を個々
に独立に調整可能である。また、すべての電子銃のカソ
ード1は、出力電圧が調整可能な1つのカソード共通制
御電源19から共通に同一の電圧が印加され、図示して
いないが、すべての電子銃のアノード3は、接地されて
いる。
FIG. 1 is an explanatory view for explaining the configuration of an electron beam apparatus according to an embodiment of the present invention, which electron beam apparatus comprises a plurality of electron optical systems arranged in parallel. This is the method used. In the drawing, three sets of electron optical systems are shown as sectional views, but it is needless to say that two sets or four sets or more can be provided. Each electron gun is composed of a L a B 6 cathode 1, a Wehnelt 2 and an anode 3 which constitute a heat emitting cathode. A Wehnelt independent control power source 20 for supplying a voltage to the Wehnelt 2 is provided for each electron optical system, that is, for each electron gun, and these power sources 20 can individually adjust the output voltage. Further, the same voltage is commonly applied to the cathodes 1 of all the electron guns from one cathode common control power source 19 whose output voltage is adjustable, and although not shown, the anodes 3 of all the electron guns are grounded. Has been done.

【0009】各電子銃から発せられた1次電子ビーム
は、アノード3及び開口板4の開口を通過して、符号3
1で示す軌道を進み、位置5においてクロスオーバす
る。クロスオーバ位置5は、独立制御電源20を個別に
調整することにより、光軸方向に沿って適宜の位置に位
置決めすることができる。クロスオーバ位置5には、N
Aを決める円形開口が配置されている。開口板4の開口
は正方形を有し、それにより、1次電子ビームの軌道3
1は、断面が正方形となるように整形され、中央部に開
口が設けられた円筒状の3つの電極6、7、8(上部電
極6、中央電極7、下部電極8)を含んだ静電レンズか
らなるコンデンサレンズにより、縮小される。そしてさ
らに、1次電子ビームは、中央部に開口が設けられた円
筒状の3つの電極14、15、16(上部電極14、中
央電極15、下部電極16)を含んだ静電レンズからな
る対物レンズを介して、試料18上に照射され縮小像を
形成する。
The primary electron beam emitted from each electron gun passes through the openings of the anode 3 and the aperture plate 4, and the reference numeral 3
Follow the trajectory indicated by 1 and crossover at position 5. The crossover position 5 can be positioned at an appropriate position along the optical axis direction by individually adjusting the independent control power source 20. N at crossover position 5
A circular opening that determines A is arranged. The aperture of the aperture plate 4 has a square shape, whereby the trajectory 3 of the primary electron beam is
1 is an electrostatic capacitor including three cylindrical electrodes 6, 7, 8 (upper electrode 6, central electrode 7, lower electrode 8) that are shaped so that their cross section is square and have an opening in the center. It is reduced by a condenser lens that is a lens. Further, the primary electron beam is an objective consisting of an electrostatic lens including three cylindrical electrodes 14, 15, 16 (upper electrode 14, central electrode 15, lower electrode 16) having an opening in the central portion. The sample 18 is irradiated with light through the lens to form a reduced image.

【0010】コンデンサレンズの中央電極7は全て、同
電位となるように電気的に接続されており、また、出力
電圧を高精度に調整可能な1つ共通制御電源22から電
圧が印加される。各コンデンサレンズの下部電極8は接
地され、一方、上部電極6は、各光学系に対応して設け
られた、出力電圧を個別に調整可能な独立制御電源21
から電圧が印加される。各電源21の出力を独立して調
整することにより、各光学系がクロスオーバ像を正確な
位置に形成することができる。これにより、全ての光学
系のクロスオーバ像を、所定の設定位置に形成すること
が可能となる。
The central electrodes 7 of the condenser lenses are all electrically connected so as to have the same potential, and a voltage is applied from one common control power supply 22 capable of adjusting the output voltage with high accuracy. The lower electrode 8 of each condenser lens is grounded, while the upper electrode 6 is an independent control power supply 21 provided corresponding to each optical system and capable of individually adjusting the output voltage.
Voltage is applied from. By independently adjusting the output of each power supply 21, each optical system can form a crossover image at an accurate position. This makes it possible to form the crossover images of all the optical systems at the predetermined set positions.

【0011】対物レンズの中央電極15も、コンデンサ
レンズの場合と同様に、それぞれが同一電位となるよう
接続され、かつ高精度に調整可能な1つの共通制御電源
28から電圧が印加される。この電源28の精度Rは、
a6カソードを用いた電子銃を用い、中央電極15に
供給すべき電圧が20kVとした場合、R≪ΔE/(2
0×103)に設定すべきであり、ΔE≒3Vとする
と、R≪1.5×10-4となる。したがって、共通制御
電源28は、1×10-4程度の調整精度を必要とする。
Similarly to the case of the condenser lens, the central electrode 15 of the objective lens is connected to have the same electric potential, and a voltage is applied from one common control power source 28 which can be adjusted with high accuracy. The accuracy R of this power supply 28 is
Using an electron gun with a L a B 6 cathode, if voltage to be supplied to the central electrode 15 was set to 20kV, R«ΔE / (2
Should be set to 0 × 10 3 ), and if ΔE≈3 V, R << 1.5 × 10 −4 . Therefore, the common control power supply 28 needs an adjustment accuracy of about 1 × 10 −4 .

【0012】対物レンズの上部電極14にはそれぞれ、
電子光学系毎に設けられかつ個別に調整可能な独立制御
電源27から電圧が印加されており、該電圧を個別に調
整することにより、電子光学系毎に設定された合焦条件
を満たすように制御され、位置17にクロスオーバ像を
形成する。なお、各電子光学系における1次電子ビーム
を走査するための偏向器9及び11は、偏向電源24及
び25からの走査信号により走査されるが、これら偏向
器9及び11による走査時に生じる像面湾曲を補正する
必要がある。この像面湾曲は、独立制御電源27から上
部電極14に印加される電圧を調整して対物レンズの合
焦状態を調整することによって、補正される。合焦状態
の調整のためには、電源27は、応答速度が比較的高速
である必要があるが、±100V以下で補正可能であれ
ば、格別高精度の安定度は必要ない。
The upper electrode 14 of the objective lens is
A voltage is applied from an independent control power supply 27 that is provided for each electron optical system and can be adjusted individually, and by individually adjusting the voltage, the focusing condition set for each electron optical system can be satisfied. Controlled to form a crossover image at position 17. The deflectors 9 and 11 for scanning the primary electron beam in each electron optical system are scanned by the scanning signals from the deflection power sources 24 and 25. The curvature needs to be corrected. This field curvature is corrected by adjusting the voltage applied from the independent control power supply 27 to the upper electrode 14 to adjust the focus state of the objective lens. In order to adjust the in-focus state, the power supply 27 needs to have a relatively high response speed, but if it can be corrected at ± 100 V or less, exceptionally high-precision stability is not required.

【0013】すべての対物レンズの中央電極15は、同
電位となるように電気的に接続されており、出力電圧が
調整可能な1つの共通制御電源28からの電圧レベルに
保持される。同様に、全ての対物レンズの下部電極16
は、同電位となるように電気的に接続され、出力電圧が
調整可能な1つの共通制御電源29からの電圧レベルに
保持される。該電源29の出力電圧が、電源30から試
料10に印加される電圧よりも高いか低いかによって
(すなわち、下部電極16の電位が試料18の電位より
も高いか低いかによって)、試料18から放出された2
次電子を、その一部を試料18側に追い返したり又は対
物レンズを通過させたりすることができる。
The central electrodes 15 of all the objective lenses are electrically connected to each other so as to have the same potential, and are held at the voltage level from one common control power supply 28 whose output voltage is adjustable. Similarly, the lower electrodes 16 of all objective lenses
Are electrically connected to each other so as to have the same potential, and are held at the voltage level from one common control power supply 29 whose output voltage is adjustable. From the sample 18 depending on whether the output voltage of the power source 29 is higher or lower than the voltage applied to the sample 10 from the power source 30 (that is, whether the potential of the lower electrode 16 is higher or lower than the potential of the sample 18). 2 released
A part of the secondary electrons can be returned to the sample 18 side or passed through the objective lens.

【0014】試料18上のパターンが溝により形成され
ている場合、又は異なる複数の材質(例えば、SiO2
とAl)により形成されている場合等のように、パター
ンの形状や材質の差を明確に表す画像を得たい場合に
は、試料18の電位よりも高い電圧を、電源29から下
部電極16に印加する。一方、試料18上の電位コント
ラスト像を得たい場合には、電源30の出力電圧よりも
低い電圧を、電源29から下部電極16に印加する。例
えば、電源30から試料18に0Vを印加しかつ試料1
8上に+2Vの領域と−2Vの領域との2つの領域が存
在する場合、電源29から対物レンズの下部電極16に
−10Vの電圧を印加すると、−2Vの領域からの2次
電子は対物レンズを通過し、+2Vの領域からの2次電
子は対物レンズで試料18側に追い返される。この結
果、得られた画像中の−2Vの領域は明るくなり、+2
Vの領域は暗くなる。その他の領域は、中間的な明るさ
となる。したがって、電位コントラストが得られる。
When the pattern on the sample 18 is formed by a groove, or a plurality of different materials (eg, SiO 2
When it is desired to obtain an image that clearly shows the difference in the shape and material of the pattern, such as in the case where the voltage is higher than the potential of the sample 18, the power source 29 applies a lower voltage to the lower electrode 16. Apply. On the other hand, when it is desired to obtain a potential contrast image on the sample 18, a voltage lower than the output voltage of the power source 30 is applied from the power source 29 to the lower electrode 16. For example, when 0 V is applied to the sample 18 from the power source 30 and the sample 1
When two regions of + 2V region and -2V region exist on 8 and a voltage of -10V is applied from the power supply 29 to the lower electrode 16 of the objective lens, the secondary electrons from the -2V region are objective. After passing through the lens, the secondary electrons from the area of +2 V are driven back to the sample 18 side by the objective lens. As a result, the -2V area in the obtained image becomes brighter and +2
The V area becomes dark. The other areas have intermediate brightness. Therefore, the potential contrast can be obtained.

【0015】対物レンズを通過した2次電子は、電子光
学系毎に、静電偏向器11及び電磁偏向コイル12、偏
向用コア13からなるE×B偏向器(ウイーンフィル
タ)によって偏向され、2次電子検出器10によって検
出され、そして、SEM画像形成回路23によって画像
処理される。本実施の形態では、電子銃は熱放出カソー
ドを用いている。そして、この電子銃をショット雑音が
低減されるような空間電荷制限条件で使用することによ
り、ショット雑音が低減され、これにより、S/N比の
良好な画像を、小さいビーム電流あるいは高速の走査速
度で得ることができる。
The secondary electrons that have passed through the objective lens are deflected by an E × B deflector (Wien filter) including an electrostatic deflector 11, an electromagnetic deflection coil 12, and a deflection core 13 for each electron optical system. It is detected by the secondary electron detector 10 and is image processed by the SEM imaging circuit 23. In the present embodiment, the electron gun uses a heat emitting cathode. Then, the shot noise is reduced by using this electron gun under the space charge limiting condition such that the shot noise is reduced, whereby an image with a good S / N ratio can be scanned with a small beam current or at a high speed. Can be obtained at speed.

【0016】次に、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、
上記した電子線装置を用いて、図2及び図3を参照して
以下に説明する半導体デバイス製造方法において実行さ
れるものである。半導体デバイス製造方法は、図2に示
すように、概略的に分けると、ウエハを製造するウエハ
製造工程S1、ウエハに必要な加工処理を行うウエハ・
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、ウエハ上に形成されたチップを
1個づつに切り出し、動作可能にするすチップ組立工程
S4、及び完成したチップを検査するチップ検査工程S
5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。
Next, the semiconductor device manufacturing method of the present invention will be described. The semiconductor device manufacturing method of the present invention is
The above-described electron beam apparatus is used in a semiconductor device manufacturing method described below with reference to FIGS. 2 and 3. As shown in FIG. 2, the semiconductor device manufacturing method is roughly divided into a wafer manufacturing step S1 for manufacturing a wafer, a wafer processing step for performing necessary processing on the wafer.
Processing step S2, mask manufacturing step S3 for manufacturing a mask necessary for exposure, chip assembling step S4 for cutting out chips formed on a wafer one by one to make them operable, and chip inspection for inspecting completed chips Process S
It is composed of 5. Each of these steps includes several substeps.

【0017】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、ウエハ・プロセッシ
ング工程S2である。この工程において、設計された回
路パターンをウエハ上に形成し、かつ、メモリやMPU
として動作するチップを多数形成する。このように半導
体デバイスの製造に影響を及ぼすウエハ・プロセッシン
グ工程S2において加工されたウエハの加工状態を評価
することが重要であり、該工程S2は、以下のサブ工程
を含んでいる。
Among the above-mentioned steps, the step which has a decisive influence on the manufacture of the semiconductor device is the wafer processing step S2. In this process, the designed circuit pattern is formed on the wafer and the memory or MPU is formed.
Many chips that operate as are formed. As described above, it is important to evaluate the processing state of the wafer processed in the wafer processing step S2 that affects the manufacturing of the semiconductor device, and the step S2 includes the following sub-steps.

【0018】1.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やスパッタリングを用いる) 2.この薄膜層やウエハ基板を酸化する酸化工程 3.薄膜層やウエハ基板等を選択的に加工するためのマ
スク(レクチル)を用いてレジスト・パターンを形成す
るリソグラフィ工程 4.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) 5.イオン・不純物注入拡散工程 6.レジスト剥離工程 7.加工されたウエハを検査するウエハ検査工程。 なお、ウエハ・プロセッシング工程S2のサブ工程は、
必要な層数だけ繰り返し行われ、チップ組立工程S4に
おいてチップ毎に分離される前のウエハが形成される。
1. 1. A thin film forming step (using CVD or sputtering) for forming a dielectric thin film that becomes an insulating layer, a wiring part, or a metal thin film that forms an electrode part. 2. Oxidation step of oxidizing the thin film layer and the wafer substrate 3. Lithography process for forming a resist pattern by using a mask (rectile) for selectively processing a thin film layer, a wafer substrate, etc. 4. Etching process for processing a thin film layer or substrate according to a resist pattern (for example, using a dry etching technique) 5. Ion / impurity injection diffusion step 6. Resist stripping step 7. A wafer inspection process for inspecting processed wafers. The sub-process of the wafer processing process S2 is
By repeating the process for the required number of layers, a wafer before being separated into chips is formed in the chip assembling step S4.

【0019】図3は、図2のウエハ・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3に示したように、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を含んでいる。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エハ上にレジスト
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。
FIG. 3 is a flowchart showing a lithography process which is a sub-process of the wafer processing process of FIG. As shown in FIG. 3, the lithography process includes a resist coating process S21, an exposure process S22, a developing process S23, and an annealing process S24. In the resist coating step S21, a resist is coated on the wafer on which the circuit pattern is formed by using CVD or sputtering, and in the exposure step S22, the coated resist is exposed. Then, in the developing step S23, the exposed resist is developed to obtain a resist pattern, and in the annealing step S24, the developed resist pattern is annealed to be stabilized. These steps S21-
S24 is repeatedly executed for the required number of layers.

【0020】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用いて、加工
途中の工程(ウエハ検査工程)のみならず、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、ウエハの欠陥を確実に検出することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the electron beam apparatus described with reference to FIG. 1 is used to perform not only a process in the middle of processing (wafer inspection process) but also a chip inspection process for inspecting a completed chip. By using in S5, even a semiconductor device having a fine pattern can obtain an image in which distortion, blurring, etc. are reduced, so that a defect in a wafer can be reliably detected.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているた
め、以下のような作用効果を奏することができる。 1.複数の電子光学系を並列配置したものであるから、
1つの電子銃を用いて複数の1次電子ビームを形成する
マルチビーム方式の場合と対比して、クロストークが少
ないとともにスループットを向上させることができる。 2.高精度に調整する必要がある電子銃のカソード、コ
ンデンサレンズの中央電極、並びに、対物レンズの中央
電極及び下部電極の電位を、複数の電子光学系に共通の
電源で調整制御しているので、電気制御系の構成を簡単
にすることができる。 3.電子銃のウエーネルトの電位は、電子光学系毎に備
えられた個別の電源によって制御できるので、電子銃に
固体差があっても、電子銃が作るクロスオーバ位置を、
設計通りの位置に調整することができる。 4.コンデンサレンズや対物レンズの本来接地している
電極(すなわち、電極14)で焦点合わせを制御してい
るので、電子光学系毎の補正を独立の電源で行うことが
できる。 5.電子光学系のレンズは、コンデンサレンズ及び対物
レンズの2段であって少ないため、構造及び制御系を簡
単な構成とすることができる。これにより、例えば、1
2インチのウエハ上に10本以上の光学系を配置するこ
とができ、スループットを約10倍向上させることがで
きる。 6.ショット雑音が低減する空間電荷制限条件で電子銃
を動作させることにより、小さいビーム電流あるいは高
速走査であっても、高品質の画像を得ることができる。
Since the present invention is configured as described above, the following operational effects can be obtained. 1. Since multiple electron optical systems are arranged in parallel,
Compared with the case of the multi-beam method in which a plurality of primary electron beams are formed by using one electron gun, the crosstalk is small and the throughput can be improved. 2. Since the cathode of the electron gun, the central electrode of the condenser lens, and the central and lower electrodes of the objective lens, which need to be adjusted with high precision, are adjusted and controlled by a power source common to a plurality of electron optical systems, The configuration of the electric control system can be simplified. 3. The Wehnelt potential of the electron gun can be controlled by an individual power source provided for each electron optical system, so even if there are individual differences in the electron gun, the crossover position created by the electron gun can be
The position can be adjusted as designed. 4. Since the focusing is controlled by the electrode (that is, the electrode 14) of the condenser lens or the objective lens that is originally grounded, the correction for each electron optical system can be performed by an independent power source. 5. Since the number of lenses of the electron optical system is two, that is, the condenser lens and the objective lens, the number of lenses is small, so that the structure and the control system can be made simple. This gives, for example, 1
Ten or more optical systems can be arranged on a 2-inch wafer, and throughput can be improved by about 10 times. 6. By operating the electron gun under the space charge limiting condition where shot noise is reduced, a high quality image can be obtained even with a small beam current or high speed scanning.

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

【図1】本発明に係る電子線装置の構成を示す説明図で
ある。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an electron beam apparatus according to the present invention.

【図2】半導体デバイスの製造方法の一例を示すフロー
チャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of a semiconductor device manufacturing method.

【図3】図2に示したウエハプロセッシング工程の中核
をなすリソグラフィ工程を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a lithographic process forming the core of the wafer processing process shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…カソード 2…ウエーネルト 3…アノード
4…開口板 5、17…クロスオーバ位置 6〜8…コンデンサレ
ンズ 9…偏向器 10…2次電子検出器 11〜13…E×B偏向器 14〜16…対物レンズ 18…試料 19、22、28、29…共通制御電源 20、2
1、27…独立制御電源 23…画像処理装置 24、25、30…電源
1 ... Cathode 2 ... Wehnelt 3 ... Anode
4 ... Aperture plates 5, 17 ... Crossover positions 6-8 ... Condenser lens 9 ... Deflector 10 ... Secondary electron detector 11-13 ... ExB deflector 14-16 ... Objective lens 18 ... Samples 19, 22 28, 29 ... Common control power source 20, 2
1, 27 ... Independent control power supply 23 ... Image processing device 24, 25, 30 ... Power supply

───────────────────────────────────────────────────── 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 Fターム(参考) 4M106 AA01 AA09 CA39 CA41 DB05 DB30 5C033 UU02 UU04    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Shinji Noji             11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Co., Ltd.             Inside the EBARA CORPORATION (72) Inventor Toru Satake             11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Co., Ltd.             Inside the EBARA CORPORATION F-term (reference) 4M106 AA01 AA09 CA39 CA41 DB05                       DB30                 5C033 UU02 UU04

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも1段の静電レンズを有する電
子光学系を複数個有し、これら電子光学系により試料上
の複数箇所を同時に評価する電子線装置において、 複数の電子光学系それぞれの静電レンズを共通に制御す
るための1つの共通制御電源を備えていることを特徴と
する電子線装置。
1. An electron beam apparatus having a plurality of electron optical systems having at least one stage of electrostatic lens, wherein the electron optical systems simultaneously evaluate a plurality of points on a sample. An electron beam apparatus comprising one common control power supply for commonly controlling an electro-lens.
【請求項2】 請求項1記載の電子線装置において、各
静電レンズは、第1〜第3の電極により構成されてお
り、 第2の電極は、上下に配置された第1及び第3の電極の
中央に位置し、かつ共通制御電源からの電圧が印加さ
れ、 第1又は第3の電極は、電子光学系毎に設けられた独立
制御可能な独立制御電源からの電圧が印加されるよう構
成されていることを特徴とする電子線装置。
2. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein each electrostatic lens includes first to third electrodes, and the second electrode has first and third electrodes arranged vertically. Is located at the center of the electrode of the common control power supply, and the voltage is applied to the first or third electrode from the independent control power supply which is independently controllable and is provided for each electron optical system. An electron beam apparatus having the above-mentioned configuration.
【請求項3】 請求項2記載の電子線装置において、 少なくとも1段の静電レンズは、対物レンズであり、 独立制御電源からの電圧は第1の電極に印加され、 共通制御電源により、対物レンズの試料に対向する側の
電極である第3の電極に、試料に印加される電圧よりも
低い電圧を印加することによって、2次電子のエネルギ
ーフィルタ効果を持たせ、試料上のパターンの電位コン
トラストを評価できるようにしたことを特徴とする電子
線装置。
3. The electron beam apparatus according to claim 2, wherein the electrostatic lens of at least one stage is an objective lens, a voltage from an independent control power source is applied to the first electrode, and the objective lens is controlled by a common control power source. By applying a voltage lower than the voltage applied to the sample to the third electrode, which is the electrode on the side of the lens facing the sample, the energy filter effect of secondary electrons is provided, and the potential of the pattern on the sample is increased. An electron beam device characterized in that contrast can be evaluated.
【請求項4】 アノード、熱放出カソード及びウエーネ
ルトを有する電子銃を備えた電子光学系を複数備えて、
試料上の複数箇所を同時に評価する電子線装置におい
て、 複数の電子銃の熱放出カソードすべてに同一電圧を調整
可能に印加して、該カソードを共通に制御する1つの共
通制御電源と、 複数の電子銃のウエーネルトに個別に電圧を調整可能に
印加して、各ウエーネルトを独立して制御する、電子光
学系毎に設けられた独立制御電源とを備えていることを
特徴とする電子線装置。
4. A plurality of electron optical systems including an electron gun having an anode, a heat emitting cathode, and a Wehnelt are provided,
In an electron beam apparatus for simultaneously evaluating a plurality of points on a sample, one common control power source for controlling the cathodes in common by applying the same voltage to all heat emitting cathodes of a plurality of electron guns in an adjustable manner, An electron beam apparatus, comprising: an independent control power supply provided for each electron optical system, which independently controls each of the Wehnelts by individually and individually applying a voltage to the Wehnelts of the electron gun.
【請求項5】 半導体デバイスを製造する方法におい
て、請求項1〜4いずれかに記載の電子線装置を用い
て、プロセス途中又は完了後の半導体デバイスを検査す
る工程を含んでいる半導体デバイス製造方法。
5. A method of manufacturing a semiconductor device, which includes the step of inspecting a semiconductor device during or after the process using the electron beam apparatus according to any one of claims 1 to 4. .
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