JP2004534360A - 電子線装置及びその電子線装置を用いたデバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
カソード及びアノードを有する電子銃から放出された電子線を試料上に集束させて照射し、試料から放出された二次電子を検出器へ入射させる電子線装置であって、電子銃から試料へ放出される電子線の照射を最適化する手段を備え、該最適化手段は、電子銃に近接して配置された二段の偏向器より構成することができ、該二段の偏向器は、カソードの結晶方位のうち電子線放出が大きい結晶方位が光軸方向を向いていないことにより光軸に対して角度をなす方向に放出された電子線を、電子線装置の光軸方向に向かわせるよう偏向及び指向するようにした電子線装置。
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は電子線装置及びその電子線装置を用いたデバイスの製造方法に関し、詳しくは、最小線幅が0.1μm以下のデバイスパターンを有する試料を高いスループットでかつ高い信頼性で評価する電子線装置並びにその電子線装置を用いてプロセス途中のウエハーを評価することにより歩留りを向上させることができるデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
これまで、検査対象物の表面上に形成されたパターンの欠陥を検出するため電子線に基づく検査装置、より特別には、例えば、検査対象物を電子線で照射し、画像データを形成すべく表面の特性によって変化する二次電子を検出し、画像データに基づき検査対象物の表面に形成されたパターンを高スループットで検査することを含む半導体製造プロセスにおけるウェーハ上の欠陥検査に有用な検査装置、及び、かかる検査装置を用いて高歩留まりで装置を製造する方法が提案されている。
そのような検査装置では、半導体装置の高集積化とパターンの微細化に伴って、高解像度及び高スループットを有する検査装置が要望されている。
【0003】
電子線を細く集束して形成した電子ビームを試料の上に走査して照射し、最小線幅が0.1μm以下のデバイスパターンを有する試料の評価を行う電子線装置は既に提案されており、このような装置に使用される電子銃ではビーム径を細くかつ電流を大きくとることが必要であるので、カソードの温度を上げて輝度の高い状態で使用される。従って、カソードの特性として、一般的に、仕事関数が低いこと、融点が高く蒸気圧が低いこと、高温で物理的・化学的に安定であること等が要求されている。そのような特性を有する材料として、従来からLaB6の単結晶体が利用されており、また、炭化タンタル(TaC)の単結晶体を利用することも検討されている。
【0004】
LaB6とTaCとを比較すると、仕事関数については、LaB6の場合は2.6eVでTaCの場合は3.4eVであるが、一方、カソード材料の評価の目安の一つとされているフィギュアー・オブ・メリット((figure of merit)、その仕事関数を蒸気圧が10-5トル(Torr)になる温度で割ったもので、これが小さいほど有利である)は、LaB6では1.27×10-3であるのに対して、TaCでは1.2×10-3と、TaCの方がLaB6よりも良いことが知られている。従って、高温ですぐれた安定性を有する観点からTaCをカソードの材料として使用することが望ましい。
【0005】
しかしながら、TaCチップを用いて電界放出を行うと、TaCチップの結晶方位のうち電子線放出が大きい結晶方位が光軸方向を向いていないことにより、強度の大きい電子線が、電子線装置の光軸方向に放出されず、光軸に対して19度の方向と34度の方向にそれぞれ4回対称の位置(すなわち、光軸まわりに90度ずつ離れた方向)に放出される。
【0006】
従って、TaCの使用は、そのまま電子線装置に利用できないという問題点があった。
従って、本発明の第1の目的は、上記課題を解決することにあり、光軸方向以外の方向に放出された電子線の内の一つを収差を最小にして光軸方向に導くことにより、フィギュアー・オブ・メリットが小さいにもかかわらず、光軸方向に強度の大きい電子線が放出されないため利用することが困難な材料についても、カソードの材料として利用できるような電子線装置を提供することにある。
【0007】
また、従来、MOSトランジスタを含んだ試料を、電子線を用い高信頼性をもって、非破壊方式で評価を行う装置、及びそのような装置を用いて各プロセス終了後のウェーハを評価するデバイス製造方法は公知である。
【0008】
電子線で試料上の全面をラスタ走査し、露光が必要な小領域のみビームを出し、その他の領域はビームをブランキングする技術は、電子線描画装置として公知である。
また、トランジスタのゲート酸化膜は年々薄くなっていくので、電子線の照射量が多くなると酸化膜の両面間に電位差が生じ、絶縁破壊を起こす場合があることも知られている。
【0009】
従来の電子線を用いた欠陥検査装置(電子線装置)では、試料ウェーハの限られた面積の領域全体を電子線照射して、二次電子の検出が行われていた。
従来の電子線を用いた欠陥検査装置では、ゲート酸化膜が1nm以下になると、電子線照射量を比較的多くした場合に該電子線照射によって酸化膜が破壊される確率が無視できなくなる。しかしながら、一方で、電子線照射量を小さくすると画像形成時の信号のS/N比が悪くなり、信頼性の高い欠陥検出ができなくなるという問題点があった。
【0010】
そこで上記の事情に鑑み、本発明の第2の目的は、ゲート酸化膜等の試料部分を破壊させないで、しかも信頼性の高い欠陥検査等を含む評価を行うことが可能な電子線装置を提供することを目的とする。
【0011】
また、試料の欠陥等を検査する電子線装置の分野では、TFE電子銃を使用して電子銃のクロスオーバを試料上に集束、走査し、試料からの二次電子を検出する電子線装置が知られている。
【0012】
そのような電子線装置において、TFE電子銃が使用される場合には、ビーム径が100nmで100nA程度のビーム電流を得ることができるが、100MHzのクロックで駆動させると、ショット雑音iNは、二次電子の透過率ηが50%の場合、
iN= (2η×ib×Δf)1/2
=(2e×50×10-9×100×106)1/2
=1.265×10-9A
となり、(ここで、eは電子の電荷、iはビーム電流、Δfは二次電子検出器の周波数帯域)
従って、S/Nは、
S/N= ib/iN
= 50×10-9/1.265×10-9=39.5
となり、欠陥検査等を行うのに必要なS/N>45を満たさず、数回走査を行い、平均加算処理を行う必要があった。
【0013】
従って、上述のような従来技術の問題点に鑑み、本発明の第3の目的は、100MHzで走査を行い、平均加算処理を行わないで、100nmの解像度をS/N>45で得るためのビームを得ることができる電子線装置を提供することにある。
【0014】
また、従来、減速電界型対物レンズを用いた電子線装置は、軸上色収差係数及び球面収差を小さくできるので有用であることが知られている。これに対し、減速電界型でない対物レンズを用いた場合、ウェーハの端部まで欠陥検出等の評価を行うことができることも公知である。
【0015】
しかしながら、上記減速電界型対物レンズを備える電子線装置では、対物レンズとウェーハとの間に減速電界が形成されているので、ウェーハの端が光軸近くに来ると、ウェーハ周辺エッジによる電界の乱れで収差が発生し、正しい評価を行うことができないという問題がある。とくに最近の0.1μm以下のパターンの評価を行うには、ウェーハの周辺エッジから15mm以上内側へ入った場所でないと評価を行うことができないといった問題があった。
【0016】
一方、減速電界型でない対物レンズを用いる場合、軸上色収差が大きくビームを細く絞るとビーム電流が極端に小さくなるという問題があった。
従って、本発明の第4の目的は、軸上色収差係数の小さい対物レンズを用いて、ウェーハの評価の必要な領域は収差の影響を受けずに評価を行うことができる電子線装置を提供することにある。
【0017】
赤外線検出器にI0の電流が流れている場合におけるショット雑音if 2は、
【0018】
【数1】
【0019】
で表すことができ、また、電子銃が温度制限条件の場合は、上記Γは、1.0であり、また、電子銃が空間電荷制限条件の場合は、上記Γは、0.1から1.0までの間であることが従来において知られている(R.A.Smith etal,“THE DETECTION AND MEASUREMENT OF INFRA−RED RADIATION” OXFORD AT THE CLARENDON PRESS 1968,P195を参照)。
【0020】
また、真空管雑音としてのショット雑音in 2は、
【0021】
【数2】
【0022】
で表されることが知られている。但し、in 2=雑音電流の2乗平均値、e=電子の電荷、Ip=アノード直流電流、Bf=信号増幅器の周波数帯域で、上記Γ2は、カソード温度Tkの減少関数であり、0.16〜0.018の値が実測されている(電気通信学会編「通信工学ハンドブック」P.471(1957年)を参照)。
【0023】
しかしながら、電子線装置での信号検出に関しては、上述のような赤外線技術や電子管技術の情報が有効に利用されておらず、ショット雑音は、Γ=1として扱われている。そして、電子銃のカソード温度を上げるとショット雑音を減少させることができるにも拘わらず、カソード温度は、ショット雑音を考慮せずに決められている。
【0024】
従って、本発明の第5の目的は、ショット雑音を考慮してカソード温度を設定することにより、ショット雑音を減少させてS/N比を高くし、もって、試料から放出される二次電子等を効率よく検出することができる電子線装置を提供することにある。
【0025】
更に、本発明は、上記電子線装置を用いて製造途中若しくは完成品の半導体デバイスを検査することによって、検査精度及びスループットの向上を図ったデバイス製造方法を提供することを別の目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0026】
上記目的は、カソードおよびアノードを有する電子銃から電子線を試料上に集束させて照射し、該試料から放出された二次電子を検出器へ入射させる電子線装置において、該装置が電子銃から試料へ放出される電子線の照射を最適化する手段を備えた電子線装置からなる本発明の特徴によって達成することができる。
【0027】
この構成によって、上記した問題点が解決することができ、それによって試料への電子線の照射効率が増大し、したがって、電子線装置のS/N比が改善され、電子線装置の高スループット及び高信頼性に結びつく。
【0028】
より詳細には、本発明の第1の目的は、第1の発明により達成され、該第1の発明では、カソード及びアノードを有する電子銃から放出された電子線を試料上に集束させて照射し、前記試料から放出された二次電子を検出器へ入射させる電子線装置において、前記最適化手段は、前記電子銃に近接して配置した二段の偏向器を含み、該二段の偏向器は、前記カソードの結晶方位のうち電子線放出が大きい結晶方位が光軸方向を向いていないことにより前記光軸に対して角度をなす方向に放出された電子線を、光軸方向に向かわせるように偏向及び指向するように構成されている。このように構成したことにより、光軸方向以外の方向に放出された電子線の内の一つを収差を最小にして光軸方向に導くことが可能となる。
【0029】
また、第1発明の一つの実施形態において、前記二段の偏向器のうち電子銃側に配置された偏向器を電磁偏向器とし、試料側に配置された偏向器を静電偏向器として構成されている。このように構成したことにより、光軸方向以外の方向に放出された電子線を、偏向色収差を発生させずに光軸方向に導くことが可能となる。
【0030】
第1発明の別の実施形態では、前記カソードの結晶は、遷移金属の炭化物、ホウ化物又は窒化物からなる結晶としている。
第1発明の別の態様では、電子銃から放出される電子線を試料上に集束させて照射し、前記試料から放出された二次電子を検出器へ入射させる電子線装置において、前記最適化手段は、カソードと、カソードの電位に近い電位を持つアノードと、アノードとを備え、前記電子銃から複数の方向に放出された電子線のうち、特定の方向に放出された電子線のみを前記試料上に導き、その他の方向に放出された電子線は前記カソード電位に近いアノードに吸収させて捨てるように構成されている。
【0031】
前記第2の目的を達成するために、第2の発明によれば、試料に電子線を照射し、試料面上の電子線照射部から放出される二次電子を検出して該試料の評価を行う電子線装置において、試料面が、電子線照射により生じ得る絶縁破壊に関して比較的弱い領域が存在し、前記最適化手段は、前記弱い領域には電子線が照射されず、その他の領域のみが電子線により照射されるよう電子線の照射を制御する手段として構成されている、ことを特徴とする。
【0032】
上記第2発明の電子線装置において、前記絶縁破壊に関して比較的弱い領域として、トランジスタのゲート酸化膜が形成されている領域と、その領域に電気的に接続された領域とが選択されるようにすることができる。
【0033】
また、上記第2発明の電子線装置において、電子線の走査は試料面全面に対して実施されるようになされており、前記絶縁破壊に関して比較的弱い領域を電子線が走査する際に電子線がブランキングされるようにすることができる。
【0034】
第2発明の他の態様によれば、試料面を、前記絶縁破壊に関して比較的弱い領域とその他の領域とに区分するとき、前記最適化手段は、各領域にそれぞれ異なるドーズレベルの電子線照射を行って試料面を評価するよう電子線の照射を制御する手段として構成されることを特徴とする。
【0035】
本発明の第3の目的を達成するため、第3の発明によれば、熱カソードを有する電子銃から放出された電子線を開口に照射し、該開口を通過した電子線を試料に縮小投影し、二段の偏向器で上記試料を走査し、該試料から放出された二次電子を対物レンズが作る電界で加速し、E×B分離器で二次電子検出器に導く電子線装置において、前記最適化手段は、上記対物レンズ近傍の偏向色収差が最小になる位置に、上記二段の偏向器の偏向支点を設定する手段として構成されていることを特徴とする。
【0036】
上記第2発明において、上記電子銃は、空間電荷制限条件で動作することができる。また、上記開口は、正方形形状にすることができる。また、上記試料には負の電圧が印加され、上記対物レンズの下極には上記試料よりもさらに低い電位の電圧を与えることができる。
【0037】
本発明の第4の目的を達成するため、第4発明よれば、対物レンズと試料との間に一次電子線に対する減速電界を形成し、集束した電子線で該試料面を走査する電子光学系を備え、該試料から放出された二次電子が前記対物レンズを通過した後、該電子光学系から逸らせて該二次電子の検出を行う電子線装置において、前記最適化手段は、対物レンズの作動距離をW、該対物レンズの試料側に最も近い電極のボーア径をDとしたとき、
W+D/2≦5mm
の寸法関係を設定する手段であることを特徴とする。
【0038】
第4の発明によれば、対物レンズの設計が上記式に従ってなされたので、少なくとも試料の周辺エッジから内側に5mm以上の被検査領域については、周辺エッジによる静電界の乱れの影響を実質的に受けることなく、収差の少ない状態で高精度に試料を評価できる。通常は、5mm角より大きいチップを作る場合が大部分であるので、ウェーハ周辺エッジから5mm以上離れた領域を評価できる第4発明の装置を用いることによって、大部分の試料の評価に対応できる。
【0039】
第2発明の第2の態様によれば、減速電界対物レンズを有する電子光学系を用いて平坦なウェーハの周辺からRmm以上内側の領域を評価可能な電子線装置において、前記最適化手段は、対物レンズの作動距離をW、該対物レンズの試料側に最も近い電極のボーア径をDとしたとき、
W+D/2≦Rmm
の寸法関係を設定する手段であることを特徴とする。
【0040】
第2発明の第2の態様によれば、対物レンズの設計が上記式に従ってなされたので、少なくとも試料の周辺エッジから内側にRmm以上の被検査領域については、周辺エッジによる静電界の乱れの影響を実質的に受けることなく、収差の少ない状態で高精度に試料を評価できる。また、上記の式より、レンズのボーア径Dを小さくすれば、Rの値を小さく取って被検査領域を広げられ、よって、対物レンズの外径を小さくすることができることがわかる。
【0041】
第2発明の第3の態様によれば、上記各態様において、少なくとも対物レンズが、絶縁物材料から形成した軸対称構造の表面に選択的に金属をコーティングして作った電極を有することを特徴とする。
【0042】
第2発明の第3の態様によれば、対物レンズの径を更に小さくすることができるので、電子光学系を収容する鏡筒径を小さくすることができる。
第2発明の第4の態様によれば、1枚の試料上に電子光学系を複数並設したことを特徴とする。これによって、各々の電子光学系は、試料の異なる領域の夫々の電子画像を得ることができるので、試料評価のスループットを電子光学系の数分だけ向上させることができる。上記各態様では、対物レンズの径を小さくする設計が可能なので、電子光学系を複数並設することが可能となるが、第3の態様が最も対物レンズの外径を小さくすることができるので特に好ましい。
【0043】
本発明の第5の目的を達成するため、第5の発明によれば、熱電子放出カソードから放出された電子線を試料に照射し、上記試料から放出された二次電子、反射電子、あるいは、吸収電子のいずれか一つを検出系に結像するよう構成された電子光学鏡筒を有する電子線装置において、前記最適化手段は、上記熱電子放出カソードの加熱電力を変化させながら上記電子線を上記試料に照射したときの、上記検出系での信号/雑音比、あるいは雑音量の評価を行って上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定する手段であることを特徴とする。
【0044】
第5発明の第2の態様によれば、上記熱電子放出カソードから放出される電子線から試料に一定のビーム電流を流したとき、上記信号/雑音比が所定の値を超えるか、あるいは、上記雑音量が所定の値以下になるように、上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定することができる。
【0045】
また、第5発明の第3の態様によれば、上記熱電子放出カソードから放出される電子線から試料に一定のビーム電流を流したとき、上記信号/雑音比の加熱電力に対する増加率が所定の値以下になるか、あるいは、上記雑音量の減少率が所定の値以下になるように、上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定することができる。
【0046】
また、第5発明の第4の態様によれば、雑音電流/ビーム電流比の評価を行うことにより、上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定することができる。
また、第5発明の第5の態様によれば、上記熱電子放出カソードの加熱電力を変化させたときの電子銃電流の変化が緩やかになるように、上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を粗調整し、該粗調整後に、上記検出系での信号/雑音比、あるいは雑音量の評価に基づいて上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定する精密調整を行うことができる。
【0047】
また、第5発明の第6の態様によれば、上記熱電子放出カソードの加熱電力と上記信号/雑音比との関係と、上記熱電子放出カソードの加熱電力と上記熱電子放出カソードの寿命との関係とを考慮して、上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定することができる。
【0048】
また、第6の発明によると、上記電子線装置のいずれかを用いて、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。
本発明の上記及び他の態様、並びに作用、効果は、添付図と共に以下の記載を参照することにより理解されるであろう。
【発明の実施の形態】
【0049】
以下図面を参照して本発明による電子線装置の好適な実施形態を説明する。
(第1発明の実施の形態)
図1には、本発明の第1発明による実施形態の電子線装置100が模式的に示されている。この電子線装置100は、第一次光学系110と、第二次光学系120と、検査装置130とを備えている。第一次光学系110は、電子線を試料Sの表面(試料面)に照射する光学系で、電子線を放出する電子銃111と、電子銃から放出された電子線を偏向させる電磁偏向器112及び静電偏向器113と、電子線を集束するコンデンサレンズ114と、開口角を決定するアパーチャ115と、電子線を試料上で走査する静電偏向器116及び117と、E×B分離器118と、対物レンズ119とを備え、それらは、図1に示すように電子銃111を最上部にして第一次光学系110の光軸Aに沿って順に配置されている。
【0050】
電子銃111は、<100>方位の単結晶TaCカソードを熱電界放出(TFE)カソード111aとして使用し、アノード111bで電子線を引き出すようにされている。電子線の放出方向と光軸Aとのなす角度は約18.5°であるので、アノード111bは光軸Aに垂直な面M−Mに対して18.5°の傾斜角度θを有する円錐形の形状で形成され、かつ4本のビームのうちの一本が通る孔111cが設けられている。
【0051】
第二次光学系120は、第一次光学系110のE×B分離器118の近くで第一次光学系の光軸Aに対して傾斜している光軸Bに沿って配置されている。
検査装置130は検出器131を備えている。
【0052】
上記の電子線装置において、電子銃111のカソード111aから放出された電子線は、アノード111bによって加速され、アノードの孔111cから出た電子線150は電磁偏向器112により偏向角αだけ矢印151の方向に(即ち、光軸方向へ)偏向され,更に、静電偏向器113により偏向角βだけ矢印152の方向に振り戻すことにより、光軸Aと一致する方向に電子線150を方向付けすることができる。このように、単結晶TaCカソードの結晶方位のうち電子線放出が大きい結晶方位が光軸方向を向いていないことにより前記光軸に対して角度をなす方向に放出された電子線150を、二段の偏向器112,113で光軸方向に向かわせる(即ち、光軸方向に沿った方向に向かわせる)ことができる。
【0053】
電子線は、次に、コンデンサレンズ114により集束され、対物レンズ119の電子銃側にクロスオーバーを形成し、更に対物レンズ119で試料Sに合焦される。この場合、電子線は静電偏向器116とE×B分離器118の静電偏向器117とで偏向され、試料S上に走査して照射される。
【0054】
この電子線による照射により試料Sから放出された二次電子は、対物レンズ119と試料S間に印加された加速電界により加速・集束され、対物レンズ119を通過する。対物レンズを通過した二次電子はE×B分離器118により第二次光学系120の光軸Bに沿う方向に偏向され、検出装置130の検出器131で検出されて試料Sの評価がなされる。
【0055】
上記のような電子線装置において、光学系の分解能を向上させるためには上記二段の偏向器の偏向色収差を小さくすることが必要である。そこで、カソード111aの先端部及び電磁偏向器112の間の距離と、電磁偏向器112及び静電偏向器113の間の距離とを等しくすることにより、偏向角αは偏向角βの二倍になり偏向色収差を小さくすることができる。TaCは角電流密度が10mA/srという大きい値が得られるので100nmφで800nAの電子線を得ることができ、カソードの結晶として好ましいが、カソードの結晶はこれに限定されるものではなく、炭化物、ホウ化物及び窒化物からなる他の遷移金属の結晶であってもよい。
【0056】
また、遷移金属の種類に応じて、偏向器の数量、アノード111bの傾斜角度θ、及びアノードの孔111cの位置を適宜変更して、電子銃から複数の方向に放出された電子線のうち、特定の方向に放出された電子線のみを試料S上に導き、その他の方向に放出された電子線は全て捨てるようにすることも可能である。
【0057】
図2は第1発明の第2の実施形態を示す図である。本実施形態においては、第一次光学系のコンデンサレンズ、アパーチャ、静電偏向器、E×B分離器及び対物レンズ、第二次光学系の各構成要素、並びに検査装置は第1の実施形態と同じ構成であり、従って、図2ではそれらの構成要素は省略し、第1の実施形態と異なる部分のみを示している。また、第1の実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付して示している。本実施形態では、電子銃111のアノードを通常のアノード111dとは別にカソード電位に近いアノード111eを設けて、二段のアノード111d,111eを配置している。アノード11eは第1の実施形態におけるアノード111bと同様な形態となっている。このような構成において、カソード111aから放出された捨てる方位の電子線はカソード電位に近いアノード111eで吸収される。それにより、アノードで発生する熱が少なくなり、電子銃電源111fを小さい容量のものにすることができる。本実施形態のその他の作用については、図1の第1の実施形態において説明したものと同様である。
【0058】
なお、上記第2の実施の形態において、よりレベルの高い電子線放出を可能とする結晶方向を光軸方向に一致するように選択できるので、電磁偏向器112,113は必ずしも不可欠ではない。
【0059】
上記第1発明によれば、以下のような効果を奏することが可能である。
(1)単結晶TaCカソードによる強度が大きい電子線を有効に第一次光学系の光軸に導くことができる。
(2)電子線の100nmφのビーム寸法で800nAの電子線電流を得ることが可能になったため、電子線装置のスループットが向上する。
(3)偏向色収差を殆ど発生させることなく、電子線を38°程度偏向させることができる。
(4)LaB6と比較してフィギュアー・オブ・メリットが小さいTaCを使用することにより、長寿命でかつ高輝度の電子銃を得ることができる。
(5)第2の実施形態のように、アノードを二段にする場合には、エミッション電流の大部分をカソードに近い電流のアノードに吸収させるため、アノードでの熱吸収は小さく、電子銃電源を小さい容量のものとすることができる。
【0060】
(第2発明の実施の形態)
図3には、本発明の第2発明の実施形態に係る電子線装置の概略図が示されている。
本実施形態に係る電子線装置200は、一次電子ビームを射出するためウェーネルト221、カソード222及びアノード223からなる3電極電子銃201、後段のレンズに対し一次電子ビームの軸合わせを行う軸合わせ静電偏向器224、225、コンデンサレンズ238、静電偏向器227、E×B分離器(229,230)、対物レンズ231、軸対称電極232、並びに、試料233から放出された二次電子線を検出する検出器228を含む。また、試料233は、試料をXY平面内で移動させるためのステージ上に配置される。これにより、試料233の被検査領域全体の二次電子画像を得ることができる。
【0061】
電子銃201から放出された電子線は、コンデンサレンズ238で集束され、ブランキング偏向器238の偏向中心242にクロスオーバを作り、さらに対物レンズ231で集束され、試料233の表面上に微小なスポットを形成する。偏向器227とE×B分離器229、230の内の電磁偏向器229とでビームを偏向し、試料233上をラスタ走査する。試料233の走査点から発生した二次電子は、対物レンズ231が作る加速電場で加速され、集束され、E×B分離器229,230で図3における右方へ偏向され、二次電子検出器228で検出され、走査信号と共に試料面上のSEM画像を形成する。なお、この画像形成の前にレジストレーションを行い、試料233のどの位置を走査しているかを精度良く把握しておくものとする。
【0062】
対物レンズ231及び試料233の間に設けられた軸対称電極232は、後述するように、試料面の電圧より更に低い電圧を与えることによって、軸上ポテンシャルを一部で試料面より下げ、高い電圧のパターンから出た二次電子を試料側へ追い返し、電位コントラストを測定可能にするためのものである。
【0063】
コンデンサレンズ238は、一体のセラミックを加工して軸対称に基体226を作り、その表面を選択的に金属コーティング239を施すことによって、上部電極234、中央電極235及び下部電極236が形成される。これによって、外径の小さいコンデンサレンズを作ることが可能になった。コンデンサレンズ238は、リード線取り付け金具237を介して中央電極235に電圧が印加される。
【0064】
対物レンズ231も、コンデンサレンズ238と同様に、一体のセラミックを軸対称に加工し、その表面を選択的に金属コーティングを施すことによって、上部電極243、中央電極244及び下部電極245が形成される。これによって、外径の小さい対物レンズを作ることが可能になった。対物レンズ231は、リード線取り付け金具246を介して中央電極244に電圧が印加され、このとき、対物レンズ231のレンズ作用と共に、該対物レンズ231と試料233との間に一次電子線に対する減速電界が形成される。
【0065】
被評価試料233上に、ゲート酸化膜が形成されている場所のように、電子線照射による絶縁破壊に関して比較的弱い部分がある場合には、パターンデータから上記弱い領域とそれ以外の領域とを区分してパターンメモリ240に記憶させておく。そして、走査がその弱い領域に入るタイミングでブランキング制御回路239に信号を与え、上記弱い領域内の走査中にはブランキング偏向器238でビームを偏向させてブランキング開口241内を通過しないようにする。これによりビームは遮断され、試料233上へと行くことを防止される。このようなブランキングの方法は、試料台連続移動でラスタ走査しながらパターン描画を行う電子線描画装置(Herriott et al., EBES: A Practical Electron Lithography System, IEEE Transactions on Electron Devices Vol.- ED-22, No. 6, Jul. 1975 P385-391)に応用されているものと共通する技術であるので、特に詳細な説明を要しない。
【0066】
図4には、前述した弱い領域とそれ以外の領域(すなわち強い領域)との代表的な区分例を示す。図4はTEG(Test Element Grouge)上のMOSトランジスタを抜き出したものである。MOSトランジスタは、ドレイン211、ソース212およびゲート213から成っている。電子線照射による絶縁破壊に関して比較的弱い領域として、ゲート酸化膜が薄い状態である、点線で囲まれた領域215と、ゲート213の、ゲート電極と接続されている領域を内側に含む、一点鎖線で囲まれた領域214とを区分した。ゲート213のパターンは斜めの線を含んでいるが、斜めの線が入るとデータ量が極端に増えるので、矩形のみで弱い領域を区画したものである。
【0067】
ラスタ走査を符号216、217で示したように行う。すなわち、実線の部分216ではビームを通常の強度とし、破線の部分217ではブランキングしてビームが通過しないようにした。領域214,215のみを、ビームを弱くして再走査するか、あるいは、通常のビーム強度で且つ通常より速い走査速度で再走査してもよい。再走査の場合は、実線の部分216ではビームはブランキングされる。
【0068】
代りに、領域214,215を前以てパターンメモリ240に記憶しておき、これらの領域214,215を走査するときに、これらの領域のみを弱いビームで走査するか、或いは、通常のビーム強度でかつ通常より速い走査速度で走査してもよい。
【0069】
第2発明の電子線装置によれば、電子線照射による絶縁破壊に関して比較的弱い領域は、小さいドーズになるようにするか、あるいは、電子線照射が行われないようにビームを制御したので、ゲート酸化膜等を破壊させることなくウェーハの評価ができる。
【0070】
一般に、上記弱い領域は、面積的にはごく小さい割合しかないので、その領域における欠陥を見落とすことになっても、実際に欠陥が存在する確率は全体から見れば無視できるくらい小さい。
【0071】
また、どうしても評価もれがあると困る場合には、電子ビームのドーズを小さくし、S/N比が悪いのを我慢して検査することもできる。代りに、上記弱い領域へのドーズを通常のドーズ量と比べ、0とするかあるいは1/3、1/2等と選択できるようにすることもできる。
(第3の実施の形態)
第3発明にかかる電子線装置の好適な実施の形態を図5,6を参照しながら述べる。図5(a)に示すように、第3発明による電子線装置300は、電子銃350と、一次電子線の軸合わせを行うための軸合わせ偏向器304,305と、コンデンサレンズ306と、板状のものにあけられた正方形形状の開口307と、NA開口319と、コンデンサレンズ309と、NA開口319とコンデンサレンズ309の軸合わせを行うための軸合わせ偏向器308,320と、一次電子線走査用の静電偏向器310と、静電偏向器311と電磁偏向器312とから構成されたE×B分離器313と、上部電極314と中央電極315と下部電極316とから構成された対物レンズ360と、試料317から放出された二次電子の検出信号を検出する検出系の二次電子検出器318とを有している。
【0072】
上記電子銃350は、熱電子放出カソード301と、ウェーネルト302と、アノード303とから主に構成されており、一次電子線を放出して試料317に照射するためのものである。熱電子放出カソード301は、表面の結晶方位が<100>の単結晶LaB6を先端部の直径が50μmになるように研磨されて形成されている。ウェーネルト302には、直径が1.5mmの開口を有する平坦ウェーネルトが用いられている。また、アノード303は、直径が8mmの開口を有しており、ウェーネルト302から光軸方向に5mm離れた位置に配置されている。
【0073】
電子銃350の熱電子放出カソード301から放出された一次電子線は、軸合わせ偏向器304,305によってコンデンサレンズ306に対して軸合わせが行われて、開口307に照射され、開口307によって正方形形状のビーム径に形成される。開口307を通過した一次電子線は、軸合わせ偏向器308,320によってNA開口319とコンデンサレンズ309に対して軸合わせが行われ、コンデンサレンズ306によって集束されてNA開口319にクロスオーバを形成する。NA開口319を通過した一次電子線は、コンデンサレンズ309(縮小レンズ)によって対物レンズ360上に集束される。コンデンサレンズ309によって試料317上に集束された一次電子線は、対物レンズ360によって試料317に100nm角のビーム径として縮小投影されて結像される。
【0074】
上記試料317には、−4000Vの負の電圧が印加され、対物レンズ360の下部電極316には−4100Vの負の電圧が印加される。すなわち、対物レンズ360の下部電極316には試料317に印加された負の電圧よりもさらに低い電位の電圧が与えられる。このようにすることにより、試料317面上の高電位パターンから放出された二次電子を追い戻し、低電位パターンから放出された二次電子を選択的に対物レンズ360を通過させることができるので、試料317上の電位コントラストを良いS/N比で得ることができる。
【0075】
対物レンズ360の中央電極315には、20KVの電圧が印加されるため、通常動作では試料317の走査点から放出された二次電子は、対物レンズ360の中央電極315に印加された正の高電圧で引かれて加速(対物レンズ360が作る電界で加速)・集束され、E×B分離器313によって一次光学系から分離され、二次電子検出器318に集められる。このE×B分離器313は、8極の静電偏向器311の外側にサドル型偏向器を巻き、その外側にパーマロイリングでコアを形成したものである。
【0076】
試料317上の走査は、静電偏向器310とE×B分離器313の静電偏向器311との二段の偏向器による二段偏向によって行われる。このとき、対物レンズ360近傍の偏向色収差が最小になる位置に、上記二段の偏向器の偏向支点が設定されている。より具体的には、上記二段の偏向器の偏向支点は、対物レンズ360の上部電極314の少し上方に設定されており、これによって、対物レンズ360近傍の偏向色収差を最小にしている。
【0077】
例えば、図5(b)に示されるように、第1の静電偏向器 310の偏向量を固定したまま第2の静電偏向器311の偏向量を変化させた場合、一次電子線の軌道は矢印A,B,Cで示したように変化し、したがって、二段の偏向器の偏向支点はa,b,cで示したように変化する。偏向色収差が最小になる位置は、最適位置を見出すべく二段偏向器の偏向量を変化させながらビームのボケを測定することによって決定することができる。
【0078】
検出器318は、結像された二次電子を検出し、その強度を表す電気信号(二次電子の検出信号)として図示しない画像形成部に出力する。また、該画像形成部には、静電偏向器310及び静電偏向器311に与えられた一次電子線を偏向させるための走査信号がさらに供給される。画像形成部は、走査信号と電気信号とから画像データを合成して、試料317の被走査面を表す画像(SEM像)を構成ないしは表示することができる。この画像データを、欠陥の存在しない試料の基準データと比較することにより、試料317の欠陥を検出することができる。
【0079】
E×B分離器313の複数の電極は、機械加工可能なセラミックスを加工して形成し、その表面に選択的に金属コーティングを施すことによって形成されているため、外径を小さくすることができる。また、電磁偏向器312はサドル型偏向器であるため、外径を小さくすることができる。このためE×B分離器313は、直径が略40mmの外径にすることができ、スループットを向上させることができる。すなわち、例えば、一枚の試料317上に12本の電子光学鏡筒を配置すれば、12倍の高スループットを得ることができる。
【0080】
また、上述のように、対物レンズ360近傍の偏向色収差を最小にすることにより、直径が110nmのビーム径で、20nA以上のビーム電流を得ることができる。以下、これについてより具体的に述べる。図6には、二段偏向器による偏向支点が対物レンズ360の近傍で偏向色収差が最小となるように設定され、かつ、対物レンズ360の下部電極316と試料317との光軸方向の距離を2mmとした場合における、上記光学系で得られるビーム電流を算出したグラフを示している。
【0081】
より詳細には、上部電極314,中央電極315,下部電極316の穴径は、それぞれ4mm,2mm,3mmであり、これら三つの電極の各スペースは2mmであり、また、各電極の厚みは2mmである。二段の偏向器310,311の偏向支点はほぼ上部電極314の下面位置に設定され、また、物点は中央電極315の上面より100mm上方に設定されている。
【0082】
図6において、Ctは偏向色収差を示し、Caxは軸上色収差を示し、Coはコマ収差を示し、Spは球面収差を示し、Asは非点収差を示している。また、Tは、直径が110nmのビーム径を得るときの試料317上での収差のないビーム直径であり、
T2=1102−Ct2−Cax2−Co2−Sp2−As2
から得ることができ、図6に示すように曲線になる。また、符号390は、右下がり45度の傾斜をもつ直線であり、この直線90と曲線Tとの接点が最適値、すなわち、直径110nmのビームで最大のビーム電流が得られる状態となる。すなわち、開口半角=33mrad、Topt=76.4nmであり、ビーム電流Iは、
I= πα2B・π(d/2)2
= π2(33×10−3)2×(76.4×10-5/2)2×1.5×105
=(π×1.26×10-5×1×10-2)2×1.5×105
=23.5nA
(ただし、α:開口半角、d:Topt、B:輝度)
となり、20nA以上のビーム電流が得られることがわかる。以上は、クロスオーバ像を縮小してプローブとした場合の計算であり、開口を通過した電子線の縮小像をプローブとした場合は、さらに大きいビーム電流が得られる。
【0083】
また、電子銃350は、空間電荷制限条件で動作させることができる。この場合、ショット雑音INは、TFE電子銃と同様に二次電子の透過率を50%とすると、
IN=Г×(2eIΔf)1/2
(ただし、Г=0.13 I=20×0.5×10−9=10×10−9)
=0.13×(2×1.6×10−19×10×10-9×100×106)1/2
=7.35×10-11A
となり、従って、S/Nは、
S/N=10×10-9/7.35×10-11=136
となり、ショット雑音を小さくすると共に、欠陥検査等を行うのに必要なS/N>45を満たし、従来のように、2回あるいは4回等の走査を行って平均加算処理を行う必要がなく、1回の走査で100MHz以上の周波数で動作しても十分な信号を得ることができると共に、100nmの解像度をS/N>45で得るためのビームを得ることができる。
【0084】
第3発明の第1の態様によれば、熱カソードを有する電子銃から放出された電子線を開口に照射し、該開口を通過した電子線を試料に縮小投影し、該試料から放出された二次電子を対物レンズが作る電界で加速し、E×B分離器で二次電子検出器に導く電子線装置において、二段の偏向器で上記試料を走査するとき、上記対物レンズ近傍の偏向色収差が最小になる位置に、上記二段の偏向器の偏向支点が設定されているため、偏向してもビーム径が大きくならない。また、開口の縮小像をビームとしているので、大きなビーム電流を得ることができる。
【0085】
第3発明の他の態様によれば、第3発明の第1の態様において、上記電子銃を、空間電荷制限条件で動作するようにしたため、ショット雑音を小さくすると共に、欠陥検査等を行うのに必要なS/N>45を満たし、平均加算処理を行う必要がなく、1回の走査で十分な信号を得ることができると共に、100nmの解像度をS/N>45で得るためのビームを得ることができる。
【0086】
第3発明の第3の態様によれば、第3発明の第1の態様において、上記開口を、正方形形状にしたため、小さな輝度で大きなビーム電流を得ることができる。
第3発明の第4の態様によれば、第3発明の第1の態様において、上記試料には負の電圧が印加され、上記対物レンズの下極には上記試料よりもさらに低い電位の電圧が与えられるため、試料上の電位コントラストを良いS/N比で得ることができる。
(第4発明の実施の形態)
図7には、第4発明の第1の実施形態に係る電子線装置の側断面図及び上面図が各々示されている。
【0087】
図7の上面図に示すように、本実施形態に係る電子線装置は、同様構成の複数の鏡筒402(図7の例では8個)をウェーハ408上に並設して構成されている。このうちの1つの鏡筒401は、図7の側断面図に示すように、一次電子ビームを射出するためウェーネルト421、カソード422及びアノード423からなる3電極電子銃420、後段のレンズに対し一次電子ビームの軸合わせを行う軸合わせ静電偏向器424、425、コンデンサレンズ438、静電偏向器427、E×B分離器(429,430)、対物レンズ431、軸対称電極432、並びに、ウェーハ408から放出された二次電子線を検出する検出器428を含む。また、ウェーハ408は、該ウェーハをXY平面内で移動させるためのステージ447上に配置される。これにより、ウェーハ408の被検査領域全体の二次電子画像を得ることができる。
【0088】
各々の鏡筒では、電子銃420から放出された一次電子ビームが、コンデンサレンズ438によりE×B分離器(429,430)の電子銃側に一度クロスオーバーを結像し、更に対物レンズ431で試料面433に合焦される。このとき、静電偏向器427と電磁偏向器429とで一次電子ビームを試料面433上で走査する。ウェーハの走査点から放出された二次電子ビームを対物レンズ431で加速し、該レンズを通過した後、E×B分離器(429,430)により図の点線方向に偏向し、検出器428で検出する。検出器428の出力信号は、図示しない画像処理部に送られ、そこで試料面433の二次電子画像が形成される。
【0089】
対物レンズ431及びウェーハ408の間に設けられた軸対称電極432は、後述するように、試料面の電圧より更に低い電圧を与えることによって、軸上ポテンシャルを一部で試料面より下げ、高い電圧のパターンから出た二次電子を試料側へ追い返し、電位コントラストを改善にするためのものである。トポロジー像や物質差の像を得るときには、軸対称電極432には、ウェーハ408より高い電圧を与えて二次電子検出効率を高めるようにしている。
【0090】
コンデンサレンズ438は、一体のセラミックを加工して軸対称に基体426を作り、その表面を選択的に金属コーティング439を施すことによって、上部電極434、中央電極435及び下部電極436が形成される。これによって、外径の小さいコンデンサレンズを作ることが可能になった。コンデンサレンズ438は、リード線取り付け金具437を介して中央電極435に電圧が印加される。
【0091】
対物レンズ431も、コンデンサレンズと同様に、一体のセラミックを軸対称に加工し、その表面を選択的に金属コーティングを施すことによって、上部電極440、中央電極442及び下部電極443が形成される。これによって、外径の小さい対物レンズを作ることが可能になった。対物レンズ431は、リード線取り付け金具445を介して中央電極442に電圧が印加され、このとき、対物レンズ431のレンズ作用と共に、該対物レンズ431とウェーハ408との間に一次電子線に対する減速電界が形成される。
【0092】
このように本実施形態では、コンデンサレンズ438及び対物レンズ431に、外径の小さい電極を使用することが可能となったので、鏡筒401全体の外径を小さくすることができ、よって図7に示すように複数の鏡筒を並設することが可能となった。各々の鏡筒は、ウェーハ408の異なる領域の夫々の二次電子画像を得ることができるので、ウェーハ評価のスループットを鏡筒数分だけ向上させることができる。
【0093】
図8は、対物レンズ431の作動距離Wと、該対物レンズ431のウェーハ側に最も近い下部電極432のボーア(bore;開口)径Dとをパラメータとし、ウェーハ試料面の外径寸法を変えた時の対物レンズの合焦条件を満たす中央電極に与える電圧をシュミレーション計算した結果である。ここで、対物レンズ431の作動距離Wとは、試料面433と、対物レンズ431のウェーハ側に最も近い下部電極432の下面との間の距離をいう。
【0094】
同図に示すように、縦軸は、試料面の外径寸法が十分大きい場合の合焦条件を満たす中央電極442に与える電圧V20とし、試料面外径寸法をRmmとしたときの合焦条件を満たす中央電極に与える電圧をVRとしたとき、両者の差をV20で正規化した値、即ち|V20−VR|/V20である。
【0095】
合焦条件が変わることは、試料面の外径の影響を受けて軸上ポテンシャル分布が変化していることを意味する。|V20−VR|/V20の値が10-4以下では、試料面の外径の影響は無視できると判断した。
【0096】
図8から明らかなように、W=2mmとしたとき、ボーア径が14mmのときは、試料面外径寸法Rが9mm以上、ボーア径が10mmの場合は、Rが7mm以上、ボーア径が4mmφの場合は4mm以上、2mmの場合はRが3mm以上で合焦条件を示す電圧差が10-4以下になっている。従って、作動距離W+ボーア径D/2≦Rであれば試料面の外径の影響が実質的に無いと判断できる。
【0097】
以上の結果より、ウェーハ8の周辺エッジからRmm以上内側の領域を評価可能にしたい場合、
W+D/2≦R (1)
となるように軸対称の対物レンズ431を製作すれば、ウェーハ周辺エッジより内側にRmm以上離れた試料面433の被検査領域を、ウェーハ408の周辺エッジの影響を実質的に回避して適切に評価できると考えられる。
【0098】
また、8”(インチ)ウェーハや12”(インチ)ウェーハで評価を行う必要のある領域は、5mm角のチップを作る場合でもウェーハ端から5mm以内しか離れていない領域を評価する必要はない。通常は、5mm角より大きいチップを作る場合が大部分であるので、ウェーハ周辺エッジから5mm以上離れた領域を評価できれば十分である。従って、この場合、(1)式は、
W+D/2≦5mm (2)
とすれば良い。
【0099】
本実施形態に係る電子線装置は、得られた二次電子画像に基づいて、例えば、以下のようにウェーハ408の評価を行う。
パターンマッチングによるウェーハ408のパターン欠陥検査法では、電子線装置を制御する図示しない制御部が、そのメモリに予め蓄えられていた欠陥の存在しないウェーハの二次電子線基準画像と、実際に検出された二次電子線画像とを比較照合し、両者の類似度を算出する。例えば、類似度が閾値以下になった場合、「欠陥有り」と判定し、閾値を超える場合には「欠陥無し」と判定する。このとき、図示しないディスプレイに検出画像を表示してもよい。これによって、オペレータは、ウェーハ408が実際に欠陥を持つか否かを最終的に確認、評価することができる。更に、画像の部分領域毎を比較照合し、欠陥が存在する領域を自動的に検出してもよい。
【0100】
また、同じダイを多数有するウェーハの場合、上記のように基準画像を用いる必要無しに、検出されたダイ同士の検出画像を比較することによっても欠陥部分を検出できる。例えば、1番目に検出されたダイの画像と2番目に検出された他のダイの画像とが非類似であり、3番目に検出された別のダイの画像が1番目の画像と同じか又は類似と判断されれば、2番目のダイ画像が欠陥を有すると判定される。更に詳細な比較照合アルゴリズムを用いれば、2番目のダイ画像の欠陥部分を検出することも可能である。
【0101】
また、本電子線装置は、ウェーハ上に形成されたパターンの線幅を測定する線幅測定装置として用いることができる。ウェーハ上の実際のパターンをある一定の方向に走査したときの実際の二次電子の強度信号が予め較正して定められたスレッショールドレベルを連続的に超える部分の幅を当該パターンの線幅として測定することができる。このように測定された線幅が所定の範囲内にない場合、当該パターンが欠陥を有すると判定することができる。
【0102】
上記線幅測定法は、ウェーハ408が複数の層から形成されているときの各層間の合わせ精度の測定にも応用することができる。例えば、一層目のリソグラフィで形成される第1のアライメント用パターンの近傍に、2層目のリソグラフィで形成される第2のアライメント用パターンを予め形成しておく。これらの2本のパターン間隔を上記線幅測定方法を応用して測定し、その測定値を設計値と比較することにより2層間の合わせ精度を決定することができる。勿論、3層以上の場合にも適用することができる。この場合、第1及び第2のアライメント用パターンの間隔を、電子線装置の複数の一次電子線の隣接するビーム間間隔とほぼ等しい間隔に取っておけば、最小の走査量で合わせ精度を測定できる。
【0103】
更に、本電子線装置は、ウェーハ408上に形成されたパターンの電位コントラストを測定する装置としても使用できる。例えばウェーハ電位0Vに対して軸対称電極432に−10Vの電位を与えたとき、ウェーハに形成された2つのパターンは、夫々−4Vと0Vの電位であるとする。この場合、低電位のパターンから放出された二次電子は−2V等電位面で2eVの運動エネルギーに相当する上向きの速度を持っているので、このポテンシャル障壁を越え、軸対称電極432から脱出し、検出器で検出される。一方、高電位パターンから放出された二次電子は−2Vの電位障壁を越えられず、ウェーハ面に追い戻されるので、検出されない。従って、低電位のパターンの検出画像は明るく、高電位パターンの検出画像は暗くなる。かくして、ウェーハ408の被検査領域の電位コントラストが得られる。検出画像の明るさと電位とを予め較正しておけば、検出画像からパターンの電位を測定することができる。そして、この電位分布からパターンの欠陥部分を評価することができる。
【0104】
更に、本電子線装置にブランキング偏向器を設け、この偏向器によって一次電子線をクロスオーバー結像点付近に設けられた図示しないストッパーに所定周期で偏向させ、当該ビームを短時間のみ通して他の時間は遮断することを繰り返すことによって、短いパルス幅のビーム束を作ることが可能となる。このような短パルス幅ビームを用いて上記したようなウェーハ上の電位測定等を行えば、高時間分解能でデバイス動作を解析可能となる。即ち、本電子線装置をいわゆるEBテスターとして使用することができる。
【0105】
以上が第4発明の好適な実施形態であるが、第4発明は、上記例にのみ限定されるものではない。
例えば、対物レンズ作動距離W及びボーア径Dとして、ウェーハに最も近い下部電極432に関する値を用いたが、この下部電極が設けられていないか或いは作動していない場合、対物レンズ431の電極443に基づいて対物レンズ作動距離W及びボーア径Dを決定することができる。
【0106】
また、上記例では、被検査試料として半導体ウェーハを例に掲げたが、本発明の被検査試料はこれに限定されず、電子線によって欠陥を検出可能なパターン等が形成された任意の試料、例えばマスク等を評価対象とすることができる。
【0107】
また、電子線装置の構成は任意好適に変更可能であり、小径のレンズは、コンデンサレンズ及び対物レンズに限らず、適用することができる。
更に、ウェーハ408のパターンを検査することができる限り、電子以外の荷電粒子を用いてもよい。
【0108】
以上詳細に説明したように第4発明の電子線装置によれば、軸上色収差係数及び球面収差を小さくできる減速電界型対物レンズを用いた電子線装置において、試料の周辺エッジの影響を実質的に受けることなく高精度に試料の評価を行うための対物レンズの設計指針が得られた、という優れた効果がある。
【0109】
また、第4発明の一つの態様によれば、少なくとも対物レンズが、絶縁物材料から形成した軸対称構造の表面に選択的に金属をコーティングして作った電極を有するようにしたので、レンズ径を小さくすることができる、という優れた効果が得られる。
【0110】
更に、第4発明の別の態様によれば、1枚の試料上に電子光学系を複数並設したので、試料の評価のスループットを向上させることができる、という優れた効果が得られる。
(第5発明の実施の形態)
図9は、第5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9に示すように、電子線装置は、構成が同じ複数の電子光学鏡筒560(図示の例では8個)を試料512上に並設して構成されている。このうちの一つの電子光学鏡筒561は、電子銃550と、一次電子線の軸合わせを行うための軸合わせ偏向器504,505と、コンデンサレンズ506と、一次電子ビーム走査用の静電偏向器507と、電磁偏向器509と静電偏向器510とから構成されたE×B分離器551と、対物レンズ511と、試料512から放出された二次電子、反射電子、あるいは、吸収電子のいずれか一つの検出信号を検出する検出系の検出器508とを有している。
【0111】
電子銃550は、ウェーネルト502と、熱電子放出カソード501と、アノード503とで構成され、一次電子線を放出して試料512に照射するためのものである。上記熱電子放出カソード501は、単結晶LaB6で形成されている。電子銃550の熱電子放出カソード501から放出された一次電子線は、軸合わせ偏向器504,505によってコンデンサレンズ506に対して軸合わせが行われ、コンデンサレンズ506によって試料512に集束される。コンデンサレンズ506によって集束された一次電子線は、対物レンズ511によって試料512に結像される。これと同時に、静電偏向器507とE×B分離器551の電磁偏向器509とで、試料512の面上を走査するように偏向される。電磁偏向器509による偏向角は、静電偏向器507の偏向角の略二倍になるように設定されているため、偏向色収差は、ほとんど生じない。
【0112】
試料512上の走査点から放出された二次電子、反射電子、あるいは、吸収電子のいずれか一つは、対物レンズ511の中央電極519に印加された正の高電圧で引かれて加速・集束され、E×B分離器551によって一次光学系から分離され、二次光学系に投入されて、検出器508に結像される。
【0113】
検出器508は、結像された二次電子、反射電子、あるいは、吸収電子のいずれか一つを検出し、その強度を表す電気信号(二次電子、反射電子、あるいは、吸収電子のいずれか一つの検出信号)として図示しない画像形成部に出力する。また、該画像形成部には、静電偏向器507及び電磁偏向器509に与えられた一次電子線を偏向させるための走査信号がさらに供給される。画像形成部は、走査信号と電気信号とから画像データを合成して、試料512の被走査面を表す画像(SEM像)を構成ないしは表示することができる。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と比較することにより、試料512の欠陥を検出することができる。
【0114】
また、図9に示すように、コンデンサレンズ506は、一体の絶縁材料としてのセラミックを加工して複数の電極を形成し、その表面に選択的に金属コーティングを施すことによって形成されたレンズである。コンデンサレンズ506の複数の電極は、上部電極514、中央電極515、及び下部電極516で構成されており、コンデンサレンズ506は、リード線取付金具552を介して電圧が印加される。また、対物レンズ511も、コンデンサレンズ506と同様に、一体の絶縁材料としてのセラミックを加工して複数の電極を形成し、その表面に選択的に金属コーティングを施すことによって形成されたレンズである。対物レンズ511の複数の電極は、上部電極518、中央電極519、及び下部電極520で構成されており、対物レンズ511は、リード線取付金具553を介して電圧が印加される。このように、加工されたコンデンサレンズ506及び対物レンズ511は、外径の小さいレンズにすることができるため、電子光学鏡筒561の外径を小さくすることができ、一枚の試料512上に数多くの電子光学鏡筒561を並設させることができる。
【0115】
次に、第5発明の特徴について説明する。上記熱電子放出カソード501の加熱電力を、熱電子放出カソード501の両側に押しつけられたグラファイト(図示せず)に流す電流によって調整する。熱電子放出カソード501の加熱電力の粗調整は、従来において行われているように、熱電子放出カソード501の加熱電力を増加させたときの、電子銃550のエミッション電流の増加率が小さくなるように設定する。その後、軸合わせ偏向器504,505、及び静電偏向器507によってレンズに対する軸合わせを行い、前述のように一次電子線を試料512に照射し、静電偏向器507とE×B分離器551の電磁偏向器509とに走査電圧及び走査電流を重畳することによって、試料512の面上を走査する。そして、ベアシリコン等の平坦な試料512上をライン走査したときの二次電子信号(検出信号)をCRT(陰極線管)に表示すると共に、雑音計562でショット雑音の実効値を測定する。雑音計562は、二次電子信号をバンドパスフィルターを通し、その帯域に含まれる雑音電流を整流、平滑してメータを振らせ、実効値を表示する様設計されている。
【0116】
次に、熱電子放出カソード501に一定のビーム電流を流し、熱電子放出カソード501の加熱電力を変化させながら一次電子線を試料512に照射したときの、検出器508での信号/雑音比(S/N比)、あるいは、雑音量の評価を行って熱電子放出カソード501の加熱電力の値を決定する。
【0117】
図10のグラフには、熱電子放出カソード501に一定のビーム電流を流し、熱電子放出カソード501の加熱電力を変化させながら一次電子線を試料512に照射したときの、検出器508での信号/雑音比(S/N比)及び雑音量の測定値を示している。図10において、符号521で示す曲線は、熱電子放出カソード501に一定のビーム電流を流したときのS/N比を表す曲線を示している。符号522で示す曲線は、熱電子放出カソード501の電力と温度との関係から推定した熱電子放出カソード501の寿命を表す曲線を示している。符号523で示す曲線は、電子銃550のエミッション電流を表す曲線を示している。符号524で示す曲線は、熱電子放出カソード501に一定のビーム電流を流したときの雑音量を表す曲線を示している。なお、熱電子放出カソード501の加熱電力の粗調整は、電子銃550の電子銃電流が飽和する領域(符号525から符号525’までの領域)で設定している。
【0118】
図10に示すグラフからわかるように、熱電子放出カソード501の加熱電力を上げると、すなわち、熱電子放出カソード501の温度を上昇させると、ショット雑音(電子数が統計的にばらつくことに起因する雑音量)が減少し、これによって、S/N比が高くなっている。従って、熱電子放出カソード501から放出される電流から一定のビーム電流を試料に流し、熱電子放出カソード501の加熱電力を変化させながら一次電子線を試料512に照射したときの、検出器508での信号/雑音比(S/N比)、あるいは、雑音量の評価を行って熱電子放出カソード501の加熱電力の値を決定することにより、ショット雑音を減少させてS/N比を高くし、もって、試料から放出される二次電子等をS/N比よく検出することができる。また、熱電子放出カソード501の温度を必要以上の高い温度にならないようにすることができるので、熱電子放出カソード501の寿命を長くすることができる。また、従来のエミッション電流が飽和する条件でカソード温度を容易に仮設定することにより、S/N比の高くなる条件を比較的短時間で設定することができ、最適のカソード加熱電流を容易に設定することができる。さらに、従来の方法で熱電子放出カソード501の加熱電力の粗調整を行い、上述した本発明の方法で熱電子放出カソード501の加熱電力の微調整を行うことにより、短時間で最適のカソード加熱条件を設定することができる。
【0119】
また、熱電子放出カソード501から放出される電子流から試料に一定のビーム電流を流したとき、S/N比が所定の値を超えるか、あるいは、雑音量が所定の値以下になるように、熱電子放出カソード501の加熱電力の値を決定することができる。例えば、図10において、S/N比が符号528で示す値を超えるように熱電子放出カソード501の加熱電力(カソードの加熱電流×カソード加熱電圧)の値を、符号529で示す値に決定する。また、雑音量が符号526で示す値以下になるように熱電子放出カソード501の加熱電力の値を、符号527で示す値に決定する。
【0120】
また、熱電子放出カソード501から放出されるビームから試料に一定のビーム電流を流したとき、S/N比の加熱電力に対する増加率が所定の値以下になるか、あるいは、雑音量の減少率が所定の値以下になるように、熱電子放出カソード501の加熱電力の値を決定するとよい。例えば、図10において、符号530,531で示す、S/N比の加熱電力に対する増加率が、符号531で示す増加率の値以下になるように熱電子放出カソード501の加熱電力の値を、符号534で示す値に決定する。また、符号532,533で示す雑音量の減少率が、符号533で示す減少率の値以下になるように熱電子放出カソード501の加熱電力の値を、符号535で示す値に決定する。
【0121】
また、雑音電流/ビーム電流比の評価を行うことにより、熱電子放出カソード501の加熱電力の値を決定してもよい。すなわち、雑音電流をビーム電流で正規化し、その値が一定値以下になるように、熱電子放出カソード501の加熱電力の値を決定してもよい。
【0122】
第5発明によれば、熱電子放出カソードから放出された電子線を試料に照射し、上記試料から放出された二次電子、反射電子、あるいは、吸収電子のいずれか一つを検出系に結像するよう構成された電子光学鏡筒において、上記熱電子放出カソードの加熱電力を変化させながら上記電子線を上記試料に照射したときの、上記検出系での信号/雑音比、あるいは雑音量の評価を行って上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定するようにしたため、ショット雑音を減少させてS/N比を高くし、もって、試料から放出される二次電子等をS/N比よく検出することができる。
(第6発明の実施形態)
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。
【0123】
デバイス製造工程の一例を図11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。
(1) ウェーハを製造するウェーハ製造工程(又はウェハを準備する準備工程)(ステップ600)
(2) 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601)
(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602)
(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603)
(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604)
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。
【0124】
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。
(1) 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)
(2) 形成された薄膜層やウェーハ基板を酸化する酸化工程
(3) 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
(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。
【0125】
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12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。
(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610)
(2) レジストを露光する露光工程(ステップ611)
(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612)
(4) 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613)
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。
【0126】
上記(7)のウェーハ検査工程において、本発明の上記各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。
【0127】
第6発明のデバイス製造方法によれば、上記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、という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0128】
【図1】本発明の第1発明の実施形態における電子線装置の光学系を模式的に示した説明図である。
【図2】本発明の第1発明の他の実施形態における電子線装置の主要部を模式的に示した説明図である。
【図3】本発明の第2発明の一つの実施の形態による電子線装置の概略図である。
【図4】試料における、電子線照射による絶縁破壊に関して比較的弱い領域区分する例を示す概略部分平面図である。
【図5】図5(a)は、本発明の第3発明の実施の形態にかかる電子線装置を示す概略構成図である。
【0129】
図5(b)は、図5(a)の電子線装置における偏向支点の設定を示す線図である。
【図6】図5の実施の形態における光学系で得られるビーム電流を算出したグラフである。
【図7】本発明の第4発明の実施形態に係る電子線装置の概略構成を示す側断面図及び上面図である。
【図8】第4発明の原理を示すため、ウェーハ試料の外径の影響を評価したシュミレーション結果を示す線図である。
【図9】本発明の第5発明の実施の形態にかかる電子線装置を示す概略構成図である。
【図10】図9の実施の形態におけるS/N比及び雑音量の測定値を示すグラフである。
【図11】本発明の第6発明による半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図12】図11の半導体デバイスの製造方法の一部であるリソグラフィー工程を示すフローチャートである。
【0001】
本発明は電子線装置及びその電子線装置を用いたデバイスの製造方法に関し、詳しくは、最小線幅が0.1μm以下のデバイスパターンを有する試料を高いスループットでかつ高い信頼性で評価する電子線装置並びにその電子線装置を用いてプロセス途中のウエハーを評価することにより歩留りを向上させることができるデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
これまで、検査対象物の表面上に形成されたパターンの欠陥を検出するため電子線に基づく検査装置、より特別には、例えば、検査対象物を電子線で照射し、画像データを形成すべく表面の特性によって変化する二次電子を検出し、画像データに基づき検査対象物の表面に形成されたパターンを高スループットで検査することを含む半導体製造プロセスにおけるウェーハ上の欠陥検査に有用な検査装置、及び、かかる検査装置を用いて高歩留まりで装置を製造する方法が提案されている。
そのような検査装置では、半導体装置の高集積化とパターンの微細化に伴って、高解像度及び高スループットを有する検査装置が要望されている。
【0003】
電子線を細く集束して形成した電子ビームを試料の上に走査して照射し、最小線幅が0.1μm以下のデバイスパターンを有する試料の評価を行う電子線装置は既に提案されており、このような装置に使用される電子銃ではビーム径を細くかつ電流を大きくとることが必要であるので、カソードの温度を上げて輝度の高い状態で使用される。従って、カソードの特性として、一般的に、仕事関数が低いこと、融点が高く蒸気圧が低いこと、高温で物理的・化学的に安定であること等が要求されている。そのような特性を有する材料として、従来からLaB6の単結晶体が利用されており、また、炭化タンタル(TaC)の単結晶体を利用することも検討されている。
【0004】
LaB6とTaCとを比較すると、仕事関数については、LaB6の場合は2.6eVでTaCの場合は3.4eVであるが、一方、カソード材料の評価の目安の一つとされているフィギュアー・オブ・メリット((figure of merit)、その仕事関数を蒸気圧が10-5トル(Torr)になる温度で割ったもので、これが小さいほど有利である)は、LaB6では1.27×10-3であるのに対して、TaCでは1.2×10-3と、TaCの方がLaB6よりも良いことが知られている。従って、高温ですぐれた安定性を有する観点からTaCをカソードの材料として使用することが望ましい。
【0005】
しかしながら、TaCチップを用いて電界放出を行うと、TaCチップの結晶方位のうち電子線放出が大きい結晶方位が光軸方向を向いていないことにより、強度の大きい電子線が、電子線装置の光軸方向に放出されず、光軸に対して19度の方向と34度の方向にそれぞれ4回対称の位置(すなわち、光軸まわりに90度ずつ離れた方向)に放出される。
【0006】
従って、TaCの使用は、そのまま電子線装置に利用できないという問題点があった。
従って、本発明の第1の目的は、上記課題を解決することにあり、光軸方向以外の方向に放出された電子線の内の一つを収差を最小にして光軸方向に導くことにより、フィギュアー・オブ・メリットが小さいにもかかわらず、光軸方向に強度の大きい電子線が放出されないため利用することが困難な材料についても、カソードの材料として利用できるような電子線装置を提供することにある。
【0007】
また、従来、MOSトランジスタを含んだ試料を、電子線を用い高信頼性をもって、非破壊方式で評価を行う装置、及びそのような装置を用いて各プロセス終了後のウェーハを評価するデバイス製造方法は公知である。
【0008】
電子線で試料上の全面をラスタ走査し、露光が必要な小領域のみビームを出し、その他の領域はビームをブランキングする技術は、電子線描画装置として公知である。
また、トランジスタのゲート酸化膜は年々薄くなっていくので、電子線の照射量が多くなると酸化膜の両面間に電位差が生じ、絶縁破壊を起こす場合があることも知られている。
【0009】
従来の電子線を用いた欠陥検査装置(電子線装置)では、試料ウェーハの限られた面積の領域全体を電子線照射して、二次電子の検出が行われていた。
従来の電子線を用いた欠陥検査装置では、ゲート酸化膜が1nm以下になると、電子線照射量を比較的多くした場合に該電子線照射によって酸化膜が破壊される確率が無視できなくなる。しかしながら、一方で、電子線照射量を小さくすると画像形成時の信号のS/N比が悪くなり、信頼性の高い欠陥検出ができなくなるという問題点があった。
【0010】
そこで上記の事情に鑑み、本発明の第2の目的は、ゲート酸化膜等の試料部分を破壊させないで、しかも信頼性の高い欠陥検査等を含む評価を行うことが可能な電子線装置を提供することを目的とする。
【0011】
また、試料の欠陥等を検査する電子線装置の分野では、TFE電子銃を使用して電子銃のクロスオーバを試料上に集束、走査し、試料からの二次電子を検出する電子線装置が知られている。
【0012】
そのような電子線装置において、TFE電子銃が使用される場合には、ビーム径が100nmで100nA程度のビーム電流を得ることができるが、100MHzのクロックで駆動させると、ショット雑音iNは、二次電子の透過率ηが50%の場合、
iN= (2η×ib×Δf)1/2
=(2e×50×10-9×100×106)1/2
=1.265×10-9A
となり、(ここで、eは電子の電荷、iはビーム電流、Δfは二次電子検出器の周波数帯域)
従って、S/Nは、
S/N= ib/iN
= 50×10-9/1.265×10-9=39.5
となり、欠陥検査等を行うのに必要なS/N>45を満たさず、数回走査を行い、平均加算処理を行う必要があった。
【0013】
従って、上述のような従来技術の問題点に鑑み、本発明の第3の目的は、100MHzで走査を行い、平均加算処理を行わないで、100nmの解像度をS/N>45で得るためのビームを得ることができる電子線装置を提供することにある。
【0014】
また、従来、減速電界型対物レンズを用いた電子線装置は、軸上色収差係数及び球面収差を小さくできるので有用であることが知られている。これに対し、減速電界型でない対物レンズを用いた場合、ウェーハの端部まで欠陥検出等の評価を行うことができることも公知である。
【0015】
しかしながら、上記減速電界型対物レンズを備える電子線装置では、対物レンズとウェーハとの間に減速電界が形成されているので、ウェーハの端が光軸近くに来ると、ウェーハ周辺エッジによる電界の乱れで収差が発生し、正しい評価を行うことができないという問題がある。とくに最近の0.1μm以下のパターンの評価を行うには、ウェーハの周辺エッジから15mm以上内側へ入った場所でないと評価を行うことができないといった問題があった。
【0016】
一方、減速電界型でない対物レンズを用いる場合、軸上色収差が大きくビームを細く絞るとビーム電流が極端に小さくなるという問題があった。
従って、本発明の第4の目的は、軸上色収差係数の小さい対物レンズを用いて、ウェーハの評価の必要な領域は収差の影響を受けずに評価を行うことができる電子線装置を提供することにある。
【0017】
赤外線検出器にI0の電流が流れている場合におけるショット雑音if 2は、
【0018】
【数1】
【0019】
で表すことができ、また、電子銃が温度制限条件の場合は、上記Γは、1.0であり、また、電子銃が空間電荷制限条件の場合は、上記Γは、0.1から1.0までの間であることが従来において知られている(R.A.Smith etal,“THE DETECTION AND MEASUREMENT OF INFRA−RED RADIATION” OXFORD AT THE CLARENDON PRESS 1968,P195を参照)。
【0020】
また、真空管雑音としてのショット雑音in 2は、
【0021】
【数2】
【0022】
で表されることが知られている。但し、in 2=雑音電流の2乗平均値、e=電子の電荷、Ip=アノード直流電流、Bf=信号増幅器の周波数帯域で、上記Γ2は、カソード温度Tkの減少関数であり、0.16〜0.018の値が実測されている(電気通信学会編「通信工学ハンドブック」P.471(1957年)を参照)。
【0023】
しかしながら、電子線装置での信号検出に関しては、上述のような赤外線技術や電子管技術の情報が有効に利用されておらず、ショット雑音は、Γ=1として扱われている。そして、電子銃のカソード温度を上げるとショット雑音を減少させることができるにも拘わらず、カソード温度は、ショット雑音を考慮せずに決められている。
【0024】
従って、本発明の第5の目的は、ショット雑音を考慮してカソード温度を設定することにより、ショット雑音を減少させてS/N比を高くし、もって、試料から放出される二次電子等を効率よく検出することができる電子線装置を提供することにある。
【0025】
更に、本発明は、上記電子線装置を用いて製造途中若しくは完成品の半導体デバイスを検査することによって、検査精度及びスループットの向上を図ったデバイス製造方法を提供することを別の目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0026】
上記目的は、カソードおよびアノードを有する電子銃から電子線を試料上に集束させて照射し、該試料から放出された二次電子を検出器へ入射させる電子線装置において、該装置が電子銃から試料へ放出される電子線の照射を最適化する手段を備えた電子線装置からなる本発明の特徴によって達成することができる。
【0027】
この構成によって、上記した問題点が解決することができ、それによって試料への電子線の照射効率が増大し、したがって、電子線装置のS/N比が改善され、電子線装置の高スループット及び高信頼性に結びつく。
【0028】
より詳細には、本発明の第1の目的は、第1の発明により達成され、該第1の発明では、カソード及びアノードを有する電子銃から放出された電子線を試料上に集束させて照射し、前記試料から放出された二次電子を検出器へ入射させる電子線装置において、前記最適化手段は、前記電子銃に近接して配置した二段の偏向器を含み、該二段の偏向器は、前記カソードの結晶方位のうち電子線放出が大きい結晶方位が光軸方向を向いていないことにより前記光軸に対して角度をなす方向に放出された電子線を、光軸方向に向かわせるように偏向及び指向するように構成されている。このように構成したことにより、光軸方向以外の方向に放出された電子線の内の一つを収差を最小にして光軸方向に導くことが可能となる。
【0029】
また、第1発明の一つの実施形態において、前記二段の偏向器のうち電子銃側に配置された偏向器を電磁偏向器とし、試料側に配置された偏向器を静電偏向器として構成されている。このように構成したことにより、光軸方向以外の方向に放出された電子線を、偏向色収差を発生させずに光軸方向に導くことが可能となる。
【0030】
第1発明の別の実施形態では、前記カソードの結晶は、遷移金属の炭化物、ホウ化物又は窒化物からなる結晶としている。
第1発明の別の態様では、電子銃から放出される電子線を試料上に集束させて照射し、前記試料から放出された二次電子を検出器へ入射させる電子線装置において、前記最適化手段は、カソードと、カソードの電位に近い電位を持つアノードと、アノードとを備え、前記電子銃から複数の方向に放出された電子線のうち、特定の方向に放出された電子線のみを前記試料上に導き、その他の方向に放出された電子線は前記カソード電位に近いアノードに吸収させて捨てるように構成されている。
【0031】
前記第2の目的を達成するために、第2の発明によれば、試料に電子線を照射し、試料面上の電子線照射部から放出される二次電子を検出して該試料の評価を行う電子線装置において、試料面が、電子線照射により生じ得る絶縁破壊に関して比較的弱い領域が存在し、前記最適化手段は、前記弱い領域には電子線が照射されず、その他の領域のみが電子線により照射されるよう電子線の照射を制御する手段として構成されている、ことを特徴とする。
【0032】
上記第2発明の電子線装置において、前記絶縁破壊に関して比較的弱い領域として、トランジスタのゲート酸化膜が形成されている領域と、その領域に電気的に接続された領域とが選択されるようにすることができる。
【0033】
また、上記第2発明の電子線装置において、電子線の走査は試料面全面に対して実施されるようになされており、前記絶縁破壊に関して比較的弱い領域を電子線が走査する際に電子線がブランキングされるようにすることができる。
【0034】
第2発明の他の態様によれば、試料面を、前記絶縁破壊に関して比較的弱い領域とその他の領域とに区分するとき、前記最適化手段は、各領域にそれぞれ異なるドーズレベルの電子線照射を行って試料面を評価するよう電子線の照射を制御する手段として構成されることを特徴とする。
【0035】
本発明の第3の目的を達成するため、第3の発明によれば、熱カソードを有する電子銃から放出された電子線を開口に照射し、該開口を通過した電子線を試料に縮小投影し、二段の偏向器で上記試料を走査し、該試料から放出された二次電子を対物レンズが作る電界で加速し、E×B分離器で二次電子検出器に導く電子線装置において、前記最適化手段は、上記対物レンズ近傍の偏向色収差が最小になる位置に、上記二段の偏向器の偏向支点を設定する手段として構成されていることを特徴とする。
【0036】
上記第2発明において、上記電子銃は、空間電荷制限条件で動作することができる。また、上記開口は、正方形形状にすることができる。また、上記試料には負の電圧が印加され、上記対物レンズの下極には上記試料よりもさらに低い電位の電圧を与えることができる。
【0037】
本発明の第4の目的を達成するため、第4発明よれば、対物レンズと試料との間に一次電子線に対する減速電界を形成し、集束した電子線で該試料面を走査する電子光学系を備え、該試料から放出された二次電子が前記対物レンズを通過した後、該電子光学系から逸らせて該二次電子の検出を行う電子線装置において、前記最適化手段は、対物レンズの作動距離をW、該対物レンズの試料側に最も近い電極のボーア径をDとしたとき、
W+D/2≦5mm
の寸法関係を設定する手段であることを特徴とする。
【0038】
第4の発明によれば、対物レンズの設計が上記式に従ってなされたので、少なくとも試料の周辺エッジから内側に5mm以上の被検査領域については、周辺エッジによる静電界の乱れの影響を実質的に受けることなく、収差の少ない状態で高精度に試料を評価できる。通常は、5mm角より大きいチップを作る場合が大部分であるので、ウェーハ周辺エッジから5mm以上離れた領域を評価できる第4発明の装置を用いることによって、大部分の試料の評価に対応できる。
【0039】
第2発明の第2の態様によれば、減速電界対物レンズを有する電子光学系を用いて平坦なウェーハの周辺からRmm以上内側の領域を評価可能な電子線装置において、前記最適化手段は、対物レンズの作動距離をW、該対物レンズの試料側に最も近い電極のボーア径をDとしたとき、
W+D/2≦Rmm
の寸法関係を設定する手段であることを特徴とする。
【0040】
第2発明の第2の態様によれば、対物レンズの設計が上記式に従ってなされたので、少なくとも試料の周辺エッジから内側にRmm以上の被検査領域については、周辺エッジによる静電界の乱れの影響を実質的に受けることなく、収差の少ない状態で高精度に試料を評価できる。また、上記の式より、レンズのボーア径Dを小さくすれば、Rの値を小さく取って被検査領域を広げられ、よって、対物レンズの外径を小さくすることができることがわかる。
【0041】
第2発明の第3の態様によれば、上記各態様において、少なくとも対物レンズが、絶縁物材料から形成した軸対称構造の表面に選択的に金属をコーティングして作った電極を有することを特徴とする。
【0042】
第2発明の第3の態様によれば、対物レンズの径を更に小さくすることができるので、電子光学系を収容する鏡筒径を小さくすることができる。
第2発明の第4の態様によれば、1枚の試料上に電子光学系を複数並設したことを特徴とする。これによって、各々の電子光学系は、試料の異なる領域の夫々の電子画像を得ることができるので、試料評価のスループットを電子光学系の数分だけ向上させることができる。上記各態様では、対物レンズの径を小さくする設計が可能なので、電子光学系を複数並設することが可能となるが、第3の態様が最も対物レンズの外径を小さくすることができるので特に好ましい。
【0043】
本発明の第5の目的を達成するため、第5の発明によれば、熱電子放出カソードから放出された電子線を試料に照射し、上記試料から放出された二次電子、反射電子、あるいは、吸収電子のいずれか一つを検出系に結像するよう構成された電子光学鏡筒を有する電子線装置において、前記最適化手段は、上記熱電子放出カソードの加熱電力を変化させながら上記電子線を上記試料に照射したときの、上記検出系での信号/雑音比、あるいは雑音量の評価を行って上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定する手段であることを特徴とする。
【0044】
第5発明の第2の態様によれば、上記熱電子放出カソードから放出される電子線から試料に一定のビーム電流を流したとき、上記信号/雑音比が所定の値を超えるか、あるいは、上記雑音量が所定の値以下になるように、上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定することができる。
【0045】
また、第5発明の第3の態様によれば、上記熱電子放出カソードから放出される電子線から試料に一定のビーム電流を流したとき、上記信号/雑音比の加熱電力に対する増加率が所定の値以下になるか、あるいは、上記雑音量の減少率が所定の値以下になるように、上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定することができる。
【0046】
また、第5発明の第4の態様によれば、雑音電流/ビーム電流比の評価を行うことにより、上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定することができる。
また、第5発明の第5の態様によれば、上記熱電子放出カソードの加熱電力を変化させたときの電子銃電流の変化が緩やかになるように、上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を粗調整し、該粗調整後に、上記検出系での信号/雑音比、あるいは雑音量の評価に基づいて上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定する精密調整を行うことができる。
【0047】
また、第5発明の第6の態様によれば、上記熱電子放出カソードの加熱電力と上記信号/雑音比との関係と、上記熱電子放出カソードの加熱電力と上記熱電子放出カソードの寿命との関係とを考慮して、上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定することができる。
【0048】
また、第6の発明によると、上記電子線装置のいずれかを用いて、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。
本発明の上記及び他の態様、並びに作用、効果は、添付図と共に以下の記載を参照することにより理解されるであろう。
【発明の実施の形態】
【0049】
以下図面を参照して本発明による電子線装置の好適な実施形態を説明する。
(第1発明の実施の形態)
図1には、本発明の第1発明による実施形態の電子線装置100が模式的に示されている。この電子線装置100は、第一次光学系110と、第二次光学系120と、検査装置130とを備えている。第一次光学系110は、電子線を試料Sの表面(試料面)に照射する光学系で、電子線を放出する電子銃111と、電子銃から放出された電子線を偏向させる電磁偏向器112及び静電偏向器113と、電子線を集束するコンデンサレンズ114と、開口角を決定するアパーチャ115と、電子線を試料上で走査する静電偏向器116及び117と、E×B分離器118と、対物レンズ119とを備え、それらは、図1に示すように電子銃111を最上部にして第一次光学系110の光軸Aに沿って順に配置されている。
【0050】
電子銃111は、<100>方位の単結晶TaCカソードを熱電界放出(TFE)カソード111aとして使用し、アノード111bで電子線を引き出すようにされている。電子線の放出方向と光軸Aとのなす角度は約18.5°であるので、アノード111bは光軸Aに垂直な面M−Mに対して18.5°の傾斜角度θを有する円錐形の形状で形成され、かつ4本のビームのうちの一本が通る孔111cが設けられている。
【0051】
第二次光学系120は、第一次光学系110のE×B分離器118の近くで第一次光学系の光軸Aに対して傾斜している光軸Bに沿って配置されている。
検査装置130は検出器131を備えている。
【0052】
上記の電子線装置において、電子銃111のカソード111aから放出された電子線は、アノード111bによって加速され、アノードの孔111cから出た電子線150は電磁偏向器112により偏向角αだけ矢印151の方向に(即ち、光軸方向へ)偏向され,更に、静電偏向器113により偏向角βだけ矢印152の方向に振り戻すことにより、光軸Aと一致する方向に電子線150を方向付けすることができる。このように、単結晶TaCカソードの結晶方位のうち電子線放出が大きい結晶方位が光軸方向を向いていないことにより前記光軸に対して角度をなす方向に放出された電子線150を、二段の偏向器112,113で光軸方向に向かわせる(即ち、光軸方向に沿った方向に向かわせる)ことができる。
【0053】
電子線は、次に、コンデンサレンズ114により集束され、対物レンズ119の電子銃側にクロスオーバーを形成し、更に対物レンズ119で試料Sに合焦される。この場合、電子線は静電偏向器116とE×B分離器118の静電偏向器117とで偏向され、試料S上に走査して照射される。
【0054】
この電子線による照射により試料Sから放出された二次電子は、対物レンズ119と試料S間に印加された加速電界により加速・集束され、対物レンズ119を通過する。対物レンズを通過した二次電子はE×B分離器118により第二次光学系120の光軸Bに沿う方向に偏向され、検出装置130の検出器131で検出されて試料Sの評価がなされる。
【0055】
上記のような電子線装置において、光学系の分解能を向上させるためには上記二段の偏向器の偏向色収差を小さくすることが必要である。そこで、カソード111aの先端部及び電磁偏向器112の間の距離と、電磁偏向器112及び静電偏向器113の間の距離とを等しくすることにより、偏向角αは偏向角βの二倍になり偏向色収差を小さくすることができる。TaCは角電流密度が10mA/srという大きい値が得られるので100nmφで800nAの電子線を得ることができ、カソードの結晶として好ましいが、カソードの結晶はこれに限定されるものではなく、炭化物、ホウ化物及び窒化物からなる他の遷移金属の結晶であってもよい。
【0056】
また、遷移金属の種類に応じて、偏向器の数量、アノード111bの傾斜角度θ、及びアノードの孔111cの位置を適宜変更して、電子銃から複数の方向に放出された電子線のうち、特定の方向に放出された電子線のみを試料S上に導き、その他の方向に放出された電子線は全て捨てるようにすることも可能である。
【0057】
図2は第1発明の第2の実施形態を示す図である。本実施形態においては、第一次光学系のコンデンサレンズ、アパーチャ、静電偏向器、E×B分離器及び対物レンズ、第二次光学系の各構成要素、並びに検査装置は第1の実施形態と同じ構成であり、従って、図2ではそれらの構成要素は省略し、第1の実施形態と異なる部分のみを示している。また、第1の実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付して示している。本実施形態では、電子銃111のアノードを通常のアノード111dとは別にカソード電位に近いアノード111eを設けて、二段のアノード111d,111eを配置している。アノード11eは第1の実施形態におけるアノード111bと同様な形態となっている。このような構成において、カソード111aから放出された捨てる方位の電子線はカソード電位に近いアノード111eで吸収される。それにより、アノードで発生する熱が少なくなり、電子銃電源111fを小さい容量のものにすることができる。本実施形態のその他の作用については、図1の第1の実施形態において説明したものと同様である。
【0058】
なお、上記第2の実施の形態において、よりレベルの高い電子線放出を可能とする結晶方向を光軸方向に一致するように選択できるので、電磁偏向器112,113は必ずしも不可欠ではない。
【0059】
上記第1発明によれば、以下のような効果を奏することが可能である。
(1)単結晶TaCカソードによる強度が大きい電子線を有効に第一次光学系の光軸に導くことができる。
(2)電子線の100nmφのビーム寸法で800nAの電子線電流を得ることが可能になったため、電子線装置のスループットが向上する。
(3)偏向色収差を殆ど発生させることなく、電子線を38°程度偏向させることができる。
(4)LaB6と比較してフィギュアー・オブ・メリットが小さいTaCを使用することにより、長寿命でかつ高輝度の電子銃を得ることができる。
(5)第2の実施形態のように、アノードを二段にする場合には、エミッション電流の大部分をカソードに近い電流のアノードに吸収させるため、アノードでの熱吸収は小さく、電子銃電源を小さい容量のものとすることができる。
【0060】
(第2発明の実施の形態)
図3には、本発明の第2発明の実施形態に係る電子線装置の概略図が示されている。
本実施形態に係る電子線装置200は、一次電子ビームを射出するためウェーネルト221、カソード222及びアノード223からなる3電極電子銃201、後段のレンズに対し一次電子ビームの軸合わせを行う軸合わせ静電偏向器224、225、コンデンサレンズ238、静電偏向器227、E×B分離器(229,230)、対物レンズ231、軸対称電極232、並びに、試料233から放出された二次電子線を検出する検出器228を含む。また、試料233は、試料をXY平面内で移動させるためのステージ上に配置される。これにより、試料233の被検査領域全体の二次電子画像を得ることができる。
【0061】
電子銃201から放出された電子線は、コンデンサレンズ238で集束され、ブランキング偏向器238の偏向中心242にクロスオーバを作り、さらに対物レンズ231で集束され、試料233の表面上に微小なスポットを形成する。偏向器227とE×B分離器229、230の内の電磁偏向器229とでビームを偏向し、試料233上をラスタ走査する。試料233の走査点から発生した二次電子は、対物レンズ231が作る加速電場で加速され、集束され、E×B分離器229,230で図3における右方へ偏向され、二次電子検出器228で検出され、走査信号と共に試料面上のSEM画像を形成する。なお、この画像形成の前にレジストレーションを行い、試料233のどの位置を走査しているかを精度良く把握しておくものとする。
【0062】
対物レンズ231及び試料233の間に設けられた軸対称電極232は、後述するように、試料面の電圧より更に低い電圧を与えることによって、軸上ポテンシャルを一部で試料面より下げ、高い電圧のパターンから出た二次電子を試料側へ追い返し、電位コントラストを測定可能にするためのものである。
【0063】
コンデンサレンズ238は、一体のセラミックを加工して軸対称に基体226を作り、その表面を選択的に金属コーティング239を施すことによって、上部電極234、中央電極235及び下部電極236が形成される。これによって、外径の小さいコンデンサレンズを作ることが可能になった。コンデンサレンズ238は、リード線取り付け金具237を介して中央電極235に電圧が印加される。
【0064】
対物レンズ231も、コンデンサレンズ238と同様に、一体のセラミックを軸対称に加工し、その表面を選択的に金属コーティングを施すことによって、上部電極243、中央電極244及び下部電極245が形成される。これによって、外径の小さい対物レンズを作ることが可能になった。対物レンズ231は、リード線取り付け金具246を介して中央電極244に電圧が印加され、このとき、対物レンズ231のレンズ作用と共に、該対物レンズ231と試料233との間に一次電子線に対する減速電界が形成される。
【0065】
被評価試料233上に、ゲート酸化膜が形成されている場所のように、電子線照射による絶縁破壊に関して比較的弱い部分がある場合には、パターンデータから上記弱い領域とそれ以外の領域とを区分してパターンメモリ240に記憶させておく。そして、走査がその弱い領域に入るタイミングでブランキング制御回路239に信号を与え、上記弱い領域内の走査中にはブランキング偏向器238でビームを偏向させてブランキング開口241内を通過しないようにする。これによりビームは遮断され、試料233上へと行くことを防止される。このようなブランキングの方法は、試料台連続移動でラスタ走査しながらパターン描画を行う電子線描画装置(Herriott et al., EBES: A Practical Electron Lithography System, IEEE Transactions on Electron Devices Vol.- ED-22, No. 6, Jul. 1975 P385-391)に応用されているものと共通する技術であるので、特に詳細な説明を要しない。
【0066】
図4には、前述した弱い領域とそれ以外の領域(すなわち強い領域)との代表的な区分例を示す。図4はTEG(Test Element Grouge)上のMOSトランジスタを抜き出したものである。MOSトランジスタは、ドレイン211、ソース212およびゲート213から成っている。電子線照射による絶縁破壊に関して比較的弱い領域として、ゲート酸化膜が薄い状態である、点線で囲まれた領域215と、ゲート213の、ゲート電極と接続されている領域を内側に含む、一点鎖線で囲まれた領域214とを区分した。ゲート213のパターンは斜めの線を含んでいるが、斜めの線が入るとデータ量が極端に増えるので、矩形のみで弱い領域を区画したものである。
【0067】
ラスタ走査を符号216、217で示したように行う。すなわち、実線の部分216ではビームを通常の強度とし、破線の部分217ではブランキングしてビームが通過しないようにした。領域214,215のみを、ビームを弱くして再走査するか、あるいは、通常のビーム強度で且つ通常より速い走査速度で再走査してもよい。再走査の場合は、実線の部分216ではビームはブランキングされる。
【0068】
代りに、領域214,215を前以てパターンメモリ240に記憶しておき、これらの領域214,215を走査するときに、これらの領域のみを弱いビームで走査するか、或いは、通常のビーム強度でかつ通常より速い走査速度で走査してもよい。
【0069】
第2発明の電子線装置によれば、電子線照射による絶縁破壊に関して比較的弱い領域は、小さいドーズになるようにするか、あるいは、電子線照射が行われないようにビームを制御したので、ゲート酸化膜等を破壊させることなくウェーハの評価ができる。
【0070】
一般に、上記弱い領域は、面積的にはごく小さい割合しかないので、その領域における欠陥を見落とすことになっても、実際に欠陥が存在する確率は全体から見れば無視できるくらい小さい。
【0071】
また、どうしても評価もれがあると困る場合には、電子ビームのドーズを小さくし、S/N比が悪いのを我慢して検査することもできる。代りに、上記弱い領域へのドーズを通常のドーズ量と比べ、0とするかあるいは1/3、1/2等と選択できるようにすることもできる。
(第3の実施の形態)
第3発明にかかる電子線装置の好適な実施の形態を図5,6を参照しながら述べる。図5(a)に示すように、第3発明による電子線装置300は、電子銃350と、一次電子線の軸合わせを行うための軸合わせ偏向器304,305と、コンデンサレンズ306と、板状のものにあけられた正方形形状の開口307と、NA開口319と、コンデンサレンズ309と、NA開口319とコンデンサレンズ309の軸合わせを行うための軸合わせ偏向器308,320と、一次電子線走査用の静電偏向器310と、静電偏向器311と電磁偏向器312とから構成されたE×B分離器313と、上部電極314と中央電極315と下部電極316とから構成された対物レンズ360と、試料317から放出された二次電子の検出信号を検出する検出系の二次電子検出器318とを有している。
【0072】
上記電子銃350は、熱電子放出カソード301と、ウェーネルト302と、アノード303とから主に構成されており、一次電子線を放出して試料317に照射するためのものである。熱電子放出カソード301は、表面の結晶方位が<100>の単結晶LaB6を先端部の直径が50μmになるように研磨されて形成されている。ウェーネルト302には、直径が1.5mmの開口を有する平坦ウェーネルトが用いられている。また、アノード303は、直径が8mmの開口を有しており、ウェーネルト302から光軸方向に5mm離れた位置に配置されている。
【0073】
電子銃350の熱電子放出カソード301から放出された一次電子線は、軸合わせ偏向器304,305によってコンデンサレンズ306に対して軸合わせが行われて、開口307に照射され、開口307によって正方形形状のビーム径に形成される。開口307を通過した一次電子線は、軸合わせ偏向器308,320によってNA開口319とコンデンサレンズ309に対して軸合わせが行われ、コンデンサレンズ306によって集束されてNA開口319にクロスオーバを形成する。NA開口319を通過した一次電子線は、コンデンサレンズ309(縮小レンズ)によって対物レンズ360上に集束される。コンデンサレンズ309によって試料317上に集束された一次電子線は、対物レンズ360によって試料317に100nm角のビーム径として縮小投影されて結像される。
【0074】
上記試料317には、−4000Vの負の電圧が印加され、対物レンズ360の下部電極316には−4100Vの負の電圧が印加される。すなわち、対物レンズ360の下部電極316には試料317に印加された負の電圧よりもさらに低い電位の電圧が与えられる。このようにすることにより、試料317面上の高電位パターンから放出された二次電子を追い戻し、低電位パターンから放出された二次電子を選択的に対物レンズ360を通過させることができるので、試料317上の電位コントラストを良いS/N比で得ることができる。
【0075】
対物レンズ360の中央電極315には、20KVの電圧が印加されるため、通常動作では試料317の走査点から放出された二次電子は、対物レンズ360の中央電極315に印加された正の高電圧で引かれて加速(対物レンズ360が作る電界で加速)・集束され、E×B分離器313によって一次光学系から分離され、二次電子検出器318に集められる。このE×B分離器313は、8極の静電偏向器311の外側にサドル型偏向器を巻き、その外側にパーマロイリングでコアを形成したものである。
【0076】
試料317上の走査は、静電偏向器310とE×B分離器313の静電偏向器311との二段の偏向器による二段偏向によって行われる。このとき、対物レンズ360近傍の偏向色収差が最小になる位置に、上記二段の偏向器の偏向支点が設定されている。より具体的には、上記二段の偏向器の偏向支点は、対物レンズ360の上部電極314の少し上方に設定されており、これによって、対物レンズ360近傍の偏向色収差を最小にしている。
【0077】
例えば、図5(b)に示されるように、第1の静電偏向器 310の偏向量を固定したまま第2の静電偏向器311の偏向量を変化させた場合、一次電子線の軌道は矢印A,B,Cで示したように変化し、したがって、二段の偏向器の偏向支点はa,b,cで示したように変化する。偏向色収差が最小になる位置は、最適位置を見出すべく二段偏向器の偏向量を変化させながらビームのボケを測定することによって決定することができる。
【0078】
検出器318は、結像された二次電子を検出し、その強度を表す電気信号(二次電子の検出信号)として図示しない画像形成部に出力する。また、該画像形成部には、静電偏向器310及び静電偏向器311に与えられた一次電子線を偏向させるための走査信号がさらに供給される。画像形成部は、走査信号と電気信号とから画像データを合成して、試料317の被走査面を表す画像(SEM像)を構成ないしは表示することができる。この画像データを、欠陥の存在しない試料の基準データと比較することにより、試料317の欠陥を検出することができる。
【0079】
E×B分離器313の複数の電極は、機械加工可能なセラミックスを加工して形成し、その表面に選択的に金属コーティングを施すことによって形成されているため、外径を小さくすることができる。また、電磁偏向器312はサドル型偏向器であるため、外径を小さくすることができる。このためE×B分離器313は、直径が略40mmの外径にすることができ、スループットを向上させることができる。すなわち、例えば、一枚の試料317上に12本の電子光学鏡筒を配置すれば、12倍の高スループットを得ることができる。
【0080】
また、上述のように、対物レンズ360近傍の偏向色収差を最小にすることにより、直径が110nmのビーム径で、20nA以上のビーム電流を得ることができる。以下、これについてより具体的に述べる。図6には、二段偏向器による偏向支点が対物レンズ360の近傍で偏向色収差が最小となるように設定され、かつ、対物レンズ360の下部電極316と試料317との光軸方向の距離を2mmとした場合における、上記光学系で得られるビーム電流を算出したグラフを示している。
【0081】
より詳細には、上部電極314,中央電極315,下部電極316の穴径は、それぞれ4mm,2mm,3mmであり、これら三つの電極の各スペースは2mmであり、また、各電極の厚みは2mmである。二段の偏向器310,311の偏向支点はほぼ上部電極314の下面位置に設定され、また、物点は中央電極315の上面より100mm上方に設定されている。
【0082】
図6において、Ctは偏向色収差を示し、Caxは軸上色収差を示し、Coはコマ収差を示し、Spは球面収差を示し、Asは非点収差を示している。また、Tは、直径が110nmのビーム径を得るときの試料317上での収差のないビーム直径であり、
T2=1102−Ct2−Cax2−Co2−Sp2−As2
から得ることができ、図6に示すように曲線になる。また、符号390は、右下がり45度の傾斜をもつ直線であり、この直線90と曲線Tとの接点が最適値、すなわち、直径110nmのビームで最大のビーム電流が得られる状態となる。すなわち、開口半角=33mrad、Topt=76.4nmであり、ビーム電流Iは、
I= πα2B・π(d/2)2
= π2(33×10−3)2×(76.4×10-5/2)2×1.5×105
=(π×1.26×10-5×1×10-2)2×1.5×105
=23.5nA
(ただし、α:開口半角、d:Topt、B:輝度)
となり、20nA以上のビーム電流が得られることがわかる。以上は、クロスオーバ像を縮小してプローブとした場合の計算であり、開口を通過した電子線の縮小像をプローブとした場合は、さらに大きいビーム電流が得られる。
【0083】
また、電子銃350は、空間電荷制限条件で動作させることができる。この場合、ショット雑音INは、TFE電子銃と同様に二次電子の透過率を50%とすると、
IN=Г×(2eIΔf)1/2
(ただし、Г=0.13 I=20×0.5×10−9=10×10−9)
=0.13×(2×1.6×10−19×10×10-9×100×106)1/2
=7.35×10-11A
となり、従って、S/Nは、
S/N=10×10-9/7.35×10-11=136
となり、ショット雑音を小さくすると共に、欠陥検査等を行うのに必要なS/N>45を満たし、従来のように、2回あるいは4回等の走査を行って平均加算処理を行う必要がなく、1回の走査で100MHz以上の周波数で動作しても十分な信号を得ることができると共に、100nmの解像度をS/N>45で得るためのビームを得ることができる。
【0084】
第3発明の第1の態様によれば、熱カソードを有する電子銃から放出された電子線を開口に照射し、該開口を通過した電子線を試料に縮小投影し、該試料から放出された二次電子を対物レンズが作る電界で加速し、E×B分離器で二次電子検出器に導く電子線装置において、二段の偏向器で上記試料を走査するとき、上記対物レンズ近傍の偏向色収差が最小になる位置に、上記二段の偏向器の偏向支点が設定されているため、偏向してもビーム径が大きくならない。また、開口の縮小像をビームとしているので、大きなビーム電流を得ることができる。
【0085】
第3発明の他の態様によれば、第3発明の第1の態様において、上記電子銃を、空間電荷制限条件で動作するようにしたため、ショット雑音を小さくすると共に、欠陥検査等を行うのに必要なS/N>45を満たし、平均加算処理を行う必要がなく、1回の走査で十分な信号を得ることができると共に、100nmの解像度をS/N>45で得るためのビームを得ることができる。
【0086】
第3発明の第3の態様によれば、第3発明の第1の態様において、上記開口を、正方形形状にしたため、小さな輝度で大きなビーム電流を得ることができる。
第3発明の第4の態様によれば、第3発明の第1の態様において、上記試料には負の電圧が印加され、上記対物レンズの下極には上記試料よりもさらに低い電位の電圧が与えられるため、試料上の電位コントラストを良いS/N比で得ることができる。
(第4発明の実施の形態)
図7には、第4発明の第1の実施形態に係る電子線装置の側断面図及び上面図が各々示されている。
【0087】
図7の上面図に示すように、本実施形態に係る電子線装置は、同様構成の複数の鏡筒402(図7の例では8個)をウェーハ408上に並設して構成されている。このうちの1つの鏡筒401は、図7の側断面図に示すように、一次電子ビームを射出するためウェーネルト421、カソード422及びアノード423からなる3電極電子銃420、後段のレンズに対し一次電子ビームの軸合わせを行う軸合わせ静電偏向器424、425、コンデンサレンズ438、静電偏向器427、E×B分離器(429,430)、対物レンズ431、軸対称電極432、並びに、ウェーハ408から放出された二次電子線を検出する検出器428を含む。また、ウェーハ408は、該ウェーハをXY平面内で移動させるためのステージ447上に配置される。これにより、ウェーハ408の被検査領域全体の二次電子画像を得ることができる。
【0088】
各々の鏡筒では、電子銃420から放出された一次電子ビームが、コンデンサレンズ438によりE×B分離器(429,430)の電子銃側に一度クロスオーバーを結像し、更に対物レンズ431で試料面433に合焦される。このとき、静電偏向器427と電磁偏向器429とで一次電子ビームを試料面433上で走査する。ウェーハの走査点から放出された二次電子ビームを対物レンズ431で加速し、該レンズを通過した後、E×B分離器(429,430)により図の点線方向に偏向し、検出器428で検出する。検出器428の出力信号は、図示しない画像処理部に送られ、そこで試料面433の二次電子画像が形成される。
【0089】
対物レンズ431及びウェーハ408の間に設けられた軸対称電極432は、後述するように、試料面の電圧より更に低い電圧を与えることによって、軸上ポテンシャルを一部で試料面より下げ、高い電圧のパターンから出た二次電子を試料側へ追い返し、電位コントラストを改善にするためのものである。トポロジー像や物質差の像を得るときには、軸対称電極432には、ウェーハ408より高い電圧を与えて二次電子検出効率を高めるようにしている。
【0090】
コンデンサレンズ438は、一体のセラミックを加工して軸対称に基体426を作り、その表面を選択的に金属コーティング439を施すことによって、上部電極434、中央電極435及び下部電極436が形成される。これによって、外径の小さいコンデンサレンズを作ることが可能になった。コンデンサレンズ438は、リード線取り付け金具437を介して中央電極435に電圧が印加される。
【0091】
対物レンズ431も、コンデンサレンズと同様に、一体のセラミックを軸対称に加工し、その表面を選択的に金属コーティングを施すことによって、上部電極440、中央電極442及び下部電極443が形成される。これによって、外径の小さい対物レンズを作ることが可能になった。対物レンズ431は、リード線取り付け金具445を介して中央電極442に電圧が印加され、このとき、対物レンズ431のレンズ作用と共に、該対物レンズ431とウェーハ408との間に一次電子線に対する減速電界が形成される。
【0092】
このように本実施形態では、コンデンサレンズ438及び対物レンズ431に、外径の小さい電極を使用することが可能となったので、鏡筒401全体の外径を小さくすることができ、よって図7に示すように複数の鏡筒を並設することが可能となった。各々の鏡筒は、ウェーハ408の異なる領域の夫々の二次電子画像を得ることができるので、ウェーハ評価のスループットを鏡筒数分だけ向上させることができる。
【0093】
図8は、対物レンズ431の作動距離Wと、該対物レンズ431のウェーハ側に最も近い下部電極432のボーア(bore;開口)径Dとをパラメータとし、ウェーハ試料面の外径寸法を変えた時の対物レンズの合焦条件を満たす中央電極に与える電圧をシュミレーション計算した結果である。ここで、対物レンズ431の作動距離Wとは、試料面433と、対物レンズ431のウェーハ側に最も近い下部電極432の下面との間の距離をいう。
【0094】
同図に示すように、縦軸は、試料面の外径寸法が十分大きい場合の合焦条件を満たす中央電極442に与える電圧V20とし、試料面外径寸法をRmmとしたときの合焦条件を満たす中央電極に与える電圧をVRとしたとき、両者の差をV20で正規化した値、即ち|V20−VR|/V20である。
【0095】
合焦条件が変わることは、試料面の外径の影響を受けて軸上ポテンシャル分布が変化していることを意味する。|V20−VR|/V20の値が10-4以下では、試料面の外径の影響は無視できると判断した。
【0096】
図8から明らかなように、W=2mmとしたとき、ボーア径が14mmのときは、試料面外径寸法Rが9mm以上、ボーア径が10mmの場合は、Rが7mm以上、ボーア径が4mmφの場合は4mm以上、2mmの場合はRが3mm以上で合焦条件を示す電圧差が10-4以下になっている。従って、作動距離W+ボーア径D/2≦Rであれば試料面の外径の影響が実質的に無いと判断できる。
【0097】
以上の結果より、ウェーハ8の周辺エッジからRmm以上内側の領域を評価可能にしたい場合、
W+D/2≦R (1)
となるように軸対称の対物レンズ431を製作すれば、ウェーハ周辺エッジより内側にRmm以上離れた試料面433の被検査領域を、ウェーハ408の周辺エッジの影響を実質的に回避して適切に評価できると考えられる。
【0098】
また、8”(インチ)ウェーハや12”(インチ)ウェーハで評価を行う必要のある領域は、5mm角のチップを作る場合でもウェーハ端から5mm以内しか離れていない領域を評価する必要はない。通常は、5mm角より大きいチップを作る場合が大部分であるので、ウェーハ周辺エッジから5mm以上離れた領域を評価できれば十分である。従って、この場合、(1)式は、
W+D/2≦5mm (2)
とすれば良い。
【0099】
本実施形態に係る電子線装置は、得られた二次電子画像に基づいて、例えば、以下のようにウェーハ408の評価を行う。
パターンマッチングによるウェーハ408のパターン欠陥検査法では、電子線装置を制御する図示しない制御部が、そのメモリに予め蓄えられていた欠陥の存在しないウェーハの二次電子線基準画像と、実際に検出された二次電子線画像とを比較照合し、両者の類似度を算出する。例えば、類似度が閾値以下になった場合、「欠陥有り」と判定し、閾値を超える場合には「欠陥無し」と判定する。このとき、図示しないディスプレイに検出画像を表示してもよい。これによって、オペレータは、ウェーハ408が実際に欠陥を持つか否かを最終的に確認、評価することができる。更に、画像の部分領域毎を比較照合し、欠陥が存在する領域を自動的に検出してもよい。
【0100】
また、同じダイを多数有するウェーハの場合、上記のように基準画像を用いる必要無しに、検出されたダイ同士の検出画像を比較することによっても欠陥部分を検出できる。例えば、1番目に検出されたダイの画像と2番目に検出された他のダイの画像とが非類似であり、3番目に検出された別のダイの画像が1番目の画像と同じか又は類似と判断されれば、2番目のダイ画像が欠陥を有すると判定される。更に詳細な比較照合アルゴリズムを用いれば、2番目のダイ画像の欠陥部分を検出することも可能である。
【0101】
また、本電子線装置は、ウェーハ上に形成されたパターンの線幅を測定する線幅測定装置として用いることができる。ウェーハ上の実際のパターンをある一定の方向に走査したときの実際の二次電子の強度信号が予め較正して定められたスレッショールドレベルを連続的に超える部分の幅を当該パターンの線幅として測定することができる。このように測定された線幅が所定の範囲内にない場合、当該パターンが欠陥を有すると判定することができる。
【0102】
上記線幅測定法は、ウェーハ408が複数の層から形成されているときの各層間の合わせ精度の測定にも応用することができる。例えば、一層目のリソグラフィで形成される第1のアライメント用パターンの近傍に、2層目のリソグラフィで形成される第2のアライメント用パターンを予め形成しておく。これらの2本のパターン間隔を上記線幅測定方法を応用して測定し、その測定値を設計値と比較することにより2層間の合わせ精度を決定することができる。勿論、3層以上の場合にも適用することができる。この場合、第1及び第2のアライメント用パターンの間隔を、電子線装置の複数の一次電子線の隣接するビーム間間隔とほぼ等しい間隔に取っておけば、最小の走査量で合わせ精度を測定できる。
【0103】
更に、本電子線装置は、ウェーハ408上に形成されたパターンの電位コントラストを測定する装置としても使用できる。例えばウェーハ電位0Vに対して軸対称電極432に−10Vの電位を与えたとき、ウェーハに形成された2つのパターンは、夫々−4Vと0Vの電位であるとする。この場合、低電位のパターンから放出された二次電子は−2V等電位面で2eVの運動エネルギーに相当する上向きの速度を持っているので、このポテンシャル障壁を越え、軸対称電極432から脱出し、検出器で検出される。一方、高電位パターンから放出された二次電子は−2Vの電位障壁を越えられず、ウェーハ面に追い戻されるので、検出されない。従って、低電位のパターンの検出画像は明るく、高電位パターンの検出画像は暗くなる。かくして、ウェーハ408の被検査領域の電位コントラストが得られる。検出画像の明るさと電位とを予め較正しておけば、検出画像からパターンの電位を測定することができる。そして、この電位分布からパターンの欠陥部分を評価することができる。
【0104】
更に、本電子線装置にブランキング偏向器を設け、この偏向器によって一次電子線をクロスオーバー結像点付近に設けられた図示しないストッパーに所定周期で偏向させ、当該ビームを短時間のみ通して他の時間は遮断することを繰り返すことによって、短いパルス幅のビーム束を作ることが可能となる。このような短パルス幅ビームを用いて上記したようなウェーハ上の電位測定等を行えば、高時間分解能でデバイス動作を解析可能となる。即ち、本電子線装置をいわゆるEBテスターとして使用することができる。
【0105】
以上が第4発明の好適な実施形態であるが、第4発明は、上記例にのみ限定されるものではない。
例えば、対物レンズ作動距離W及びボーア径Dとして、ウェーハに最も近い下部電極432に関する値を用いたが、この下部電極が設けられていないか或いは作動していない場合、対物レンズ431の電極443に基づいて対物レンズ作動距離W及びボーア径Dを決定することができる。
【0106】
また、上記例では、被検査試料として半導体ウェーハを例に掲げたが、本発明の被検査試料はこれに限定されず、電子線によって欠陥を検出可能なパターン等が形成された任意の試料、例えばマスク等を評価対象とすることができる。
【0107】
また、電子線装置の構成は任意好適に変更可能であり、小径のレンズは、コンデンサレンズ及び対物レンズに限らず、適用することができる。
更に、ウェーハ408のパターンを検査することができる限り、電子以外の荷電粒子を用いてもよい。
【0108】
以上詳細に説明したように第4発明の電子線装置によれば、軸上色収差係数及び球面収差を小さくできる減速電界型対物レンズを用いた電子線装置において、試料の周辺エッジの影響を実質的に受けることなく高精度に試料の評価を行うための対物レンズの設計指針が得られた、という優れた効果がある。
【0109】
また、第4発明の一つの態様によれば、少なくとも対物レンズが、絶縁物材料から形成した軸対称構造の表面に選択的に金属をコーティングして作った電極を有するようにしたので、レンズ径を小さくすることができる、という優れた効果が得られる。
【0110】
更に、第4発明の別の態様によれば、1枚の試料上に電子光学系を複数並設したので、試料の評価のスループットを向上させることができる、という優れた効果が得られる。
(第5発明の実施の形態)
図9は、第5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9に示すように、電子線装置は、構成が同じ複数の電子光学鏡筒560(図示の例では8個)を試料512上に並設して構成されている。このうちの一つの電子光学鏡筒561は、電子銃550と、一次電子線の軸合わせを行うための軸合わせ偏向器504,505と、コンデンサレンズ506と、一次電子ビーム走査用の静電偏向器507と、電磁偏向器509と静電偏向器510とから構成されたE×B分離器551と、対物レンズ511と、試料512から放出された二次電子、反射電子、あるいは、吸収電子のいずれか一つの検出信号を検出する検出系の検出器508とを有している。
【0111】
電子銃550は、ウェーネルト502と、熱電子放出カソード501と、アノード503とで構成され、一次電子線を放出して試料512に照射するためのものである。上記熱電子放出カソード501は、単結晶LaB6で形成されている。電子銃550の熱電子放出カソード501から放出された一次電子線は、軸合わせ偏向器504,505によってコンデンサレンズ506に対して軸合わせが行われ、コンデンサレンズ506によって試料512に集束される。コンデンサレンズ506によって集束された一次電子線は、対物レンズ511によって試料512に結像される。これと同時に、静電偏向器507とE×B分離器551の電磁偏向器509とで、試料512の面上を走査するように偏向される。電磁偏向器509による偏向角は、静電偏向器507の偏向角の略二倍になるように設定されているため、偏向色収差は、ほとんど生じない。
【0112】
試料512上の走査点から放出された二次電子、反射電子、あるいは、吸収電子のいずれか一つは、対物レンズ511の中央電極519に印加された正の高電圧で引かれて加速・集束され、E×B分離器551によって一次光学系から分離され、二次光学系に投入されて、検出器508に結像される。
【0113】
検出器508は、結像された二次電子、反射電子、あるいは、吸収電子のいずれか一つを検出し、その強度を表す電気信号(二次電子、反射電子、あるいは、吸収電子のいずれか一つの検出信号)として図示しない画像形成部に出力する。また、該画像形成部には、静電偏向器507及び電磁偏向器509に与えられた一次電子線を偏向させるための走査信号がさらに供給される。画像形成部は、走査信号と電気信号とから画像データを合成して、試料512の被走査面を表す画像(SEM像)を構成ないしは表示することができる。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と比較することにより、試料512の欠陥を検出することができる。
【0114】
また、図9に示すように、コンデンサレンズ506は、一体の絶縁材料としてのセラミックを加工して複数の電極を形成し、その表面に選択的に金属コーティングを施すことによって形成されたレンズである。コンデンサレンズ506の複数の電極は、上部電極514、中央電極515、及び下部電極516で構成されており、コンデンサレンズ506は、リード線取付金具552を介して電圧が印加される。また、対物レンズ511も、コンデンサレンズ506と同様に、一体の絶縁材料としてのセラミックを加工して複数の電極を形成し、その表面に選択的に金属コーティングを施すことによって形成されたレンズである。対物レンズ511の複数の電極は、上部電極518、中央電極519、及び下部電極520で構成されており、対物レンズ511は、リード線取付金具553を介して電圧が印加される。このように、加工されたコンデンサレンズ506及び対物レンズ511は、外径の小さいレンズにすることができるため、電子光学鏡筒561の外径を小さくすることができ、一枚の試料512上に数多くの電子光学鏡筒561を並設させることができる。
【0115】
次に、第5発明の特徴について説明する。上記熱電子放出カソード501の加熱電力を、熱電子放出カソード501の両側に押しつけられたグラファイト(図示せず)に流す電流によって調整する。熱電子放出カソード501の加熱電力の粗調整は、従来において行われているように、熱電子放出カソード501の加熱電力を増加させたときの、電子銃550のエミッション電流の増加率が小さくなるように設定する。その後、軸合わせ偏向器504,505、及び静電偏向器507によってレンズに対する軸合わせを行い、前述のように一次電子線を試料512に照射し、静電偏向器507とE×B分離器551の電磁偏向器509とに走査電圧及び走査電流を重畳することによって、試料512の面上を走査する。そして、ベアシリコン等の平坦な試料512上をライン走査したときの二次電子信号(検出信号)をCRT(陰極線管)に表示すると共に、雑音計562でショット雑音の実効値を測定する。雑音計562は、二次電子信号をバンドパスフィルターを通し、その帯域に含まれる雑音電流を整流、平滑してメータを振らせ、実効値を表示する様設計されている。
【0116】
次に、熱電子放出カソード501に一定のビーム電流を流し、熱電子放出カソード501の加熱電力を変化させながら一次電子線を試料512に照射したときの、検出器508での信号/雑音比(S/N比)、あるいは、雑音量の評価を行って熱電子放出カソード501の加熱電力の値を決定する。
【0117】
図10のグラフには、熱電子放出カソード501に一定のビーム電流を流し、熱電子放出カソード501の加熱電力を変化させながら一次電子線を試料512に照射したときの、検出器508での信号/雑音比(S/N比)及び雑音量の測定値を示している。図10において、符号521で示す曲線は、熱電子放出カソード501に一定のビーム電流を流したときのS/N比を表す曲線を示している。符号522で示す曲線は、熱電子放出カソード501の電力と温度との関係から推定した熱電子放出カソード501の寿命を表す曲線を示している。符号523で示す曲線は、電子銃550のエミッション電流を表す曲線を示している。符号524で示す曲線は、熱電子放出カソード501に一定のビーム電流を流したときの雑音量を表す曲線を示している。なお、熱電子放出カソード501の加熱電力の粗調整は、電子銃550の電子銃電流が飽和する領域(符号525から符号525’までの領域)で設定している。
【0118】
図10に示すグラフからわかるように、熱電子放出カソード501の加熱電力を上げると、すなわち、熱電子放出カソード501の温度を上昇させると、ショット雑音(電子数が統計的にばらつくことに起因する雑音量)が減少し、これによって、S/N比が高くなっている。従って、熱電子放出カソード501から放出される電流から一定のビーム電流を試料に流し、熱電子放出カソード501の加熱電力を変化させながら一次電子線を試料512に照射したときの、検出器508での信号/雑音比(S/N比)、あるいは、雑音量の評価を行って熱電子放出カソード501の加熱電力の値を決定することにより、ショット雑音を減少させてS/N比を高くし、もって、試料から放出される二次電子等をS/N比よく検出することができる。また、熱電子放出カソード501の温度を必要以上の高い温度にならないようにすることができるので、熱電子放出カソード501の寿命を長くすることができる。また、従来のエミッション電流が飽和する条件でカソード温度を容易に仮設定することにより、S/N比の高くなる条件を比較的短時間で設定することができ、最適のカソード加熱電流を容易に設定することができる。さらに、従来の方法で熱電子放出カソード501の加熱電力の粗調整を行い、上述した本発明の方法で熱電子放出カソード501の加熱電力の微調整を行うことにより、短時間で最適のカソード加熱条件を設定することができる。
【0119】
また、熱電子放出カソード501から放出される電子流から試料に一定のビーム電流を流したとき、S/N比が所定の値を超えるか、あるいは、雑音量が所定の値以下になるように、熱電子放出カソード501の加熱電力の値を決定することができる。例えば、図10において、S/N比が符号528で示す値を超えるように熱電子放出カソード501の加熱電力(カソードの加熱電流×カソード加熱電圧)の値を、符号529で示す値に決定する。また、雑音量が符号526で示す値以下になるように熱電子放出カソード501の加熱電力の値を、符号527で示す値に決定する。
【0120】
また、熱電子放出カソード501から放出されるビームから試料に一定のビーム電流を流したとき、S/N比の加熱電力に対する増加率が所定の値以下になるか、あるいは、雑音量の減少率が所定の値以下になるように、熱電子放出カソード501の加熱電力の値を決定するとよい。例えば、図10において、符号530,531で示す、S/N比の加熱電力に対する増加率が、符号531で示す増加率の値以下になるように熱電子放出カソード501の加熱電力の値を、符号534で示す値に決定する。また、符号532,533で示す雑音量の減少率が、符号533で示す減少率の値以下になるように熱電子放出カソード501の加熱電力の値を、符号535で示す値に決定する。
【0121】
また、雑音電流/ビーム電流比の評価を行うことにより、熱電子放出カソード501の加熱電力の値を決定してもよい。すなわち、雑音電流をビーム電流で正規化し、その値が一定値以下になるように、熱電子放出カソード501の加熱電力の値を決定してもよい。
【0122】
第5発明によれば、熱電子放出カソードから放出された電子線を試料に照射し、上記試料から放出された二次電子、反射電子、あるいは、吸収電子のいずれか一つを検出系に結像するよう構成された電子光学鏡筒において、上記熱電子放出カソードの加熱電力を変化させながら上記電子線を上記試料に照射したときの、上記検出系での信号/雑音比、あるいは雑音量の評価を行って上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定するようにしたため、ショット雑音を減少させてS/N比を高くし、もって、試料から放出される二次電子等をS/N比よく検出することができる。
(第6発明の実施形態)
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。
【0123】
デバイス製造工程の一例を図11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。
(1) ウェーハを製造するウェーハ製造工程(又はウェハを準備する準備工程)(ステップ600)
(2) 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601)
(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602)
(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603)
(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604)
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。
【0124】
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。
(1) 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)
(2) 形成された薄膜層やウェーハ基板を酸化する酸化工程
(3) 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
(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。
【0125】
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12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。
(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610)
(2) レジストを露光する露光工程(ステップ611)
(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612)
(4) 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613)
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。
【0126】
上記(7)のウェーハ検査工程において、本発明の上記各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。
【0127】
第6発明のデバイス製造方法によれば、上記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、という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0128】
【図1】本発明の第1発明の実施形態における電子線装置の光学系を模式的に示した説明図である。
【図2】本発明の第1発明の他の実施形態における電子線装置の主要部を模式的に示した説明図である。
【図3】本発明の第2発明の一つの実施の形態による電子線装置の概略図である。
【図4】試料における、電子線照射による絶縁破壊に関して比較的弱い領域区分する例を示す概略部分平面図である。
【図5】図5(a)は、本発明の第3発明の実施の形態にかかる電子線装置を示す概略構成図である。
【0129】
図5(b)は、図5(a)の電子線装置における偏向支点の設定を示す線図である。
【図6】図5の実施の形態における光学系で得られるビーム電流を算出したグラフである。
【図7】本発明の第4発明の実施形態に係る電子線装置の概略構成を示す側断面図及び上面図である。
【図8】第4発明の原理を示すため、ウェーハ試料の外径の影響を評価したシュミレーション結果を示す線図である。
【図9】本発明の第5発明の実施の形態にかかる電子線装置を示す概略構成図である。
【図10】図9の実施の形態におけるS/N比及び雑音量の測定値を示すグラフである。
【図11】本発明の第6発明による半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図12】図11の半導体デバイスの製造方法の一部であるリソグラフィー工程を示すフローチャートである。
Claims (24)
- カソード及びアノードを有する電子銃から放出された電子線を試料上に集束させて照射し、前記試料から放出された二次電子を検出器へ入射させる電子線装置において、
前記電子銃から試料へ放出される電子線の照射を最適化する手段を備えたことを特徴とする電子線装置。 - 請求項1に記載の電子線装置において、前記最適化手段は、前記電子銃に近接して配置した二段の偏向器を含み、該二段の偏向器は前記カソードの結晶方位のうち電子線放出が大きい結晶方位が光軸方向を向いていないことにより前記光軸に対して角度をなす方向に放出された電子線を、光軸方向に向かわせるように偏向及び指向することを特徴とする電子線装置。
- 請求項2に記載の電子線装置において、前記二段の偏向器のうち電子銃側に配置された偏向器を電磁偏向器とし、試料側に配置された偏向器を静電偏向器としたことを特徴とする電子線装置。
- 請求項2に記載の電子線装置において、前記カソードの結晶は、遷移金属の炭化物、ホウ化物又は窒化物からなる結晶であることを特徴とする電子線装置。
- 請求項1に記載の電子線装置において、
前記最適化手段はカソード、カソード電位に近いアノード及びアノードを備え、
前記電子銃から複数の方向に放出された電子線のうち、特定の方向に放出された電子線のみを前記試料上に導き、その他の方向に放出された電子線は前記カソード電位に近いアノードに吸収させて捨てるようにしたことを特徴とする電子線装置。 - 請求項1に記載の電子線装置において、試料面上の電子線照射部から放出される前記二次電子を検出して該試料の評価を行い、該試料は試料面の一部に、電子線照射による絶縁破壊に関して比較的弱い領域を有し、前記最適化手段は、前記弱い領域には電子線を照射せず、その他の領域のみを電子線により照射するよう電子線の照射を制御する手段として構成されている、ことを特徴とする電子線装置。
- 請求項6に記載の電子線装置において、前記絶縁破壊に関して比較的弱い領域として、トランジスタのゲート酸化膜が形成されている領域と、その領域に電気的に接続された領域とが選択されるようになされていることを特徴とする電子線装置。
- 請求項6に記載の電子線装置において、電子線の走査は試料面全面に対して実施されるようになされており、前記絶縁破壊に関して比較的弱い領域を電子線が走査する際に電子線がブランキングされるようになされていることを特徴とする電子線装置。
- 請求項1に記載の電子線装置において、試料面上の電子線照射部から放出される前記二次電子を検出して該試料の評価を行い、試料面を、前記絶縁破壊に関して比較的弱い領域とその他の領域とに区分し、前記最適化手段は、双方の領域にそれぞれ異なるドーズレベルの電子線照射を行って試料面を評価すべく前記電子線の照射を制御する手段として構成されていることを特徴とする電子線装置。
- 請求項1に記載の電子線装置において、熱カソードを有する前記電子銃から放出された電子線を開口に照射し、該開口を通過した電子線を試料に縮小投影し、二段の偏向器で上記試料を走査し、該試料から放出された二次電子を対物レンズが作る電界で加速し、E×B分離器で二次電子検出器に導くようになっており、前記最適化手段は、上記対物レンズ近傍の偏向色収差が最小になる位置に、上記二段の偏向器の偏向支点を設定する手段として構成されていることを特徴とする電子線装置。
- 請求項1の電子線装置において、上記電子銃は、空間電荷制限条件で動作することを特徴とする電子線装置。
- 請求項10に記載の電子線装置において、上記開口は、正方形形状であることを特徴とする電子線装置。
- 請求項11に記載の電子線装置において、上記試料には負の電圧が印加され、上記対物レンズの下極には上記試料よりもさらに低い電位の電圧が与えられることを特徴とする電子線装置。
- 請求項1に記載の電子線装置において、対物レンズと試料との間に一次電子線に対する減速電界を形成し、集束した電子線で該試料面を走査する電子光学系を備え、該試料から放出された二次電子が前記対物レンズを通過した後、該電子光学系から逸らせて検出されるようになっており、前記最適化手段は、前記対物レンズの作動距離をW、該対物レンズの前記試料側に最も近い電極のボーア径をDとしたとき、
W+D/2≦5mm
の寸法関係を設定する手段として構成されているたことを特徴とする、電子線装置。 - 請求項1に記載の電子線装置において、該装置は、減速電界対物レンズを有する電子光学系を用いて平坦なウェーハの周辺からRmm以上内側の領域を評価可能な電子線装置であり、前記最適化手段は、前記対物レンズの作動距離をW、該対物レンズの前記試料側に最も近い電極のボーア径をDとしたとき、
W+D/2≦Rmm
の寸法関係を設定する手段として構成されていることを特徴とする、電子線装置。 - 請求項1に記載の電子線装置において、少なくとも前記対物レンズが、絶縁物材料から形成した軸対称構造の表面に選択的に金属をコーティングして作った電極を有することを特徴とする、電子線装置。
- 請求項14乃至16のいずれか1項に記載の電子線装置であって、1枚の試料上に前記請求項16の特徴を有する電子光学系を複数並設したことを特徴とする電子線装置。
- 請求項1に記載の電子線装置において、該装置は、熱電子放出カソードから放出された電子線を試料に照射し、上記試料から放出された二次電子、反射電子、あるいは、吸収電子のいずれか一つを検出系へ検出するよう構成された電子光学鏡筒を有し、前記最適化手段は、上記熱電子放出カソードの加熱電力を変化させながら上記電子線を上記試料に照射したときの、上記検出系での信号/雑音比、あるいは雑音量の評価を行って上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定する手段として構成されていることを特徴とする電子線装置。
- 請求項18に記載の電子線装置において、上記熱電子放出カソードから放出された電子線から試料に一定のビーム電流を流したとき、上記信号/雑音比が所定の値を超えるか、あるいは、上記雑音量が所定の値以下になるように、上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定することを特徴とする電子線装置。
- 請求項18に記載の電子線装置において、上記熱電子放出カソードから放出された電子線から試料に一定のビーム電流を流したとき、上記信号/雑音比の加熱電力に対する増加率が所定の値以下になるか、あるいは、上記雑音量の減少率が所定の値以下になるように、上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定することを特徴とする電子線装置。
- 請求項18に記載の電子線装置において、雑音電流/ビーム電流比の評価を行うことにより、上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定することを特徴とする電子線装置。
- 請求項18に記載の電子線装置において、上記熱電子放出カソードの加熱電力を変化させたときの電子銃電流の変化が緩やかになるように、上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を仮決定し、該仮決定後に、上記検出系での信号/雑音比、あるいは雑音量の評価に基づいて上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定することを特徴とする電子線装置。
- 請求項18に記載の電子線装置において、上記熱電子放出カソードの加熱電力と上記信号/雑音比との関係と、上記熱電子放出カソードの加熱電力と上記熱電子放出カソードの寿命との関係とを考慮して、上記熱電子放出カソードの加熱電力の値を決定することを特徴とする電子線装置。
- 請求項1乃至23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。
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---|---|---|---|
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009517816A (ja) * | 2005-11-28 | 2009-04-30 | カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー | 粒子光学部品 |
JP2009277648A (ja) * | 2008-04-17 | 2009-11-26 | Hitachi High-Technologies Corp | 検査装置、および、検査方法 |
JP2010097940A (ja) * | 2008-09-24 | 2010-04-30 | Applied Materials Israel Ltd | 電子顕微鏡における可変速度スキャニング |
JP2012514190A (ja) * | 2008-12-29 | 2012-06-21 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 集積回路デバイス構造をナノプロービングするための方法(集積回路デバイス構造のナノプロービング) |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1259974A4 (en) * | 2000-02-09 | 2003-08-06 | Fei Co | DETECTION OF THE SECONDARY PARTICLES BY THE LENS FOR FOCUSED ION RAY DEVICE |
US6998611B2 (en) * | 2001-09-06 | 2006-02-14 | Ebara Corporation | Electron beam apparatus and device manufacturing method using same |
JP2003086127A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-03-20 | Toshiba Corp | 電子線装置及び該装置を用いたデバイス製造方法 |
KR100685588B1 (ko) * | 2002-06-13 | 2007-02-22 | 가부시키가이샤 도쿄다이가쿠 티엘오 | 전자 광학 경통 및 그 제조 방법 |
US7319335B2 (en) * | 2004-02-12 | 2008-01-15 | Applied Materials, Inc. | Configurable prober for TFT LCD array testing |
US6833717B1 (en) * | 2004-02-12 | 2004-12-21 | Applied Materials, Inc. | Electron beam test system with integrated substrate transfer module |
US7355418B2 (en) * | 2004-02-12 | 2008-04-08 | Applied Materials, Inc. | Configurable prober for TFT LCD array test |
JP4194526B2 (ja) * | 2004-05-14 | 2008-12-10 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線の調整方法、及び荷電粒子線装置 |
US7425713B2 (en) * | 2005-01-14 | 2008-09-16 | Arradiance, Inc. | Synchronous raster scanning lithographic system |
US7468506B2 (en) * | 2005-01-26 | 2008-12-23 | Applied Materials, Israel, Ltd. | Spot grid array scanning system |
US7468507B2 (en) * | 2005-01-26 | 2008-12-23 | Applied Materials, Israel, Ltd. | Optical spot grid array scanning system |
US7535238B2 (en) * | 2005-04-29 | 2009-05-19 | Applied Materials, Inc. | In-line electron beam test system |
US7427765B2 (en) * | 2005-10-03 | 2008-09-23 | Jeol, Ltd. | Electron beam column for writing shaped electron beams |
EP1783811A3 (en) * | 2005-11-02 | 2008-02-27 | FEI Company | Corrector for the correction of chromatic aberrations in a particle-optical apparatus |
TWI323788B (en) * | 2006-03-14 | 2010-04-21 | Applied Materials Inc | Method to reduce cross talk in a multi column e-beam test system |
US7786742B2 (en) * | 2006-05-31 | 2010-08-31 | Applied Materials, Inc. | Prober for electronic device testing on large area substrates |
US7602199B2 (en) * | 2006-05-31 | 2009-10-13 | Applied Materials, Inc. | Mini-prober for TFT-LCD testing |
US20080135774A1 (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-12 | Asml Netherlands B.V. | Scatterometer, a lithographic apparatus and a focus analysis method |
US20080251019A1 (en) * | 2007-04-12 | 2008-10-16 | Sriram Krishnaswami | System and method for transferring a substrate into and out of a reduced volume chamber accommodating multiple substrates |
EP2128885A1 (en) | 2008-05-26 | 2009-12-02 | FEI Company | Charged particle source with integrated energy filter |
JP5135115B2 (ja) * | 2008-08-08 | 2013-01-30 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線を用いた検査方法および検査装置 |
JP5135116B2 (ja) * | 2008-08-08 | 2013-01-30 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線を用いた検査方法および検査装置 |
EP2511936B1 (en) | 2011-04-13 | 2013-10-02 | Fei Company | Distortion free stigmation of a TEM |
US8604427B2 (en) * | 2012-02-02 | 2013-12-10 | Applied Materials Israel, Ltd. | Three-dimensional mapping using scanning electron microscope images |
US9240301B1 (en) * | 2012-03-27 | 2016-01-19 | Applied Physics Technologies, Inc. | Thermal-field type electron source composed of transition metal carbide material with artificial facet |
JP5937878B2 (ja) * | 2012-04-24 | 2016-06-22 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | パターンマッチング方法及び装置 |
JP6166910B2 (ja) * | 2013-02-26 | 2017-07-19 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | カソードの動作温度調整方法、及び描画装置 |
EP2779201A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-17 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | High brightness electron gun, system using the same, and method of operating the same |
JP6265643B2 (ja) * | 2013-07-31 | 2018-01-24 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電子ビーム装置 |
US9715724B2 (en) | 2014-07-29 | 2017-07-25 | Applied Materials Israel Ltd. | Registration of CAD data with SEM images |
WO2016094784A1 (en) | 2014-12-12 | 2016-06-16 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Coating methods using organosilica materials and uses thereof |
KR20170140153A (ko) | 2014-12-23 | 2017-12-20 | 엑손모빌 업스트림 리서치 캄파니 | 구조화된 흡착제 베드, 이의 제조방법 및 이의 용도 |
US10083812B1 (en) | 2015-12-04 | 2018-09-25 | Applied Physics Technologies, Inc. | Thermionic-enhanced field emission electron source composed of transition metal carbide material with sharp emitter end-form |
US10179839B2 (en) | 2016-11-18 | 2019-01-15 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Sulfur terminated organosilica materials and uses thereof |
JP6882972B2 (ja) * | 2017-10-24 | 2021-06-02 | 株式会社日立ハイテク | 荷電粒子線装置、断面形状推定プログラム |
GB201904168D0 (en) * | 2019-03-26 | 2019-05-08 | Nikon Metrology Nv | Method of setting a filament demand in an x-ray apparatus, controller, x-ray apparatus, control program and storage medium |
KR20210132599A (ko) | 2020-04-24 | 2021-11-04 | 아이엠에스 나노패브릭케이션 게엠베하 | 대전 입자 소스 |
JP2022162802A (ja) * | 2021-04-13 | 2022-10-25 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 荷電粒子ビーム描画装置 |
Family Cites Families (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL7012671A (ja) * | 1970-08-27 | 1972-02-29 | ||
US3885194A (en) * | 1973-04-30 | 1975-05-20 | Westinghouse Electric Corp | Temperature control for an indirectly heated cathode for a high power electron beam gun |
JPS5648028A (en) * | 1979-09-26 | 1981-05-01 | Toshiba Corp | Electron gun |
JPS56114269A (en) * | 1980-02-15 | 1981-09-08 | Internatl Precision Inc | Scanning type electronic microscope |
EP0049872B1 (en) * | 1980-10-15 | 1985-09-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electron beam exposure system |
JPS57118357A (en) * | 1981-01-14 | 1982-07-23 | Jeol Ltd | Objective lens for scan type electron microscope |
JPS58169762A (ja) * | 1982-03-30 | 1983-10-06 | Internatl Precision Inc | 電子線装置 |
DE3583423D1 (de) * | 1984-10-09 | 1991-08-14 | Toshiba Kawasaki Kk | Verfahren zur erzeugung eines gewuenschten musters auf einem ziel mittels elektronenstrahlbelichtung desselben. |
JPH065691B2 (ja) | 1987-09-26 | 1994-01-19 | 株式会社東芝 | 半導体素子の試験方法および試験装置 |
US5254857A (en) * | 1991-05-31 | 1993-10-19 | Kachina Technologies, Inc. | Fast scanning electron microscope (FSEM) |
JP2732961B2 (ja) * | 1991-07-18 | 1998-03-30 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子線装置 |
JP3081393B2 (ja) * | 1992-10-15 | 2000-08-28 | 株式会社日立製作所 | 走査電子顕微鏡 |
JP2927627B2 (ja) * | 1992-10-20 | 1999-07-28 | 株式会社日立製作所 | 走査電子顕微鏡 |
JPH08180824A (ja) * | 1994-12-22 | 1996-07-12 | Hitachi Ltd | 電子線源、その製造方法、電子線源装置及びそれを用いた電子線装置 |
US5854490A (en) * | 1995-10-03 | 1998-12-29 | Fujitsu Limited | Charged-particle-beam exposure device and charged-particle-beam exposure method |
US6172363B1 (en) * | 1996-03-05 | 2001-01-09 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for inspecting integrated circuit pattern |
JP3715992B2 (ja) * | 1996-09-24 | 2005-11-16 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子線照射装置 |
JPH10106926A (ja) * | 1996-10-01 | 1998-04-24 | Nikon Corp | 荷電粒子線リソグラフィ装置、荷電粒子線リソグラフィ装置の評価方法およびパターン形成方法 |
US6107636A (en) * | 1997-02-07 | 2000-08-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Electron beam exposure apparatus and its control method |
FR2762713A1 (fr) * | 1997-04-25 | 1998-10-30 | Commissariat Energie Atomique | Microdispositif pour generer un champ multipolaire, en particulier pour filtrer ou devier ou focaliser des particules chargees |
US6392333B1 (en) * | 1999-03-05 | 2002-05-21 | Applied Materials, Inc. | Electron gun having magnetic collimator |
US6507044B1 (en) * | 1999-03-25 | 2003-01-14 | Advanced Micro Devices, Inc. | Position-selective and material-selective silicon etching to form measurement structures for semiconductor fabrication |
US6162735A (en) * | 1999-03-26 | 2000-12-19 | Infineon Technologies North America Corp. | In-situ method for preparing and highlighting of defects for failure analysis |
US6608308B1 (en) * | 1999-05-26 | 2003-08-19 | Nikon Corporation | Electrostatic lens systems for secondary-electron mapping-projection apparatus, and mapping-projection apparatus and methods comprising same |
US6288401B1 (en) * | 1999-07-30 | 2001-09-11 | Etec Systems, Inc. | Electrostatic alignment of a charged particle beam |
KR20010051486A (ko) * | 1999-11-10 | 2001-06-25 | 에텍 시스템즈, 인코포레이티드 | 전자 빔 컬럼용 4극관 전자 총 |
SG92679A1 (en) * | 2000-02-29 | 2002-11-19 | Inst Materials Research & Eng | Selective deposition of a particle beam based on charging characteristics of a sample |
KR100885940B1 (ko) | 2000-06-27 | 2009-02-26 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 하전입자선에 의한 검사장치 및 그 검사장치를 사용한장치제조방법 |
WO2002001596A1 (en) | 2000-06-27 | 2002-01-03 | Ebara Corporation | Charged particle beam inspection apparatus and method for fabricating device using that inspection apparatus |
WO2002013227A1 (fr) | 2000-07-27 | 2002-02-14 | Ebara Corporation | Appareil d'analyse a faisceau plan |
US7244932B2 (en) | 2000-11-02 | 2007-07-17 | Ebara Corporation | Electron beam apparatus and device fabrication method using the electron beam apparatus |
EP1273907A4 (en) | 2000-11-17 | 2006-08-30 | Ebara Corp | METHOD AND INSTRUMENT FOR WAFER INSPECTION AND ELECTRON BEAM |
US6586158B2 (en) * | 2001-05-25 | 2003-07-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Anti-charging layer for beam lithography and mask fabrication |
-
2002
- 2002-06-11 WO PCT/JP2002/005786 patent/WO2002103337A2/en active Application Filing
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2005
- 2005-12-16 US US11/304,680 patent/US7361895B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2008
- 2008-01-11 US US12/007,511 patent/US8368016B1/en active Active
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009517816A (ja) * | 2005-11-28 | 2009-04-30 | カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー | 粒子光学部品 |
US10622184B2 (en) | 2005-11-28 | 2020-04-14 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Objective lens arrangement usable in particle-optical systems |
US11527379B2 (en) | 2005-11-28 | 2022-12-13 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Objective lens arrangement usable in particle-optical systems |
JP2009277648A (ja) * | 2008-04-17 | 2009-11-26 | Hitachi High-Technologies Corp | 検査装置、および、検査方法 |
JP2010097940A (ja) * | 2008-09-24 | 2010-04-30 | Applied Materials Israel Ltd | 電子顕微鏡における可変速度スキャニング |
JP2012514190A (ja) * | 2008-12-29 | 2012-06-21 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 集積回路デバイス構造をナノプロービングするための方法(集積回路デバイス構造のナノプロービング) |
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