JP2005085618A - 電子線装置及び該装置を用いたデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 マルチビームの各々で充分な電流を得、収差の影響を軽減する。
【解決手段】 電子線装置は、４本の電子線を放出するＴａＣカソード２の電子銃１と、１次電子マルチビームを形成して試料９上に照射するための光学系（３、４、６、８）と、マルチビームを試料上で走査するための偏向器１９、２０と、２次電子を偏向させるＥ×Ｂ分離器７と、拡大レンズ１０と、各マルチビームの走査箇所からの２次電子線を夫々独立に検出するマルチアノード１３と、ＣＰＵ１５と、画像処理装置１６と、を備える。マルチビームは、試料面上で一軸方向に投影したとき等間隔に並ぶように形成される。マルチビームの各々をそれらのビーム間隔より充分大きい距離に亘って一軸方向に対して直角方向に走査すると共に、該一軸方向に試料を連続移動させて評価を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば最小線幅０．１μｍ以下のパターンを有するウェーハ等の試料に１次電子線を照射し、該試料から放出された２次電子線を検出し、これにより得られた２次電子画像に基づいて試料を評価する電子線装置、並びに、当該電子線装置を用いたデバイス製造方法に関する。

半導体ウェーハやマスク等の試料の欠陥を検出するため、細く絞った複数の１次電子のマルチビームで試料上を走査して該試料から発生する２次電子を検出器で検出することにより、高分解能、高スループットで欠陥を検出する電子線装置が知られている（非特許文献１及び特許文献１参照）。

通常、このようなマルチビームは、一軸方向へ投影したビーム間隔が全て等しくなるように形成され、電気的走査は、該一軸方向へビーム間隔の走査幅で実行される。また、これと同時に、該電気的走査の方向と直角方向にステージを連続移動させながら、即ち、これに載置されている試料を連続移動させながら、試料の被評価領域全体に亘って、欠陥検査等の評価が行われる。

上記従来の技術では、例えば８本の直径０．１μｍのマルチビームをｘ軸方向に平行に並べ、１００μｍ幅を走査しようとすると、ビーム間隔（走査幅）／ビーム径＝１０００となり、非常に広い空間にビームが粗に散らばっていることになる。そのため、単一カソードの単一のエミッターから放出された電子を、複数の開口を有する開口板を通過させて分割しようとしても、エミッタンス値が不足し、大きいビーム電流が得られないといった問題点があった。また、輝度の高いＴａＣカソードを用い、その４つの方向に放出された電子線から４本のマルチビームを作ったとしても、上記ビーム間隔／ビーム径の比率を保とうとすると、輝度が高いにも係らず、ビーム電流は、小さい値しか得られなかった。更には、正方形カソードの各コーナーに配置した４個のエミッターを用い、４つのエミッターから各方向に放出された電子線から４本のマルチビームを作ったとしても（特許文献２参照）、上記比率が問題となり、電子光学系の収差が大きくなる光軸から離れた位置に開口を配置しなければならなかった。

Japanese Journal of Applied Physics, Vol.28, No.10, October, 1989, pp.2058-2064 特願２０００−１９２９１８号公報 特願２００１−０５２０５３号公報

本発明は、上記事実に鑑みてなされたもので、収差の影響を少なくした状態で、ビーム間隔／ビーム径の上記比率を１０００倍より小さくすると共に、各ビームで充分なビーム電流を達成し、しかも高速で評価可能な電子線装置を提供することを目的とする。

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。

上記課題を解決するため、本発明は、複数の１次電子ビームで試料上を走査し、各々の走査箇所から放出された２次電子線を夫々独立に検出する検出器を備える電子線装置であって、複数の１次電子ビームは、試料面上で一軸方向に投影したとき等しいビーム間隔に並ぶように形成され、１次電子ビームの各々をそれらのビーム間隔より充分大きい距離に亘って該一軸方向に対して直角方向に走査すると共に、該一軸方向に試料を連続移動させて該試料の評価を行うことを特徴とする。

本発明によれば、複数の１次電子ビームを、それらのビーム間隔より充分大きい距離に亘って該一軸方向に対して直角方向に走査すると共に、該一軸方向に試料を連続移動させる。検出器は、各々の走査箇所から放出された２次電子線を夫々独立に検出する。この検出信号から画像が形成されて試料の評価が行われる。なお、各ビームを走査するとき、走査の大きな振れに起因して発生する像面湾曲、走査非点等の収差を、走査に同期してダイナミックに補正することが好ましい。

このような走査方法により、ビーム間隔／ビーム径の比率を１０００倍より十分小さくすることができ、各ビームで充分な電流が得られる。また、複数の１次電子ビームを光軸の回りに集中させることができるので、収差の影響を少なくすることができる。更に、各ビームをビーム間隔に比べて遥かに大きい距離に亘って走査するため高いスループットで試料を評価することができる。

好ましくは、複数の１次電子ビームの相隣るビーム間距離は、ほぼ等しいのがよい。
また、本発明では、電子線源として、例えばＴａＣ等の遷移金属炭化物或いはタングステンジルコニウムでできたカソードを用いてもよい。この場合、遷移金属炭化物カソードから例えば４本のビームを発生させても、高い強度を維持することができる。

また、その代わりに、ＬaＢ6カソードから放出された電子線を複数の開口を通過させることにより複数の１次電子ビームを分離形成してもよい。本発明によれば、この場合でも１個のエミッターで充分な電流が得られると共に、従来から使用されているため信頼性が保証されているという利点がある。

本発明の更に別の好ましい態様は、複数の１次電子ビームのうちビーム強度又は検出器の検出効率の少なくともいずれかが低いビームの走査箇所について、少なくとも２回走査を実行し、それらの検出信号を加算平均処理することを特徴とする。これにより、試料の被評価領域に亘ってほぼ均一なＳ／Ｎ比の２次電子信号が得られ、正確な評価を行うことができる。

本発明のデバイス製造方法は、上記各態様の電子線装置を用いて、ウェーハプロセス途中又は少なくとも１つのウェーハプロセス終了後のウェーハとしての試料を評価することを特徴とする。

本発明の他の利点及び作用効果は、以下の説明によって更に明らかとなる。

以上詳細に説明したように本発明の電子線装置によれば、複数の１次電子ビームを、それらのビーム間隔より充分大きい距離に亘って該一軸方向に対して直角方向に走査すると共に、該一軸方向に試料を連続移動させるようにしたので、ビーム間隔／ビーム径の比率を１０００倍より小さくすることができ、各ビームで充分な電流が得ることができ、複数の１次電子ビームを光軸の回りに集中させて収差の影響を少なくすることができ、或いは、高いスループットで試料を評価することができる、という優れた効果が得られる。

（電子線装置）
図１には、本発明の第１の実施例に係る、電子線装置の概略構成が示されている。
図１に示すように、第１の実施例に係る電子線装置は、例えばＴａＣ等の遷移金属炭化物でできたカソード２を有する電子銃１を備えている。このＴａＣカソード２は、ＬaＢ6カソードと比べて輝度が高く、４回対称の方向に４本のビームを放出することが知られている。

電子銃１で放出された電子線からマルチビームを形成し、試料９上に照射するための１次光学系は、ＴａＣカソード２から放出された１次電子を集束させてクロスオーバー５を形成するコンデンサレンズ３と、コンデンサレンズ３及びクロスオーバー５との間に配置され、４つの開口を有するアパーチャ４と、縮小レンズ６と、Ｅ×Ｂ分離器７と、対物レンズ８と、を備えている。本実施例では、アパーチャ４が４つの開口を有しているため、図１の右下断面図に示すように、１次光学系の光軸１７の回りに４本のマルチビーム６０、６１、６２、６３（試料面のｘｙ平面上では照射スポット）が形成されることになる。これらのマルチビームは、ｙ軸方向に投影したとき、試料面上で等間隔に並ぶように形成されている。後述する理由により、これらのマルチビームは光軸１７から収差の少ない距離の範囲内に集中されていることがわかる。

また、細く絞られた１次電子のマルチビームを試料９上で走査するため、偏向器１９が縮小レンズ６の後段に配置され、偏向器２０がＥ×Ｂ分離器７の一構成部品として組み込まれている。偏向器１９、２０は、ｘ軸方向の偏向電圧Ｖx及びｙ軸方向の偏向電圧Ｖyを各々調整制御される。図１の右下断面図に示すように、マルチビーム６０〜６３の走査方向１８は、ｘ軸に平行の方向である。また、偏向器１９、２０による各ビームの試料面上での走査距離は、試料面上でのマルチビームの相隣る間隔に比べて充分に大きく設定されている。

Ｅ×Ｂ分離器７は、試料上に照射される１次電子に対しては、電場Ｅから受ける力と磁場Ｂから受ける力の影響が相殺される条件（ウィーン条件）を形成し、試料側からＥ×Ｂ分離器７に入射する２次電子に対しては、光軸１７に対して所定方向に偏向させ、１次電子線から分離させる。

Ｅ×Ｂ分離器７による２次電子線の偏向方向には、１次光学系と共通の対物レンズ８と共に２次光学系を構成する拡大レンズ１０が配置されている。また、拡大レンズ１０の後段には、１次電子のマルチビームと同期して２次電子線を偏向させるための偏向器１１が配置されている。

拡大レンズ１０の結像面には、２次電子線の強度を増倍させて検出するＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート）検出器１２が配置されている。このＭＣＰ検出器１２に隣接して、各マルチビームの照射スポットから放出された夫々の２次電子線のアナログ電圧信号を独立に取り出すため配置された４チャンネルのマルチアノード１３が配置されている。マルチアノード１３には、Ａ／Ｄコンバータ１４を介して、画像処理装置１６が接続されている。更には、本実施例の電子線装置の各構成要素を制御・管理して試料の評価を行うＣＰＵ１５が用意されている。

なお、試料９は、図示しないステージの上に配置されている。このステージはＣＰＵ１５からの指令により、ｘ軸方向即ち走査方向１８に対して直角をなす、ｙ軸方向に連続移動したり、走査ストライプの変更時にはステップ移動するように制御される。

次に、第１の実施例の作用を説明する。
電子銃１のＴａＣカソード２から４回対称の方向に夫々放出された４本の１次電子ビームは、コンデンサレンズ３により集束され、アパーチャ４の４つの開口を通過して夫々成形された後、５の位置にクロスオーバーを形成する。この４本の成形ビームは、縮小レンズ６及び対物レンズ８で縮小され、試料９上に照射スポット６０、６１、６２、６３を形成する。これらの照射スポットは、偏向器１９、２０によりｘ軸方向に平行な偏向方向１８に相隣るビーム間距離よりも充分に大きな距離のストライプ幅に亘って電気的に走査されると共に、試料９がｙ軸方向に移動されることで機械的に走査される。これにより試料面上の被評価領域が順次マルチビームにより漏れなく走査されていく。このとき、ｘ方向にマルチビームを大きく振ったときの像面湾曲と走査非点とは、走査に同期してダイナミックに収差補正が行われる。

１次電子の照射により試料９から放出された２次電子は、対物レンズ９により拡大された後、Ｅ×Ｂ分離器７により２次光学系の光軸に沿って進行するように偏向され、拡大レンズ１０によりビーム間距離が更に拡大され、ＭＣＰ検出器１２で増倍されて検出される。このとき、偏向器１１は、１次電子マルチビームの偏向と同期して２次電子線を偏向させるので、マルチアノード１３は、４本のマルチビームの各々に対応して発生した２次電子線の検出信号を夫々独立に取り出すことができる。マルチアノード１３により取り出された各々の２次電子線のアナログ検出信号は、Ａ／Ｄコンバータ１４によりデジタルデータにＡ／Ｄ変換され、画像処理装置１６に転送される。画像処理部１６では、マルチアノード１３の各信号から４チャンネルのＳＥＭ画像を形成し、該画像から試料９の被評価領域全体のＳＥＭ画像を構成する。ＣＰＵ１５は、このＳＥＭ画像に基づいて、試料９の評価を行う。

以上のように、第１の実施例では、マルチビームを相隣るビーム間距離よりも充分に大きな距離のストライプ幅に亘ってｘ軸方向に電気的に走査すると共に、ｙ軸方向に機械的に走査するので、ビーム間隔／ビーム径の比率を１０００倍より十分小さくしつつ、ＴａＣを使用したことと相まって各ビームで充分な電流が得られる。更にはビーム間隔／ビーム径の上記比率を１０００より小さくすることにより、マルチビームを光軸１７の回りに集中させ、更には、ビームをｘ軸方向に大きく振ったときの収差が走査に同期して収差補正されるため、収差の影響を非常に少なくすることができる。

なお、ＣＰＵ１５による試料９の欠陥検出は、例えば、以下のようにして行われる。
ＣＰＵ１５は、例えば、そのメモリに予め蓄えられていた欠陥の存在しない試料９の２次電子線基準画像と、実際に検出された２次電子線画像とを比較照合し、倍率補正、回転、平行移動補正を行った後、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、「欠陥候補」と判定し、閾値を超える場合には「欠陥候補ではない」と判定する。

また、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。この場合、パターンマッチングは平行移動補正のみを行えばよい。例えば、１番目に検出されたダイの画像及び２番目に検出された他のダイの画像が非類似であり、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候補であると判定される。また、パターンを横切って走査したときの２次電子の強度信号が予め較正された所定の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候補であると判定することができる。

次に、本発明の第２の実施例を説明する。なお、第１の実施例と同様の構成要件については同一符号を用いて詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
第２の実施例では、図１に示す電子線装置において、ＴａＣカソードの代わりにＬaＢ6カソードを使用する。この場合も、光軸方向に放出された電子線で光軸の近傍に置かれた複数の開口を照明すればよい。ビーム数は任意に選択することができる。

図２（ａ）、（ｂ）に、第２の実施例に係る電子線装置において７個の１次電子マルチビームを作る場合の説明図が示されている。なお、図２（ａ）では、横方向がｘ軸、縦方向がｙ軸に対応しており、両軸により画定されるｘｙ座標系は、電子線装置に対して静止した座標系である。

図２（ａ）に示されるように、１次電子ビームのｘｙ平面における照射スポットは、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７であり、夫々正三角形の頂点にビームが来るようにマルチ開口が配置されている。各ビームは、０．１μｍφで、ｙ軸方向に投影した間隔は１μｍである。このとき、両端のビーム間隔は、６μｍとなる。この場合、ビーム径に対するビーム間隔の比率（ビーム間隔／ビーム径）＝６０となり、１０００より遥かに小さくなる。

本実施例では、マルチビームのｘ軸方向の走査は、偏向電圧Ｖxの制御のみで行うが、 マルチビームのｙ軸方向の移動は、ステージを＋ｙ軸方向に機械的に移動させて試料を同方向に移動させると共に、電圧Ｖyでマルチビームを＋ｙ軸方向に移動させる。このとき、１走査ライン上のｘ軸方向の走査の間、試料の機械的移動速度を、偏向電圧Ｖyによる偏向速度と等しくする。この補正偏向により、マルチビームの照射スポット２１〜２７が試料上で同一のｙ位置を走査することとなる。１走査ラインの走査が完了すると、照射スポットをビーム径（ピクセル寸法）と同じ１／１０μｍだけ−ｙ方向に偏向させ、次の走査ライン上の走査に移行する。このライン変更は、例えば、偏向電圧Ｖｙをビームの１／１０μｍ移動分だけ短時間で減少させることにより、実行することができる。なお、このライン変更は、偏向電圧Ｖｙを、試料が１／１０μｍ、＋ｙ方向に移動している間に、一定値に維持することにより、行うこともできる。

具体的な走査例を図２（ａ）に示す。先ず、１番目のビーム２１が試料上の被評価領域３０のうち最初のストライプ３１のコーナーと一致した時点から走査が開始される。１本のビームは、２９で示した方向に走査され、左端のビーム２６がストライプの端３３に達したらｘ軸方向の走査が終了し、逆方向、即ち図面に向かって右から左への走査が開始される。即ち、ｘ軸方向の偏向電圧Ｖxは、図２（ｂ）の点線で示されたように、三角波となる。ｘ軸方向の走査と共に、ステージは、マルチビームのｘ軸方向５往復当たり＋ｙ軸方向に７μｍの機械的移動速度（即ち、ｘ方向片道走査当たり７／１０μｍ）で連続的に試料を移動させている。これと同時に、図２（ｂ）の実線の右上がり区分により示されるように、偏向電圧Ｖｙは、マルチビームがその片道ｘ方向走査当たり＋ｙ軸方向に７／１０μｍ移動するように増加され、方道走査が終了した各時点で、ビームの１／１０μｍ移動分だけ減少されている。これにより、マルチビームの照射スポット２１〜２７は、試料上において、それらがｘ軸方向に５往復する間に、夫々−ｙ軸方向に１０×１／１０＝１μｍの走査幅２８を夫々移動する。これによって、図２（ａ）に示したように、ストライプ３１のうちｘ軸方向にストライプ幅×ｙ軸方向に７μｍの領域を切れ目無く７本のマルチビームで走査したことになる。

ストライプ３１は、ｙ軸方向に更に続いているため、次の領域を走査するため、図２（ｂ）に示されるように、偏向電圧Ｖｙをピーク値から初期値（最小値）に鋸歯状に戻すように制御する。Ｖｙのピーク値では＋ｙ軸方向に（７／１０−１／１０）×１０＝６μｍの偏向に相当していたので、これを最小値に戻すと、マルチビームは、−ｙ軸方向に６μｍ戻る。即ち、上述した走査完了領域における最下端のビームの走査終了位置、即ち次に走査を開始すべき位置へと移行する。例えば、偏向電圧Ｖyがピーク値のとき、ビーム２１に着目すると、これは最初の位置２７から−ｙ軸方向へ１μｍ下方に移動した３６の位置即ち２番目のビーム２２の開始位置にある。ここで、偏向電圧Ｖｙを最小値に戻すと、ビーム２１は、位置３６から−ｙ軸方向に６μｍの走査位置３５、即ち７番目のビーム２７が走査完了した位置の直後へ短時間に移動する。そして、ストライプ３１の残りの領域について上述と同様に走査が続行される。

このように、マルチビームのｙ軸方向の走査を、ステージの機械的移動だけでなく、偏向電圧ｖｙの制御により行ったのは、ステージの機械的移動だけでは、１つのストライプの走査において、ステージのｙ軸方向の連続移動とステップ移動とを交互に繰り返さなければならず、ステップ移動後の位置合わせが機械的誤差により困難となるからである。本実施例では、１つのストライプの走査において、ステージのｙ軸方向の連続移動のみで１つのストライプ全体の走査を行うことができる。このとき、走査開始位置へのビームのステップ移動は、偏向電圧Ｖｙを初期値である最小値に戻すだけで済み、次の走査開始位置の位置合わせをきわめて容易に且つ正確に行うことができる。

１つのストライプ３１の走査が終了すると、ｘ軸方向に隣接するストライプ３４が走査可能となるようにステージがｘ軸方向にステップ移動される。今度は逆方向即ち−ｙ軸方向にステージを連続移動させながら、ストライプ３４に対して同様の走査が順次実行される。

次に、ＬaＢ6の単一カソード電子銃で７個のマルチビームを作ることができることを説明する。図３において、４２で示された曲率半径を有するＬaＢ6カソード４１から放出された電子線は、クロスオーバー４３ａを作る。クロスオーバー４３ａから角度θをなす方向以内の範囲には、強度がほぼ一様な電子線が放出されている。この角度以内にマルチ開口４５ａを設け、光学系４４でビームを集束して、最大ビーム間隔ｌbのビームを開口半角αiで作るとする。このとき、電子銃と試料面とでビームエネルギーが同じである場合、
ｄg・θg＝ｌb・αi （１）
が成立する。ここで、θgは、最大ビーム間隔ｌbに対応するマルチ開口４５ａの開口間隔がクロスオーバー４３ａに対して張る半角である。

電子銃でのエネルギーをＶg、試料面でのエネルギーをＶiとすると、（１）式は、
ｄg・θg＝√（Ｖi/Ｖg）ｌb・αi （２）
と一般化できる。

Ｖgが２０ｋＶのとき、ｄg・θg≒２０μｍ・ｍｒａｄ、Ｖi＝５００Ｖとすると、
ｌb・αi＝２０×６．３２μｍ・ｍｒａｄ
となる。αi＝２０ｍｒａｄでは、ｌb＝６．３２μｍとなり、図２で述べたほぼ６μｍ間隔のマルチビームが可能となる。

図１の対物レンズ８は、０．１μｍの解像度を持つので、２次電子を拡大したとき２μｍの解像度があればよいので２次光学系の開口角を２０ｍｒａｄより充分に大きくしてもマルチビーム間のクロストークを防止することができる。

次に、本発明の第３の実施例を説明する。なお、第１及び第２の実施例と同様の構成要件については同一符号を用いて詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
第３の実施例では、第２の実施例と同様に、図１に示す電子線装置において、ＴａＣカソードの代わりにＬaＢ6カソードを使用する。

ここで、ＬaＢ6カソードを用いた電子銃から放出される電子線強度の放出角依存性を、図４（ａ）のグラフに示す。このグラフは、横軸が光軸１７を原点とした放出角θ、縦軸が放出された電子線の強度Ｉである。また、グラフ曲線の各箇所に付与されている番号は、ビーム番号であり、各ビームの電子線強度をその位置の曲線値で示している。

図４（ａ）のグラフから直ちに理解されるように、一様な強度が得られるビームは、４３と４４の２本しかない。光軸から離れるにつれてビーム強度は減少するので、ビーム４１、４２、４５、４６は、ビーム４３、４４に比べて強度が小さくなり、その結果得られる２次電子信号のＳ／Ｎ比も低下する。

そこで、第３の実施例では、図４（ｂ）に示すようにビーム走査を実行する。なお、図４（ｂ）に示す走査方法において、ｘ軸方向が走査方向、ｙ軸方向がステージの連続移動方向である。

図４（ｂ）に示すように、ビーム４５が走査した位置を、ステージをｙ軸方向に移動した後、ビーム４１でも再走査し、その結果得られた両者の２次電子信号を加算平均処理することにより当該同じ場所のＳＥＭ画像を形成する。同様にビーム４６が走査した位置を、ステージをｙ軸方向に移動した後、ビーム４２でも再走査し、その結果得られた両者の２次電子信号を加算平均処理することにより当該同じ場所のＳＥＭ画像を形成する。このようにして順次、低強度のビームの走査位置が再走査されていく（図４（ｂ）において、ビーム番号に付与された”’”の数は、当該ビームにおける走査回数から１を引いたものに等しい）。その結果、ビーム４３、４４で１回走査した場所（４９、５０）と同程度のＳ／Ｎ比の信号が、ビーム４５と４１とのペア、及び、ビーム４６と４２のペアで走査した場所（４７、４８）でも得られ、ビーム数を２個から４個に増加させたものと等価なスループットが得られる。但し、信号増幅器等は、３倍の個数程度必要となる。

なお、第３の実施例は、強度が低いビームによる走査位置の再走査に限定されず、検出効率の低い検出器（１３）による検出信号を、同じ場所で再走査して検出効率のより高い検出器で検出された信号と加算処理する方法にも拡張できる。本実施例では、ビーム強度又は検出効率の少なくともいずれかが低いビームについて再走査を行うのが好ましい。

一般に、ビーム強度及び検出効率が両方とも高いビーム数をｎ本、ビーム強度又は検出効率の少なくともいずれかが低いビームについて２回の再走査を行い、その数をｍ本とすると、本実施例によれば、１本の１次電子線を用いて走査を行う方法と比べて、評価のスループットを（ｎ＋ｍ／２）倍にすることができる。

第３の実施例では、光軸に近いほどビーム強度（又は検出効率）が高く、光軸から離れるにつれてビーム強度（又は検出効率）が低くなる場合の再走査方法について示したが、図４（ａ）以外の分布を示すビーム強度（又は検出効率）についても適宜、再走査方法を設定することができる。例えば、「光軸近傍でビームの強度又は検出効率が低い分布」や「光軸と端の中間部分でビームの強度又は検出効率が低い分布」にも対応できる。更には、同じ場所で３回以上の再走査を行うこともできる。

（半導体デバイスの製造方法）
第４の実施例は、上記各実施例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。

デバイス製造工程の一例を図５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２０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１００）
（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１０１）
（３）ウェーハに必要な加工処理を行うウェーハプロセッシング工程（ステップ１０２）
（４）ウェーハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立工程（ステップ１０３）
（５）組み立てられたチップを検査するチップ検査工程（ステップ１０４）
なお、各々の工程は、更に幾つかのサブ工程からなっている。

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。

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６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２００）
（２）レジストを露光する露光工程（ステップ２０１）
（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２０２）
（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２０３）
以上の半導体デバイス製造工程、ウェーハプロセッシング工程、リソグラフィー工程には周知の工程が適用される。

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例に係る評価装置を用いた場合、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。

以上が上記各実施例であるが、本発明は、上記例にのみ限定されるものではなく本発明の範囲内で任意好適に変更可能である。
例えば、試料９として半導体ウェーハを例に掲げたが、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。

本発明の第１の実施例に係る電子線装置の概略構成図である。 本発明の第２の実施例に係る電子線装置のマルチビームを用いた走査手順を説明する図であって、（ａ）は、マルチビームの走査軌跡を示し、（ｂ）は、走査に伴って制御される偏向電圧Ｖx、Ｖyの時間的変化を示す。 図３は、本発明の第２の実施例において、ＬaＢ6の単一カソード電子銃でマルチビームを作ることができることを説明するための図である。 図４は、本発明の第３の実施例を説明するための図であって、（ａ）はＬaＢ6カソードを用いた電子銃から放出される電子線強度の放出角依存性のグラフを、（ｂ）は、第３の実施例に係る再走査方法を示す図である。 半導体デバイス製造プロセスを示すフローチャートである。 図５の半導体デバイス製造プロセスのうちリソグラフィープロセスを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 電子銃
２ ＴａＣ（ＬaＢ6単結晶）のカソード
３ コンデンサレンズ
４ ４つの開口を有するアパーチャ
５ クロスオーバー
６ 縮小レンズ
７ Ｅ×Ｂ分離器
８ 対物レンズ
９ 試料
１０ 拡大レンズ
１１ 偏向器
１２ ＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート）検出器
１３ マルチアノード
１４ Ａ／Ｄコンバータ
１５ ＣＰＵ
１６ 画像処理装置
１７ １次光学系の光軸
１８ １次電子マルチビームの走査方向
１９、２０ 偏向器
２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７ １次電子マルチビームのｘｙ平面における照射スポット
２８ マルチビームの走査幅
２９ マルチビームの走査方向
３０ 被評価領域
３１ 最初のストライプ
３２ ストライプ幅
３３ ストライプ端
３４ 次のストライプ
３５ ビーム２１の次の開始走査位置
３６ ビーム２１の最初の走査完了位置
４１ ＬaＢ6カソード
４２ ＬaＢ6カソードの曲率半径
４３ａ クロスオーバー
４４ 光学系
４５ａ マルチ開口
４１、４２、４３、４４、４５、４６ 強度又は検出効率の異なるマルチビーム
４１’、４２’、４３’、４４’、４５’、４６’ 再走査されたマルチビーム
４１”、４２”、４３”、４４”、４５”、４６” 再々走査されたマルビーム
４７、４８ ２回再走査されて加算平均処理された領域
４９、５０ 強度の高いビームで１回走査された領域
６０、６１、６２、６３ ４本の１次電子マルチビーム

Claims (6)

1. 複数の１次電子ビームで試料上を走査し、各々の走査箇所から放出された２次電子線を夫々独立に検出する検出器を備える電子線装置であって、
   前記複数の１次電子ビームは、試料面上で一軸方向に投影したとき等しいビーム間隔に並ぶように形成され、
   前記１次電子ビームの各々を前記ビーム間隔より充分大きい距離に亘って前記一軸方向に対して直角方向に走査すると共に、該一軸方向に試料を連続移動させて該試料の評価を行うことを特徴とする、電子線装置。
2. 前記複数の１次電子ビームの相隣るビーム間距離は、ほぼ等しいことを特徴とする、請求項１に記載の電子線装置。
3. 遷移金属炭化物又はタングステンジルコニウムでできたカソードを電子線源として備えることを特徴とする、請求項１に記載の電子線装置。
4. 前記複数の１次電子ビームは、ＬaＢ6カソードから放出された電子線を複数の開口を通過させることにより分離形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電子線装置。
5. 前記複数の１次電子ビームのうちビーム強度又は前記検出器の検出効率の少なくともいずれかが低いビームの走査箇所について、少なくとも２回走査を実行し、それらの検出信号を加算平均処理することを特徴とする、請求項１に記載の電子線装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電子線装置を用いて、ウェーハプロセス途中又は少なくとも１つのウェーハプロセス終了後のウェーハとしての前記試料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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