JP2006277996A - Electron beam device and device manufacturing method using it - Google Patents

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護 中筋
Toru Satake
徹 佐竹
Takeshi Murakami
武司 村上
Tsutomu Karimata
努 狩俣
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide objective lenses preventing discharging between an electrostatic lens and a test piece, which can have high voltage applied to them and are provided with parameters which can be adjusted so that the absolute value of axial chromatic aberration in the objective lenses and the absolute value of axial chromatic aberration in an axial chromatic aberration compensating lens are equivalent. <P>SOLUTION: The electron beam device is provided with the objective lenses focusing the electron beams and irradiating the test piece. The objective lenses are provided with at least one conical electrode with a radius which is made smaller going toward the test piece side and an axial symmetrical electrode. The axial symmetrical electrode is an approximately grounded electrode installed more to the test piece side than the conical electrode and is installed in a position making the intensity of an electric field smaller on a test piece surface. Furthermore, a multi-pole lens producing negative axial chromatic aberration and a voltage control apparatus are provided and the absolute value of the axial chromatic aberration in the objective lenses and the axial chromatic aberration in the multi-pole lens are made equivalent by having the voltage of the axial symmetrical electrode adjusted by the voltage control device or having both the voltage of the axial symmetrical electrode and the voltage of at least one of the conical electrodes adjusted. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子線装置、該装置を用いたパターン評価方法及び該装置を用いたデバイス製造方法に関する。特に、最小線幅が0.1μm以下のパターンを有する試料の欠陥装置、線幅測定、欠陥レビュー、又はパターンの電位測定等を行うのに適した電子線装置において、レンズの軸上色収差を小さくし、基板評価を高精度、高スループットで行うことができる装置、さらにそのような装置を用いるデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to an electron beam apparatus, a pattern evaluation method using the apparatus, and a device manufacturing method using the apparatus. In particular, in a defect device for a sample having a pattern with a minimum line width of 0.1 μm or less, an electron beam device suitable for performing line width measurement, defect review, or pattern potential measurement, the axial chromatic aberration of the lens is reduced. In addition, the present invention relates to an apparatus capable of performing substrate evaluation with high accuracy and high throughput, and a device manufacturing method using such an apparatus.

電子線装置の基板評価精度を制限する大きな要因は、軸上色収差及び球面収差である。従来の電子線装置において、静電レンズを使用した対物レンズは、静電レンズの電極に高い電圧をかけることにより、軸上色収差や球面収差を小さくしていた。また、4極子レンズ4段からなる軸上色収差補正レンズを用いて、対物レンズの軸上色収差を補正していた。   Major factors that limit the substrate evaluation accuracy of the electron beam apparatus are axial chromatic aberration and spherical aberration. In a conventional electron beam apparatus, an objective lens using an electrostatic lens reduces axial chromatic aberration and spherical aberration by applying a high voltage to the electrode of the electrostatic lens. Further, the longitudinal chromatic aberration of the objective lens is corrected using an axial chromatic aberration correcting lens having four stages of quadrupole lenses.

しかしながら、静電レンズの電極に高い電圧をかけると試料面上での電界強度が大きくなるので、静電レンズと試料との間で放電が発生して試料を破壊してしまう虞があった。
また、4極子レンズ4段からなる軸上色収差補正レンズを用いて軸上色収差補正を行う場合においては、軸上色収差が設計通りにならないために、対物レンズの軸上色収差の絶対値と軸上色収差補正レンズの軸上色収差の絶対値とが等しくならず、残留色収差が大きくなるという問題点があった。
However, when a high voltage is applied to the electrode of the electrostatic lens, the electric field strength on the sample surface increases, so that there is a possibility that a discharge occurs between the electrostatic lens and the sample and the sample is destroyed.
In addition, when axial chromatic aberration correction is performed using an axial chromatic aberration correction lens having four stages of quadrupole lenses, the axial chromatic aberration is not as designed. There is a problem in that the absolute value of axial chromatic aberration of the chromatic aberration correcting lens is not equal and residual chromatic aberration is increased.

本発明はこれらの問題点を解決するためのもので、静電レンズと試料との間の放電を防止し、かつ高い電圧を印加可能で、さらに、対物レンズの軸上色収差の絶対値と軸上色収差補正レンズの軸上色収差の絶対値とが等しくなるように調整可能なパラメータを持つ対物レンズを提供することを目的とする。   The present invention is intended to solve these problems. The discharge between the electrostatic lens and the sample can be prevented, a high voltage can be applied, and the absolute value and axial axis of the on-axis chromatic aberration of the objective lens can be applied. It is an object of the present invention to provide an objective lens having parameters that can be adjusted so that the absolute value of the axial chromatic aberration of the upper chromatic aberration correction lens is equal.

また、該対物レンズを含む電子線装置と、該装置を用いたデバイス製造方法とを提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide an electron beam apparatus including the objective lens and a device manufacturing method using the apparatus.

本発明は、負電圧が印加された試料に電子線を照射し、試料から放出される二次電子を対物レンズと試料とが作る電界で加速し、少なくとも電磁偏向器を有する電子線分離器で前記二次電子線を検出器方向に向かわせる、電子線装置であって、前記電子線装置は、電子線の焦点を合わせて試料に照射する対物レンズを備え、前記対物レンズは、試料側に向うほど半径が小さくなる、少なくとも1つの円錐形状の電極と、軸対称電極とを有し、前記軸対称電極は、前記円錐形状の電極より試料側に配置されたほぼ接地の電極であり、試料面での電界強度を小さくする位置に配置されることを特徴とする、電子線装置を提供するものである。   The present invention is an electron beam separator that irradiates a sample to which a negative voltage is applied, accelerates secondary electrons emitted from the sample by an electric field created by the objective lens and the sample, and has at least an electromagnetic deflector. An electron beam apparatus that directs the secondary electron beam toward a detector, the electron beam apparatus including an objective lens that focuses the electron beam and irradiates the sample, and the objective lens is disposed on the sample side. The electrode has at least one conical electrode having a radius that decreases toward the opposite side, and an axially symmetric electrode, and the axially symmetric electrode is a substantially grounded electrode disposed on the sample side of the conical electrode, An electron beam apparatus is provided, which is disposed at a position where the electric field strength on the surface is reduced.

また、本発明は、負電圧が印加された試料に電子線を照射し、試料から放出される二次電子を対物レンズと試料とが作る電界で加速し、少なくとも電磁偏向器を有する電子線分離器で前記二次電子線を検出器方向に向かわせる、電子線装置であって、前記電子線装置は、電子線の焦点を合わせて試料に照射する対物レンズを備え、前記対物レンズは、少なくとも1枚の電極と、アース電極とを有し、前記アース電極は、試料面での電界強度を小さくする位置に配置されることを特徴とする、電子線装置を提供するものである。   Further, the present invention irradiates a sample to which a negative voltage is applied with an electron beam, accelerates secondary electrons emitted from the sample by an electric field created by the objective lens and the sample, and separates the electron beam having at least an electromagnetic deflector An electron beam apparatus that directs the secondary electron beam toward a detector with a detector, the electron beam apparatus comprising an objective lens that focuses the electron beam and irradiates the sample, and the objective lens is at least The present invention provides an electron beam apparatus having one electrode and a ground electrode, wherein the ground electrode is disposed at a position to reduce the electric field strength on the sample surface.

本発明によれば、対物レンズは、高電圧を印加する電極を円錐形状にし、試料面側にほぼ接地に近い電圧を付与された軸対称電極を有するため、高電圧を印加された電極が作る電界がこの軸対称電極で部分的にシールドされる形になるため、試料面での電界強度が小さくなり、試料表面での絶縁破壊が防止され、レンズと試料との間の放電を防止することができる。   According to the present invention, the objective lens has a conical electrode for applying a high voltage and has an axially symmetric electrode to which a voltage substantially close to ground is applied on the sample surface side, so that an electrode to which a high voltage is applied is formed. Since the electric field is partially shielded by this axisymmetric electrode, the electric field strength at the sample surface is reduced, dielectric breakdown at the sample surface is prevented, and discharge between the lens and the sample is prevented. Can do.

また、本発明によれば、対物レンズは、高電圧を印加する円錐電極に加え、完全に接地された円錐形のアース電極を有するため、一定のレンズ作用に要する上記円錐電極に加える電圧が小さくなり、レンズと試料との間の放電を防止することができる。   In addition, according to the present invention, the objective lens has a conical ground electrode that is completely grounded in addition to the conical electrode that applies a high voltage, so that the voltage applied to the conical electrode required for a certain lens action is small. Thus, the discharge between the lens and the sample can be prevented.

また、本発明によれば、試料面側のほぼ接地された軸対称電極に微調整した電圧を印加することにより、もしくは軸対称電極と少なくとも1つの円錐形状の電極との双方に調整した電圧を印加することにより、対物レンズの軸上色収差係数を電気的に制御して、対物レンズの正の軸上色収差の絶対値を軸上色収差補正レンズの負の軸上色収差の絶対値に正確に合わせて相殺し、残留色収差を極めて小さくすることができる。   Further, according to the present invention, by applying a finely adjusted voltage to the substantially grounded axially symmetric electrode on the sample surface side, or adjusting the voltage adjusted to both the axially symmetric electrode and at least one conical electrode. By applying the voltage, the axial chromatic aberration coefficient of the objective lens is electrically controlled, and the absolute value of the positive axial chromatic aberration of the objective lens is accurately matched to the absolute value of the negative axial chromatic aberration of the axial chromatic aberration correction lens. The residual chromatic aberration can be extremely reduced.

さらに、本発明によれば、円筒電極に印加する高電圧を制御電源で調整することにより、対物レンズの軸上色収差係数を電気的に制御して、対物レンズの正の軸上色収差の絶対値を軸上色収差補正レンズの負の軸上色収差の絶対値に正確に合わせて相殺し、残留色収差を極めて小さくすることができる。   Furthermore, according to the present invention, by adjusting the high voltage applied to the cylindrical electrode with a control power supply, the axial chromatic aberration coefficient of the objective lens is electrically controlled, and the absolute value of the positive axial chromatic aberration of the objective lens Can be accurately canceled in accordance with the absolute value of the negative axial chromatic aberration of the longitudinal chromatic aberration correction lens, and the residual chromatic aberration can be made extremely small.

さらに、残留色収差の小さい電子線装置においては、NA開口の開口角を通常より大きな値にして個々のビームのビーム電流を大きくすることができるため、高スループットで試料の評価ができる。   Furthermore, in an electron beam apparatus having a small residual chromatic aberration, the NA of the NA aperture can be set to a larger value than usual, and the beam current of each beam can be increased. Therefore, the sample can be evaluated with high throughput.

図1を参照して、本発明による電子線装置の第1の実施例について説明する。この電子線装置は、電子銃1から放出された電子線から矩形ビームを形成し、矩形ビームを試料16上に集束させる一次光学系100と、試料16表面から放出される二次電子線の像を拡大する二次光学系200と、二次光学系から出力された二次電子を検出する検出装置300と備えている。   A first embodiment of an electron beam apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. This electron beam apparatus forms a rectangular beam from an electron beam emitted from the electron gun 1, focuses the rectangular beam on the sample 16, and an image of a secondary electron beam emitted from the surface of the sample 16. And a detection device 300 for detecting secondary electrons output from the secondary optical system.

一次光学系100は、一次電子線を放出するLカソード銃1と、Lカソード銃1から放出された一次電子線を集束するコンデンサレンズ3と、集束された一次電子線を成形して矩形ビームを形成する成形開口5と、矩形ビームの縮小率を微調整する成形レンズ6、8と、一次電子線の軸合わせをする軸合わせ偏向器2、4、7と、一次電子線を二次電子軌道と異なる軌道を通すための一次電子線軌道制御偏向器9と、一次電子線の焦点を合わせて試料16に照射する対物レンズ60と、対物レンズに印加する電圧を調節する電圧制御電源70とを備えている。このようにして、一次光学系は、Lカソード銃1から放出された一次電子線から矩形ビームを形成して、矩形ビームを試料16上に集束させ、一次電子線軌道制御偏向器9により二次電子軌道と異なる軌道(30)を通るように制御される。 The primary optical system 100 includes an L a B 6 cathode gun 1 that emits a primary electron beam, a condenser lens 3 that focuses the primary electron beam emitted from the L a B 6 cathode gun 1, and a focused primary electron beam. Molding opening 5 for forming a rectangular beam by molding, molding lenses 6 and 8 for finely adjusting the reduction ratio of the rectangular beam, axis alignment deflectors 2, 4, and 7 for axial alignment of the primary electron beam, and primary electrons A primary electron beam trajectory control deflector 9 for passing the beam through a different trajectory from the secondary electron trajectory, an objective lens 60 that focuses the primary electron beam and irradiates the sample 16, and a voltage applied to the objective lens is adjusted. And a voltage control power supply 70. In this way, the primary optical system forms a rectangular beam from the primary electron beam emitted from the L a B 6 cathode gun 1, focuses the rectangular beam on the sample 16, and the primary electron beam trajectory control deflector 9. Is controlled so as to pass through an orbit (30) different from the secondary electron orbit.

二次光学系200は、対物レンズ60により加速されて電子線分離器用電磁偏向器10で発生した偏向色収差を補正する静電偏向器17と、負の軸上色収差を生じる色収差補正レンズ19と、該色収差補正レンズ19による二次電子の拡大像位置に設けた補助レンズ20と、二次電子線の像を更に拡大する拡大レンズ21と、拡大レンズ21による二次電子の拡大像位置に設けた補助レンズ22と、最終拡大レンズ23とを備える。このようにして、二次光学系は、試料16から放出された二次電子線を拡大して、MCP(マイクロチャンネルプレート)24に結像される。   The secondary optical system 200 includes an electrostatic deflector 17 that is accelerated by the objective lens 60 and corrects deflection chromatic aberration generated by the electromagnetic deflector 10 for an electron beam separator, a chromatic aberration correction lens 19 that generates negative axial chromatic aberration, The auxiliary lens 20 provided at the enlarged image position of the secondary electrons by the chromatic aberration correction lens 19, the magnifying lens 21 for further magnifying the secondary electron beam image, and the enlarged image position of the secondary electrons by the magnifying lens 21. An auxiliary lens 22 and a final magnifying lens 23 are provided. In this way, the secondary optical system enlarges the secondary electron beam emitted from the sample 16 and forms an image on the MCP (microchannel plate) 24.

なお、本実施形態においては、電子線分離器用電磁偏向器10は、一次光学系100にも二次光学系200にも含まれないものと説明したが、一次光学系100に含まれるととらえることもできるし、二次光学系200に含まれるものととらえることもできる。また、一次光学系100及び二次光学系200の両方に含まれるととらえることもできる。   In the present embodiment, it has been described that the electromagnetic deflector 10 for electron beam separator is not included in the primary optical system 100 or the secondary optical system 200. However, it can be regarded as included in the primary optical system 100. It can also be regarded as being included in the secondary optical system 200. Further, it can be regarded as being included in both the primary optical system 100 and the secondary optical system 200.

検出装置300は、MCP24と、TDIカメラ504と、TDIカメラ504とデータ通信可能に接続された制御装置520を備えている。TDIカメラ504は、MCP24に結像された2次電子像を電子信号に変換する。   The detection device 300 includes an MCP 24, a TDI camera 504, and a control device 520 connected to the TDI camera 504 so as to be able to perform data communication. The TDI camera 504 converts the secondary electron image formed on the MCP 24 into an electronic signal.

対物レンズ60は、試料16側から順に、円板状の軸対称電極15と、電極14と、電極13と、NA開口12と、電極11とを有している。電極14及び電極13は、試料側に向うほど半径が小さくなる円錐形状の光軸近傍電極を有する。なお、本実施例においては、軸対称電極15を円板状としたが、円錐形状としてもよい。電極11は、省略してもよい。   The objective lens 60 includes, in order from the sample 16 side, a disk-shaped axially symmetric electrode 15, an electrode 14, an electrode 13, an NA opening 12, and an electrode 11. The electrode 14 and the electrode 13 have a conical optical axis vicinity electrode whose radius decreases toward the sample side. In the present embodiment, the axially symmetric electrode 15 has a disc shape, but may have a conical shape. The electrode 11 may be omitted.

一次電子線を集束させるために、かつ軸上色収差や球面収差を小さくするために、電圧調整電源70は電極14に正の高電圧を印加する。電圧調整電源70は軸対称電極15には接地電圧に近い電圧を与える。そのため、電極14に印加される正の高電圧にもかかわらず、電極14が作る高電界が電極15でシールドされる形となるため、試料16面上での電界強度は小さく抑えられる。従って、試料表面での絶縁破壊が起こらず、電極14と試料16との間の放電は防止される。また、電極14には高電圧を印加しているため、対物レンズ60の軸上色収差は小さく保たれている。   In order to focus the primary electron beam and reduce axial chromatic aberration and spherical aberration, the voltage adjustment power supply 70 applies a positive high voltage to the electrode 14. The voltage adjusting power supply 70 applies a voltage close to the ground voltage to the axially symmetric electrode 15. Therefore, in spite of the positive high voltage applied to the electrode 14, the high electric field created by the electrode 14 is shielded by the electrode 15, so that the electric field strength on the surface of the sample 16 can be kept small. Accordingly, dielectric breakdown does not occur on the sample surface, and discharge between the electrode 14 and the sample 16 is prevented. Further, since a high voltage is applied to the electrode 14, the longitudinal chromatic aberration of the objective lens 60 is kept small.

電子線装置の基板評価精度を上げるために、この対物レンズ60が作る正の軸上色収差の絶対値を、色収差補正レンズ19が作る負の軸上色収差の絶対値と等しくなるようにする必要がある。このためには、組立精度を必要な値にするとともに、対物レンズ60の電極15に印加する電圧を電圧調整電源70で調節することにより、もしくは、電極15に印加する電圧と電極14とに印加する電圧との双方を調節することにより、軸上色収差の値を正確に調節する。例えば、電極15に与える電圧を高くすると、同じレンズ作用を得るには電極15と電極14との間の電界強度を一定に保つ必要があるから、同じ焦点距離での電極14に与える電圧が高くなり、軸上色収差は小さくなる。逆に15に与える電圧を低くすると、同じレンズ作用を得るには電極15と電極14との間の電界強度を一定に保つ必要があるから、電極14に与える電圧も低くなり、軸上色収差を大きくできる。このように残留色収差の小さい電子線装置においては、NA開口12の開口角を、通常200mrad(ミリラジアン)のところ、400mrad(ミリラジアン)程度の大きな値にすることができる。そのため、二次電子の透過率が大きくなり、大きいビーム電流を得ることができ、高スループットで試料の評価をすることができる。   In order to improve the substrate evaluation accuracy of the electron beam apparatus, it is necessary to make the absolute value of the positive axial chromatic aberration produced by the objective lens 60 equal to the absolute value of the negative axial chromatic aberration produced by the chromatic aberration correction lens 19. is there. For this purpose, the assembly accuracy is set to a required value, and the voltage applied to the electrode 15 of the objective lens 60 is adjusted by the voltage adjusting power supply 70 or the voltage applied to the electrode 15 and the electrode 14 are applied. The axial chromatic aberration value is accurately adjusted by adjusting both the voltage to be applied. For example, when the voltage applied to the electrode 15 is increased, the electric field strength between the electrode 15 and the electrode 14 needs to be kept constant in order to obtain the same lens action, so the voltage applied to the electrode 14 at the same focal length is increased. Thus, the longitudinal chromatic aberration is reduced. Conversely, if the voltage applied to 15 is lowered, the electric field strength between the electrode 15 and the electrode 14 needs to be kept constant in order to obtain the same lens action, so the voltage applied to the electrode 14 is also lowered, and the axial chromatic aberration is reduced. Can be big. Thus, in an electron beam apparatus with a small residual chromatic aberration, the opening angle of the NA aperture 12 can be set to a large value of about 400 mrad (milliradian) when it is normally 200 mrad (milliradian). Therefore, the transmittance of secondary electrons is increased, a large beam current can be obtained, and the sample can be evaluated with high throughput.

電極13はアースに近い電圧で、この電位を数10V変えることによって試料面16の上下動(Z方向動)によるフォーカスズレをダイナミックに補正することができる。電極13は電極14の形状に合わせて円錐形状になっているので、光軸近くで電極同士が離れることもなく、必要な焦点距離を得ることができる。   The electrode 13 is a voltage close to ground, and by changing this potential by several tens of volts, it is possible to dynamically correct the focus shift caused by the vertical movement (Z-direction movement) of the sample surface 16. Since the electrode 13 has a conical shape in accordance with the shape of the electrode 14, the necessary focal distance can be obtained without the electrodes being separated from each other near the optical axis.

色収差補正レンズ19は、2段のウィーンフィルタからなる。このウィーンフィルタは中間で一度像が形成され、図1−aに示した軌道となる。ウィーンフィルタの断面を2倍のスケールで図1−bに1/4だけ示した。すなわち、12極電極がパーマロイで作られ、コイル25に電流を流すことにより磁場も発生させる構造になっている。これらの電極に2回対称電界を発生する電圧を与え、2回対称磁界を発生させる励磁電流を与えることによって、ウィーン条件すなわち二次電子が直進する条件が満たされ、さらに、これらの電極に4回対称の電界を発生する電圧と6回対称の電界とを発生する電圧とを重畳し、コイルには同じく4回対称の磁界と6回対称の磁界とを発生させる励磁電流を与える。4回対称電界・磁界によって負の軸上色収差を発生し、6回対称電界・磁界によって負の球面収差を発生する。本装置の対物レンズでは、200mrad程度のNAでは軸上色収差が収差の大部分を占めるが、400mrad以上の大きいNAでは球面収差は無視できない値になるので、球面収差を補正することは重要となる。   The chromatic aberration correction lens 19 is composed of a two-stage Wien filter. This Wien filter forms an image once in the middle and has the trajectory shown in FIG. The cross section of the Wien filter is shown on a double scale in FIG. That is, a 12-pole electrode is made of permalloy, and a magnetic field is also generated by passing a current through the coil 25. By applying a voltage that generates a two-fold symmetric electric field to these electrodes and an excitation current that generates a two-fold symmetric magnetic field, the Wien condition, that is, the condition in which secondary electrons go straight, is satisfied. A voltage that generates a time-symmetric electric field and a voltage that generates a six-time electric field are superimposed, and an excitation current that generates a four-time magnetic field and a six-time magnetic field is applied to the coil. Negative axial chromatic aberration is generated by a four-fold symmetric electric field / magnetic field, and negative spherical aberration is generated by a six-fold symmetric electric field / magnetic field. In the objective lens of this apparatus, axial chromatic aberration occupies most of the aberration at NA of about 200 mrad, but spherical aberration becomes a value that cannot be ignored at large NA of 400 mrad or more, so it is important to correct the spherical aberration. .

カソード銃1は空間電荷制限条件で動作し、ショット雑音が小さい。
カソード銃1から放出された一次電子線は、コンデンサレンズ3で集束され、成形開口5の開口を一様な強度で照射する。一次電子線は成形開口5で矩形ビームに成形され、成形レンズ6と成形レンズ8で縮小され、電磁偏向器10で偏向され、対物レンズ60に入射する。一次電子線は、軸合わせ偏向器2、4、及び7で、軸合わせされる。一次電子線は、さらに対物レンズ60でさらに縮小され、試料16に合焦する。対物レンズは、上述したように、軸上色収差を補正する。一次電子線は、一次電子線軌道制御偏向器9により、二次電子と異なる軌道を通るよう制御されるので、一次電子の空間電荷が二次電子に影響を与えることがない。
L a B 6 cathode gun 1 is operated in the space charge limited condition, shot noise is small.
The primary electron beam emitted from the L a B 6 cathode gun 1 is focused by the condenser lens 3 and irradiates the opening of the shaping opening 5 with uniform intensity. The primary electron beam is shaped into a rectangular beam by the shaping aperture 5, reduced by the shaping lens 6 and the shaping lens 8, deflected by the electromagnetic deflector 10, and enters the objective lens 60. The primary electron beam is aligned with the alignment deflectors 2, 4, and 7. The primary electron beam is further reduced by the objective lens 60 and focused on the sample 16. The objective lens corrects axial chromatic aberration as described above. Since the primary electron beam is controlled by the primary electron beam trajectory control deflector 9 so as to pass through a different orbit from the secondary electron, the space charge of the primary electron does not affect the secondary electron.

試料16から放出された2次電子線は対物レンズ60の正の電圧と試料16との間で生じる加速電界で加速される。電磁偏向器10により偏向された二次電子線は、静電偏向器17で逆方向に偏向され、色収差補正レンズ19の像点18に拡大像を作る。電磁偏向器10は電磁偏向器とすることで一次電子線と二次電子線とを分離する。静電偏向器17と像点18との距離は、電磁偏向器10と像点18との距離の半分に設計され、電磁偏向器10による偏向角と静電偏向器17による偏向角とは、方向が逆で絶対値を等しくしている。これにより、電子線分離器で発生した偏向色収差は、静電偏向器17で補正されてゼロになる。像点18に形成された二次電子線の拡大像は、色収差補正レンズ19を通過した後、補助レンズ20に形成される。色収差補正レンズ19は、対物レンズ60で発生した正の軸上色収差を補正するための負の軸上色収差を生じさせる。補助レンズ20に形成された二次電子線の拡大像は、拡大レンズ21で拡大され補助レンズ22上に形成され、さらに最終拡大レンズ23で10倍程度拡大され、MCP24にTDIの素子寸法に等しい画素の像が形成される。画素寸法を変えたいときは、補助レンズ22の代わりに大きい画素用の補助レンズ26、27を設置して、これらに拡大レンズ21による拡大像を作り、補助レンズ26又は27の電極に電圧を与えることによって倍率を調整し、TDIでの画素像の大きさを一定に保つことができる。MCP24から出力された2次電子像は、TDIカメラ504に結像され、TDIカメラ504は、この結像された2次電子像を電子信号に変換する。   The secondary electron beam emitted from the sample 16 is accelerated by an accelerating electric field generated between the positive voltage of the objective lens 60 and the sample 16. The secondary electron beam deflected by the electromagnetic deflector 10 is deflected in the reverse direction by the electrostatic deflector 17 to form an enlarged image at the image point 18 of the chromatic aberration correction lens 19. The electromagnetic deflector 10 is an electromagnetic deflector to separate the primary electron beam and the secondary electron beam. The distance between the electrostatic deflector 17 and the image point 18 is designed to be half the distance between the electromagnetic deflector 10 and the image point 18, and the deflection angle by the electromagnetic deflector 10 and the deflection angle by the electrostatic deflector 17 are: The direction is opposite and the absolute values are equal. Thereby, the deflection chromatic aberration generated by the electron beam separator is corrected by the electrostatic deflector 17 and becomes zero. An enlarged image of the secondary electron beam formed at the image point 18 is formed on the auxiliary lens 20 after passing through the chromatic aberration correction lens 19. The chromatic aberration correction lens 19 generates negative axial chromatic aberration for correcting positive axial chromatic aberration generated in the objective lens 60. The magnified image of the secondary electron beam formed on the auxiliary lens 20 is magnified by the magnifying lens 21 and formed on the auxiliary lens 22, and further magnified about 10 times by the final magnifying lens 23, and is equal to the element size of TDI on the MCP 24. An image of the pixel is formed. In order to change the pixel size, auxiliary lenses 26 and 27 for large pixels are installed in place of the auxiliary lens 22, an enlarged image is formed by the magnifying lens 21, and a voltage is applied to the electrode of the auxiliary lens 26 or 27. Thus, the magnification can be adjusted, and the size of the pixel image in TDI can be kept constant. The secondary electron image output from the MCP 24 is formed on the TDI camera 504, and the TDI camera 504 converts the imaged secondary electron image into an electronic signal.

検出装置300は、さらに、TDIカメラ504とデータ通信可能に接続された制御装置520を有している。制御装置520は、一例として汎用的なパーソナルコンピュータ等から構成することができる。このコンピュータは、所定のプログラムに従って各種制御、演算処理を実行する制御部522と、前記所定のプログラムなどを記憶している記憶装置524と、処理結果や二次電子画像526等を表示するCRTモニター528と、オペレータが命令を入力するためのキーボードやマウス等の入力部530とを有している。勿論、欠陥検査装置専用のハードウェア、或いは、ワークステーションなどから制御装置520を構成してもよい。   The detection device 300 further includes a control device 520 connected to the TDI camera 504 so as to be able to perform data communication. The control device 520 can be constituted by a general-purpose personal computer or the like as an example. The computer includes a control unit 522 that executes various controls and arithmetic processes according to a predetermined program, a storage device 524 that stores the predetermined program, and a CRT monitor that displays processing results, a secondary electronic image 526, and the like. 528 and an input unit 530 such as a keyboard and a mouse for an operator to input commands. Of course, the control device 520 may be configured from hardware dedicated to the defect inspection apparatus, a workstation, or the like.

このように、本発明による電子線装置の第1の実施例は、対物レンズ60の電極14に高電圧の電圧が印加されるため、軸上色収差を小さくすることができ、また、電極15には接地に近い電圧が印加されるので、電極14の高電圧にもかかわらず、電極14と試料16との間の放電を防止することができる。さらに、電圧調整電源70により、電極14、15にかかる電圧を調整することができるため、対物レンズで発生する正の軸上色収差の絶対値を色収差補正レンズ19で発生する負の軸上色収差の絶対値に一致させ、軸上色収差を正確に補正することができる。また、残留色収差が小さいため、開口角を大きな値にして個々のビームのビーム電流を大きくすることができるため、高スループットで試料の評価ができる。   Thus, in the first embodiment of the electron beam apparatus according to the present invention, since a high voltage is applied to the electrode 14 of the objective lens 60, axial chromatic aberration can be reduced, and Since a voltage close to ground is applied, discharge between the electrode 14 and the sample 16 can be prevented despite the high voltage of the electrode 14. Furthermore, since the voltage applied to the electrodes 14 and 15 can be adjusted by the voltage adjusting power source 70, the absolute value of the positive axial chromatic aberration generated in the objective lens is the negative axial chromatic aberration generated in the chromatic aberration correcting lens 19. The axial chromatic aberration can be accurately corrected by matching the absolute value. Further, since the residual chromatic aberration is small, it is possible to increase the beam current of each beam with a large aperture angle, so that the sample can be evaluated with high throughput.

次に、図2を参照して、本発明による電子線装置の第2の実施例を説明する。この電子線装置は、電子銃1から放出された電子線からマルチビームを形成し、マルチビームを試料45上に集束し走査させる一次光学系400と、試料表面から放出される2次電子線の互いの間隔を拡大する二次光学系500と、二次光学系から出力された2次電子を検出する検出装置550と備えている。   Next, a second embodiment of the electron beam apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. This electron beam apparatus forms a multi-beam from an electron beam emitted from the electron gun 1, focuses a multi-beam on a sample 45 and scans it, and a secondary electron beam emitted from the sample surface. A secondary optical system 500 that expands the distance between each other and a detection device 550 that detects secondary electrons output from the secondary optical system are provided.

一次光学系400は、一次電子線を放出するLカソード銃31と、Lカソード銃1から放出された一次電子線を集束するコンデンサレンズ32と、集束された一次電子線からマルチビームを形成するマルチ開口33と、マルチビームを縮小して焦点38に結像させる成形レンズ34と縮小レンズ36と、軸上色収差を低収差に抑えるNA開口35と、補正レンズ54と、負の軸上色収差を生じる色収差補正レンズ37と、マルチビームを試料45上で操作させ、かつ電磁偏向器41で発生した偏向色収差を補正する静電偏向器40と、対物レンズ42とを備えている。このようにして、一次光学系は、Lカソード銃1から放出された一次電子線からマルチビームを形成して、マルチビームを試料45上に集束させ、静電偏向器40により走査させられる。 The primary optical system 400 includes an L a B 6 cathode gun 31 that emits a primary electron beam, a condenser lens 32 that focuses the primary electron beam emitted from the L a B 6 cathode gun 1, and a focused primary electron beam. A multi-aperture 33 that forms a multi-beam, a shaping lens 34 that reduces the multi-beam and forms an image at a focal point 38, a reduction lens 36, an NA aperture 35 that suppresses axial chromatic aberration to low aberration, a correction lens 54, a negative lens A chromatic aberration correcting lens 37 that generates axial chromatic aberration, an electrostatic deflector 40 that operates a multi-beam on the sample 45 and corrects deflection chromatic aberration generated by the electromagnetic deflector 41, and an objective lens 42. . In this way, the primary optical system forms a multi-beam from the primary electron beam emitted from the L a B 6 cathode gun 1, focuses the multi-beam on the sample 45, and scans it by the electrostatic deflector 40. It is done.

二次光学系500は、試料から放出されて対物レンズで加速された二次電子線を拡大する拡大レンズ48、50と、二次電子線の軸合わせをする静電偏向器49、51とを備えている。このようにして、二次光学系は、試料45から放出された二次電子線を拡大して、検出器52に結像される。   The secondary optical system 500 includes magnifying lenses 48 and 50 that expand the secondary electron beam emitted from the sample and accelerated by the objective lens, and electrostatic deflectors 49 and 51 that align the secondary electron beam. I have. In this way, the secondary optical system enlarges the secondary electron beam emitted from the sample 45 and forms an image on the detector 52.

なお、本実施形態においては、電子線分離器用電磁偏向器41は、一次光学系400にも二次光学系500にも含まれないものと説明したが、一次光学系400に含まれるととらえることもできるし、二次光学系500に含まれるものととらえることもできる。また、一次光学系400及び二次光学系500の両方に含まれるととらえることもできる。   In the present embodiment, the electromagnetic deflector 41 for the electron beam separator has been described as not included in the primary optical system 400 or the secondary optical system 500, but can be regarded as included in the primary optical system 400. It can also be regarded as being included in the secondary optical system 500. Further, it can also be regarded as being included in both the primary optical system 400 and the secondary optical system 500.

検出装置550は、検出器52と、A/Dコンバータ及び信号処理回路504とデータ通信可能に接続された制御装置520を有している。A/Dコンバータ及び信号処理回路504は、検出器52で検出された複数チャンネルのSEM(走査電子顕微鏡)画像を電子信号に変換する。   The detection device 550 includes a detector 52 and a control device 520 connected to the A / D converter and signal processing circuit 504 so as to be able to perform data communication. The A / D converter and signal processing circuit 504 converts an SEM (scanning electron microscope) image of a plurality of channels detected by the detector 52 into an electronic signal.

マルチビームを使用したSEM(走査電子顕微鏡)においては、なるべく多くのマルチビームを試料45上に形成したい。そのため、マルチ開口33の前後に配置されたコンデンサレンズ32と成形レンズ34とのズーム作用、すなわちLカソード銃31が作るクロスオーバ像をNA開口35に作るという合焦条件を変えないで、マルチ開口33の照射領域を調整する。成形レンズ34は、マルチ開口34の後方に配置することにより、回転補正レンズとしての機能も持たせることができるので、補正レンズ54を設けて、成形レンズ34と補正レンズ54に逆方向の軸上磁場を発生させる。 In SEM (scanning electron microscope) using multi-beams, it is desirable to form as many multi-beams as possible on the sample 45. Therefore, the zooming action of the condenser lens 32 and the molded lens 34 disposed before and after the multi-aperture 33, that is, the focusing condition for creating the crossover image created by the L a B 6 cathode gun 31 in the NA aperture 35 is not changed. The irradiation area of the multi-opening 33 is adjusted. Since the molded lens 34 can be provided with a function as a rotation correction lens by being disposed behind the multi-aperture 34, a correction lens 54 is provided so that the molded lens 34 and the correction lens 54 are on the opposite axis. Generate a magnetic field.

色収差補正レンズ37は、4段の4極子レンズとこれらのレンズ電極と45°方位角方向の位置がずれた方向に置かれた、収差補正のための4極の補正磁場発生レンズ53である。色収差補正レンズ37は、負の軸上色収差を発生させる。この色収差補正レンズ37は、図1−a、図1−bのウィーンフィルタを用いてもよく、さらに、軸上色収差のみではなく、球面収差も補正した方がよい。   The chromatic aberration correction lens 37 is a quadrupole correction magnetic field generation lens 53 for correcting aberrations, which is disposed in a direction in which the positions of the four-stage quadrupole lenses and these lens electrodes are deviated from the 45 ° azimuth direction. The chromatic aberration correction lens 37 generates negative axial chromatic aberration. The chromatic aberration correction lens 37 may use the Wien filter shown in FIGS. 1A and 1B, and it is preferable to correct not only axial chromatic aberration but also spherical aberration.

対物レンズ42は、光軸上に中心決めされた環状のコイルを有する磁界レンズ80と、該磁界レンズの中心軸線すなわち光軸に沿って配置されたパイプ状の円筒電極44と、8極の走査偏向器兼ダイナミックフォーカス電極43と、試料側に向うほど半径が小さくなる円錐形状のアース電位の磁極75とを有している。磁気ギャップ46が、外側磁極81と内側磁極75との間の試料側に形成されている。一次電子線を集束させるために、かつ軸上色収差や球面収差を小さくするために、電圧調整電源47は円筒電極44に正の高電圧を印加する。また、磁極81、75は常に接地されている。そのため、円筒電極44に印加される正の高電圧にもかかわらず、試料45面上での電界強度は小さく抑えられる。例えば、円筒電極44と試料間距離が4mm、44の電圧が8KVだと、外側にアース電位がないと8KV/4mm=2KV/mmの電界が試料表面に印加されるが、外側電位がアース電位だと、1.5KV/mm程度に小さくなることがシミュレーションで明らかになっている。従って、試料表面の絶縁破壊が起きず、円筒電極44と試料45との間の放電が防止される。また、円筒電極44には高電圧を印加しているため、対物レンズ42の軸上色収差は小さく保たれている。対物レンズ42が発生する正の軸上色収差の絶対値を色収差補正レンズ37が発生する負の色収差の絶対値と正確に一致させるため、対物レンズ42を、電圧調整電源47により電気的に制御可能になっている。すなわち、対物レンズの軸上色収差を大きい値にするには電圧調整電源47が円筒電極44に与える電圧を低くする。一方、軸上色収差を小さくするには電圧調整電源47が円筒電極44に与える電圧を上げればよい。円筒電極44に与える電圧を変化させたことによる合焦条件のズレの補償は、対物レンズ44の励起電流を電圧調整電源47で調整することによって行われる。本実施例においては、球面収差もウィーンフィルタを用いて補正した方がよい。しかし、磁気ギャップ46が試料側に形成されている構造の対物レンズ42の球面収差は小さい値になっているので、ウィーンフィルタに与える電磁界が小さくても補正できる。電極43はアース電位に近い電圧が与えられる8極の電極で、この8極の電極に同じ電圧を与えることでレンズの焦点距離を高速で調整することができ、ダイナミックフォーカスを行うことができる。さらにビーム分離器用静電偏向器40と該8極電極43とに走査信号を与えることにより、マルチビームを試料45上で走査させることができる。補正残留の全収差が小さいため、NA開口35による開口角を、通常数10mrad(ミリラジアン)のところ、100mrad(ミリラジアン)以上の大きな値にすることができる。そのため、個々のビームは大きいビーム電流を得ることができ、高スループットで試料の評価をすることができる。   The objective lens 42 includes a magnetic lens 80 having an annular coil centered on the optical axis, a pipe-shaped cylindrical electrode 44 disposed along the central axis of the magnetic lens, that is, the optical axis, and 8-pole scanning. It has a deflector / dynamic focus electrode 43 and a conical earth potential magnetic pole 75 whose radius decreases toward the sample side. A magnetic gap 46 is formed on the sample side between the outer magnetic pole 81 and the inner magnetic pole 75. In order to focus the primary electron beam and reduce axial chromatic aberration and spherical aberration, the voltage adjustment power supply 47 applies a positive high voltage to the cylindrical electrode 44. The magnetic poles 81 and 75 are always grounded. For this reason, the electric field strength on the surface of the sample 45 can be kept small despite the positive high voltage applied to the cylindrical electrode 44. For example, if the distance between the cylindrical electrode 44 and the sample is 4 mm and the voltage of 44 K is 8 KV, an electric field of 8 KV / 4 mm = 2 KV / mm is applied to the sample surface if there is no ground potential outside, but the outer potential is the ground potential. Then, it has become clear through simulation that the value is reduced to about 1.5 KV / mm. Therefore, dielectric breakdown of the sample surface does not occur, and discharge between the cylindrical electrode 44 and the sample 45 is prevented. Further, since a high voltage is applied to the cylindrical electrode 44, the longitudinal chromatic aberration of the objective lens 42 is kept small. In order to make the absolute value of the positive axial chromatic aberration generated by the objective lens 42 exactly coincide with the absolute value of the negative chromatic aberration generated by the chromatic aberration correction lens 37, the objective lens 42 can be electrically controlled by a voltage adjusting power supply 47. It has become. That is, in order to increase the longitudinal chromatic aberration of the objective lens, the voltage applied from the voltage adjusting power supply 47 to the cylindrical electrode 44 is lowered. On the other hand, in order to reduce the longitudinal chromatic aberration, the voltage applied to the cylindrical electrode 44 by the voltage adjusting power source 47 may be increased. Compensation for the shift of the focusing condition by changing the voltage applied to the cylindrical electrode 44 is performed by adjusting the excitation current of the objective lens 44 by the voltage adjusting power supply 47. In this embodiment, it is better to correct spherical aberration using a Wien filter. However, since the spherical aberration of the objective lens 42 having a structure in which the magnetic gap 46 is formed on the sample side has a small value, it can be corrected even if the electromagnetic field applied to the Wien filter is small. The electrode 43 is an eight-pole electrode to which a voltage close to the ground potential is applied. By applying the same voltage to the eight-pole electrode, the focal length of the lens can be adjusted at high speed, and dynamic focusing can be performed. Further, by supplying a scanning signal to the beam separator electrostatic deflector 40 and the octupole electrode 43, the multi-beam can be scanned on the sample 45. Since the total residual aberration after correction is small, the aperture angle by the NA aperture 35 can be set to a large value of 100 mrad (milliradian) or more, usually several tens of mrad (milliradian). Therefore, each beam can obtain a large beam current, and the sample can be evaluated with high throughput.

カソード銃31から放出された一次電子線はコンデンサレンズ32で集束され、マルチ開口33の全ての開口を一様な強度で照射する。マルチ開口33で形成されたマルチビームは、成形レンズ34と縮小レンズ36とで焦点38に縮小像を作る。NA開口35を設けることによって低軸外収差に抑えられた焦点38に作られた縮小像は、軸上色収差補正レンズ37で焦点39の位置に結像される。この焦点39の像は、負の軸上色収差を持った像である。焦点39の縮小像は対物レンズ42でさらに縮小され、試料45にマルチビームを形成する。マルチビームは、静電偏向器40と電極43により、試料45上を走査させられる。この対物レンズ42で発生する正の軸上色収差は、軸上色収差補正レンズ37で発生した負の軸上色収差で補正され打ち消される。 The primary electron beam emitted from the L a B 6 cathode gun 31 is focused by the condenser lens 32 and irradiates all the openings of the multi-aperture 33 with uniform intensity. The multi-beam formed by the multi-aperture 33 forms a reduced image at the focal point 38 by the shaping lens 34 and the reduction lens 36. The reduced image formed at the focal point 38 that is suppressed to the low off-axis aberration by providing the NA aperture 35 is formed at the position of the focal point 39 by the on-axis chromatic aberration correction lens 37. This image of the focal point 39 is an image having negative axial chromatic aberration. The reduced image of the focal point 39 is further reduced by the objective lens 42 to form a multi-beam on the sample 45. The multi-beam is scanned on the sample 45 by the electrostatic deflector 40 and the electrode 43. The positive axial chromatic aberration generated by the objective lens 42 is corrected and canceled by the negative axial chromatic aberration generated by the axial chromatic aberration correction lens 37.

試料45から放出された2次電子線は対物レンズ42内部に設けられた円筒電極44と試料45とが作る加速電界によって加速・集束され、電磁偏向器41で一次電子線から分離され、拡大レンズ48、50で2段階に拡大される。二次電子線は、検出器52で検出され、複数チャンネルのSEM像が形成される。静電偏向器49、51は一次電子線の走査に同期して、常に同じ一次電子からの2次電子信号が同一の検出器52に入射するよう制御する。検出器52から出力された2次電子像は、A/Dコンバータ及び信号処理回路504に送られ電子信号に変換し、この電子信号は、第1の実施例と同様に、制御装置520で処理される。   The secondary electron beam emitted from the sample 45 is accelerated and focused by an accelerating electric field formed by the cylindrical electrode 44 provided inside the objective lens 42 and the sample 45, separated from the primary electron beam by the electromagnetic deflector 41, and a magnifying lens. 48 and 50 are expanded in two stages. The secondary electron beam is detected by the detector 52, and a multi-channel SEM image is formed. The electrostatic deflectors 49 and 51 control so that the secondary electron signal from the same primary electron always enters the same detector 52 in synchronization with the scanning of the primary electron beam. The secondary electron image output from the detector 52 is sent to the A / D converter and signal processing circuit 504 and converted into an electronic signal, and this electronic signal is processed by the control device 520 as in the first embodiment. Is done.

このように、本発明による電子線装置の第2の実施例は、対物レンズ42の円筒電極44に高電圧の電圧が印加されるため、軸上色収差を小さくすることができ、また、磁極75は接地されているので、円筒電極44の高電圧にもかかわらず、円筒電極44と試料45との間の放電を防止することができる。さらに、電圧調整電源47により、円筒電極44にかかる電圧を調整することができるため、対物レンズで発生する正の軸上色収差の絶対値を色収差補正レンズ37で発生する負の軸上色収差の絶対値に一致させ、軸上色収差を正確に補正することができる。また、残留色収差が小さいため、開口角を大きな値にして個々のビームのビーム電流を大きくすることができるため、高スループットで試料の評価ができる。   As described above, in the second embodiment of the electron beam apparatus according to the present invention, since a high voltage is applied to the cylindrical electrode 44 of the objective lens 42, the longitudinal chromatic aberration can be reduced and the magnetic pole 75 can be reduced. Is grounded, it is possible to prevent discharge between the cylindrical electrode 44 and the sample 45 despite the high voltage of the cylindrical electrode 44. Further, since the voltage applied to the cylindrical electrode 44 can be adjusted by the voltage adjusting power supply 47, the absolute value of the positive axial chromatic aberration generated by the objective lens is the absolute value of the negative axial chromatic aberration generated by the chromatic aberration correcting lens 37. The axial chromatic aberration can be accurately corrected according to the value. Further, since the residual chromatic aberration is small, it is possible to increase the beam current of each beam with a large aperture angle, so that the sample can be evaluated with high throughput.

次に図3及び図4を参照して、上記実施形態で示した電子線装置により半導体デバイスを製造する方法の実施態様を説明する。
図3は、本願発明による半導体デバイスの製造方法の一実施例を示すフローチャートである。この実施例の製造工程は以下の主工程を含んでいる。
(1)ウェーハを製造するウェーハ製造工程(又はウェーハを準備するウェーハ準備工程)(ステップ600)
(2)露光に使用するマスクを製造するマスク製造工程(又はマスクを準備するマスク準備工程)(ステップ602)
(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604)
(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606)
(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608)
なお、上記のそれぞれの主工程は更に幾つかのサブ工程からなっている。
Next, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device by the electron beam apparatus shown in the above embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a flowchart showing an embodiment of a semiconductor device manufacturing method according to the present invention. The manufacturing process of this embodiment includes the following main processes.
(1) Wafer manufacturing process for manufacturing a wafer (or wafer preparation process for preparing a wafer) (step 600)
(2) Mask manufacturing process for manufacturing a mask used for exposure (or mask preparation process for preparing a mask) (step 602)
(3) Wafer processing process for performing necessary processing on the wafer (step 604)
(4) Chip assembly process for cutting out chips formed on the wafer one by one and making them operable (step 606)
(5) Chip inspection process for inspecting the assembled chip (step 608)
Each of the main processes described above further includes several sub-processes.

これらの主工程中の中で、半導体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼすのが(3)のウェーハプロセッシング工程である。この工程では、設計された回路パターンをウェーハ上に順次積層し、メモリやMPUとして動作するチップを多数形成する。このウェーハプロセッシング工程は以下の各工程を含んでいる。
(A)絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、或いは電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程(CVDやスパッタリング等を用いる)
(B)この薄膜層やウェーハ基板を酸化する酸化工程
(C)薄膜層やウェーハ基板等を選択的に加工するためにマスク(レチクル)を用いてレジストパターンを形成するリソグラフィー工程
(D)レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエッチング工程(例えばドライエッチング技術を用いる)
(E)イオン・不純物注入拡散工程
(F)レジスト剥離工程
(G)加工されたウェーハを検査する工程
なお、ウェーハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造する。
Among these main processes, the wafer processing process (3) has a decisive influence on the performance of the semiconductor device. In this process, designed circuit patterns are sequentially stacked on a wafer to form a large number of chips that operate as memories and MPUs. This wafer processing process includes the following processes.
(A) A thin film forming process for forming a dielectric thin film to be an insulating layer, a wiring portion, or a metal thin film for forming an electrode portion (using CVD, sputtering, etc.)
(B) Oxidation step for oxidizing the thin film layer and wafer substrate (C) Lithography step for forming a resist pattern using a mask (reticle) to selectively process the thin film layer and wafer substrate, etc. (D) Resist pattern Etching process (eg using dry etching technology) to process thin film layers and substrates according to
(E) Ion / impurity implantation / diffusion process (F) Resist stripping process (G) Process for inspecting a processed wafer The wafer processing process is repeated as many times as necessary to manufacture a semiconductor device that operates as designed.

図4は、上記ウェーハプロセッシング工程の中核をなすリソグラフィー工程を示すフローチャートである。このリソグラフィー工程は以下の各工程を含む。
(a)前段の工程で回路パターンが形成されたウェーハ上にレジストをコートするレジスト塗布工程(ステップ700)
(b)レジストを露光する工程(ステップ702)
(c)露光されたレジストを現像してレジストのパターンを得る現像工程(ステップ704)
(d)現像されたレジストパターンを安定化するためのアニール工程(ステップ706)
上記の半導体デバイス製造工程、ウェーハプロセッシング工程、リソグラフィー工程については、周知のものでありこれ以上の説明を要しないであろう。
FIG. 4 is a flowchart showing a lithography process which forms the core of the wafer processing process. This lithography process includes the following steps.
(A) A resist coating process for coating a resist on the wafer on which the circuit pattern is formed in the previous process (step 700).
(B) Step of exposing the resist (Step 702)
(C) Development process of developing the exposed resist to obtain a resist pattern (step 704)
(D) An annealing process for stabilizing the developed resist pattern (step 706)
The semiconductor device manufacturing process, wafer processing process, and lithography process are well known and need no further explanation.

上記(G)の検査工程に本願発明に係る欠陥検査方法、欠陥検査装置を用いると、微細なパターンを有する半導体デバイスでも、スループット良く検査できるので、全数検査が可能となり、製品の歩留まりの向上が可能と成る。   When the defect inspection method and the defect inspection apparatus according to the present invention are used in the inspection process of (G) above, even a semiconductor device having a fine pattern can be inspected with high throughput, so that 100% inspection can be performed and the yield of products can be improved. It becomes possible.

以上が、本願発明の各実施形態であるが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。   The above is each embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above embodiment.

図1−aは、本発明の第1の実施例にかかる電子線装置の概略図である。FIG. 1A is a schematic diagram of an electron beam apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図1−bは、図1−aのウィーンフィルタの断面の1/4を示す概略図である。FIG. 1B is a schematic diagram showing a quarter of the cross section of the Wien filter of FIG. 図2は、本発明の第2の実施例にかかる電子線装置の概略図である。FIG. 2 is a schematic view of an electron beam apparatus according to a second embodiment of the present invention. 図3は、半導体デバイスの製造方法の一実施例を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an embodiment of a semiconductor device manufacturing method. 図4は、図3の半導体デバイスの製造方法のうちリソグラフィー工程を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a lithography process in the semiconductor device manufacturing method of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1:Lカソード銃 2:軸合わせ偏向器、
3:コンデンサレンズ 4:軸合わせ偏向器、
5:成形開口 6:成形レンズ
7:軸合わせ偏向器 8:成形レンズ
9:一次電子線軌道制御偏向器 10:電子線分離器用電磁偏向器
11〜15:対物レンズ 12:NA開口
16:試料 17:静電偏向器
18:像点 19:色収差補正レンズ
20:補助レンズ 21:拡大レンズ
22、26、27:補助レンズ 23:拡大レンズ
24:MCP 25:励磁コイル
26:電極兼磁極 27:パーマロイコア
28:絶縁スペーサ 29:締仕ネジ
30:一次電子線軌道 31:Lカソード銃
32:コンデンサレンズ 33:マルチ開口
34:成形レンズ 35:NA開口
36:縮小レンズ 37:軸上色収差補正レンズ
38:焦点 39:焦点
40:静電偏向器 41:電子線分離器用電磁偏向器
42:対物レンズ
43:走査偏向器兼ダイナミックフォーカス電極
44:円筒電極 45:試料
46:レンズギャップ 47:電圧調整電源
48:拡大レンズ 49:軸合わせ偏向器
50:拡大レンズ 51:軸合わせ偏向器
52:検出器 53:4極磁極
54:補助レンズ 75:アース電位の磁極
1: L a B 6 cathode gun 2: alignment deflectors,
3: Condenser lens 4: Axis alignment deflector,
5: Molded aperture 6: Molded lens 7: Axis alignment deflector 8: Molded lens 9: Primary electron beam trajectory control deflector 10: Electron beam separator electromagnetic deflector 11-15: Objective lens 12: NA aperture 16: Sample 17 : Electrostatic deflector 18: Image point 19: Chromatic aberration correction lens 20: Auxiliary lens 21: Magnifying lens 22, 26, 27: Auxiliary lens 23: Magnifying lens 24: MCP 25: Excitation coil 26: Electrode and magnetic pole 27: Permalloy core 28: Insulating spacer 29: Tightening screw 30: Primary electron beam orbit 31: L a B 6 cathode gun
32: Condenser lens 33: Multi-aperture
34: Molded lens 35: NA aperture
36: Reduction lens 37: Axial chromatic aberration correction lens
38: Focus 39: Focus
40: Electrostatic deflector 41: Electromagnetic deflector for electron beam separator
42: Objective lens
43: Scanning deflector and dynamic focus electrode 44: Cylindrical electrode 45: Sample 46: Lens gap 47: Voltage adjustment power supply 48: Magnifying lens 49: Axis alignment deflector 50: Magnification lens 51: Axis alignment deflector 52: Detector 53 : 4-pole magnetic pole 54: Auxiliary lens 75: Ground potential magnetic pole

Claims (10)

負電圧が印加された試料に電子線を照射し、試料から放出される二次電子を対物レンズと試料とが作る電界で加速し、少なくとも電磁偏向器を有する電子線分離器で前記二次電子線を検出器方向に向かわせる、電子線装置であって、
前記電子線装置は、電子線の焦点を合わせて試料に照射する対物レンズを備え、
前記対物レンズは、試料側に向うほど半径が小さくなる、少なくとも1つの円錐形状の電極と、軸対称電極とを有し、
前記軸対称電極は、前記円錐形状の電極より試料側に配置されたほぼ接地の電極であり、試料面での電界強度を小さくする位置に配置されることを特徴とする、電子線装置。
A sample to which a negative voltage is applied is irradiated with an electron beam, secondary electrons emitted from the sample are accelerated by an electric field created by the objective lens and the sample, and the secondary electrons are transmitted by an electron beam separator having at least an electromagnetic deflector. An electron beam device that directs the line towards the detector,
The electron beam apparatus includes an objective lens that irradiates the sample with the electron beam focused.
The objective lens has at least one conical electrode whose radius decreases toward the sample side, and an axially symmetric electrode;
2. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the axisymmetric electrode is a substantially grounded electrode disposed closer to the sample side than the conical electrode, and is disposed at a position where the electric field strength on the sample surface is reduced.
請求項1に記載の電子線装置において、
前記電子線装置は、さらに、負の軸上色収差を生じる多極子レンズと、電圧制御装置とを備え、
前記電圧制御装置が前記軸対称電極の電圧を調整して、もしくは前記軸対称電極の電圧と前記少なくとも1つの円錐形状の電極の電圧との双方を調整して、前記対物レンズの軸上色収差の絶対値を前記多極子レンズの軸上色収差の絶対値と等しくすることを特徴とする、電子線装置。
The electron beam apparatus according to claim 1,
The electron beam device further includes a multipole lens that generates negative axial chromatic aberration, and a voltage control device,
The voltage control device adjusts the voltage of the axially symmetric electrode, or adjusts both the voltage of the axially symmetric electrode and the voltage of the at least one cone-shaped electrode, so that the axial chromatic aberration of the objective lens is reduced. An electron beam apparatus, wherein an absolute value is made equal to an absolute value of axial chromatic aberration of the multipole lens.
請求項1又は2に記載の電子線装置において、
前記軸対称電極は、円板形状又は円錐形状の電極であることを特徴とする、電子線装置。
The electron beam apparatus according to claim 1 or 2,
The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the axisymmetric electrode is a disk-shaped or conical electrode.
請求項2又は3に記載の電子線装置において、
前記対物レンズは、さらに、焦点調節用の円錐形状の電極を有し、
前記焦点調節用の円錐形状の電極は、前記少なくとも1つの円錐形状の電極の試料とは反対側に配置されており、前記電圧制御装置により該電極に印加される電圧を調整することによって、前記軸対称電極の電圧の変化による焦点距離の変化を補正することを特徴とする、電子線装置。
The electron beam apparatus according to claim 2 or 3,
The objective lens further includes a conical electrode for focus adjustment,
The conical electrode for focus adjustment is disposed on the opposite side of the sample of the at least one conical electrode, and the voltage applied to the electrode by the voltage control device is adjusted to adjust the voltage. An electron beam apparatus for correcting a change in focal length due to a change in voltage of an axially symmetric electrode.
負電圧が印加された試料に電子線を照射し、試料から放出される二次電子を対物レンズと試料とが作る電界で加速し、少なくとも電磁偏向器を有する電子線分離器で前記二次電子線を検出器方向に向かわせる、電子線装置であって、
前記電子線装置は、電子線の焦点を合わせて試料に照射する対物レンズを備え、
前記対物レンズは、少なくとも1枚の電極と、アース電極とを有し、
前記アース電極は、試料面での電界強度を小さくする位置に配置されることを特徴とする、電子線装置。
A sample to which a negative voltage is applied is irradiated with an electron beam, secondary electrons emitted from the sample are accelerated by an electric field created by the objective lens and the sample, and the secondary electrons are transmitted by an electron beam separator having at least an electromagnetic deflector. An electron beam device that directs the line towards the detector,
The electron beam apparatus includes an objective lens that irradiates the sample with the electron beam focused.
The objective lens has at least one electrode and a ground electrode,
2. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the ground electrode is disposed at a position where the electric field intensity on the sample surface is reduced.
請求項5に記載の電子線装置において、
前記少なくとも1枚の電極は、円筒電極であることを特徴とする、電子線装置。
The electron beam apparatus according to claim 5,
The electron beam apparatus, wherein the at least one electrode is a cylindrical electrode.
請求項5又は6に記載の電子線装置において、
前記電子線装置は、さらに、負の軸上色収差を生じる多極子レンズと、電圧制御装置とを備え、
前記電圧制御装置が、前記少なくとも1枚の電極に印加する電圧を調整して、前記対物レンズの軸上色収差の絶対値を前記多極子レンズの軸上色収差の絶対値と等しくすることを特徴とする、電子線装置。
The electron beam apparatus according to claim 5 or 6,
The electron beam device further includes a multipole lens that generates negative axial chromatic aberration, and a voltage control device,
The voltage control device adjusts a voltage applied to the at least one electrode so that an absolute value of axial chromatic aberration of the objective lens is equal to an absolute value of axial chromatic aberration of the multipole lens. An electron beam device.
請求項7に記載の電子線装置において、
前記対物レンズは、電磁レンズと静電レンズとの合成レンズであり、
前記電磁レンズは、前記電圧制御装置により該静電レンズに加えられる電圧を変化させることによって焦点距離を補正することを特徴とする、電子線装置。
The electron beam apparatus according to claim 7,
The objective lens is a synthetic lens of an electromagnetic lens and an electrostatic lens,
The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the electromagnetic lens corrects a focal length by changing a voltage applied to the electrostatic lens by the voltage controller.
請求項7に記載の電子線装置において、
前記対物レンズは、さらに、もう1枚の別電極を有し、
前記電圧制御装置が、前記別電極に印加する電圧を調整することにより、前記別電極は、前記少なくとも1枚の電極の電圧の変化による焦点距離の変化を補正することを特徴とする、電子線装置。
The electron beam apparatus according to claim 7,
The objective lens further includes another electrode.
An electron beam characterized in that the voltage control device adjusts a voltage applied to the another electrode so that the other electrode corrects a change in focal length due to a change in voltage of the at least one electrode. apparatus.
デバイスを製造する方法であり、
前記方法は、
a.ウェーハを準備する工程と、
b.ウェーハプロセスを行う工程と、
c.ウェーハプロセス後のウェーハを請求項1乃至6の何れかの装置を用いて評価する工程と、
d.前記b及びcの工程を必要な回数繰り返す工程と、
e.前記ウェーハを切断し、デバイスに組み立てる工程とを備えることを特徴とする、方法。
A method of manufacturing a device,
The method
a. Preparing a wafer;
b. Performing the wafer process;
c. Evaluating the wafer after the wafer process using the apparatus according to any one of claims 1 to 6;
d. Repeating the steps b and c as many times as necessary;
e. Cutting the wafer and assembling it into a device.
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