JP2006278029A - Electron beam device and method for manufacturing device using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、最小線幅が0.2μm以下のパターンを有する基板を高スループット且つ高分解能で評価するための電子装置及び該装置を用いたデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to an electronic apparatus for evaluating a substrate having a pattern with a minimum line width of 0.2 μm or less with high throughput and high resolution, and a device manufacturing method using the apparatus.
断面が矩形の電子線を試料に照射し、該試料から放出された二次電子を拡大して検出面に結像し、試料表面の検査を行う電子線装置は公知である(例えば特許文献1参照)。しかしながら、この種の電子線装置は軸上色収差が大きいので、高分解能の評価を行うために必要なS/N比を得るのには、スループットを大幅に落とさなければならないという問題があった。 An electron beam apparatus that irradiates a sample with an electron beam having a rectangular cross section, enlarges secondary electrons emitted from the sample, forms an image on a detection surface, and inspects the sample surface is known (for example, Patent Document 1). reference). However, since this type of electron beam apparatus has a large axial chromatic aberration, there has been a problem that the throughput has to be greatly reduced in order to obtain an S / N ratio necessary for high-resolution evaluation.
また、複数のビームで試料面を走査し、試料からの二次電子を複数の検出器で検出してスループットを上げる電子線装置も知られている(例えば特許文献2参照)。しかし、複数のビームを走査するに際して、どのように複数のビームを配置すれば最も効率的に評価を行うことができるかに関しては、これまで解明されてきていなかった。しかも、電子線装置において磁気レンズを対物レンズに用いると、試料から試料面の法線方向に放出された二次電子が光軸と交わらないという問題もある。 Also known is an electron beam apparatus that scans a sample surface with a plurality of beams and detects secondary electrons from the sample with a plurality of detectors to increase the throughput (see, for example, Patent Document 2). However, when scanning a plurality of beams, it has not been elucidated until now how the plurality of beams can be arranged for the most efficient evaluation. In addition, when a magnetic lens is used as an objective lens in the electron beam apparatus, there is a problem that secondary electrons emitted from the sample in the normal direction of the sample surface do not intersect the optical axis.
また、軸上入り収差を補正することによって1nm以下の超分解能の象を得ることは公知であったが、収差補正によって分解能を向上させるにではなく、ビーム強度を大きくすることは実施されていなかった。
本発明は上記の問題を解決するために提案されたものであり、本発明は、被評価パターンが細かくなってもスループットを落とすことなく試料の評価を行うことができる電子線装置及び該装置を用いたデバイス製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed to solve the above problems, and the present invention provides an electron beam apparatus capable of evaluating a sample without reducing the throughput even if the pattern to be evaluated becomes fine, and the apparatus. An object is to provide a device manufacturing method used.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、
m行n列に配列された複数の一次ビームで試料を走査し、前記試料から放出された二次ビームを検出して前記試料の評価を行う電子線装置であって、
前記走査を行方向に対して1/mに相当する角度だけ傾いた方向にm×n個のビームを同時に走査し、前記走査のラスタ・ピッチを画素寸法の整数倍とすることを特徴とする電子線装置、
を提供する。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1
An electron beam apparatus that evaluates the sample by scanning the sample with a plurality of primary beams arranged in m rows and n columns, detecting a secondary beam emitted from the sample,
The scanning is simultaneously performed by scanning m × n beams in a direction inclined by an angle corresponding to 1 / m with respect to the row direction, and the raster pitch of the scanning is set to an integral multiple of the pixel size. Electron beam equipment,
I will provide a.
請求項2の発明は、
試料面に断面矩形の電子線を照射し、該試料から放出される二次電子線を、NA開口板を含む写像投影光学系で拡大し、前記試料の像を得る電子線装置であって、
収差の最小になる位置に、前記NA開口板を配置し又は前記NA開口板の光学的共役面を形成することを特徴とする電子線装置、
を提供する。
The invention of
An electron beam apparatus that irradiates a sample surface with an electron beam having a rectangular cross section, expands a secondary electron beam emitted from the sample with a mapping projection optical system including an NA aperture plate, and obtains an image of the sample,
An electron beam apparatus, wherein the NA aperture plate is disposed at a position where aberration is minimized, or an optical conjugate surface of the NA aperture plate is formed;
I will provide a.
請求項3の発明は、前記拡大像が正方形であることを特徴とする。
請求項4の発明は、
複数の一次ビームを試料に照射し、該試料から放出される複数の二次電子線をビーム分離器で前記一次ビームから分離し、拡大光学系で前記複数の二次電子線間の距離を拡大して検出器に入射させる電子線装置であって、
前記複数の一次ビームの軸上色収差を補正する補正レンズを備え、前記ビーム分離器が前記補正レンズと前記試料との間に配置されることを特徴とする電子線装置。
The invention of
The invention of claim 4
A sample is irradiated with a plurality of primary beams, a plurality of secondary electron beams emitted from the sample are separated from the primary beam by a beam separator, and a distance between the plurality of secondary electron beams is expanded by an expanding optical system. An electron beam device that is incident on the detector,
An electron beam apparatus comprising: a correction lens that corrects axial chromatic aberration of the plurality of primary beams, wherein the beam separator is disposed between the correction lens and the sample.
請求項5の発明は、
一次ビームを断面矩形に成形し且つ対物レンズで集束して試料を照射し、該試料から放出された二次電子線を前記対物レンズで加速・集束し、NA開口板を含む拡大光学系によって拡大してセンサにて検出する電子線装置であって、
前記対物レンズが電磁レンズであり、
前記試料の法線方向に対して指定された方向を中心に放出される前記二次電子線が通過する位置に前記NA開口板の光学的共役面を位置させたことを特徴とする電子線装置。
The invention of
The primary beam is shaped into a rectangular cross section and focused by an objective lens to irradiate the sample, the secondary electron beam emitted from the sample is accelerated and focused by the objective lens, and magnified by a magnifying optical system including an NA aperture plate An electron beam device that detects with a sensor,
The objective lens is an electromagnetic lens;
An electron beam apparatus characterized in that an optical conjugate plane of the NA aperture plate is located at a position where the secondary electron beam emitted around a direction specified with respect to a normal direction of the sample passes. .
請求項6の発明は、
請求項1〜5のいずれか一つに記載の電子線装置を用いてデバイスを製造する方法であって、
a.ウェーハを用意する工程と、
b.ウェーハ・プロセスを実施する工程と、
c.前記工程bを経たウェーハを評価する工程と、
d.前記工程a〜cを必要回数だけ反復する工程と、
e.前記工程d後のウェーハを切断してデバイスに組み立てる工程と、
を具備することを特徴とするデバイス製造方法、
を提供する。
The invention of
A method of manufacturing a device using the electron beam apparatus according to claim 1,
a. A process of preparing a wafer;
b. Performing the wafer process; and
c. Evaluating the wafer that has undergone the step b;
d. Repeating steps a to c as many times as necessary;
e. Cutting the wafer after step d and assembling it into a device;
A device manufacturing method comprising:
I will provide a.
以下、図1〜図3を用いて本発明に係る電子線装置の若干の実施の形態について詳述する。なお、全図において、同じ参照数字及び参照符号は同一の又は同様の構成要素を指すものとする。 Hereinafter, some embodiments of the electron beam apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In all the drawings, the same reference numerals and reference numerals indicate the same or similar components.
図1は、本発明に係る電子線装置の第1の実施の形態の構成を概略的に示す図で、この電子線装置は電子線放出部1、一次電子光学系2、ビーム分離系3、対物光学系4、二次電子光学系5及び検出系6を備えている。電子放出部1は電子銃10を備え、電子銃10は単結晶LaB6カソードを有し、空間電荷制限条件で動作する。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a first embodiment of an electron beam apparatus according to the present invention. This electron beam apparatus includes an electron beam emitter 1, a primary electron
電子銃10から放出された一次ビームは一次電子光学系2に入る。一次電子光学系2はコンデンサ・レンズ11、マルチ開口板12、回転補正レンズ13、NA開口板14、縮小レンズ15及び軸上色収差補正レンズ16を備え、電子銃10からの一次ビームはコンデンサ・レンズ11によって集束され、複数の穴を有するマルチ開口板12を一様に照射する。マルチ開口板12によってマルチビームとされた電子線は、コンデンサ・レンズ11及び回転補正レンズ13によってクロスオーバーをNA開口板14に結ぶ。コンデンサ・レンズ11と回転補正レンズ13により、上記クロスオーバーをNA開口板14に固定した状態でマルチ開口板12を照射する領域を調整し、或いはマルチ開口板12を照射する電流密度を調整することができる。
The primary beam emitted from the electron gun 10 enters the primary electron
NA開口板14を通過したマルチビームは縮小レンズ15によって縮小されて点17にマルチ開口板12の像を形成する。この像は、軸上色収差補正レンズ16により、負の軸上色収差を有するマルチ開口板12の像18となる。像18を形成したマルチビームは静電偏向器19、電磁偏向器20及び静電偏向器21を備えたビーム分離系3によって進行方向を試料Wに垂直な方向へ変更され、更に、対物レンズ22によって集束されて試料Wに最終像を形成する。なお、上記の負の軸上色収差は対物レンズ(後述する)の正の軸上色収差によって打ち消されるので色収差はなくなる。
The multibeam that has passed through the
軸上色収差補正レンズ16は複数段、例えば4段の四極子レンズQL1、QL2、QL3、QL4と磁気四重極子23、24とを備えており、縮小レンズ15や対物レンズ22によって発生された軸上色収差を四極子レンズQL1〜QL4と磁気四重極子23、24とによって打ち消すよう設計されている。また、マルチビームによる試料Wの走査は2段の静電偏向器19、21が担当し、特に、静電偏向器19に与える走査信号と静電偏向器21に与える走査信号との比を最適化することによって偏向支点を最適化することにより、走査時の収差を低減することができる。ここで、ビーム分離器の偏向色収差は、マルチ開口板12の縮小された像18と静電偏向器19との距離を、像18と電磁偏向器20との距離の半分にすることにより、ほぼ完全に補正することができる。
The axial chromatic
試料Wの走査点から放出された二次電子群は対物レンズ22の高電圧によって加速され、電磁偏向器20によって一次ビームと分離されて二次電子光学系6に入射する。二次電子光学系5は拡大レンズ25と回転補正レンズ26、27とを備える。電磁偏向器20によって分離された二次電子線は拡大レンズ25によって拡大され、更に回転補正レンズ26、27で拡大されて検出系6に拡大像を形成する。検出系6は複数の検出器が同一面上に配列されたマルチ検出器28であって、これにより、マルチビームをなす各ビームを独立に各検出器で検出することができる。回転補正レンズ26、27は電流制御タイプであり、互いに逆方向の光軸上磁場を発生するよう電流が制御される。
The secondary electron group emitted from the scanning point of the sample W is accelerated by the high voltage of the
図2は、図1におけるマルチ開口板12によって一次ビームから形成されたマルチビームによって照射される試料W上の領域にどのようにビームが配置されるかを示すビーム配置図であり、それぞれのビームの位置は黒丸で示される。図2において、円31によって囲まれる領域は電子銃10から放出されたビームによってマルチ開口板12が一様に照射される領域、又は、光学系の収差が指定された値以下になる領域であって、その直径d1は例えば4μmである。この領域は、具体的には、光軸上のビーム強度に対して90%以上のビーム強度が得られる領域である。
FIG. 2 is a beam arrangement diagram showing how the beam is arranged in a region on the sample W irradiated by the multi-beam formed from the primary beam by the
90%以上の強度で領域を照射するのは、マルチビームの強度がそろっていないと画像形成に支障があることである。更に、全てのマルチビームを細く絞るために光学系の収差を予め決められた値以下にする必要がある。また、軸上色収差を補正レンズによって補正することができることは公知であるが、光学系は軸対称ではないので軸外収差も多いものと予測される。そこで、軸上色収差補正レンズ16の軸外収差が所定の閾値より小さい領域を円31としてもよい。実際には、これらの条件が満たされねばならない。
The reason why the area is irradiated with an intensity of 90% or more is that there is a problem in image formation if the intensity of the multi-beams is not uniform. Furthermore, in order to narrow down all the multi-beams, it is necessary to make the aberration of the optical system equal to or less than a predetermined value. Further, although it is known that axial chromatic aberration can be corrected by a correction lens, it is predicted that there are many off-axis aberrations because the optical system is not axially symmetric. Therefore, a region where the off-axis aberration of the longitudinal chromatic
図に示すとおり、直交する2つの軸X、Yを持つ座標を領域上に取ると、マルチビームはXY平面上にm行n列のマトリクス状に配置される(ただし、m及びnは正の整数で、mはX軸方向の、nはY軸方向のビーム数である)。列の相互間隔d2は例えば403nmである。これにより、領域31内にm×n個のビームが作られる。そこで、試料WをX軸方向に走査する際、走査方向をX軸に対してsin−1(1/m)だけ傾けることによって、Y軸へ投影したときの各ビーム間の距離d3を全て等しくすることができる。例えばm=8とするとsin−1(1/8)=7.18度であり、d3は例えば50nmである。こうしてX軸方向へ走査したときのラスタ・ピッチ、すなわち、1つのビームが試料Wを走査する際の隣り合う軌跡間の距離を1個の画素の寸法と等しく又はその整数倍にすることにより、マルチチャンネルのSEM像を無駄なく形成することができる。
As shown in the figure, when coordinates having two orthogonal axes X and Y are taken on the region, the multi-beams are arranged in a matrix of m rows and n columns on the XY plane (where m and n are positive) Integer, where m is the number of beams in the X-axis direction and n is the number of beams in the Y-axis direction). The inter-column distance d2 is, for example, 403 nm. As a result, m × n beams are created in the
ビーム間隔d2は画素寸法×m/cos(sin−1(1/m))となり、mが大きいと分母は1に近くなってビーム間隔は画素寸法のm倍になる。ここで、mが大きくなると、ビーム間隔が広がってしまい、一定の収差に収まる円内に多くのビームを配置するのには不利となる。逆に、二次電子線のビーム間隔が大きい方が、マルチ検出器28によるビームの検出は容易になる。こうした意味で、ビーム数を優先させるならば,m<nとするのがよく、逆に、ビームの検出し易さを優先させるならm>nとするのがよい。 The beam interval d2 is pixel size × m / cos (sin −1 (1 / m)). When m is large, the denominator is close to 1, and the beam interval is m times the pixel size. Here, if m is increased, the beam interval is widened, which is disadvantageous for arranging many beams in a circle within a certain aberration. On the contrary, the detection of the beam by the multi-detector 28 becomes easier when the beam interval of the secondary electron beam is larger. In this sense, if priority is given to the number of beams, m <n is preferable. Conversely, if priority is given to easy detection of the beam, m> n is preferable.
なお、m≠nである場合であっても、図2に示すように、追加のビーム32〜41をm行n列のマトリクス配置の外側に更に配置しても、ラスタ間隔を等しくすることができる。
Even when m ≠ n, as shown in FIG. 2, even if the
以上詳述したように、本発明の第1の実施の形態においては、軸上色収差補正レンズ16の使用によって一次ビームの軸上色収差を補正するので、スループットを大きくしても高分解能での評価を行うために必要なS/N比を得ることができる。加えて、電磁偏向器20をマルチ開口板12の縮小像18と対物レンズ22との間に配置したので、一次ビームと二次電子群とが共通に通過する距離が短縮され、二次ビームが一次ビームに与える空間電荷効果が低減されて、多数の細く絞ったビームで試料Wを走査することができる。
As described above in detail, in the first embodiment of the present invention, since the axial chromatic aberration of the primary beam is corrected by using the axial chromatic
次に、図3により、本発明に係る電子線装置の第2の実施の形態を説明する。この実施の形態においても、電子線装置は電子線放出部1、一次電子光学系2、ビーム分離系3、対物光学系4、二次電子光学系5及び検出系6を備える。電子線放出部1の電子銃50から放出された電子線は一次電子光学系2のコンデンサ・レンズ51で集束されて成形開口板52を一様な強度(例えば、強度不均一性20%以内)で照射する。これにより、成形開口板52を通過した電子線は断面が矩形のビームに成形される。
Next, a second embodiment of the electron beam apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. Also in this embodiment, the electron beam apparatus includes an electron beam emitter 1, a primary electron
こうして断面矩形とされた一次ビームは、一次電子光学系2を更に構成する回転補正レンズ53、54、成形レンズ55及び軸合わせ偏向器56、57を通ってビーム分離系3に入る。ビーム分離系3は電磁偏向器58を備え、電磁偏向器58によって、一次電子光学系2を通過してきた一次ビームの進行方向は試料Wに垂直な方向へ変えられる。電磁偏向器58によって進行方向を変えられた一次ビームは対物レンズ系4のNA開口板59に設けた一次ビーム用の開口を通過し、対物レンズ60によって集束されて試料Wに結像される。
The primary beam having a rectangular section in this way enters the
なお、軸合わせ偏向器56、57は、一次ビームとそれの照射によって試料Wから放出された二次ビームとが電磁偏向器58と試料Wとの間で別個の軌道を取るようずらすために設けられている。図3において、点線61は、これらの軸合わせ偏向器56、57によってずらされた一次ビームの軌道を示している。図では、二次電子の軌道は横方向に拡大して表示されているので、二次電子の内部を一次電子が通っているように見えるが、実際は一次ビームは二次ビームの外側を通る。また、図3に示すように、成形開口板52に複数の開口が設けられているのは、照射電圧を変えるため加速電圧を変えたことによる倍率の変化を補うためである。さらに、2つの回転補正レンズ53、54は、成形開口板52によって断面矩形とされた一次ビームが一次電子光学系2の各種レンズによる加速電圧を変えたことによる回転角が変わるので、その回転量を補正するために用いられている。
The
一次ビームの照射によって試料Wから放出された二次ビームは対物レンズ60及びNA開口板59を通過し、電磁偏向器58によって一次ビームから分離され、ビーム分離系3の静電偏向器62によって偏向されて点63に拡大像を形成する。静電偏向器62は、電磁偏向器58によって生じた偏向色収差を補正するために、電磁偏向器58と同じ角度だけ逆方向に偏向するために設けられている。偏向色収差を補正するため、点63と電磁偏向器58との間の距離は、点63と静電偏向器62との間の距離の2倍に設定される。
The secondary beam emitted from the sample W by the irradiation of the primary beam passes through the
対物レンズ59によって点63に拡大像を形成した二次ビームは、非分散のウィーンフィルタからなる軸上色収差補正レンズ64によって軸上色収差補正され、補助レンズ65の主面に結像される。そこで、補助レンズ65はNA開口板59の像を拡大レンズ66の主面に像67として結像させ、これによって、拡大レンズ66でのビームの広がりを小さくし、拡大レンズ66で発生する歪み収差を小さくする。NA開口板59の像67は2段の拡大レンズ66、68によって拡大されて検出系6のMCP(マイクロチャンネル・プレート)69に拡大像を作る。こうして、試料Wの像が検出される。なお、拡大レンズ66による拡大像の像点に補助レンズ70が配置される。補助レンズ70は、NA開口板59の像67を拡大レンズ68の主面に形成する機能を有する。
The secondary beam that forms an enlarged image at the
ここで、軸上色収差補正レンズ64について説明する。この補正レンズ64はウィーンフィルタとも呼ばれ、端面から放出されたビームを2回集束させるが、2つ目のクロスオーバー像では非分散となって負の軸上色収差を発生させる。図4は補正レンズ64の断面のうち1/4の部分だけを示している。ここから分かるように、補正レンズ64は十二極であり、二極子の電磁場でウィーン条件を満たさせ、四極子電場・磁場によって軸上色収差を負にするのみでなく、六極子場の電場・磁場を印加することによって負の球面色収差をも発生させることで、主に対物レンズ60で生じる球面収差を一部補正することができる。十二極の電極64−1はパーマロイBで作られ、コイル64−2に電流を流すことによって二極子、四極子、六極子磁場を発生させる。図中、参照数字64−3はパーマロイ製のコアを示しており、64−4は各電極を絶縁するためのスペーサである。
Here, the axial chromatic
上記のとおり、二次電子光学系5においては、二次ビームの軸上色収差補正がなされているので、NA開口板59を大きくしても、収差は小さくなり、大きい開口角の二次ビームがNA開口板59を通過することができる。したがって、二次ビームの透過率が大きく、画素当たり多くの二次ビームがMCP69に入るので、高速で画像処理を行うことができるという利点がある。
As described above, in the secondary electron
図3において、67は、NA開口板59を拡大レンズ66の主面に結像させた像を示している。NA開口板59の光学的共役面67の位置は、補助レンズ65の焦点距離を調整することによって、二次ビームの光軸に沿う任意の位置に設定することができる。こうした設定を行っても、補助レンズ65の主面には、軸上色収差補正された二次ビームの像が形成される。NA開口板59の位置を設計するのは、視野の端から放出された二次ビームと光軸近くから放出された二次ビームとが光軸と交わる位置が僅かに異なることを利用する。視野の端から出た二次ビームが光軸と交わる位置にNA開口板59が位置するよう設計することにより、視野の端から出た二次電子線に基づく信号を強めることができ、これにより、電子銃が視野の端でのビーム電流密度を大きくすることができないという問題を一部解決することができる。
In FIG. 3,
一方、視野の形状に関しては、軸上色収差補正レンズ64は視野を大きくすることができない。このため、一次ビームによって試料Wの面を円形に照明するようにし、MCP69は例えば2048×2048画素の正方形の検出面を持つことが好ましい。
On the other hand, regarding the shape of the visual field, the axial chromatic
以上説明した2つの実施の形態において、対物レンズ22、60が電磁レンズである場合には、試料Wの法線方向に放出された二次電子線は光軸と交わらない。しかし、法線方向に対して8.5度傾いた方向に放出された二次電子線は光軸と交わることがシミュレーションによって判明した。二次電子線は余弦法則に従って放出されるので、8.5度傾いた方向に放出された二次電子線の強度はcos8.5=0.9であって、光軸方向に放出される二次電子線と大差ない。したがって、本発明においては、試料Wの法線方向から8.5度傾いた方向に放出される二次電子線を利用することにより、所期の動作を行うことができる。
In the two embodiments described above, when the
次に、図1〜図3により説明した本発明に係る電子線装置を利用するデバイス製造方法について説明する。図4は、こうした製造方法の一例を示すフロー図で、この例の製造工程は次の各主工程を含む。なお、各主工程は幾つかのサブ工程からなる。 Next, a device manufacturing method using the electron beam apparatus according to the present invention described with reference to FIGS. 1 to 3 will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an example of such a manufacturing method. The manufacturing process of this example includes the following main processes. Each main process consists of several sub-processes.
(1)ウェーハP12を製造する(又はウェーハを準備する)工程P11、
(2)露光に使用するマスク(レチクル)P22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)P21、
(3)必要な加工処理をウェーハP12に対して行うウェーハ・プロセッシング工程P13、
(4)ウェーハP12に形成されたチップP15を1個ずつ切り出して動作可能にするチップ組み立て工程P14、
(5)チップ組み立て工程P14で作られたチップP15を検査するチップ検査工程P16。
(1) Process P11 for manufacturing wafer P12 (or preparing a wafer),
(2) A mask manufacturing process for manufacturing a mask (reticle) P22 used for exposure (or a mask preparing process for preparing a mask) P21,
(3) Wafer processing step P13 for performing necessary processing on wafer P12;
(4) Chip assembling process P14 that enables the chip P15 formed on the wafer P12 to be cut and operated one by one,
(5) A chip inspection process P16 for inspecting the chip P15 produced in the chip assembly process P14.
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P13である。この工程は、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。ウェーハ・プロセッシング工程P13は次の工程を含む。 Among these main processes, the main process that has a decisive influence on the performance of the semiconductor device is the wafer processing process P13. 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. The wafer processing process P13 includes the following processes.
(イ)絶縁層となる誘電体薄膜や、配線部又は電極部を形成する金属薄膜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)
(ロ)薄膜層やウェーハ基板を酸化する酸化工程、
(ハ)薄膜層やウェーハ基板等を選択的に加工するためのマスク(レチクル)P22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P23、
(ニ)イオン・不純物注入・拡散工程、
(ホ)レジスト剥離工程、
(ヘ)さらに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P13は必要な層数だけ繰り返し実施され、設計どおり動作する半導体デバイスP17が製造される。
(A) A thin film forming process for forming a dielectric thin film as an insulating layer or a metal thin film for forming a wiring part or an electrode part (using CVD, sputtering, etc.)
(B) oxidation process for oxidizing thin film layers and wafer substrates,
(C) a lithography process P23 for forming a resist pattern using a mask (reticle) P22 for selectively processing a thin film layer, a wafer substrate, and the like;
(D) Ion / impurity implantation / diffusion process,
(E) resist stripping step,
(F) An inspection process for inspecting a further processed wafer.
The wafer processing step P13 is repeatedly performed for the required number of layers, and the semiconductor device P17 operating as designed is manufactured.
図4のウェーハ・プロセシング工程P13の中核をなすのはリソグラフィー工程P23であり、図5はリソグラフィー工程P23で実施される工程を示している。すなわち、リソグラフィー工程P23は、
(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ティングするレジスト塗布工程P31、
(b)レジストを露光する露光工程P32、
(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P33、
(d)現像されたレジスト・パターンを安定化させるためのアニール工程P34、
を含む。
The core of the wafer processing process P13 of FIG. 4 is the lithography process P23, and FIG. 5 shows the process performed in the lithography process P23. That is, the lithography process P23
(A) a resist coating step P31 for coating a resist on the wafer on which the circuit pattern is formed in the previous step;
(B) an exposure step P32 for exposing the resist;
(C) Development step P33 for developing the exposed resist to obtain a resist pattern;
(D) An annealing step P34 for stabilizing the developed resist pattern;
including.
本発明に係る電子線装置を上記(5)のチップ検査工程P16に対して用いて欠陥検査を行うと、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を行うことができ、全数検査が可能となるばかりでなく、製品の歩留まりを向上させ、欠陥製品の出荷を防止することが可能になる。なお、以上説明した半導体デバイス製造工程、ウェーハ・プロセッシング工程P13、リソグラフィー工程P23は周知のものであり、それらの工程についての説明は省略する。 When defect inspection is performed using the electron beam apparatus according to the present invention for the chip inspection process P16 of (5) above, even a semiconductor device having a fine pattern can be inspected with high throughput, and 100% inspection is possible. In addition, the yield of products can be improved, and the shipment of defective products can be prevented. Note that the semiconductor device manufacturing process, the wafer processing process P13, and the lithography process P23 described above are well known, and a description thereof will be omitted.
以上、本発明に係る電子線装置及び該装置を使用した半導体デバイス製造方法について説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、当業者にとって自明なように、種々の修正及び変更が可能である。例えば、検出系6に用いる検出器として、MCPやマルチ検出器のような面センサに代えて線センサを用いても良い。
As described above, the electron beam apparatus and the semiconductor device manufacturing method using the apparatus according to the present invention have been described. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications are apparent to those skilled in the art. Can be modified and changed. For example, as a detector used in the
本発明は、一次電子光学系又は二次電子光学系に軸上色収差補正レンズを設けたので、スループットを大幅に向上させ、高分解能での試料評価を行うことができる。軸上色収差補正レンズの視野は比較的狭いが、二次元的な広がりを持つ、例えば正方形の視野を用いることにより、試料の二次元像を効率よく得ることができる。また、一次ビームと二次ビームとが共に通る距離が短いため、空間電荷効果による影響が緩和されるという効果も奏される。 In the present invention, since the axial chromatic aberration correction lens is provided in the primary electron optical system or the secondary electron optical system, the throughput can be greatly improved and the sample can be evaluated with high resolution. Although the field of view of the axial chromatic aberration correction lens is relatively narrow, a two-dimensional image of the sample can be efficiently obtained by using, for example, a square field of view having a two-dimensional extent. Further, since the distance through which the primary beam and the secondary beam pass is short, the effect of the space charge effect is mitigated.
1:電子線放出部、 2:一次電子光学系、 3:ビーム分離系、 4:対物光学系、 5:二次電子光学系、 6:検出系、
10:電子銃、 11:コンデンサ・レンズ、 12:マルチ開口板、 13:回転補正レンズ、 14:NA開口板、 15:縮小レンズ、 16:軸上色収差補正レンズ、 19:静電偏向器、 20:電磁偏向器、 21:静電偏向器、 22:対物レンズ、 25:拡大レンズ、 26、27:回転補正レンズ、 28:マルチ検出器、
31:電子銃によって一様に照射される領域、 32〜41:追加のビーム、
50:電子銃、 51:コンデンサ・レンズ、 52:成形開口板、 53、54:回転補正レンズ、 55:成形レンズ、 56、57:軸合わせ偏向器、 58:電磁偏向器、 59:NA開口板、 60:対物レンズ、 61:一次ビームの軌道、 62:静電偏向器、 64:軸上色収差補正レンズ、 65:補助レンズ、 66、68:拡大レンズ、67:NA開口板59の像、 69:MCP、 70:補助レンズ
1: electron beam emitting unit, 2: primary electron optical system, 3: beam separation system, 4: objective optical system, 5: secondary electron optical system, 6: detection system,
10: electron gun, 11: condenser lens, 12: multi-aperture plate, 13: rotation correction lens, 14: NA aperture plate, 15: reduction lens, 16: axial chromatic aberration correction lens, 19: electrostatic deflector, 20 : Electromagnetic deflector 21: Electrostatic deflector 22: Objective lens 25: Magnifying
31: Area uniformly irradiated by an electron gun, 32-41: Additional beam,
50: Electron gun, 51: Condenser lens, 52: Molded aperture plate, 53, 54: Rotation correction lens, 55: Molded lens, 56, 57: Axis alignment deflector, 58: Electromagnetic deflector, 59: NA aperture plate , 60: objective lens, 61: trajectory of the primary beam, 62: electrostatic deflector, 64: axial chromatic aberration correction lens, 65: auxiliary lens, 66, 68: magnifying lens, 67: image of
Claims (6)
前記走査を行方向に対して1/mに相当する角度だけ傾いた方向にm×n個のビームを同時に走査し、前記走査のラスタ・ピッチを画素寸法の整数倍とすることを特徴とする電子線装置。 An electron beam apparatus that evaluates the sample by scanning the sample with a plurality of primary beams arranged in m rows and n columns, detecting a secondary beam emitted from the sample,
The scanning is simultaneously performed by scanning m × n beams in a direction inclined by an angle corresponding to 1 / m with respect to the row direction, and the raster pitch of the scanning is set to an integral multiple of the pixel size. Electron beam equipment.
収差の最小になる位置に、前記NA開口板を配置し又は前記NA開口板の光学的共役面を形成することを特徴とする電子線装置。 An electron beam apparatus that irradiates a sample surface with an electron beam having a rectangular cross section, expands a secondary electron beam emitted from the sample with a mapping projection optical system including an NA aperture plate, and obtains an image of the sample,
An electron beam apparatus, wherein the NA aperture plate is arranged at a position where aberration is minimized, or an optical conjugate surface of the NA aperture plate is formed.
前記複数の一次ビームの軸上色収差を補正する補正レンズを備え、前記ビーム分離器が前記補正レンズと前記試料との間に配置されることを特徴とする電子線装置。 A sample is irradiated with a plurality of primary beams, a plurality of secondary electron beams emitted from the sample are separated from the primary beam by a beam separator, and a distance between the plurality of secondary electron beams is expanded by an expanding optical system. An electron beam device that is incident on the detector,
An electron beam apparatus comprising: a correction lens that corrects axial chromatic aberration of the plurality of primary beams, wherein the beam separator is disposed between the correction lens and the sample.
前記対物レンズが電磁レンズであり、
前記試料の法線方向に対して指定された方向を中心に放出される前記二次電子線が通過する位置に前記NA開口板の光学的共役面を位置させたことを特徴とする電子線装置。 The primary beam is shaped into a rectangular cross section and focused by an objective lens to irradiate the sample, the secondary electron beam emitted from the sample is accelerated and focused by the objective lens, and magnified by a magnifying optical system including an NA aperture plate An electron beam device that detects with a sensor,
The objective lens is an electromagnetic lens;
An electron beam apparatus characterized in that an optical conjugate plane of the NA aperture plate is located at a position where the secondary electron beam emitted around a direction specified with respect to a normal direction of the sample passes. .
a.ウェーハを用意する工程と、
b.ウェーハ・プロセスを実施する工程と、
c.前記工程bを経たウェーハを評価する工程と、
d.前記工程a〜cを必要回数だけ反復する工程と、
e.前記工程d後のウェーハを切断してデバイスに組み立てる工程と、
を具備することを特徴とするデバイス製造方法。 A method of manufacturing a device using the electron beam apparatus according to claim 1,
a. A process of preparing a wafer;
b. Performing the wafer process; and
c. Evaluating the wafer that has undergone the step b;
d. Repeating steps a to c as many times as necessary;
e. Cutting the wafer after step d and assembling it into a device;
A device manufacturing method comprising:
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