WO2001095364A1 - Dispositif de production de faisceaux d'electrons et procede permettant l'irradiation par faisceaux d'electrons - Google Patents

Dispositif de production de faisceaux d'electrons et procede permettant l'irradiation par faisceaux d'electrons Download PDF

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WO2001095364A1
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distance
electron
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calibration
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Inventor
Akira Kintaka
Masato Sekine
Toshimichi Iwai
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Advantest Corporation
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/21—Means for adjusting the focus
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K5/00—Irradiation devices
    • G21K5/10—Irradiation devices with provision for relative movement of beam source and object to be irradiated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/20—Means for supporting or positioning the object or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support

Definitions

  • the present invention relates to an electron beam irradiation device and an electron beam irradiation method.
  • This application is related to the following Japanese patent application. For those designated countries that are allowed to be incorporated by reference to the literature, the contents described in the following application shall be incorporated into this application by reference, and shall be part of the description of this application.
  • FIG. 1 shows an electron beam measuring device 200 which is a conventional electron beam irradiation device.
  • the conventional electron beam length measuring device 200 is composed of an electron gun 1 12 for generating an electron beam, a housing 110, a deflector 1 14 for deflecting the electron beam, and adjusting the focus of the electron beam.
  • Electronic lens 1 16, an electronic lens control unit 13 4 for controlling the electronic lens 1 16, and a stage 13 on which a member 13 to be measured is provided.
  • calibration member 150 or sensor 130 irradiates laser light, and sensor 140 that receives reflected light, sensor 140 is controlled, member 130 and housing 1 1 It has a sensor control section 146 for obtaining a distance from 0 and an electron detector 152 for detecting reflected electrons or secondary electrons generated from the member by irradiating the member with an electron beam.
  • FIG. 2 shows a flowchart of an electron beam irradiation method using a conventional electron beam irradiation apparatus.
  • a calibration step S110
  • the calibration member 150 is irradiated with an electron beam to calibrate the deflector 114 and the electron lens 116.
  • the sensor 140 and the sensor control unit 144 determine a calibration distance that is the distance between the housing 10 and the calibration member 150.
  • the member selection step S114
  • the member to be measured 130 is selected, and in a member distance obtaining step (S116), a member distance that is a distance between the housing 10 and the member 130 is obtained.
  • an electronic lens adjustment step (S118) the electronic lens control unit 134 sets the electronic lens to the member 130 based on the calibration distance and the member distance received from the sensor control unit 146. Adjust the focus of the beam again.
  • an electron beam irradiation step (S120) the member 130 is irradiated with an electron beam to measure the dimensions of the member 130 and the like.
  • An electron beam length measuring device 200 which is a conventional electron beam irradiation device, calibrates an electron lens 116 using a calibration member 150, and then actually irradiates the member 150 with an electron beam.
  • the distance between the housing 110 and the calibration member 150 is different from the distance between the housing 110 and the member 150.
  • An electron beam length measuring device 200 which is a conventional electron beam irradiating device, changes parameters for controlling an electron beam, such as a current supplied to an electron lens 116, for each member 130 to be measured. Must-have. Therefore, for example, when measuring the dimension of the member 130, a measurement error occurs by controlling the parameter.
  • the dimensions of members made by microfabrication technology using semiconductor processes have been increasing.
  • an object of the present invention is to provide an electron beam irradiation device and an electron beam irradiation method that can solve the above-mentioned problems. This object is achieved by a combination of features described in the independent claims.
  • the dependent claims define further advantageous embodiments of the present invention. Disclosure of the invention
  • an electron beam irradiating apparatus for irradiating a member with an electron beam
  • the member includes an electron gun for generating an electron beam, an electron optical system for adjusting the electron beam, and a member.
  • an electron beam irradiation apparatus comprising: a stage to be mounted; and a stage control unit that moves the stage substantially in an electron beam irradiation direction.
  • the stage further includes a distance measuring unit that obtains a value corresponding to a distance between the member provided on the wafer and the housing in which the electron optical system is stored, and obtains a distance between the member and the housing. It is preferable that the control unit moves the stage based on a member distance that is a distance between the member and the housing, and that a distance between the member and the housing when the stage control unit calibrates the electron optical system. It is more preferable that the stage is moved so that the distance and the member distance become substantially equal.
  • an electron beam irradiating method for irradiating a member with an electron beam wherein the calibrating member for calibrating an electron optical system which is an optical system for adjusting the electron beam is irradiated with the electron beam.
  • the calibrating member for calibrating an electron optical system which is an optical system for adjusting the electron beam is irradiated with the electron beam.
  • the focusing step includes a step of moving the stage so that a distance between the housing in which the electron optical system is stored and the member is a predetermined distance, and a state in which the electron optical system is calibrated. Further comprising: a calibration distance obtaining step for obtaining a calibration distance that is a distance between the housing and the calibration member in the above; and a member distance obtaining step for obtaining a member distance that is a distance between the housing and the member. More preferably, the stage includes a step of moving the stage substantially in the electron beam irradiation direction so that the calibration distance and the calibration distance are substantially equal to each other.
  • FIG. 1 shows an electron beam measuring device 200 which is a conventional electron beam irradiation device.
  • FIG. 2 shows a flowchart of an electron beam irradiation method using a conventional electron beam irradiation apparatus.
  • FIG. 3 shows an electron beam measuring apparatus 100 which is an electron beam irradiation apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows an electron beam measuring device 100 which is an electron beam irradiation device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a flowchart of an electron beam irradiation method according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows an electron beam measuring device 100 which is an electron beam irradiation device according to one embodiment of the present invention.
  • the electron beam length measuring device 100 includes an electron gun 12 for generating an electron beam, an electron optical system 18 for adjusting the electron beam, a valve 26 for controlling whether or not to irradiate the electron beam, A housing 10 that stores the electron gun 12 and the electron optical system 18; a stage device 24 that is a stage on which a wafer 32 provided with a member 30 to be measured is mounted; A stage control section 34 for controlling the stage device 24; a distance measuring section 48 for obtaining a distance between the member 30 and the housing 10; and reflected electrons which are generated by irradiating the member with an electron beam.
  • the electron optical system 18 has a deflector 14 for deflecting the electron beam to a desired position, and an electronic lens 16 for adjusting the focus of the electron beam.
  • the stage device 24 includes a Z-direction stage 20 that is a stage for moving the member 30 and the wafer 32 substantially in the electron beam irradiation direction, and a stage substantially perpendicular to the electron beam irradiation direction. And an XY-direction stage 22 for moving the member 30 and the wafer 32.
  • the distance measuring section 48 has a sensor 40 for measuring the relative position of the member 30 using a light source (laser light), and a sensor control section 46 for controlling the sensor 40.
  • the sensor 40 includes an irradiating section 42 for irradiating the laser light to the member to be measured, and a light receiving section 44 for receiving the laser light reflected on the member to be measured.
  • the laser beam is preferably applied to the member 30 at the position where the member 30 is irradiated with the electron beam.
  • FIG. 4 shows an electron beam measuring apparatus 100 which is an electron beam irradiation apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the sensor 40 may be provided to irradiate the member 30 with laser light at a position other than the position at which the member 30 is irradiated with the electron beam.
  • the sensor 40 may be provided so as to irradiate the member 30 with laser light at a position other than the region below the housing 10.
  • FIG. 5 shows a flowchart of an electron beam irradiation method according to one embodiment of the present invention.
  • electron gun 12 generates an electron beam. Since it is preferable that the electron gun 12 always emits an electron beam, the valve 26 is moved downstream of the valve 26 so that the electron beam is not irradiated to the member 30 before the measurement is started. To prevent progress.
  • the electron optical system is calibrated.
  • the calibration member 50 for focus adjustment provided on the Z-direction stage 62 is moved to the vicinity of the optical axis.
  • the focal position of the electron lens 16 is adjusted to a predetermined position, and the electron beam is scanned over the mark of the calibration member 50 by the deflector 14, and the electron detector 52 sends the electron beam to the calibration member 50.
  • the control unit (not shown) is notified by outputting an electric signal corresponding to the reflected electrons and secondary electrons generated by the irradiation of the beam.
  • the control unit determines the amount of electrons based on the detected amount of electrons. Then, it is determined whether or not the electronic lens 16 is in focus. Then, the control unit controls the current supplied to the electron lens 16 so that the differential value of the detection waveform of the reflected electron or the secondary electron becomes maximum.
  • the deflection coordinate system of the electron beam and the laser interferometer are It is necessary that the reference rectangular coordinate system be strictly calibrated. Therefore, after focusing the electron beam, in order to adjust (calibrate) the deflection amount, the calibration member 50 provided with a predetermined mark for adjusting the deflection amount provided on the stage device 24 is moved along the optical axis. Move to a nearby location.
  • the deflector 14 scans the deflection amount adjustment mark of the calibration member 50 with the electron beam a plurality of times, and the electron detector 52 detects changes in reflected electrons and secondary electrons reflected from the calibration member 50. It detects and notifies the control unit (not shown). The control unit can determine the edge of the mark based on the detected waveform of the reflected electrons and the secondary electrons, and can determine the center position of the mark coordinates. By performing the above mark detection, calibration of the deflection coordinate system and the orthogonal coordinate system can be realized, and the deflector 14 can accurately irradiate a predetermined area with the electron beam. Become.
  • a calibration distance that is a distance between the housing 10 and the calibration member 50 in a state where the electron optical system 18 is calibrated is determined.
  • the sensor control unit 46 controls the force sensor 40 to irradiate a laser beam from the irradiation unit 42 to the calibration member 50.
  • the laser beam may be applied to the calibration member 50 and a region around the calibration member 50.
  • the sensor control unit 46 force S, the value corresponding to the distance between the housing 10 and the calibration member 50 is obtained.
  • the value may be a value indicating the distance between the sensor 40 and the calibration member 50.
  • the member 30 is irradiated with laser light at a position other than the position where the member 30 is irradiated with the electron beam and at a position other than the lower region of the housing 10. Then, the calibration distance may be obtained.
  • a member selection step SI 4
  • a member 30 to be irradiated with an electron beam is selected in an electron beam irradiation step described later.
  • the stage device 24 on which the member 30 is placed is moved so that the member 30 to be measured is located near the optical axis.
  • a member distance that is a distance between the member 30 and the housing 10 is obtained.
  • the sensor control unit 46 controls the sensor 40 so that the irradiating unit 42 irradiates the member 30 with laser light.
  • the light receiving unit 44 receives the reflected laser light that is the reflected light of the laser light, and the sensor control unit 46 obtains a value corresponding to the distance between the housing 10 and the member 30.
  • the member distance is obtained.
  • the value may be a value indicating the distance between the sensor 40 and the member 30.
  • the member 30 is irradiated with the laser beam at a position other than the position where the member 30 is irradiated with the electron beam or at a position other than the region below the housing 10.
  • the member distance may be obtained.
  • the sensor control unit 46 notifies the stage control unit 34 of the measurement distance.
  • the focus of the electron beam on the member 30 is adjusted.
  • the stage control section 34 moves the Z-direction stage 20 substantially in a direction along the electron beam irradiation direction.
  • the direction substantially along the irradiation direction of the electron beam may be the height direction of the member 30 with respect to the housing 10. Specifically, by moving the member 30 closer to the housing 10 or away from the housing 10 to adjust the distance between the housing 10 and the member 30, the electron for the member 30 is adjusted. Preferably, the focus of the beam is adjusted.
  • the stage control section 34 moves the Z-direction stage 20 so that the measured distance between the housing 10 and the member 30 becomes a predetermined distance. More preferably, the stage control section 34 sets the member distance acquired in the member distance acquiring step (S16) and the calibration distance acquired in the calibration distance acquiring step (S12) to be substantially equal. To move the Z-direction stage 20 Thus, the focus of the electron beam on the member 30 is adjusted.
  • an electron beam irradiation step the member 30 is irradiated with an electron beam.
  • the electron beam that has been blocked in the pulp 26 is irradiated to the member 30.
  • the deflector 14 deflects the electron beam to scan the member 30 with the electron beam.
  • the electron detector 52 notifies a control unit (not shown) by outputting an electric signal corresponding to electrons generated by irradiating the member 30 with an electron beam.
  • the control unit can acquire information on the member 30 based on the detection waveform of the reflected electrons and the secondary electrons.
  • the electron beam irradiating step (S 20) may be an image acquiring step of irradiating the member 30 with an electron beam to acquire an image corresponding to the member 30. It may be a dimension measuring step of measuring a zero dimension. Then, by repeating the steps from S 14 to S 20, it is possible to irradiate all the members 30 provided on the wafer 32 with the electron beam (S 22).
  • the electron beam measuring apparatus 100 as the electron beam irradiation apparatus according to the present invention includes the Z-direction stage 20 to move the member 30 in a direction substantially along the electron beam irradiation direction. Can be. Therefore, in the calibration step (S 10), the parameters for controlling the electron lens 16 are not substantially changed from the state in which the electron lens 16 for adjusting the focus of the electron beam is calibrated. Electron beam irradiation step
  • an electron beam can be irradiated.
  • the electronic lens 16 is calibrated in the calibration step (S 10).
  • the electron beam irradiation step (S20) the electron beam can be irradiated with the calibration current value, which is the current value, without substantially changing the calibration current value.
  • the electron beam measuring device 100 which is an electron beam irradiating device according to the present invention, is, for example, included in a magnetic head device or the like and has a size of 0.1 micrometer. Even if the following member 30 is used, the dimension of the member 30 can be measured very accurately.

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Description

明 細 書 電子ビーム照射装置、 電子ビーム照射方法 技術分野
本発明は、電子ビーム照射装置、電子ビーム照射方法に関する。また本出願は、 下記の日本特許出願に関連する。文献の参照による組み込みが認められる指定国 については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出 願の記載の一部とする。
特願 2 0 0 0— 1 7 4 5 2 5 出願日 平成 1 2年 6月 9日 背景技術
図 1は、 従来の電子ビーム照射装置である電子ビーム測長装置 2 0 0を示す。 従 来の電子ビーム測長装置 2 0 0は、 電子ビームを発生させる電子銃 1 1 2と、 筐体 1 1 0と、 電子ビームを偏向する偏向器 1 1 4と、 電子ビームの焦点を調整する電 子レンズ 1 1 6と、 電子レンズ 1 1 6を制御する電子レンズ制御部 1 3 4と、 被測 定部材である部材 1 3 0が設けられたゥヱハ 1 3 2が載置されるステージ 1 2 2と 、 校正部材 1 5 0または部材 1 3 0にレーザ光を照射し、 反射光を受光するセンサ 1 4 0と、 センサ 1 4 0を制御し、 部材 1 3 0と筐体 1 1 0との距離を求めるセン サ制御部 1 4 6と、 部材に電子ビームを照射することにより部材から発生する電子 である反射電子もしくは 2次電子を検出する電子検出器 1 5 2とを備える。
図 2は、 従来の電子ビーム照射装置を用いた、 電子ビーム照射方法のフローチヤ ートを示す。 図 1を参照して、 まず、 校正ステップ （S 1 1 0 ) において、 校正部 材 1 5 0に電子ビームを照射することにより、 偏向器 1 1 4および電子レンズ 1 1 6の校正を行う。 次に、 校正距離取得ステップ （S 1 1 2 ) において、 センサ 1 4 0およびセンサ制御部 1 4 6により、 筐体 1 0と校正部材 1 5 0との距離である校 正距離を求める。 次に、 部材選択ステップ （S 1 1 4 ) において、 測定すべき部材 1 3 0を選択し、 部材距離取得ステップ （S 1 1 6 ) において、 筐体 1 0と部材 1 3 0との距離である部材距離を求める。
次に、 電子レンズ調整ステップ （S 1 1 8 ) において、 電子レンズ制御部 1 3 4 が、 センサ制御部 1 4 6から受け取った当該校正距離および当該部材距離に基づい て、 部材 1 3 0に対する電子ビームの焦点を、 再度、 調整する。 次に、 電子ビーム 照射ステップ （S 1 2 0 ) において、 部材 1 3 0に電子ビームを照射することによ り、 部材 1 3 0の寸法などの測定を行う。
従来の電子ビーム照射装置である電子ビーム測長装置 2 0 0は、 校正部材 1 5 0 を用いて、 電子レンズ 1 1 6を校正した後、 実際に部材 1 5 0に電子ビームを照射 する。 しかしながら、 筐体 1 1 0と校正部材 1 5 0との距離が、 筐体 1 1 0と部材 1 5 0との距離と異なるため、 電子レンズ 1 1 6を校正したにもかかわらず、 電子 ビームを部材 1 5 0に照射するステップにおいて、 再度、 電子レンズ 1 1 6に供給 する電流値を調整して、 部材 1 5 0に対する電子ビームの焦点を調整する必要があ る。
従来の電子ビーム照射装置である電子ビーム測長装置 2 0 0は、 測定すべき部材 1 3 0毎に、 電子レンズ 1 1 6に供給する電流などの電子ビームを制御するパラメ ータを変化させなくてはならない。 そのため、 例えば、 部材 1 3 0の寸法を測定す る場合に、 当該パラメータを制御することにより測定誤差を生じる。 また、 近年、 半導体プロセスを用いた微細加工技術により作成された部材において、 その寸法が
0 . 1マイクロメートルより小さいものが実用化されている。 従来の電子ビーム測 長装置 2 0 0においては、 電子ビームを照射する部材 1 3 0が、 小さいほど、 当該 測定誤差は顕著であり、 昨今の半導体プロセスを用いて作成された微細な部材 1 3 0の寸法を精度よく測定することは非常に困難であった。
そこで本発明は、 上記の課題を解決することのできる電子ビーム照射装置、 電子 ビーム照射方法を提供することを目的とする。 この目的は特許請求の範囲における 独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。 また従属項は本発明の更なる 有利な具体例を規定する。 発明の開示
即ち、 本発明の第 1の形態によると、 部材に電子ビームを照射する電子ビーム照 射装置であって、 電子ビームを発生させる電子銃と、 電子ビームを調整する電子光 学系と、 部材が載置されるステージと、 実質的に電子ビームの照射方向に、 ステー ジを移動させるステージ制御部とを備えることを特徴とする電子ビーム照射装置を 提供する。
また、 ウェハに設けられた部材と、電子光学系が格納される筐体との距離に対 応する値を取得して、部材と筐体との距離を求める距離測定部をさらに備え、ス テージ制御部が、部材と筐体との距離である部材距離に基づいて、ステージを移 動させることが好ましく、 また、 ステージ制御部が、電子光学系を校正したとき の部材と筐体との距離と、部材距離とが、実質的に等しくなるようにステージを 移動させることがさらに好ましい。
本発明の第 2の形態によると、 部材に電子ビームを照射する電子ビーム照射方法 であって、 電子ビームを調整する光学系である電子光学系を校正するための校正部 材に電子ビームを照射することにより、 電子光学系を校正する校正ステップと、 部 材が載置されるステージを、 電子ビームの照射方向に実質的に沿った方向に移動す ることにより、 部材に対して、 電子ビームの焦点を合わせる焦点ステップと、 部材 に対して、 電子ビームを照射する電子ビーム照射ステップとを備えることを特徴と する電子ビーム照射方法を提供する。
また、 焦点ステップが、 電子光学系が格納される筐体と部材との距離が、 所定の 距離になるようにステージを移動するステップを含むことが好ましく、 また、 電子 光学系が校正された状態における筐体と校正部材との距離である校正距離を求める 校正距離取得ステツプと、 筐体と部材との距離である部材距離を求める部材距離取 得ステップとをさらに備え、 焦点ステップが、 測定距離と、 校正距離とが、 実質的 に等しくなるように、 ステージを、 実質的に電子ビームの照射方向に移動するステ ップを含むことがさらに好ましい。 なお上記の発明の概要は、 本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、 これらの特 ί敫群のサブコンビネーションも又発明となりうる。 図面の簡単な説明
図 1は、 従来の電子ビーム照射装置である電子ビーム測長装置 2 0 0を示す。 図 2は、 従来の電子ビーム照射装置を用いた、 電子ビーム照射方法のフローチ ヤートを示す。
図 3は、 本発明の一実施形態に係る電子ビーム照射装置である電子ビーム測長 装置 1 0 0を示す。
図 4は、 本発明の他の実施形態に係る電子ビーム照射装置である電子ビーム測 長装置 1 0 0を示す。
図 5は、 本発明の一実施形態に係る電子ビーム照射方法のフローチャートを示 す。 発明を実施するための最良の形態
以下、 発明の実施の形態を通じて本堯明を説明するが、 以下の実施形態はクレー ムにかかる発明を限定するものではなく、 又実施形態の中で説明されている特徴の み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図 3は、 本発明の一実施形態に係る電子ビーム照射装置である電子ビーム測長装 置 1 0 0を示す。 電子ビーム測長装置 1 0 0は、 電子ビームを発生させる電子銃 1 2と、 電子ビームを調整する電子光学系 1 8と、 電子ビームを照射するか否かを制 御するバルブ 2 6と、 電子銃 1 2および電子光学系 1 8とを格納する筐体 1 0と、 被測定部材である部材 3 0が設けられたウェハ 3 2が載置されるステージであるス テージ装置 2 4と、 ステージ装置 2 4を制御するステージ制御部 3 4と、 部材 3 0 と筐体 1 0との距離を求める距離測定部 4 8と、 部材に電子ビームを照射すること により発生する電子である反射電子や 2次電子などを検出する電子検出器 5 2とを 備える。 電子光学系 1 8は、 電子ビームを所望の位置に偏向する偏向器 1 4と、 電子ビー ムの焦点を調整する電子レンズ 1 6とを有する。 ステージ装置 2 4は、 実質的に電 子ビームの照射方向に部材 3 0およびウェハ 3 2を移動させるステージである Z方 向ステージ 2 0と、 電子ビームの照射方向に実質的に垂直な方向に部材 3 0および ウェハ 3 2を移動させる X Y方向ステージ 2 2とを有する。 距離測定部 4 8は、 光 源 （レーザ光） を用いて部材 3 0の相対位置を測定するセンサ 4 0と、 センサ 4 0 を制御するセンサ制御部 4 6とを有する。 センサ 4 0は、 当該レーザ光を被測定部 材に照射する照射部 4 2と、 当該被測定部材において反射した当該レーザ光を受光 する受光部 4 4とを有する。 当該レーザ光は、 部材 3 0に電子ビームを照射する位 置において、 部材 3 0に照射されるのが好ましい。
図 4は、 本発明の他の実施形態に係る電子ビーム照射装置である電子ビーム測長 装置 1 0 0を示す。 図 4に示すように、 センサ 4 0は、 部材 3 0に対して電子ビー ムを照射する位置以外の位置において、 部材 3 0にレーザ光を照射するように設け られてよい。 また、 センサ 4 0は、 筐体 1 0の下方の領域以外の位置において、 部 材 3 0にレーザ光を照射するように設けられてもよい。
図 5は、 本発明の一実施形態に係る電子ビーム照射方法のフローチャートを示す 。 図 3を参照して、 まず、 電子銃 1 2が、 電子ビームを発生させる。 電子銃 1 2は 、 常に電子ビームを発生させるのが好ましいため、 測定の開始前において、 電子ビ ームが部材 3 0に照射されないように、 バルブ 2 6が、 バルブ 2 6より下流に電子 ビームが進行することを防ぐ。
次に、 校正ステップ （S 1 0 ) において、 電子光学系の校正を行う。 まず、 電 子ビームの焦点合わせを行うために、 Z方向ステージ 6 2に設けられた焦点調整 用の校正部材 5 0を光軸近傍に移動させる。次いで、電子レンズ 1 6の焦点位置 を所定の位置に調整し、偏向器 1 4により電子ビームを校正部材 5 0のマーク上 を走査させるとともに、電子検出器 5 2が、校正部材 5 0に電子ビームが照射さ れることにより発生する反射電子や 2次電子に応じた電気信号を出力すること により制御部 （図示せず） に通知する。 当該制御部は、 検出された電子量に基づ いて、 電子レンズ 1 6の焦点が合っているか否かを判断する。 そして、 当該制御 部は、反射電子や 2次電子の検出波形の微分値が最大となるように、電子レンズ 1 6に供給する電流を制御する。
例えば、高精度な測定を行うために電子ビーム照射装置である電子ビーム測長 装置 1 0 0の座標系をレーザ干渉計などを基準として構成するとき、電子ビーム の偏向座標系とレーザ干渉計を基準とした直交座標系とが厳密に校正されてい ることが必要である。そのため、電子ビームの焦点を行った後、偏向量を調整（校 正）するために、 ステージ装置 2 4に設けられた偏向量調整用の所定のマークを 形成された校正部材 5 0を光軸近傍に移動させる。
偏向器 1 4が、電子ビームで、校正部材 5 0の偏向量調整用マーク上を複数回 走査させ、電子検出器 5 2が、校正部材 5 0から反射した反射電子や 2次電子の 変化を検出し、 制御部 （図示せず） に通知する。 当該制御部は、 反射電子や 2次 電子の検出波形に基づいて、マークのエッジを定め、マーク座標の中心位置を求 めることができる。以上のマーク検出を行うことによって、偏向座標系と直交座 標系の校正を実現することができ、偏向器 1 4が、所定の領域に高精度に電子ビ ームを照射させることが可能となる。
次に、 校正距離取得ステップ （S 1 2 ) において、 電子光学系 1 8が校正された 状態における、 筐体 1 0と校正部材 5 0との距離である校正距離を求める。 まず、 センサ制御部 4 6力 センサ 4 0を制御して、 照射部 4 2から校正部材 5 0に対し てレーザ光を照射する。 当該レーザ光は、 校正部材 5 0および校正部材 5 0の周辺 領域に照射されてよい。 そして、 受光部 4 4力 当該レーザ光の反射光である反射 レーザ光を受光することにより、 センサ制卸部 4 6力 S、 筐体 1 0と校正部材 5 0と の距離に対応する値を取得して、 当該校正距離を求める。 当該値は、 センサ 4 0と 校正部材 5 0との距離を示す値であってよい。 また、 ステージ装置 2 4を移動させ ることにより、 部材 3 0に電子ビームを照射する位置以外の位置や、 筐体 1 0の下 方の領域以外の位置において、 部材 3 0にレーザ光を照射することにより、 当該校 正距離を求めてもよい。 次に、 部材選択ステップ （S I 4 ) において、 後述する電子ビーム照射ステップ において、 電子ビームを照射する部材 3 0を選択する。 部材 3 0が載置されるステ ージ装置 2 4を移動させて、 測定されるべき部材 3 0が光軸近傍に位置するように する。
次に、 部材距離取得ステップ （S 1 6 ) において、 部材 3 0と筐体 1 0との距離 である部材距離を求める。 まず、 センサ制御部 4 6が、 センサ 4 0を制御して、 照 射部 4 2から部材 3 0に対してレーザ光を照射する。 そして、 受光部 4 4が、 当該 レーザ光の反射光である反射レーザ光を受光することにより、 センサ制御部 4 6が 、 筐体 1 0と部材 3 0との距離に対応する値を取得して、 当該部材距離を求める。 当該値は、 センサ 4 0と部材 3 0との距離を示す値であってよい。 また、 ステージ 装置 2 4を移動させることにより、 部材 3 0に電子ビームを照射する位置以外の位 置や、 筐体 1 0の下方の領域以外の位置において、 部材 3 0にレーザ光を照射する ことにより、 当該部材距離を求めてもよい。 さらに、 センサ制御部 4 6は、 当該測 定距離を、 ステージ制御部 3 4に通知する。
次に、 焦点ステップ （S 1 8 ) において、 部材 3 0に対する電子ビームの焦点を 調整する。 焦点ステップ （S 1 8 ) において、 Z方向ステージ 2 0を移動させるこ とにより、 部材 3 0に対する電子ビームの焦点を調整するのが望ましい。 本実施例 において、 ステージ制御部 3 4が、 実質的に電子ビームの照射方向に沿う方向に、 Z方向ステージ 2 0を移動させる。 実質的に電子ビームの照射方向に沿った方向と は、 部材 3 0を、 筐体 1 0に対する高さ方向であってよい。 具体的には、 部材 3 0 を、 筐体 1 0に近づけたり、 筐体 1 0から遠ざけたりして、 筐体 1 0と部材 3 0と の距離を調整することにより、 部材 3 0に対する電子ビームの焦点を調整するのが 好ましい。 このとき、 ステージ制御部 3 4は、 筐体 1 0と部材 3 0との距離である 測定距離が、 所定の距離になるように Z方向ステージ 2 0を移動させるのが好まし い。 さらに好ましくは、 ステージ制御部 3 4は、 部材距離取得ステップ （S 1 6 ) において取得した部材距離と、 校正距離取得ステップ （S 1 2 ) において取得した 校正距離とが、 実質的に等しくなるように Z方向ステージ 2 0を移動させることに より、 電子ビームの部材 3 0に対する焦点を調整する。
次に、 電子ビーム照射ステップ （S 2 0 ) において、 部材 3 0に電子ビームを照 射する。 バルブ 2 6を開くことにより、 パルプ 2 6において遮断されていた電子ビ ームを部材 3 0に照射する。 そして、 偏向器 1 4力 電子ビームを偏向することに より、 部材 3 0に対して電子ビームを走査させる。 電子検出器 5 2が、 部材 3 0に 電子ビームが照射されることにより発生する電子に応じた電気信号を出力すること により制御部 （図示せず） に通知する。 当該制御部は、 反射電子や 2次電子の検出 波形に基づいて、 部材 3 0に関する情報を取得することができる。 例えば、 電子ビ ーム照射ステップ （S 2 0 ) は、 部材 3 0に電子ビームを照射することにより、 部 材 3 0に対応する画像を取得する画像取得ステップであってよく、 また、 部材 3 0 の寸法を測定する寸法測定ステップであってよい。 そして、 S 1 4から S 2 0のス テツプを繰り返し行うことにより、 ウェハ 3 2に設けられた部材 3 0の全てについ て、 電子ビームを照射することができる （S 2 2 )。
本発明における電子ビーム照射装置である電子ビーム測長装置 1 0 0は、 Z方向 ステージ 2 0を備えることにより、 部材 3 0を、 電子ビームの照射方向に実質的に 沿った方向に移動させることができる。 このため、 校正ステップ （S 1 0 ) におい て、 電子ビームの焦点を調整する電子レンズ 1 6が校正された状態から、 電子レン ズ 1 6を制御するパラメータを、 実質的に変化させずに、 電子ビーム照射ステップ
( S 2 0 ) において、 電子ビームを照射することができる。 具体的には、 例えば、 電子レンズ 1 6力 電子レンズ 1 6に供給される電流に応じて、 電子ビームの焦点 を調整するレンズである場合には、 校正ステップ （S 1 0 ) において校正された電 流値である校正電流値を、 電子ビーム照射ステップ （S 2 0 ) において、 当該校正 電流値を実質的に変化させることなく電子ビームを照射することができる。 結果と して、 部材 3 0に対して電子レンズ 1 6の焦点を調整するときに、 電子レンズ 1 6 を制御するパラメータを調整することにより生じる誤差を非常に少なくすることが できる。 そのため、 本発明による電子ビーム照射装置である電子ビーム測長装置 1 0 0は、 例えば、 磁気へッド装置などに含まれる、 寸法が 0 . 1マイクロメートル 以下の部材 3 0であっても、 部材 3 0の寸法を非常に精度よく測定することができ る。
以上、 本発明を実施の形態を用いて説明したが、 本発明の技術的範囲は上記実施 の形態に記載の範囲には限定されない。 上記実施の形態に、 多様な変更又は改良を 加えることができる。 その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に 含まれ得ることが、 特許請求の範囲の記載から明らかである。 産業上の利用可能性
上記説明から明らかなように、 本発明によれば非常に精度よく電子ビームを照射 することができる電子ビーム照射装置および電子ビーム照射方法を提供することが できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 部材に電子ビームを照射する電子ビーム照射装置であって、
前記電子ビームを発生させる電子銃と、
前記電子ビームを調整する電子光学系と、
前記部材が載置されるステージと、
実質的に前記電子ビームの照射方向に、前記ステージを移動させるステージ制 御部と
を備えることを特徴とする電子ビーム照射装置。
2 . 前記ウェハに設けられた前記部材と、前記電子光学系が格納される筐体と の距離に対応する値を取得して、前記部材と前記筐体との距離を求める距離測定 部をさらに備え、
前記ステージ制御部が、前記部材と前記筐体との距離である部材距離に基づい て、前記ステージを移動させることを特徴とする請求項 1記載の電子ビーム照射
3 . 前記ステージ制御部が、 前記電子光学系を校正したときの前記部材と前記筐 体との距離と、 前記部材距離とが、 実質的に等しくなるように前記ステージを移動 させることを特徴とする請求項 2記載の電子ビーム照射装置。
4 . 部材に電子ビームを照射する電子ビーム照射方法であって、
前記電子ビームを調整する光学系である電子光学系を校正するための校正部材に 前記電子ビームを照射することにより、 前記電子光学系を校正する校正ステップと 前記部材が载置されるステージを、 前記電子ビームの照射方向に実質的に沿った 方向に移動することにより、 前記部材に対して、 前記電子ビームの焦点を合わせる 焦点ステップと、
前記部材に対して、 前記電子ビームを照射する電子ビーム照射ステップと を備えることを特徴とする電子ビーム照射方法。
5 . 前記焦点ステップが、 前記電子光学系が格納される筐体と前記部材との距離 が、 所定の距離になるように前記ステージを移動するステップを含むことを特徴と する請求項 4記載の電子ビーム照射方法。
6 . 前記電子光学系が校正された状態における前記筐体と前記校正部材との距離 である校正距離を求める校正距離取得ステツプと、
前記筐体と前記部材との距離である部材距離を求める部材距離取得ステップと をさらに備え、
前記焦点ステップが、 前記測定距離と、 前記校正距離とが、 実質的に等しくなる ように、 前記ステージを、 実質的に前記電子ビームの照射方向に移動するステップ を含む
ことを特徵とする請求項 5記載の電子ビーム照射方法。
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