電子線装置及び該装置を用いたデバイス製造方法
【課題】高スループットで電位コントラストの測定等を高信頼性で行うことができ、構造が簡単な電子線装置、及び該装置を用いて歩留まり良くデバイスを製造するためのデバイス製造方法を提供すること
【解決手段】パターンが形成された試料を電子線で照射し、該試料の評価を行うための電子線装置は、電子線源ＥＧ、対物レンズ１４、電磁偏向器１１、１２及び二次電子線検出器１７を収容した電子光学鏡筒１を備え、対物レンズ１４は、上部電極１８、中央電極１９及び下部電極２０から構成され、上部電極１８、中央電極１９及び下部電極２０に電圧を印加するための制御電源２１を更に備え、制御電源２１は、中央電極１９に一定値の電圧を印加し、上部電極１８でダイナミック・フォーカスを行って対物レンズ１４が合焦条件を満たすよう動作する。
【解決手段】パターンが形成された試料を電子線で照射し、該試料の評価を行うための電子線装置は、電子線源ＥＧ、対物レンズ１４、電磁偏向器１１、１２及び二次電子線検出器１７を収容した電子光学鏡筒１を備え、対物レンズ１４は、上部電極１８、中央電極１９及び下部電極２０から構成され、上部電極１８、中央電極１９及び下部電極２０に電圧を印加するための制御電源２１を更に備え、制御電源２１は、中央電極１９に一定値の電圧を印加し、上部電極１８でダイナミック・フォーカスを行って対物レンズ１４が合焦条件を満たすよう動作する。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
この発明は、最小線幅０．１ミクロン以下のパターンを有するウェーハの欠陥検査、線幅測定、合わせ精度測定等の評価を行うための電子線装置、及び、該装置を用いて歩留まり良くデバイスを製造するための製造方法に関する。
【従来の技術】
【０００３】
従来、電子線をウェーハ等の試料に照射し、該試料から発生する二次電子線を検出して欠陥検査、ＣＤ検査、欠陥Ｒｅｖｉｅｗ ＳＥＭ、合わせ精度測定等を行う装置は公知である。特に、電荷を付与してパターンを帯電させ、その結果として表面に現れる電位を測定して試料の欠陥を評価する方法は、光を用いたのでは不可能であるため、電子線を使用して広く行われている。
【０００４】
従来の電子線装置において試料上のパターンの電位コントランストを得る場合、二次電子線に対するエネルギー・フィルタを設けない装置の分解能は小さいが、こうしたエネルギー・フィルタを設けた装置は小さい電位の分解能で測定可能であることがわかっている。このエネルギー・フィルタの機能を対物レンズに持たせると、対物レンズの収差係数が大きくなるという問題がある。また、試料の評価場所を正しく電子光学系の下に合わせるため、描画装置と同様のレジストレーション用のサブシステムが必要になり、装置全体が大型且つ複雑になるという問題もある。
【０００５】
加えて、従来の電子線装置においては、種々の問題、例えば、
一次電子線と二次電子線とを分離するためのＥ×Ｂ分離器について、どのような構造が簡単であり、所望の精度が得られるのかが不明であった、
ショット雑音が大きく、所要の信号／雑音比を得るには大きいビーム電流を必要とした、
凸状のウェーハをフラットに吸着することのできる静電チャックが存在しなかった、
一次光学系の視野の重複部分においては２倍の、場合によっては４倍のドーズが与えられる場所ができ、ウェーハの破壊が生じるおそれがあった、
対物レンズとその上側のレンズとの間に走査用偏向器を配置するためのスペースを確保するのが困難であった、
等の問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、上記の種々の問題を解決するために提案されたものであり、その目的は、高スループットで電位コントラストの測定等を高信頼性で行うことができ、構造が簡単な電子線装置、及び該装置を用いて歩留まり良くデバイスを製造するためのデバイス製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明に係る電子線装置は、
パターンが形成された試料を電子線で照射し、該試料の評価を行うための電子線装置であって、
電子線源、対物レンズ、電磁偏向器及び二次電子線検出器を収容した電子光学鏡筒を備え、
前記対物レンズは、上部電極、中央電極及び下部電極から構成され、
前記上部電極、前記中央電極及び前記下部電極に電圧を印加するための制御電源を更に備え、
前記制御電源は、前記中央電極に一定値の電圧を印加し、前記上部電極でダイナミック・フォーカスを行って前記対物レンズが合焦条件を満たすよう動作することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明に係る電子線装置は、
前記制御電源は、前記ダイナミック・フォーカスの制御として、前記上部電極に対して３つの異なる電圧を与え、
前記３つの異なる電圧を与えたときの二次電子線の信号強度を測定し、該信号強度から二次関数近似を行い、
該二次関数の立ち上がり傾斜の最大値に対応する電圧値と前記二次関数の最大値に対応する電圧値の中間値を前記上部電極の電圧とする
ことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明に係る電子線装置は、前記制御電源が、前記上部電極、前記中間電極及び前記下部電極相互間の電圧差を２０ｋＶ以下になるよう電圧を印加することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明に係る電子線装置は、前記中央電極の厚みが、光軸方向において２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明に係る電子線装置は、前記試料が、互いに重なり合わないように分割された複数の小領域を含み、該小領域のみの評価を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明に係る電子線装置は、前記パターンの画素寸法をｐとし、前記パターンを照射する電子線のビーム寸法をｄとしたとき、前記ｐ及び前記ｄが０．９＜ｄ／ｐ＜１．２を満たすことを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明に係るデバイス製造方法は、請求項１〜６のいずれか一つに記載の電子線装置を用いてプロセス途中の又はプロセス終了後のウェーハの評価を行うことを特徴とする。
【発明の実施の形態】
【００１４】
図１は、この発明に係る電子線装置の一つの実施の形態を概略的に示す図である。同図において、電子光学鏡筒１の内部には、カソード２、ウェーネルト３及びアノード４からなる電子銃ＥＧが設けられ、電子銃ＥＧから放出された一次電子線はクロスオーバー５を第１の開口板６と第１のコンデンサ・レンズ７との間に作る条件で、正方形の成形開口を有する第１の開口板６を照射する。これにより一次電子線は第１のコンデンサ・レンズ７で縮小され、クロスオーバー像８を第２の開口板９の正方形の開口に形成する。更に、一次電子線は第２のコンデンサ・レンズ１０によって縮小され、静電偏向器１１と電磁偏向器１２とからなるＥ×Ｂ分離器１３を通過した後、対物レンズ１４によって収束されて、第１の開口板６に形成された正方形の開口の縮小像がウェーハ１５上に形成される。
【００１５】
一次電子線の照射によってウェーハ１５から放出された二次電子線は、対物レンズ１４によって加速、収束された後、Ｅ×Ｂ分離器１３よって図の右側へ偏向されて軌道１６を取り、二次電子線検出器１７で検出される。なお、対物レンズ１４は上部電極１８、中央電極１９及び下部電極２０を有しており、これらの電極に制御電源２１から所要の電圧が印加される。
【００１６】
Ｅ×Ｂ分離器１３は、例えば、８極の静電偏向器とサドルタイプの電磁偏向器とを組み合わせたもので構成することができるので、構造が簡単であるうえ、一次電子線に対して余分な収差を発生させないという利点がある。ここで、Ｅ×Ｂ分離器の代わりに、電磁偏向器のみを用いても、走査視野によっては二次電子線の検出が可能である。
【００１７】
一次電子線によりウェーハ１５を走査するために、一次電子線は静電偏向器１１と他の静電偏向器２２とによって軌道２３を通るよう制御される。このように、２段目の静電偏向器としてＥ×Ｂ分離器１３の静電偏向器１１を用いるので、対物レンズ１４の上部のスペースを有効に利用することができる。そのうえ、２段目の静電偏向器は対物レンズ１４に近い方が有利であることをも考慮すると、Ｅ×Ｂ分離器１３の静電偏向器１１に２段目の静電偏向器としての機能をも持たせることにより、２段目の静電偏向器を最良の位置に配置することができる。
【００１８】
ウェーハ１５には、制御電源２１から−４ｋＶの電圧が印加される。この場合、制御電源２１からの電圧の立ち下がり速度は例えば１００Ｖ／１０秒程度にしないとデバイスが破壊される恐れがあり、徐々にウェーハ１５に電圧が印加される。
【００１９】
ウェーハ１５を静電的に吸着保持するため、図２に示すように、３個の電極２４〜２６からなる電極板を有する静電チャック２７が設けられる。このとき、ウェーハ１５と対物レンズ１４との間の放電を回避するため、３個の電極２４〜２６のうち、電極板の中央の部分に相当する中央電極２４と電極板の周辺の一部の部分に相当する第１の電極２５には０Ｖの電圧が与えられ、ウェーハ１５に印加される電圧が−４ｋＶに達した後に、電極板の周辺の残りの部分に相当する第２の電極２６に０Ｖの電圧が与えられる。図２に示す構造の静電チャックを使用することにより、上に凸のウェーハであっても、その全面を平坦に吸着保持することができる。
【００２０】
ウェーハ１５を上記の静電チャックに載置するため、まずウェーハ１５はロボット２８からエンバイロンメント・チャンバ２９に供給され、そこでウェーハ１５の回転やウェーハ１５の正しいｘｙ座標位置への配置を含むプリアライメントが行われる。次いで、ローディング・チャンバ３０を大気圧にした後、ゲート・バルブ３１を開けてウェーハ１５をローディング・チャンバ３０に入れる。そこで、ローディング・アームをローディング・チャンバ３０から引き抜いてからゲート・バルブ３１を閉じ、ローディング・チャンバ３０を排気する。ローディング・チャンバ３０の真空度が１×１０−６Ｔｏｒｒ以下になったときにゲート・バルブ３２を開け、静電チャックが一部に設けられたローディング・アームでウェーハ１５を静電チャックの電極２４〜２６に載置する。
【００２１】
なお、図１において、参照数字３３はウェーハ１５を載置するためのステージを、３４はバルブを、３５はバルブ３４を介して鏡筒１内を排気するためのイオン・ポンプを示している。ウェーハ１５を載置するステージ３３を、強磁性体である鉄からなるワーキング・チャンバ（図示せず）内に収容することにより、ウェーハ１５を磁気シールドすることが好ましい。
【００２２】
図１に示す電子銃ＥＧは、ヒーター電圧を充分大きくし又はウェーネルト電圧を充分深くすることにより、空間電荷制限条件で動作させる。その結果、ピクセル当たりの二次電子線の検出数が５０あれば、欠陥検査等の評価を十分信頼性良く実施し得る。さらに、二次電子線の電子がピクセル当たり検出される数が１００であれば、Ｒｅｖｉｅｗ ＳＥＭとしての機能を持たせることが可能である。このＲｅｖｉｅｗ ＳＥＭの場合、ステージ３３を停止させて観察を行う。
【００２３】
次に、対物レンズ１４について説明すると、合焦条件を満たすよう対物レンズ１４を制御するため、対物レンズ１４の中央電極１９に印加する電圧は予め決められた一定値とし、上部電極１８でダイナミック・フォーカスが行われる。これは以下の手順で実現される。まず、ダイのコーナー部のダイシング・ライン等の、ｘ軸及びｙ軸に平行なパターンが接近して存在するウェーハ位置で上部電極１８に３つの異なる電圧を与える。これらの電圧値のそれぞれにおいて、ｘ方向及びｙ方向に平行なパターン・エッジをそれぞれｙ方向及びｘ方向に走査し、その時の二次電子線の信号強度の立ち上がりの傾斜をｙ方向の走査及びｘ方向の走査に対して測定する。例えば、ｙ方向の走査に対する立ち上がりの傾斜がａ１ｍＶ／μｍ、ａ２ｍＶ／μｍ及びａ３ｍＶ／μｍであり、ｘ方向走査に対する立ち上がりの傾斜がｂ１ｍＶ／μｍ、ｂ２ｍＶ／μｍ及びｂ３ｍＶ／μｍであったとする。これらの立ち上がりの傾斜から、上部電極１８に印加した電圧に対する二次関数近似を用いて、立ち上がりの傾斜の最大値ａｉｍＶ／μｍ、ｂｉｍＶ／μｍを求める。次いで、これらの最大値を与える上部電極１８の電圧をそれぞれ求め、それらの中間の値に上部電極１８の電圧をセットする。
【００２４】
なお、立ち上がりの傾斜の最大値を与える上部電極１８の電圧が予め指定された値よりも大きいときには、ＥＢ分離器１３の静電偏向器１１に非点補正を行う電圧を重畳させることが好ましい。
【００２５】
図３は、対物レンズ１４の中央電極１９の光軸付近の厚みを変えたときの軸上色収差の変化を示すグラフであり、試料面でのビームの開口半角は３０ミリラジアンである。また、上部電極１８と中央電極１９との間の電圧差及び中央電極１９と下部電極２０との間の電圧差は、ともに２０ｋＶ以下になるように調整した。この状態で、線４１は、二次電子線のフィルタ作用が生じる電圧を下部電極２０に与えたときの軸上色収差を示しており、線４２は、軸上色収差係数が最小になる電圧を下部電極２０に与えた状態での軸上色収差を示している。
【００２６】
なお、軸上色収差は、エネルギ幅によるビームのボケ量を表す。そこで、軸上色収差を△Ｃｃ、軸上色収差係数をＣｃとし、αを試料面のビームの開口半角を表すとすると、
【００２７】
〔数１〕
△Ｃｃ＝Ｃｃ（△Ｖ／Ｖ）α
が成り立つ。したがって、△Ｃｃは、単位開口半角当たり、単位（エネルギ幅／ビーム・エネルギ）当たりに発生する収差である。
【００２８】
図３のグラフから、
（１）中央電極１９の厚みが２ｍｍ以下の場合には、下部電極２０に二次電子線のフィルタ作用が生じる電圧を印加した条件でのみ、一次電子線の合焦条件が満たされること、
（２）中央電極１９の厚みが１．５ｍｍ以下の場合には、下部電極２０に二次電子線のフィルタ作用が生じる電圧を印加した条件で、軸上色収差係数を大幅に低減することができること、
（３）中央電極１９の厚みが１．０ｍｍ以下の場合には、軸上色収差が１００ｎｍ以下となり、最も好ましいこと、
がわかる。
【００２９】
図４は、ウェーハ１５のダイの並びの方向を測定するアライメント機構を説明するための図である。同図において、参照数字５１はダイシング・ライン、５１’は一つのダイシング・ライン５１のｙ方向の辺のうちの一つ、５２はダイシング・ライン５１の上に設けられたテスト・ビア、５３はステージ３３が第１の位置にあるときの電子光学系の視野、５４はステージ３３を第１の位置からｙ方向に単位長さだけ移動させて第２の位置に置いたときの電子光学系の視野、５５はチップ領域をそれぞれ示している。
【００３０】
そこで、ダイの並び方向とステージ３３のｙ方向への移動方向とのズレを補正するため、まず、電子光学系の視野５３内でｙ方向に延びる一つのダイシング・ライン５１の一つの辺５１’のｘ方向の位置と、電子光学系の視野５４内での前記の辺５１’のｘ方向の位置とをそれぞれ測定し、次いで、それらの位置間の差をｙ方向の単位長さで割り算する。これにより、ダイの並び方向とステージ３３のｙ方向への移動方向とのズレ角が算出される。したがって、ステージ３３をｙ方向へ連続的に移動させるとき、前記ズレ角を補正するようにステージ３３をｘ方向に移動させればよい。
【００３１】
図４においては、ｙ軸に平行な隣り合うダイシング・ライン及びｘ軸に平行な隣り合うダイシング・ラインで囲まれたチップ領域５５を被評価対象とする。こうすることにより、チップ領域５５に２重にビーム照射が行われることがないので、照射量を所定値以下に保つならば、デバイス酸化膜等を破損させる恐れがない。
【００３２】
図５は、一次電子線のビーム寸法をｄ、ピクセル寸法をｐとしたときのｄ／ｐを横軸に取ったときの種々のパラメータの変化を表すグラフを示している。グラフ６１はＭＴＦの値を示す曲線であり、ビーム寸法ｄが大のとき（いわゆる、ぼけたビームで観察するとき）コントラストがどのように小さくなるかを示している。グラフ６２は一次電子線のビーム電流を表す曲線であり、軸上色収差が支配的になっている場合にはビーム電流はビーム径の４乗に比例する。即ち、グラフ６２は傾斜が４：１の右上がりの直線である。グラフ６３はＭＴＦの値の２乗を示す曲線である。なお、ＭＴＦはＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎの略であり、ボケたビームで臭気構造を走査したときの信号コントラストの劣化の程度を表す。
【００３３】
ショット雑音が支配的な場合には、二次電子検出器１７から出力される信号のＳ／Ｎ比は、ｉをビーム電流とするとき、
【００３４】
〔数２〕
Ｓ／Ｎ＝ＭＴＦ（Ｎ／２）１／２∝ＭＴＦ（ｉ）１／２
で表される。したがって、Ｓ／Ｎ比を最大にするには、（ＭＴＦ）２ｉを最大にすればよい。（ＭＴＦ）２ｉは、グラフ６２で示す値とグラフ６３で示す値との積であり、グラフ６４によって表される、上に凸の曲線になる。このグラフ６４から、
（１）ｄ／ｐ≒１．１のとき、Ｓ／Ｎ比は最大になる、
（２）１．０＜ｄ／ｐ＜１．１５のとき、Ｓ／Ｎ比は最大値とほぼ同じ値になる、
（３）０．９＜ｄ／ｐ＜１．２のとき、Ｓ／Ｎ比は充分大きい値である、
ことがわかる。
【００３５】
次に、図６及び図７を用いて、本発明の半導体デバイス製造方法について説明する。本発明の半導体デバイス製造方法は、上記した評価装置を用いて、プロセス途中あるいは完成後のウェーハの評価を行うものである。以下に、一般的な半導体デバイス製造方法について、図６及び図７のフローチャートを参照して説明する。
【００３６】
図６に示すように、半導体デバイス製造方法は、概略的に分けると、ウェーハを製造するウェーハ製造工程Ｓ１、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Ｓ２、露光に必要なマスクを製造するマスク製造工程Ｓ３、ウェーハ上に形成されたチップを１個づつに切り出し、動作可能にするチップ組立工程Ｓ４、及び、完成したチップを検査するチップ検査工程Ｓ５によって構成されている。これら工程はそれぞれ、幾つかのサブ工程を含んでいる。
【００３７】
上記した工程の中で、半導体デバイスの製造に決定的な影響を及ぼす工程は、ウェーハ・プロセッシング工程である。これは、この工程において、設計された回路パターンをウェーハ上に形成し、かつ、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成するからである。
【００３８】
このように半導体デバイスの製造に影響を及ぼすウェーハ・プロセッシング工程のサブ工程において実行されたウェーハの加工状態を評価することが重要であり、該サブ工程について、以下に説明する。
【００３９】
まず、絶縁層となる誘電体薄膜を形成するとともに、配線部及び電極部を形成する金属薄膜を形成する。薄膜形成は、ＣＶＤやスパッタリング等により実行される。次いで、形成された誘電体薄膜及び金属薄膜、並びにウェーハ基板を酸化し、かつ、マスク製造工程Ｓ３によって作成されたマスク又はレチクルを用いて、リソグラフィ工程において、レジスト・パターンを形成する。そして、ドライ・エッチング技術等により、レジスト・パターンに従って基板を加工し、イオン及び不純物を注入する。その後、レジスト層を剥離し、ウェーハを検査する。
【００４０】
このようなウェーハ・プロセッシング工程は、必要な層数だけ繰り返し行われ、チップ組立工程Ｓ４においてチップ毎に分離される前のウェーハが形成される。
【００４１】
図７は、図６のウェーハ・プロセッシング工程のサブ工程であるリソグラフィ工程を示すフローチャートである。図７に示すように、リソグラフィ工程は、レジスト塗布工程Ｓ２１、露光工程Ｓ２２、現像工程Ｓ２３及びアニール工程Ｓ２４を含む。
【００４２】
レジスト塗布工程Ｓ２１において、ＣＶＤやスパッタリングを用いて回路パターンが形成されたウェーハ上にレジストを塗布し、露光工程Ｓ２２において、塗布されたレジストを露光する。そして、現像工程Ｓ２３において、露光されたレジストを現像してレジスト・パターンを得、アニール工程Ｓ２４において、現像されたレジスト・パターンをアニールして安定化させる。これら工程Ｓ２１〜Ｓ２４は、必要な層数だけ繰り返し実行される。
【００４３】
本発明の半導体デバイス製造方法においては、図１に関連して説明した電子線装置を、完成したチップを検査するチップ検査工程Ｓ５において用いることにより、微細なパターンを有する半導体デバイスであっても、歪み、ぼけ等が低減された画像を得ることができるので、ウェーハの欠陥を確実に検出することができる。なお、電子線装置が近傍に配置される加工装置は、評価を必要とする加工を行うものであれば、どのような加工装置であってもよい。
〔発明の効果〕
【００４４】
以上、この発明に係る電子線装置及び該装置を用いたデバイス製造方法の一つの実施の形態について説明したところから理解されるとおり、この発明は、
（１）対物レンズの電極の寸法を、二次電子線に対するフィルタ効果を持つ値にすることができるので、軸上色収差係数を小さくすることができる、
（２）レジストレーションを極めて短時間に行うことができ、しかも、レジストレーションをウェーハの評価中にも実施できるので、スループットに影響を与えることがない、
（３）簡単な構造で、二次電子線を一次光学系から分離するＥ×Ｂ分離器を得ることができるので、一次電子線の収差を容易に計算することができる、
（４）ショット雑音をＴＦＥ電子銃の１３％まで低減することができる、
（５）上に凸のウェーハでも全面を平坦にチャックすることができる、
（６）デバイス、特にゲート酸化膜を破壊する恐れがない、
（７）対物レンズの電極をアースに近い電圧にした状態で、ダイナミック・フォーカスを実施することができる、
（８）二次電子検出器からの出力のＳ／Ｎ比を最大値又はそれに近い値にすることができる、
（９）Ｅ×Ｂ分離器と走査用の偏向器とを最適位置に配置することができる、
等の格別の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明に係る電子線装置の一つの実施の形態を概略的に示す図である。
【図２】図１の電子線装置において使用される静電チャックの一例を示す平面図である。
【図３】図１の電子線装置に設けられた対物レンズの中央電極の厚みと軸上色収差との関係を示すグラフである。
【図４】図１の電子線装置におけるレジストレーションの方法と被評価領域とを説明するための図である。
【図５】図１の電子線装置におけるビーム径／ピクセル寸法に対するビーム電流、ＭＴＦ及びＳ／Ｎ比の関係を示す対数曲線を示す図である。
【図６】本発明に係る電子線装置を適用して半導体デバイスを製造する方法のフローチャートである。
【図７】図６に示したウェーハ・プロセッシング工程のサブ工程であるリソグラフィ工程を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１：鏡筒、 ２：カソード、 ３：ウェーネルト、 ４：アノード、 ＥＧ：電子銃、５：クロスオーバー、 ６：第１の開口板、 ７：第１のコンデンサ・レンズ、 ８：クロスオーバー像、 ９：第２の開口板、 １０：第２のコンデンサ・レンズ、 １１：静電偏向器、 １２：電磁偏向器、 １３：Ｅ×Ｂ分離器又は電磁偏向器、 １４：対物レンズ、 １５：ウェーハ、 １６：二次電子軌道、 １７：二次電子検出器、 １８：上部電極、 １９：中央電極、 ２０：下部電極、 ２１：制御電源： ２２：静電偏向器、 ２３：偏向軌道、 ２４、２５、２６：電極、 ２７：静電チャック、 ２８：ロボット、 ２９：エンバイロンメント・チャンバ、 ３０：ローディング・チャンバ、 ３１、３２：ゲート・バルブ、 ３３：ステージ、 ３４：バルブ、 ３５：イオン・ポンプ、
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
この発明は、最小線幅０．１ミクロン以下のパターンを有するウェーハの欠陥検査、線幅測定、合わせ精度測定等の評価を行うための電子線装置、及び、該装置を用いて歩留まり良くデバイスを製造するための製造方法に関する。
【従来の技術】
【０００３】
従来、電子線をウェーハ等の試料に照射し、該試料から発生する二次電子線を検出して欠陥検査、ＣＤ検査、欠陥Ｒｅｖｉｅｗ ＳＥＭ、合わせ精度測定等を行う装置は公知である。特に、電荷を付与してパターンを帯電させ、その結果として表面に現れる電位を測定して試料の欠陥を評価する方法は、光を用いたのでは不可能であるため、電子線を使用して広く行われている。
【０００４】
従来の電子線装置において試料上のパターンの電位コントランストを得る場合、二次電子線に対するエネルギー・フィルタを設けない装置の分解能は小さいが、こうしたエネルギー・フィルタを設けた装置は小さい電位の分解能で測定可能であることがわかっている。このエネルギー・フィルタの機能を対物レンズに持たせると、対物レンズの収差係数が大きくなるという問題がある。また、試料の評価場所を正しく電子光学系の下に合わせるため、描画装置と同様のレジストレーション用のサブシステムが必要になり、装置全体が大型且つ複雑になるという問題もある。
【０００５】
加えて、従来の電子線装置においては、種々の問題、例えば、
一次電子線と二次電子線とを分離するためのＥ×Ｂ分離器について、どのような構造が簡単であり、所望の精度が得られるのかが不明であった、
ショット雑音が大きく、所要の信号／雑音比を得るには大きいビーム電流を必要とした、
凸状のウェーハをフラットに吸着することのできる静電チャックが存在しなかった、
一次光学系の視野の重複部分においては２倍の、場合によっては４倍のドーズが与えられる場所ができ、ウェーハの破壊が生じるおそれがあった、
対物レンズとその上側のレンズとの間に走査用偏向器を配置するためのスペースを確保するのが困難であった、
等の問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、上記の種々の問題を解決するために提案されたものであり、その目的は、高スループットで電位コントラストの測定等を高信頼性で行うことができ、構造が簡単な電子線装置、及び該装置を用いて歩留まり良くデバイスを製造するためのデバイス製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明に係る電子線装置は、
パターンが形成された試料を電子線で照射し、該試料の評価を行うための電子線装置であって、
電子線源、対物レンズ、電磁偏向器及び二次電子線検出器を収容した電子光学鏡筒を備え、
前記対物レンズは、上部電極、中央電極及び下部電極から構成され、
前記上部電極、前記中央電極及び前記下部電極に電圧を印加するための制御電源を更に備え、
前記制御電源は、前記中央電極に一定値の電圧を印加し、前記上部電極でダイナミック・フォーカスを行って前記対物レンズが合焦条件を満たすよう動作することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明に係る電子線装置は、
前記制御電源は、前記ダイナミック・フォーカスの制御として、前記上部電極に対して３つの異なる電圧を与え、
前記３つの異なる電圧を与えたときの二次電子線の信号強度を測定し、該信号強度から二次関数近似を行い、
該二次関数の立ち上がり傾斜の最大値に対応する電圧値と前記二次関数の最大値に対応する電圧値の中間値を前記上部電極の電圧とする
ことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明に係る電子線装置は、前記制御電源が、前記上部電極、前記中間電極及び前記下部電極相互間の電圧差を２０ｋＶ以下になるよう電圧を印加することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明に係る電子線装置は、前記中央電極の厚みが、光軸方向において２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明に係る電子線装置は、前記試料が、互いに重なり合わないように分割された複数の小領域を含み、該小領域のみの評価を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明に係る電子線装置は、前記パターンの画素寸法をｐとし、前記パターンを照射する電子線のビーム寸法をｄとしたとき、前記ｐ及び前記ｄが０．９＜ｄ／ｐ＜１．２を満たすことを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明に係るデバイス製造方法は、請求項１〜６のいずれか一つに記載の電子線装置を用いてプロセス途中の又はプロセス終了後のウェーハの評価を行うことを特徴とする。
【発明の実施の形態】
【００１４】
図１は、この発明に係る電子線装置の一つの実施の形態を概略的に示す図である。同図において、電子光学鏡筒１の内部には、カソード２、ウェーネルト３及びアノード４からなる電子銃ＥＧが設けられ、電子銃ＥＧから放出された一次電子線はクロスオーバー５を第１の開口板６と第１のコンデンサ・レンズ７との間に作る条件で、正方形の成形開口を有する第１の開口板６を照射する。これにより一次電子線は第１のコンデンサ・レンズ７で縮小され、クロスオーバー像８を第２の開口板９の正方形の開口に形成する。更に、一次電子線は第２のコンデンサ・レンズ１０によって縮小され、静電偏向器１１と電磁偏向器１２とからなるＥ×Ｂ分離器１３を通過した後、対物レンズ１４によって収束されて、第１の開口板６に形成された正方形の開口の縮小像がウェーハ１５上に形成される。
【００１５】
一次電子線の照射によってウェーハ１５から放出された二次電子線は、対物レンズ１４によって加速、収束された後、Ｅ×Ｂ分離器１３よって図の右側へ偏向されて軌道１６を取り、二次電子線検出器１７で検出される。なお、対物レンズ１４は上部電極１８、中央電極１９及び下部電極２０を有しており、これらの電極に制御電源２１から所要の電圧が印加される。
【００１６】
Ｅ×Ｂ分離器１３は、例えば、８極の静電偏向器とサドルタイプの電磁偏向器とを組み合わせたもので構成することができるので、構造が簡単であるうえ、一次電子線に対して余分な収差を発生させないという利点がある。ここで、Ｅ×Ｂ分離器の代わりに、電磁偏向器のみを用いても、走査視野によっては二次電子線の検出が可能である。
【００１７】
一次電子線によりウェーハ１５を走査するために、一次電子線は静電偏向器１１と他の静電偏向器２２とによって軌道２３を通るよう制御される。このように、２段目の静電偏向器としてＥ×Ｂ分離器１３の静電偏向器１１を用いるので、対物レンズ１４の上部のスペースを有効に利用することができる。そのうえ、２段目の静電偏向器は対物レンズ１４に近い方が有利であることをも考慮すると、Ｅ×Ｂ分離器１３の静電偏向器１１に２段目の静電偏向器としての機能をも持たせることにより、２段目の静電偏向器を最良の位置に配置することができる。
【００１８】
ウェーハ１５には、制御電源２１から−４ｋＶの電圧が印加される。この場合、制御電源２１からの電圧の立ち下がり速度は例えば１００Ｖ／１０秒程度にしないとデバイスが破壊される恐れがあり、徐々にウェーハ１５に電圧が印加される。
【００１９】
ウェーハ１５を静電的に吸着保持するため、図２に示すように、３個の電極２４〜２６からなる電極板を有する静電チャック２７が設けられる。このとき、ウェーハ１５と対物レンズ１４との間の放電を回避するため、３個の電極２４〜２６のうち、電極板の中央の部分に相当する中央電極２４と電極板の周辺の一部の部分に相当する第１の電極２５には０Ｖの電圧が与えられ、ウェーハ１５に印加される電圧が−４ｋＶに達した後に、電極板の周辺の残りの部分に相当する第２の電極２６に０Ｖの電圧が与えられる。図２に示す構造の静電チャックを使用することにより、上に凸のウェーハであっても、その全面を平坦に吸着保持することができる。
【００２０】
ウェーハ１５を上記の静電チャックに載置するため、まずウェーハ１５はロボット２８からエンバイロンメント・チャンバ２９に供給され、そこでウェーハ１５の回転やウェーハ１５の正しいｘｙ座標位置への配置を含むプリアライメントが行われる。次いで、ローディング・チャンバ３０を大気圧にした後、ゲート・バルブ３１を開けてウェーハ１５をローディング・チャンバ３０に入れる。そこで、ローディング・アームをローディング・チャンバ３０から引き抜いてからゲート・バルブ３１を閉じ、ローディング・チャンバ３０を排気する。ローディング・チャンバ３０の真空度が１×１０−６Ｔｏｒｒ以下になったときにゲート・バルブ３２を開け、静電チャックが一部に設けられたローディング・アームでウェーハ１５を静電チャックの電極２４〜２６に載置する。
【００２１】
なお、図１において、参照数字３３はウェーハ１５を載置するためのステージを、３４はバルブを、３５はバルブ３４を介して鏡筒１内を排気するためのイオン・ポンプを示している。ウェーハ１５を載置するステージ３３を、強磁性体である鉄からなるワーキング・チャンバ（図示せず）内に収容することにより、ウェーハ１５を磁気シールドすることが好ましい。
【００２２】
図１に示す電子銃ＥＧは、ヒーター電圧を充分大きくし又はウェーネルト電圧を充分深くすることにより、空間電荷制限条件で動作させる。その結果、ピクセル当たりの二次電子線の検出数が５０あれば、欠陥検査等の評価を十分信頼性良く実施し得る。さらに、二次電子線の電子がピクセル当たり検出される数が１００であれば、Ｒｅｖｉｅｗ ＳＥＭとしての機能を持たせることが可能である。このＲｅｖｉｅｗ ＳＥＭの場合、ステージ３３を停止させて観察を行う。
【００２３】
次に、対物レンズ１４について説明すると、合焦条件を満たすよう対物レンズ１４を制御するため、対物レンズ１４の中央電極１９に印加する電圧は予め決められた一定値とし、上部電極１８でダイナミック・フォーカスが行われる。これは以下の手順で実現される。まず、ダイのコーナー部のダイシング・ライン等の、ｘ軸及びｙ軸に平行なパターンが接近して存在するウェーハ位置で上部電極１８に３つの異なる電圧を与える。これらの電圧値のそれぞれにおいて、ｘ方向及びｙ方向に平行なパターン・エッジをそれぞれｙ方向及びｘ方向に走査し、その時の二次電子線の信号強度の立ち上がりの傾斜をｙ方向の走査及びｘ方向の走査に対して測定する。例えば、ｙ方向の走査に対する立ち上がりの傾斜がａ１ｍＶ／μｍ、ａ２ｍＶ／μｍ及びａ３ｍＶ／μｍであり、ｘ方向走査に対する立ち上がりの傾斜がｂ１ｍＶ／μｍ、ｂ２ｍＶ／μｍ及びｂ３ｍＶ／μｍであったとする。これらの立ち上がりの傾斜から、上部電極１８に印加した電圧に対する二次関数近似を用いて、立ち上がりの傾斜の最大値ａｉｍＶ／μｍ、ｂｉｍＶ／μｍを求める。次いで、これらの最大値を与える上部電極１８の電圧をそれぞれ求め、それらの中間の値に上部電極１８の電圧をセットする。
【００２４】
なお、立ち上がりの傾斜の最大値を与える上部電極１８の電圧が予め指定された値よりも大きいときには、ＥＢ分離器１３の静電偏向器１１に非点補正を行う電圧を重畳させることが好ましい。
【００２５】
図３は、対物レンズ１４の中央電極１９の光軸付近の厚みを変えたときの軸上色収差の変化を示すグラフであり、試料面でのビームの開口半角は３０ミリラジアンである。また、上部電極１８と中央電極１９との間の電圧差及び中央電極１９と下部電極２０との間の電圧差は、ともに２０ｋＶ以下になるように調整した。この状態で、線４１は、二次電子線のフィルタ作用が生じる電圧を下部電極２０に与えたときの軸上色収差を示しており、線４２は、軸上色収差係数が最小になる電圧を下部電極２０に与えた状態での軸上色収差を示している。
【００２６】
なお、軸上色収差は、エネルギ幅によるビームのボケ量を表す。そこで、軸上色収差を△Ｃｃ、軸上色収差係数をＣｃとし、αを試料面のビームの開口半角を表すとすると、
【００２７】
〔数１〕
△Ｃｃ＝Ｃｃ（△Ｖ／Ｖ）α
が成り立つ。したがって、△Ｃｃは、単位開口半角当たり、単位（エネルギ幅／ビーム・エネルギ）当たりに発生する収差である。
【００２８】
図３のグラフから、
（１）中央電極１９の厚みが２ｍｍ以下の場合には、下部電極２０に二次電子線のフィルタ作用が生じる電圧を印加した条件でのみ、一次電子線の合焦条件が満たされること、
（２）中央電極１９の厚みが１．５ｍｍ以下の場合には、下部電極２０に二次電子線のフィルタ作用が生じる電圧を印加した条件で、軸上色収差係数を大幅に低減することができること、
（３）中央電極１９の厚みが１．０ｍｍ以下の場合には、軸上色収差が１００ｎｍ以下となり、最も好ましいこと、
がわかる。
【００２９】
図４は、ウェーハ１５のダイの並びの方向を測定するアライメント機構を説明するための図である。同図において、参照数字５１はダイシング・ライン、５１’は一つのダイシング・ライン５１のｙ方向の辺のうちの一つ、５２はダイシング・ライン５１の上に設けられたテスト・ビア、５３はステージ３３が第１の位置にあるときの電子光学系の視野、５４はステージ３３を第１の位置からｙ方向に単位長さだけ移動させて第２の位置に置いたときの電子光学系の視野、５５はチップ領域をそれぞれ示している。
【００３０】
そこで、ダイの並び方向とステージ３３のｙ方向への移動方向とのズレを補正するため、まず、電子光学系の視野５３内でｙ方向に延びる一つのダイシング・ライン５１の一つの辺５１’のｘ方向の位置と、電子光学系の視野５４内での前記の辺５１’のｘ方向の位置とをそれぞれ測定し、次いで、それらの位置間の差をｙ方向の単位長さで割り算する。これにより、ダイの並び方向とステージ３３のｙ方向への移動方向とのズレ角が算出される。したがって、ステージ３３をｙ方向へ連続的に移動させるとき、前記ズレ角を補正するようにステージ３３をｘ方向に移動させればよい。
【００３１】
図４においては、ｙ軸に平行な隣り合うダイシング・ライン及びｘ軸に平行な隣り合うダイシング・ラインで囲まれたチップ領域５５を被評価対象とする。こうすることにより、チップ領域５５に２重にビーム照射が行われることがないので、照射量を所定値以下に保つならば、デバイス酸化膜等を破損させる恐れがない。
【００３２】
図５は、一次電子線のビーム寸法をｄ、ピクセル寸法をｐとしたときのｄ／ｐを横軸に取ったときの種々のパラメータの変化を表すグラフを示している。グラフ６１はＭＴＦの値を示す曲線であり、ビーム寸法ｄが大のとき（いわゆる、ぼけたビームで観察するとき）コントラストがどのように小さくなるかを示している。グラフ６２は一次電子線のビーム電流を表す曲線であり、軸上色収差が支配的になっている場合にはビーム電流はビーム径の４乗に比例する。即ち、グラフ６２は傾斜が４：１の右上がりの直線である。グラフ６３はＭＴＦの値の２乗を示す曲線である。なお、ＭＴＦはＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎの略であり、ボケたビームで臭気構造を走査したときの信号コントラストの劣化の程度を表す。
【００３３】
ショット雑音が支配的な場合には、二次電子検出器１７から出力される信号のＳ／Ｎ比は、ｉをビーム電流とするとき、
【００３４】
〔数２〕
Ｓ／Ｎ＝ＭＴＦ（Ｎ／２）１／２∝ＭＴＦ（ｉ）１／２
で表される。したがって、Ｓ／Ｎ比を最大にするには、（ＭＴＦ）２ｉを最大にすればよい。（ＭＴＦ）２ｉは、グラフ６２で示す値とグラフ６３で示す値との積であり、グラフ６４によって表される、上に凸の曲線になる。このグラフ６４から、
（１）ｄ／ｐ≒１．１のとき、Ｓ／Ｎ比は最大になる、
（２）１．０＜ｄ／ｐ＜１．１５のとき、Ｓ／Ｎ比は最大値とほぼ同じ値になる、
（３）０．９＜ｄ／ｐ＜１．２のとき、Ｓ／Ｎ比は充分大きい値である、
ことがわかる。
【００３５】
次に、図６及び図７を用いて、本発明の半導体デバイス製造方法について説明する。本発明の半導体デバイス製造方法は、上記した評価装置を用いて、プロセス途中あるいは完成後のウェーハの評価を行うものである。以下に、一般的な半導体デバイス製造方法について、図６及び図７のフローチャートを参照して説明する。
【００３６】
図６に示すように、半導体デバイス製造方法は、概略的に分けると、ウェーハを製造するウェーハ製造工程Ｓ１、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Ｓ２、露光に必要なマスクを製造するマスク製造工程Ｓ３、ウェーハ上に形成されたチップを１個づつに切り出し、動作可能にするチップ組立工程Ｓ４、及び、完成したチップを検査するチップ検査工程Ｓ５によって構成されている。これら工程はそれぞれ、幾つかのサブ工程を含んでいる。
【００３７】
上記した工程の中で、半導体デバイスの製造に決定的な影響を及ぼす工程は、ウェーハ・プロセッシング工程である。これは、この工程において、設計された回路パターンをウェーハ上に形成し、かつ、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成するからである。
【００３８】
このように半導体デバイスの製造に影響を及ぼすウェーハ・プロセッシング工程のサブ工程において実行されたウェーハの加工状態を評価することが重要であり、該サブ工程について、以下に説明する。
【００３９】
まず、絶縁層となる誘電体薄膜を形成するとともに、配線部及び電極部を形成する金属薄膜を形成する。薄膜形成は、ＣＶＤやスパッタリング等により実行される。次いで、形成された誘電体薄膜及び金属薄膜、並びにウェーハ基板を酸化し、かつ、マスク製造工程Ｓ３によって作成されたマスク又はレチクルを用いて、リソグラフィ工程において、レジスト・パターンを形成する。そして、ドライ・エッチング技術等により、レジスト・パターンに従って基板を加工し、イオン及び不純物を注入する。その後、レジスト層を剥離し、ウェーハを検査する。
【００４０】
このようなウェーハ・プロセッシング工程は、必要な層数だけ繰り返し行われ、チップ組立工程Ｓ４においてチップ毎に分離される前のウェーハが形成される。
【００４１】
図７は、図６のウェーハ・プロセッシング工程のサブ工程であるリソグラフィ工程を示すフローチャートである。図７に示すように、リソグラフィ工程は、レジスト塗布工程Ｓ２１、露光工程Ｓ２２、現像工程Ｓ２３及びアニール工程Ｓ２４を含む。
【００４２】
レジスト塗布工程Ｓ２１において、ＣＶＤやスパッタリングを用いて回路パターンが形成されたウェーハ上にレジストを塗布し、露光工程Ｓ２２において、塗布されたレジストを露光する。そして、現像工程Ｓ２３において、露光されたレジストを現像してレジスト・パターンを得、アニール工程Ｓ２４において、現像されたレジスト・パターンをアニールして安定化させる。これら工程Ｓ２１〜Ｓ２４は、必要な層数だけ繰り返し実行される。
【００４３】
本発明の半導体デバイス製造方法においては、図１に関連して説明した電子線装置を、完成したチップを検査するチップ検査工程Ｓ５において用いることにより、微細なパターンを有する半導体デバイスであっても、歪み、ぼけ等が低減された画像を得ることができるので、ウェーハの欠陥を確実に検出することができる。なお、電子線装置が近傍に配置される加工装置は、評価を必要とする加工を行うものであれば、どのような加工装置であってもよい。
〔発明の効果〕
【００４４】
以上、この発明に係る電子線装置及び該装置を用いたデバイス製造方法の一つの実施の形態について説明したところから理解されるとおり、この発明は、
（１）対物レンズの電極の寸法を、二次電子線に対するフィルタ効果を持つ値にすることができるので、軸上色収差係数を小さくすることができる、
（２）レジストレーションを極めて短時間に行うことができ、しかも、レジストレーションをウェーハの評価中にも実施できるので、スループットに影響を与えることがない、
（３）簡単な構造で、二次電子線を一次光学系から分離するＥ×Ｂ分離器を得ることができるので、一次電子線の収差を容易に計算することができる、
（４）ショット雑音をＴＦＥ電子銃の１３％まで低減することができる、
（５）上に凸のウェーハでも全面を平坦にチャックすることができる、
（６）デバイス、特にゲート酸化膜を破壊する恐れがない、
（７）対物レンズの電極をアースに近い電圧にした状態で、ダイナミック・フォーカスを実施することができる、
（８）二次電子検出器からの出力のＳ／Ｎ比を最大値又はそれに近い値にすることができる、
（９）Ｅ×Ｂ分離器と走査用の偏向器とを最適位置に配置することができる、
等の格別の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明に係る電子線装置の一つの実施の形態を概略的に示す図である。
【図２】図１の電子線装置において使用される静電チャックの一例を示す平面図である。
【図３】図１の電子線装置に設けられた対物レンズの中央電極の厚みと軸上色収差との関係を示すグラフである。
【図４】図１の電子線装置におけるレジストレーションの方法と被評価領域とを説明するための図である。
【図５】図１の電子線装置におけるビーム径／ピクセル寸法に対するビーム電流、ＭＴＦ及びＳ／Ｎ比の関係を示す対数曲線を示す図である。
【図６】本発明に係る電子線装置を適用して半導体デバイスを製造する方法のフローチャートである。
【図７】図６に示したウェーハ・プロセッシング工程のサブ工程であるリソグラフィ工程を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１：鏡筒、 ２：カソード、 ３：ウェーネルト、 ４：アノード、 ＥＧ：電子銃、５：クロスオーバー、 ６：第１の開口板、 ７：第１のコンデンサ・レンズ、 ８：クロスオーバー像、 ９：第２の開口板、 １０：第２のコンデンサ・レンズ、 １１：静電偏向器、 １２：電磁偏向器、 １３：Ｅ×Ｂ分離器又は電磁偏向器、 １４：対物レンズ、 １５：ウェーハ、 １６：二次電子軌道、 １７：二次電子検出器、 １８：上部電極、 １９：中央電極、 ２０：下部電極、 ２１：制御電源： ２２：静電偏向器、 ２３：偏向軌道、 ２４、２５、２６：電極、 ２７：静電チャック、 ２８：ロボット、 ２９：エンバイロンメント・チャンバ、 ３０：ローディング・チャンバ、 ３１、３２：ゲート・バルブ、 ３３：ステージ、 ３４：バルブ、 ３５：イオン・ポンプ、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンが形成された試料を電子線で照射し、該試料の評価を行うための電子線装置であって、
電子線源、対物レンズ、電磁偏向器及び二次電子線検出器を収容した電子光学鏡筒を備え、
前記対物レンズは、上部電極、中央電極及び下部電極から構成され、
前記上部電極、前記中央電極及び前記下部電極に電圧を印加するための制御電源を更に備え、
前記制御電源は、前記中央電極に一定値の電圧を印加し、前記上部電極でダイナミック・フォーカスを行って前記対物レンズが合焦条件を満たすよう動作することを特徴とする電子線装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子線装置であって、
前記制御電源は、前記ダイナミック・フォーカスの制御として、前記上部電極に対して３つの異なる電圧を与え、
前記３つの異なる電圧を与えたときの二次電子線の信号強度を測定し、該信号強度から二次関数近似を行い、
該二次関数の立ち上がり傾斜の最大値に対応する電圧値と前記二次関数の最大値に対応する電圧値の中間値を前記上部電極の電圧とする
ことを特徴とする電子線装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子線装置であって、前記制御電源は、前記上部電極、前記中間電極及び前記下部電極相互間の電圧差を２０ｋＶ以下になるよう電圧を印加することを特徴とする電子線装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の電子線装置であって、前記中央電極の厚みが、光軸方向において２ｍｍ以下であることを特徴とする電子線装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電子線装置であって、前記試料が、互いに重なり合わないように分割された複数の小領域を含み、該小領域のみの評価を行うことを特徴とする電子線装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電子線装置であって、前記パターンの画素寸法をｐとし、前記パターンを照射する電子線のビーム寸法をｄとしたとき、前記ｐ及び前記ｄが０．９＜ｄ／ｐ＜１．２を満たすことを特徴とする電子線装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の電子線装置を用いてプロセス途中の又はプロセス終了後のウェーハの評価を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１】
パターンが形成された試料を電子線で照射し、該試料の評価を行うための電子線装置であって、
電子線源、対物レンズ、電磁偏向器及び二次電子線検出器を収容した電子光学鏡筒を備え、
前記対物レンズは、上部電極、中央電極及び下部電極から構成され、
前記上部電極、前記中央電極及び前記下部電極に電圧を印加するための制御電源を更に備え、
前記制御電源は、前記中央電極に一定値の電圧を印加し、前記上部電極でダイナミック・フォーカスを行って前記対物レンズが合焦条件を満たすよう動作することを特徴とする電子線装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子線装置であって、
前記制御電源は、前記ダイナミック・フォーカスの制御として、前記上部電極に対して３つの異なる電圧を与え、
前記３つの異なる電圧を与えたときの二次電子線の信号強度を測定し、該信号強度から二次関数近似を行い、
該二次関数の立ち上がり傾斜の最大値に対応する電圧値と前記二次関数の最大値に対応する電圧値の中間値を前記上部電極の電圧とする
ことを特徴とする電子線装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子線装置であって、前記制御電源は、前記上部電極、前記中間電極及び前記下部電極相互間の電圧差を２０ｋＶ以下になるよう電圧を印加することを特徴とする電子線装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の電子線装置であって、前記中央電極の厚みが、光軸方向において２ｍｍ以下であることを特徴とする電子線装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電子線装置であって、前記試料が、互いに重なり合わないように分割された複数の小領域を含み、該小領域のみの評価を行うことを特徴とする電子線装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電子線装置であって、前記パターンの画素寸法をｐとし、前記パターンを照射する電子線のビーム寸法をｄとしたとき、前記ｐ及び前記ｄが０．９＜ｄ／ｐ＜１．２を満たすことを特徴とする電子線装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の電子線装置を用いてプロセス途中の又はプロセス終了後のウェーハの評価を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２９４６２７（Ｐ２００６−２９４６２７Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２２８１４（Ｐ２００６−１２２８１４）
【出願日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【分割の表示】特願２００１−３６８９６０（Ｐ２００１−３６８９６０）の分割
【原出願日】平成１３年１２月３日（２００１．１２．３）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【分割の表示】特願２００１−３６８９６０（Ｐ２００１−３６８９６０）の分割
【原出願日】平成１３年１２月３日（２００１．１２．３）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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