JP2002170513A - Aberration correction method in sample evaluation apparatus and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
Aberration correction method in sample evaluation apparatus and semiconductor device manufacturing methodInfo
- Publication number
- JP2002170513A JP2002170513A JP2000368000A JP2000368000A JP2002170513A JP 2002170513 A JP2002170513 A JP 2002170513A JP 2000368000 A JP2000368000 A JP 2000368000A JP 2000368000 A JP2000368000 A JP 2000368000A JP 2002170513 A JP2002170513 A JP 2002170513A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aberration
- sample
- deflection
- trajectory
- objective lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 荷電粒子線の偏向色収差、コマ収差、歪収
差、偏向軌道のランディング角を低減する方法を提供す
る。
【解決手段】 電子線1を第1偏向器2で偏向し、さら
に第2偏向器3で振り戻して、電子線1の偏向軌道が光
軸4と交わる交点5の位置を変化させる。第2偏向器3
で振り戻された電子線は、試料6面を照射し、2次電子
を発生させる。この2次電子は、対物レンズ7、8によ
って光軸4上に集められ、図で光軸上を上方に向かい、
E×Bからなるビームスプリッタ10で軌道を偏向され
て、軌道11を通り、収束電極12に集められる。第1
偏向器2と第2偏向器3で、交点5の位置を変化させる
ことにより、偏向色収差、コマ収差、歪収差、偏向軌道
のランディング角のうち少なくとも一つを最小にするこ
とができる。
(57) [Problem] To provide a method for reducing deflection chromatic aberration, coma aberration, distortion aberration, and deflection trajectory landing angle of a charged particle beam. An electron beam (1) is deflected by a first deflector (2) and turned back by a second deflector (3) to change the position of an intersection (5) at which the deflection trajectory of the electron beam (1) intersects the optical axis (4). Second deflector 3
The electron beam turned back in step irradiates the surface of the sample 6 to generate secondary electrons. The secondary electrons are collected on the optical axis 4 by the objective lenses 7 and 8, and are directed upward on the optical axis in the figure.
The trajectory is deflected by the beam splitter 10 composed of E × B, passes through the trajectory 11, and is collected on the focusing electrode 12. First
By changing the position of the intersection point 5 between the deflector 2 and the second deflector 3, at least one of deflection chromatic aberration, coma aberration, distortion, and the landing angle of the deflection trajectory can be minimized.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マスク(本明細書
において「マスク」とは「レチクル」を含む概念であ
る。)やウェハ等の検査等に使用される荷電粒子線を使
用した試料評価(観察)装置において、その収差を低減
する収差補正方法、及び、この方法によって収差が補正
された試料評価装置を用いてマスク又はウェハの検査を
行う工程を有する半導体デバイスの製造方法に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sample evaluation using a charged particle beam used for inspection of a mask (a "mask" includes a "reticle" in this specification) and a wafer. (Observation) The present invention relates to an (observation) apparatus, an aberration correction method for reducing the aberration, and a method for manufacturing a semiconductor device having a step of inspecting a mask or a wafer using a sample evaluation apparatus in which the aberration is corrected by the method. .
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体デバイスに要求される集積度が高
まるにつれて、最小線幅が100nm未満の回路パターンを
ウェハ上に形成する必要が生じ、従来の光学方式の露光
転写装置が使用できなくなってきている。このような微
小線幅のパターンを高スループットで露光転写できるも
のとして、分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置が注
目を集めている。このような荷電粒子線露光装置を使用
する場合、転写の基となるマスクに欠陥があったり、そ
の上のパターンが設計どおり形成されていないと、それ
から形成されるウェハが全て欠陥を含むものとなってし
まう。従って、マスクの使用に先立ち、マスクが健全な
ものであることを検査することが行われている。又、製
品であるウェハの健全性を確かめるために、ウェハの検
査も行われている。2. Description of the Related Art As the degree of integration required for semiconductor devices increases, it becomes necessary to form a circuit pattern having a minimum line width of less than 100 nm on a wafer, and it becomes impossible to use a conventional optical exposure and transfer apparatus. I have. As a device capable of exposing and transferring such a fine line width pattern at high throughput, a divided particle exposure type charged particle beam exposure apparatus has attracted attention. In the case of using such a charged particle beam exposure apparatus, if a mask serving as a transfer base has a defect or a pattern thereon is not formed as designed, all the wafers formed therefrom include a defect. turn into. Therefore, prior to using the mask, it has been performed to check that the mask is sound. In addition, in order to confirm the soundness of the product wafer, the wafer is also inspected.
【0003】このようなマスクの検査は、従来走査型電
子顕微鏡を用いて行われてきたが、1枚のマスクの全面
を検査するのに80時間程度もかかるという問題点があ
った。そこで、本発明者は、荷電粒子線アレイと各アレ
イ要素に対応する検出器を使用して、マスクを高速に検
査する装置を発明した。この装置は特開平9−3043
05号に開示されている。これは、1つのサブフィール
ドに1つの検出要素を対応させ、サブフィールド内では
荷電粒子線を偏向して走査し、検査を行おうとするもの
である。Inspection of such a mask has conventionally been performed using a scanning electron microscope, but there has been a problem that it takes about 80 hours to inspect the entire surface of one mask. Therefore, the present inventors have invented an apparatus for inspecting a mask at high speed using a charged particle beam array and detectors corresponding to each array element. This device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-3043.
No. 05. In this method, one detection element is made to correspond to one subfield, and scanning is performed by deflecting and scanning a charged particle beam in the subfield.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
このような評価装置においては、光軸近くの場所に荷電
粒子線を照射する場合には収差が問題にならないもの
の、光軸から離れた場所に、荷電粒子線を走査すること
により照射しようとする場合には、偏向収差が大きくな
り、正確な照射が行えないという問題点がある。However, conventionally,
In such an evaluation device, when irradiating the charged particle beam to a place near the optical axis, the aberration is not a problem, but it is attempted to irradiate by scanning the charged particle beam to a place far from the optical axis. In such a case, there is a problem that the deflection aberration becomes large and accurate irradiation cannot be performed.
【0005】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、荷電粒子線を用いた試料評価装置に
おいて、荷電粒子線を走査して光軸から離れた場所を評
価する場合に発生する、荷電粒子線の偏向色収差、コマ
収差、歪収差、偏向軌道のランディング角(垂直入射条
件からのずれ角(°))を低減する方法を提供するこ
と、及び、これらの方法によって調整された試料評価装
置を用いてマスク又はウェハを検査する工程を有する半
導体デバイスの製造方法を提供することを課題とする。The present invention has been made in order to solve such a problem. In a sample evaluation apparatus using a charged particle beam, a charged particle beam is scanned to evaluate a place apart from the optical axis. To provide a method for reducing the generated deflection chromatic aberration, coma aberration, distortion aberration, deflection trajectory landing angle (deviation angle (°) from the vertical incidence condition (°)) of the charged particle beam, and to adjust by these methods. It is an object to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a step of inspecting a mask or a wafer by using a sample evaluation apparatus.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第1の手段は、荷電粒子線を用いて試料を評価する装
置であり、荷電粒子線源、2段の偏向器、対物レンズを
有してなるものの収差を補正する方法であって、前記2
段の偏向器によって偏向された荷電粒子線が光軸と交わ
る位置を調整することにより、偏向色収差、コマ収差、
歪収差、偏向軌道のランディング角のうち少なくとも1
つを低減することを特徴とする試料評価装置における収
差補正方法(請求項1)である。A first means for solving the above-mentioned problem is an apparatus for evaluating a sample using a charged particle beam, which comprises a charged particle beam source, a two-stage deflector, and an objective lens. A method for correcting aberrations of
By adjusting the position where the charged particle beam deflected by the stage deflector intersects the optical axis, deflection chromatic aberration, coma aberration,
At least one of the distortion and the landing angle of the deflection trajectory
An aberration correction method in a sample evaluation device, characterized in that the number of aberrations is reduced.
【0007】本発明者は、荷電粒子線を用いて試料を評
価する装置であって、荷電粒子線源、2段の偏向器、対
物レンズを有してなるものの収差を補正する方法につい
て解析を行って研究した結果、これらの各収差やランデ
ィング角は、2段の偏向器によって偏向された荷電粒子
線が光軸と交わる位置によって変化し、ある位置におい
て急激に低下することを見出した。この知見によれば、
荷電粒子線が2段の偏向器によって偏向された荷電粒子
線が光軸と交わる位置を基準として調整を行えば、これ
らの各収差やランディング角の一つを最小にしたり、2
つ以上を所定値以下にすることが容易になる。[0007] The present inventor analyzed the method of correcting an aberration in a device for evaluating a sample using a charged particle beam, which includes a charged particle beam source, a two-stage deflector, and an objective lens. As a result of conducting research, it was found that each of these aberrations and the landing angle changes depending on the position where the charged particle beam deflected by the two-stage deflector intersects the optical axis, and drops sharply at a certain position. According to this finding,
If the adjustment is made based on the position where the charged particle beam deflected by the two-stage deflector intersects the optical axis, one of these aberrations and one of the landing angles can be minimized.
It becomes easy to set one or more to a predetermined value or less.
【0008】前記課題を解決するための第2の手段は、
前記第1の手段であって、対物レンズと試料間に、光軸
に対して軸対称の電極を設け、前記2段の偏向器によっ
て偏向された荷電粒子線が光軸と交わる位置を調整する
と共に、前記電極に与える電圧を調整することにより、
偏向色収差、コマ収差、歪収差、偏向軌道のランディン
グ角のうち少なくとも2つを低減することを特徴とする
もの(請求項2)である。[0008] A second means for solving the above problems is as follows.
The first means, wherein an electrode which is axially symmetric with respect to the optical axis is provided between the objective lens and the sample, and a position where the charged particle beam deflected by the two-stage deflector intersects the optical axis is adjusted. In addition, by adjusting the voltage applied to the electrode,
The present invention is characterized in that at least two of deflection chromatic aberration, coma aberration, distortion aberration, and deflection trajectory landing angle are reduced (claim 2).
【0009】前記第1の手段においては、調整手段が1
つしかないので、偏向された荷電粒子線が光軸と交わる
位置が決まれば、偏向色収差、コマ収差、歪収差、偏向
軌道のランディング角とも決まってしまう。よって、こ
れらのうち2つ以上を低下させようとすれば、トレード
オフの問題が生じる。In the first means, the adjusting means may include
Therefore, if the position where the deflected charged particle beam intersects the optical axis is determined, the deflection chromatic aberration, coma aberration, distortion, and the landing angle of the deflection trajectory are also determined. Therefore, a trade-off problem arises if two or more of these are to be reduced.
【0010】本手段においては、対物レンズと試料間に
設けた電極に与える電圧を変えることにより、偏向され
た荷電粒子線が光軸と交わる位置に対する偏向色収差、
コマ収差、歪収差、偏向軌道のランディング角の相対関
係を変えることができるので、これらを最低とする、偏
向された荷電粒子線が光軸と交わる位置を、偏向色収
差、コマ収差、歪収差、偏向軌道のランディング角のう
ち少なくとも2つに対して同一位置としたり近づけたり
することができる。よって、これらのうち、少なくとも
2つを低減させることが可能になる。In this means, by changing the voltage applied to the electrode provided between the objective lens and the sample, the deflection chromatic aberration with respect to the position where the deflected charged particle beam intersects the optical axis,
Since the relative relationship between coma aberration, distortion aberration, and the landing angle of the deflection trajectory can be changed, the position where the deflected charged particle beam intersects the optical axis, which minimizes these, is defined as deflection chromatic aberration, coma aberration, distortion aberration, At least two of the landing angles of the deflection trajectory can be set at the same position or close to each other. Therefore, at least two of them can be reduced.
【0011】前記課題を解決するための第3の手段は、
前記第1の手段又は第2の手段であって、さらに、静電
レンズの電極の位置、寸法、印加電圧又は構造を調整す
ることにより、偏向色収差、コマ収差、偏向軌道のラン
ディング角のうち少なくとも2つを低減することを特徴
とするもの(請求項3)である。A third means for solving the above-mentioned problem is as follows.
The first means or the second means, wherein the position, size, applied voltage or structure of the electrode of the electrostatic lens is adjusted to obtain at least one of a deflection chromatic aberration, a coma aberration, and a landing angle of a deflection trajectory. It is characterized in that two are reduced (claim 3).
【0012】本手段においては、静電レンズの電極の位
置、寸法、印加電圧又は構造を調整することにより、偏
向された荷電粒子線が光軸と交わる位置に対する偏向色
収差、コマ収差、偏向軌道のランディング角の相対関係
を変えることができるので、さらに自由度が1つ増加
し、これらのうち、少なくとも2つを低減させる、偏向
された荷電粒子線が光軸と交わる位置を見つけ出すこと
が容易になる。なお、収差の中には歪収差もあるがこれ
は、偏向器に与える信号によって容易に補正できるの
で、偏向色収差、コマ収差を本手段によって低減すれ
ば、収差全体を小さくすることができる。In this means, by adjusting the position, size, applied voltage or structure of the electrode of the electrostatic lens, the deflection chromatic aberration, coma aberration and deflection trajectory with respect to the position where the deflected charged particle beam intersects the optical axis are adjusted. Since the relative relationship of the landing angles can be changed, it is easy to find a position where the deflected charged particle beam intersects the optical axis, which further increases one degree of freedom and reduces at least two of them. Become. Some of the aberrations include distortion, which can be easily corrected by a signal given to the deflector. If the deflection chromatic aberration and coma are reduced by the present means, the entire aberration can be reduced.
【0013】前記課題を解決するための第4の手段は、
前記第1の手段から第3の手段のいずれかであって、試
料評価装置が、試料面から発生した2次電子を対物レン
ズを通して、前記荷電粒子線の軌道に沿って逆行させ、
途中でビームスプリッタにより2次電子の軌道を偏向さ
せて評価するものであり、前記対物レンズの持つ凸レン
ズ作用を利用して、2次電子を当該対物レンズの反試料
側に導くことを特徴とするもの(請求項4)である。A fourth means for solving the above-mentioned problem is as follows.
In any one of the first means to the third means, the sample evaluation device reverses secondary electrons generated from the sample surface through the objective lens along the trajectory of the charged particle beam,
The evaluation is performed by deflecting the trajectory of the secondary electron by a beam splitter on the way, and the secondary electron is guided to the opposite side of the objective lens by using the convex lens function of the objective lens. (Claim 4).
【0014】本手段においては、対物レンズが形成する
電磁場の凸レンズ作用により、試料面から各方向に放出
された2次電子が収束され、対物レンズを通って反試料
側に導かれるようになる。よって、評価に使用される2
次電子の数を多くでき、検出のS/N比を向上させるこ
とができる。In this means, secondary electrons emitted from the sample surface in each direction are converged by the convex lens action of the electromagnetic field formed by the objective lens, and are guided to the opposite side of the sample through the objective lens. Therefore, 2 used for evaluation
The number of secondary electrons can be increased, and the S / N ratio for detection can be improved.
【0015】前記課題を解決するための第5の手段は、
前記第1の手段から第4の手段のいずれかであって、対
象となる試料評価装置の偏向器、対物レンズ、対物レン
ズと試料間に設けられ前記電極の全てが、静電タイプの
ものであることを特徴とするもの(請求項5)である。[0015] A fifth means for solving the above problems is as follows.
In any one of the first means to the fourth means, all of the electrodes provided between the deflector, the objective lens, and the objective lens of the target sample evaluation apparatus are provided as an electrostatic type. (Claim 5).
【0016】本手段においては、これらの機器がすべて
電界により制御を行う静電タイプのものであるので、装
置を小型化することができる。In this means, since all of these devices are of the electrostatic type in which control is performed by an electric field, the size of the device can be reduced.
【0017】前記課題を解決するための第6の手段は、
前記第1の手段から第5の手段のいずれかの収差補正方
法によって収差が低減された試料評価装置を用いて、マ
スク又はウェハの検査を行う工程を有してなることを特
徴とする半導体デバイスの製造方法(請求項6)であ
る。A sixth means for solving the above-mentioned problem is:
A semiconductor device comprising a step of inspecting a mask or a wafer using a sample evaluation apparatus in which aberration is reduced by the aberration correction method according to any one of the first to fifth means. (Claim 6).
【0018】本手段においては、荷電粒子線の収差が小
さい試料評価装置を用いてマスクやウェハの検査を行っ
ているので、正確な検査を行うことができ、よって、微
細なパターンの半導体デバイスであっても検査が可能と
なると共に、不良品を見逃すことが無くなる。In this means, since the mask and the wafer are inspected by using the sample evaluation apparatus having small aberration of the charged particle beam, an accurate inspection can be performed, and therefore, the semiconductor device having a fine pattern can be inspected. Inspection is possible even if there is any, and a defective product is not missed.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態の調
整方法を実施する対象となる試料評価装置の1例の主要
部を示す図である。図1において、1は電子線、2は第
1偏向器、3は第2偏向器、4は光軸、5は光軸と電子
線の交点、6は試料、7、8は対物レンズ(電極)、9は
電極、10はビームスプリッタ、11は2次電子軌道、
12は集束電極、13はシンチレータ、14はライトガ
イド、15はシールド筒である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a main part of an example of a sample evaluation device to which an adjustment method according to an embodiment of the present invention is applied. In FIG. 1, 1 is an electron beam, 2 is a first deflector, 3 is a second deflector, 4 is an optical axis, 5 is an intersection of the optical axis and the electron beam, 6 is a sample, 7 and 8 are objective lenses (electrode electrodes). ), 9 are electrodes, 10 is a beam splitter, 11 is a secondary electron orbit,
12 is a focusing electrode, 13 is a scintillator, 14 is a light guide, and 15 is a shield cylinder.
【0020】電子銃(図示せず)から放出された電子線
1をコンデンサレンズ(図示せず)で収束させ、第1偏
向器2で偏向し、さらに第2偏向器3で振り戻して、電
子線1の偏向軌道が光軸4と交わる交点5の位置を変化
させることができるようになっている。第2偏向器3の
試料6側には、2枚の対物レンズ7、8が設けられてお
り、さらにその試料6側には、光軸4に対して対称な電
極9が設けられている。An electron beam 1 emitted from an electron gun (not shown) is converged by a condenser lens (not shown), deflected by a first deflector 2 and turned back by a second deflector 3 to obtain an electron beam. The position of the intersection 5 where the deflection trajectory of the line 1 intersects the optical axis 4 can be changed. Two objective lenses 7 and 8 are provided on the sample 6 side of the second deflector 3, and an electrode 9 symmetrical with respect to the optical axis 4 is provided on the sample 6 side.
【0021】第2偏向器3で振り戻された電子線は、試
料6面を照射し、2次電子を発生させる。この2次電子
は、2対の電極7、8からなる対物レンズによって光軸
4上に集められ、図で光軸上を上方に向かい、E×Bか
らなるビームスプリッタ10で軌道を偏向され、て軌道
11を通り、収束電極12に集められる。そして、シン
チレータ13に入射し光信号に変換されて、ライトガイ
ド14により光電子増倍管に導かれる。なお、シールド
筒15は、2次電子検出器の電圧が一次電子の通路に漏
れ出ないようにするための金属筒である。The electron beam returned by the second deflector 3 irradiates the surface of the sample 6 to generate secondary electrons. The secondary electrons are collected on the optical axis 4 by an objective lens composed of two pairs of electrodes 7 and 8, are directed upward on the optical axis in the figure, and are deflected by the beam splitter 10 composed of E × B, Then, the light passes through the orbit 11 and is collected on the focusing electrode 12. Then, the light enters the scintillator 13, is converted into an optical signal, and is guided by the light guide 14 to the photomultiplier tube. The shield tube 15 is a metal tube for preventing the voltage of the secondary electron detector from leaking into the passage of the primary electrons.
【0022】この試料評価装置においては、このような
光学系をアレイ状に複数並べて設置し、同時に複数の領
域を評価することができるようにしている。又、第1偏
向器2、第2偏向器3、対物レンズ7、8、電極9は全
て電圧で制御する静電タイプのものを使用して装置を小
型化している。In this sample evaluation apparatus, a plurality of such optical systems are arranged in an array so that a plurality of regions can be evaluated at the same time. In addition, the first deflector 2, the second deflector 3, the objective lenses 7, 8 and the electrodes 9 are all of an electrostatic type that is controlled by voltage, thereby reducing the size of the apparatus.
【0023】このような装置において、本発明の実施形
態である調整を行った例を以下に述べる。なお、いずれ
の例においても試料は接地電位とし、収束電極12には
+20Vの電圧、シンチレータ13には20KVの電圧を印加
した。An example in which such an apparatus is adjusted according to the embodiment of the present invention will be described below. In each case, the sample was set to the ground potential, and a voltage of +20 V was applied to the focusing electrode 12 and a voltage of 20 KV was applied to the scintillator 13.
【0024】まず、電子銃のカソード電圧は−500Vと
し、対物レンズ7に+3.724KV、対物レンズ8に+10KV
の電圧を与え、電極9は接地電位とした。又、電子線の
視野は最大半径1mmとし、収束半角は2mradとした。電
子線のエネルギーはは10KeV±0.2eVとした。この状態
で、第1偏向器2と第2偏向器3を操作し、光軸4と電
子線1との交点位置5を変化させ、収差とランディング
角の変化をシミュレーションにより調査した。ここで、
電極(対物レンズ)7、8の電圧は、一次電子線が試料
に合焦するような電圧とした。First, the cathode voltage of the electron gun is -500 V, the objective lens 7 has +3.724 KV, and the objective lens 8 has +10 KV.
And the electrode 9 was set to the ground potential. The maximum field of view of the electron beam was 1 mm, and the half angle of convergence was 2 mrad. The energy of the electron beam was 10 KeV ± 0.2 eV. In this state, the first deflector 2 and the second deflector 3 were operated to change the intersection point 5 between the optical axis 4 and the electron beam 1, and the aberration and the change in the landing angle were investigated by simulation. here,
The voltages of the electrodes (objective lenses) 7 and 8 were such that the primary electron beam was focused on the sample.
【0025】図2にその結果を示す。図1においてAは
像面湾曲収差、Bは偏向非点収差、Cは軸上色収差、D
は球面収差、Eは歪収差、Fはランディング角、Gは偏
向色収差、Hはコマ収差を表す。横軸は交点位置5と試
料6間の距離(mm)であり、左側縦軸は各収差の大きさ
(nm、対数目盛)、右側縦軸はランディング角(°、対数
目盛)である。ただし、収差のうち像面湾曲収差Aと偏
向非点収差Bは1/10倍したものを、歪収差Eは1/10
0倍したものを図示している。FIG. 2 shows the result. In FIG. 1, A is the field curvature aberration, B is the deflection astigmatism, C is the axial chromatic aberration, D
Denotes spherical aberration, E denotes distortion, F denotes a landing angle, G denotes deflection chromatic aberration, and H denotes coma. The horizontal axis is the distance (mm) between the intersection point 5 and the sample 6, and the left vertical axis is the magnitude of each aberration.
(nm, logarithmic scale), the vertical axis on the right side is the landing angle (°, logarithmic scale). However, among the aberrations, the field curvature aberration A and the deflection astigmatism B are 1/10 times, and the distortion E is 1/10.
The figure multiplied by 0 is shown.
【0026】図から明らかなように、交点位置5と試料
6間の距離を21mmとした場合には、コマ収差が0.1nm以
下になっている。この距離を25.2mmとした場合には、偏
向色収差は0.25nm以下となっている。この距離を25.5mm
とした場合には、ランディング角を0.02°にできた。こ
の距離を29mmとした場合には、歪収差は70nmとなってい
る。このように、電子線1の偏向軌道と光軸4とが交わ
る位置を変えることにより、コマ収差、偏向色収差、ラ
ンディング角、歪収差のうち一つを最小化できる。さら
に、前記距離を25.3mm程度とすれば、偏向色収差、ラン
ディング角とも非常に小さな値にすることができる。As is apparent from the drawing, when the distance between the intersection point 5 and the sample 6 is set to 21 mm, the coma is 0.1 nm or less. When this distance is 25.2 mm, the deflection chromatic aberration is 0.25 nm or less. This distance is 25.5mm
In this case, the landing angle was 0.02 °. When this distance is 29 mm, the distortion is 70 nm. As described above, by changing the position where the deflection trajectory of the electron beam 1 intersects the optical axis 4, one of the coma, the deflection chromatic aberration, the landing angle, and the distortion can be minimized. Further, when the distance is about 25.3 mm, both the deflection chromatic aberration and the landing angle can be set to very small values.
【0027】図3は、対物レンズ7への印加電圧を3.53
5KVに変え、電極9への印加電圧を−100Vに変えた以外
は、図2に示されたデータを採取したときと同じ条件で
シミュレーションを行った結果を示すものである。各座
標及びA〜Hは、図2と同じものを示し、各データの倍
率も図2と同じである。なお、Iはダイナミック補正前
の5次収差、Jはダイナミック補正後の5次収差を示
す。FIG. 3 shows that the voltage applied to the objective lens 7 is 3.53.
The simulation results are shown under the same conditions as when the data shown in FIG. 2 was collected, except that the voltage was changed to 5 KV and the voltage applied to the electrode 9 was changed to -100 V. Each coordinate and A to H indicate the same as those in FIG. 2, and the magnification of each data is also the same as in FIG. Here, I indicates the fifth-order aberration before dynamic correction, and J indicates the fifth-order aberration after dynamic correction.
【0028】図2と図3を比較すると、コマ収差、偏向
色収差、ランディング角、歪収差の最小値を与える交点
位置5と試料6間の距離は、表1のように変化している
ことが分かる。A comparison between FIG. 2 and FIG. 3 shows that the distance between the intersection point 5 which gives the minimum value of coma, deflection chromatic aberration, landing angle and distortion is changed as shown in Table 1. I understand.
【0029】(表1)(Table 1)
【表1】 [Table 1]
【0030】これによると、図3においては、コマ収差
最小値を与える距離と偏向色収差最小値を与える距離が
接近している。又、図3を見ると、交点位置5と試料6
間の距離が22.4mm〜23.5mmの間で、コマ収差と偏向色収
差を同時に、補正できない量である軸上色収差Cよりも
小さくできることが分かる。According to FIG. 3, the distance giving the minimum value of the coma aberration and the distance giving the minimum value of the deflection chromatic aberration are close to each other. In addition, referring to FIG.
It can be seen that when the distance between them is 22.4 mm to 23.5 mm, the coma aberration and the deflection chromatic aberration can be simultaneously made smaller than the axial chromatic aberration C, which is an uncorrectable amount.
【0031】さらに図示はしないが、電極9に印加する
電圧を+30Vにしたとき、ランディング角と偏向色収差
をほとんど同時に0にできることが分かった。これによ
り、例えば電子線のエネルギー分布が1eVと大きく、か
つ収束半角が1mradと小さいときにも、ランディング角
と偏向色収差に改善できることが分かる。Although not shown, it has been found that when the voltage applied to the electrode 9 is +30 V, the landing angle and the deflection chromatic aberration can be almost simultaneously reduced to zero. Thus, for example, even when the energy distribution of the electron beam is as large as 1 eV and the convergence half angle is as small as 1 mrad, the landing angle and the deflection chromatic aberration can be improved.
【0032】電極9に与える電圧の代わりに、電極9の
内径や長さ、試料6との距離を変化させても、同じよう
に各収差、ランディング角と、交点位置5と試料6間の
距離の関係を変えることができる。Even if the inner diameter and length of the electrode 9 and the distance to the sample 6 are changed instead of the voltage applied to the electrode 9, each aberration, landing angle, and distance between the intersection point 5 and the sample 6 are similarly calculated. Relationship can be changed.
【0033】又、静電レンズの電極の位置、寸法、印加
電圧又は構造を調整することによッても、各収差、ラン
ディング角と、交点位置5と試料6間の距離の関係を変
えることができる。Also, by adjusting the positions, dimensions, applied voltages or structures of the electrodes of the electrostatic lens, the relationship between the aberration, the landing angle, and the distance between the intersection point 5 and the sample 6 can be changed. Can be.
【0034】なお、図1に示す光学系において、前述の
ように対物レンズ8には+10KVの電圧が与えられてお
り、試料面6は接地されているので、対物レンズ8と試
料6間には電子線1に対する減速電界が発生している。
よって、試料に入射する電子線は500Vの低エネルギーと
なっており、かつ、10KVでの色収差、回折収差とするこ
とができる。In the optical system shown in FIG. 1, a voltage of +10 KV is applied to the objective lens 8 as described above, and the sample surface 6 is grounded. A deceleration electric field for the electron beam 1 is generated.
Therefore, the electron beam incident on the sample has low energy of 500 V, and can have chromatic aberration and diffraction aberration at 10 KV.
【0035】又、対物レンズ7に印加される電圧が、約
3.5〜3.7KVと比較的小さい値なので、E×Bを利用した
ビームスプリッタ10は、比較的低い電圧で2次電子軌
道を偏向させることができる。これにより、小さい磁場
で電子線1が直進する条件を作ることができる。The voltage applied to the objective lens 7 is about
Since it is a relatively small value of 3.5 to 3.7 KV, the beam splitter 10 using ExB can deflect the secondary electron orbit with a relatively low voltage. This makes it possible to create a condition in which the electron beam 1 travels straight with a small magnetic field.
【0036】図4は、光軸から1mm離れた点から、初速
度10eVで、±89°の範囲の方向に放出された2次電子の
軌道の包絡線を示す図である。破線で示されているのは
等電位面である。対物レンズ7の電圧は4KV、対物レン
ズ8の電圧は10KVとされており、試料6は接地されてい
る。図4を見ると、対物レンズ7、8の凸レンズ作用に
より、全ての電子が対物レンズの反試料側に導かれてい
るのが分かる。FIG. 4 is a diagram showing the envelope of the trajectory of secondary electrons emitted in a direction of ± 89 ° at an initial velocity of 10 eV from a point 1 mm away from the optical axis. What is shown by the broken line is the equipotential surface. The voltage of the objective lens 7 is 4 KV, the voltage of the objective lens 8 is 10 KV, and the sample 6 is grounded. FIG. 4 shows that all electrons are guided to the opposite side of the objective lens from the sample by the convex lens action of the objective lenses 7 and 8.
【0037】以下、本発明に係る半導体デバイスの製造
方法の実施の形態の例を説明する。図5は、本発明の実
施の形態である半導体デバイス製造方法の一例を示すフ
ローチャートである。この例の製造工程は以下の各主工
程を含む。 ウェハを製造するウェハ製造工程(又はウェハを準備
するウェハ準備工程) 露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程(又
はマスクを準備するマスク準備工程)及び製造されたマ
スクを検査する工程 ウェハに必要な加工処理を行うウェハプロセッシング
工程 ウェ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 できたチップを検査するチップ検査工程 なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程から
なっている。Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described. FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a semiconductor device manufacturing method according to an embodiment of the present invention. The manufacturing process of this example includes the following main processes. Wafer manufacturing process for manufacturing a wafer (or wafer preparing process for preparing a wafer) Mask manufacturing process for manufacturing a mask used for exposure (or mask preparing process for preparing a mask) and a process for inspecting the manufactured mask Necessary for wafer Wafer processing process for performing various processing processes Chip assembly process for cutting out chips formed on a wafer one by one and making them operable Chip inspection process for inspecting the resulting chips Each of these processes is further divided into several sub-processes Consists of
【0038】これらの主工程の中で、半導体のデバイス
の性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウェハプロセッ
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。このウェハプロセッシン
グ工程は以下の各工程を含む。 絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を
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) この薄膜層やウェハ基板を酸化する酸化工程 薄膜層やウェハ基板等を選択的に加工するためにマス
ク(レチクル)を用いてレジストのパターンを形成する
リソグラフィー工程 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) イオン・不純物注入拡散工程 レジスト剥離工程 さらに加工されたウェハを検査する検査工程 なお、ウェ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 steps, the main step that has a decisive effect on the performance of the semiconductor device is the wafer processing step. In this step, 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 step includes the following steps. A thin film forming step (using CVD, sputtering, etc.) for forming a dielectric thin film, a wiring portion, or a metal thin film for forming an electrode portion to be an insulating layer (using CVD or sputtering, etc.) An oxidation process for oxidizing the thin film layer or the wafer substrate A lithography process of forming a resist pattern using a mask (reticle) in order to selectively process etc. An etching process of processing a thin film layer or a substrate according to a resist pattern (for example, using a dry etching technique) An ion / impurity implantation diffusion process Resist stripping step Inspection step of inspecting the processed wafer Further, the wafer processing step is repeated by a necessary number of layers to manufacture a semiconductor device that operates as designed.
【0039】図6は、図5のウェ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。 前段の工程で回路パターンが形成されたウェハ上にレ
ジストをコートするレジスト塗布工程 レジストを露光する露光工程 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 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 以上の半導体デバイス製造工程、ウェハプロセッシング
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。本実施の形態
においては、マスクを検査する工程、ウェハを検査する
工程に荷電粒子線を利用した試料評価装置を使用してお
り、この試料評価装置は、本発明の調整方法により調整
されている。よって、正確な検査を行うことができ、よ
って、微細なパターンの半導体デバイスであっても検査
が可能となると共に、不良品を見逃すことが無くなる。FIG. 6 is a flowchart showing a lithography step which is the core of the wafer processing step shown in FIG. This lithography step includes the following steps. A resist coating step of coating a resist on a wafer on which a circuit pattern has been formed in the preceding step An exposing step of exposing the resist A developing step of developing the exposed resist to obtain a resist pattern Stabilizing the developed resist pattern The above-described semiconductor device manufacturing process, wafer processing process, and lithography process are well known, and will not require further explanation. In the present embodiment, a sample evaluation apparatus using a charged particle beam is used in the step of inspecting a mask and the step of inspecting a wafer, and the sample evaluation apparatus is adjusted by the adjustment method of the present invention. . Therefore, an accurate inspection can be performed, so that even a semiconductor device having a fine pattern can be inspected, and a defective product is not missed.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項1に記載の発明においては、偏向色収差、コマ収差、
歪収差、偏向軌道のランディング角の一つを最小にした
り、2つ以上を所定値以下にすることが容易になる。As described above, according to the first aspect of the present invention, deflection chromatic aberration, coma aberration,
It becomes easy to minimize one of the distortion aberration and the landing angle of the deflection trajectory, or to set two or more to a predetermined value or less.
【0041】請求項2に係る発明、請求項3に係る発明
においては、偏向色収差、コマ収差、歪収差、偏向軌道
のランディング角のうち少なくとも2つを低減させるこ
とが容易になる。According to the second and third aspects of the present invention, it is easy to reduce at least two of deflection chromatic aberration, coma, distortion, and the landing angle of the deflection trajectory.
【0042】請求項4に係る発明においては、評価に使
用される2次電子の数を多くでき、検出性能を向上させ
ることができる。請求項5に係る発明においては、装置
を小型化することができる。請求項6に係る発明におい
ては、微細なパターンの半導体デバイスであっても検査
が可能となると共に、不良品を見逃すことが無くなる。In the invention according to claim 4, the number of secondary electrons used for evaluation can be increased, and the detection performance can be improved. In the invention according to claim 5, the device can be downsized. In the invention according to claim 6, even a semiconductor device having a fine pattern can be inspected and a defective product is not missed.
【図1】本発明の実施の形態の調整方法を実施する対象
となる試料評価装置の1例の主要部を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a main part of an example of a sample evaluation device to which an adjustment method according to an embodiment of the present invention is applied.
【図2】光軸と電子線の偏向軌道との交点と試料面との
距離に対する、収差とランディング角の関係の1例を示
す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a relationship between aberration and a landing angle with respect to a distance between an intersection of an optical axis and a deflection trajectory of an electron beam and a sample surface.
【図3】光軸と電子線の偏向軌道との交点と試料面との
距離に対する、収差とランディング角の関係の他の例を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another example of the relationship between aberration and landing angle with respect to the distance between the intersection of the optical axis and the deflection trajectory of the electron beam and the sample surface.
【図4】試料面から放出された2次電子の軌道の例を示
す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a trajectory of a secondary electron emitted from a sample surface.
【図5】本発明の実施の形態である半導体デバイス製造
方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a semiconductor device manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
【図6】リソグラフィー工程を示すフローチャートであ
る。FIG. 6 is a flowchart showing a lithography process.
1…電子線、2…第1偏向器、3…第2偏向器、4…光
軸、5…光軸と電子線の交点、6…試料、7、8…対物
レンズ、9…電極、10…ビームスプリッタ、11…2
次電子軌道、12…集束電極、13…シンチレータ、1
4…ライトガイド、15…シールド筒DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron beam, 2 ... First deflector, 3 ... Second deflector, 4 ... Optical axis, 5 ... Intersection of optical axis and electron beam, 6 ... Sample, 7, 8 ... Objective lens, 9 ... Electrode, 10 ... Beam splitter, 11 ... 2
Secondary electron orbit, 12: focusing electrode, 13: scintillator, 1
4 ... Light guide, 15 ... Shield tube
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/66 H01L 21/66 J Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H01L 21/66 H01L 21/66 J
Claims (6)
であり、荷電粒子線源、2段の偏向器、対物レンズを有
してなるものの収差を補正する方法であって、前記2段
の偏向器によって偏向された荷電粒子線が光軸と交わる
位置を調整することにより、偏向色収差、コマ収差、歪
収差、偏向軌道のランディング角のうち少なくとも1つ
を低減することを特徴とする試料評価装置における収差
補正方法。1. An apparatus for evaluating a sample using a charged particle beam, comprising: a charged particle beam source, a two-stage deflector, and an objective lens, wherein the method comprises the steps of: A sample characterized by reducing at least one of deflection chromatic aberration, coma aberration, distortion aberration, and deflection trajectory landing angle by adjusting the position where the charged particle beam deflected by the deflector intersects the optical axis. An aberration correction method in the evaluation device.
収差補正方法であって、対物レンズと試料間に、光軸に
対して軸対称の電極を設け、前記2段の偏向器によって
偏向された荷電粒子線が光軸と交わる位置を調整すると
共に、前記電極に与える電圧を調整することにより、偏
向色収差、コマ収差、歪収差、偏向軌道のランディング
角のうち少なくとも2つを低減することを特徴とする試
料評価装置における収差補正方法。2. The aberration correcting method according to claim 1, wherein an electrode symmetrical with respect to an optical axis is provided between the objective lens and the sample, and the electrode is deflected by the two-stage deflector. By adjusting the position where the charged particle beam intersects the optical axis and adjusting the voltage applied to the electrode, it is possible to reduce at least two of deflection chromatic aberration, coma aberration, distortion aberration, and the landing angle of the deflection trajectory. A method for correcting aberrations in a sample evaluation apparatus.
装置における収差補正方法であって、さらに、静電レン
ズの電極の位置、寸法、印加電圧又は構造を調整するこ
とにより、偏向色収差、コマ収差、偏向軌道のランディ
ング角のうち少なくとも2つを低減することを特徴とす
る試料評価装置における収差補正方法。3. A method for correcting aberration in a sample evaluation apparatus according to claim 1 or 2, further comprising: adjusting a position, a size, an applied voltage or a structure of an electrode of the electrostatic lens, to thereby obtain a deflection chromatic aberration. A method for correcting aberrations in a sample evaluation apparatus, wherein at least two of the following parameters are reduced: coma aberration and landing angle of a deflection trajectory.
項に記載の試料評価装置における収差補正方法であっ
て、試料評価装置が、試料面から発生した2次電子を対
物レンズを通して、前記荷電粒子線の軌道に沿って逆行
させ、途中でビームスプリッタにより2次電子の軌道を
偏向させて評価するものであり、前記対物レンズの持つ
凸レンズ作用を利用して、2次電子を当該対物レンズの
反試料側に導くことを特徴とする試料評価装置における
収差補正方法。4. One of claims 1 to 3
The method for correcting aberrations in the sample evaluation device according to the item, wherein the sample evaluation device reverses secondary electrons generated from the sample surface through the objective lens along the trajectory of the charged particle beam, and a beam splitter on the way. The aberration is evaluated by deflecting the trajectory of the secondary electron, and using the convex lens function of the objective lens to guide the secondary electron to the opposite side of the objective lens from the sample. Correction method.
項に記載の試料評価装置における収差補正方法であっ
て、対象となる試料評価装置の偏向器、対物レンズ、対
物レンズと試料間に設けられ前記電極の全てが、静電タ
イプのものであることを特徴とする試料評価装置におけ
る収差補正方法。5. The method according to claim 1, wherein
The method for correcting aberrations in a sample evaluation apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the deflector, the objective lens, and the electrodes provided between the objective lens and the sample of the target sample evaluation apparatus are all of an electrostatic type. A method for correcting aberrations in a sample evaluation apparatus, characterized in that:
方法によって収差が低減された試料評価装置を用いて、
マスク又はウェハの検査を行う工程を有してなることを
特徴とする半導体デバイスの製造方法。6. A sample evaluation apparatus in which the aberration is reduced by the aberration correction method according to claim 1,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of inspecting a mask or a wafer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000368000A JP2002170513A (en) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | Aberration correction method in sample evaluation apparatus and semiconductor device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000368000A JP2002170513A (en) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | Aberration correction method in sample evaluation apparatus and semiconductor device manufacturing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002170513A true JP2002170513A (en) | 2002-06-14 |
Family
ID=18838325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000368000A Pending JP2002170513A (en) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | Aberration correction method in sample evaluation apparatus and semiconductor device manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002170513A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008140687A (en) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Univ Of Tokyo | X-ray source |
-
2000
- 2000-12-04 JP JP2000368000A patent/JP2002170513A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008140687A (en) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Univ Of Tokyo | X-ray source |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI745687B (en) | Multi-electron beam image acquisition device and positioning method of multi-electron beam optical system | |
| US12033830B2 (en) | Multiple charged-particle beam apparatus with low crosstalk | |
| KR100495651B1 (en) | Charged particle beam exposure apparatus, device manufacturing method, and charged particle beam applied apparatus | |
| US6853143B2 (en) | Electron beam system and method of manufacturing devices using the system | |
| US6465783B1 (en) | High-throughput specimen-inspection apparatus and methods utilizing multiple parallel charged particle beams and an array of multiple secondary-electron-detectors | |
| US10249472B2 (en) | Charged particle beam device, charged particle beam influencing device, and method of operating a charged particle beam device | |
| US6657210B1 (en) | Electron beam exposure method, a method of constructing exposure control data, and a computer-readable medium | |
| KR102553520B1 (en) | Multi charged particle beam illuminating apparatus and multi charged particle beam inspecting apparatus | |
| US10923313B1 (en) | Charged particle beam device and method of operating a charged particle beam device | |
| US12494339B2 (en) | High resolution, multi-electron beam apparatus | |
| US20040113073A1 (en) | Electron beam apparatus | |
| JP2003332207A (en) | Electron beam exposure apparatus and electron beam processing apparatus | |
| CN115223831B (en) | Charged particle beam apparatus, multi-beamlet assembly and method of inspecting a sample | |
| CN113272934A (en) | Device for a plurality of charged particle beams | |
| JPH1062503A (en) | Defect inspection equipment | |
| JP2002170513A (en) | Aberration correction method in sample evaluation apparatus and semiconductor device manufacturing method | |
| JP2006019032A (en) | Pattern evaluation device, pattern evaluation method, and manufacturing method of device using the method | |
| JP2003077413A (en) | Electron beam apparatus and semiconductor device manufacturing method using the same | |
| JP2003187733A (en) | Electron beam apparatus and method for manufacturing device using the same | |
| JP2006277996A (en) | Electron beam device and device manufacturing method using it | |
| JP4092257B2 (en) | Electron beam apparatus and pattern evaluation method using the electron beam apparatus | |
| JP3907943B2 (en) | Defect inspection method and device manufacturing method using the method | |
| JP2002157969A (en) | Sample evaluation apparatus using electron beam and semiconductor device manufacturing method using the apparatus | |
| JP2006278029A (en) | Electron beam device and method for manufacturing device using it | |
| JP2002279922A (en) | Electron beam device and method of manufacturing device using the electron beam device |