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JP2005174568A - Objective lens, electron beam apparatus, and device manufacturing method using the same - Google Patents

Objective lens, electron beam apparatus, and device manufacturing method using the same Download PDF

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JP2005174568A
JP2005174568A JP2003408476A JP2003408476A JP2005174568A JP 2005174568 A JP2005174568 A JP 2005174568A JP 2003408476 A JP2003408476 A JP 2003408476A JP 2003408476 A JP2003408476 A JP 2003408476A JP 2005174568 A JP2005174568 A JP 2005174568A
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Shinji Nomichi
伸治 野路
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Abstract

【課題】鏡筒部で生じるイオンの影響を受けずカソードの寿命が長く、複数の電子線の光軸周りの配置が適切で、場合によっては1つ電子銃から5本以上の複数の電子線を形成することが可能な電子線装置を提供すること。
【解決手段】ZrO/W(タングステンジルコン酸)カソード又は遷移金属の炭化物カソードの電子銃から放出される光軸外方向への電子線を試料上に集束し走査する電子線装置であって、この電子線装置は、電子銃室側と試料側との真空コンダクタンスを小さくする板を備え、この板における光軸から離れた位置に電子線を通過させるための開口を設けた。
【選択図】図1
An object of the present invention is to provide a cathode having a long lifetime without being affected by ions generated in a lens barrel, and appropriately arranging a plurality of electron beams around an optical axis, and in some cases, a plurality of electron beams of five or more from one electron gun. An electron beam apparatus capable of forming
An electron beam apparatus for focusing and scanning an electron beam emitted from an electron gun of a ZrO / W (tungsten zirconic acid) cathode or a transition metal carbide cathode on the sample in the direction of the optical axis. The electron beam apparatus was provided with a plate for reducing the vacuum conductance between the electron gun chamber side and the sample side, and an opening for allowing the electron beam to pass through the plate at a position away from the optical axis.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は電子線装置に係り、特に、最小線幅が0.1μm未満のパターンを有する基板(試料)の評価を高スループットで行う電子線装置に関する。また本発明は、ウェハ径が300mmΦ以上に大型化した場合に、ウェハ上のパターンを高スループットで評価でき、ウェハ上にパターンを高スループットで形成することができる電子線装置に関する。更に、そのような電子線装置を用いてデバイスを製造する方法に関する。   The present invention relates to an electron beam apparatus, and more particularly to an electron beam apparatus that performs high-throughput evaluation of a substrate (sample) having a pattern with a minimum line width of less than 0.1 μm. The present invention also relates to an electron beam apparatus capable of evaluating a pattern on a wafer with high throughput and forming a pattern on a wafer with high throughput when the wafer diameter is increased to 300 mmΦ or more. Furthermore, it is related with the method of manufacturing a device using such an electron beam apparatus.

近年、基板上のパターン評価や基板上へパターンを形成するために電子線が用いられるようになってきた。電子線を放出するものとしては、ZrO/W(タングステンジルコン酸)カソードの電子銃を用いた電子線装置がある。この電子線装置では、従来光軸上に所定の開口を形成し、この開口を通して電子線を基板に照射していた。このとき、開口を微小なものにすることで排気コンダクタンスを小さくし、電子銃室を超高真空に保つことができた。
また、パターン評価やパターン形成の際のスループット向上を目的として、ZrO/Wカソード電子銃から放出される電子線に基づいて、複数本の電子線を形成する場合があった。この場合、電子銃の特性から最高4本の電子線を形成する方法が提案されていた。
In recent years, an electron beam has been used for pattern evaluation on a substrate and for forming a pattern on a substrate. As a device that emits an electron beam, there is an electron beam device using a ZrO / W (tungsten zirconate) cathode electron gun. In this electron beam apparatus, a predetermined opening is conventionally formed on the optical axis, and the substrate is irradiated with the electron beam through this opening. At this time, the exhaust conductance was reduced by making the opening minute, and the electron gun chamber could be kept in an ultra-high vacuum.
In addition, for the purpose of improving throughput during pattern evaluation and pattern formation, a plurality of electron beams may be formed based on an electron beam emitted from a ZrO / W cathode electron gun. In this case, a method of forming up to four electron beams has been proposed from the characteristics of the electron gun.

また、ZrO/Wカソード電子銃からの電子線は、その特性から全体のエネルギの10%程度の電子線だけが実際の走査などに利用され、残りの電子線は利用されていなかった。一方、TaC等の遷移金属の炭化物カソードからの電子線は光軸方向には放出されず、光軸外の四方向へのみ強い電子線が放出されることが知られていた。
更に、複数本の電子線を取り扱う電子線装置に用いられる磁気レンズとしては、円形の外形を有する板の中央領域に複数本の光軸が通る磁気レンズが用いられていた。
Moreover, as for the electron beam from the ZrO / W cathode electron gun, only the electron beam of about 10% of the total energy is used for actual scanning or the like, and the remaining electron beam is not used. On the other hand, it has been known that an electron beam from a carbide cathode of a transition metal such as TaC is not emitted in the optical axis direction but a strong electron beam is emitted only in four directions outside the optical axis.
Furthermore, as a magnetic lens used in an electron beam apparatus that handles a plurality of electron beams, a magnetic lens in which a plurality of optical axes pass through a central region of a plate having a circular outer shape has been used.

しかしながら、上記従来の各電子線装置等には以下のような問題があった。即ち、光軸上に電子線を通す微小開口を形成した場合、微小開口の下流側における鏡筒部で発生したイオンがこの微小開口を通過してしまい、カソードを損傷させてしまうという問題があった。なぜなら、イオンは正の電荷を有しており、カソードとアノードとで形成される電界によって加速されて光軸に沿ってカソードに衝突し、カソードがイオン衝撃を受けるからである。
また、電子線を複数本化する場合であっても、4本程度の電子線しか形成しない場合には、パターン評価やパターン形成の際のスループットがあまり向上しない、という問題があった。
However, each of the conventional electron beam devices has the following problems. That is, when a minute aperture through which an electron beam is passed is formed on the optical axis, there is a problem that ions generated in the lens barrel portion on the downstream side of the minute aperture pass through the minute aperture and damage the cathode. It was. This is because ions have a positive charge, are accelerated by an electric field formed by the cathode and the anode, collide with the cathode along the optical axis, and the cathode is subjected to ion bombardment.
Further, even when a plurality of electron beams are used, if only about four electron beams are formed, there is a problem that the throughput during pattern evaluation and pattern formation is not improved so much.

また、ZrO/Wカソードについては、光軸方向に放出される電子線よりも強度がはるかに強い光軸外方向への4本の電子線が利用されていなかった。一方、TaCカソードについては、強い電子線が放出されるにもかかわらず、これらの強い電子線が有効に利用されていなかった。
また、強度の強い電子線を細く集束させようとすると、空間電荷効果によって電子線がぼけてしまい、十分に細く集束させることができない、という問題があった。
更に、円形の外形を有する板の中央領域に複数個の光軸を有する磁気レンズを使用する場合、光軸は3行3列とか4行4列とか、更には5行5列のようにマトリック状に配置されている。このため、コイルから各光軸までの距離がそれぞれ異なり、その結果、磁気レンズのコイルに近い領域(周辺領域)の光軸でのレンズ強度が、コイルから遠い領域(中央領域)における光軸でのレンズ強度と若干異なる、という問題があった。更に、マトリックス状に配列された電子線を用い、試料台を連続移動させながらパターン評価を行う場合に、評価領域が重複してしまう、という問題があった。
For the ZrO / W cathode, four electron beams in the off-axis direction, which is much stronger than the electron beam emitted in the optical axis direction, were not used. On the other hand, regarding the TaC cathode, although strong electron beams are emitted, these strong electron beams have not been effectively used.
In addition, if an electron beam with high intensity is focused finely, the electron beam is blurred due to the space charge effect, and there is a problem that it cannot be focused sufficiently thinly.
In addition, when a magnetic lens having a plurality of optical axes is used in the central region of a plate having a circular outer shape, the optical axis is a matrix such as 3 rows 3 columns, 4 rows 4 columns, or 5 rows 5 columns. Arranged in a shape. For this reason, the distance from the coil to each optical axis is different, and as a result, the lens strength in the optical axis in the region (peripheral region) close to the coil of the magnetic lens is There was a problem that the lens strength was slightly different. Furthermore, when pattern evaluation is performed while continuously moving the sample stage using electron beams arranged in a matrix, there is a problem that the evaluation regions overlap.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、鏡筒部で生じるイオンの影響を受けずカソードの寿命が長く、複数の電子線の光軸周りの配置が適切で、場合によっては1つ電子銃から5本以上の複数の電子線を形成することが可能な電子線装置を提供することを目的とする。
また、4本の電子線を輝度を低下させないで試料まで到達させることが可能で、空間電荷効果をできるだけ抑制して大電流の電子線を小径に絞ることが可能な電子線装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, has a long life of the cathode without being affected by ions generated in the lens barrel, and is appropriately arranged around the optical axis of a plurality of electron beams. An object is to provide an electron beam apparatus capable of forming a plurality of electron beams of five or more from one electron gun.
Also, it is possible to provide an electron beam apparatus that can reach four specimens without reducing the luminance, and can suppress a space charge effect as much as possible to narrow down a large current electron beam to a small diameter. With the goal.

また本発明は、複数本の電子線を1枚のウェハ上に形成可能な対物レンズであって、評価領域重複の問題が無く、どの電子線に対するレンズ強度もほぼ等しい対物レンズを提供することを目的とする。
更に、このような電子線装置又は対物レンズを有する電子線装置を用いたデバイス製造方法を提供することを目的とする。
Further, the present invention provides an objective lens capable of forming a plurality of electron beams on a single wafer, having no problem of overlapping evaluation areas, and providing an objective lens having substantially the same lens intensity for any electron beam. Objective.
Furthermore, it aims at providing the device manufacturing method using such an electron beam apparatus or the electron beam apparatus which has an objective lens.

上記目的を達成するために、請求項1の発明では、ZrO/Wカソード又は遷移金属の炭化物カソードから電子線を放出する電子銃と、この電子銃から光軸外方向へ放出された電子線を試料上に集束し走査する電子光学系とを有する電子線装置であって、電子銃と試料との間に電磁レンズを設け、この電磁レンズを用いて電子線の光軸まわりの回転量を調整する、という構成をとっている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided an electron gun that emits an electron beam from a ZrO / W cathode or a carbide cathode of a transition metal, and an electron beam emitted from the electron gun in an off-axis direction. An electron beam system that has an electron optical system that focuses and scans on a sample. An electromagnetic lens is provided between the electron gun and the sample, and the amount of rotation around the optical axis of the electron beam is adjusted using this electromagnetic lens. It is configured to do.

請求項2の発明では、ZrO/Wカソード又は遷移金属の炭化物カソードから電子線を放出する電子銃と、この電子銃から光軸外方向へ放出された電子線を試料上に集束し走査する電子光学系とを有する電子線装置であって、5〜8個の電子線を形成する成形開口板を有する、という構成をとっている。   According to the second aspect of the present invention, an electron gun that emits an electron beam from a ZrO / W cathode or a carbide cathode of a transition metal, and an electron that focuses and scans the electron beam emitted from the electron gun in an off-axis direction on the sample. An electron beam apparatus having an optical system is configured to have a shaped aperture plate that forms 5 to 8 electron beams.

請求項3記載の発明では、ZrO/Wカソード又は遷移金属の炭化物カソードから電子線を放出する電子銃と、この電子銃から光軸外方向へ放出される電子線を集束させる静電レンズとを備え、この静電レンズをカソードに近接して設けると共に正の電圧を印加して、NA開口板のNA開口に電子線を照射する、という構成を採っている。   According to a third aspect of the present invention, an electron gun that emits an electron beam from a ZrO / W cathode or a carbide cathode of a transition metal, and an electrostatic lens that focuses the electron beam emitted from the electron gun in the off-axis direction are provided. The electrostatic lens is provided close to the cathode and a positive voltage is applied to irradiate the NA aperture of the NA aperture plate with an electron beam.

請求項4記載の発明では、請求項3に記載の電子線装置において、静電レンズは3枚の電極を重ね合わせた構造を有し、これら3枚の電極のうち中央の電極は厚みが2mm以上である、という構成を採っている。
請求項5記載の発明では、請求項4に記載の電子線装置において、中央電極に形成された開口は、カソード側の内径がNA開口板側の内径より小さくする、という構成を採っている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the electron beam apparatus according to the third aspect, the electrostatic lens has a structure in which three electrodes are superposed, and a central electrode of these three electrodes has a thickness of 2 mm. The configuration is as described above.
According to a fifth aspect of the present invention, in the electron beam apparatus according to the fourth aspect, the opening formed in the central electrode has a configuration in which the inner diameter on the cathode side is smaller than the inner diameter on the NA aperture plate side.

請求項6記載の発明では、強磁性体からなり第1の方向に長手軸を有する薄板部とこの薄板部の周辺を取り囲むリブ構造の厚板部とを備え、薄板部における電子線の光軸に対応する位置に複数のパイプ状の突起を有する第1の部品と、強磁性体からなり第1の方向に長手軸を有する薄板部とこの薄板部の周辺を取り囲むリブ構造の厚板部とを備え、薄板部における電子線の光軸に対応する位置に複数の開口部が形成された第2の部品と、第1の部品と第2の部品とを各光軸に対応する部分を共通にして所定の隙間を空けて組合せた時に生じる各部品の各厚板部の間に設けられると共に、各光軸と直交する方向に沿って巻かれたコイルとを有する、という構成を採っている。   According to a sixth aspect of the present invention, a thin plate portion made of a ferromagnetic material and having a longitudinal axis in the first direction and a thick plate portion having a rib structure surrounding the periphery of the thin plate portion, the optical axis of the electron beam in the thin plate portion is provided. A first component having a plurality of pipe-shaped protrusions at a position corresponding to the above, a thin plate portion made of a ferromagnetic material and having a longitudinal axis in the first direction, and a thick plate portion having a rib structure surrounding the periphery of the thin plate portion, A second part in which a plurality of openings are formed at positions corresponding to the optical axis of the electron beam in the thin plate part, and a part corresponding to each optical axis is shared by the first part and the second part And a coil wound along a direction orthogonal to each optical axis, and provided between each thick plate portion of each component generated when combined with a predetermined gap. .

請求項7記載の発明では、請求項6に記載の対物レンズにおいて、コイルに電流を流した時発生する磁力線が、強磁性体外へ出るレンズギャップが試料側に向かって形成されるように、第1及び第2の部品の薄板部の間隔と上記パイプ状突起の光軸方向の長さとの関係を設計する、という構成を採っている。
請求項8記載の発明では、請求項6又は7に記載の対物レンズを用い、第1の方向に直角な第2の方向に試料台を連続移動させながら、第1の方向に電子線を走査させて試料のパターン評価又はパターン描画を行う、という構成を採っている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the objective lens according to the sixth aspect, the magnetic field lines generated when a current is passed through the coil are formed so that a lens gap that goes out of the ferromagnetic body is formed toward the sample side. A configuration is adopted in which the relationship between the distance between the thin plate portions of the first and second parts and the length of the pipe-shaped projection in the optical axis direction is designed.
According to an eighth aspect of the present invention, the objective lens according to the sixth or seventh aspect is used to scan the electron beam in the first direction while continuously moving the sample stage in the second direction perpendicular to the first direction. Thus, a configuration is adopted in which pattern evaluation or pattern drawing of a sample is performed.

請求項9記載の発明では、電子銃からの電子線を試料に集束させるための対物レンズであって、対物レンズは、励磁コイルが、電子線の光軸近傍の内側磁極と、この内側磁極の外側に配置された外側磁極と、内側磁極と外側磁極の間に接続された磁気回路とで囲まれた構造を有し、内側磁極と外側磁極との間に形成されるレンズギャップは試料側に開口すると共に、前記内側磁極と外側磁極は、試料側から電子銃側に向かって徐々に広がる円錐台状の形状を有している、という構成を採っている。
請求項10記載の発明では、請求項9に記載の対物レンズにおいて、対物レンズと試料との間には、正の電圧が印加された軸対称の電極が設けられている、という構成を採っている。
請求項11記載の発明では、請求項9又は10に記載の対物レンズにおいて、内側磁極の内側にE×B分離器を設けた、という構成を採っている。
According to the ninth aspect of the present invention, there is provided an objective lens for focusing the electron beam from the electron gun onto the sample. The objective lens includes an excitation coil, an inner magnetic pole in the vicinity of the optical axis of the electron beam, and the inner magnetic pole. It has a structure surrounded by an outer magnetic pole arranged outside and a magnetic circuit connected between the inner magnetic pole and the outer magnetic pole, and the lens gap formed between the inner magnetic pole and the outer magnetic pole is on the sample side. While being opened, the inner magnetic pole and the outer magnetic pole have a truncated cone shape that gradually spreads from the sample side toward the electron gun side.
In the invention described in claim 10, the objective lens described in claim 9 is configured such that an axially symmetric electrode to which a positive voltage is applied is provided between the objective lens and the sample. Yes.
The invention described in claim 11 employs the objective lens described in claim 9 or 10 in which an E × B separator is provided inside the inner magnetic pole.

請求項12記載の発明では、請求項1から5の何れかに記載の電子線装置を用いてパターン評価又はパターン形成を行う、という構成を採っている。
請求項13記載の発明では、請求項6から11の何れかに記載の対物レンズを備えた電子線装置を用いてパターン評価又はパターン形成を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
The invention described in claim 12 employs a configuration in which pattern evaluation or pattern formation is performed using the electron beam apparatus according to any one of claims 1 to 5.
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method, wherein pattern evaluation or pattern formation is performed using the electron beam apparatus including the objective lens according to any one of the sixth to eleventh aspects.

電子銃室と鏡筒部の間の光軸上には開口が無いので、鏡筒部からのイオンがカソードに衝突してカソードを損傷させることが少ない、という効果を有する。また、本発明では、4つの開口を有する開口板と試料間に2段の電磁レンズを設けたので、これらの電磁レンズを短焦点距離にでき、この開口板と試料間の光路長を30cm以下にできる。このため、空間電荷効果を小さくでき、これにより大きい電流の電子線を小さい寸法で形成することができる、という効果を有する。
また、多数の電子線が形成されるので、試料上のパターンの評価あるいはパターン形成のスループットを向上させることができる、という効果を有する。
Since there is no opening on the optical axis between the electron gun chamber and the lens barrel portion, there is an effect that ions from the lens barrel portion do not collide with the cathode and damage the cathode. Further, in the present invention, since the two-stage electromagnetic lens is provided between the aperture plate having four apertures and the sample, these electromagnetic lenses can have a short focal length, and the optical path length between the aperture plate and the sample is 30 cm or less. Can be. For this reason, the space charge effect can be reduced, and an electron beam having a larger current can be formed with a small size.
In addition, since a large number of electron beams are formed, the pattern on the sample can be evaluated or the pattern formation throughput can be improved.

先ず、図1に基づいて、本発明の一実施形態に係る電子線装置1の構造を、光軸OAの上流側から下流側に向かって順に説明する。図1は、電子線装置1の全体を示す概略図である。電子線装置1には電子銃2が設けられており、電子銃2は、電子線を放出するZrO/Wカソード2aと、ZrO/Wカソード2aを加熱するためのカソード加熱フィラメント2bとを備えている。そして、これらZrO/Wカソード2aとカソード加熱フィラメント2bとはショットキーシールド2cで囲まれている。ショットキーシールド2cは、カソード加熱フィラメント2bからの熱電子を追い返して電子線に影響を及ぼさないようにするためのものである。また、ショットキーシールド2cには、ZrO/Wカソード2aの近傍に所定の開口が形成されており、この開口を電子線が通過するようになっている。尚、カソードは遷移金属の炭化物カソードであってもよく、これについては後述する。   First, based on FIG. 1, the structure of the electron beam apparatus 1 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated in order toward the downstream from the upstream of optical axis OA. FIG. 1 is a schematic view showing the entire electron beam apparatus 1. The electron beam apparatus 1 is provided with an electron gun 2, and the electron gun 2 includes a ZrO / W cathode 2a that emits an electron beam, and a cathode heating filament 2b that heats the ZrO / W cathode 2a. Yes. The ZrO / W cathode 2a and the cathode heating filament 2b are surrounded by a Schottky shield 2c. The Schottky shield 2c is for repelling the thermal electrons from the cathode heating filament 2b so as not to affect the electron beam. In addition, a predetermined opening is formed in the vicinity of the ZrO / W cathode 2a in the Schottky shield 2c, and an electron beam passes through this opening. The cathode may be a transition metal carbide cathode, which will be described later.

また、ショットキーシールド2cは電子銃室2dに囲まれており、更にこの電子銃室2dの外側表面であって光軸OAに対応する位置には、オリフィスとして機能する平板状のアノード4が設けられている。そして、このアノード4には、光軸OAから僅かにずれた位置に4つの微小開口4a(図では2つのみを示している)が形成されている。ここで、微小開口4aは非常に小さいので、電子銃室2d側と試料15側の鏡筒部17との間が仕切られ、真空コンダクタンスは小さく維持される。これと同時に、アノード4は、光軸OAからはずれて光軸外方向へ放出される電子線のうち、強度が大きい電子線の部分が通過できるように、4つの微小開口4aの位置や形状が適切に設計されている。   The Schottky shield 2c is surrounded by the electron gun chamber 2d, and a flat plate-like anode 4 functioning as an orifice is provided at a position corresponding to the optical axis OA on the outer surface of the electron gun chamber 2d. It has been. In the anode 4, four minute openings 4 a (only two are shown in the figure) are formed at positions slightly shifted from the optical axis OA. Here, since the minute opening 4a is very small, the space between the electron gun chamber 2d side and the lens barrel 17 on the sample 15 side is partitioned, and the vacuum conductance is kept small. At the same time, the position and shape of the four minute apertures 4a in the anode 4 are such that a portion of the electron beam having a high intensity among the electron beams emitted from the optical axis OA and emitted in the off-axis direction can pass. Designed properly.

アノード4の下流側には、回転制御レンズ5が設けられている。回転制御レンズ5は、光軸OAに沿って2段構造となっており、各段にはそれぞれ2つのコイル5a,5bが巻かれている。各コイル5a,5bは、作られる磁界の方向が互いに逆向きとなるように、相互に反対方向に電流が流れるように制御される。2段構造の回転制御レンズ5は、各段のボーア径も磁気ギャップも等しくなるように構成されており、各コイル5a,5bにそれぞれ等しい電流が流れている場合には、電子線の光軸まわりの回転は相互に打ち消される。一方、各コイル5a、5bに流れる電流の比率を相対的に変更することによって、光軸OAまわりの右回転或いは左回転の量を増減させることができる。   A rotation control lens 5 is provided on the downstream side of the anode 4. The rotation control lens 5 has a two-stage structure along the optical axis OA, and two coils 5a and 5b are wound around each stage. The coils 5a and 5b are controlled so that currents flow in opposite directions so that the directions of the magnetic fields generated are opposite to each other. The rotation control lens 5 having a two-stage structure is configured so that the bore diameter and the magnetic gap of each stage are equal, and when an equal current flows through each of the coils 5a and 5b, the optical axis of the electron beam. The surrounding rotations cancel each other. On the other hand, the amount of right or left rotation around the optical axis OA can be increased or decreased by relatively changing the ratio of the current flowing through the coils 5a and 5b.

具体的に説明すると、回転制御レンズ5の回転作用が実質的に機能していない状態で、例えば2本の電子線における強度が大きい中心同士を結んだ線が共にY軸上に存在していると仮定する。この状態から、各コイル5a,5bに相互に所定の割合の電流を流すと、回転制御レンズの回転作用により、図2に示すように、電子線の強度が大きい中心O1,O2を結んだ線とy軸との間に所定の回転角θが生じる。図2は、一例として、原点が光軸の位置であり、各電子線に光軸まわりの回転角θが生じている場合を示している。尚、上記のように電子線の光軸まわりの回転角を調整するのは、電子線の強度が最大となる部分が後述するビーム成形開口の位置に正確に一致するようにするためである。尚、当該回転制御レンズは、上記したような回転機能を有すると共に、電子線を集束させる機能をも併せ持っている。 More specifically, in a state where the rotational action of the rotation control lens 5 is not substantially functioning, for example, both lines connecting the centers of two electron beams having high intensities exist on the Y axis. Assume that In this state, when a predetermined ratio of current flows through the coils 5a and 5b, the centers O 1 and O 2 having high electron beam intensity are connected by the rotation action of the rotation control lens, as shown in FIG. A predetermined rotation angle θ is generated between the ellipse and the y-axis. FIG. 2 shows, as an example, a case where the origin is the position of the optical axis and each electron beam has a rotation angle θ around the optical axis. The reason why the rotation angle of the electron beam around the optical axis is adjusted as described above is so that the portion where the intensity of the electron beam is maximum coincides with the position of a beam shaping aperture described later. The rotation control lens has a rotation function as described above, and also has a function of focusing an electron beam.

また、回転制御レンズ5の下流側には、電子線を成形する成形板19が設けられている。この成形板19には、多数(図1及び図2では8個)のビーム成形開口が形成され、Y軸方向の両端がビーム成形開口19a,19bとなっている。各ビーム成形開口は、図2に示すように、Y軸へ投影したときの間隔がすべて等しくなり、しかもすべてのビーム成形開口が、アノード4を通って照射される電子線の強度80%以上の領域20の内部に入るように配置されている。ここで、電子線強度80%とは、領域20内のうちで最もビーム強度の強い位置(通常は中心部)の強度を100%として、これに対する強度が80%であることを意味する。   A molding plate 19 that molds an electron beam is provided on the downstream side of the rotation control lens 5. A large number (eight in FIG. 1 and FIG. 2) of beam shaping openings are formed in the shaping plate 19, and both ends in the Y-axis direction are beam shaping openings 19a and 19b. As shown in FIG. 2, the beam shaping apertures are all equally spaced when projected onto the Y axis, and all the beam shaping apertures have an electron beam intensity of 80% or more irradiated through the anode 4. It arrange | positions so that the inside of the area | region 20 may be entered. Here, the electron beam intensity of 80% means that the intensity of the position (usually the central part) where the beam intensity is the strongest in the region 20 is 100%, and the intensity is 80%.

成形板18の下流側には、NA開口6aを有するNA開口板6が設けられ、更にこのNA開口板6の下流側には、縮小レンズ7が設けられている。そして、縮小レンズ7の更に下流側には、静電偏向器8,11が設けられ、電子線を偏向できるようになっている。また、静電偏向器8の近傍には、磁気レンズ12が設けられている。さらに、光軸OAの最下流部には試料15が配置されており、当該試料15の表面に電子線が照射されるようになっている。
また、試料15の表面の近傍には、試料15から放出される二次電子を加速するために正の電圧が印加された軸対称電極14が設けられている。そして、軸対称電極14から更に光軸OAを上流側へ戻る方向には、磁気レンズ12及びE×B分離器9(静電偏向器9a及び電磁偏向器9b)が設けられている。更に、E×B分離器9によって電子線が偏向される方向には、二次電子検出器21が設けられている。
An NA aperture plate 6 having an NA aperture 6 a is provided on the downstream side of the molding plate 18, and a reduction lens 7 is provided on the downstream side of the NA aperture plate 6. Further, electrostatic deflectors 8 and 11 are provided further downstream of the reduction lens 7 so that the electron beam can be deflected. A magnetic lens 12 is provided in the vicinity of the electrostatic deflector 8. Further, a sample 15 is disposed at the most downstream portion of the optical axis OA, and the surface of the sample 15 is irradiated with an electron beam.
In addition, an axisymmetric electrode 14 to which a positive voltage is applied in order to accelerate secondary electrons emitted from the sample 15 is provided in the vicinity of the surface of the sample 15. A magnetic lens 12 and an E × B separator 9 (an electrostatic deflector 9a and an electromagnetic deflector 9b) are provided in a direction in which the optical axis OA returns further upstream from the axially symmetric electrode 14. Further, a secondary electron detector 21 is provided in the direction in which the electron beam is deflected by the E × B separator 9.

次に、上記電子線装置1の動作について説明する。ZrO/Wカソード2aから放出された電子線の一部は、アノード4の方向に向かって進行する。そして、光軸OAから僅かにずれた位置の4つの微小開口4aを通過する。このとき、鏡筒部で生じたイオンは、カソード2aとアノード4が作り出す電界によってカソード側に向かって加速されるが、微小開口4aは光軸からずれているので、イオンが直接カソード2aに衝突することが回避される。
アノード4の微小開口4aを通過した4本の電子線は、回転制御レンズ5で光軸OA周りに回転すると共に集束されて、成形板19のビーム成形開口を通過する。成形板19の両端部のビーム成形開口19a,19bを含む8個のビーム成形開口は、上記したようにY軸へ投影したときの間隔がすべて等しくなっている(図2参照)。
Next, the operation of the electron beam apparatus 1 will be described. A part of the electron beam emitted from the ZrO / W cathode 2a travels toward the anode 4. Then, it passes through the four minute openings 4a at positions slightly shifted from the optical axis OA. At this time, the ions generated in the lens barrel are accelerated toward the cathode by the electric field created by the cathode 2a and the anode 4, but since the minute aperture 4a is displaced from the optical axis, the ions directly collide with the cathode 2a. Is avoided.
The four electron beams that have passed through the minute aperture 4 a of the anode 4 are rotated and focused around the optical axis OA by the rotation control lens 5 and pass through the beam shaping aperture of the shaping plate 19. The eight beam shaping openings including the beam shaping openings 19a and 19b at both ends of the shaping plate 19 have the same intervals when projected onto the Y axis as described above (see FIG. 2).

ビーム成形開口で成形された電子線は、NA開口板6のNA開口6aにクロスオーバを形成する。そして、NA開口を通過した電子線は縮小レンズ7と磁気レンズ(対物レンズ)12で縮小され、試料15の表面に8本の電子線が照射される。このとき、電子線は静電偏向器8,11によってX軸方向に走査されている。
試料15の走査点から放出された二次電子は、正の軸対称電極14で加速され、磁気レンズ12で集束されると共に、E×B分離器9で二次電子検出器21の方向に偏向される。二次電子検出器21で二次電子を検出することにより、8チャンネルのSEM(走査電子顕微鏡)画像を得ることができる。
The electron beam shaped by the beam shaping aperture forms a crossover at the NA aperture 6 a of the NA aperture plate 6. The electron beam that has passed through the NA aperture is reduced by the reduction lens 7 and the magnetic lens (objective lens) 12, and the surface of the sample 15 is irradiated with eight electron beams. At this time, the electron beam is scanned in the X-axis direction by the electrostatic deflectors 8 and 11.
Secondary electrons emitted from the scanning point of the sample 15 are accelerated by the positive axisymmetric electrode 14, focused by the magnetic lens 12, and deflected in the direction of the secondary electron detector 21 by the E × B separator 9. Is done. By detecting secondary electrons with the secondary electron detector 21, an 8-channel SEM (scanning electron microscope) image can be obtained.

図3は、光軸方向が(100)方位のTaCカソード(遷移金属の炭化物カソード)を電子銃として用いた場合の、電子線の放出方向の強度分布を示したものである。図中の領域31は(310)方位、領域32は(100)方位からの放出電子線であって、強度が60%以上である領域をそれぞれ示している。(100)方位からの電子線の強度は比較的弱く強度が60%以上の領域も狭いので、中央部の電子線を利用するように成形板にビーム成形開口33をそれぞれ形成した。一方、(310)方位からの電子線の強度は強く、強度が60%以上の領域も広いので、中心からはずれた位置でも十分強い電子線が得られる。従って、Y軸へ投影した電子線間隔が8個とも等しくなる位置にビーム成形開口33を設けることができる。   FIG. 3 shows the intensity distribution in the electron beam emission direction when a TaC cathode (transition metal carbide cathode) having an optical axis direction of (100) is used as an electron gun. In the figure, a region 31 is an electron beam emitted from the (310) direction and a region 32 is an electron beam emitted from the (100) direction, and the region has an intensity of 60% or more. Since the intensity of the electron beam from the (100) direction is relatively weak and the region where the intensity is 60% or more is narrow, the beam forming aperture 33 is formed on the forming plate so as to use the electron beam at the center. On the other hand, since the intensity of the electron beam from the (310) orientation is strong and the region where the intensity is 60% or more is wide, a sufficiently strong electron beam can be obtained even at a position off the center. Therefore, the beam shaping openings 33 can be provided at positions where the intervals between all eight electron beams projected onto the Y axis are equal.

次に、図4に基づいて本発明の第2の実施形態について説明する。図4は、本実施形態に係る電子線装置51の全体図を示す。電子線装置51には電子銃52が設けられている。この電子銃52は市販のものであり、ZrO/Wカソード52aがヒータ52bに溶接され、ショットキーシールド52cの開口に位置決めされている。また、電子銃52の下流側には引出電極55aが設けられている。この引出電極55aには、従来は0.6mmΦの穴が形成されていたが、本発明では従来よりも大きな0.8〜1.2mmΦの穴を設け、光軸OA外へ放出される電子線がこの引出電極55aに遮蔽されないようになっている。   Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. FIG. 4 shows an overall view of the electron beam apparatus 51 according to the present embodiment. The electron beam device 51 is provided with an electron gun 52. This electron gun 52 is commercially available, and a ZrO / W cathode 52a is welded to a heater 52b and positioned at the opening of the Schottky shield 52c. An extraction electrode 55 a is provided on the downstream side of the electron gun 52. The extraction electrode 55a has conventionally been formed with a hole of 0.6 mmΦ, but in the present invention, a hole with a diameter of 0.8 to 1.2 mmΦ larger than the conventional one is provided, and an electron beam emitted to the outside of the optical axis OA is provided to the extraction electrode 55a. It is not shielded by 55a.

また、引出電極55aの下流側には中央電極55b及びアノード電極55cが設けられ、これらが静電レンズ55を構成している。そして、光軸外へ放出された電子線がNA開口板58のNA開口58aにクロスオーバを形成するように、この静電レンズ55が機能するようになっている。また、静電レンズ55は、光軸OAに対して大きな角度で放出された電子線を収差が少なく集束させるために、中央電極55bに正の電圧が印加されており加速レンズとなっている。更に、放電が生じないように小さな電圧で必要な集束力が得られるようにするために、中央電極55aの光軸方向の厚みは3mm以上と厚くなっている。因みに、2mm以上の厚みがあれば電子線が十分集束することがシュミレーションで確認できた。また、正の電圧を与えた方が、負の電圧を与えた場合より収差が小さくなる。   Further, a central electrode 55b and an anode electrode 55c are provided on the downstream side of the extraction electrode 55a, and these constitute an electrostatic lens 55. The electrostatic lens 55 functions so that the electron beam emitted to the outside of the optical axis forms a crossover in the NA opening 58a of the NA opening plate 58. The electrostatic lens 55 is an acceleration lens in which a positive voltage is applied to the central electrode 55b in order to focus an electron beam emitted at a large angle with respect to the optical axis OA with little aberration. Further, the thickness of the central electrode 55a in the optical axis direction is as thick as 3 mm or more so that a necessary focusing force can be obtained with a small voltage so that no discharge occurs. Incidentally, it was confirmed by simulation that the electron beam is sufficiently focused if the thickness is 2 mm or more. Also, the aberration is smaller when a positive voltage is applied than when a negative voltage is applied.

上記中央電極55bには電子線が通過する開口が形成されているが、NA開口58aにおいて球面収差の小さなクロスオーバを形成するために、中央電極55bの開口の形状は、ZrO/Wカソード52a側では内径が小さく、NA開口板58側で内径が大きくなっている。因みに、中央電極55bが接地されると共に中央電極55bの電子銃52側の開口内径が引出電極55aの開口の内径と同程度の場合に収差が小さいことが分かった。これは、電子の軌道がレンズで集束され光軸近くを通るようになった場所では電極も小さくなり、軌道と電極があまり接近しないから収差が小さくなるのである。
また、静電レンズ55の直ぐ下流には、4つのビーム成形開口57a(図では2つのみ表示)を有するビーム成形開口板57が設けられている。この各ビーム成形開口57aは、50μmの直径を有し、真空コンダクタンスが小さくオリフィスの役割も有している。
The central electrode 55b has an opening through which an electron beam passes. In order to form a crossover with small spherical aberration in the NA opening 58a, the shape of the opening of the central electrode 55b is ZrO / W cathode 52a side. The inner diameter is small, and the inner diameter is larger on the NA aperture plate 58 side. Incidentally, it has been found that the aberration is small when the central electrode 55b is grounded and the inner diameter of the central electrode 55b on the electron gun 52 side is approximately the same as the inner diameter of the extraction electrode 55a. This is because the electrode becomes small in a place where the trajectory of the electron is focused by the lens and passes near the optical axis, and the aberration becomes small because the trajectory and the electrode are not so close.
Further, a beam shaping aperture plate 57 having four beam shaping apertures 57a (only two are shown in the figure) is provided immediately downstream of the electrostatic lens 55. Each beam shaping opening 57a has a diameter of 50 μm, has a small vacuum conductance, and also functions as an orifice.

4つのビーム成形開口57aを通過した電子線は、縮小レンズ59で縮小され、更に対物レンズ用電磁レンズ62で縮小され、試料65上において約1/2000の大きさに縮小される。試料65上では、偏向器60とE×B分離器61の静電偏向器とで二次元的にラスタ走査されてSEM像が形成される。ここで、電子線の走査は走査制御部74からの指令に基づいて行われる。そして、試料65上の4つの走査点から放出される二次電子は、正の電圧を印加された電極63と対物レンズ用電磁レンズ62とで細く集束される。集束された二次電子は、E×B分離器61を通過した位置で拡大像が形成され、静電レンズ66,68とで更に拡大され、4つの穴を有する開口板70上に試料65の像が形成される。このとき、二次電子は軸合せ偏向器67,69で偏向される。   The electron beam that has passed through the four beam shaping openings 57 a is reduced by the reduction lens 59, further reduced by the objective lens electromagnetic lens 62, and reduced to about 1/2000 on the sample 65. On the sample 65, two-dimensional raster scanning is performed by the deflector 60 and the electrostatic deflector of the E × B separator 61 to form an SEM image. Here, scanning of the electron beam is performed based on a command from the scanning control unit 74. The secondary electrons emitted from the four scanning points on the sample 65 are finely focused by the electrode 63 to which a positive voltage is applied and the objective lens electromagnetic lens 62. The focused secondary electrons form an enlarged image at a position where the secondary electrons pass through the E × B separator 61, and are further enlarged by the electrostatic lenses 66 and 68, and are formed on the aperture plate 70 having four holes. An image is formed. At this time, the secondary electrons are deflected by the alignment deflectors 67 and 69.

また、開口板70の後方には、シンチレータとフォトマルチプライヤの組合せの二次電子検出器71が備えられ、4本の電子線からの二次電子信号が独立して検出され増幅される。増幅された二次電子の信号は、A/Dコンバータ72でデジタル信号に変換され、画像形成回路73に送られる。画像形成回路73には走査制御部74からの走査信号も入力され、二次元画像が形成される。形成された二次元画像は、画像メモリ75に保存され、比較回路76でセル対セル或いはダイ対ダイの比較が行われ、試料65上のパターンの欠陥検出等が行われる。   Further, a secondary electron detector 71 having a combination of a scintillator and a photomultiplier is provided behind the aperture plate 70, and secondary electron signals from four electron beams are independently detected and amplified. The amplified secondary electron signal is converted into a digital signal by the A / D converter 72 and sent to the image forming circuit 73. The image forming circuit 73 also receives a scanning signal from the scanning control unit 74 and forms a two-dimensional image. The formed two-dimensional image is stored in the image memory 75, and cell-to-cell or die-to-die comparison is performed by the comparison circuit 76, and pattern defect detection on the sample 65 is performed.

本発明では、縮小レンズ59と対物レンズ用電磁レンズ62として短焦点距離レンズを用いることにより、ビーム成形開口板57と試料65間の距離を30cm以下の28cmとすることができた。このため、空間電荷効果を抑制することができる。また、電子銃52に接近して静電レンズ55を配置したので、光軸OA外へ放出された4本の電子線が光軸OAから大きく離れる前に集束でき、低収差のクロスオーバをNA開口58aに形成することができて、高輝度の4本の電子線を得ることができる。更に、対物レンズを、対物レンズ用電磁レンズ62と正電圧を印加した電極63との組合せで構成したので、一次電子線の収差を小さくすることができたため、25nmΦのビーム径で29nAの電子線電流を得ることができる。更に、二次電子が通過する初段の拡大レンズを低収差とすることができたので、試料から±90°、即ち、試料から上側のすべての方向へ放出される二次電子を、クロストーク無しに二次電子の検出器71に集めることができる。   In the present invention, by using a short focal length lens as the reduction lens 59 and the objective lens electromagnetic lens 62, the distance between the beam shaping aperture plate 57 and the sample 65 can be reduced to 28 cm which is 30 cm or less. For this reason, the space charge effect can be suppressed. In addition, since the electrostatic lens 55 is disposed close to the electron gun 52, the four electron beams emitted to the outside of the optical axis OA can be focused before greatly leaving the optical axis OA, and the low-aberration crossover can be reduced with NA. Since it can be formed in the opening 58a, four electron beams with high luminance can be obtained. Further, since the objective lens is composed of a combination of the objective lens electromagnetic lens 62 and the electrode 63 to which a positive voltage is applied, the aberration of the primary electron beam can be reduced, so that an electron beam of 29 nA with a beam diameter of 25 nmΦ is obtained. A current can be obtained. Furthermore, since the first stage magnifying lens through which the secondary electrons pass can be made low-aberration, the secondary electrons emitted from the sample in ± 90 °, that is, in all directions above the sample are not crosstalked. Can be collected in the secondary electron detector 71.

次に、図5に基づいて、本発明の第3の実施形態について説明する。図5は、電子線装置に使用される対物レンズ101を示したものであり、図5(A)は平面図であり、図5(B)は図5(A)の切断線P−Pにおける断面図である。この対物レンズ101は、Y軸方向(第2の方向)に試料台(図示略)を連続移動させて試料112上のパターン評価を行うためのものであり、X軸方向(第1の方向)に沿って長手軸を有する長方形状の薄板部107,108を備えている。図では、長手軸方向の長さを一部省略している。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows an objective lens 101 used in the electron beam apparatus, FIG. 5 (A) is a plan view, and FIG. 5 (B) is a sectional line PP in FIG. 5 (A). It is sectional drawing. The objective lens 101 is for performing a pattern evaluation on the sample 112 by continuously moving a sample stage (not shown) in the Y-axis direction (second direction), and in the X-axis direction (first direction). Are provided with rectangular thin plate portions 107 and 108 having a longitudinal axis along the axis. In the figure, a part of the length in the longitudinal axis direction is omitted.

第1の部品を構成する上側の薄板部107には、電子線の光軸OAに対応する位置に、電子線が通る電子線通過穴102が形成されている。また、電子線通過穴102の周囲には、光軸OAに対して軸対称で下方へ向かう円筒状の突起103が形成されている。一方、第2の部品である下側の薄板部108には、上記した突起103に対応する位置に所定の開口部が形成されている。この開口部の直径は突起103の外径よりも大きくなっており、突起103の外周面と開口部の内周面105との間にレンズギャップ104が形成されている。このとき、突起103の最下端部の位置が、下側の薄板部108の下面とZ軸方向に所定の距離が生じるように、角薄板部107と108の間隔及び突起103の長さが設計されている。   An electron beam passage hole 102 through which the electron beam passes is formed in the upper thin plate portion 107 constituting the first component at a position corresponding to the optical axis OA of the electron beam. In addition, a cylindrical protrusion 103 is formed around the electron beam passage hole 102 and is symmetric with respect to the optical axis OA and directed downward. On the other hand, a predetermined opening is formed at a position corresponding to the above-described protrusion 103 in the lower thin plate portion 108 which is the second component. The diameter of the opening is larger than the outer diameter of the protrusion 103, and a lens gap 104 is formed between the outer peripheral surface of the protrusion 103 and the inner peripheral surface 105 of the opening. At this time, the distance between the square thin plate portions 107 and 108 and the length of the projection 103 are designed so that the position of the lowermost end portion of the protrusion 103 has a predetermined distance from the lower surface of the lower thin plate portion 108 in the Z-axis direction. Has been.

また、これらの薄板部107,108の周辺部には、所定のリブとしての厚板部109,111が形成されており、X軸方向(長手軸方向である第1の方向)に薄板部107,108が撓むのを防止している。そして、これらの厚板部109,111の間には、光軸OAに対して直角な方向に沿って、複数の光軸OAの周りに電流を流すコイル110が設けられている。また、図中の符号120は、上側磁極と下側磁極とを固定するネジ位置である。
また、上側及び下側の各薄板部107,108の間には、非磁性の金属部品から形成され、Oリング14を保持するOリング保持部材113が設けられている。このOリング保持部材113は円筒状若しくは円環状の形状をしており、その上下両端部に溝が形成されている。そして、この溝にOリングが挿入されており、各薄板部107,108間に挟みこまれている。このため、光軸OA側とコイル110側との間が相互に密封され、光軸OA側の真空を維持すると共にコイル110と大部分の磁極面を大気圧のままにすることができる。
Further, thick plate portions 109 and 111 as predetermined ribs are formed around the thin plate portions 107 and 108, and the thin plate portion 107 is formed in the X-axis direction (the first direction which is the longitudinal axis direction). , 108 is prevented from bending. Between these thick plate portions 109 and 111, there is provided a coil 110 that allows current to flow around the plurality of optical axes OA along a direction perpendicular to the optical axis OA. Reference numeral 120 in the drawing denotes a screw position for fixing the upper magnetic pole and the lower magnetic pole.
In addition, an O-ring holding member 113 that holds the O-ring 14 is provided between the upper and lower thin plate portions 107 and 108, which is formed of a nonmagnetic metal part. The O-ring holding member 113 has a cylindrical or annular shape, and grooves are formed at both upper and lower ends thereof. An O-ring is inserted into this groove and is sandwiched between the thin plate portions 107 and 108. For this reason, the space between the optical axis OA side and the coil 110 side is mutually sealed, and the vacuum on the optical axis OA side can be maintained and the coil 110 and most of the magnetic pole surfaces can be kept at atmospheric pressure.

対物レンズ101の最下端部であって試料112に対向する側には、薄板106が設けられている。この薄板106は正の電圧が印加されるものであり、一次電子の収差を大幅に低減できると共に、試料112から放出される二次電子を引き出し易くするものでる。   A thin plate 106 is provided on the lowermost end portion of the objective lens 101 and on the side facing the sample 112. The thin plate 106 is applied with a positive voltage, can greatly reduce the aberration of primary electrons, and can easily extract secondary electrons emitted from the sample 112.

ここで、対物レンズ101には複数の電子線が入射されるが、光軸OA相互間の間隔は電子銃の間隔で決定される。仮に、電子銃の間隔が25mmであるとすると、光軸OAをX軸方向に投影した時の間隔は25/√2=17.7mmである。これは、図5に示すように、2つの光軸同士を結んだ線Sを斜辺とし、X軸及びY軸にそれぞれ平行な方向の光軸間距離LxとLyとによって形成される三角形が、直角二等辺三角形になるように、光軸位置が設定されている場合である。このX軸に投影された場合の光軸OAの間隔の値17.7mmに基づいて計算すると、直径300mmのウェハ用では、300/17.7=16.97となり、16本の電子線をX軸方向に沿って配置することができる。ここで、16本の電子線を用いて試料を走査する場合、1本の電子線を用いた場合と比較して、単純計算では16倍のスループット向上となる。しかし、試料が円形のウェハなどの場合、X軸方向の両端部における評価領域は中央部より狭いため、1本の電子線を用いる場合でも当該端の部分の評価時間は中央部と比べて短い。このため、試料全体を評価する場合で比較すると、16本の電子線を用いた場合は、1本の電子線を用いた場合に比べて評価速度の向上は約10倍程度である。また、端の光学系があると、ステージをX軸方向に沿って大きく移動させる必要がなくなるので、試料を収容する試料収容室のX軸方向の寸法を小さくすることができる。   Here, although a plurality of electron beams are incident on the objective lens 101, the interval between the optical axes OA is determined by the interval of the electron gun. If the interval between the electron guns is 25 mm, the interval when the optical axis OA is projected in the X-axis direction is 25 / √2 = 17.7 mm. As shown in FIG. 5, the triangle formed by the optical axis distances Lx and Ly in the directions parallel to the X axis and the Y axis, respectively, with the line S connecting the two optical axes as the hypotenuse, This is a case where the optical axis position is set so as to form a right isosceles triangle. When calculated based on the distance 17.7 mm of the optical axis OA when projected onto the X axis, for a wafer with a diameter of 300 mm, 300 / 17.7 = 16.97, and 16 electron beams along the X axis direction. Can be arranged. Here, when the sample is scanned using 16 electron beams, the throughput is increased by 16 times in the simple calculation as compared with the case where one electron beam is used. However, when the sample is a circular wafer or the like, the evaluation region at both end portions in the X-axis direction is narrower than the central portion, so even when one electron beam is used, the evaluation time at the end portion is shorter than that at the central portion. . For this reason, in comparison with the case of evaluating the entire sample, when 16 electron beams are used, the evaluation speed is improved by about 10 times compared with the case of using one electron beam. Further, if there is an optical system at the end, it is not necessary to move the stage greatly along the X-axis direction, so that the size of the sample storage chamber for storing the sample can be reduced.

試料112から放出された二次電子は、薄板106が作る正の電界で引かれ、対物レンズ101が作るZ軸方向磁界で集束され、対物レンズ101の上に設けたE×B分離器(図示略)で、符号115で示すように、厚板部109の遠い側に設けた二次光学系に向かって偏向され、二次電子検出器(図示略)で検出される。尚、本実施形態では図5に示すように、各光軸OAはX軸に投影したときの光軸間距離が全て等しいので、Y軸方向に試料台を連続移動させて評価を行う場合、同じ評価領域を別の光軸の電子線で重複して評価してしまうという問題点が解消できる。   Secondary electrons emitted from the sample 112 are attracted by a positive electric field generated by the thin plate 106, focused by a Z-axis direction magnetic field generated by the objective lens 101, and an E × B separator (illustrated) provided on the objective lens 101. As shown by reference numeral 115, the light is deflected toward the secondary optical system provided on the far side of the thick plate portion 109 and detected by a secondary electron detector (not shown). In this embodiment, as shown in FIG. 5, the distances between the optical axes when the optical axes OA are projected onto the X axis are all equal. Therefore, when the evaluation is performed by continuously moving the sample stage in the Y axis direction, It is possible to solve the problem that the same evaluation area is evaluated with electron beams of different optical axes.

図6は、第3の実施形態で説明した対物レンズ101の変形例である。当該対物レンズ151は、強磁性体(スーパマロイ、パーマロイ、μ−メタル、電磁軟鉄等の低ヒステリシス材料)の薄板部173,174と、厚板部177,178と、厚板部177と厚板部178の間に設けたコイル160からなるマルチ光軸レンズと、偏向器群171,180,181及びレンズ強度補正用電極175から構成されている。電子線の偏向収差を低減するため、偏向器群171,180,181は三段構成で、これらの偏向量と相互の回転角をシュミレーションで最適化することによって、広い領域を収差を増加させないで偏向することができる。   FIG. 6 is a modification of the objective lens 101 described in the third embodiment. The objective lens 151 includes thin plate portions 173, 174, thick plate portions 177, 178, a thick plate portion 177, and a thick plate portion of a ferromagnetic material (low hysteresis material such as supermalloy, permalloy, μ-metal, and electromagnetic soft iron). 178, a multi-optical axis lens composed of a coil 160 provided between 178, deflector groups 171, 180, 181 and a lens intensity correcting electrode 175. In order to reduce the deflection aberration of the electron beam, the deflector groups 171, 180, 181 have a three-stage configuration, and by optimizing the deflection amount and the mutual rotation angle by simulation, it is possible to increase the aberration in a wide area. Can be deflected.

また、対物レンズ151の開口179や172の加工精度等により、対物レンズ151では光軸OA毎に焦点距離の不揃いが生じるが、この不揃いを補正するため、レンズ強度補正用電極175はセラミックスで作り、光軸OA毎に独立の電圧を与えることが可能となっている。偏向コイル171、181は、約120°の角度範囲で巻かれたサドル型のコイルか、X軸方向偏向用コイル182とY軸方向偏向用コイル183をそれぞれ持っている。また、図中の符号184は、上側磁極と下側磁極とを固定するネジ位置である。   Further, due to the processing accuracy of the openings 179 and 172 of the objective lens 151, the objective lens 151 has irregular focal lengths for each optical axis OA. In order to correct this irregularity, the lens strength correcting electrode 175 is made of ceramics. Independent voltage can be applied to each optical axis OA. The deflection coils 171 and 181 each have a saddle type coil wound in an angle range of about 120 °, or an X-axis direction deflection coil 182 and a Y-axis direction deflection coil 183, respectively. Reference numeral 184 in the figure denotes a screw position for fixing the upper magnetic pole and the lower magnetic pole.

次に、図7に基づいて本発明の第4の実施形態について説明する。図7は、本実施形態の対物レンズ201を示しており、光軸OAを含む面で対物レンズ201を切断した断面図である。図の上方には電子銃(図示略)が備えられ、この電子銃から放出される電子線を光軸を通して当該対物レンズ201によって試料202の表面に集束するようになっている。この対物レンズ201は、内側電極203、外側電極204と磁気回路211とで励磁コイル210を囲む構造を有し、レンズギャップ206が試料202側に向かって開口するように形成されている。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows the objective lens 201 of the present embodiment, and is a cross-sectional view of the objective lens 201 cut along a plane including the optical axis OA. An electron gun (not shown) is provided above the figure, and an electron beam emitted from the electron gun is focused on the surface of the sample 202 by the objective lens 201 through the optical axis. The objective lens 201 has a structure in which the excitation coil 210 is surrounded by the inner electrode 203, the outer electrode 204, and the magnetic circuit 211, and is formed so that the lens gap 206 is opened toward the sample 202 side.

当該対物レンズ201は、従来の対物レンズと異なり、レンズギャップ206の断面形状は光軸OAと平行ではなく、試料202側で半径が小さく且つ電子銃側で半径が大きい円錐台のような形状を有している。このような円錐台状にすることにより、合焦条件を得るための励磁電流のAT(ampere-turn)数が、光軸に平行なレンズギャップの場合に比べて半分程度に減少することがシュミレーションにより確かめられた。   The objective lens 201 is different from the conventional objective lens in that the cross-sectional shape of the lens gap 206 is not parallel to the optical axis OA, and has a shape like a truncated cone having a small radius on the sample 202 side and a large radius on the electron gun side. Have. The simulation shows that the use of such a truncated cone shape reduces the AT (ampere-turn) number of the excitation current for obtaining the focusing condition to about half that of the lens gap parallel to the optical axis. It was confirmed by.

また、従来は、各磁極を通る磁束の密度が、内側磁極203と外側磁極204とで対向している部分(図のハッチングを施した部分)で大きくなり過ぎ、材料の飽和磁束密度に近くなるという問題があったが、次に示すように解決された。即ち、内側磁極203のハッチング部207では、電子銃側で大きい磁束密度となり、外側磁極204のハッチング部208では試料202側が大きい磁束密度となる。内側磁極203のハッチング部107は、光軸に直角な面で切断した場合に電子銃側では断面積が大きくなるため、上記飽和の問題は解決される。同時に、外側磁極204のハッチング部208では、ハッチング部209で示すように、少し厚みを増加させることにより磁束の飽和が回避された。この結果、電極215に高電圧を印加した場合も電子線を小さく絞れることをシュミレーションで確認できた。また、円錐の頂角の半分の値θ1,θ2は、それぞれ内側磁極と外側磁極に対応する値であるが、θ1,θ2共に45°より大きい場合、磁極の磁束密度が小さく、スーパマロイの如き低飽和磁束密度の材料も使用可能であった。
また、外側磁極204の下方には、電極215を外側磁極204からなる磁極の下面に固定するためのスペーサ205が設けられており、スペーサ205の材料としてSiC等の少し導電性のあるセラミックスを用い、電子ビームから絶縁物表面が直視できることによるチャージアップの問題も解決した。
また、対物レンズ201は、試料202から放出される二次電子を検出器(図示略)の方向へ曲げるE×B分離器212を備え、このE×B分離器212は電磁偏向器212bが静電偏向器212aの外側に取り付けられる鞍形コイルで、外側の磁性体のコアは対物レンズ201の内側磁極203と共通にすることにより、対物レンズ201と各偏向器212a,212bの軸のずれを最小にしている。
レンズギャップ206の近傍は、パーメンジュール(Co−Fe50%合金)を用い、磁気回路のその他の部分はパーマロイB(Fe−Ni(45%)合金)を用いれば、電子ビームのエネルギが大きい場合も必要な磁場を作ることができた。
次に図8及び図9を参照して本発明による電子線装置又は対物レンズを用いた半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。
Further, conventionally, the density of magnetic flux passing through each magnetic pole becomes too large at the portion where the inner magnetic pole 203 and the outer magnetic pole 204 face each other (the hatched portion in the figure), and is close to the saturation magnetic flux density of the material. The problem was solved as follows. That is, the hatching portion 207 of the inner magnetic pole 203 has a high magnetic flux density on the electron gun side, and the hatching portion 208 of the outer magnetic pole 204 has a high magnetic flux density on the sample 202 side. When the hatched portion 107 of the inner magnetic pole 203 is cut along a plane perpendicular to the optical axis, the cross-sectional area becomes larger on the electron gun side, so that the saturation problem is solved. At the same time, in the hatched portion 208 of the outer magnetic pole 204, as shown by the hatched portion 209, saturation of the magnetic flux was avoided by slightly increasing the thickness. As a result, it was confirmed by simulation that the electron beam can be narrowed down even when a high voltage is applied to the electrode 215. Further, the half values θ 1 and θ 2 of the apex angle of the cone are values corresponding to the inner magnetic pole and the outer magnetic pole, respectively, but when both θ 1 and θ 2 are larger than 45 °, the magnetic flux density of the magnetic pole is small, A material with a low saturation magnetic flux density such as supermalloy could also be used.
Below the outer magnetic pole 204, a spacer 205 is provided for fixing the electrode 215 to the lower surface of the magnetic pole made of the outer magnetic pole 204. As the material of the spacer 205, a slightly conductive ceramic such as SiC is used. The problem of charge-up due to the fact that the surface of the insulator can be seen directly from the electron beam has also been solved.
The objective lens 201 also includes an E × B separator 212 that bends secondary electrons emitted from the sample 202 in the direction of a detector (not shown). The E × B separator 212 includes an electromagnetic deflector 212b. A saddle-shaped coil attached to the outside of the electric deflector 212a, and the core of the outer magnetic body is made common with the inner magnetic pole 203 of the objective lens 201, thereby shifting the axis of the objective lens 201 and each of the deflectors 212a and 212b. Minimized.
When permendur (Co—Fe 50% alloy) is used in the vicinity of the lens gap 206 and permalloy B (Fe—Ni (45%) alloy) is used for the other part of the magnetic circuit, the energy of the electron beam is large. Was able to create the necessary magnetic field.
Next, an embodiment of a semiconductor device manufacturing method using an electron beam apparatus or an objective lens according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図8は、本発明による電子線装置を用いた半導体デバイスの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。この実施形態の製造ステップは以下の主ステップを含んでいる。
(1)ウェハを製造するウェハ製造ステップ(又はウェハを準備するウェハ準備ステップ)
(2)露光に使用するマスクを製造するマスク製造ステップ(又はマスクを準備するマスク準備ステップ)
(3)ウェハに必要な加工処理を行うウェハプロセッシングステップ
(4)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ステップ
(5)できたチップを検査するチップ検査ステップ
なお、上記のそれぞれの主ステップは更に幾つかのサブステップからなっている。
FIG. 8 is a flowchart showing an embodiment of a semiconductor device manufacturing method using the electron beam apparatus according to the present invention. The manufacturing steps of this embodiment include the following main steps.
(1) Wafer manufacturing step for manufacturing a wafer (or wafer preparation step for preparing a wafer)
(2) Mask manufacturing step for manufacturing a mask used for exposure (or mask preparation step for preparing a mask)
(3) Wafer processing step for performing necessary processing on the wafer (4) Chip assembly step for cutting out the chips formed on the wafer one by one and making them operable (5) Chip inspection step for inspecting the completed chips Each main step described above is further composed of several sub-steps.

これらの主ステップ中の中で、半導体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼすのが(3)のウェハプロセッシングステップである。このステップでは、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ステップは以下の各ステップを含んでいる。
(A)絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、或いは電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成ステップ(CVDやスパッタリング等を用いる)
(B)この薄膜層やウェハ基板を酸化する酸化ステップ
(C)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)を用いてレジストパターンを形成するリソグラフィーステップ
(D)レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエッチングステップ(例えばドライエッチング技術を用いる)
(E)イオン・不純物注入拡散ステップ
(F)レジスト剥離ステップ
(G)更に、加工されたウェハを検査するステップ
なお、ウェハプロセッシングステップ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 wafer processing step (3) has a decisive influence on the performance of the semiconductor device. In this step, the designed circuit pattern is sequentially stacked on the wafer to form a large number of chips that operate as a memory or MPU. This wafer processing step includes the following steps.
(A) A thin film forming step for forming a dielectric thin film to be an insulating layer, a wiring portion, or a metal thin film for forming an electrode portion (using CVD or sputtering)
(B) Oxidation step for oxidizing the thin film layer and the wafer substrate (C) Lithography step for forming a resist pattern using a mask (reticle) to selectively process the thin film layer and the wafer substrate, etc. (D) Resist pattern Etching step (eg using dry etching technology) to process thin film layers and substrates according to
(E) Ion / impurity implantation diffusion step (F) Resist stripping step (G) Further, a step of inspecting the processed wafer. The wafer processing step is repeated as many times as necessary to manufacture a semiconductor device that operates as designed. To do.

図9は、図8のウェハプロセッシングステップの中核をなすリソグラフィーステップを示すフローチャートである。このリソグラフィーステップは以下の各ステップを含む。
(a)前段のステップ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ステップ
(b)レジストを露光する露光ステップ
(c)露光されたレジストを現像してレジストのパターンを得る現像ステップ
(d)現像されたレジストパターンを安定化するためのアニールステップ
FIG. 9 is a flowchart showing a lithography step which is the core of the wafer processing step of FIG. This lithography step includes the following steps.
(A) A resist coating step for coating a resist on the wafer on which a circuit pattern is formed in the previous step (b) an exposure step for exposing the resist (c) a development step for developing the exposed resist to obtain a resist pattern (D) An annealing step for stabilizing the developed resist pattern

上記の半導体デバイス製造ステップ、ウェハプロセッシングステップ、リソグラフィーステップについては、周知のものでありこれ以上の説明を要しないであろう。
上記(G)の検査ステップに、本発明に係るパターン検査方法を用いると、微細なパターンを高精度で安定して検査できるので、製品の歩留まりの向上、欠陥製品の出荷防止が可能となる。
The semiconductor device manufacturing step, wafer processing step, and lithography step described above are well known and need no further explanation.
When the pattern inspection method according to the present invention is used in the inspection step (G), a fine pattern can be inspected stably with high accuracy, so that the yield of products can be improved and the shipment of defective products can be prevented.

本発明は、複数の電子線を用いることで、パターンの評価やパターンの形成を高スループットで行うことができる電子線装置に適用できる。   The present invention can be applied to an electron beam apparatus that can perform pattern evaluation and pattern formation with high throughput by using a plurality of electron beams.

本発明の第1の実施形態に係る電子線装置を示す概略図である。1 is a schematic view showing an electron beam apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図1に開示したビーム成形開口と電子線照射領域を示す平面図である。It is a top view which shows the beam shaping opening and electron beam irradiation area | region disclosed in FIG. 電子銃に遷移金属の炭化物カソードを用いた場合のビーム成形開口と電子線照射領域を示す平面図である。It is a top view which shows the beam shaping opening at the time of using the transition metal carbide cathode for an electron gun, and an electron beam irradiation area | region. 本発明の第2の実施形態に係る電子線装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the electron beam apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る対物レンズを示す図であり、図5(A)は平面図を示し、図5(B)は断面図を示す。It is a figure which shows the objective lens which concerns on the 3rd Embodiment of this invention, FIG. 5 (A) shows a top view and FIG. 5 (B) shows sectional drawing. 本発明の第3の実施形態に係る対物レンズの変形例を示す図であり、図6(A)は平面図を示し、図6(B)は断面図を示す。It is a figure which shows the modification of the objective lens which concerns on the 3rd Embodiment of this invention, FIG. 6 (A) shows a top view, FIG.6 (B) shows sectional drawing. 本発明の第4の実施形態に係る対物レンズを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the objective lens which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明による半導体デバイスの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. 図8に開示したウェハプロセッシングステップの中核をなすリソグラフィーステップを示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a lithography step that forms the core of the wafer processing step disclosed in FIG. 8. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 電子線装置
2 電子銃
2a カソード
2d 電子銃室
4 アノード
5 回転制御レンズ
6 NA開口板
6a NA開口
7 縮小レンズ
9 E×B分離器
12 磁気レンズ(対物レンズ)
13 レンズギャップ
14 軸対称電極
15 試料
19 成形板
19a,19b ビーム成形開口
20 電子線強度が所定以上の領域
31 (100)方位からの放出電子線であって、強度が60%以上である領域
32 (310)方位からの放出電子線であって、強度が60%以上である領域
51 電子線装置
52 電子銃
52b カソード
55a 引出電極
55b 中央電極
55c アノード電極
57 ビーム成形開口板
57a ビーム成形開口
58 NA開口板
58a NA開口
59 縮小レンズ
61 E×B分離器
62 対物レンズ用電磁レンズ
63 電極
65 試料
66,68 静電レンズ
67,69 偏向器
70 開口板
71 二次電子検出器
72 A/Dコンバータ
73 画像形成回路
75 画像メモリ
76 比較回路
101 対物レンズ
102 電子線通過穴
103 突起
104 レンズギャップ
105 開口内壁面
106 薄板
107,108 薄板部
109,111 厚板部
110 コイル
112 試料
113 Oリング保持部材
114 Oリング
151 対物レンズ
160 コイル
171,180,181 偏向器
172,176,179 開口
173,174 薄板部
175 レンズ強度補正用電極
177,178 厚板部
182 X軸方向偏向用コイル
183 Y軸方向偏向用コイル
201 対物レンズ
203 内側電極
204 外側電極
205 スペーサ
206 レンズギャップ
207,288,209 ハッチング部分
210 励磁コイル
211 磁気回路
212 E×B分離器
215 電極
OA 光軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electron beam apparatus 2 Electron gun 2a Cathode 2d Electron gun chamber 4 Anode 5 Rotation control lens 6 NA aperture plate 6a NA aperture 7 Reduction lens 9 E × B separator 12 Magnetic lens (objective lens)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Lens gap 14 Axisymmetric electrode 15 Sample 19 Molding plate 19a, 19b Beam shaping | molding opening 20 Area | region where electron beam intensity is more than predetermined 31 Area | region which is an emitted electron beam from (100) azimuth | direction, and intensity | strength is 60% or more 32 (310) An electron beam emitted from an orientation and having an intensity of 60% or more 51 Electron beam device 52 Electron gun 52 b Cathode 55 a Extraction electrode 55 b Central electrode 55 c Anode electrode 57 Beam shaping aperture plate 57 a Beam shaping aperture 58 NA Aperture plate 58a NA aperture 59 Reduction lens 61 E × B separator 62 Electromagnetic lens for objective lens 63 Electrode 65 Sample 66, 68 Electrostatic lens 67, 69 Deflector 70 Aperture plate 71 Secondary electron detector 72 A / D converter 73 Image forming circuit 75 Image memory 76 Comparison circuit 101 Objective lens 102 Electron beam Hole 103 Protrusion 104 Lens gap 105 Opening inner wall surface 106 Thin plate 107, 108 Thin plate portion 109, 111 Thick plate portion 110 Coil 112 Sample 113 O ring holding member 114 O ring 151 Objective lens 160 Coil 171, 180, 181 Deflector 172, 176 , 179 Opening 173, 174 Thin plate portion 175 Lens strength correction electrode 177, 178 Thick plate portion 182 X-axis direction deflection coil 183 Y-axis direction deflection coil 201 Objective lens 203 Inner electrode 204 Outer electrode 205 Spacer 206 Lens gap 207, 288, 209 Hatching portion 210 Excitation coil 211 Magnetic circuit 212 E × B separator 215 Electrode OA Optical axis

Claims (13)

電子線装置において、
ZrO/Wカソード又は遷移金属の炭化物カソードから電子線を放出する電子銃と、この電子銃から光軸外方向へ放出された電子線を試料上に集束し走査する電子光学系とを有し、
前記電子銃と試料との間に電磁レンズを設け、この電磁レンズを用いて前記電子線の前記光軸まわりの回転量を調整することを特徴とする電子線装置。
In electron beam equipment,
An electron gun that emits an electron beam from a ZrO / W cathode or a transition metal carbide cathode, and an electron optical system that focuses and scans the electron beam emitted from the electron gun in an off-axis direction on the sample;
An electron beam apparatus characterized in that an electromagnetic lens is provided between the electron gun and the sample, and the amount of rotation of the electron beam around the optical axis is adjusted using the electromagnetic lens.
電子線装置において、
ZrO/Wカソード又は遷移金属の炭化物カソードから電子線を放出する電子銃と、この電子銃から光軸外方向へ放出された電子線を試料上に集束し走査する電子光学系とを有し、
前記電子銃から光軸外方向へ放出される電子線に基づいて、5〜8個の電子線を形成する成形開口板を有することを特徴とする電子線装置。
In electron beam equipment,
An electron gun that emits an electron beam from a ZrO / W cathode or a transition metal carbide cathode, and an electron optical system that focuses and scans the electron beam emitted from the electron gun in an off-axis direction on the sample;
An electron beam apparatus comprising: a shaped aperture plate that forms 5 to 8 electron beams based on electron beams emitted from the electron gun in a direction off the optical axis.
電子線装置において、
ZrO/Wカソード又は遷移金属の炭化物カソードから電子線を放出する電子銃と、この電子銃から光軸外方向へ放出される電子線を集束させる静電レンズとを備え、この静電レンズを前記カソードに近接して設けると共に正の電圧を印加して、NA開口板のNA開口に前記電子線を照射することを特徴とする電子線装置。
In electron beam equipment,
An electron gun that emits an electron beam from a ZrO / W cathode or a transition metal carbide cathode, and an electrostatic lens that focuses the electron beam emitted from the electron gun in an off-axis direction, An electron beam apparatus, wherein the electron beam apparatus is provided near a cathode and applies a positive voltage to irradiate the NA aperture of the NA aperture plate with the electron beam.
前記静電レンズは3枚の電極を重ね合わせた構造を有し、これら3枚の電極のうち中央の電極は厚みが2mm以上であることを特徴とする請求項3に記載の電子線装置。   4. The electron beam apparatus according to claim 3, wherein the electrostatic lens has a structure in which three electrodes are superposed, and a thickness of a central electrode of the three electrodes is 2 mm or more. 前記中央電極に形成された開口は、前記カソード側の内径がNA開口板側の内径より小さいことを特徴とする請求項4に記載の電子線装置。   The electron beam apparatus according to claim 4, wherein the opening formed in the central electrode has an inner diameter on the cathode side smaller than an inner diameter on the NA opening plate side. 強磁性体からなり第1の方向に長手軸を有する薄板部とこの薄板部の周辺を取り囲むリブ構造の厚板部とを備え、前記薄板部における電子線の光軸に対応する位置に複数のパイプ状の突起を有する第1の部品と、
強磁性体からなり第1の方向に長手軸を有する薄板部とこの薄板部の周辺を取り囲むリブ構造の厚板部とを備え、前記薄板部における前記電子線の光軸に対応する位置に複数の開口部が形成された第2の部品と、
前記第1の部品と第2の部品とを各光軸に対応する部分を共通にして所定の隙間を空けて組合せた時に生じる各部品の各厚板部の間に設けられると共に、前記各光軸と直交する方向に沿って巻かれたコイルと、
を有することを特徴とする対物レンズ。
A thin plate portion made of a ferromagnetic material and having a longitudinal axis in the first direction and a thick plate portion having a rib structure surrounding the thin plate portion, and a plurality of the plate portions at positions corresponding to the optical axis of the electron beam. A first part having a pipe-like protrusion;
A thin plate portion made of a ferromagnetic material having a longitudinal axis in the first direction and a thick plate portion having a rib structure surrounding the thin plate portion, and a plurality of the plate portions at positions corresponding to the optical axis of the electron beam. A second part formed with an opening of
The first component and the second component are provided between the thick plate portions of each component generated when the first component and the second component are combined with a portion corresponding to each optical axis in common with a predetermined gap, and each light A coil wound along a direction perpendicular to the axis;
An objective lens comprising:
前記コイルに電流を流した時発生する磁力線が前記強磁性体外へ出るレンズギャップが試料側に向かって形成されるように、前記第1及び第2の部品の薄板部の間隔と上記パイプ状突起の光軸方向の長さとの関係が設計されていることを特徴とする請求項6に記載の対物レンズ。   The distance between the thin plate portions of the first and second parts and the pipe-like projection are formed so that a lens gap is formed toward the sample side where a magnetic field line generated when a current is passed through the coil is exposed to the outside of the ferromagnetic material. The objective lens according to claim 6, wherein the relationship with the length in the optical axis direction is designed. 前記第1の方向に直角な第2の方向に試料台を連続移動させながら、前記第1の方向に電子線を走査させて試料のパターン評価又はパターン描画を行うことを特徴とする請求項6又は7に記載の対物レンズ。   7. The pattern evaluation or pattern drawing of a sample is performed by scanning an electron beam in the first direction while continuously moving the sample stage in a second direction perpendicular to the first direction. Or the objective lens of 7. 対物レンズにおいて、
前記対物レンズは電子銃からの電子線を試料に集束させるためのものであり、
前記対物レンズは、励磁コイルが、電子線の光軸近傍の内側磁極と、この内側磁極の外側に配置された外側磁極と、前記内側磁極と外側磁極の間に接続された磁気回路とで囲まれた構造を有し、
前記内側磁極と外側磁極との間に形成されるレンズギャップは試料側に開口すると共に、前記内側磁極と外側磁極は、前記試料側から電子銃側に向かって徐々に広がる円錐台状の形状を有していることを特徴とする対物レンズ。
In the objective lens,
The objective lens is for focusing an electron beam from an electron gun on a sample,
In the objective lens, an exciting coil is surrounded by an inner magnetic pole near the optical axis of the electron beam, an outer magnetic pole disposed outside the inner magnetic pole, and a magnetic circuit connected between the inner magnetic pole and the outer magnetic pole. Having a structured
A lens gap formed between the inner magnetic pole and the outer magnetic pole opens to the sample side, and the inner magnetic pole and the outer magnetic pole have a truncated cone shape that gradually spreads from the sample side toward the electron gun side. An objective lens comprising the objective lens.
前記対物レンズと試料との間には、正の電圧が印加された軸対称の電極が設けられていることを特徴とする請求項9に記載の対物レンズ。   The objective lens according to claim 9, wherein an axially symmetric electrode to which a positive voltage is applied is provided between the objective lens and the sample. 前記内側磁極の内側にE×B分離器を設けたことを特徴とする請求項9又は10に記載の対物レンズ。   The objective lens according to claim 9, wherein an E × B separator is provided inside the inner magnetic pole. 請求項1から5の何れかに記載の電子線装置を用いてパターン評価又はパターン形成を行うことを特徴とするデバイス製造方法。   A device manufacturing method comprising performing pattern evaluation or pattern formation using the electron beam apparatus according to claim 1. 請求項6から11の何れかに記載の対物レンズを備えた電子線装置を用いてパターン評価又はパターン形成を行うことを特徴とするデバイス製造方法。   A device manufacturing method, wherein pattern evaluation or pattern formation is performed using an electron beam apparatus comprising the objective lens according to claim 6.
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