(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を検出する検出器と前記検出器を担持するホルダとを具備し、荷電粒子ビームを試料上に照射し該試料からの反射電子もしくは二次電子を検出する電子検出装置において、前記ホルダがへら絞り部を備える複数の筒で構成され、前記へら絞り部は延長線が前記荷電粒子ビームの中心軸と該試料との交点に交差し、前記へら絞り部のうち前記中心軸を基準にして採取角度範囲の内にある反射電子もしくは二次電子を選択的に導入するへら絞り部を備える筒の間に前記検出器が配置され、前記へら絞り部のうち前記採取角度範囲の外にある反射電子もしくは二次電子を選択的に捕獲するへら絞り部を備える筒を備えることを特徴とする電子検出装置。
【請求項２】
荷電粒子ビームを発生する荷電粒子源と、前記荷電粒子ビームを偏向する偏向器と、前記荷電粒子ビームの形状を制限する孔を備えた絞りとを具備し、前記荷電粒子ビームを試料上に照射し、該試料からの反射電子もしくは二次電子を検出する電子検出装置を備え、該試料を観察，加工、または描画を行う荷電粒子ビーム装置において、電子を検出する検出器と前記検出器を担持するホルダとを具備し、前記ホルダがへら絞り部を備える複数の筒で構成され、前記へら絞り部は延長線が前記荷電粒子ビームの中心軸と該試料との交点に交差し、前記中心軸を基準にして採取角度範囲の内にある反射電子もしくは二次電子を選択的に導入するへら絞り部を備える筒の間に前記検出器が配置され、前記採取角度範囲の外にある反射電子もしくは二次電子を選択的に捕獲するへら絞り部を備える筒を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項３】
電子を検出する検出器と前記検出器を担持するホルダとを具備し、前記ホルダがへら絞り部を備える複数の筒で構成され、前記へら絞り部は延長線が前記荷電粒子ビームの中心軸と該試料との交点に交差し、前記中心軸を基準にして採取角度範囲の内にある反射電子もしくは二次電子を選択的に導入するへら絞り部を備える筒の間に前記検出器が配置され、前記採取角度範囲の外にある反射電子もしくは二次電子を選択的に捕獲するへら絞り部を備える筒を備えた荷電粒子ビーム装置により電子を照射されて加工され、発生した反射電子もしくは二次電子を検出されて、観察、または検査されることを特徴とする半導体集積回路装置の加工，観察，検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子ビーム装置に装備される反射電子や二次電子などを検出する電子検出装置，半導体集積回路装置などの観察，検査に用いられる荷電粒子ビーム装置，荷電粒子ビーム装置を用いて加工，観察，検査される半導体集積回路装置、または半導体集積回路装置の加工，観察，検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
走査型電子顕微鏡や収束イオンビーム装置，電子ビーム描画装置に代表される荷電粒子ビーム装置は電子ビームやイオンビームを試料上に照射して観察，加工，描画を行う装置である。このうち半導体集積回路装置の製造，検査に用いられる電子ビーム描画装置，測長用走査型電子顕微鏡，走査型電子顕微鏡を応用した検査装置などは、対象とする素子の寸法が年々微細になり、その結果、各装置に要求される電子ビームの位置精度が高くなっている。電子ビーム描画装置では、試料であるウェハの位置測定のために、ウェハを保持するパレット上のマークに電子ビームを照射し、電子検出装置を用いてマークからの反射電子や二次電子を信号処理してマークの位置を測定している。また、走査電子顕微鏡では、試料に電子ビームを照射し、電子検出装置を用いて試料からの反射電子や二次電子を信号処理して試料の画像を得る。電子検出装置は、電子を検出する検出器と、検出器を保持するホルダとからなる。ホルダは検出器を保持するだけでなく、電子を検出器へ導く開口に相当する構造も併せ持つ。ホルダの構造によっては、検出器で得られた信号は、試料から直接飛来した反射電子や二次電子のみに限らず、反射電子などがホルダの開口以外の部位に当たり二次反射電子などとなり、二次反射電子などが試料に再度当たり三次反射電子などとなり検出器で検出される誤信号なども含まれる。これら高次の反射電子などを検出することに因る誤信号が、走査電子顕微鏡においては画像処理精度の低下、電子ビーム描画装置においては位置精度の低下をまねいている。また、高次の反射電子などに起因する誤信号により、画像処理精度や位置精度の向上が阻まれることで、素子寸法の微細化の進歩を緩慢なものとしている。
【０００３】
この高次の反射電子などが検出器へ導入されることを低減する手段として、例えば、電子を導入する開口以外のホルダ表面を回折格子状にして反射電子を散乱する方法が提案されている。反射電子を散乱することで検出器に試料から飛来する三次の反射電子などのもととなる二次の反射電子は低減されるが、三次以上の高次の反射電子などが低減される訳ではないので、誤信号の低減に大きな効果は期待できない。
【０００４】
遠距離感光作用低減することを目的として、例えば、特開昭６１−１９１２６号公報に記載のように、試料の対向壁面に凹凸を設け、反射電子を散乱させることで、二次の反射電子が試料へ再入射することを防止する方法が提案されている。この様な方法により、試料の対向壁面からの二次の反射電子は低減されるが、凹凸で散乱された高次の反射電子は、対向壁面より上方へ飛散することはできず、結局対向壁面から試料へ戻ってくるため、高次の反射電子などの低減に大きな効果は期待できない。
【０００５】
また、遠距離感光作用とビームドリフトとを低減することを目的として、例えば、特開２０００−２９６０４１３号公報に記載のように、斜めハニカム開孔構造とした反射防止機構を、試料と試料上方の構造物との間に配置し、反射電子が二次の反射電子として試料へ再入射することを防止する方法が提案されている。この様な方法により、試料上方の構造物からの二次の反射電子は低減されるが、反射防止機構が板体であるために開孔の残り部分の面積が大きく、開孔の残り部分に当たった反射電子に起因する三次以上の高次の反射電子などの低減に大きな効果は期待できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、反射電子などの検出精度を低下させる高次の反射電子や高次の二次電子に起因する誤信号を低減することを目的とする。
【０００７】
また、電子検出装置の誤信号の低減により、安定して高精度で、加工，観察，検査され、素子寸法が微細化された半導体集積回路装置、その加工，観察，検査方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の実施態様において、電子を検出する検出器と検出器を担持するホルダとを具備し、荷電粒子ビームを試料上に照射し試料からの反射電子もしくは二次電子を検出する場合において、ホルダをへら絞り部を備える複数の筒で構成する。へら絞り部は延長線が荷電粒子ビームの中心軸と試料との交点に交差する構造とする。へら絞り部は、荷電粒子ビームの中心軸を基準にして採取角度範囲の内にある反射電子もしくは二次電子を選択的に検出器へ導入する角度とし、これらへら絞り部を備える筒の間に検出器を配置する。採取角度範囲の外にある反射電子もしくは二次電子が高次の反射電子もしくは高次の二次電子となることを防ぐ為に、採取角度範囲の外にある反射電子もしくは二次電子を選択的に捕獲するへら絞り部を備える筒を、採取角度範囲の内にある反射電子もしくは二次電子を選択的に検出器へ導入する角度としたへら絞り部を備える筒の内外に配置する。各へら絞り部の先端は、へら絞り部の先端に当たる反射電子や二次電子が二次反射電子や二次電子となっても、検出器へ導入されない位置関係とする。採取角度範囲の内にある反射電子もしくは二次電子を選択的に検出器へ導入し、採取角度範囲の外にある反射電子もしくは二次電子を選択的に捕獲することで、高次の反射電子や高次の二次電子に起因する誤信号が低減され、反射電子もしくは二次電子の検出精度を向上することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例が適用される電子ビーム描画装置の構成を示す略縦断面図、図２は従来の技術において電子検出装置の構造を示す縦断面図、図３は本発明の第１の実施例において電子検出装置の構造を示す縦断面図である。本実施例では、電子ビーム描画装置を一例として説明するが、他の荷電粒子ビーム装置において本実施例を適用することは容易である。
【００１０】
図１に示した電子ビーム描画装置において、電子銃１から放出された電子ビーム１７は絞り２で円形に成形され、絞り５上に照射され、レンズ９にて絞り８上に結像される。この絞り８上の像はレンズ１０で投影され、絞り１１を通過してレンズ１４に入る。さらにレンズ１４と偏向器１３で投影偏向されて、感光剤の塗布された試料１８上に投影され描画を行う。このとき絞り８にあらかじめ設けてあるパターン形状の開口を、偏向器７により選択する。偏向器１３で偏向可能な領域以外は、ステージ１９を移動させて描画を行う。位置あわせのために試料上に配置されたマーク２８からの反射電子２９などを電子検出装置の検出器１５で検出し、ステージ１９の位置をレーザ測長器２６からの信号で計測する。
【００１１】
図２に示すように従来の技術を用いたホルダ３０の形状では、反射電子３１などを検出器３２へ導入する開口３３以外のホルダ表面に当たった反射電子３４などによる高次の反射電子３５，３６などが、検出器３２へ飛来して誤信号を増加させる。このことが信号処理の精度を落とす原因の一つになっている。また、ホルダ底部へ当たった反射電子３７などによる高次の反射電子３８が試料３９に影響することもある。
【００１２】
この課題に対する本発明での解決手段を以下に述べる。ここで、図３に示すように、ホルダはへら絞り部を備えた複数の筒４１，４２，４３，４４により構成される。所望の採取角度範囲４５のへら絞り部４６，４７を持つ筒４２，４３の間に検出器４９を配置する。検出器４９を挟む筒４２，４３のへら絞り部４６，４７は、試料５０から直接飛来する反射電子５１などのみ選択的に導入する。採取角度範囲４５の外の筒４１もしくはへら絞り部４８は、試料５０から飛来した反射電子５２，５３などが高次の反射電子などとならない様に捕獲し、これら筒４１もしくはへら絞り部４８の先端に当たった反射電子５４，５５などによる高次の反射電子５６，５７，５８などをも捕獲し、検出器４９へ導入されるのを防ぐ。さらに最外の筒のへら絞り部より外側へ飛行する反射電子６４などは、へら絞り部に当たることがないので高次の反射電子などとならず、試料５０へ入射して影響することもない。筒４１，４２，４３，４４もしくはへら絞り部４６，
４７，４８の先端の位置関係は、最内の筒４１とこの筒４１の先端に当たる反射電子５４の軌跡５９との角度６０を最内の筒４１を軸対称とした直線６２上に検出器４９を挟む内側の筒４２のへら絞り部４６の先端が配置されるようにし、検出器４９を挟む外側の筒４３のへら絞り部４７の先端と採取角度範囲４５の外のへら絞り部４８の先端を結ぶ直線６３は試料５０に平行とする。これにより、高次の反射電子などに起因する誤信号を低減することが可能となる。
（実施例２）
図４は本発明の第２の実施例において電子検出装置の構造を示す縦断面図である。上記第１の実施例と同様に描画動作を行う。ここで、図４に示すように、ホルダはへら絞り部を備えた複数の筒６６，６７，６８，６９により構成される。所望の採取角度範囲７０のへら絞り部７１，７２を持つ筒６７，６８の間に検出器７４を配置する。検出器７４を挟む筒６７，６８のへら絞り部７１，７２は、試料７５から直接飛来する反射電子７６などのみ選択的に導入する。採取角度範囲７０の外の筒６６もしくはへら絞り部７３は、試料７５から飛来した反射電子７７，７８などが高次の反射電子などとならない様に捕獲し、これら筒６６もしくはへら絞り部７３の先端に当たった反射電子７９などによる高次の反射電子
８０などをも捕獲し、検出器７４へ導入されるのを防ぐ。さらに最外の筒６９のへら絞り部７３より外側へ飛行する反射電子８１などは、へら絞り部に当たることがないので高次の反射電子などとならず、試料７５へ入射して影響することもない。筒６６，６７，６８，６９もしくはへら絞り部７１，７２，７３の先端の位置関係は、最内の筒６６を延長した直線８２上に検出器７４を挟む内側の筒
６７のへら絞り部７１の先端が配置されるようにし、検出器７４を挟む外側の筒６８のへら絞り部７２の先端と採取角度範囲７０の外のへら絞り部７３の先端を結ぶ直線８３は試料７５に平行とする。これにより、高次の反射電子などに起因する誤信号を低減することが可能となる。
（実施例３）
以上の実施例は電子ビーム描画装置を示したが、本発明の電子検出装置は走査型電子顕微鏡や、走査型電子顕微鏡を応用した検査装置にも容易に適用可能である。また、電子銃をイオン銃に、電子ビームをイオンビームに、試料からの反射電子を二次電子に置きかえれば収束イオンビーム装置にも適用可能である。このときイオンビームに関してもレンズや絞り、その他の機構は電子ビーム装置の場合と同じ機能をもつ。
（実施例４）
本発明の電子検出装置を備えた電子ビーム描画装置を使用した電子ビーム描画方法を用いた半導体集積回路の製造工程を述べる。
【００１３】
Ｎマイナスシリコン基板に通常の方法でＰウエル層，Ｐ層，フィールド酸化膜，多結晶シリコン／シリコン酸化膜ゲート，Ｐ高濃度拡散層，Ｎ高濃度拡散層、などを形成する。次に、リンガラス（ＰＳＧ）の絶縁膜を被着し、絶縁膜をドライエッチングしてコンタクトホールを形成する。
【００１４】
次に、通常の方法でＷ／ＴｉＮ電極配線材を被着し、その上に感光剤を塗布し、本発明の電子ビーム描画方法を用いて感光剤のパターンニングを行う。そして、ドライエッチングなどによりＷ／ＴｉＮ電極配線を形成する。
【００１５】
次に層間絶縁膜を形成し、通常の方法でホールパターンを形成した。ホールパターンの中はＷプラグで埋め込み、Ａｌ配線もしくはＣｕ配線を連結する。以降のパッシベーション工程は従来法を用いる。
【００１６】
なお、本実施例では主な製造工程のみを説明したが、Ｗ／ＴｉＮ電極配線形成のリソグラフィ工程で本発明の電子ビーム描画方法を用いたこと以外は従来法と同じ工程を用いた。以上の工程により、質が低下することなく微細パターンを形成することができ、ＣＭＯＳＬＳＩを高歩留まりで製造することが出来た。本発明の電子ビーム描画装置を用い半導体集積回路を製作した結果、マーク検出精度が向上したことにより歩留まりが向上し、生産量を増加することができた。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、反射電子などの検出精度を低下させる高次の反射電子や高次の二次電子に起因する誤信号を低減することができる。
【００１８】
また、電子検出装置の誤信号の低減により、安定して高精度で、加工，観察，検査され、素子寸法が微細化された半導体集積回路装置、その加工，観察，検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例が適用される電子ビーム描画装置の構成を示す略縦断面図。
【図２】従来の技術において電子検出装置の構造を示す縦断面図。
【図３】本発明の第１の実施例において電子検出装置の構造を示す縦断面図。
【図４】本発明の第１の実施例において電子検出装置の構造を示す縦断面図。
【符号の説明】
１２，３０…ホルダ、１５，３２，４９，７４…検出器、１７…電子ビーム、１８，３９，５０，７５…試料、１９…ステージ、２３…制御用コンピュータ、２８…マーク、２９，３１，３４，３７，５１，５２，５３，５４，５５，６４，７６，７７，７８，７９，８１…反射電子、３３…開口、３５，３８，５６，５８，８０…二次反射電子、３６，５７…三次反射電子、４１，４２，４３，
４４，６６，６７，６８，６９…筒、４５…採取角度範囲、４６，４７，４８，７１，７２，７３…へら絞り部、５９…軌跡、６０…角度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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