(57)【要約】【課題】ＭＣＰの長寿命化を計り、高スループットでパターン評価が可能な電子線装置を提供する。【解決手段】電子銃から放出された電子線を分離し、マルチビームとして試料２８上に集束し走査させる一次光学系１０と、試料表面から放出される複数の２次電子の互の間隔を拡大する二次光学系４０と、二次光学系から出力された２次電子を検出する検出装置５０とを備え、検出装置は、二次光学系４０から出力された２次電子を増幅するためのＭＣＰ５２と、ＭＣＰから出力された２次電子の電気的な量を検出するマルチアノード５４とを含み、マルチアノードは、マルチアノードに形成された逃がし通路６４を有しており、ＭＣＰとマルチアノードとは、ＭＣＰとマルチアノードとの間に所定間隔のギャップ５５が形成されるように対向して配置されており、逃がし通路は、ギャップと、ギャップの外側にある外側空間とを連通する。【選択図】  図１
2004349051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃から放出された電子線をマルチ開口で分離し、マルチビームとして試料上に集束し、走査させる一次光学系と、試料表面から放出される複数の２次電子の互の間隔を拡大する二次光学系と、前記二次光学系から出力された前記２次電子を検出する検出装置とを備えた電子線装置であって、
前記検出装置は、前記二次光学系から出力された前記２次電子を増倍するためのＭＣＰと、前記ＭＣＰから出力された前記２次電子の電気的な量を検出するマルチアノードとを含み、
前記マルチアノードは、該マルチアノードに形成された逃がし通路を有しており、
前記ＭＣＰと前記マルチアノードとは、当該ＭＣＰと当該マルチアノードとの間に所定間隔のギャップが形成されるように対向して配置されており、前記逃がし通路は、前記ギャップと、当該ギャップの外側にある外側空間とを連通することを特徴とする電子線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子線装置において、
前記ＭＣＰは、前記マルチアノードに形成された前記逃がし通路を介して当該マルチアノード側に露出しており、前記マルチアノードから前記ＭＣＰを見た開口比が０．５ないし０．９となるように前記逃がし通路が形成されていることを特徴とする電子線装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電子線装置において、
前記ＭＣＰは矩形形状をしており、
前記マルチアノードは複数の環状形状のアノードを備えており、
前記複数のアノードは、互いに離隔して配置され、少なくとも前記複数のアノードの間に前記逃がし通路が形成されており、前記複数のアノードは、互いに対して絶縁されていることを特徴とする電子線装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電子線装置において、
前記アノードは、前記ＭＣＰの長手方向に沿って、ほぼ一直線状に整合して配置されていることを特徴とする電子線装置。
【請求項５】
電子銃から放出された電子線をマルチ開口で分離し、マルチビームとして試料上に細く集束し、走査させる一次光学系と、試料表面から放出される複数の２次電子群の互の間隔を拡大する二次光学系と、前記二次光学系から出力された前記２次電子を検出する検出装置とを備えた電子線装置であって、
前記検出装置は、前記二次光学系から出力された前記２次電子を増倍するためのＭＣＰと、前記ＭＣＰから出力された前記２次電子の電気的な量を検出するマルチアノードとを含み、
前記マルチアノードは、互いに離間して配置された複数のアノードを備えており、
前記ＭＣＰと前記マルチアノードとの間の距離を、前記２次電子群が目標とするアノードに隣接する他のアノードに入射しない程度に引き離すことを特徴とする電子線装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電子線装置において、
前記距離は、少なくとも１ｍｍ以上であることを特徴とする電子線装置。
【請求項７】
熱電子放出電子銃から放出された電子線を矩形形状に成形して試料面に照射する一次光学系と、試料面から放出される矩形形状の２次電子像を拡大する二次光学系と、前記二次光学系から出力された前記矩形形状の２次電子像を検出する検出装置とを備えた電子線装置であって、
前記検出装置は、前記二次光学系から出力された前記２次電子像を増倍するためのＭＣＰと、前記ＭＣＰから出力された前記２次電子像を光の像に変換する変換器とを含み、
前記変換器は、ファイバーオプティックプレートと、当該ファイバーオプティックプレートのＭＣＰ側の面に設けられたシンチレータとを有し、
前記ＭＣＰの出射面と前記シンチレータの入射面は、互いに対し対向しており、前記ＭＣＰの出射面と前記シンチレータの入射面は、これらの面の間に所定間隔のギャップが形成されるように配置されており、
前記ＭＣＰの出射面及び前記シンチレータの入射面のうちの少なくとも一方は、前記２次電子像が進む方向に対して交差する方向において、そこに写る前記矩形形状の２次電子像とほぼ同じ大きさの矩形形状の寸法に形成されていることを特徴とする電子線装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電子線装置において、
前記検出装置は、さらに、平面状の第１のメッシュと平面状の第２メッシュとを備え、
前記ＭＣＰの出射面及び前記シンチレータの入射面は、それぞれ周縁部を有し、
前記第１のメッシュは、前記ＭＣＰの前記出射面の周縁部から外側に向かって延びており、前記第２のメッシュは、前記シンチレータの前記入射面の周縁部から外側に向かって延びていることを特徴とする電子線装置。
【請求項９】
マルチビームを用いたパターン評価方法であって、
ａ．熱電子放出電子銃から放出される電子線をマルチ開口に照射する工程と、
ｂ．前記マルチ開口から放出された電子線を縮小し、試料面に合焦し、試料上を走査させる工程と、
ｃ．前記試料面の複数の走査点から放出された電子線を対物レンズを通過させ、拡大する工程と、
ｄ．１段又は１段の前記対物レンズを通過した２次電子群をＥ×Ｂ分離器で一次光学系から分離する工程と、
ｅ．前記Ｅ×Ｂ分離器で分離後、少なくとも１段のレンズでさらに前記２次電子群の互いの間隔を拡大する工程と、
ｆ．拡大された前記２次電子群をＭＣＰとマルチアノードで、独立に検出する工程と、
ｇ．前記マルチアノードに流れる電流を電圧に変換し、増幅し、Ａ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換する工程と、
ｈ．前記デジタル信号から２次元画像を形成する工程とを備え、
前記マルチアノードから前記ＭＣＰを見た開口比が０．５ないし０．９となるように、前記マルチアノードに、前記ＭＣＰ側に向けて貫通した逃がし通路を形成したことを特徴とするパターン評価方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の電子線装置、あるいは、請求項９に示したパターン評価方法を用いて、ウェーハの評価を行う事を特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線装置、該装置を用いたパターン評価方法及び該装置を用いたデバイス製造方法に関する。特に、最小線幅が０．１μｍ以下のパターンを有する試料の欠陥検査、線幅測定、欠陥レビュー、又はパターンの電位測定等を行うのに適した電子線装置において、ＭＣＰの寿命低下を防止することにより、基板の評価を高スループットで行うことができる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子線を用いた電子線装置、例えば、欠陥検査装置やＣＤ測長装置では、マルチビームで試料面を走査させ、試料から放出される２次電子群をＭＣＰで増幅した後マルチアノードで電流として検出し、この電流のアナログ情報をＡ／Ｄコンバーターでデジタル情報に変えて画像形成回路でパターンの評価を行っている。
【０００３】
また、面ビームを試料に照射し、写像光学系で２次電子を拡大し、ＭＣＰで上記像を検出して、シンチレーターで光の像に変え、ＴＤＩカメラを介してパターンの評価を行う電子線装置の提案も行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記ＭＣＰは、多数のチャンネルを備えており、かかるチャンネルの内壁には２次電子の放出を助ける材質が塗られている。この内壁に２次電子が当たるとガスが発生し、また、２次電子がマルチアノードに衝突する際にもガスが発生する。一方、上記のような従来の電子線装置においては、ＭＣＰとマルチアノードとは、ＭＣＰからマルチアノードへ出力される電子ビームのぼけを防止するため、互いに対して近接して配置されていた。そのため、ＭＣＰとマルチアノードとの間に形成されるギャップは狭くなり、かかる狭いギャップを通って、上述のように発生したガスが排出されるのが困難になる。従って、このようなガスは、ＭＣＰとマルチアノード間に留まり、真空ポンプを使用した場合でも、ＭＣＰとマルチアノード間の局部的な空間内から当該真空ポンプで真空状態となっている電子線装置外へのガス抜きが上手くいかなかった。そして、２次電子はガスをイオン化するので、イオン化した荷電粒子が発生する。このイオン化した荷電粒子である正イオンは、２次電子の流れに逆行してＭＣＰに入射し、ＭＣＰ内部で増倍され、ＭＣＰの表側面近くで多くのイオンビームとなり、ＭＣＰのチャンネルの内壁に塗られた２次電子放出面を削り取り、感度を劣化させるという寿命低下の問題を招いていた。
【０００５】
同様に、ＭＣＰとＦＯＰとは、２次電子像がぼけない様に、０．８ｍｍ以下で互いに対して近接して配置されていたため、同じ問題を招いていた。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためのもので、ＭＣＰの長寿命化を計り、高スループットでパターン評価が可能な電子線装置、該装置を用いたパターン評価方法、及び該装置を用いたデバイス製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電子銃から放出された電子線をマルチ開口で分離し、マルチビームとして試料上に集束し、走査させる一次光学系と、試料表面から放出される複数の２次電子の互の間隔を拡大する二次光学系と、前記二次光学系から出力された前記２次電子を検出する検出装置とを備えた電子線装置であって、
前記検出装置は、前記二次光学系から出力された前記２次電子を増倍や増幅するためのＭＣＰと、前記ＭＣＰから出力された前記２次電子の電気的な量を検出するマルチアノードとを含み、
前記マルチアノードは、該マルチアノードに形成された逃がし通路を有しており、
前記ＭＣＰと前記マルチアノードとは、当該ＭＣＰと当該マルチアノードとの間に所定間隔のギャップが形成されるように対向して配置されており、前記逃がし通路は、前記ギャップと、当該ギャップの外側にある外側空間とを連通した電子線装置を提供するものである。
【０００８】
前記電子線装置において、前記ＭＣＰを、前記マルチアノードに形成された前記逃がし通路を介して当該マルチアノード側に露出させ、前記マルチアノードから前記ＭＣＰを見た開口比が０．５ないし０．９となるように前記逃がし通路を形成することが好ましい。
【０００９】
また、前記ＭＣＰを矩形形状にし、前記マルチアノードを複数の環状形状のアノードから構成し、前記複数のアノードを、互いに離隔して配置し、少なくとも前記複数のアノードの間に前記逃がし通路を形成し、前記複数のアノードを、互いに対して絶縁するようにすることが好ましい。
【００１０】
前記アノードは、前記ＭＣＰの長手方向に沿って、ほぼ一直線状に整合して配置することが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、電子銃から放出された電子線をマルチ開口で分離し、マルチビームとして試料上に細く集束し、走査させる一次光学系と、試料表面から放出される複数の２次電子群の互の間隔を拡大する二次光学系と、前記二次光学系から出力された前記２次電子を検出する検出装置とを備えた電子線装置であって、前記検出装置は、前記二次光学系から出力された前記２次電子を増倍するためのＭＣＰと、前記ＭＣＰから出力された前記２次電子の電気的な量を検出するマルチアノードとを含み、
前記マルチアノードは、互いに離間して配置された複数のアノードを備えており、
前記ＭＣＰと前記マルチアノードとの間の距離を、前記２次電子群が目標とするアノードに隣接する他のアノードに入射しない程度に引き離した電子線装置を提供するものである。
【００１２】
前記電子線装置において、前記距離は、少なくとも１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明は、熱電子放出電子銃から放出された電子線を矩形形状に成形して試料面に照射する一次光学系と、試料面から放出される矩形形状の２次電子像を拡大する二次光学系と、前記二次光学系から出力された前記矩形形状の２次電子像を検出する検出装置とを備えた電子線装置であって、
前記検出装置は、前記二次光学系から出力された前記２次電子像を増倍するためのＭＣＰと、前記ＭＣＰから出力された前記２次電子像を光の像に変換する変換器とを含み、
前記変換器は、ファイバーオプティックプレートと、当該ファイバーオプティックプレートのＭＣＰ側の面に設けられたシンチレータとを有し、
前記ＭＣＰの出射面と前記シンチレータの入射面は、互いに対し対向しており、前記ＭＣＰの出射面と前記シンチレータの入射面は、これらの面の間に所定間隔のギャップが形成されるように配置されており、
前記ＭＣＰの出射面及び前記シンチレータの入射面のうちの少なくとも一方は、前記２次電子像が進む方向に対して交差する方向において、そこに写る前記矩形形状の２次電子像とほぼ同じ大きさの矩形形状の寸法に形成された電子線装置を提供するものである。
【００１４】
前記電子線装置において、前記電子線装置に、平面状の第１のメッシュと平面状の第２のメッシュとを備え、
前記ＭＣＰの出射面及び前記シンチレータの入射面は、それぞれ周縁部を有し、
前記第１のメッシュは、前記ＭＣＰの前記出射面の周縁部から外側に向かって延びており、前記第２のメッシュは、前記シンチレータの前記入射面の周縁部から外側に向かって延びている電子線装置を提供するものである。
【００１５】
また、本発明は、マルチビームを用いたパターン評価方法であって、
ａ．熱電子放出電子銃から放出される電子線をマルチ開口に照射する工程と、
ｂ．前記マルチ開口から放出された電子線を縮小し、試料面に合焦し、試料上を走査させる工程と、
ｃ．前記試料面の複数の走査点から放出された電子線を対物レンズを通過させ、拡大する工程と、
ｄ．１段又は１段の前記対物レンズを通過した２次電子群をＥ×Ｂ分離器で一次光学系から分離する工程と、
ｅ．前記Ｅ×Ｂ分離器で分離後、少なくとも１段のレンズでさらに前記２次電子群の互いの間隔を拡大する工程と、
ｆ．拡大された前記２次電子群をＭＣＰとマルチアノードで、独立に検出する工程と、
ｇ．前記マルチアノードに流れる電流を電圧に変換し、増幅し、Ａ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換する工程と、
ｈ．前記デジタル信号から２次元画像を形成する工程とを備え、
前記マルチアノードから前記ＭＣＰを見た開口比が０．５ないし０．９となるように、前記マルチアノードに、前記ＭＣＰ側に向けて貫通した逃がし通路を形成したパターン評価方法を提供するものである。
【００１６】
前記電子線装置において、上述したパターン評価方法を用いて、ウェーハの評価を行うようにしてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１、２及び３を参照して、本発明による電子線装置の第１の実施例について説明する。図１において、本実施の形態による電子線装置が示されている。この電子線装置は、電子銃１２から放出された電子線からマルチビームを形成し、マルチビームを試料２８上に集束し走査させる一次光学系１０と、試料表面から放出される２次電子の互の間隔を拡大する二次光学系４０と、二次光学系から出力された２次電子を検出する検出装置５０とを備えている。
【００１８】
一次光学系１０は、電子線を放出する熱電子放出電子銃１２と、熱電子放出電子銃１２から放出された電子線を分離してマルチビームを形成するマルチ開口としてのマルチ開口板１４と、マルチ開口板１４の下流側に配置されたＮＡ開口１８と、マルチ開口板１４とＮＡ開口１８との間に配置され、ＮＡ開口５でクロスオーバを作るようにマルチビームを集束するコンデンサレンズ１６と、ＮＡ開口１８を通ったマルチビームを縮小する縮小レンズ２０と、縮小レンズ２０で縮小されたマルチビームをさらに縮小する第１対物レンズ２４及び第２対物レンズ２６とを備えている。このようにして、一次光学系１０は、電子銃１２から放出された電子線からマルチビームを形成して、マルチビームを試料２８上に細く集束させる。また、一次光学系１０に設けられた図示しない偏向器により、マルチビームが試料２８上で走査させられる。なお、図１において、参照符号３０は一次電子線の軌道の一例を示している。
【００１９】
マルチビームが照射された試料表面から放出される２次電子は、第１対物レンズ２４と第２対物レンズ２６とにより、例えば２次電子線軌道３２を通るように移動し、Ｅ×Ｂ分離器２２で二次光学系４０の方向へ偏向される。
【００２０】
二次光学系４０は、Ｅ×Ｂ分離器２２で偏向された２次電子の互いの間隔を拡大する拡大レンズ４２と、拡大レンズ４２を通った２次電子を小振幅で周期的に偏向させる偏向器４４とを備えている。偏向器４４は、このように２次電子を小振幅で周期的に偏向させているので、２次電子が、検出装置５０に設けられたＭＣＰ５２上を周期的に移動し、この結果、２次電子がＭＣＰ５２の同じ場所に常に入射することがない。
【００２１】
なお、本実施形態においては、Ｅ×Ｂ分離器２２は、一次光学系１０にも二次光学系４０にも含まれないものと説明したが、一次光学系１０に含まれるととらえることもできるし、二次光学系４０に含まれるととらえることもできる。また、一次光学系１０及び二次光学系４０の両方に含まれるととらえることもできる。
【００２２】
検出装置５０は、二次光学系４０から出力された２次電子を増倍するためのＭＣＰ５２と、ＭＣＰ５２から出力された２次電子の電気的な量を検出するマルチアノード５４とを含んでいる。マルチアノード５４は、ＭＣＰ５２の下流側に配置されており、ＭＣＰ５２の周囲に配置された絶縁基板６６によって支持されている。
【００２３】
ＭＣＰ５２（すなわち、マイクロチャンネルプレート）は、矩形形状、特に本実施形態においては長方形形状をしており、二次電子ビームが入射する入射面５３と、二次電子ビームが出射する出射面５９とを備えている。ＭＣＰ５２は、多数のチャンネル（貫通孔）７２を備えており、チャンネル７２は、二次電子ビームの入射面及び出射面と平行な平面に沿って二次元的に分布した構造を有している。また、ＭＣＰ５２は、各チャンネル７２に電子が入射してその内壁に衝突した際に、多量の二次電子を発生する電子倍増素子である。各チャンネル７２は独立の電子増倍器として働く。ＭＣＰ５２の両面の電極間に電圧を印加した状態で、ＭＣＰ５２の低電位側の面から該ＭＣＰ５２に電子を照射すると、各チャンネル７２に入射した電子が各チャンネルの内面に当ることにより、入射した電子よりも多くの二次電子が放出される。この二次電子は、ＭＣＰ５２の両面間に印加された電圧により加速されて、該ＭＣＰ５２の高電位側の面に開口した各チャンネルの開口部から出射する。ＭＣＰ５２の電子増倍率（＝出射する電子数／入射した電子数）は、ＭＣＰ５２の両面の電極間に印加する電圧を変化させることにより調整することができる。本実施形態においては、ＭＣＰ５２は、互いのチャンネルが７２が１つの通路としてつながるように、２つ重ね合わせている。
【００２４】
絶縁基板６６は、矩形形状のＭＣＰ５２より大きな矩形形状であり、ＭＣＰ５２より少し大きな矩形形状の開口部６８を有している。この開口部６８の中に、連結された２つのＭＣＰ５２が挿入されている。そして、ＭＣＰ５２の出射面５９と絶縁基板６６の下流側面６７との間に段差ができるように、ＭＣＰ５２の出射面５９は開口部６８内に位置決めされている。このように、絶縁基板６６にＭＣＰ５２より少し大きな矩形形状の開口部６８を形成したので、ＭＣＰ５２から放出された２次電子は、この開口部６８を通ってマルチアノード５４に入射する。したがって、絶縁基板６６を設けたことにより、ＭＣＰ５２とマルチアノード５４との間の２次電子の流れが妨げられることがない。
【００２５】
マルチアノード５４は、複数のアノード５６から構成されている。各アノード５６は、環状形状をしたアノード電極５７と、アノード電極５７から延びるシャフト５８とを有している。各アノード５６は、互いに離隔して配置されており、これによって、各アノード５６の間には空間６０が形成されている。また、環状形状のアノード電極５７には開口部６２が設けられている。各アノード５６の間の空間６０とアノード電極５７の開口部６２とが、逃がし通路６４を構成している。シャフト５８は、基端部５８ａを有しており、この基端部５８ａが、絶縁基板６６の下流側面６７にねじ６１によってねじ留めされている。このようにして、アノード５６は、絶縁基板６６の下流側面６７から該下流側面６７に沿って平行に絶縁基板６６の開口部６８に向けて延びている。上述したように、絶縁基板６６の下流側面６７とＭＣＰ５２の出射面５９との間に段差が形成されていることから、アノード５６は、ＭＣＰ５２の出射面５９から、当該段差に相当する距離だけ離間して位置決めされている。このようにして、ＭＣＰ５２とマルチアノード５４との間に所定間隔のギャップ５５が形成されるように、ＭＣＰ５２とマルチアノード５４は対向して配置されている。逃がし通路６４は、５５ギャップと、当該ギャップ５５の外側にある外側空間（本実施形態においては、マルチアノード５４の下流側に形成されている空間）とを連通している。
【００２６】
また、互いに隣接されたアノード５６は、図２で見て、一方が絶縁基板の右側に固定され、他方が絶縁基板の左側に固定されており、この結果、全体として互い違いになるように配置されている。もっとも、全てのアノードを絶縁基板の一方の側で固定するようにしてもよい。
【００２７】
環状形状のアノード電極５７は、ＭＣＰ５２の長手方向に沿って、ほぼ一直線上に整合して、ＭＣＰ５２から排出された二次電子が結像する位置に対応した位置に配置されている。
【００２８】
絶縁基板６６は、下流側面６７が帯電しないように金属がコーティングされている。但し、各アノード５６が互いに絶縁されるよう、アノード５６が絶縁基板６６に固定されている箇所の周辺のみ、絶縁基板を構成している絶縁物６６ａが露出している。
【００２９】
ＭＣＰ５２は、マルチアノード５４に形成された逃がし通路６４を介してマルチアノード側に露出しており、逃がし通路６４は、マルチアノード５４からＭＣＰ５２を見た開口比、すなわち、ＭＣＰ５２が露出している面積をＭＣＰ５２で割った値が０．５ないし０．９となるように形成されている。
【００３０】
また、ＭＣＰ５２とマルチアノード５４との間の所定間隔、すなわちギャップ５５の間隔は、２次電子が目標とするアノードに隣接する他のアノード５６に入射しない程度に、少なくとも１ｍｍ以上、理想的には２ｍｍとしている。
【００３１】
二次光学系４０から出力された２次電子は、ＭＣＰ５２に結像され、ＭＣＰ５２のチャンネル７２の内壁に衝突して多量の２次電子を発生させ、増幅された２次電子は、マルチアノード５４のアノード電極５７に衝突する。上述したように偏向器４４は、２次電子を小振幅で周期的に偏向させているので、２次電子が、ＭＣＰ５２上を周期的に移動し、この結果、２次電子がＭＣＰ５２の同じ場所に常に入射することがない。このことにより、ＭＣＰ５２の寿命低下を防止している。この偏向は、マルチアノード５４の並びの方向と直角の方向（すなわち、アノード５６の長手方向）であるので、２次電子が目標とするアノード５６に隣接する他のアノード５６に入射し混信することはない。アノード５４に衝突した２次電子は、電流として当該アノード５４に沿って流れ、電気的な量として検出される。
【００３２】
マルチアノード５４を通って流れる電流は、導線９９を介して、マルチアノード５４に接続された抵抗１０２に出力される。抵抗１０２には、出力装置１００が接続されている。出力装置１００は、マルチアノード５４からの電流が流れることによって抵抗１０２に発生するアナログ量の電圧を検出してこれをデジタル量の電圧に変換するＡ／Ｄコンバータ１０４と、Ａ／Ｄコンバータ１０４から出力されるアナログ電圧に基づいて試料の画像を形成する画像形成回路１０６とを備えている。
【００３３】
なお、Ａ／Ｄコンバータ１０４と画像形成回路１０６とは、電子線装置の外側、すなわち、大気中に配置されており、一次光学系１０と二次光学系４０と検出装置５０とが、真空状態となっている電子線装置内に配置されている。なお、図１において、点線１０８が電子線装置の真空壁を示している。
【００３４】
２次電子がＭＣＰ５２のチャンネル７２の内壁に衝突する際、及び２次電子がアノード５６に衝突する際に、ガスが発生する。このガスは、その大部分が、上述した逃がし通路６４を通して、所定間隔のギャップ５５から当該ギャップ５５の外側の空間に速やかに排出される。
【００３５】
従来の電子線装置においては、マルチアノードは板形状となっており、この板形状のマルチアノードとＭＣＰとは、ＭＣＰからマルチアノードへ出力される電子ビームのぼけを防止するため、互いに対して近接して配置されていた。そのため、ＭＣＰとマルチアノードとの間に形成される所定間隔のギャップは狭くなり、かかる狭いギャップのみを通って排出されていたことから、上述のように発生したガスを速やかに排出するのが困難になっていた。従って、このようなガスは、ＭＣＰとマルチアノード間に留まり、真空ポンプを使用した場合でも、この局部的な空間内から当該真空ポンプで真空状態となっている電子線装置外へのガス抜きが上手くいかなかった。そして、２次電子はガスをイオン化するので、イオン化した荷電粒子が発生する。このイオン化した荷電粒子である正イオンは、２次電子の流れに逆行してＭＣＰに入射し、ＭＣＰ内部で増倍され、ＭＣＰの表側面近くで多くのイオンビームとなり、ＭＣＰのチャンネルの内壁に塗られた２次電子放出面を削り取り、感度を劣化させるという寿命低下の問題を引き起こしていた。これに対し、本実施形態では、発生したガスの大部分が、上述した逃がし通路６４を通して、ギャップ５５から当該ギャップ５５の外側の空間に速やかに排出されるので、ガスがイオン化されるということが少なくなり、この結果、ＭＣＰ５２の感度を長期にわたって維持することができる。
【００３６】
次に、図４及び５を参照して、本発明による電子線装置の第２の実施例について説明する。図４において、本実施の形態による電子線装置が示されている。この電子線装置は、熱電子放出電子銃２０２から放出された電子線を矩形形状に成形して試料面２１６に照射する一次光学系２００と、試料面２１６から放出される矩形形状の２次電子像を拡大する二次光学系３００と、前記二次光学系から出力された前記矩形形状の２次電子像を検出する検出装置４００とを備えている。
【００３７】
一次光学系２００は、電子銃２０２から放出された電子線を所望の矩形ビームに成形する図示しない成形開口と、該矩形ビームの光軸を一次光学系光軸２０８に沿うように修正する軸対象レンズ２０４、２０６と、Ｅ×Ｂ分離器２１０によって試料面２１６の方へ偏向された矩形ビームを縮小する第１対物レンズ２１４と、第２対物レンズ２１６とを備えている。このようにして、一次光学系は２００は、電子銃２０２から放出された電子線を矩形形状とし、試料面２１６は矩形ビームで照射される。また、一次光学系に設けられた図示しない偏向器により、矩形ビームが試料面２１６上で走査させられる。
【００３８】
矩形ビームが照射された試料面２１６から放出される２次電子は、対物レンズ２１４、２１２により拡大像をＥ×Ｂ分離器２１０の偏向主面上に形成する。
【００３９】
二次光学系３００は、Ｅ×Ｂ分離器２１０の偏向主面上に形成された２次電子の拡大像を、さらに拡大する拡大レンズ３０２、３０４、３０６と、２次電子の像を拡大レンズ３０６の下流にあるＭＣＰ４０２に常に結像する図示しない偏向器とを備えている。
【００４０】
なお、本実施形態においても、Ｅ×Ｂ分離器２１０は、一次光学系２００にも二次光学系３００にも含まれないものと説明したが、一次光学系２００に含まれるととらえることもできるし、二次光学系３００に含まれるととらえることもできる。また、一次光学系２００及び二次光学系３００の両方に含まれるととらえることもできる。
【００４１】
検出装置４００は、二次光学系３００から出力された２次電子を増倍するためのＭＣＰ４０２と、ＭＣＰ４０２から出力された２次電子の像を光の像に変換する変換器４０３と、ＭＣＰ４０２と変換器４０３との間の電界を一様にする平面状の第１のメッシュ４０８と、平面状の第２のメッシュ４１０と、平面状の第３のメッシュ４０６とを含んでいる。なお、本実施形態においては、第１のメッシュ４０８と第２のメッシュ４１０と第３のメッシュ４０６とを、検出装置４００に設けるようにしたが、第１のメッシュ４０８と第２のメッシュ４１０と第３のメッシュ４０６は必ずしも設ける必要はない。
【００４２】
ＭＣＰ４０２は、第１実施例で説明したのと同様の構造及び機能を有している。ＭＣＰ４０２は、２次電子が入射する入射面と、２次電子が出射する出射面４１２とを有している。
【００４３】
変換器４０３は、ＭＣＰ４０２の下流側に配置されている。また、変換器４０３は、ＭＣＰと対向して設けられたシンチレータ４０４と、シンチレータ４０４と接して２次電子が出射する面に向かって延びているＦＯＰ（すなわち、ファイバーオプティックプレート）４０５とから構成されている。本実施形態においては、シンチレータ４０４は、ＦＯＰ４０５のうちＭＣＰと対向する面、すなわちＭＣＰ側の面に塗ることによって構成されている。最も、板状のシンチレータをＦＯＰ４０５のＭＣＰ対向面に取り付けるようにしてもよい。また、シンチレータ４０４は、ＭＣＰ４０２の出射面４１２に対向して配置された、２次電子が入射する入射面４１４を有している。このように、ＭＣＰ４０２の出射面４１２とシンチレータ４０４の入射面４１４は、互いに対し対向しており、ＭＣＰ４０２の出射面４１２とシンチレータ４０４の入射面４１４との間に所定間隔のギャップ４１６が形成されるように、配置されている。さらに、ＭＣＰ４０２の出射面４１２は、周縁部４２０を有しており、シンチレータ４０４の入射面４１４は、周縁部４１８を有している。
【００４４】
第１のメッシュ４０８は、ＭＣＰ４０２の出射面４１２の周縁部４２０から外側に向かって延びており、第２のメッシュ４１０は、シンチレータ４０４の入射面４１４の周縁部４１８から外側に向かって延びている。第３のメッシュは４０６は、ＭＣＰ４０２の２次電子の入射面から外側に延びている。各平面状のメッシュは、導電体で構成されており、メッシュ構造を有するため、ガスが通過できるようになっている。
【００４５】
ＭＣＰ４０２から出力された２次電子の像はシンチレータ４０４で光の像に変換され、ＦＯＰ４０５で案内されて下流側に出射される。ＭＣＰ４０２とシンチレータ４０４との間隔は、ＭＣＰ４０２で増幅されシンチレータ４０４に結像する２次電子像がボケない様に、０．８ｍｍ以下にしなければならない。本実施形態では、ＭＣＰ４０２、シンチレータ４０４、及びＦＯＰ４０５のそれぞれが、２次電子が進む方向（すなわち、２次電子の光軸方向あるいは軸線方向）に対して交差する方向において、そこに写る矩形形状の２次電子線の像とほぼ同じ大きさの矩形形状の寸法に形成されている。ＭＣＰ４０２の出射面４１２には、図５に示されるような矩形形状の２次電子線の像４１３が写し出される。そして、この２次電子線の像４１３は、出射面４１２を介して出力され、シンチレータ４０４の入射面４１４に入射する。ＭＣＰ４０２は、２次電子が進む方向に対して交差する方向（図４で見ると図中左右方向、図５で見ると図中上下方向）において、２次電子線の像４１３とほぼ同じ大きさの矩形形状の寸法に形成されている。また、同様に、シンチレータ４０４もＦＯＰ４０５も２次電子線の像４１３とほぼ同じ大きさの矩形形状の寸法に形成されている。最も、ＭＣＰの対向面４１２及びシンチレータの対向面４１４のうちの少なくとも一方が、２次電子像が進む方向に対して交差する方向において、そこに写る前記矩形形状の２次電子像とほぼ同じ大きさの矩形形状の寸法に形成されていればよい。
【００４６】
出力装置５００は、リレーレンズ５０２とＴＤＩカメラ５０４とを備えており、リレーレンズ５０２は、ＦＯＰ４０５から出力された２次電子像をＴＤＩカメラ５０４に結像し、ＴＤＩカメラ５０４は、この結像された２次電子像を電子信号に変換する。
【００４７】
出力装置５００は、さらに、ＴＤＩカメラ５０４とデータ通信可能に接続された制御装置５２０を備えている。制御装置５２０は、図４に示されたように、一例として汎用的なパーソナルコンピュータ等から構成することができる。このコンピュータは、所定のプログラムに従って各種制御、演算処理を実行する制御部５２２と、前記所定のプログラムなどを記憶している記憶装置５２４と、処理結果や二次電子画像５２６等を表示するＣＲＴモニター５２８と、オペレータが命令を入力するためのキーボードやマウス等の入力部５３０とを備えている。勿論、欠陥検査装置専用のハードウェア、或いは、ワークステーションなどから制御装置５２０を構成してもよい。
【００４８】
従来の電子線装置においては、ＭＣＰは円柱形状等を有しており、使用しないチャンネル及び外環を含み、同様にシンチレータも、使用しない部分を含んでおり、光軸方向に対して交差する方向が長くなっていた。また、上述したように、ＭＣＰとシンチレータとの間の距離は、０．８ｍｍ以下となっている。したがって、ＭＣＰとシンチレータとの間に形成されるギャップは、光軸方向に対して交差する方向においては長さが長くなり、光軸方向の幅は狭い。第１実施例と同様の理由で発生したガスは、前記交差方向に距離が長く幅が狭いギャップを通って排出されていたことから、発生したガスを速やかに排出するのが困難になっていた。その為、第１実施例と同様のＭＣＰの寿命低下の問題を引き起こしていた。これに対し、本実施形態では、電子ビームを矩形形状にし、偏向器によって常にＭＣＰの定められたチャンネルに結像するようした。それによって、ＭＣＰの使用しないチャンネル及び外環と、シンチレータの使用しない部分とを削除することができ、ＭＣＰとシンチレータを、そこに写る矩形形状の２次電子線の像とほぼ同じ大きさの矩形形状の寸法にした。そのため、従来のようなＭＣＰとシンチレータとの間の狭いギャップに留まっていたガスは、このギャップ４１６からこのギャップ４１６の外側にある外側空間までの距離が従来技術と比較して短くなったため、ギャップ４１６の外側にある外側空間に速やかに排出され、ガスがイオン化されるということがなくなり、この結果、ＭＣＰ４０２の感度を長期にわたって維持することができる。
【００４９】
また、上述したように、ＭＣＰ４０２及びシンチレータ４０４のうちの少なくとも一方を、そこに写る矩形形状の２次電子線の像とほぼ同じ大きさの矩形形状の寸法に形成したことから、ＭＣＰ４０２とシンチレータ４０４との間の電界は、ＭＣＰ４０２及びシンチレータ４０４の縁部周辺で乱れが生じ、該箇所での等電位線が曲がってしまう。このように電界が乱れた箇所をビームが通過すると、ビームの流れにひずみが生じ、シンチレータ４０４での２次電子の結像が、試料表面から排出された像からずれてしまう。その為、本実施形態においては、導電体でできた第１のメッシュ４０８及び第２のメッシュ４１０を設け、ＭＣＰ４０２とシンチレータ４０４との間の電界を一様にしている。これらのメッシュは、図５で示すように、ＭＣＰ４０２及びシンチレータ４０４の外周面４２０、４１８から外側に向かって延びているため、ＭＣＰ４０２とシンチレータ４０４との間の２次電子の流れが妨げられることはない。また、メッシュ状の構造を有しているため、ガスの流れが妨げられることもない。拡大レンズ３０６に使用する静電レンズの種類によっては、ＭＣＰ４０２とシンチレータ４０４との間の電界を一様にすることを助けるため、平面状の第３のメッシュ４０６を設けてもよい。
【００５０】
次に図６及び図７を参照して、上記実施形態で示した電子線装置により半導体デバイスを製造する方法の実施態様を説明する。
【００５１】
図６は、本願発明による半導体デバイスの製造方法の一実施例を示すフローチャートである。この実施例の製造工程は以下の主工程を含んでいる。
（１）ウェーハを製造するウェーハ製造工程（又はウェーハを準備するウェーハ準備工程）（ステップ６００）
（２）露光に使用するマスクを製造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）（ステップ６０２）
（３）ウェーハに必要な加工処理を行うウェーハプロセッシング工程（ステップ６０４）
（４）ウェー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（ステップ６０６）
（５）組み立てられたチップを検査するチップ検査工程（ステップ６０８）
なお、上記のそれぞれの主工程は更に幾つかのサブ工程からなっている。
【００５２】
これらの主工程中の中で、半導体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼすのが（３）のウェー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ーハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成する。このウェーハプロセッシング工程は以下の各工程を含んでいる。
（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工程（ＣＶＤやスパッタリング等を用いる）
（Ｂ）この薄膜層やウェーハ基板を酸化する酸化工程
（Ｃ）薄膜層やウェー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工程
（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工程（例えばドライエッチング技術を用いる）
（Ｅ）イオン・不純物注入拡散工程
（Ｆ）レジスト剥離工程
（Ｇ）加工されたウェーハを検査する工程
なお、ウェーハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造する。
【００５３】
図７は、上記ウェー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。
（ａ）前段の工程で回路パターンが形成されたウェーハ上にレジストをコートするレジスト塗布工程（ステップ７００）
（ｂ）レジストを露光する工程（ステップ７０２）
（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工程（ステップ７０４）
（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工程（ステップ７０６）
上記の半導体デバイス製造工程、ウェー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。
【００５４】
上記（Ｇ）の検査工程に本願発明に係る欠陥検査方法、欠陥検査装置を用いると、微細なパターンを有する半導体デバイスでも、スループット良く検査できるので、全数検査が可能となり、製品の歩留まりの向上、欠陥製品の出荷防止が可能と成る。
【００５５】
以上が、本願発明の各実施形態であるが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、マルチアノードに逃がし通路を形成し、この逃がし通路により、ＭＣＰとマルチアノードとの間のギャップと、このギャップの外側にある外側空間とを連通したので、従来のようにＭＣＰとマルチアノードとの間のギャップに留まっていたガスは、この逃がし通路を通して排出されやすくなった。そのため、このギャップに留まっていたガスが２次電子にイオン化され、イオン化した荷電粒子により形成されるイオンビームがＭＣＰのチャンネルの内壁を傷つけるという問題を招来することは少なくなった。
【００５７】
さらに、本発明によれば、ＭＣＰの対向面とシンチレータの対向面のうちの少なくとも一方は、２次電子像が進む方向に対して交差する方向において、そこに写る矩形形状の２次電子像とほぼ同じ大きさの矩形形状の寸法に形成した。このことにより、従来のようなＭＣＰと変換器との間の狭いギャップに留まっていたガスは、このギャップからこのギャップの外側にある外側空間までの距離が従来技術と比較して短くなったため、排出されやすくなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施例に係る電子線装置の概略図である。
【図２】図２は、図１に示した電子線装置の検出装置をマルチアノード側から見た拡大上面図である。
【図３】図３は、図２の側面図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施例に係る電子線装置の概略図である。
【図５】図５は、図４に示した電子線装置のＭＣＰを変換器側から見た上面図である。
【図６】図６は、半導体デバイスの製造方法の一実施例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、図６の半導体デバイスの製造方法のうちリソグラフィー工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０    一次光学系                  １２    熱電子放出電子銃
１４    マルチ開口板                １６    コンデンサレンズ
１８    ＮＡ開口                    ２０    縮小レンズ
２２    Ｅ×Ｂ分離器                ２４    第１対物レンズ
２６    第２対物レンズ              ２８    試料
３０    １次電子線軌道              ３２    ２次電子線軌道
４０    二次光学系                  ４２    拡大レンズ
４４    偏向器                      ４６    二次光学系光軸
５０    検出装置                    ５２    ＭＣＰ
５３    ＭＣＰの入射面              ５４    マルチアノード
５５    ギャップ                    ５６    アノード
５７    アノード電極                ５８    シャフト
５８ａ  シャフト５８の延長側端      ５９    ＭＣＰ出射面
６０    空間                        ６１    ねじ
６２    開口部                      ６４    逃がし通路
６６    絶縁基板                    ６６ａ  絶縁物
６７    絶縁基板の下流側面          ６８    開口部
１００  出力装置                    １０２  抵抗
１０４  Ａ／Ｄコンバータ            １０６  画像形成回路
２００  一次光学系                  ２０２  電子銃
２０４  軸対象レンズ                ２０６  軸対象レンズ
２０８  一次光学系光軸              ２１０  Ｅ×Ｂ分離器
２１２  第１対物レンズ              ２１４  第２対物レンズ
２１６  試料面                      ３００  二次光学系
３０２  拡大レンズ                  ３０４  拡大レンズ
３０６  拡大レンズ                  ４００  検出装置
４０２  ＭＣＰ                      ４０３  変換器
４０４  シンチレータ                ４０５  ＦＯＰ
４０６  第３メッシュ                ４０８  第１メッシュ
４１０  第２メッシュ                ４１２  出射面
４１４  入射面                      ４１６  ギャップ
４１８  シンチレータの周縁部        ４２０  ＭＣＰの周縁部
５００  出力装置                    ５０２  リレーレンズ
５０４  ＴＤＩカメラ                ５２０  制御装置
５２２  制御部                      ５２４  記憶装置
５２６  二次電子画像                ５２８  ＣＲＴモニター
５３０  入力部
【図１】
2004349051.tif 000003
【図２】
2004349051.tif 000004
【図３】
2004349051.tif 000005
【図４】
2004349051.tif 000006
【図５】
2004349051.tif 000007
【図６】
2004349051.tif 000008
【図７】
2004349051.tif 000009