JP2005276881A - Pattern evaluation method and device manufacturing method using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は最小線幅0.1μm以下のパターンを有する試料の評価を高スループットで行う方法に関し、さらに該評価方法を用いてデバイスを歩止まり良く製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for evaluating a sample having a pattern with a minimum line width of 0.1 μm or less at a high throughput, and further to a method for manufacturing a device with high yield using the evaluation method.
従来、電子ビームを用いて半導体デバイスの欠陥検査や、CD(Critical Dimension)測定、合せ精度測定等のパターン評価を行なう場合、マルチビームを一本の光学系内に形成し、該マルチビームを走査して2次元画像を得る方法は提案されている。 Conventionally, when pattern evaluation such as defect inspection of semiconductor devices, CD (Critical Dimension) measurement, alignment accuracy measurement, etc. is performed using an electron beam, a multi-beam is formed in one optical system, and the multi-beam is scanned. Thus, a method for obtaining a two-dimensional image has been proposed.
しかしながら、従来は、各ビームに対応する複数の検出器から得られた小さな2次元画像を接続して一つの大きな画像を形成する技術については知られていない。このため、評価は各ビーム毎に行ない、複雑な手順を要し効率が悪かった。 However, conventionally, there is no known technique for forming one large image by connecting small two-dimensional images obtained from a plurality of detectors corresponding to each beam. For this reason, the evaluation was performed for each beam, requiring a complicated procedure, and the efficiency was poor.
また、従来、マルチビームを形成するに、複数のエミッタから放出された電子線を光軸から等距離に配置された開口に照射してマルチビームを形成する技術が提案されている。
しかしながら、従来のこの技術は、マルチビーム間の間隔が大きいので2次電子を独立に検出するのは容易ではあるが、ビームが光軸から比較的遠い位置にあるので一次電子線に非点収差やコマ収差等が発生し、一次ビームを細く収束するのに問題があった。
Conventionally, in order to form a multi-beam, a technique has been proposed in which a multi-beam is formed by irradiating an electron beam emitted from a plurality of emitters to an opening arranged at an equal distance from the optical axis.
However, this conventional technique is easy to detect the secondary electrons independently because the distance between the multi-beams is large. However, since the beam is relatively far from the optical axis, the primary electron beam has astigmatism. And coma aberration occurred, and there was a problem in converging the primary beam finely.
また、CD測定や合せ精度測定は従来10nm程度、あるいはそれ以下に電子線を絞り、線幅や線間隔を測定する事により行われていた。
しかしながら、従来の技術ではビーム寸法が小さいためにビーム電流が小さくなり、良好なS/N比の信号波形を得て精度を向上しようとすると走査速度を小さくする必要があり、スループットが小さくなる問題点があった。
Further, CD measurement and alignment accuracy measurement have been conventionally performed by narrowing an electron beam to about 10 nm or less and measuring a line width and a line interval.
However, in the conventional technique, since the beam size is small, the beam current is small, and if it is attempted to improve the accuracy by obtaining a signal waveform with a good S / N ratio, it is necessary to reduce the scanning speed, resulting in a problem that the throughput is reduced. There was a point.
また、複数のビームで試料上を走査して試料の評価を行う方法としては、マルチカラムを用いる方法や、光軸を中心とする円の円周上に複数のビームを配置する方法が提案されていた。 Also, as a method of evaluating a sample by scanning the sample with a plurality of beams, a method using a multi-column or a method of arranging a plurality of beams on the circumference of a circle centering on the optical axis has been proposed. It was.
しかしながら、マルチカラムを用いる方法では、ウェーハ寸法が12インチになっても、せいぜい数本のカラムをウェーハ上に配置できるのみでスループットをあまり向上することができず、且つ高価な装置になる欠点てがあった。また、マルチビームを円の円周上に配置する方法では、多くのビームを発生させるには円の直径を大きくする必要があり、像面湾曲以外の諸収差、すなわち、非点収差やコマ収差が大きくなり、ビームを細く絞れない問題点があった。 However, in the method using multi-columns, even if the wafer size is 12 inches, only a few columns can be arranged on the wafer, so that the throughput cannot be improved so much and an expensive apparatus is required. was there. Also, in the method of arranging multiple beams on the circumference of a circle, it is necessary to increase the diameter of the circle in order to generate many beams, and various aberrations other than curvature of field, that is, astigmatism and coma aberration However, there was a problem that the beam could not be narrowed down.
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、本発明の第1の目的は、複数のビームに対応する複数の小さな2次元画像を接続して大きな2次元画像を作る方法を提供する事を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and a first object of the present invention is to provide a method for creating a large two-dimensional image by connecting a plurality of small two-dimensional images corresponding to a plurality of beams. The purpose is to do.
また、本発明の第2の目的は、一次ビームを細く収束するのに問題がなく、かつ2次電子もクロストーク無しに効率良く検出できるパターン評価方法を提供する事を目的とする。 A second object of the present invention is to provide a pattern evaluation method that can detect a secondary electron efficiently without causing any problem in converging the primary beam finely.
本発明の第3の目的は、高スループットでCD測定や合せ精度を測定する方法を提供する事を目的とする。 It is a third object of the present invention to provide a method for measuring CD measurement and alignment accuracy with high throughput.
本発明の第4の目的は、一本の光軸の近傍に多くのマルチビームを発生させ、それらのビームを同時に走査した時のそれぞれのビームからの2次電子信号を効率良く検出でき、さらにレンズ段数も少くした電子光学系を用いたパターン評価方法を提供する事を目的とする。 The fourth object of the present invention is to generate many multi-beams in the vicinity of one optical axis and to efficiently detect secondary electron signals from each beam when these beams are scanned simultaneously. It is an object of the present invention to provide a pattern evaluation method using an electron optical system with a reduced number of lens stages.
上記第1の目的を達成するため、本発明による第1のパターン評価方法は、
複数のビームを試料に照射し、パターンの評価を行う方法であり、次のステップ、
a.電子銃から放出された電子線を複数の開口に照射するステップ
b.開口の縮小像を試料面上に結像させるステップ
c.上記結像された複数のビームを走査しビームごとの2次元画像を取得するステップ
d.上記ビームごとの2次元画像を接続して大きな2次元画像を形成するステップ
e.複数のビーム間の一軸方向の間隔を測定するステップ
f.上記間隔を画素サイズの整数倍に合せるステップ
を有する事を特徴とする。
In order to achieve the first object, the first pattern evaluation method according to the present invention includes:
It is a method of irradiating a sample with multiple beams and evaluating a pattern.
a. Irradiating a plurality of apertures with an electron beam emitted from an electron gun; b. Forming a reduced image of the aperture on the sample surface; c. Scanning the plurality of imaged beams to obtain a two-dimensional image for each beam; d. Connecting the two-dimensional images for each beam to form a large two-dimensional image e. Measuring a uniaxial spacing between the plurality of beams; f. The method has a step of adjusting the interval to an integral multiple of the pixel size.
上記方法においては、複数のビームを使用し、ビームごとに得られた2次元画像を接続して大きな2次元画像を形成するに、複数のビーム間の一軸方向の間隔を画素サイズの整数倍に合せるようにしたので、一つのビームが走査して得られた小さな2次元画像と、隣接するビームが走査して得られた2次元画像とを正確に接続することができ、高精度なパターン評価が可能となる。 In the above method, a plurality of beams are used, and a two-dimensional image obtained for each beam is connected to form a large two-dimensional image, and the uniaxial spacing between the plurality of beams is set to an integral multiple of the pixel size. Since they are matched, a small two-dimensional image obtained by scanning one beam and a two-dimensional image obtained by scanning an adjacent beam can be accurately connected, and highly accurate pattern evaluation is possible. Is possible.
また、上記第1の目的を達成するため、本発明による第2のパターン評価方法は、
複数のビームを試料に照射し、パターンの評価を行う方法であり、次のステップ、
a.電子銃から放出された電子線を複数の開口に照射するステップ
b.開口の縮小像を試料面上に結像させるステップ
c.上記結像された複数のビームを一軸方向にストライプの幅だけ走査し2次元画像を取得するステップ
d.cのステップに於て上記2次元画像を取得する時、試料台を他軸方向に連続移動し続け、評価領域の端迄達するとその他軸方向への移動を止め、ステージをストライプの幅だけ上記一軸方向へステップ移動させるステップ
とを有し、上記ストライプとストライプの境界は上記複数のビームの一軸方向位置に対応した凸凹を有する事を特徴とする。
In order to achieve the first object, the second pattern evaluation method according to the present invention includes:
It is a method of irradiating a sample with multiple beams and evaluating a pattern.
a. Irradiating a plurality of apertures with an electron beam emitted from an electron gun; b. Forming a reduced image of the aperture on the sample surface; c. Scanning the plurality of imaged beams by the width of the stripe in one axis direction to obtain a two-dimensional image; d. When acquiring the two-dimensional image in step c, the sample stage continues to move in the other axis direction, and when it reaches the end of the evaluation area, the movement in the other axis direction is stopped, and the stage is moved by the width of the stripe. Stepwise moving in a uniaxial direction, and the stripe and the boundary between the stripes have irregularities corresponding to the uniaxial positions of the plurality of beams.
該方法によれば、複数のビームでパターンを評価するに、ストライプごとに複数のビームで評価し、その際ストライプとストライプとの境界を複数のビームの一軸方向の位置に対応して凹凸を有するようにしたので、重複走査、不足走査を生ずることなく、複数のビームで効率良く評価することができる。 According to this method, in order to evaluate a pattern with a plurality of beams, evaluation is performed with a plurality of beams for each stripe, and the boundary between the stripes has unevenness corresponding to the position in the uniaxial direction of the plurality of beams. Since it did in this way, it can evaluate efficiently with a some beam, without producing redundant scanning and insufficient scanning.
また、上記第1の目的を達成するため、本発明の第3のパターン評価方法は、
複数のビームを試料に照射し、パターンの評価を行う方法であり、次のステップ、
a.電子銃から放出された電子線を複数の開口に照射するステップ
b.開口の縮小像を試料面に結像させるステップ
c.上記結像された複数のビームを一軸方向に走査し、ビーム毎に対応した検出器からの信号で2次元画像を得るステップ及び
d.試料上での各ビームの相互間のx方向及びy方向のあらかじめ設定してある距離だけ上記2次元画像の位置を移動させて該2次元画像を接続することにより広い領域の2次元画像を形成するステップ
とを有する事を特徴とする。
In order to achieve the first object, the third pattern evaluation method of the present invention includes:
It is a method of irradiating a sample with multiple beams and evaluating a pattern.
a. Irradiating a plurality of apertures with an electron beam emitted from an electron gun; b. Forming a reduced image of the aperture on the sample surface; c. Scanning the plurality of imaged beams in one axis direction to obtain a two-dimensional image with a signal from a detector corresponding to each beam; and d. A two-dimensional image of a wide area is formed by moving the position of the two-dimensional image by a predetermined distance in the x and y directions between the beams on the sample and connecting the two-dimensional images. And a step of performing.
該方法によれば、複数のビームでパターンを評価するに、試料上での各ビームの相互間のx方向及びy方向のあらかじめ設定してある距離だけ各ビームから得られる小2次元画像の位置を移動させて接続するようにしたので、複数のビームから得られる小2次元画像を全て接続した大きな2次元画像を得ることができる。 According to this method, when evaluating a pattern with a plurality of beams, the position of a small two-dimensional image obtained from each beam by a predetermined distance in the x and y directions between each beam on the sample. Since they are moved and connected, a large two-dimensional image in which all small two-dimensional images obtained from a plurality of beams are connected can be obtained.
また、上記第1の目的を達成するため、本発明の第4のパターン評価方法は、
複数のビームを試料に照射し、パターンの評価を行う方法であり、次のステップ、
a.複数のビームを生成するステップ
b.複数のビームをx方向パターン又はy方向パターン辺を有するマーク上を走査し、各ビームからの発生電子を対応する検出器で検出し、2次元画像を形成するステップ
c.各検出器からの2次元画像をビーム間距離のあらかじめ設定した値をもとに接続するステップ
d.上記接続して得られたマーク像の形状が正常になる様にビーム間距離を変更して接続し、マーク像が最も正常になるビーム間距離を記憶するステップ及び
e.各ビームで被評価試料の2次元像を取得し、上記記憶したビーム間距離で各ビームから得られた2次元画像を接続してより広い試料の2次元像を得るステップ
とを有する事を特徴とする。
In order to achieve the first object, the fourth pattern evaluation method of the present invention includes:
It is a method of irradiating a sample with multiple beams and evaluating a pattern.
a. Generating a plurality of beams b. Scanning a plurality of beams on a mark having an x-direction pattern or a y-direction pattern side, detecting electrons generated from each beam with a corresponding detector, and forming a two-dimensional image; c. Connecting the two-dimensional image from each detector based on a preset value of the inter-beam distance d. Changing the distance between the beams so that the shape of the mark image obtained by the above connection is normal, connecting the distance, and storing the distance between the beams where the mark image is most normal; e. Obtaining a two-dimensional image of a sample to be evaluated with each beam, and connecting the two-dimensional images obtained from each beam at the stored inter-beam distance to obtain a two-dimensional image of a wider sample. And
該方法によれば、上記各ビームからの小2次元画像を接続して大きな2次元画像を形成するに、試料上での各ビームの相互間のx方向及びy方向のあらかじめ設定してある距離だけ上記2次元画像の位置を移動させて接続するのみならず、接続して得られたマーク像の形状が正常になる様に実際のズレをも修正してビーム間距離を変更して接続するようにしたから、高精度な大きな2次元画像を得ることができる。 According to this method, in order to connect a small two-dimensional image from each of the beams to form a large two-dimensional image, predetermined distances in the x and y directions between the beams on the sample are set. In addition to the connection by moving the position of the two-dimensional image only, the actual misalignment is corrected so that the shape of the mark image obtained by the connection becomes normal, and the distance between the beams is changed for connection. As a result, a large two-dimensional image with high accuracy can be obtained.
また、上記第2の目的を達成するため、本発明の第5のパターン評価方法は、
基板に形成されたパターン上をマルチビームで走査し、走査点から放出される2次電子を検出してパターンの評価を行う方法であり、
a.電子銃から放出された電子線をAKVに加速するステップ
b.上記加速された電子線を複数の開口を有する開口板に照射するステップ
c.上記開口で複数にされたビームを縮小し、−BKVの電圧を印加された試料に結像させ、走査するステップ
d.走査点から放出された2次電子群の互の間隔を拡大して検出器に導くステップ及び
e.上記検出器で上記2次電子群を独立に検出し、2次元画像を形成するステップとを有し、上記A−B≦0.6KVであり、上記2次電子群は2段のレンズを一次電子線と共通の通路とする事を特徴とする。
In order to achieve the second object, the fifth pattern evaluation method of the present invention includes:
A method of scanning a pattern formed on a substrate with a multi-beam, detecting secondary electrons emitted from a scanning point, and evaluating the pattern,
a. Accelerating the electron beam emitted from the electron gun to AKV b. Irradiating the accelerated electron beam to an aperture plate having a plurality of apertures; c. Shrinking a plurality of beams at the aperture, forming an image on a sample to which a voltage of -BKV is applied, and scanning d. Expanding the distance between secondary electron groups emitted from the scan point to the detector; e. A step of independently detecting the secondary electron group by the detector and forming a two-dimensional image, wherein AB ≦ 0.6 KV, and the secondary electron group is a primary lens of a two-stage lens. It is characterized by a common passage with an electron beam.
該方法によれば、2段のレンズを1次電子線と2次電子線とが共通の通路とする電子光学系において、1次電子線のランディングエネルギー/2次電子のエネルギーの比が、従来のものに比べて相当小さいので、一次ビームと二次ビームの合焦条件を容易に合せることができ、このため一本の光軸の近傍にマルチビームを形成することができる。 According to this method, in the electron optical system in which the primary electron beam and the secondary electron beam are shared by the two-stage lens, the ratio of the landing energy of the primary electron beam / the energy of the secondary electron is conventionally increased. Therefore, the focusing condition of the primary beam and the secondary beam can be easily adjusted, and therefore, a multi-beam can be formed in the vicinity of one optical axis.
また、上記第2の目的を達成するため、本発明の第6のパターン評価方法は、
基板に形成されたパターンをマルチビームで走査し、走査点から放出された2次電子を検出してパターンの評価を行う方法であり、
a.電子銃から放出された電子線をAKVに加速するステップ
b.上記電子線を複数の開口でマルチビームとするステップ
c.上記マルチビームを縮小し、−BKVの電圧を印加された試料に結像させ、走査するステップ
d.走査点から放出された2次電子群を互の間隔を拡大して検出器に導くステップ及び
e.上記検出器で上記2次電子群を独立に検出し、2次元画像を形成するステップとを有し、上記A−B≦0.3(KV)であり、上記2次電子群は1段のレンズを一次電子線と共通の通路とする事を特徴とする。
In order to achieve the second object, the sixth pattern evaluation method of the present invention includes:
A method of scanning a pattern formed on a substrate with a multi-beam, detecting secondary electrons emitted from a scanning point, and evaluating the pattern,
a. Accelerating the electron beam emitted from the electron gun to AKV b. Making the electron beam into multiple beams at a plurality of apertures; c. Shrinking the multi-beam, imaging a sample with a voltage of -BKV, and scanning d. Directing the secondary electrons emitted from the scanning point to the detector at a larger distance from each other; e. And independently detecting the secondary electron group by the detector and forming a two-dimensional image, and AB−0.3 ≦ KV, and the secondary electron group has one stage. It is characterized in that the lens is a common path with the primary electron beam.
該方法によれば、1段のレンズを1次電子線と2次電子線とが共通の通路とする電子光学系において、上記第6のパターン評価方法と同様な作用効果を得ることができる。
また、上記第2の目的を達成するため、本発明の第7のパターン評価方法は、
基板に形成されたパターンをマルチビームで走査し、走査点から放出された2次電子を検出してパターンの評価を行う方法であり、
a.電子銃から放出された電子線をAKVに加速するステップ
b.上記電子線を複数の開口でマルチビームとするステップ
c.上記マルチビームを縮小し、−BKVの電圧を印加された試料に結像させ、走査するステップ及び
d.上記走査点から放出された2次電子を検出して2次元画像を形成するステップとを有し、上記A−B≦0.5(KV)であり、試料に最も近く、1次電子線と2次電子線が共に通るレンズが電磁レンズを含む事を特徴とする。
According to this method, in the electron optical system in which the primary electron beam and the secondary electron beam are used as a common path for the one-stage lens, it is possible to obtain the same operational effects as the sixth pattern evaluation method.
In order to achieve the second object, the seventh pattern evaluation method of the present invention includes:
A method of scanning a pattern formed on a substrate with a multi-beam, detecting secondary electrons emitted from a scanning point, and evaluating the pattern,
a. Accelerating the electron beam emitted from the electron gun to AKV b. Making the electron beam into multiple beams at a plurality of apertures; c. Reducing the multi-beam and imaging and scanning a sample to which a voltage of -BKV is applied; d. Detecting a secondary electron emitted from the scanning point and forming a two-dimensional image, wherein AB ≦ 0.5 (KV), closest to the sample, and the primary electron beam The lens through which the secondary electron beam passes includes an electromagnetic lens.
該方法によれば、1次電子線と2次電子線とが共に通る試料に最も近いレンズが電磁レンズを含む電子光学系において、上記第6のパターン評価方法と同様な作用効果を得ることができる。 According to this method, in the electron optical system in which the lens closest to the sample through which both the primary electron beam and the secondary electron beam pass includes the electromagnetic lens, the same effect as the sixth pattern evaluation method can be obtained. it can.
また、上記第2の目的を達成するため、本発明の第8のパターン評価方法は、
基板に形成されたパターン上をマルチビームで走査し、走査点から放出された2次電子を検出してパターンの評価を行う方法であり、
a.電子銃から放出された電子線をAKVに加速するステップ
b.上記加速された電子線を複数の開口を有する開口板に照射するステップ
c.上記開口で複数にされたビームを縮小し、−BKVの電圧を印加された試料に結像させ、走査するステップ
d.複数の走査点から放出された2次電子群の互の間隔を拡大して検出器に導くステップ
e.上記検出器で上記2次電子群を独立に検出し、2次元画像を形成するステップとを有し、上記A−B≦0.5KVであり、上記試料に最も近いレンズは電磁レンズを含む事を特徴とする。
In order to achieve the second object, the eighth pattern evaluation method of the present invention includes:
The pattern formed on the substrate is scanned with a multi-beam, the secondary electrons emitted from the scanning point are detected, and the pattern is evaluated.
a. Accelerating the electron beam emitted from the electron gun to AKV b. Irradiating the accelerated electron beam to an aperture plate having a plurality of apertures; c. Shrinking a plurality of beams at the aperture, forming an image on a sample to which a voltage of -BKV is applied, and scanning d. Expanding the distance between secondary electron groups emitted from a plurality of scanning points to a detector; e. A step of independently detecting the secondary electron group by the detector and forming a two-dimensional image, wherein AB ≦ 0.5 KV, and the lens closest to the sample includes an electromagnetic lens. It is characterized by.
該方法によれば、1次電子線と2次電子線とが共に通る試料に最も近いレンズが電磁レンズを含む電子光学系において、上記第6のパターン評価方法と同様な作用効果を得ることができる。 According to this method, in the electron optical system in which the lens closest to the sample through which both the primary electron beam and the secondary electron beam pass includes the electromagnetic lens, the same effect as the sixth pattern evaluation method can be obtained. it can.
また、上記第2の目的を達成するため、本発明の第9のパターン評価方法は、
上記第5〜第8のいずれかのパターン評価方法に於て、上記電子光学系は複数の光軸を有し、該複数の光軸の一軸方向への投影距離は互に等間隔である事を特徴とする。
In order to achieve the second object, the ninth pattern evaluation method of the present invention includes:
In any one of the fifth to eighth pattern evaluation methods, the electron optical system has a plurality of optical axes, and the projection distances in the uniaxial direction of the plurality of optical axes are equal to each other. It is characterized by.
該方法によれば、上記電子光学系が複数の光軸をもつようにしたので、それぞれの方法の利点を有する他に、光軸の数に応じてスループットを向上させることができる。
上記第3の目的を達成するため、本発明の第10のパターン評価方法は、
マルチビームを用いてパターンの評価を行う方法であって、
a.熱電子放出電子銃より放出される電子線を複数の開口を有する開口板に照射するステップ
b.開口板から出た電子線を縮小して試料上に合焦させるステップ
c.パターン辺に直角方向にマルチビームで同時に走査するステップ
d.走査点から放出された2次粒子線をマルチビームに対応するマルチ検出器により検出し、信号波形を取得し、記憶するステップ
e.上記マルチビームに対応する複数の信号波形からCD値又はパターン間隔を算出するステップ
とを有する事を特徴とする。
According to this method, since the electron optical system has a plurality of optical axes, in addition to the advantages of each method, the throughput can be improved according to the number of optical axes.
In order to achieve the third object, the tenth pattern evaluation method of the present invention includes:
A method for evaluating a pattern using a multi-beam,
a. Irradiating an aperture plate having a plurality of apertures with an electron beam emitted from a thermionic emission gun; b. Reducing the electron beam emitted from the aperture plate and focusing it on the sample c. Simultaneously scanning with multiple beams in a direction perpendicular to the pattern sides d. The secondary particle beam emitted from the scanning point is detected by a multi-detector corresponding to the multi-beam, and a signal waveform is acquired and stored. E. And calculating a CD value or pattern interval from a plurality of signal waveforms corresponding to the multi-beam.
また、上記第3の目的を達成するため、本発明の第11のパターン評価方法は、
上記第10のパターン評価方法に於て、上記マルチビームはx軸及びy軸と平行でない直線に沿って並んでいる事を特徴とする。
In order to achieve the third object, the eleventh pattern evaluation method of the present invention includes:
In the tenth pattern evaluation method, the multi-beams are arranged along a straight line not parallel to the x-axis and the y-axis.
これら第10および11のパターン評価方法によれば、マルチビームに対応する数の信号波形からCD値またはパターン間隔を算出するようにしたので、これらCD値またはパターン間隔の評価において、ビーム数だけ測定時間を短縮することができる。 According to these tenth and eleventh pattern evaluation methods, since the CD value or pattern interval is calculated from the number of signal waveforms corresponding to the multi-beams, the number of beams is measured in the evaluation of the CD value or pattern interval. Time can be shortened.
また、上記第3の目的を達成するため、本発明の第12のパターン評価方法は、
マルチビームを用いてパターンの評価を行う方法であって、
a.熱電子放出電子銃より放出された電子線を複数の開口を有する開口板に照射するステップ
b.開口板を通過した電子線を縮小して試料に合焦させるステップ
c.パターン辺に直角方向にマルチビームで同時に走査するステップ
d.走査点から放出された2次粒子線をマルチビームに対応するマルチ検出器により検出し、信号波形を取得し、記憶するステップ
e.パターン辺に平行方向に1ピクセルずつマルチビームを移動させ、c、dのステップをくり返すステップ
f.上記マルチビームに対応する複数の信号波形から上記パターンの2次元画像を形成するステップ及び
g.fのステップで得たパターンからエッジラフネスを算出するステップ
とを有する事を特徴とする。
In order to achieve the third object, the twelfth pattern evaluation method of the present invention includes:
A method for evaluating a pattern using a multi-beam,
a. Irradiating an aperture plate having a plurality of apertures with an electron beam emitted from a thermionic emission gun; b. Reducing the electron beam that has passed through the aperture plate to focus on the sample c. Simultaneously scanning with multiple beams in a direction perpendicular to the pattern sides d. The secondary particle beam emitted from the scanning point is detected by a multi-detector corresponding to the multi-beam, and a signal waveform is acquired and stored. E. Moving the multi-beam by one pixel in a direction parallel to the pattern side and repeating steps c and d f. Forming a two-dimensional image of the pattern from a plurality of signal waveforms corresponding to the multi-beam; and g. and a step of calculating edge roughness from the pattern obtained in step f.
該方法によれば、マルチビームに対応する数の信号波形からエッジラフネスを算出するようにしたので、該エッジラフネスの評価において、ビーム数だけ測定時間を短縮することができる。 According to this method, since the edge roughness is calculated from the number of signal waveforms corresponding to the multi-beams, the measurement time can be shortened by the number of beams in the evaluation of the edge roughness.
また、上記第3の目的を達成するため、本発明の第13のパターン評価方法は、
上記第10〜12のパターン評価方法に於て、上記電子銃は、熱電子放出カソードを有し、そのカソードを空間電荷制限条件で動作させる事を特徴とする。
In order to achieve the third object, the thirteenth pattern evaluation method of the present invention includes:
In the tenth to twelfth pattern evaluation methods, the electron gun has a thermionic emission cathode, and the cathode is operated under a space charge limiting condition.
該方法によれば、上記第10〜12のそれぞれのパターン評価方法において、ショット雑音を低減させることができる。
また、上記第4の目的を達成するため、本発明の第14のパターン評価方法は、
複数のビームで試料上を走査し試料の評価を行う方法であって、次のステップ、
a.電子銃から放出される電子線を少くとも2枚の電極を有するアノードでビームの放出角度を調整するプロセス
b.上記放出角度を調整された電子線をコンデンサレンズで集束しNA開口にクロスオーバを形成するプロセス
c.上記コンデンサレンズの近傍に設けられたマルチ開口でマルチビームを形成するプロセス
d.NA開口の像を縮小レンズによって対物レンズの主面近傍に結像されるプロセス
e.マルチ開口の縮小像を縮小レンズと対物レンズとで試料面に合焦させるプロセス
f.試料上をマルチビームでダイナミックフォーカスをかけながら走査するステップ
g.試料から放出された2次電子を対物レンズで加速し、通過させるステップ
h.EXB分離器で2次電子を偏向し、二次光学系に向けるプロセス
i.マルチの2次電子の間隔を拡大し、複数の検出器で検出するプロセス及び
j.マルチの2次電子をそれぞれ独立に検出し、2次元画像を形成し試料の評価を行うプロセスとを有する事を特徴とする。
According to this method, shot noise can be reduced in each of the tenth to twelfth pattern evaluation methods.
In order to achieve the fourth object, the fourteenth pattern evaluation method of the present invention includes:
A method for evaluating a sample by scanning a sample with a plurality of beams, the following steps:
a. A process of adjusting the beam emission angle of an electron beam emitted from an electron gun with an anode having at least two electrodes b. A process of focusing the electron beam having the emission angle adjusted by a condenser lens to form a crossover at the NA aperture c. A process of forming a multi-beam with a multi-aperture provided in the vicinity of the condenser lens; d. Process of forming an image of NA aperture in the vicinity of the main surface of the objective lens by a reduction lens e. Process of focusing reduced image of multi-aperture on sample surface with reduction lens and objective lens f. Scanning the sample while applying dynamic focus with multiple beams g. Accelerating and passing secondary electrons emitted from the sample with an objective lens h. Process of deflecting secondary electrons with an EXB separator and directing it to the secondary optics i. A process of increasing the spacing of multiple secondary electrons and detecting them with multiple detectors; j. A process of independently detecting multiple secondary electrons, forming a two-dimensional image, and evaluating a sample.
該方法によれば、アノードを複数にしたレンズで電子銃からのビームの放出角度やクロスオーバ寸法を調整できるようにしたので、必要なレンズを1段とその軸合せ装置が不要となり、簡単な光学系でマルチビームを形成することができる。 According to this method, since the emission angle and crossover dimension of the beam from the electron gun can be adjusted with a lens having a plurality of anodes, a single stage of the necessary lens and its alignment device are not required, and simple A multi-beam can be formed by an optical system.
また、上記第4の目的を達成するため、本発明の第15のパターン評価方法は、
複数のビームで試料上を走査し試料の評価を行う方法であって、次のステップ
a.電子銃から放出された電子線をコンデンサレンズでNA開口に合焦させるステップ
b.上記NA開口の像を縮小レンズで対物レンズの主面近傍に合焦させるステップ
c.コンデンサレンズの前か後ろに設けられたマルチ開口でマルチビームを形成するステップ
d.上記マルチビームを縮小レンズと対物レンズで試料上に合焦させるステップ
e.試料上をマルチビームでダイナミックフォーカスをかけながら走査するステップ
f.走査点から放出された2次電子を対物レンズで加速し、通過させるステップ
g.EXB分離器で2次電子を偏向し、二次光学系に向けるプロセス
h.マルチの2次電子の間隔を拡大し、複数の検出器で検出するステップ及び
i.マルチの2次電子をぞれぞれ独立に検出し、2次元画像を形成し、試料の評価を行うステップとを有し、上記試料近傍の電界強度は1.5KV/mm〜5.5KV/mmの範囲で調整可能とした事を特徴とする。
In order to achieve the fourth object, the fifteenth pattern evaluation method of the present invention is
A method for evaluating a sample by scanning a sample with a plurality of beams, comprising: a. Focusing the electron beam emitted from the electron gun on the NA aperture with a condenser lens b. Focusing the image of the NA aperture in the vicinity of the main surface of the objective lens with a reduction lens; c. Forming a multi-beam with a multi-aperture provided in front of or behind the condenser lens; d. Focusing the multi-beam on the sample with a reduction lens and an objective lens e. Scanning the sample while applying dynamic focus with multiple beams f. Accelerating and passing secondary electrons emitted from the scanning point with an objective lens g. A process in which secondary electrons are deflected by an EXB separator and directed to a secondary optical system h. Expanding the spacing of the secondary secondary electrons and detecting with multiple detectors; and i. A step of independently detecting multi-secondary electrons, forming a two-dimensional image, and evaluating the sample. The electric field strength in the vicinity of the sample is 1.5 KV / mm to 5.5 KV / It is characterized by being adjustable in the mm range.
該方法によれば、マルチビームを試料表面に合焦、走査して2次元画像を形成して試料のパターン評価をするに、試料近傍の電界強度を.15KV/mm〜5.5KV/mmの範囲で調整可能としたので、試料表面の性状に応じて電界強度を適宜調整することにより、検出器での2次電子のボケの大きさが小さく、しかもレンズと試料間で放電を生ずるおそれのないパターン評価方法を提供することができる。 According to this method, in order to evaluate the pattern of a sample by focusing and scanning a multi-beam on the sample surface to form a two-dimensional image, the electric field strength in the vicinity of the sample is reduced. Since it can be adjusted in the range of 15 KV / mm to 5.5 KV / mm, the magnitude of the secondary electron blur at the detector is small by adjusting the electric field strength as appropriate according to the properties of the sample surface. It is possible to provide a pattern evaluation method that does not cause a discharge between the lens and the sample.
また、上記第4の目的を達成するため、本発明の第16のパターン評価方法は、
複数のビームで試料上を走査し試料の評価を行う方法であって次のステップ、
a.熱電子放出カソードを有する電子銃から放出される電子線をマルチ開口に照射するステップ
b.マルチ開口を通過した電子線をNA開口に合焦させるステップ
c.マルチ開口で分離された電子線を縮小レンズと対物レンズとで縮小し試料上を走査するステップ
d.試料の走査点から放出された2次電子を対物レンズで加速し、通過させるステップ
e.EXB分離器で上記2次電子を二次光学系に向けるステップ
f.マルチの2次電子像の間隔を拡大し、複数の検出器で検出するステップ及び
g.マルチの2次電子をそれぞれ独立に検出し、2次元画像を形成し、試料の評価を行うプロセスとを有し、上記マルチビームの配置はm行n列とし、i行j列とi+1行j列間の間隔はi行j列とi行j+1列の間隔にほぼ等しい事を特徴とする。
In order to achieve the fourth object, the sixteenth pattern evaluation method of the present invention includes:
A method for evaluating a sample by scanning a sample with a plurality of beams, and the following steps:
a. Irradiating the multi-aperture with an electron beam emitted from an electron gun having a thermionic emission cathode b. Focusing the electron beam that has passed through the multi-aperture to the NA aperture c. A step of reducing the electron beam separated by the multi-aperture with a reduction lens and an objective lens and scanning the sample; d. Accelerate and pass secondary electrons emitted from the scanning point of the sample with an objective lens e. Directing the secondary electrons to the secondary optics with an EXB separator f. Enlarging the interval between the multiple secondary electron images and detecting with a plurality of detectors; g. Multi-secondary electrons are independently detected, a two-dimensional image is formed, and a sample is evaluated. The arrangement of the multi-beams is m rows and n columns, i rows and j columns, and i + 1 rows and j columns. The interval between columns is characterized by being approximately equal to the interval between i rows and j columns and i rows and j + 1 columns.
該方法によれば、一次光学系のビームを二次光学系の分解能より大きく、しかもビームの一軸方向の間隔を全て等しくなる条件でできるだ多くのビームをできるだけ小さい円内に配置することができ、これによって非点収差やコマ収差等を大きくすることなくビームを細く絞ることができる。 According to this method, it is possible to arrange as many beams as possible in a circle as small as possible under the condition that the beam of the primary optical system is larger than the resolution of the secondary optical system and all the uniaxial spacings of the beams are equal. As a result, the beam can be narrowed down without increasing astigmatism or coma.
また、上記第4の目的を達成するため、本発明の第17のパターン評価方法は、
上記第14〜16のパターン評価方法に於て、上記電子銃、一次光学系、二次光学系及び検出系が一枚のウェーハ上に複数本配置されていて、上記一次光学系のレンズは一枚のセラミック基板に光学系の数に対応した光軸用の穴を有する電極を複数枚重ねて構成されている事を特徴とする。
In order to achieve the fourth object, the seventeenth pattern evaluation method of the present invention includes:
In the fourteenth to sixteenth pattern evaluation methods, a plurality of the electron gun, primary optical system, secondary optical system, and detection system are arranged on one wafer, and the lens of the primary optical system is one. A plurality of electrodes having holes for optical axes corresponding to the number of optical systems are stacked on a single ceramic substrate.
該方法によれば、光学系の数に応じてパターン評価のスループットを向上させることができ、しかも構造が簡単で、製造および組立が容易であるので安価にパターン評価用の電子光学系をつくることができる。 According to this method, the throughput of pattern evaluation can be improved according to the number of optical systems, and the structure is simple, and manufacturing and assembly are easy, so that an electron optical system for pattern evaluation can be produced at low cost. Can do.
また、本発明は、デバイスの製造において上記いずれかのパターン評価方法を用いてプロセス途中又は終了後のウェーハの評価を行う事を特徴とする。
該方法によれば、ぞれぞれのパターン評価方法の利点を有するデバイス製造方法が得られる。
In addition, the present invention is characterized in that in the manufacture of a device, a wafer during or after the process is evaluated using any one of the pattern evaluation methods described above.
According to this method, a device manufacturing method having the advantages of each pattern evaluation method can be obtained.
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図に沿って説明する。
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態のパターン評価方法に用いられる電子光学系の説明図である。電子銃1から放出された電子線は軸合せ偏向器27でコンデンサレンズ2及びマルチ開口3に軸合せされる。マルチ開口を通過したビームは軸合せ偏向器28でNA開口4と縮小レンズ5に軸合せされる。マルチ開口は26で縮小像を作り、さらに対物レンズ11で試料12上に6〜20個のマルチビームを結像させる。マルチビームは2段の偏向器29と10とで試料12を一軸方向にストライプの幅寸法だけ走査され、他軸方向へは偏向器による走査と試料台を連続移動させることによって2次元像を得る。試料12から放出された2次電子は対物レンズ11で加速され、集束され、EXB分離器9で一次光学系から分離されて二次光学系へ入射され、拡大レンズ13、14で電子像を拡大され、MCP検出器15で増倍され、マルチアノード16で吸収され、抵抗17で電気信号に変換され、増幅器・A/Dコンバータ及び画像形成回路18で2次元画像が作られ、CPU7のメモリーにストアされる。ここで、ストライプとは、一回のステージ(試料支持台)連続移動で評価が行なえる領域で、偏向器による走査幅×試料の他軸方向の寸法の面積を有し、その内部および境界に評価すべきパターンが存在する。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is an explanatory diagram of an electron optical system used in the pattern evaluation method according to the first embodiment of the present invention. The electron beam emitted from the
試料の評価を始める前にステージ上に常備されているL字マーカ19(図1の右下に示す)をマルチビーム20−25で走査を行い、それぞれのビームから発生した2次電子をそれぞれの検出器で検出し、それぞれの小2次元画像を作る。その結果をマルチビームの各位置の設計値をもとに画像をつなぎ合せる。 Before starting the evaluation of the sample, an L-shaped marker 19 (shown in the lower right of FIG. 1) which is always on the stage is scanned with a multi-beam 20-25, and secondary electrons generated from the respective beams are respectively scanned. Detect with a detector and make a small two-dimensional image of each. Based on the design values at each position of the multi-beam, the results are joined together.
このつなぎ合せの結果8で示した様なパターン(図1左側に示す)が得られたとすると、各小2次元画像の間に30で示した様につなぎが見られる。このつなぎのズレからx方向に最初の設計値からさらに実際にいくらずれているかがわかる。このマルチビームの各位置のx座標の設計値からの実際のズレを修正すれば30のズレを無くすことができる。例えば、30のように図で下のビームが作ったパターンが上のパターンに対し右にズレていれば、下のビームのx座標を設計値より左にズラせばよい。この実際のズレの修正は、画像を見ながら行なうことができる。 Assuming that a pattern as shown in FIG. 8 (shown on the left side of FIG. 1) is obtained as a result of the stitching, stitching is seen between the small two-dimensional images as shown at 30. From this gap, it can be seen whether the actual design value is further shifted from the first design value in the x direction. If the actual deviation from the design value of the x coordinate of each position of the multi-beam is corrected, the deviation of 30 can be eliminated. For example, if the pattern created by the lower beam in the figure is shifted to the right with respect to the upper pattern as shown in FIG. 30, the x coordinate of the lower beam may be shifted to the left from the design value. This actual misalignment can be corrected while viewing the image.
次にマルチビーム間のy方向間隔について述べる。このシステムでのピクセル寸法が100nm、ビーム間隔が1μm、10本のビームであるとすると、図2に示した様にy方向の寸法が9μmのパターンPを走査した時の信号波形を下に示す。上端のビーム31からの信号は、図に示した様に中間のビーム32〜39からの波形の50%の振幅になる様にマルチビーム31−40全体の位置をy方向に微調する。即ち、信号波形が50%より小さければ31のビームはパターンの上方(外)を走査している事に相当するのでビーム全体を下へ移動させればよい。そのようにして50%の振幅になる様に(つまり、上端のビーム31がパターンの端に半分かかるように)ビーム位置を調整し、次に下端のビーム40からの波形を見る。その時、実線で示した様にビーム40からの波形の振幅が中間のビーム32−39からの波形の振幅の50%を越えていればビームのy方向の間隔が小さ過ぎ、逆に点線の如く50%を下回っていれば間隔が大き過ぎる事がわかる。すなわち、複数のビーム間のy軸方向の間隔が正確に測定されたことになる。間隔が狭ければ、縮小レンズの励起電圧を上げ、このレンズの焦点距離を短くし、縮小率を0に近ずければよいし、間隔が大きい場合は逆に縮小率を1に近ずければよい。この測定方法は隣のビームとの間隔を評価するよう10倍拡大された測定法であるから非常に高精度な調整が可能である。このようにしてビーム間隔1μmは画素サイズ100nmの10倍(整数倍)に正確に一致させることができた。
Next, the y-direction interval between multiple beams will be described. Assuming that the pixel size in this system is 100 nm, the beam interval is 1 μm, and 10 beams, as shown in FIG. 2, the signal waveform when scanning the pattern P having a size in the y direction of 9 μm is shown below. . As shown in the figure, the signal from the
このようにして、ビーム間の距離を調整し、このビーム間距離を記憶した上で、複数のビームにより小2次元画像を取得し、これを上記記憶したビーム間距離に基づき繋ぎ合わせることにより、高精度な大きな2次元画像を形成することができる。 In this way, by adjusting the distance between the beams, storing the distance between the beams, acquiring a small two-dimensional image by a plurality of beams, and connecting them based on the stored distance between the beams, A large two-dimensional image with high accuracy can be formed.
図3は本実施の形態の第2の実施例を示したものである。
従来のように、単一ビームで走査する場合、図3(A)に示したように、1回目の走査(開始点41,走査44,走査終点47)と、2回目、3回目の走査の開始点41,42,43のx座標と、走査終点47,48,49のx座標は同じであるから、ストライプの境界50,51はy軸に平行な直線でよい。しかし、マルチビームを使用する場合は、各ビームが図1の20−25に示したように、x方向の座標が同じではないので、走査の開始点31−40のx座標が異る。当然同じ時間走査するから走査の終了点もx座標が異る。そこで、マルチビームで評価する場合は、図3(B)に示した様に、左側のストライプ(白地)と右側のストライプ(走査線有り)との境界をx方向におけるビーム位置に対応して凸凹形状にすればよい。この結果、重複走査が生じて試料に余分の照射を与えることはなく、また、不足走査によって非評価領域を作る事もない。図3の走査方法で2次元画像を得るには、31のビームからの信号で得られた画像の位置を(0,0)とすれば、32のビームからの信号で得られた小2次元画像の位置を(x1,2,y1,2)だけ、33のビームからの信号で得られた小2次元画像の位置を(x1,3,y1,3)だけ、一般には(x1,i,y1,i)だけ位置をずらして繋ぎ合わせればよい。
FIG. 3 shows a second example of the present embodiment.
When scanning with a single beam as in the prior art, as shown in FIG. 3A, the first scan (start
図4は、本実施の形態の第3の実施例を示す。
該実施例は、複数のビーム51−56でパターン57を評価する場合、小2次元画像から大きな2次元画像を形成する方法を示す。
ここでは各ビーム51−56の隣接するビーム間のy方向の距離は等しく(Δy51−52=Δy52−53=Δy53−54=Δy54−55=Δy55−56)、例えば、1μmであり、また、隣接するビーム間のx方向の距離も等しく(Δx51−52=Δx52−53=Δx54−55=Δx55−56)、例えば、0.3μmであり、ビーム21とビーム24のx座標が等しい(x51=x54)。
FIG. 4 shows a third example of the present embodiment.
This embodiment shows a method of forming a large two-dimensional image from a small two-dimensional image when the
Here, the distance in the y direction between adjacent beams 51-56 is equal (Δy 51-52 = Δy 52-53 = Δy 53-54 = Δy 54-55 = Δy 55-56 ), for example, 1 μm. And the distance in the x direction between adjacent beams is also equal (Δx 51-52 = Δx 52-53 = Δx 54-55 = Δx 55-56 ), for example, 0.3 μm, and the beam 21 and the beam 24 Are equal in x coordinate (x 51 = x 54 ).
図(A)のように、各ビーム51−56をx方向にストライプ幅だけ走査し、かつy方向にビーム間距離だけピクセルを移動して走査することにより、各ビーム毎に対応する信号から小2次元画像51a−56aが得られる。なお、ビーム56はパターン外であるので対応する画像は無い。これらの小2次元画像をビーム間位置を補正することによって、広い領域の2次元画像を得ることができる。例えば、上記のビーム位置の例で言えば、ビーム51から得られた画像を基準に、ビーム52から得られた画像52aをy方向へ1μm、x方向へ−0.3μm移動させ、ビーム53から得られた画像53aをy方向へ2μm、x方向へ−0.6μm移動させ、ビーム54から得られた画像54aをy方向へ3μm、x方向へ0μm移動させ、ビーム55から得られた画像55aをy方向へ4μm、x方向へ−0.3μm移動させ、ビーム間の位置を補正することにより、連続したパターンの2次元画像58を得ることができる。勿論、この実施例においても、上記したように、各ビーム51−56間のy方向への間隔をピクセル寸法の整数倍になるように調整することが望ましい。
As shown in FIG. 5A, each beam 51-56 is scanned by the stripe width in the x direction and the pixel is moved by the inter-beam distance in the y direction to scan from the signal corresponding to each beam. Two-
本実施の形態ではマルチビームの試料台連続移動方向への間隔はピクセル寸法の整数倍であるから、一つのビームが走査して得られた小画像と隣のビームが走査して得られた小画像を正確に接続して大きい2次元画像を作ることができる。 In this embodiment, since the interval of the multi-beams in the direction of continuous movement of the sample stage is an integer multiple of the pixel size, a small image obtained by scanning one beam and a small image obtained by scanning the next beam are scanned. Large two-dimensional images can be created by accurately connecting images.
(第2の実施の形態)
図5は本発明の第2の形態で用いられる電子光学系である。電子銃101は先端の曲率半径が30μmの単結晶LaB6カソードを有し、ここから放出される電子線を光軸近傍に設けられたマルチ開口板102を照射し、マルチビームが形成される。マルチ開口から出たビームはコンデンサレンズ103で収束されNA開口105にクロスオーバを形成し、縮小レンズ104で集束され、第1対物レンズ106と第2対物レンズ108でさらに縮小され試料面109にマルチビームを結像させ、静電偏向器142、143で試料面を走査する。EXB分離器107は一次ビームの像点でない所に配置されているので一次ビームに偏向色収差を生じる。これを避けるためEB分離器107の電磁偏向器による偏向量を静電偏向器の偏向量の2倍にすることにより一次ビームの偏向色収差を発生しない様にしている。この状態で第1対物レンズ106の中心を通すため偏向器144でプリ偏向を行う。さらに一次電子線の主光線の軸道を110とすると、第2対物レンズ108の中心を通るが試料109上では光軸から少し離れた位置に入射する。ここから発生した2次電子は点線111の軸道を取りEXB分離器107でさらに偏向され二次光学系112に投入される。拡大レンズ113で互の間隔を拡大されMCP115でマルチビーム毎に増倍され、マルチアノード116に吸収され、抵抗118で電圧信号に変換され、119で増倍され、A/D変換されて、2次元信号を作られ、メモリー120にストアされる。なお、図において、114は偏向器、117はリード線、141は である。また、図5の右下に検出器の平面図を示す。
(Second embodiment)
FIG. 5 shows an electron optical system used in the second embodiment of the present invention. The
ここで拡大レンズ113でMCP115の入射面に拡大像を作るためには、試料109から放出された二次電子が拡大レンズ113の主面に近い位置にレンズ108とレンズ106とで拡大像を作る必要があり、しかも、レンズ106、レンズ108で一次ビームを試料109の表面に合焦するレンズ条件で、上記のように二次電子の像を拡大レンズ113の主面に近い位置に作る必要がある。この条件を「一次ビームと二次ビームの同時合焦条件」と呼ぶことにする。
Here, in order to create an enlarged image on the incident surface of the
次に図6を用いて一次ビームと二次ビームの同時合焦条件を求める。
図6は、一次ビームと二次ビームとが共通に通る光学系を3種類表示したものであり、同図(A)は対物レンズが1段のもの、(B)は図1と同じもの、(C)は対物レンズが電磁レンズを含むものである。(B)が図1に対応するものであり、(A)と(C)は図1の変形例である。
Next, the simultaneous focusing condition of the primary beam and the secondary beam is obtained using FIG.
FIG. 6 shows three types of optical systems through which the primary beam and the secondary beam pass in common. FIG. 6A shows a one-stage objective lens, and FIG. 6B shows the same as FIG. In (C), the objective lens includes an electromagnetic lens. (B) corresponds to FIG. 1, and (A) and (C) are modifications of FIG.
(A)はレンズ1段のみを一次ビームと二次ビームが共通に通る場合である。従来よく使われる一次ビームを0.3KV以上とすると、2次電子は対物レンズ108のすぐ上でEB分離器107の手前で合焦条件となり、拡大レンズ113の物点距離が長過ぎ、レンズ113を拡大レンズとすると二次光学系が長寸法になる。一次ビームの合焦条件を満たすレンズ条件で二次ビームの像点位置を124の近傍にするには、一次ビームのランディングエネルギーを300V以下にする必要があることが簡単なシュミレーションの結果明らかになった。なお、図において、121は一次ビーム結像図、122は二次ビーム結像図、123はマルチビームの第1縮小像を示す。
(A) shows a case where the primary beam and the secondary beam pass through only one stage of the lens in common. If the primary beam often used in the past is 0.3 KV or more, the secondary electrons are in focus condition just above the
次に(B)に示した様にレンズ106とレンズ108を一次ビームと二次ビームが共通に通る場合は、上記合一次と二次の同時合焦条件を満たすランディングエネルギーの条件はかなり緩和され、一次電子線のランディングエネルギーが600V以下で2次電子の像点を拡大レンズ113の手前の位置124に結像させる事ができた。このランディングエネルギーを600V以上にすると、一次ビームの軌道121が図で上開きとなり、レンズ106の位置でビーム径が大きくなり、このため一次ビームの収差が増大した。
Next, as shown in (B), when the primary beam and the secondary beam pass through the
さらに、(C)の場合について述べる。ここでは対物レンズ108は電磁レンズと静電レンズとの合成レンズとした。磁気回路中で強磁性体が無い部分、すなわち、レンズギャップ125は試料側にあり、レンズの軸上磁界が最大になるZ位置はギャップより試料側となる。軸上磁界が最大になるZ位置でビームは最も強く集束作用を受ける。この近傍に正の高電圧を印加する電極126を設け、(エネルギー幅/レンズ位置でのビームエネルギー)比を小さくすることにより軸上色収差が小さくなる様にした。すなわち、分母を大きくすることにより上記比を小さくした。電磁レンズのレンズ作用はビームエネルギーの1/2乗に反比例し、静電レンズではビームエネルギーの1乗に反比例するので、この場合の一次ビームのランディング電圧は、本来、静電レンズ1段の(A)の場合の300Vに比べて大幅に大きくできる筈である。シュミレーションの結果、ランディング電圧が500V以下で一次ビームの物点123と二次ビームの像点124が現実的な位置になった。
Further, the case of (C) will be described. Here, the
図7は本実施の形態の第2の実施例による電子光学系を示したものである。図5に示した光学系を複数本直線状に配置したものである。これはセラミック基板170に光軸に対応する穴172、174を複数個設け、その周辺を金属コーティング173した板を必要数作り、ノックピン171で電子銃101アノードから対物レンズ108下極迄の一次光学系について組み立てたものである。図8に上記光学部品に対応する参照番号が右側に示してある。同図において、101は電子銃、102はマルチ開口板、103はコンデンサ・レンズ、104はコンデンサ・レンズ、106は縮小レンズ、107はEB分離器、108は対物レンズ、109は試料、113は二次光学系の拡大レンズ、115はMCP、116はマルチアノード、142,143,144は静電偏向器である。また、二次光学系については直線状に並んだ一次系光軸に対して一軸毎に互に逆の方向に光軸を斜め方向に出すので、二次光学系については隣の光軸との間隔が2倍になるので、一軸毎に作っても問題はない。すなわち、図8において、二次光学系は光軸111と113は紙面の表方向、光軸112と114は紙面の裏方向となるように設けるので、二次光学系の相隣る間隔は111と113との距離、あるいは112と114との距離となり、111と112の間隔の2倍となる。したがって、従来通り各光軸毎の光学系を作ればよい。
FIG. 7 shows an electron optical system according to a second example of the present embodiment. A plurality of optical systems shown in FIG. 5 are arranged in a straight line. This is because the
本実施の形態によれば、(一次電子線のランディングエネルギー/2次電子のエネルギー)の比が、(600eV/2eV)=300以下(図6のAの場合)、(300eV/2eV)=150以下(Bの場合)、(500eV/2eV)=250以下(Cの場合)と、従来の(1000eV/2eV)=500に比べて小さいので、一次ビームと二次ビームの同時合焦条件を容易に合わせられるので、一次光学系において一本の光軸の近傍にマルチビームを形成し、しかもクロストークなしに独立に二次電子を検出することができる。 According to the present embodiment, the ratio of (landing energy of primary electron beam / energy of secondary electron) is (600 eV / 2 eV) = 300 or less (in the case of A in FIG. 6), (300 eV / 2 eV) = 150. Below (in the case of B), (500 eV / 2 eV) = 250 or less (in the case of C), which is smaller than the conventional (1000 eV / 2 eV) = 500, so the simultaneous focusing conditions of the primary beam and the secondary beam are easy. Therefore, a secondary beam can be formed in the vicinity of one optical axis in the primary optical system, and secondary electrons can be detected independently without crosstalk.
(第3の実施の形態)
図9は本発明の第3の実施の形態で用いられる電子光学系の概略を示したものである。電子銃はLaB6単結晶カソード201、ウェーネルト202、アノード203から成り、カソード201を空間電荷制限条件で動作させることによりショット雑音をショットキーカソードの場合の1/4以下にすることができ、ピクセル当りの電子数が250程度で十分なS/N比を得ることができる。従ってArFレジストの如き電子線照射によってレジスト形状が変化し易いレジストでもレジストを変形させずに評価ができる。
(Third embodiment)
FIG. 9 shows an outline of an electron optical system used in the third embodiment of the present invention. Electron gun L a B 6
電子銃から放出された電子線はコンデンサレンズ204で集束され、マルチ開口205を照射すると同時にNA開口224にクロスオーバを形成する。マルチ開口205で複数化されたビームは縮小レンズ206と対物レンズ208とで縮小されターゲットすなわち、試料209上に細く絞られたマルチビームを形成する。これらのビームは静電偏向器223とEB分離器207の静電偏向器とで試料209上を走査される。試料の走査点から放出された2次電子は試料209に例えば、−4KVが印加されているため対物レンズ208の方向に加速、集束され、細いビーム束となり、互の間隔は拡大され、EXB分離器207の近傍で2次電子像を作る。二次ビームはEB分離器207で約20°一次ビームより偏向され、二次光学系212の拡大レンズ210、211で拡大率を調整され、MCP213の入力面に、背面にあるマルチアノード214のピッチに一致する像を結像させる。MCP213で各ビームからの電子は増倍され、マルチアノード214でそれぞれのビームが独立に吸収され、抵抗215で電圧信号に変えられ、前置増幅器・A/Dコンバータ群216でデジタル信号に変えられ2次元像形成回路217で各種処理が行われ、メモリー218にストアされる。
The electron beam emitted from the electron gun is focused by the
マルチビームは図の右下に222で示した様に約45°方向に一列に並んで配置されている。yライン219をx方向に走査した時の信号波形は図10の(A)に示され、2本のxラインパターン20、21をy方向に走査した時の信号波形は図10の(B)に示されている。またエッジラフネスの測定方法は(C)にyラインについて示されている。
The multi-beams are arranged in a line in the direction of about 45 ° as indicated by 222 in the lower right of the figure. The signal waveform when the
図10(A)に示したCD測定の時には、2次元像を作る前に信号波形のまま処理が行われる。即ち7本の信号波形232のそれぞれについて、スレッショールド値231を与え、波形がスレッショールド値と交叉する時間間隔233を求め、走査速度から寸法に変換し、各ビームについてCD値を求め平均を取ってもよく、あるいは232の信号波形を、ビームのx方向の間隔差に相当する時間だけ位置調整を行い加算平均することによってS/N比を向上させ、時間間隔233を求めてもよい。
At the time of CD measurement shown in FIG. 10A, processing is performed with a signal waveform before a two-dimensional image is formed. That is, for each of the seven
またスレッショールド法ではなく、信号波形の立上りと立下りに接線234、235を作り、その接線と信号の基線236との交点を求め、その間の時間差237を求め、寸法に換算してもよい。スレッショールド法を採るか、接線を用いるかはパターンの材料とか縦方向構造で決めればよい。
Further, instead of the threshold method,
次に図10(B)に示した合せ精度測定方法について述べる。y方向の合せ精度を測定する場合、前層で形成したパターン220の近くに次層で形成したパターン221の近くにマルチビーム222を移動させ、y方向に同時に走査する。その時、各ビームに対応する検出器からの信号波形は(B)で表される。これらの波形の立上り部と立下り部とで波形が急な方を選び、それらの波形とスレッショールド値231´との交点間の時間間隔または距離238を求めればよい。この場合、スレッショールド値の決め方は、信号波形の立上がりと立下りの双方を使用する(A)の場合と異なり、信号波形の立上りと立下りのいずれか一方を使用すればよいから、信号波形の立上がり又は立下りの最も急な値、通常は振幅の50%の値を選べばよい。勿論立上り部又は立下り部に接線234を近似し、それらと基線との交点から239の時間を求め、距離に換算し、設計値と比較することによって合せ精度を算出することもできる。
Next, the alignment accuracy measuring method shown in FIG. When measuring the alignment accuracy in the y direction, the multi-beam 222 is moved near the
次に本実施の形態の第3の実施例をエッジラクネスの測定方法について述べる。yパターン240の近くにマルチビームを移動させx方向にマルチビームを走査する。各ビームのy方向の間隔が数ピクセル分ある場合は、241−245で示すように、ビームを1ピクセル分ずつy方向に位置をずらしながら同時にマルチビームを走査し、ビーム間距離をすべて埋める迄走査を繰り返して2次元画像を取得する。そして246、247に示した様に取得した画像より凸凹のP−P値あるいは実効値を測定することによりエッジラフネスを測定することができる。ここで各走査での信号波形は十分S/N比が良くなる様にピクセル周波数を遅くする必要がある。
Next, a third example of the present embodiment will be described with respect to a method for measuring edge roughness. The multi-beam is moved near the
本実施の形態によれば、パターンを評価するに、パターンを走査する時間がビーム数に応じて少くてよいので、測定時間を短くすることができる。 According to the present embodiment, since the time for scanning the pattern may be less in accordance with the number of beams in order to evaluate the pattern, the measurement time can be shortened.
(第4の実施の形態)
図11は本発明の第4の実施の形態によるパターン評価方法に用いられる電子光学系の説明図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is an explanatory diagram of an electron optical system used in the pattern evaluation method according to the fourth embodiment of the present invention.
電子銃は、LaB6カソード301、ウェーネルト電極302及び三電極アノード303から成り、三電極アノード303の中央電極に正の電圧を与えることによって球面収差の小さい凸レンズを形成する。この凸レンズの集束作用を調整することによってマルチ開口307の照射領域を調節することができる。あるいはこのレンズの焦点距離を変化させることによってNA開口309に形成されるクロスオーバ像の寸法を変えることによって試料317上での一次ビームのNA値(集束半角)を調整してもよい。とにかく電子銃301、302、303から放出された一次ビームは軸合せ偏向器331、332でコンデンサレンズ305とマルチ開口307とに軸合せされる。コンデンサレンズ305はNA開口309にクロスオーバを合焦させるように励起電圧が決められる。マルチ開口307でマルチビームに分離された電子線は2段の軸合せ偏向器333、334でNA開口309と縮小レンズ310の両方に軸合せが行われ、縮小レンズ310と対物レンズ315とで縮小され試料317の表面に合焦され、偏向器311、314によって同時に試料317上をラスター走査される。試料上をマルチビームで走査する際、像面湾曲による収差を補正するため走査に同期してレンズの収束力を変化させ、常に試料面に合焦するようダイナミックスフォーカスをかけながら走査する。試料上のマルチの走査点から放出される2次電子を対物レンズ315と試料317とが作る試料近傍の2次電子に対する加速電界によって加速・集束し、対物レンズ315を通過後EXB分離器313で偏向され二次光学系に入射させ、2段の拡大レンズ319,321で2次電子相互の間隔を拡大させ且つ、2次電子像の間隔を2次電子検出器323の間隔に一致するようにズーム作用が行われる。ここで、試料317の表面近傍の電界強度が強ければ強い程、検出器323での2次電子像のボケの大きさが小さい事がシュミレーションで明らかになっている。しかしこの電界強度があまり大きいと、レンズ315と試料317間で放電が生じ、試料の破壊を招く恐れがある。従って試料317とレンズ315間で放電が生じないぎりぎりの電界がウェーハ面に生じるようにレンズ315の下側電極に与える電圧を決める。試料が放電を起す電界強度は試料の表面の状態で決まり一定ではなく、例えばビアの様な突起がウェーハ表面にある場合は平均電界強度が1.6KV/mmと小さくても局部的に大きい電界が形成されて放電する。表面にSiO2膜が形成された平坦なウェーハの場合は放電を起こす電界強度は6KV/mmと大きい。
The electron gun consists of L a B 6 cathode 301, a
従って、下側電極に与える電圧を、試料317とこの電極間に形成される平均電界強度が少なくとも1.5KV/mm〜5.5KV/mmの範囲で可変にしておき、ビア付きの試料を評価する時は1.6KV/mmより少し小さい1.5KV/mmになるように電圧を決め、SiO2膜が形成された試料の時は6KV/mmより少し小さい5.5KV/mmになるように電極に与える電圧をきめればよい。これにより放電を生じることなく、2次電子像のボケが最小になる二次光学系の特性を得ることができる。
Therefore, the voltage applied to the lower electrode is made variable in the range of at least 1.5 KV / mm to 5.5 KV / mm in the average electric field strength formed between the
次に1次電子線の配置については、1次電子線の相隣るビーム間の距離は二次光学系の分解能より大きくする必要があり、さらにすべてのビームをy軸に投影したビーム間隔dはすべて等しくする必要がある。上記2つの条件を満し、かつ一定の数のビームをできるだけ小さい円の円内に配置した例を図11の左に○印で示した。ここでは4行4列で計16個のビームを円335の内部に配置できた。14個のビームの場合は円336の内部となる。この様に所定数のビームをできるだけ小さい円内に収めるには、図の様に各ビームにx方向にi番、y方向にj番と番号をつけると、相隣るビーム(i、j)番目と(i、j+1)番目との間の距離328と、(i、j+1)番目と(i+1、j)番目との距離329とをほぼ等しくすればよい。
Next, with regard to the arrangement of the primary electron beams, the distance between adjacent beams of the primary electron beams needs to be larger than the resolution of the secondary optical system, and the beam interval d where all the beams are projected on the y-axis. All need to be equal. An example in which the above two conditions are satisfied and a certain number of beams are arranged in a circle as small as possible is indicated by a circle on the left side of FIG. Here, a total of 16 beams in 4 rows and 4 columns could be arranged inside the
なお、図11において、316は正の高圧電源、318は負電源、320,322は軸合せ用の偏向器、323はシンチレータ、324はライトガイド、325はPMT、326はA/Dコンバータ、327は画像形成装置である。 In FIG. 11, 316 is a positive high voltage power source, 318 is a negative power source, 320 and 322 are deflectors for alignment, 323 is a scintillator, 324 is a light guide, 325 is a PMT, 326 is an A / D converter, 327 Is an image forming apparatus.
図12は、本実施の形態の第2の実施例のによるパターン評価方法に使われる電子光学系である。電子銃361から放出された電子線は三電極アノード374の集束作用で、一度クロスオーバ379を作り、そこから発散するビームでマルチ開口362を照射しマルチビームが作られる。これらのビームはコンデンサ・レンズ363と対物レンズ365で縮小され試料366に合焦される。静電偏向器375とEXB分離器364の静電偏向器376とで試料366上を走査し、走査点から放出された2次電子は対物レンズ365の最下極に設けた電極365’に正の高圧377を印加することにより細く集束し、対物レンズ365を通過後EXB分離器364で二次光学系の方向に偏向され、拡大レンズ367でマルチの2次電子群の互の間隔が拡大され、シンチレータ368で光に変換され、光ガイド379でホトマル369で電気信号に変えられ、後に続く複数のA/Dコンバータ、画像形成回路等で2次元画像が形成される。また試料366には負の高圧378が印加され、200V程度の低いランディングエネルギーで一次ビームが照射される。
図12のものは、図7の実施例と同様に、上記光学系を複数直線状に配置したものである。
FIG. 12 shows an electron optical system used in the pattern evaluation method according to the second example of the present embodiment. The electron beam emitted from the
FIG. 12 shows a configuration in which a plurality of optical systems are arranged in a straight line as in the embodiment of FIG.
また、図8の実施例と同様に、EXB分離器や静電偏向器、レンズ等は一枚のセラミック基板370に光軸に対応した穴372、374を設け、その周辺を373で示した様に金属コーティングされた板を必要な数必要なZ位置にノックピン371を用いてすべての光軸を一致させて組み立て、電子銃361から対物レンズ365の最下極までの一次光学系について作製した。二次光学系については直線状に並んだ一次光学系の光軸に対して相隣る光軸は互に逆方向(紙面の表面と裏面方向)に斜め方向に引き出すので、ピッチは2倍の距離が保てるので通常のレンズ構造で製作できる。
Similarly to the embodiment of FIG. 8, the EXB separator, electrostatic deflector, lens, and the like are provided with
本実施の形態によれば、アノードを複数枚にしたレンズで電子銃からのビームの放出角度やクロスオーバ寸法を調整するので、必要なレンズを1段とその軸合せ装置が不要となり、さらに、光軸長も短くできるので簡単な光学系でマルチビームが構成できる。 According to the present embodiment, since the beam emission angle and crossover dimension of the electron gun are adjusted by a lens having a plurality of anodes, one stage of the necessary lens and its axis alignment device are not necessary. Since the optical axis length can be shortened, a multi-beam can be configured with a simple optical system.
図13は、上記実施形態で示したパターン評価方法を半導体デバイス製造工程におけるウェーハの評価に適用したものである。
デバイス製造工程の一例を図13のフローチャートに従って説明する。
FIG. 13 shows an application of the pattern evaluation method shown in the above embodiment to wafer evaluation in a semiconductor device manufacturing process.
An example of the device manufacturing process will be described with reference to the flowchart of FIG.
この製造工程例は以下の各主工程を含む。
(1) ウェーハを製造するウェーハ製造工程(又はウェハを準備する準備工程)(ステップ10)
(2) 露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程(又はマスクを準備するマスク準備工程)(ステップ11)
(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12)
(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13)
(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14)
なお、各々の工程は、更に幾つかのサブ工程からなっている。
This manufacturing process example includes the following main processes.
(1) Wafer manufacturing process for manufacturing a wafer (or preparation process for preparing a wafer) (Step 10)
(2) Mask manufacturing process for manufacturing a mask used for exposure (or mask preparation process for preparing a mask) (step 11)
(3) Wafer processing process for performing necessary processing on the wafer (Step 12)
(4) Chip assembly process for cutting out chips formed on the wafer one by one and making them operable (step 13)
(5) Chip inspection process for inspecting assembled chips (step 14)
Each process is further composed of several sub-processes.
これらの主工程の中で、半導体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程が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む。
(1) 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)
(2) 形成された薄膜層やウェーハ基板を酸化する酸化工程
(3) 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)を用いてレジストのパターンを形成するリソグラフィー工程
(4) 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)
(5) イオン・不純物注入拡散工程
(6) レジスト剥離工程
(7) 加工されたウェーハを検査する検査工程
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。
Among these main processes, the main process that has a decisive influence on the performance of the semiconductor device is a wafer processing process. In this process, designed circuit patterns are sequentially stacked on a wafer to form a large number of chips that operate as memories and MPUs. This wafer processing step includes the following steps.
(1) A thin film forming process for forming a dielectric thin film to be an insulating layer, a wiring part, or a metal thin film for forming an electrode part (using CVD, sputtering, etc.)
(2) Oxidation process for oxidizing the formed thin film layer and wafer substrate (3) Lithography process for forming a resist pattern using a mask (reticle) to selectively process the thin film layer and wafer substrate (4) ) Etching process (for example, using dry etching technology) that processes thin film layers and substrates according to resist patterns
(5) Ion / impurity implantation / diffusion process (6) Resist stripping process (7) Inspection process for inspecting the processed wafer The wafer processing process is repeated for the required number of layers to produce a semiconductor device that operates as designed. .
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図14のフローチャートに示す。このリソグラフィー工程は以下の各工程を含む。
(1) 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20)
(2) レジストを露光する露光工程(ステップ21)
(3) 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22)
(4) 現像されたパターンを安定化させるためのアニール工程(ステップ23)
以上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は周知の工程が適用される。
The lithography process that forms the core of the wafer processing process is shown in the flowchart of FIG. This lithography process includes the following steps.
(1) Resist coating process for coating a resist on the wafer on which the circuit pattern is formed in the preceding process (step 20)
(2) Exposure process for exposing resist (step 21)
(3) Development step of developing the exposed resist to obtain a resist pattern (step 22)
(4) Annealing process for stabilizing the developed pattern (step 23)
Known processes are applied to the semiconductor device manufacturing process, the wafer processing process, and the lithography process.
上記(7)のウェーハ検査工程において、本発明の上記各実施形態に係るパターン評価方法を用いた場合、微細なパターンを有する半導体デバイスでも、2次電子画像の像障害が無い状態で高精度に欠陥を検査できるので、製品の歩留向上、欠陥製品の出荷防止が可能となる。 In the wafer inspection process of (7) above, when the pattern evaluation method according to each of the above embodiments of the present invention is used, even with a semiconductor device having a fine pattern, it is highly accurate in a state where there is no image defect of the secondary electron image. Since defects can be inspected, product yield can be improved and shipment of defective products can be prevented.
なお、本発明によるパターン評価は、フォトマスクやレクチル、ウエハ等の試料の欠陥検査、線幅測定、合わせ精度、電位コントラスト測定等広く試料のパターン評価に適用することができる。 The pattern evaluation according to the present invention can be widely applied to the pattern evaluation of samples such as defect inspection, line width measurement, alignment accuracy, potential contrast measurement of samples such as photomasks, reticles, and wafers.
1:電子銃、2:コンデンサレンズ、3:マルチ開口板、4:NA開口、5:縮小レンズ、8:形成された2次元パターン、9:EXB分離器、10:走査用偏向器、11:対物レンズ、12:試料、13:拡大レンズ、14:拡大レンズ、15:MCP、16:マルチアノード、17:抵抗、18:前置増幅器+DAC、19:パターン、20〜25:ビーム、27:軸合せ偏向器、28:軸合せ偏向器、29:走査用偏向器、31〜40:マルチビーム
101:電子銃、102:マルチ開口板、103:コンデンサレンズ、104:縮小レンズ、105:NA開口、106:第1対物レンズ、107:EXB分離器、108:第2対物レンズ、109:試料、110:一次ビーム主光線軌道、111:二次ビーム主光線軌道、112:二次ビーム光軸、113:拡大レンズ、114:偏向器、115:MCP、119:アンプおよびA/D変換器、120:画像形成回路およびメモリー、121:一次ビーム結像図、122:二次ビーム結像図、123:マルチビーム第1縮小像、124:2次電子結像面、125:レンズギャップ、126:光電圧電極、170:セラミック基板、171:ノック穴、172:光軸用穴、173:メタルコート、174:アノード穴
201:カソード、202:ウェーネルト、203:アノード、204:コンデンサレンズ、205:マルチ開口、206:縮小レンズ、207:EXB分離器、208:対物レンズ、209:試料、210:拡大レンズ、211:第2拡大レンズ、213:MCP、216:増幅器およびA/Dコンバータ、217:信号処理回路および2次元画像形成回路、218:メモリー、219:yパターン、220:1層目xパターン、221:二層目xパターン、222:マルチビーム、223:静電偏向器、224:NA開口、231:スレッショールド、232:2次電子信号波形、233:CD値、234:接線、235:立下り波形への接線、236:基線、237:CD値、238:線間隔、239:線間隔、240:yライン、246、247:エッジラクネス(P−P値)
301:LaB6カソード、302:ウェーネルト、303:トリプルアノード、305:コンデンサレンズ、307:マルチ開口、309:NA開口、310:縮小レンズ、311:偏向器、312、313:EXB分離器、314:走査用偏向器、315:対物レンズ、316:正の高圧電源、317:試料、318:負電源、319:拡大レンズ、320:軸合せ、321:拡大レンズ、322:偏向器、323:シンチレータ、324:ライトガイド、325:PMT、326:A/Dコンバータ、327:画像形成回路、328:y方向のビーム間隔、329:x方向のビーム間隔、330:y軸へ投影したビーム間隔、331、332:軸合せ、333、334:軸合せ、335:収差一定以下の円、336:収差がさらに小さい円、361:電子銃、362:マルチ開口、363:コンデンサレンズ、364:EXB分離器、365:対物レンズ、366:試料、367:拡大レンズ、368:シンチレータ、369:PMT、370:セラミック基板、371:ノック穴、372:レンズ電極用穴、373:金属コーティング部、374:アノード穴、375:クロスオーバ、376:対物レンズ下極、377:正電圧電源、378:負電圧電源、379:ライトガイド
1: electron gun, 2: condenser lens, 3: multi-aperture plate, 4: NA aperture, 5: reduction lens, 8: formed two-dimensional pattern, 9: EXB separator, 10: scanning deflector, 11: Objective lens, 12: sample, 13: magnifying lens, 14: magnifying lens, 15: MCP, 16: multi-anode, 17: resistor, 18: preamplifier + DAC, 19: pattern, 20-25: beam, 27: axis Alignment deflector, 28: Axis alignment deflector, 29: Scanning deflector, 31-40: Multi-beam 101: Electron gun, 102: Multi-aperture plate, 103: Condenser lens, 104: Reduction lens, 105: NA aperture, 106: First objective lens, 107: EXB separator, 108: Second objective lens, 109: Sample, 110: Primary beam chief ray trajectory, 111: Secondary beam chief ray trajectory, 112: Two Beam optical axis, 113: magnifying lens, 114: deflector, 115: MCP, 119: amplifier and A / D converter, 120: image forming circuit and memory, 121: primary beam imaging diagram, 122: secondary beam connection Image diagram, 123: first multi-beam reduced image, 124: secondary electron imaging surface, 125: lens gap, 126: photovoltage electrode, 170: ceramic substrate, 171: knock hole, 172: hole for optical axis, 173 : Metal coat, 174: Anode hole 201: Cathode, 202: Wehnelt, 203: Anode, 204: Condenser lens, 205: Multi-aperture, 206: Reduction lens, 207: EXB separator, 208: Objective lens, 209: Sample, 210: magnifying lens, 211: second magnifying lens, 213: MCP, 216: amplifier and A / D converter, 17: signal processing circuit and two-dimensional image forming circuit, 218: memory, 219: y pattern, 220: first layer x pattern, 221: second layer x pattern, 222: multi-beam, 223: electrostatic deflector, 224 : NA aperture, 231: Threshold, 232: Secondary electron signal waveform, 233: CD value, 234: Tangent, 235: Tangent to falling waveform, 236: Base line, 237: CD value, 238: Line spacing, 239: line interval, 240: y line, 246, 247: edge ease (PP value)
301: L a B 6 cathode, 302: Wehnelt, 303: triple anode, 305: condenser lens, 307: multi-aperture, 309: NA aperture, 310: reduction lens, 311: deflector, 312 and 313: EXB separator, 314: Scanning deflector, 315: Objective lens, 316: Positive high voltage power supply, 317: Sample, 318: Negative power supply, 319: Magnifying lens, 320: Axis alignment, 321: Magnifying lens, 322: Deflector, 323: Scintillator, 324: Light guide, 325: PMT, 326: A / D converter, 327: Image forming circuit, 328: Beam distance in y direction, 329: Beam distance in x direction, 330: Beam distance projected on y axis, 331, 332: Axis alignment, 333, 334: Axis alignment, 335: Circle with a certain aberration or less, 336: Aberration smaller Round circle, 361: electron gun, 362: multi-aperture, 363: condenser lens, 364: EXB separator, 365: objective lens, 366: sample, 367: magnification lens, 368: scintillator, 369: PMT, 370: ceramic substrate , 371: knock hole, 372: lens electrode hole, 373: metal coating portion, 374: anode hole, 375: crossover, 376: lower pole of objective lens, 377: positive voltage power supply, 378: negative voltage power supply, 379: Light guide
Claims (21)
a.電子銃から放出された電子線を複数の開口に照射するステップ
b.開口の縮小像を試料面上に結像させるステップ
c.上記結像された複数のビームを走査しビームごとの2次元画像を取得するステップ
d.上記ビームごとの2次元画像を接続して大きな2次元画像を形成するステップ
e.複数のビーム間の一軸方向の間隔を測定するステップ
f.上記間隔を画素サイズの整数倍に合せるステップ
を有する事を特徴とするパターン評価方法。 It is a method of irradiating a sample with multiple beams and evaluating a pattern.
a. Irradiating a plurality of apertures with an electron beam emitted from an electron gun; b. Forming a reduced image of the aperture on the sample surface; c. Scanning the plurality of imaged beams to obtain a two-dimensional image for each beam; d. Connecting the two-dimensional images for each beam to form a large two-dimensional image e. Measuring a uniaxial spacing between the plurality of beams; f. A pattern evaluation method comprising a step of adjusting the interval to an integer multiple of a pixel size.
a.電子銃から放出された電子線を複数の開口に照射するステップ
b.開口の縮小像を試料面上に結像させるステップ
c.上記結像された複数のビームを一軸方向にストライプの幅だけ走査し2次元画像を取得するステップ
d.cのステップに於て上記2次元画像を取得する時、試料台を他軸方向に連続移動し続け、評価領域の端迄達するとその他軸方向への移動を止め、ステージをストライプの幅だけ上記一軸方向へステップ移動させるステップ
とを有し、上記ストライプとストライプの境界は上記複数のビームの一軸方向位置に対応した凸凹を有する事を特徴とするパターン評価方法。 It is a method of irradiating a sample with multiple beams and evaluating a pattern.
a. Irradiating a plurality of apertures with an electron beam emitted from an electron gun; b. Forming a reduced image of the aperture on the sample surface; c. Scanning the plurality of imaged beams by the width of the stripe in one axis direction to obtain a two-dimensional image; d. When acquiring the two-dimensional image in step c, the sample stage continues to move in the other axis direction, and when it reaches the end of the evaluation area, the movement in the other axis direction is stopped, and the stage is moved by the width of the stripe. And a step of moving the step in a uniaxial direction, and the boundary between the stripes has irregularities corresponding to the uniaxial positions of the plurality of beams.
a.電子銃から放出された電子線を複数の開口に照射するステップ
b.開口の縮小像を試料面に結像させるステップ
c.上記結像された複数のビームを一軸方向に走査し、ビーム毎に対応した検出器からの信号で2次元画像を得るステップ及び
d.試料上での各ビームの相互間のx方向及びy方向のあらかじめ設定してある距離だけ上記2次元画像の位置を移動させて該2次元画像を接続することにより広い領域の2次元画像を形成するステップ
とを有する事を特徴とするパターン評価方法。 It is a method of irradiating a sample with multiple beams and evaluating a pattern.
a. Irradiating a plurality of apertures with an electron beam emitted from an electron gun; b. Forming a reduced image of the aperture on the sample surface; c. Scanning the plurality of imaged beams in one axis direction to obtain a two-dimensional image with a signal from a detector corresponding to each beam; and d. A two-dimensional image of a wide area is formed by moving the position of the two-dimensional image by a predetermined distance in the x and y directions between the beams on the sample and connecting the two-dimensional images. A pattern evaluation method characterized by comprising the steps of:
a.複数のビームを生成するステップ
b.複数のビームをx方向パターン又はy方向パターン辺を有するマーク上を走査し、各ビームからの発生電子を対応する検出器で検出し、2次元画像を形成するステップ
c.各検出器からの2次元画像をビーム間距離のあらかじめ設定した値をもとに接続するステップ
d.上記接続して得られたマーク像の形状が正常になる様にビーム間距離を変更して接続し、マーク像が最も正常になるビーム間距離を記憶するステップ及び
e.各ビームで被評価試料の2次元像を取得し、上記記憶したビーム間距離で各ビームから得られた2次元画像を接続してより広い試料の2次元像を得るステップ
とを有する事を特徴とするパターン評価方法。 It is a method of irradiating a sample with multiple beams and evaluating a pattern.
a. Generating a plurality of beams b. Scanning a plurality of beams on a mark having an x-direction pattern or a y-direction pattern side, detecting electrons generated from each beam with a corresponding detector, and forming a two-dimensional image; c. Connecting the two-dimensional image from each detector based on a preset value of the inter-beam distance d. Changing the distance between the beams so that the shape of the mark image obtained by the above connection is normal, connecting the distance, and storing the distance between the beams where the mark image is most normal; e. Obtaining a two-dimensional image of a sample to be evaluated with each beam, and connecting the two-dimensional images obtained from each beam at the stored inter-beam distance to obtain a two-dimensional image of a wider sample. Pattern evaluation method.
a.電子銃から放出された電子線をAKVに加速するステップ
b.上記加速された電子線を複数の開口を有する開口板に照射するステップ
c.上記開口で複数にされたビームを縮小し、−BKVの電圧を印加された試料に結像させ、走査するステップ
d.走査点から放出された2次電子群の互の間隔を拡大して検出器に導くステップ及び
e.上記検出器で上記2次電子群を独立に検出し、2次元画像を形成するステップとを有し、上記A−B≦0.6KVであり、上記2次電子群は2段のレンズを一次電子線と共通の通路とする事を特徴とするパターン評価方法。 A method of scanning a pattern formed on a substrate with a multi-beam, detecting secondary electrons emitted from a scanning point, and evaluating the pattern,
a. Accelerating the electron beam emitted from the electron gun to AKV b. Irradiating the accelerated electron beam to an aperture plate having a plurality of apertures; c. Shrinking a plurality of beams at the aperture, forming an image on a sample to which a voltage of -BKV is applied, and scanning d. Expanding the distance between secondary electron groups emitted from the scan point to the detector; e. A step of independently detecting the secondary electron group by the detector and forming a two-dimensional image, wherein AB ≦ 0.6 KV, and the secondary electron group is a primary lens of a two-stage lens. A pattern evaluation method characterized by a common passage with an electron beam.
a.電子銃から放出された電子線をAKVに加速するステップ
b.上記電子線を複数の開口でマルチビームとするステップ
c.上記マルチビームを縮小し、−BKVの電圧を印加された試料に結像させ、走査するステップ
d.走査点から放出された2次電子群を互の間隔を拡大して検出器に導くステップ及び
e.上記検出器で上記2次電子群を独立に検出し、2次元画像を形成するステップとを有し、上記A−B≦0.3(KV)であり、上記2次電子群は1段のレンズを一次電子線と共通の通路とする事を特徴とするパターン評価方法。 A method of scanning a pattern formed on a substrate with a multi-beam, detecting secondary electrons emitted from a scanning point, and evaluating the pattern,
a. Accelerating the electron beam emitted from the electron gun to AKV b. Making the electron beam into multiple beams at a plurality of apertures; c. Shrinking the multi-beam, imaging a sample with a voltage of -BKV, and scanning d. Directing the secondary electrons emitted from the scanning point to the detector at a larger distance from each other; e. And independently detecting the secondary electron group by the detector and forming a two-dimensional image, and AB−0.3 ≦ KV, and the secondary electron group has one stage. A pattern evaluation method characterized by using a lens as a common path with a primary electron beam.
a.電子銃から放出された電子線をAKVに加速するステップ
b.上記電子線を複数の開口でマルチビームとするステップ
c.上記マルチビームを縮小し、−BKVの電圧を印加された試料に結像させ、走査するステップ及び
d.上記走査点から放出された2次電子を検出して2次元画像を形成するステップとを有し、上記A−B≦0.5(KV)であり、試料に最も近く、1次電子線と2次電子線が共に通るレンズは電磁レンズを含む事を特徴とするパターン評価方法。 A method of scanning a pattern formed on a substrate with a multi-beam, detecting secondary electrons emitted from a scanning point, and evaluating the pattern,
a. Accelerating the electron beam emitted from the electron gun to AKV b. Making the electron beam into multiple beams at a plurality of apertures; c. Reducing the multi-beam and imaging and scanning a sample to which a voltage of -BKV is applied; d. Detecting a secondary electron emitted from the scanning point and forming a two-dimensional image, wherein AB ≦ 0.5 (KV), closest to the sample, and the primary electron beam A pattern evaluation method, wherein a lens through which a secondary electron beam passes includes an electromagnetic lens.
a.電子銃から放出された電子線をAKVに加速するステップ
b.上記加速された電子線を複数の開口を有する開口板に照射するステップ
c.上記開口で複数にされたビームを縮小し、−BKVの電圧を印加された試料に結像させ、走査するステップ
d.複数の走査点から放出された2次電子群の互の間隔を拡大して検出器に導くステップ
e.上記検出器で上記2次電子群を独立に検出し、2次元画像を形成するステップとを有し、上記A−B≦0.5KVであり、上記試料に最も近いレンズは電磁レンズを含む事を特徴とするパターン評価方法。 The pattern formed on the substrate is scanned with a multi-beam, the secondary electrons emitted from the scanning point are detected, and the pattern is evaluated.
a. Accelerating the electron beam emitted from the electron gun to AKV b. Irradiating the accelerated electron beam to an aperture plate having a plurality of apertures; c. Shrinking a plurality of beams at the aperture, forming an image on a sample to which a voltage of -BKV is applied, and scanning d. Expanding the distance between secondary electron groups emitted from a plurality of scanning points to a detector; e. A step of independently detecting the secondary electron group by the detector and forming a two-dimensional image, wherein AB ≦ 0.5 KV, and the lens closest to the sample includes an electromagnetic lens. A pattern evaluation method characterized by the above.
a.熱電子放出電子銃より放出される電子線を複数の開口を有する開口板に照射するステップ
b.開口板から出た電子線を縮小して試料上に合焦させるステップ
c.パターン辺に直角方向にマルチビームで同時に走査するステップ
d.走査点から放出された2次粒子線をマルチビームに対応するマルチ検出器により検出し、信号波形を取得し、記憶するステップ
e.上記マルチビームに対応する複数の信号波形からCD値又はパターン間隔を算出するステップ
とを有する事を特徴とするパターン評価方法。 A method for evaluating a pattern using a multi-beam,
a. Irradiating an aperture plate having a plurality of apertures with an electron beam emitted from a thermionic emission gun; b. Reducing the electron beam emitted from the aperture plate and focusing it on the sample c. Simultaneously scanning with multiple beams in a direction perpendicular to the pattern sides d. The secondary particle beam emitted from the scanning point is detected by a multi-detector corresponding to the multi-beam, and a signal waveform is acquired and stored. E. And a step of calculating a CD value or a pattern interval from a plurality of signal waveforms corresponding to the multi-beam.
a.熱電子放出電子銃より放出された電子線を複数の開口を有する開口板に照射するステップ
b.開口板を通過した電子線を縮小して試料に合焦させるステップ
c.パターン辺に直角方向にマルチビームで同時に走査するステップ
d.走査点から放出された2次粒子線をマルチビームに対応するマルチ検出器により検出し、信号波形を取得し、記憶するステップ
e.パターン辺に平行方向に1ピクセルずつマルチビームを移動させ、c、dのステップをくり返すステップ
f.上記マルチビームに対応する複数の信号波形から上記パターンの2次元画像を形成するステップ及び
g.fのステップで得たパターンからエッジラフネスを算出するステップ
とを有する事を特徴とするパターン評価方法。 A method for evaluating a pattern using a multi-beam,
a. Irradiating an aperture plate having a plurality of apertures with an electron beam emitted from a thermionic emission gun; b. Reducing the electron beam that has passed through the aperture plate to focus on the sample c. Simultaneously scanning with multiple beams in a direction perpendicular to the pattern sides d. The secondary particle beam emitted from the scanning point is detected by a multi-detector corresponding to the multi-beam, and a signal waveform is acquired and stored. E. Moving the multi-beam by one pixel in a direction parallel to the pattern side and repeating steps c and d f. Forming a two-dimensional image of the pattern from a plurality of signal waveforms corresponding to the multi-beam; and g. and a step of calculating edge roughness from the pattern obtained in step f.
a.電子銃から放出される電子線を少くとも2枚の電極を有するアノードでビームの放出角度を調整するプロセス
b.上記放出角度を調整された電子線をコンデンサレンズで集束しNA開口にクロスオーバを形成するプロセス
c.上記コンデンサレンズの近傍に設けられたマルチ開口でマルチビームを形成するプロセス
d.NA開口の像を縮小レンズによって対物レンズの主面近傍に結像されるプロセス
e.マルチ開口の縮小像を縮小レンズと対物レンズとで試料面に合焦させるプロセス
f.試料上をマルチビームでダイナミックフォーカスをかけながら走査するステップ
g.試料から放出された2次電子を対物レンズで加速し、通過させるステップ
h.EXB分離器で2次電子を偏向し、二次光学系に向けるプロセス
i.マルチの2次電子の間隔を拡大し、複数の検出器で検出するプロセス及び
j.マルチの2次電子をそれぞれ独立に検出し、2次元画像を形成し試料の評価を行うプロセスとを有する事を特徴とするパターン評価方法。 A method for evaluating a sample by scanning a sample with a plurality of beams, the following steps:
a. A process of adjusting the beam emission angle of an electron beam emitted from an electron gun with an anode having at least two electrodes b. A process of focusing the electron beam having the emission angle adjusted by a condenser lens to form a crossover at the NA aperture c. A process of forming a multi-beam with a multi-aperture provided in the vicinity of the condenser lens; d. Process of forming an image of NA aperture in the vicinity of the main surface of the objective lens by a reduction lens e. Process of focusing reduced image of multi-aperture on sample surface with reduction lens and objective lens f. Scanning the sample while applying dynamic focus with multiple beams g. Accelerating and passing secondary electrons emitted from the sample with an objective lens h. Process of deflecting secondary electrons with an EXB separator and directing it to the secondary optics i. A process of increasing the spacing of multiple secondary electrons and detecting them with multiple detectors; j. A pattern evaluation method comprising: detecting a plurality of secondary electrons independently, forming a two-dimensional image, and evaluating a sample.
a.電子銃から放出された電子線をコンデンサレンズでNA開口に合焦させるステップ
b.上記NA開口の像を縮小レンズで対物レンズの主面近傍に合焦させるステップ
c.コンデンサレンズの前か後ろに設けられたマルチ開口でマルチビームを形成するステップ
d.上記マルチビームを縮小レンズと対物レンズで試料上に合焦させるステップ
e.試料上をマルチビームでダイナミックフォーカスをかけながら走査するステップ
f.走査点から放出された2次電子を対物レンズで加速し、通過させるステップ
g.EXB分離器で2次電子を偏向し、二次光学系に向けるプロセス
h.マルチの2次電子の間隔を拡大し、複数の検出器で検出するステップ及び
i.マルチの2次電子をぞれぞれ独立に検出し、2次元画像を形成し、試料の評価を行うステップとを有し、上記試料近傍の電界強度は1.5KV/mm〜5.5KV/mmの範囲で調整可能とした事を特徴とするパターン評価方法。 A method for evaluating a sample by scanning a sample with a plurality of beams, comprising: a. Focusing the electron beam emitted from the electron gun on the NA aperture with a condenser lens b. Focusing the image of the NA aperture in the vicinity of the main surface of the objective lens with a reduction lens; c. Forming a multi-beam with a multi-aperture provided in front of or behind the condenser lens; d. Focusing the multi-beam on the sample with a reduction lens and an objective lens e. Scanning the sample while applying dynamic focus with multiple beams f. Accelerating and passing secondary electrons emitted from the scanning point with an objective lens g. A process in which secondary electrons are deflected by an EXB separator and directed to a secondary optical system h. Expanding the spacing of the secondary secondary electrons and detecting with multiple detectors; and i. A step of independently detecting multi-secondary electrons, forming a two-dimensional image, and evaluating the sample. The electric field strength in the vicinity of the sample is 1.5 KV / mm to 5.5 KV / A pattern evaluation method characterized by being adjustable within a range of mm.
a.熱電子放出カソードを有する電子銃から放出される電子線をマルチ開口に照射するステップ
b.マルチ開口を通過した電子線をNA開口に合焦させるステップ
c.マルチ開口で分離された電子線を縮小レンズと対物レンズとで縮小し試料上を走査するステップ
d.試料の走査点から放出された2次電子を対物レンズで加速し、通過させるステップ
e.EXB分離器で上記2次電子を二次光学系に向けるステップ
f.マルチの2次電子像の間隔を拡大し、複数の検出器で検出するステップ及び
g.マルチの2次電子をそれぞれ独立に検出し、2次元画像を形成し、試料の評価を行うプロセスとを有し、上記マルチビームの配置はm行n列とし、i行j列とi+1行j列間の間隔はi行j列とi行j+1列の間隔にほぼ等しい事を特徴とするパターン評価方法。 A method for evaluating a sample by scanning a sample with a plurality of beams, and the following steps:
a. Irradiating the multi-aperture with an electron beam emitted from an electron gun having a thermionic emission cathode b. Focusing the electron beam that has passed through the multi-aperture to the NA aperture c. A step of reducing the electron beam separated by the multi-aperture with a reduction lens and an objective lens and scanning the sample; d. Accelerate and pass secondary electrons emitted from the scanning point of the sample with an objective lens e. Directing the secondary electrons to the secondary optics with an EXB separator f. Enlarging the interval between the multiple secondary electron images and detecting with a plurality of detectors; g. Multi-secondary electrons are independently detected, a two-dimensional image is formed, and a sample is evaluated. The arrangement of the multi-beams is m rows and n columns, i rows and j columns, and i + 1 rows and j columns. A pattern evaluation method characterized in that an interval between columns is substantially equal to an interval between i rows and j columns and i rows and j + 1 columns.
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