JP2002231173A - Image pick-up device using electron beam, and method for manufacturing device using the same image pick-up device - Google Patents

Image pick-up device using electron beam, and method for manufacturing device using the same image pick-up device

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JP2002231173A
JP2002231173A JP2001023996A JP2001023996A JP2002231173A JP 2002231173 A JP2002231173 A JP 2002231173A JP 2001023996 A JP2001023996 A JP 2001023996A JP 2001023996 A JP2001023996 A JP 2001023996A JP 2002231173 A JP2002231173 A JP 2002231173A
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JP
Japan
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electron beam
electron
primary
optical system
sample
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001023996A
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Japanese (ja)
Inventor
Muneki Hamashima
宗樹 浜島
Mamoru Nakasuji
護 中筋
Shinji Nomichi
伸治 野路
Toru Satake
徹 佐竹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Nikon Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron beam device capable of correctly evaluating in spite of transmission ratio difference between multiple beams by composing an optical system in such a way that the primary beam and the secondary beam can be separately controlled. SOLUTION: This image pick-up device is provided with a primary optical system 10 to converge plural primary electron beams to scan a sample S by the electron beams. Secondary electrons emitted from the sample by scan by the primary electron beams are separated from the primary optical system 10 by an E×B separator 15 after they are sent through an objective lens 16. An image of the secondary electrons is enlarged by a secondary optical system 20 having at least one stage of a lens, the image of the secondary electrons is respectively detected by plural secondary electron detectors 31, and if a pattern forming condition of the sample is acceptable or not is inspected based on them.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電子ビームを用いて試
料の表面に形成されたパターン等を検査する電子線装置
に関し、詳しくは、半導体製造工程におけるウエハの欠
陥を検出する場合のように、電子ビームを検査対象であ
る試料に照射してその表面の性状に応じて変化する二次
電子を捕捉して画像データを形成し、その画像データに
基づいてパターンの良否を検査する電子線装置並びにそ
のような電子線装置を用いたデバイスの製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam apparatus for inspecting a pattern or the like formed on the surface of a sample by using an electron beam, and more particularly to a method for detecting a defect in a wafer in a semiconductor manufacturing process. An electron beam apparatus that irradiates a sample to be inspected with an electron beam, captures secondary electrons that change according to the surface properties of the sample, forms image data, and inspects the quality of the pattern based on the image data. And a device manufacturing method using such an electron beam apparatus.

【0002】[0002]

【従来技術】複数の電子線すなわちマルチビームを用い
た電子線装置は、例えば「JapaneseJournal of APPLID
PHYSICS」のVOL 28、NO. 10の第2026頁の§3『Mul
ti-Beam Nanometer Pattern Inspection』にも示されて
いるように既に公知である。上記公知の装置では、直線
に並んだ一次電子線を試料に照射し、試料からの二次電
子線を一次電子線と共通の2段のレンズでマルチ検出器
に結像させるようになていて、E×Bで一次電子線と分
離された後の二次電子線はレンズを通過せずに検出器に
導かれている。したがって、上記2段のレンズは一次電
子線と二次電子線とに共通の合焦条件を満足させる必要
がある。
2. Description of the Related Art An electron beam apparatus using a plurality of electron beams, that is, a multi-beam, is described in, for example, "Japanese Journal of APPLID".
PHYSICS ”, VOL 28, NO. 10, p.
It is already known as shown in “ti-Beam Nanometer Pattern Inspection”. In the above-mentioned known apparatus, a primary electron beam arranged in a straight line is irradiated on a sample, and a secondary electron beam from the sample is imaged on a multi-detector by a two-stage lens common to the primary electron beam. , E × B, the secondary electron beam separated from the primary electron beam is guided to the detector without passing through the lens. Therefore, the two-stage lens needs to satisfy a common focusing condition for the primary electron beam and the secondary electron beam.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ごとき従来のマルチビームを用いた装置では、一次電子
と二次電子とは共通のレンズを2段有しているため、両
電子の共通の合焦条件、像倍率等を合わせるのは困難で
ある。たとえ設計的に合わせられたとしても、実際にビ
ームを出して評価した結果少し狂っているとき、機械的
移動機構なしに調整することは困難であった。また、マ
ルチビーム間のビーム電流の差、二次電子の透過率の差
がビームが一直線上に並んでいる関係上、光軸に近いビ
ームと光軸から遠いビームとがあるため、上記差が大き
い問題がある。
However, in the conventional apparatus using a multi-beam as described above, since the primary electron and the secondary electron have two common lenses, the common electron beam of the two electrons is used. It is difficult to adjust the focus condition, image magnification, and the like. Even if the design was matched, it was difficult to adjust without a mechanical moving mechanism when the beam was actually emitted and evaluated, and it was slightly out of order. Further, since the beam current difference between the multiple beams and the transmittance difference of the secondary electrons are aligned on a straight line, there is a beam close to the optical axis and a beam far from the optical axis. There is a big problem.

【0004】本発明は上記の問題点に鑑みなされたもの
であって、発明が解決しようとする一つの課題は、光学
系を一次ビームと二次ビームとをそれぞれ独立に制御で
きるようにして、マルチビームのビーム間の透過率等に
差があっても正しく評価できる電子線装置を提供するこ
とである。本発明が解決しようとする他の課題は、二次
電子線をデジタル信号化してデジタル信号により画像デ
ータを作成し、被評価パターンでのコントラストを自動
比較して試料の検査を行う電子線装置を提供することで
ある。本発明が解決しようとする更に別の課題は、上記
のような電子線装置を用いてプロセス途中の試料を評価
するデバイスの製造方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and one problem to be solved by the present invention is to enable an optical system to control a primary beam and a secondary beam independently of each other. An object of the present invention is to provide an electron beam apparatus which can correctly evaluate even if there is a difference in transmittance between the multi-beams. Another object to be solved by the present invention is to provide an electron beam apparatus that converts a secondary electron beam into a digital signal, creates image data using the digital signal, and automatically compares the contrast in the pattern to be evaluated to inspect the sample. To provide. Still another object to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a device for evaluating a sample during a process using the electron beam apparatus as described above.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本願の発明は、複数の一
次電子線を収束して前記電子線で試料上を走査する一次
光学系を備え、前記一次電子線の走査により試料から放
出された二次電子を対物レンズに通した後E×B分離器
で一次光学系銃から分離し、少なくとも1段のレンズを
有する二次光学系で前記二次電子の像を拡大し、その二
次電子の像を複数の二次電子検出器でそれぞれ検出し、
それによって試料のパターン形成状態の良否を検査する
電子線装置において、前記二次電子検出器により検出さ
れた検出信号をA/D変換器でデジタル信号に変換し、
前記デジタル信号により画像データを形成し、評価され
るパターンでのコントラストを自動比較してパターンの
良否を検査するように構成されている。
The invention of the present application comprises a primary optical system for converging a plurality of primary electron beams and scanning the sample with the electron beams, and emitted from the sample by the scanning of the primary electron beams. After passing the secondary electrons through the objective lens, the secondary electrons are separated from the primary optical system gun by an E × B separator, and the secondary electron image is enlarged by a secondary optical system having at least one stage lens. Are detected by a plurality of secondary electron detectors, respectively,
In the electron beam apparatus for inspecting the quality of the pattern formation state of the sample thereby, the detection signal detected by the secondary electron detector is converted into a digital signal by an A / D converter,
The digital signal is used to form image data, and the contrast of the pattern to be evaluated is automatically compared to inspect the quality of the pattern.

【0006】前記本発明の電子線装置の一つの態様にお
いて、前記複数の電子線間のコントラスト差を、評価さ
れるパターン部以外のコントラストで正規化するように
してもよい。また、前記評価されるパターンがコンタク
トホール又はビアであってもよい。更に、前記複数の電
子線間の間隔が二次光学系の試料面換算での分解能より
大きいくなっていてもよい。本願の他の発明は、上記の
電子線装置を用いてプロセス途中のウエハの欠陥を検出
する事を特徴とするデバイスの製造方法を提供すること
である。
In one embodiment of the electron beam apparatus according to the present invention, a contrast difference between the plurality of electron beams may be normalized by a contrast other than a pattern portion to be evaluated. Further, the pattern to be evaluated may be a contact hole or a via. Further, the interval between the plurality of electron beams may be larger than the resolution of the secondary optical system in terms of the sample surface. Another object of the present invention is to provide a device manufacturing method characterized by detecting a defect of a wafer during a process using the above-mentioned electron beam apparatus.

【0007】[0007]

【実施の形態】以下図面を参照して本発明による電子線
装置の一つの実施の形態について説明する。図1におい
て、本実施の形態による電子線装置1が模式的に示され
ている。この電子線装置1は、一次光学系10と、二次
光学系20と、検出系30とを備えている。一次光学系
10は、電子線を検査対象(以下試料)Sの表面に照射
する光学系で、電子線を放出する電子銃11と、電子銃
11から放出された一次電子線を集束する静電レンズす
なわちコンデンサレンズ12と、コンデンサレンズ12
の下方に配置されかつ複数の開口が形成されていて一次
電子線を複数の一次電子ビームすなわちマルチビームに
形成するマルチ開口板13と、一次電子ビームを縮小す
る静電レンズである縮小レンズ14と、ウイーンフィル
タすなわちE×B分離器15と、対物レンズ16と、を
備え、それらは、図1に示されるように電子銃11を最
上部にして順に、しかも電子銃から放出される一次電子
線の光軸が試料Sの表面(試料面)に鉛直になるように
配置されている。縮小レンズ14及び対物レンズ16の
像面湾曲収差の影響をなくすため、マルチ開口板13に
形成される複数(この実施形態では9個)の開口131
は、図2に示されるように同一円周上に形成され、しか
もその開口の投影像のX方向の間隔Lxが同じになるよ
うに配置されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of an electron beam apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows an electron beam device 1 according to the present embodiment. The electron beam device 1 includes a primary optical system 10, a secondary optical system 20, and a detection system 30. The primary optical system 10 is an optical system that irradiates the surface of an inspection target (hereinafter, a sample) S with an electron beam, and includes an electron gun 11 that emits an electron beam and an electrostatic device that focuses the primary electron beam emitted from the electron gun 11. A lens or condenser lens 12;
And a multi-aperture plate 13 having a plurality of openings formed therein to form a primary electron beam into a plurality of primary electron beams, that is, a multi-beam; a reducing lens 14 which is an electrostatic lens for reducing the primary electron beam; , A Wien filter or EXB separator 15, and an objective lens 16, which are arranged in order with the electron gun 11 at the top as shown in FIG. Are arranged so that the optical axis of the sample is perpendicular to the surface (sample surface) of the sample S. In order to eliminate the influence of the field curvature aberration of the reduction lens 14 and the objective lens 16, a plurality (9 in this embodiment) of apertures 131 formed in the multi-aperture plate 13.
Are formed on the same circumference as shown in FIG. 2, and are arranged so that the distance Lx in the X direction between the projected images of the openings is the same.

【0008】二次光学系20は、E×B型偏向器14に
より一次光学系から分離された二次電子を通す2段の静
電レンズである拡大レンズ21及び22と、マルチ開口
検出板23を備えている。マルチ開口検出板23に形成
される開口231は、一次光学系のマルチ開口板13に
形成されている開口131と一対一で対応するようにな
っている。
The secondary optical system 20 includes magnifying lenses 21 and 22 which are two-stage electrostatic lenses for passing secondary electrons separated from the primary optical system by the E × B deflector 14, and a multi-aperture detecting plate 23. It has. The openings 231 formed in the multi-aperture detection plate 23 correspond one-to-one with the openings 131 formed in the multi-aperture plate 13 of the primary optical system.

【0009】検出系30は、二次光学系20のマルチ開
口検出板23の各開口231に対応してそれに近接して
配置された複数(この実施形態では9個)検出器31
と、各検出器31にA/D変換器32を介して電気的に
接続された画像処理部33とを備えている。
The detection system 30 includes a plurality (nine in this embodiment) of detectors 31 arranged in close proximity to the respective openings 231 of the multi-aperture detection plate 23 of the secondary optical system 20.
And an image processing unit 33 electrically connected to each detector 31 via an A / D converter 32.

【0010】次に、上記構成の電子線装置1の動作に付
いて説明する。電子銃11から放出された一次電子線
は、一次光学系10のコンデンサレンズ12によって集
束されて点P1においてクロスオーバを形成する。一
方、コンデンサレンズ12によって集束された一次電子
線は、マルチ開口板の複数の開口131を通して複数の
一次電子ビームに形成され、縮小レンズ14によって縮
小されて位置P2に投影される。位置P2で合焦した
後、更に対物レンズ16によって試料Sの表面上に合焦
される。一方、一次電子線ビームは縮小レンズ14と対
物レンズ16との間に配置された偏向器17によって試
料Sの表面上を走査するように偏向される。合焦された
複数(この実施形態では9本)の一次電子ビームによっ
て試料Sは複数の点が照射され、照射されたこれらの複
数の点からは二次電子が放出される。この二次電子は、
対物レンズ16の電界に引かれて細く集束され、E×B
分離器15で偏向されて二次光学系20に投入される。
二次電子による像は偏向器15に関して位置P2より近
い位置P3において焦点を結ぶ。これは、一次電子ビー
ムが試料面上で500eVのエネルギを有しているのに
対して、二次電子が数evのエネルギしか有していない
ためである。
Next, the operation of the electron beam apparatus 1 having the above configuration will be described. The primary electron beam emitted from the electron gun 11 is focused by the condenser lens 12 of the primary optical system 10 and forms a crossover at the point P1. On the other hand, the primary electron beam focused by the condenser lens 12 is formed into a plurality of primary electron beams through the plurality of openings 131 of the multi-aperture plate, reduced by the reduction lens 14 and projected to the position P2. After focusing at the position P2, focusing is further performed on the surface of the sample S by the objective lens 16. On the other hand, the primary electron beam is deflected by a deflector 17 disposed between the reduction lens 14 and the objective lens 16 so as to scan the surface of the sample S. The sample S is irradiated at a plurality of points by the focused (in this embodiment, nine) primary electron beams, and secondary electrons are emitted from these irradiated points. This secondary electron is
It is narrowed and focused by the electric field of the objective lens 16 and E × B
The light is deflected by the separator 15 and is input to the secondary optical system 20.
The image due to the secondary electrons is focused at a position P3 closer to the deflector 15 than the position P2. This is because the primary electron beam has energy of 500 eV on the sample surface, while the secondary electron has energy of only several ev.

【0011】位置P3で合焦された二次電子の像は2段
の拡大レンズでマルチ開口検出板23の対応する開口2
31に合焦され、その像を各開口231に対応して配置
された検出器31で検出する。検出器31は、検出した
電子線を、その強度を表す電気信号に変換する。このよ
うにして変換された電気信号は、各検出器31から出力
されてそれぞれA/D変換器32にデジタル信号に変換
された後、画像処理部33に入力される。画像処理部3
3は入力されたデジタル信号を画像データに変換する。
画像処理部33には、一次電子線を偏向させるための走
査信号が供給されるようになっているので、画像処理部
は試料の面を表す画像を表示することになる。この画像
を設定器(図示せず)に予め設定された標準パターン
と、比較器(図示せず)において比較することによって
試料Sの被検出(評価)パターンの良否を検出する。更
に、レジストレーションにより試料Sの被測定パターン
を一次光学系の光軸の近くへ移動させ、ラインスキャン
する事によって線幅評価信号を取り出し、これを適宜校
正することによって、試料の表面に形成されたパターン
の線幅を測定することができる。
The image of the secondary electron focused at the position P3 is converted by a two-stage magnifying lens into the corresponding aperture 2 of the multi-aperture detection plate 23.
The image is focused on 31, and the image is detected by the detector 31 arranged corresponding to each opening 231. The detector 31 converts the detected electron beam into an electric signal indicating its intensity. The electric signal thus converted is output from each detector 31 and is converted into a digital signal by the A / D converter 32, and then input to the image processing unit 33. Image processing unit 3
Reference numeral 3 converts the input digital signal into image data.
Since the scanning signal for deflecting the primary electron beam is supplied to the image processing unit 33, the image processing unit displays an image representing the surface of the sample. The quality of the detected (evaluated) pattern of the sample S is detected by comparing this image with a standard pattern preset in a setting device (not shown) and a comparator (not shown). Further, the pattern to be measured of the sample S is moved to a position near the optical axis of the primary optical system by registration, and a line width evaluation signal is taken out by performing a line scan, and the signal is appropriately calibrated to be formed on the surface of the sample. The line width of the patterned pattern can be measured.

【0012】なお、一次光学系のマルチ開口板13の開
口を通過した一次電子ビームを試料Sの表面に合焦さ
せ、試料から放出される二次電子を検出器31に結像さ
せる際に、一次光学系で生じる歪み、倍率色収差及び視
野非点という3つの収差による影響を最小にするよう特
に配慮する必要がある。また、複数の一次電子ビーム間
の間隔と、二次光学系との関係については、一次電子ビ
ーム間の間隔を二次光学系の収差よりも大きい距離だけ
離せば複数のビーム間のクロストークを無くすことがで
きる。
When the primary electron beam that has passed through the aperture of the multi-aperture plate 13 of the primary optical system is focused on the surface of the sample S and secondary electrons emitted from the sample are imaged on the detector 31, Special care must be taken to minimize the effects of three aberrations, distortion, magnification chromatic aberration, and visual field astigmatism, which occur in the primary optical system. Regarding the relationship between the intervals between a plurality of primary electron beams and the secondary optical system, if the interval between the primary electron beams is separated by a distance larger than the aberration of the secondary optical system, crosstalk between the multiple beams can be reduced. Can be eliminated.

【0013】図3は、二次電子用の三つの検出器により
検出される試料上のコンタクトホールの配列及びその配
列について三つの検出器で得たラインコントラストを示
す図である。すなわち、同図において、[A]は、図2
に示されるマルチ開口板13のうち三つの開口131
a、131b及び131cを通過した一次電子ビームの
走査によって検査される試料S上のコンタクトホールの
配列を示し、[B]は、[A]において線A−A′、B
−B′、及びC−C′が引かれたコンタクトホールの配
列について検出器で得た検出値(上記三つの開口を通過
した一次電子ビームの照射により試料面から放出される
二次電子を三つの検出器で検出した値)から得たライン
コントラストの値を示す。
FIG. 3 is a diagram showing an arrangement of contact holes on a sample detected by three detectors for secondary electrons and a line contrast obtained by the three detectors for the arrangement. That is, in FIG.
Of the multi-aperture plate 13 shown in FIG.
a, A shows the arrangement of contact holes on the sample S inspected by scanning of the primary electron beam passing through 131b and 131c, and [B] shows lines AA ', B in [A].
The detection values obtained by the detector for the arrangement of the contact holes from which the -B 'and C-C' are drawn (the secondary electrons emitted from the sample surface by the irradiation of the primary electron beam passing through the above three openings are reduced by three). The values of the line contrast obtained from two detectors are shown.

【0014】コンタクトホール以外の部分すなわちコン
タクトホールが形成されていない試料表面からのライン
コントラストの値Vsは本来どの部分でも等しい値にな
るべきである。しかしながら、線A−A′の引かれたコ
ンタクトホールについての測定結果Vsa(値α)と、
線B−B′の引かれたコンタクトホールについての測定
結果Vsb(値β)と、線C−C′の引かれたコンタク
トホールについての測定結果Vsc(値γ)とは、それ
ぞれ異なっている。この考えられる理由は、開口131
aを通過した一次電子ビームのビーム電流が最も大きか
ったか、或いはその一次電子ビームの照射によって放出
された二次電子の透過率が最も大きかったかであり、逆
に、開口131bを通過した一次電子ビームのビーム電
流が最も小さかったか、或いはその一次電子ビームの照
射によって放出された二次電子の透過率が最も小さかっ
たかである。このような場合にコンタクトホール以外の
部分のラインコントラストの値Vsが全て同じになるよ
うに、Vsa、Vsb及びVscの値を調整する必要が
ある。この方法として、マルチビーム個々のビーム電流
を調整したり、二次電子の透過率を調整する方法も考え
られるが、このような方法を実施することは困難であ
る。
The value Vs of the line contrast from the portion other than the contact hole, that is, from the sample surface where the contact hole is not formed should be essentially the same value in any portion. However, the measurement result Vsa (value α) of the contact hole in which the line AA ′ is drawn,
The measurement result Vsb (value β) of the contact hole drawn along the line BB ′ is different from the measurement result Vsc (value γ) of the contact hole drawn along the line CC ′. The possible reason is that the opening 131
a, the beam current of the primary electron beam that passed through a was the largest, or the transmittance of the secondary electrons emitted by the irradiation of the primary electron beam was the largest, and conversely, the primary electron beam that passed through the opening 131b. Is the smallest or the transmittance of the secondary electrons emitted by the irradiation of the primary electron beam is the smallest. In such a case, it is necessary to adjust the values of Vsa, Vsb, and Vsc so that the values Vs of the line contrast in portions other than the contact holes are all the same. As this method, a method of adjusting a beam current of each multi-beam or a method of adjusting the transmittance of secondary electrons can be considered, but it is difficult to implement such a method.

【0015】そこで、本発明においては、図1に示され
るように、各A/D変換器32に付属のゲイン調整装置
35をそれぞれ設け、基準となる値(この場合α)と異
なる値を検出した検出器に接続された増幅器のゲイン調
整装置35を個々に調整し、コンタクトホール以外の部
分のラインコントラストの値Vsa、Vsb及びVsc
を一致させるようにした。もちろん、全ての検出器につ
いて上記調整を行い、コンタクトホール以外の部分(試
料の表面)のラインコントラスト値を同じにした。その
調整を行った後、各コンタクトホール部分のラインコン
トラストの値Vhについて検討し、適正な値のものを良
と判断しそれ以外のものを不良と判断した。上記の例の
場合について言えば、コンタクトホールh1ないしh1
5のラインコントラストの値Vh1ないしVh15のう
ち、Vh1、Vh2及びVh5は他の値より小さくなっ
ている。このため、上記小さなラインコントラストの値
を得たコンタクトホールh1、h2及びh5は不良と判
断し、その他の大きな値のコンタクトホールを良と判断
した。かかる判断を画像処理部33で公知の方法により
自動的に行う。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 1, each of the A / D converters 32 is provided with an attached gain adjuster 35 to detect a value different from a reference value (α in this case). The gain adjustment devices 35 of the amplifiers connected to the detected detectors are individually adjusted to obtain the line contrast values Vsa, Vsb, and Vsc of portions other than the contact holes.
Was made to match. Of course, the above adjustment was performed for all the detectors, and the line contrast values of the portions other than the contact holes (the surface of the sample) were made the same. After the adjustment, the line contrast value Vh of each contact hole portion was examined, and an appropriate value was judged as good, and the others were judged as bad. In the case of the above example, the contact holes h1 to h1
Of the five line contrast values Vh1 to Vh15, Vh1, Vh2, and Vh5 are smaller than the other values. For this reason, the contact holes h1, h2, and h5 having obtained the small line contrast values were determined to be defective, and the other contact holes having large values were determined to be good. Such determination is automatically performed by the image processing unit 33 by a known method.

【0016】次に図4及び図5を参照して本発明による
半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図4
は、本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)ウエハを製造するウエハ製造工程(又はウエハを
準備するウエハ準備工程) (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) (3)ウエハに必要な加工処理を行うウエハプロセッシ
ング工程 (4)ウエ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 (5)できたチップを検査するチップ検査工程 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。
Next, an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG.
3 is a flowchart showing one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. The manufacturing process of this embodiment includes the following main processes. (1) Wafer manufacturing process for manufacturing a wafer (or wafer preparing process for preparing a wafer) (2) Mask manufacturing process for manufacturing a mask used for exposure (or mask preparing process for preparing a mask) (3) Necessary for wafer (4) Chip assembling step of cutting out chips formed on a wafer one by one and making them operable (5) Chip inspection step of inspecting the resulting chips The main process further comprises several sub-processes.

【0017】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)のウエハプロ
セッシング工程である。この工程では、設計された回路
パターンをウエハ上に順次積層し、メモリやMPUとし
て動作するチップを多数形成する。このウエハプロセッ
シング工程は以下の各工程を含んでいる。 (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)この薄膜層やウエハ基板を酸化する酸化工程 (3)薄膜層やウエ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 (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)加工されたウエハを検査する工程 なお、ウエハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り
返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造す
る。
Among these main steps, the wafer processing step (3) has a decisive effect on the performance of the semiconductor device. In this step, designed circuit patterns are sequentially stacked on a wafer, and a number of chips that operate as memories and MPUs are formed. This wafer processing step includes the following steps. (1) A thin film forming step (CVD) for forming a dielectric thin film or a wiring portion serving as an insulating layer, or a metal thin film forming an electrode portion.
(2) An oxidation step of oxidizing the thin film layer or the wafer substrate. (3) Lithography for forming a resist pattern using a mask (reticle) to selectively process the thin film layer or the wafer substrate. Step (4) Etching step of processing a thin film layer or a substrate according to a resist pattern (for example, using a dry etching technique) (5) Ion / impurity implantation / diffusion step (6) Resist stripping step (7) Step of inspecting the processed wafer It should be noted that the wafer processing step is repeated as many times as necessary to manufacture a semiconductor device that operates as designed.

【0018】図5は、図4のウエ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。 (1)前段の工程で回路パターンが形成されたウエハ上
にレジストをコートするレジスト塗布工程 (2)レジストを露光する工程 (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 (4)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 上記の半導体デバイス製造工程、ウエハプロセッシング
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。上記(7)の検
査工程に本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、全数検査も可能とな
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。
FIG. 5 is a flowchart showing a lithography step which is the core of the wafer processing step shown in FIG. This lithography step includes the following steps. (1) A resist coating step of coating a resist on a wafer on which a circuit pattern has been formed in the previous step (2) A step of exposing the resist (3) A developing step of developing the exposed resist to obtain a resist pattern ( 4) Annealing Step for Stabilizing the Developed Resist Pattern The above-described semiconductor device manufacturing step, wafer processing step, and lithography step are well known and need no further explanation. When the defect inspection method and the defect inspection apparatus according to the present invention are used in the inspection step (7), even a semiconductor device having a fine pattern can be used.
Since inspection can be performed with high throughput, 100% inspection can be performed, and the yield of products can be improved, and shipment of defective products can be prevented.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を奏す
ることが可能である。 (イ)マルチビームの間にビーム電流や二次電子の検出
効率に差があっても正しい判断ができる。 (ロ)マルチビームを用いて自動評価するので、スルー
プットが高く、多くのコンタクトホールを効率よく評価
できる。 (ハ)一次ビームと二次ビームが共通に通るレンズは1
段のみであること、一次ビーム、二次ビーム共に他にレ
ンズを有しているので、合焦条件や結像倍率を独立に調
整できる。
According to the present invention, the following effects can be obtained. (A) Correct judgment can be made even if there is a difference in the beam current or the detection efficiency of secondary electrons between the multiple beams. (B) Since the automatic evaluation is performed using a multi-beam, the throughput is high and many contact holes can be efficiently evaluated. (C) The lens through which the primary beam and the secondary beam pass in common is 1
Since there are only steps, and both the primary beam and the secondary beam have other lenses, the focusing condition and the imaging magnification can be adjusted independently.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による電子線装置の一つの実施形態の模
式図である。
FIG. 1 is a schematic view of one embodiment of an electron beam device according to the present invention.

【図2】図1の電子線装置の一次光学系に使用されてい
るマルチ開口板の開口の位置関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship of openings of a multi-aperture plate used in a primary optical system of the electron beam apparatus of FIG.

【図3】本発明の電子線装置を用いてコンタクトホール
の良否を判断する例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of judging pass / fail of a contact hole using the electron beam apparatus of the present invention.

【図4】本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。
FIG. 4 is a flowchart showing one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図5】図4のウエ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。
FIG. 5 is a flowchart showing a lithography step which is the core of the wafer processing step shown in FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電子線装置 10 一次光学系 11 電子銃 12 集束レンズ 13 マルチ開口板 14 縮小レンズ 15 E×B偏向器 20 二次光学系 21、22 拡大レンズ 23 マルチ開口検
出板 30 検出系 31 検出器 32 A/D変換器 33 画像処理部
Reference Signs List 1 electron beam device 10 primary optical system 11 electron gun 12 focusing lens 13 multi-aperture plate 14 reduction lens 15 E × B deflector 20 secondary optical system 21, 22 magnifying lens 23 multi-aperture detection plate 30 detection system 31 detector 32 A / D converter 33 Image processing unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G21K 5/04 G21K 5/04 M W H01J 37/29 H01J 37/29 (72)発明者 中筋 護 東京都大田区羽田旭町11番1号 荏原マイ スター株式会社内 (72)発明者 野路 伸治 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 佐竹 徹 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 Fターム(参考) 2G001 AA03 AA10 BA07 CA03 DA02 DA06 EA05 GA06 JA16 KA03 LA11 MA05 SA01 2G088 EE30 FF10 FF14 JJ05 KK05 KK24 KK32 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme court ゛ (Reference) G21K 5/04 G21K 5/04 MW H01J 37/29 H01J 37/29 11-1 Haneda Asahimachi, Ota-ku Ebara Meister Co., Ltd. (72) Inventor Shinji Noji 11-1, Haneda Asahimachi, Ota-ku, Tokyo Inside Ebara Works Co., Ltd. (72) Inventor Toru Satake Haneda, Ota-ku, Tokyo 11-1 Asahimachi F-term in EBARA CORPORATION (reference) 2G001 AA03 AA10 BA07 CA03 DA02 DA06 EA05 GA06 JA16 KA03 LA11 MA05 SA01 2G088 EE30 FF10 FF14 JJ05 KK05 KK24 KK32

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の一次電子線を収束して前記電子線
で試料上を走査する一次光学系を備え、前記一次電子線
の走査により試料から放出された二次電子を対物レンズ
に通した後E×B分離器で一次光学系銃から分離し、少
なくとも1段のレンズを有する二次光学系で前記二次電
子の像を拡大し、その二次電子の像を複数の二次電子の
検出器でそれぞれ検出し、それによって試料のパターン
形成状態の良否を検査する電子線装置において、 前記二次電子の検出器により検出された検出信号をA/
D変換器でデジタル信号に変換し、 前記デジタル信号により画像データを形成し、 評価されるパターンでのコントラストを自動比較してパ
ターンの良否を検査することを特徴とする電子線装置。
1. A primary optical system for converging a plurality of primary electron beams and scanning the sample with the electron beams, and secondary electrons emitted from the sample by the scanning of the primary electron beams are passed through an objective lens. After that, the secondary electron image is separated from the primary optical system gun by an E × B separator, and the secondary electron image is enlarged by a secondary optical system having at least one lens, and the secondary electron image is divided into a plurality of secondary electron images. In an electron beam apparatus, each of which is detected by a detector and thereby inspects the quality of the pattern formation state of the sample, the detection signal detected by the detector of the secondary electrons is A / A
An electron beam apparatus comprising: converting a digital signal into a digital signal by a D converter; forming image data based on the digital signal;
【請求項2】 請求項1に記載の電子線装置において、
前記複数の電子線間のコントラスト差を、評価されるパ
ターン部以外のコントラストで正規化することを特徴と
する電子線装置。
2. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein
An electron beam apparatus, wherein a contrast difference between the plurality of electron beams is normalized by a contrast other than a pattern portion to be evaluated.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の電子線装置にお
いて、前記評価されるパターンがコンタクトホール又は
ビアであることを特徴とする電子線装置。
3. The electron beam device according to claim 1, wherein the pattern to be evaluated is a contact hole or a via.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の電
子線装置において、前記複数の電子線間の間隔が二次光
学系の試料面換算での分解能より大きいことを特徴とす
る電子線装置。
4. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein an interval between said plurality of electron beams is larger than a resolution of a secondary optical system in terms of a sample surface. apparatus.
【請求項5】 請求項1ないし4に記載の電子線装置を
用いてプロセス途中のウエハの欠陥を検出するデバイス
の製造方法。
5. A method of manufacturing a device for detecting a defect of a wafer during a process using the electron beam apparatus according to claim 1.
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