【発明の名称】ＦＯＰ装置を用いた欠陥検査装置、及び該検査装置を用いた半導体製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】電子線によって照射された被測定対象から放出された二次電子を用いて前記非測定対象の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、
前記二次電子の検出系が、
蛍光板と、
ＣＣＤやＴＤＩセンサ等の撮像手段と、
前記蛍光板から発せられた光を前記撮像手段に伝達するためのファイバ・オプティカル・プレート装置であって、所定長のファイバ・オプティカル・プレートを所定枚数だけ貼り合わせ又は密着させて重ね合わせて構成したファイバ・オプティカル・プレート装置と、
を具備することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】前記ファイバ・オプティカル・プレートを、そのデイストーションが増大しないように回転方向及び位置を調整して貼り合わせ又は密着させて重ね合わせ、もって、低ディストーションとしたファイバ・オプティカル・プレート装置を用いることを特徴とする、請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項３】前記ファイバ・オプティカル・プレート装置が、長さが１ｍｍ程度の前記ファイバ・オプティカル・プレートで構成され、厚さが２０ｍｍ以内であることを特徴とする、請求項１又は２記載の欠陥検査装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか一つに記載の欠陥検査装置を用いて半導体デバイスを製造することを特徴とする半導体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、新規なファイバ・オプティカル・プレート（ＦＯＰ）装置を用いて試料表面、特に、ウェーハ製造工程中の半導体デバイスの表面に形成されたパターンの欠陥を検査する装置、及び、該検査装置を用いた半導体製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハに形成されたパターンの欠陥を検出するために、電子ビームによって被測定パターンを走査し、その結果発生した電子線を処理して得たパターン画像と基準の画像とを比較し、両者間に相違が存在するときに被測定パターンに欠陥が存在すると判定する欠陥検出方法は周知である。
【０００３】
こうした欠陥検出方法を実施する装置として、電子銃から放出された電子ビームにより半導体ウェーハの回路パターンを走査し、一次電子ビームによって走査された回路パターンから放出された二次電子をマイクロ・チャネル・プレート（ＭＣＰ）装置で受け取り、受け取った二次電子を増倍してマルチアノード電極又はリニア・イメージ・センサへ導くように構成したものが知られている。このＭＣＰ装置の一例は複数段のＭＣＰを備えており、該複数段のＭＣＰにより増倍された二次電子をアノード電極で受け取ってアノード電流を取り出し、又は、該二次電子を蛍光面に結像させて該蛍光面から発せられた光を光ファイバによりリニア・イメージ・センサへ導くようにしている。
【０００４】
しかしながら、半導体テバイスの微細化が進行するに伴い、より高分解能な像を形成し得る欠陥検出装置が要求される。同時に、スループットの向上を図るために、被測定対象の一層広視野の像を一度に取り込むことが必要になってくる。一方、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＴＤＩ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ ａｎｄ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ、時間遅延・積分）センサ等の撮像センサにおいては、画素サイズは固定されているので、上述の要求を達成するためには、投影倍率を増大すると同時に、同等以上の投影視野を確保しなければならない。しかし、こうすると、必然的に投影面積が大きくなる。
【０００５】
ＭＣＰで増大させた二次電子を蛍光板に衝突させ、これによって蛍光板から発っせられた光の像をリレー光学レンズを用いてＣＣＤ又はＴＤＩセンサの受光面へ入射させるエレクトロンビーム装置があるが、広い視野の全範囲にわたって収差を小さく維持しなければならないため、従来以上にリレー光学レンズの口径が大きくなってしまう。そのような構成は、鏡筒上部の重量を大きくし、振動対策の点で不利であるという問題がある。
【０００６】
こうした問題を克服するために、リレー光学レンズに代わって、ＦＯＰ（ファイバ・オプティカル・プレート）を利用することが検討されている。ところが、従来のＦＯＰはディストーションが大きいため、欠陥のない画像が取得できないという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記の問題点に鑑みて提案されたものであり、この発明は、低ディストーションのファイバ・オプティカル・プレート装置を用いた低収差の欠陥検査装置を提供すること、及び、該欠陥検査装置を用いた半導体デバイス製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、
電子線によって照射された被測定対象から放出された二次電子を用いて前記非測定対象の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、
前記二次電子の検出系が、
蛍光板と、
ＣＣＤやＴＤＩセンサ等の撮像手段と、
前記蛍光板から発せられた光を前記撮像手段に伝達するためのファイバ・オプティカル・プレート装置であって、所定長のファイバ・オプティカル・プレートを所定枚数だけ貼り合わせ又は密着させて重ね合わせて構成したファイバ・オプティカル・プレート装置と、
を具備することを特徴とする欠陥検査装置、
を提供する。
【０００９】
請求項２の発明は、前記ファイバ・オプティカル・プレートを、そのデイストーションが増大しないように回転方向及び位置を調整して貼り合わせ又は密着させて重ね合わせ、もって、低ディストーションとしたファイバ・オプティカル・プレート装置を用いることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、前記ファイバ・オプティカル・プレート装置が、長さが１ｍｍ程度の前記ファイバ・オプティカル・プレートで構成され、厚さが２０ｍｍ以内であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の欠陥検査装置を用いて半導体デバイスを製造することを特徴とする半導体製造方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３を参照して、この発明に係る装置の若干の実施の形態を説明する。図１は、この発明に係る欠陥検査装置に用いるための新規なファイバ・オプティカル・プレート装置の第１の例を示しており、同図において、ファイバ・オプティカル・プレート装置ＦはＭＣＰ部１、蛍光面２及びＦＯＰ積層部３を備え、これらは把持部４により一体化され且つ所定の間隔を保持する。
【００１３】
ＭＣＰ部１は、１〜３枚のマイクロ・チャネル・プレートより構成され、上面と下面との間に１〜３ｋＶの電圧が印加される。ＭＣＰ部１は、紙面の上方より入射した電子、例えば、一次電子で照射された半導体ウェーハから放出された二次電子を最大１０８倍に増倍して蛍光面２へ射出する。
【００１４】
蛍光面２は、ＭＣＰ部１の下面即ち電子射出面から０．５〜１ｍｍ程離れて配置される。蛍光面２の下面即ち光出力面には透明電極（図示せず）が設けられ、この透明電極とＭＣＰ部１の下面との間に約３ｋＶの電圧が印加される。これにより、ＭＣＰ部１の下面より射出された電子を加速して蛍光面２に衝突させ、蛍光面２から蛍光を発生させる。
【００１５】
ＦＯＰ積層部３の上面即ち受光面は蛍光面２の下面と密着される。これは、蛍光面２に対して投影された像、したがって、蛍光面２によって発生される蛍光パターンをＦＯＰ積層部３の上面で受光し、該パターンの形や大きさを変えることなくＦＯＰ積層部３の下面に伝達するためである。ＦＯＰ積層部３は厚さ１ｍｍ程度のＦＯＰを所定の枚数だけ積層した構造を有しており、そのための積層方法としては接着が用いられるが、把持部４によってＦＯＰを隙間なく重ね合わせるのでもよい。積層されたＦＯＰ間に隙間があると、その隙間で光がきちんと伝達されず、像のコントラストが低下するので、各ＦＯＰの平坦度を高めることが重要である。
【００１６】
なお、ＦＯＰ積層部３の下面にはＴＤＩセンサ等の撮像装置（図示せず）の受光面が密着され、ＦＯＰ積層部３から出力された光はＴＤＩセンサ等の撮像装置へきちんと入射される。
【００１７】
図２は、一枚のファイバ・オプティカル・プレート５に生じるディストーションを模式的に説明するための図である。ファイバ・オプティカル・プレート５に生じるディストーションには、シア・ディストーション６とグロス・ディストーション７とがある。シア・ディストーション６は直径０．９ｍｍ程のマルチマルチファイバ間の境界に生じる向きと大きさがランダムな像のずれを意味し、グロス・デイストーション７はＦＯＰ全体にわたっての像の歪みを意味する。いずれのディストーションも製造工程に起因して発生し、その大きさはＦＯＰが厚くなる程大きくなる傾向がある。そのため、例えば厚さが５ｍｍでディストーションが５〜１０μｍ程度のＦＯＰを製造することは、既存の技術では極めて困難である。
【００１８】
しかし、厚さ１ｍｍ程度のファイバ・オプティカル・プレートにおいては、ディストーションを５〜１０μｍ程度に抑えるのは、既存の製造技術でもそれほど難しくはない。したがって、こうした低ディストーションの薄いファイバ・オプティカル・プレートを所定の枚数だけ、ディストーションが重畳しないように積層することによって、低ディストーションのＦＯＰ積層部３を提供することが可能になる。
【００１９】
図３は、この発明に係る欠陥検査装置に用いることができるファイバ・オプティカル・プレート装置の第２の例を示している。同図において、ファイバ・オプティカル・プレート装置Ｆは、デバイスのパッケージ１１の上にＣＣＤまたはＴＤｌセンサ１２を接着し、更にその上にＦＯＰ積層部１３を接着した構造を有する。ＦＯＰ積層部１３を構成するためのファイバ・オプティカル・プレートの積層方法は、前記のとおり、接着でもよいし、図示しない把持機構により隙間なく把持するのでもよい。ＦＯＰ積層部１３は、その上面に入射した光の像を形や大きさを変えることなくＣＣＤまたはＴＤＩセンサ１２の受光面へ伝達するので、この像をＣＣＤ又はＴＤＩセンサ１２は電気信号に変換する。
【００２０】
図４は、図１〜図３に示すような構造のファイバ・オプティカル・プレート装置を用いた、この発明に係る欠陥検査装置の第１の実施の形態を示す。同図において、真空チャンバ２１内に納められた電子銃２２により射出された一次電子ビームは、静電レンズ群より構成される照明光学系２３により偏向、成形されて、ステージ２４上に設置された半導体ウェーハ２５の表面を照射する。
【００２１】
半導体ウェーハ２５より放出された二次電子は、静電レンズ群より構成される写像投影光学系２６により所定の倍率でＭＣＰ／ＦＯＰアッセンブリ２７の入射面上に結像される。ＭＣＰ／ＦＯＰアッセンブリ２７は、図１に示すファイバ・オプティカル・プレート装置ＦのＦＯＰ積層部３の出力面にＴＤＩセンサを密着させた構造を有しており、ＭＣＰ／ＦＯＰアッセンブリ２７上に結像された二次電子像は、そこで増倍されて蛍光面（図１の蛍光面２に相当する）で光信号に変換された後にＦＯＰ積層部を通過し、該ＦＯＰ積層部と密着されて配置されたＴＤＩセンサ２８の受光面に入射する。ＴＤＩセンサ２８は受光した画像をデジタル電気信号に変換し、これをＴＤＩカメラ２９に供給する。ＴＤＩカメラ２９の出力画像は欠陥検査等に用いられる。
【００２２】
なお、ＴＤＩセンサ２８とＴＤＩカメラ２９との間には、真空フランジ及び光学フィードスルー部３０が設けられる。
図５は、図１〜図３に示すような構造のファイバ・オプティカル・プレート装置を用いた、この発明に係る欠陥検査装置の第２の実施の形態を示す。同図において、真空チャンバ３１内に納められた電子銃３２により射出された電子ビームは、静電レンズ群より構成される照明光学系３３により偏向、成形され、ステージ３４上に設置された半導体ウェーハ３５の表面を照射する。
【００２３】
半導体ウェーハ３５より放出された二次電子は、静電レンズ群より構成される写像投影光学系３６により所定の倍率でＭＣＰアッセンブリ３７の入射面上に結像される。ＭＣＰアッセンブリ３７上に結像された二次電子像は、そこで増倍される。ＭＣＰアッセンブリ３７から０．５〜１ｍｍ離して、ＦＯＰ積層体を有する真空フランジ及び光学フィードスルー３８が配置され、真空フランジ及び光学フィードスルー３８のＭＣＰアッセンブリ３７側には、図示しない透明電極と蛍光体とが設けられている。この蛍光体により、ＭＣＰアッセンブリ３７から出射された二次電子は光信号に変換され、変換された光信号は真空フランジ及び光学フィードスルー３８のＦＯＰ積層部を通過した後、該ＦＯＰ積層部の出力面に密着されて配置されたＴＤｌセンサ３９の受光面に入射する。ＴＤＩセンサ３９は受光した画像をデジタル電気信号に変換し、この電気信号を欠陥検査等のためＴＤＩカメラ４０へ供給する。
【００２４】
図６は、図４又は図５に示す欠陥検査装置を用いた半導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。この例の製造工程は、
１．ウェーハを製造するウェーハ製造工程（又はウェーハを準備するウェーハ準備工程）
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）
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
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、
の主工程を含む。なお、上記の工程のそれぞれは更に幾つかのサブ工程からなっている。
【００２５】
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、
１．絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、ある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のマスク（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．更に加工されたウェーハを検査する検査工程、
の工程を含む。なお、ウェーハ・プロセッシング工程を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。
【００２６】
図７は、図６のウェーハ・プロセッシング工程の中核をなすリソグラフィ工程を示すフローチャートである。このリソグラフィ工程は、
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
２．レジストを露光する露光工程
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させるためのアニール工程、
の工程を含む。
【００２７】
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、リソグラフィ工程は周知のものであり、これ以上の説明を省略する。
上記検査工程７に対して、この発明に係るファイバ・オプティカル・プレート装置を用いた欠陥検査装置を用いることにより、微細なパターンを有する半導体デバイスをも、スルプットよく検査することができるので、全数検査が可能となり、製品の歩留りの向上、欠陥製品の出荷防止が可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなとおり、この発明により、広い視野にわたって、欠陥の少ない画像を取り込む事が可能になり、更に、軽量且つシンプルな欠陥検査装置を構成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る欠陥検査装置に用いることができるファイバ・オプティカル・プレート装置の第１の例の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】ファイバ・オプティカル・プレートのディストーションを説明するための図である。
【図３】この発明に係る欠陥検査装置に用いることができるファイバ・オプティカル・プレート装置の第２の例の構成を概略的に示す断面図である。
【図４】図１〜図３に示すファイバ・オプティカル・プレート装置を用いた、この発明に係る欠陥検出装置の第１の実施の形態を概略的に示す図である。
【図５】図１〜図３に示すファイバ・オプティカル・プレート装置を用いた、この発明に係る欠陥検査装置の第２の実施の形態を概略的に示す図である。
【図６】図４又は図５に示す欠陥検査装置を用いた半導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】図６のウェーハ・プロセッシング工程の中核をなすリソグラフィ工程を示すフローチャートである。[Description of the invention] A defect inspection apparatus using a FOP apparatus, and a semiconductor manufacturing method using the inspection apparatus.
1. A defect inspection apparatus for inspecting a defect of an object not to be measured using secondary electrons emitted from an object to be measured irradiated by an electron beam,
The secondary electron detection system is
Fluorescent plate,
An imaging unit such as a CCD or TDI sensor;
A fiber optical plate device for transmitting light emitted from the fluorescent plate to the image pickup means, wherein a predetermined number of fiber optical plates of a predetermined length are bonded or closely adhered to each other to form a fiber An optical plate device,
A defect inspection apparatus comprising:
2. A fiber optical plate system with low distortion, wherein the fiber optical plate is laminated or stuck with its rotational direction and position adjusted so as not to increase its distortion. The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein
3. The fiber optical plate device according to claim 1, wherein the fiber optical plate device comprises the fiber optical plate having a length of about 1 mm and a thickness of 20 mm or less. Defect inspection device.
4. A semiconductor manufacturing method comprising manufacturing a semiconductor device using the defect inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3.
Detailed Description of the Invention
[0001]
Field of the Invention
The present invention uses a novel fiber optical plate (FOP) device to inspect a defect on a sample surface, in particular a pattern formed on a surface of a semiconductor device in a wafer manufacturing process, and the inspection device. The present invention relates to a semiconductor manufacturing method used.
[0002]
[Prior Art]
In order to detect a defect in a pattern formed on a semiconductor wafer, a pattern to be measured is scanned by an electron beam, and a pattern image obtained by processing the electron beam generated as a result is compared with a reference image. A defect detection method is known that determines that a defect exists in a measured pattern when there is a difference in.
[0003]
As an apparatus for carrying out such a defect detection method, a circuit pattern of a semiconductor wafer is scanned by an electron beam emitted from an electron gun, and secondary electrons emitted from the circuit pattern scanned by a primary electron beam are used as a micro channel plate. (MCP) devices are known which are configured to receive and receive secondary electrons and to direct them to a multi-anode electrode or a linear image sensor. One example of this MCP apparatus is provided with a plurality of MCPs, and secondary electrons multiplied by the plurality of MCPs are received by the anode electrode to take out an anode current, or the secondary electrons are coupled to the fluorescent screen. An image is made to direct the light emitted from the fluorescent surface to a linear image sensor by an optical fiber.
[0004]
However, as the miniaturization of semiconductor devices progresses, a defect detection apparatus capable of forming a higher resolution image is required. At the same time, in order to improve throughput, it is necessary to capture an image of a wider field of view of the object to be measured at one time. On the other hand, in an imaging sensor such as a CCD (charge coupled device) or TDI (Time Delay and Integration) sensor, since the pixel size is fixed, in order to achieve the above-mentioned requirements, the projection magnification At the same time, it is necessary to secure an equal or greater projection field of view. However, this inevitably increases the projected area.
[0005]
There is an electron beam device which causes MCP-enhanced secondary electrons to collide with the fluorescent plate, thereby causing an image of light emitted from the fluorescent plate to be incident on the light receiving surface of the CCD or TDI sensor using a relay optical lens. Since the aberration must be kept small over the entire range of the field of view, the aperture of the relay optical lens becomes larger than before. Such a configuration increases the weight of the upper portion of the lens barrel, and is disadvantageous in terms of measures against vibration.
[0006]
In order to overcome such problems, it is considered to use FOP (fiber optical plate) instead of the relay optical lens. However, since the conventional FOP has a large distortion, there is a problem that an image without defects can not be acquired.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been proposed in view of the above problems, and the present invention provides a low aberration defect inspection apparatus using a low distortion fiber optical plate apparatus, and the defect inspection. An object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method using an apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1
A defect inspection apparatus for inspecting a defect of an object to be measured using secondary electrons emitted from an object to be measured irradiated with an electron beam,
The secondary electron detection system is
Fluorescent plate,
An imaging unit such as a CCD or TDI sensor;
A fiber optical plate device for transmitting light emitted from the fluorescent plate to the image pickup means, wherein a predetermined number of fiber optical plates of a predetermined length are bonded or closely adhered to each other to form a fiber An optical plate device,
A defect inspection apparatus characterized by comprising
I will provide a.
[0009]
According to the invention of claim 2, the fiber optical plate is adjusted in rotational direction and position so as not to increase its distortion, and bonded or stuck in close contact with each other to obtain a low distortion fiber optical. A plate device is used.
[0010]
The invention of claim 3 is characterized in that the fiber optical plate device is constituted by the fiber optical plate having a length of about 1 mm, and the thickness is within 20 mm.
[0011]
The invention of claim 4 provides a semiconductor manufacturing method characterized in that a semiconductor device is manufactured using the defect inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, some embodiments of the device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 shows a first example of a novel fiber optical plate apparatus for use in a defect inspection apparatus according to the present invention, in which a fiber optical plate apparatus F is an MCP unit 1, fluorescence A surface 2 and an FOP stack 3 are provided, which are integrated by the grip 4 and maintain a predetermined distance.
[0013]
The MCP unit 1 is composed of one to three micro channel plates, and a voltage of 1 to 3 kV is applied between the upper surface and the lower surface. The MCP unit 1 multiplies the electrons incident from the upper side of the sheet of the drawing, for example, the secondary electrons emitted from the semiconductor wafer irradiated with the primary electrons up to 10 8 times and emits them to the fluorescent screen 2.
[0014]
The fluorescent screen 2 is disposed about 0.5 to 1 mm away from the lower surface of the MCP unit 1, that is, the electron emission surface. A transparent electrode (not shown) is provided on the lower surface of the fluorescent screen 2, ie, the light output surface, and a voltage of about 3 kV is applied between the transparent electrode and the lower surface of the MCP unit 1. As a result, the electrons emitted from the lower surface of the MCP unit 1 are accelerated and collide with the fluorescent screen 2 to generate fluorescence from the fluorescent screen 2.
[0015]
The upper surface of the FOP laminated portion 3, that is, the light receiving surface is in close contact with the lower surface of the fluorescent screen 2. This is because the image projected onto the fluorescent screen 2 and thus the fluorescent pattern generated by the fluorescent screen 2 is received by the upper surface of the FOP laminate 3 and the FOP laminate does not change the shape or size of the pattern. It is for transmitting to the lower surface of 3. The FOP laminating unit 3 has a structure in which a predetermined number of FOPs having a thickness of about 1 mm are laminated, and bonding is used as a laminating method therefor. However, the FOPs may be overlapped without gaps by the holding unit 4 . It is important to increase the flatness of each FOP, because if there is a gap between the stacked FOPs, light will not be transmitted properly through the gap and the image contrast will be reduced.
[0016]
A light receiving surface of an imaging device (not shown) such as a TDI sensor is in close contact with the lower surface of the FOP laminated portion 3 and light output from the FOP laminated portion 3 is properly incident on the imaging device such as a TDI sensor.
[0017]
FIG. 2 is a view for schematically explaining distortion generated in one fiber optical plate 5. Distortions occurring in the fiber optical plate 5 include shear distortion 6 and gross distortion 7. Shear distortion 6 refers to a random image displacement that occurs at the boundary between multi-fibers having a diameter of about 0.9 mm, and gross distortion 7 refers to image distortion across the entire FOP. Both distortions occur due to the manufacturing process, and their magnitude tends to increase as the FOP becomes thicker. Therefore, for example, it is extremely difficult to manufacture an FOP having a thickness of 5 mm and a distortion of about 5 to 10 μm by the existing technology.
[0018]
However, in a fiber optical plate having a thickness of about 1 mm, reducing distortion to about 5 to 10 μm is not so difficult even with existing manufacturing techniques. Therefore, it is possible to provide a low distortion FOP stack 3 by laminating such low distortion thin fiber optical plates so that the predetermined number of thin optical fibers do not overlap.
[0019]
FIG. 3 shows a second example of a fiber optical plate apparatus that can be used for the defect inspection apparatus according to the present invention. In the figure, the fiber optical plate device F has a structure in which a CCD or TDI sensor 12 is bonded on the package 11 of the device, and further, an FOP laminated portion 13 is bonded thereon. As described above, the method of laminating the fiber optical plate for forming the FOP laminated portion 13 may be bonding or may be gripped without a gap by a gripping mechanism (not shown). Since the FOP laminated portion 13 transmits the image of light incident on the upper surface thereof to the light receiving surface of the CCD or TDI sensor 12 without changing its shape or size, the CCD or TDI sensor 12 converts the image into an electric signal. .
[0020]
FIG. 4 shows a first embodiment of a defect inspection apparatus according to the present invention using a fiber optical plate apparatus having a structure as shown in FIGS. In the same figure, the primary electron beam emitted by the electron gun 22 housed in the vacuum chamber 21 is deflected and shaped by the illumination optical system 23 composed of an electrostatic lens group, and placed on the stage 24. The surface of the semiconductor wafer 25 is irradiated.
[0021]
The secondary electrons emitted from the semiconductor wafer 25 are imaged on the incident surface of the MCP / FOP assembly 27 at a predetermined magnification by the image projection optical system 26 composed of an electrostatic lens group. The MCP / FOP assembly 27 has a structure in which the TDI sensor is in close contact with the output surface of the FOP laminated portion 3 of the fiber optical plate device F shown in FIG. 1 and is imaged on the MCP / FOP assembly 27 The secondary electron image is multiplied there and converted into a light signal on the fluorescent surface (corresponding to the fluorescent surface 2 in FIG. 1), and then passes through the FOP laminated portion to be in close contact with the FOP laminated portion. The light is incident on the light receiving surface of the TDI sensor 28. The TDI sensor 28 converts the received image into a digital electric signal and supplies it to the TDI camera 29. The output image of the TDI camera 29 is used for defect inspection or the like.
[0022]
A vacuum flange and an optical feed through portion 30 are provided between the TDI sensor 28 and the TDI camera 29.
FIG. 5 shows a second embodiment of a defect inspection apparatus according to the present invention using a fiber optical plate apparatus having a structure as shown in FIGS. In the figure, an electron beam emitted by an electron gun 32 housed in a vacuum chamber 31 is deflected and shaped by an illumination optical system 33 composed of an electrostatic lens group, and a semiconductor wafer placed on a stage 34 Irradiate 35 surfaces.
[0023]
The secondary electrons emitted from the semiconductor wafer 35 are imaged on the incident surface of the MCP assembly 37 at a predetermined magnification by the image projection optical system 36 constituted by an electrostatic lens group. The secondary electron image imaged on the MCP assembly 37 is multiplied there. A vacuum flange and an optical feedthrough 38 having an FOP laminate are disposed 0.5 to 1 mm away from the MCP assembly 37, and a transparent electrode and a phosphor (not shown) are provided on the vacuum flange and the optical feedthrough 38 on the MCP assembly 37 side. And are provided. The phosphor converts secondary electrons emitted from the MCP assembly 37 into an optical signal, and the converted optical signal passes through the vacuum flange and the FOP stack of the optical feedthrough 38, and then the output of the FOP stack. The light is incident on the light receiving surface of the TDl sensor 39 disposed in close contact with the surface. The TDI sensor 39 converts the received image into a digital electric signal, and supplies the electric signal to the TDI camera 40 for defect inspection or the like.
[0024]
FIG. 6 is a flow chart showing an example of a semiconductor device manufacturing method using the defect inspection apparatus shown in FIG. 4 or FIG. The manufacturing process of this example is
1. Wafer manufacturing process for manufacturing wafers (or wafer preparation process for preparing wafers)
2. Mask manufacturing process for manufacturing a mask used for exposure (or mask preparation process for preparing a mask)
3. Wafer processing process for performing processing necessary for the wafer Chip assembly step of cutting out the chips formed on the wafer one by one and making them operable. Chip inspection process to inspect the completed chips,
Includes the main steps of Note that each of the above-described steps further includes several sub-steps.
[0025]
Among these main processes, the main process which has a decisive influence on the performance of semiconductor devices is the wafer processing process. In this process, the designed circuit patterns are sequentially stacked on a wafer to form a large number of chips operating as a memory or an MPU. This wafer processing process
1. A thin film forming process (using CVD, sputtering, etc.) for forming a dielectric thin film to be an insulating layer, a wiring portion, or a metal thin film for forming an electrode portion
2. Oxidation step of oxidizing the thin film layer and the wafer substrate 4. A lithography process of forming a resist pattern using a mask (reticle) for selectively processing a thin film layer, a wafer substrate or the like. Etching process (for example using dry etching technology) to process thin film layer and substrate according to resist pattern
5. Ion / impurity implantation and diffusion process6. Resist peeling step An inspection step of inspecting the processed wafer
Including the steps of The wafer processing process is repeated by the required number of layers to manufacture a semiconductor device that operates as designed.
[0026]
FIG. 7 is a flow chart illustrating the lithography process that is central to the wafer processing process of FIG. This lithography process
1. A resist coating process of coating a resist on the wafer on which the circuit pattern is formed in the previous process. Exposure step of exposing the resist Developing the exposed resist to obtain a resist pattern; Annealing step to stabilize the developed resist pattern,
Including the steps of
[0027]
The semiconductor device manufacturing process, the wafer processing process, and the lithography process described above are well known and will not be further described.
By using the defect inspection apparatus using the fiber optical plate apparatus according to the present invention in the inspection step 7, even semiconductor devices having fine patterns can be inspected with good throughput, so 100% inspection It is possible to improve product yield and prevent shipment of defective products.
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【Effect of the invention】
As apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to capture an image with few defects over a wide field of view, and it is possible to construct a lightweight and simple defect inspection apparatus.
Brief Description of the Drawings
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a first example of a fiber optical plate apparatus that can be used in a defect inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining distortion of a fiber optical plate.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a second example of a fiber optical plate apparatus that can be used for the defect inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a view schematically showing a first embodiment of a defect detection apparatus according to the present invention using the fiber optical plate apparatus shown in FIGS. 1 to 3;
FIG. 5 schematically shows a second embodiment of a defect inspection apparatus according to the present invention using the fiber optical plate apparatus shown in FIGS. 1 to 3;
FIG. 6 is a flowchart showing an example of a semiconductor device manufacturing method using the defect inspection apparatus shown in FIG. 4 or 5;
FIG. 7 is a flow chart showing the lithography process that is central to the wafer processing process of FIG.