JP2002373612A - Electron beam device, and manufacturing method of the device using electron beam device - Google Patents

Electron beam device, and manufacturing method of the device using electron beam device

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JP2002373612A
JP2002373612A JP2001181968A JP2001181968A JP2002373612A JP 2002373612 A JP2002373612 A JP 2002373612A JP 2001181968 A JP2001181968 A JP 2001181968A JP 2001181968 A JP2001181968 A JP 2001181968A JP 2002373612 A JP2002373612 A JP 2002373612A
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detector
circuit
electron beam
optical system
dimensional pattern
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Application number
JP2001181968A
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Japanese (ja)
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Muneki Hamashima
宗樹 浜島
Mamoru Nakasuji
護 中筋
Takao Kato
隆男 加藤
Shinji Nomichi
伸治 野路
Toru Satake
徹 佐竹
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Ebara Corp
Nikon Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron beam device, capable of maximally utilizing an advantage of using multi-beams by providing a specific signal processing circuit processing a detection signal, after detecting a secondary electron by a detector. SOLUTION: The electron beam device is provided with a primary optical system 10 scanning a sample by focusing a plurality of primary electron beams, a secondary optical system 30 introducing a plurality of secondary electrons emitted from the sample by the first electron beams to each detector 41, and a detection system 40 performing image processing of a plurality of detection signals outputted from each detector. In the detection system, an analog-to- digital converter 42 which converts detection signal from a detector into a digital signal, an imaging circuit 43 converting the digital signal into a two-dimensional pattern, a circuit 44 detecting an edge of the two-dimensional pattern and converting it into an edge image, and a pattern comparison circuit 48 comparing the detected two-dimensional pattern with a two-dimensional pattern from pattern data are individually provided by each detector.

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、最小線幅が0.1μm
以下のパターンを有するウェハ及びマスクの欠陥検出、
CD測定及び電位コントラスト測定等の試料評価を、高
スループット、高信頼性で行う電子線装置に関し、更
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 The present invention has a minimum line width of 0.1 .mu.m.
Wafer and mask defect detection with the following patterns,
The present invention relates to an electron beam apparatus that performs sample evaluation such as CD measurement and potential contrast measurement with high throughput and high reliability, and further relates to 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、October, 1989の第205
8頁ないし第2064頁において『Multi-Beam Concept
s for Nanometer Device』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、平行に並んだ複数の
一次電子線を減速界浸レンズにより試料に合焦して試料
を走査し、試料から放出された二次電子をウィーナーフ
ィルタ(E×B分離器)で一次電子線と分離し、二次電
子像をマルチ検出器に結像させるようになっている。
2. Description of the Related Art An electron beam apparatus using a plurality of electron beams, that is, a multi-beam, is described, for example, in Japanese
PHYSICS ", VOL 28, NO. 10, October 205
From page 8 to page 2064, “Multi-Beam Concept
s for Nanometer Device ”. In the known device, a plurality of primary electron beams arranged in parallel are focused on a sample by a deceleration immersion lens to scan the sample, and the secondary electrons emitted from the sample are subjected to a Wiener filter (E × B separator). And separates it from the primary electron beam to form a secondary electron image on the multi-detector.

【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においては、二
次電子を検出器で検出した後、その検出信号をどのよう
に処理して画像を形成するのかについて具体的な信号処
理方法及びその回路が明確ではなく、マルチビームを使
用する利点を最大限に活用し得る方法及び回路を必ずし
も提供し得るものではなかった。
However, in the conventional apparatus using a multi-beam as described above, after a secondary electron is detected by a detector, how the detection signal is processed to form an image. However, the specific signal processing method and its circuit are not clear, and it has not always been possible to provide a method and circuit capable of maximizing the advantage of using the multi-beam.

【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、二次
電子を検出器で検出した後、その検出信号を処理する具
体的な信号処理回路を提供し、マルチビームを使用する
利点を最大限に活用し得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。
The present invention has been made in view of the above problems, and one problem to be solved by the present invention is to detect a secondary electron with a detector and then process the detected signal. An object of the present invention is to provide a signal processing circuit and an electron beam apparatus capable of maximizing the advantage of using a multi-beam. Another problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a device for evaluating a sample in the course of a process using the above-described electron beam apparatus.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本願の発明は、複数の一
次電子線を集束して前記電子線で試料上を走査する一次
光学系と、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
次光学系から分離し、複数の二次電子の像を各々の検出
器に導入する二次光学系と、各検出器から独立して出力
される複数の検出信号を画像処理する検出系とを備えた
電子線装置において、前記検出系は、前記検出器からの
検出信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、前
記デジタル信号から走査信号を参照して二次元パターン
を形成する画像形成回路と、前記二次元パターンのエッ
ジを検出してエッジ画像に変換する回路と、前記検出さ
れた二次元パターンをパターンデータからの二次元パタ
ーンと比較するパターン比較回路と、を各検出器毎に独
立して備えている。
According to the present invention, there is provided a primary optical system which focuses a plurality of primary electron beams and scans the sample with the electron beams, and a secondary optical system which is 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 by an E × B separator, and a plurality of secondary electron images are introduced into each detector. An electron beam apparatus comprising: a detection system that performs image processing on a plurality of detection signals that are output; wherein the detection system includes an A / D converter that converts a detection signal from the detector into a digital signal; An image forming circuit that forms a two-dimensional pattern with reference to a scanning signal from the circuit, a circuit that detects an edge of the two-dimensional pattern and converts the detected two-dimensional pattern into an edge image, and converts the detected two-dimensional pattern into two-dimensional pattern data. Pattern to compare with the pattern And over down comparator circuit, a has independently for each detector.

【0006】本願の別の発明は、複数の一次電子線を集
束して前記電子線で試料上を走査する一次光学系と、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から
分離し、複数の二次電子の像を各々の検出器に導入する
二次光学系と、各検出器から独立して出力される複数の
検出信号を画像処理する検出系とを備えた電子線装置に
おいて、前記検出系は、前記検出器からの検出信号をデ
ジタル信号に変換するA/D変換器と、前記デジタル信
号から二次元パターンを形成する画像形成回路と、前記
画像形成回路からの画像データにより等高線画像を形成
する信号強度画像形成回路と、前記検出された二次元パ
ターンをパターンデータからの二次元パターンと比較す
るパターン比較回路と、を各検出器毎に独立して備えて
いる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a primary optical system for converging a plurality of primary electron beams and scanning the sample with the electron beams, and an object for secondary electrons emitted from the sample by the scanning of the primary electron beams. After passing through the lens, it is separated from the primary optical system by an E × B separator, and a plurality of secondary electron images are introduced into each detector, and a plurality of secondary electrons are output independently from each detector. A detection system for performing image processing on the detection signal, wherein the detection system includes an A / D converter for converting a detection signal from the detector into a digital signal, and a two-dimensional pattern from the digital signal. An image forming circuit for forming a contour line image based on image data from the image forming circuit; and a pattern comparison circuit for comparing the detected two-dimensional pattern with a two-dimensional pattern from pattern data. When provided with independently for each detector.

【0007】本願の他の発明は、複数の一次電子線を集
束して前記電子線で試料上を走査する一次光学系と、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から
分離し、複数の二次電子の像を各々の検出器に導入する
二次光学系と、各検出器から出力される複数の検出信号
を画像処理する検出系とを備えた電子線装置において、
前記検出系は、前記検出器からの検出信号をデジタル信
号に変換するA/D変換器と、前記デジタル信号から二
次元パターンを形成する画像形成回路と、前記二次元パ
ターンのエッジを検出してエッジ画像に変換する回路
と、前記画像形成回路からの画像データにより等高線画
像を形成する信号強度画像形成回路と、前記エッジ画像
に変換する回路又は前記信号強度画像形成回路を選択的
に切り換える切換スイッチと、前記検出された二次元パ
ターンをパターンデータからの二次元パターンと比較す
るパターン比較回路と、を各検出器毎に独立して備えて
いる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a primary optical system that focuses a plurality of primary electron beams and scans the sample with the electron beam, and uses a secondary electron emitted from the sample by the scanning of the primary electron beam as an object. After passing through the lens, it is separated from the primary optical system by an E × B separator, and a plurality of secondary electron images are introduced into each detector, and a plurality of detection signals output from each detector. And a detection system for image processing the
The detection system includes an A / D converter for converting a detection signal from the detector into a digital signal, an image forming circuit for forming a two-dimensional pattern from the digital signal, and detecting an edge of the two-dimensional pattern. A circuit for converting to an edge image, a signal strength image forming circuit for forming a contour image based on image data from the image forming circuit, and a changeover switch for selectively switching the circuit for converting to the edge image or the signal strength image forming circuit And a pattern comparison circuit for comparing the detected two-dimensional pattern with a two-dimensional pattern from pattern data, independently for each detector.

【0008】本願の更に別の発明は、複数の一次電子線
を集束して前記電子線で試料上を走査する一次光学系
と、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
系から分離し、複数の二次電子の像を各々の検出器に導
入する二次光学系と、各検出器から出力される複数の検
出信号をそれぞれ独立して処理する信号処理回路とを備
えた電子線装置において、前記複数の二次電子像は前記
E×B分離器の偏向主面又は偏向主面よりも僅かに検出
器側に形成されるように構成されている。本願の更に別
の発明は、電子線装置を用いてプロセス途中のウエハの
評価を行うデバイスの製造方法を提供することである。
[0008] Still another invention of the present application is directed to a primary optical system that focuses a plurality of primary electron beams and scans the sample with the electron beam, and converts a secondary electron emitted from the sample by the scanning of the primary electron beam. After passing through the objective lens, it is separated from the primary optical system by an E × B separator, and a plurality of secondary electron images are introduced into each detector, and a plurality of detections output from each detector are provided. And a signal processing circuit that independently processes signals, wherein the plurality of secondary electron images are closer to the detector than the deflection main surface or the deflection main surface of the E × B separator. It is configured to be formed. Still another object of the present invention is to provide a device manufacturing method for evaluating a wafer during a process using an electron beam apparatus.

【0009】[0009]

【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30と、検出系40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Cを集束するコンデンサ
レンズ12と、コンデンサレンズ12の下方に配置され
ていて一次電子線を集束するコンデンサレンズ13と、
コンデンサレンズ13の下方に配置されかつ複数(本実
施形態では8個)の開口141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14と、一次電子ビームを縮小する
縮小レンズ15と、一次電子ビームを偏向走査する静電
偏向器16と、ウイーンフィルタすなわちE×B分離器
17、18と、対物レンズ19,20,21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。電子銃11のカソード111は、同一平
面上で一次光学系の光軸Aを中心とする円周上に8個の
突起を有するように形成され、ウェーネルト112は上
記カソードの突起に対応する位置にのみ穴を有するよう
に形成されている。
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 30, and a detection system 40. 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 a condenser that focuses a primary electron beam C emitted from the electron gun 11. A lens 12, a condenser lens 13 disposed below the condenser lens 12 for focusing the primary electron beam,
A multi-aperture plate 14 arranged below the condenser lens 13 and formed with a plurality of (eight in this embodiment) openings 141 for forming a primary electron beam into a plurality of primary electron beams, that is, a multi-beam; , An electrostatic deflector 16 for deflecting and scanning the primary electron beam, a Wien filter, ie, E × B separators 17 and 18, and objective lenses 19, 20 and 21. As shown in FIG. 1, the electron gun 11 is arranged in order with the electron gun 11 at the top, and furthermore, the optical axis of the primary electron beam emitted from the electron gun is perpendicular to the surface (sample surface) of the sample S. The cathode 111 of the electron gun 11 is formed so as to have eight projections on the same plane on the circumference around the optical axis A of the primary optical system, and the Wehnelt 112 is located at a position corresponding to the projection of the cathode. It is formed to have only holes.

【0010】二次光学系30は、E×B型偏向器17,
18により一次光学系10から分離された二次電子を通
す2段の拡大レンズ31及び32と、マルチ開口検出板
33を備えている。マルチ開口検出板33に形成される
開口331は、一次光学系のマルチ開口板14に形成さ
れている開口141と一対一で対応するようになってい
る。
The secondary optical system 30 includes an E × B deflector 17,
It has two stages of magnifying lenses 31 and 32 for passing secondary electrons separated from the primary optical system 10 by 18, and a multi-aperture detection plate 33. The openings 331 formed in the multi-aperture detection plate 33 correspond one-to-one with the openings 141 formed in the multi-aperture plate 14 of the primary optical system.

【0011】検出系40は、二次光学系30のマルチ開
口検出板33の各開口331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8個)検出器41
と、各検出器41からの検出信号をデジタル信号に変換
するA/D変換器42と、デジタル信号を二次元パター
ンに変換する画像形成回路43と、二次元パターンのエ
ッジを検出してエッジ画像に変換する回路44と、画像
形成回路43からの画像データにより等高線画像を形成
する信号強度画像形成回路45と、エッジ画像に変換す
る回路44又は信号強度画像形成回路45を選択的に切
り換える切換スイッチ46、47と、検出された二次元
パターンをパターンデータからの二次元パターンと比較
するパターン比較回路48と、を各検出器毎に独立して
備えている。また、検出系40は上記各回路を制御する
中央演算装置49を備えている。
The detection system 40 includes a plurality (eight in this embodiment) of detectors 41 disposed in close proximity to and corresponding to the respective openings 331 of the multi-aperture detection plate 33 of the secondary optical system 30.
An A / D converter 42 that converts a detection signal from each detector 41 into a digital signal; an image forming circuit 43 that converts a digital signal into a two-dimensional pattern; and an edge image that detects edges of the two-dimensional pattern. , A signal strength image forming circuit 45 for forming a contour image based on the image data from the image forming circuit 43, and a changeover switch for selectively switching the circuit 44 for converting to an edge image or the signal strength image forming circuit 45. 46 and 47 and a pattern comparison circuit 48 for comparing the detected two-dimensional pattern with a two-dimensional pattern from pattern data are provided independently for each detector. The detection system 40 includes a central processing unit 49 for controlling each of the above circuits.

【0012】次に、上記構成の電子線装置1の動作につ
いて説明する。電子銃11から放出された一次電子線
は、光軸Aにほぼ平行な8本の電子線Cとなり一次光学
系10のコンデンサレンズ12によって集束されて電子
線の放出角度が拡大され、コンデンサレンズ13によっ
て集束される。次に、一次電子線Cはマルチ開口板14
の複数の開口141を通して複数の電子ビームに成形さ
れる。マルチ開口板を通過した電子ビームは位置P1で
クロスオーバを形成し、更に縮小レンズ15によってマ
ルチ開口板14の縮小像をP2に形成する。この縮小像
は対物レンズ19,20,21で集束され試料Sの表面
上に合焦される。E×B分離器17,18には電子ビー
ムをごく僅かしか偏向しないような電圧及び電流にそれ
らの値が定められており、複数(この実施形態では8
本)の電子ビームはE×B分離器17,18及び静電偏
向器16の双方によって試料Sの表面上を同時に走査す
るように偏向される。合焦された複数の電子ビームによ
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Dが放出される。この二次電子
Dは、対物レンズ19,20,21の内の中央電極20
に印加された高電圧で加速されかつ集束され、対物レン
ズを通過する。更に、E×B分離器17,18で偏向さ
れて二次光学系30に投入され二次光学系の光軸Bに沿
って入射される。このとき、二次電子による像はE×B
分離器17,18の偏向主面あるいは偏向主面の少し検
出器側のP3に形成される。
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 becomes eight electron beams C substantially parallel to the optical axis A, is focused by the condenser lens 12 of the primary optical system 10, and the emission angle of the electron beam is enlarged, and the condenser lens 13 Focused by Next, the primary electron beam C is applied to the multi-aperture plate 14.
Are formed into a plurality of electron beams through the plurality of openings 141. The electron beam passing through the multi-aperture plate forms a crossover at a position P1, and a reduced image of the multi-aperture plate 14 is formed at P2 by a reduction lens 15. This reduced image is focused by the objective lenses 19, 20, and 21 and focused on the surface of the sample S. In the E × B separators 17 and 18, the voltage and the current are set such that the electron beam is very slightly deflected.
This electron beam is deflected by both the E × B separators 17 and 18 and the electrostatic deflector 16 so as to simultaneously scan the surface of the sample S. The sample S is irradiated at a plurality of points by the plurality of focused electron beams, and secondary electrons D are emitted from the plurality of irradiated points. This secondary electron D is applied to the center electrode 20 of the objective lenses 19, 20, and 21.
Are accelerated and focused by the high voltage applied to and pass through the objective lens. Further, the light is deflected by the E × B separators 17 and 18 and is input to the secondary optical system 30 to be incident along the optical axis B of the secondary optical system. At this time, the image due to the secondary electrons is E × B
It is formed on the principal deflection surface of the separators 17 and 18 or P3 slightly on the detector side of the principal deflection surface.

【0013】位置P3で形成された二次電子の像は2段
の拡大レンズ31,32で二次電子の像間距離が拡大さ
れて、マルチ開口検出板33の対応する開口331に合
焦され、その像を各開口331に対応して配置された検
出器41で検出する。検出器41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。検出器41は
それぞれ増幅器を有し変換された電気信号を増幅する。
このようにして増幅された電気信号は、各検出器41か
ら出力されてそれぞれA/D変換器42によりデジタル
信号に変換された後、画像形成回路43に入力される。
画像形成回路43は入力されたデジタル信号を二次元パ
ターンに変換する。画像形成回路43には、一次電子ビ
ームを偏向させるための走査信号が偏向走査電源50に
より供給されるようになっている。二次元パターンに変
換された後、エッジ検出回路44でパターンエッジが検
出されて正確な二次元パターンに変換され、エッジ画像
が形成される。次に、このエッジ画像の信号はパターン
比較回路に入力され、予め設定された標準の二次元パタ
ーン或いは以前のダイの同一場所の画像と比較すること
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。
The secondary electron image formed at the position P3 is expanded in the two-stage magnifying lenses 31 and 32 so that the distance between the secondary electrons is enlarged and focused on the corresponding aperture 331 of the multi-aperture detection plate 33. The image is detected by the detector 41 arranged corresponding to each opening 331. The detector 41 converts the detected electron beam into an electric signal representing the intensity. The detectors 41 each have an amplifier and amplify the converted electric signal.
The electric signals amplified in this manner are output from the detectors 41, converted into digital signals by the A / D converters 42, and then input to the image forming circuit 43.
The image forming circuit 43 converts the input digital signal into a two-dimensional pattern. The image forming circuit 43 is supplied with a scanning signal for deflecting the primary electron beam from a deflection scanning power supply 50. After being converted into a two-dimensional pattern, the pattern edge is detected by the edge detection circuit 44 and converted into an accurate two-dimensional pattern, thereby forming an edge image. Next, the signal of the edge image is input to a pattern comparison circuit, and the quality of the detected (evaluated) pattern of the sample S is compared with a standard two-dimensional pattern set in advance or an image of the same location of a previous die. Is detected.

【0014】上記とは別に、切換スイッチ46,47を
信号強度画像形成回路45の側に切り換えて、画像形成
回路43から出力された画像データを信号強度画像形成
回路45に入力させることにより等高線画像を形成する
ことも可能である。電位コントラスト画像を見てビアの
接触不良を検出する場合には信号強度画像形成回路45
に切り換えることが有利である。評価するパターンに依
存して中央演算装置49からの指令により何れの回路で
も選択することができるようにすることが望ましい。電
位コントラスト画像を得る場合は、対物レンズ19.2
0,21の内の下極21に試料(例えばウェハ)より更
に低い電位の電圧を付与し、二次電子の一部をウェハ側
に追い戻すようにすればよい。
Apart from the above, the changeover switches 46 and 47 are switched to the signal intensity image forming circuit 45 side, and the image data output from the image forming circuit 43 is input to the signal intensity image forming circuit 45, thereby forming the contour line image. It is also possible to form When detecting a contact failure of the via by looking at the potential contrast image, the signal intensity image forming circuit 45
It is advantageous to switch to It is desirable that any circuit can be selected by a command from the central processing unit 49 depending on the pattern to be evaluated. When obtaining a potential contrast image, the objective lens 19.2
A voltage of a potential lower than that of the sample (eg, wafer) may be applied to the lower electrode 21 of 0, 21 so as to drive some of the secondary electrons back to the wafer.

【0015】エッジ検出回路44では、単一のスレッシ
ョールド値が設定され、その値より大きい二次電子信号
のアドレスでは1とし、スレッショールド値より小さい
二次電子信号のアドレスでは0とする2値に全アドレス
が変換されて2値のパターン画像に変換される。また、
信号強度の画像では、信号強度の最大値と最小値の間が
数等分されて複数のスレッショールド値が設定され、各
スレッショールド値の等強度曲線が描かれる。この等強
度曲線は画素単位の凹凸が激しいので滑らかな曲線にな
るように修正してもよい。
In the edge detection circuit 44, a single threshold value is set, and it is set to 1 for an address of a secondary electron signal larger than the threshold value, and set to 0 for an address of a secondary electron signal smaller than the threshold value. All addresses are converted to binary and converted to a binary pattern image. Also,
In the image of the signal strength, a plurality of threshold values are set by equally dividing the maximum value and the minimum value of the signal strength, and an equal strength curve of each threshold value is drawn. This iso-intensity curve may be modified so as to be a smooth curve because the unevenness in pixels is severe.

【0016】次に図2及び図3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2
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 wiring portion serving as an insulating layer, or a metal thin film forming an electrode portion.
(2) Oxidation step of oxidizing this thin film layer or wafer substrate (3) Lithography to form a resist pattern using a mask (reticle) to selectively process the thin film layer or 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 by the required number of layers to manufacture a semiconductor device that operates as designed.

【0018】図3は、図2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. 3 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 the inspection can be performed with a high throughput, it is possible to perform the 100% inspection, thereby improving the yield of products and preventing the shipment of defective products.

【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)マルチビームを用いて試料の評価をするので、評
価のスループットをビーム数に相当する倍数だけ増加さ
せることができる。 (ロ)検出系の画像処理用の諸回路をそれぞれ独立して
設け、各ビームからの信号を独立に処理できるため、ビ
ーム間のつなぎ領域の問題を考慮する必要がなくなっ
た。 (ハ)試料の形状欠陥を検出する場合はパターンエッジ
画像を利用し、電位コントラストから欠陥を検出する場
合は信号強度画像を利用する等により、パターンにより
最適な回路を選択することが可能である。 (ニ)二次元画像を形成するとき、ビーム間の境界部分
の処理を省略することもできる。
According to the present invention, the following effects can be obtained. (A) Since the sample is evaluated using the multi-beam, the throughput of the evaluation can be increased by a multiple corresponding to the number of beams. (B) Since various circuits for image processing of the detection system are provided independently and signals from each beam can be processed independently, it is no longer necessary to consider the problem of a connection region between beams. (C) When detecting a shape defect of a sample, a pattern edge image is used, and when detecting a defect from a potential contrast, a signal intensity image is used, so that an optimal circuit can be selected according to a pattern. . (D) When forming a two-dimensional image, the processing at the boundary between the beams can be omitted.

【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】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. 2 is a flowchart showing one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図3】図2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. 3 is a flowchart showing a lithography step which is a core of the wafer processing step of FIG. 2;

【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、13: コンデンサレンズ 14: マルチ開口板 15: 縮小レ
ンズ 16: 静電偏向器 17,18:
E×B偏向器 19,20,21: 対物レンズ 30: 二次光
学系 31、32: 拡大レンズ 33: マルチ
開口検出板 40: 検出系 41: 検出器 42: A/D変換器 43: 画像形
成回路 44: エッジ画像に変換する回路 45: 信号強度画像形成回路 46,47:
切換スイッチ 48: パターン比較回路 49: 中央演
算装置 50: 偏向走査電源
1: electron beam device 10: primary optical system 11: electron gun 12, 13: condenser lens 14: multi-aperture plate 15: reduction lens 16: electrostatic deflector 17, 18:
Ex × B deflector 19, 20, 21: Objective lens 30: Secondary optical system 31, 32: Magnifying lens 33: Multi-aperture detection plate 40: Detection system 41: Detector 42: A / D converter 43: Image formation Circuit 44: Circuit for converting to an edge image 45: Signal strength image forming circuit 46, 47:
Changeover switch 48: Pattern comparison circuit 49: Central processing unit 50: Deflection scanning power supply

───────────────────────────────────────────────────── 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) H01J 37/28 H01J 37/28 B 37/29 37/29 // G01R 31/02 G01R 31/02 (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 加藤 隆男 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 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 DA09 EA05 FA01 KA03 LA11 MA05 SA01 2G014 AA01 AA02 AA03 AA08 AB59 AC11 5C033 NN01 UU04 UU05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01J 37/28 H01J 37/28 B 37/29 37/29 // G01R 31/02 G01R 31/02 (72 ) Inventor: Mamoru Nakasuji Inside Ebara Meister Co., Ltd., 11-1, Haneda, Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo (72) Inventor Takao Kato Inside Ebara Seisakusho, Inc. 11-1, Asahi-cho, Haneda, Ota-ku, Tokyo (72) Inventor Noji Shinji 11-1 Haneda Asahimachi, Ota-ku, Tokyo Ebara Corporation (72) Inventor Toru Satake 11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo F-term in Ebara Corporation (reference) 2G001 AA03 AA10 BA07 CA03 DA09 EA05 FA01 KA03 LA11 MA05 SA01 2G014 AA01 AA02 AA03 AA08 AB59 AC11 5C033 NN01 UU04 UU05

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の一次電子線を集束して前記電子線
で試料上を走査する一次光学系と、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から分離し、複数の二
次電子の像を各々の検出器に導入する二次光学系と、各
検出器から独立して出力される複数の検出信号を画像処
理する検出系とを備えた電子線装置において、 前記検出系は、前記検出器からの検出信号をデジタル信
号に変換するA/D変換器と、前記デジタル信号から二
次元パターンを形成する画像形成回路と、前記二次元パ
ターンのエッジを検出してエッジ画像に変換する回路
と、前記検出された二次元パターンをパターンデータか
らの二次元パターンと比較するパターン比較回路と、を
各検出器毎に独立して備えてい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 after passing secondary electrons emitted from the sample by the scanning of the primary electron beams through an objective lens. A secondary optical system that separates from the primary optical system with an E × B separator and introduces a plurality of secondary electron images to each detector, and a plurality of detection signals that are output independently from each detector. An electron beam apparatus comprising: a detection system for processing; an A / D converter for converting a detection signal from the detector into a digital signal; and an image forming apparatus for forming a two-dimensional pattern from the digital signal. A circuit for detecting an edge of the two-dimensional pattern and converting the detected two-dimensional pattern into an edge image; and a pattern comparison circuit for comparing the detected two-dimensional pattern with a two-dimensional pattern from pattern data. Independently prepared An electron beam apparatus characterized in that:
【請求項2】 複数の一次電子線を集束して前記電子線
で試料上を走査する一次光学系と、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から分離し、複数の二
次電子の像を各々の検出器に導入する二次光学系と、各
検出器から独立して出力される複数の検出信号を画像処
理する検出系とを備えた電子線装置において、 前記検出系は、前記検出器からの検出信号をデジタル信
号に変換するA/D変換器と、前記デジタル信号から二
次元パターンを形成する画像形成回路と、前記画像形成
回路からの画像データにより等高線画像を形成する信号
強度画像形成回路と、前記検出された二次元パターンを
パターンデータからの二次元パターンと比較するパター
ン比較回路と、を各検出器毎に独立して備えていること
を特徴とする電子線装置。
2. A primary optical system for converging a plurality of primary electron beams and scanning the sample with the electron beams, and after passing secondary electrons emitted from the sample by the scanning of the primary electron beams through an objective lens. A secondary optical system that separates from the primary optical system with an E × B separator and introduces a plurality of secondary electron images to each detector, and a plurality of detection signals that are output independently from each detector. An electron beam apparatus comprising: a detection system for processing; an A / D converter for converting a detection signal from the detector into a digital signal; and an image forming apparatus for forming a two-dimensional pattern from the digital signal. Circuit, a signal intensity image forming circuit for forming a contour image based on image data from the image forming circuit, and a pattern comparing circuit for comparing the detected two-dimensional pattern with a two-dimensional pattern from pattern data. Every vessel An electron beam apparatus, which is provided independently of the above.
【請求項3】 複数の一次電子線を集束して前記電子線
で試料上を走査する一次光学系と、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から分離し、複数の二
次電子の像を各々の検出器に導入する二次光学系と、各
検出器から出力される複数の検出信号を画像処理する検
出系とを備えた電子線装置において、 前記検出系は、前記検出器からの検出信号をデジタル信
号に変換するA/D変換器と、前記デジタル信号から二
次元パターンを形成する画像形成回路と、前記二次元パ
ターンのエッジを検出してエッジ画像に変換する回路
と、前記画像形成回路からの画像データにより等高線画
像を形成する信号強度画像形成回路と、前記エッジ画像
に変換する回路又は前記信号強度画像形成回路を選択的
に切り換える切換スイッチと、前記検出された二次元パ
ターンをパターンデータからの二次元パターンと比較す
るパターン比較回路と、を各検出器毎に独立して備えて
いることを特徴とする電子線装置。
3. A primary optical system for converging a plurality of primary electron beams and scanning the sample with the electron beams, and after passing secondary electrons emitted from the sample by the scanning of the primary electron beams through an objective lens. A secondary optical system that separates from the primary optical system with an E × B separator and introduces a plurality of secondary electron images into each detector, and a detection that performs image processing on a plurality of detection signals output from each detector An electron beam apparatus comprising: an A / D converter that converts a detection signal from the detector into a digital signal; an image forming circuit that forms a two-dimensional pattern from the digital signal; A circuit for detecting an edge of the two-dimensional pattern and converting it to an edge image; a signal intensity image forming circuit for forming a contour image based on image data from the image forming circuit; a circuit for converting the edge image to the edge image or the signal intensity Image shape A changeover switch for selectively switching a circuit, and a pattern comparison circuit for comparing the detected two-dimensional pattern with a two-dimensional pattern from pattern data, independently provided for each detector. Electron beam device.
【請求項4】 複数の一次電子線を集束して前記電子線
で試料上を走査する一次光学系と、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から分離し、複数の二
次電子の像を各々の検出器に導入する二次光学系と、各
検出器から出力される複数の検出信号をそれぞれ独立し
て処理する信号処理回路とを備えた電子線装置におい
て、 前記複数の二次電子像は前記E×B分離器の偏向主面又
は偏向主面よりも僅かに検出器側に形成されることを特
徴とする電子線装置。
4. A primary optical system for converging a plurality of primary electron beams and scanning the sample with the electron beam, and after passing secondary electrons emitted from the sample by the scanning of the primary electron beam through an objective lens. A secondary optical system that separates from the primary optical system with an E × B separator and introduces a plurality of secondary electron images into each detector, and a plurality of detection signals output from each detector are independently provided. An electron beam apparatus comprising a signal processing circuit for processing, wherein the plurality of secondary electron images are formed on the detector main surface of the E × B separator or slightly on the detector side of the main deflection surface. Electron beam device.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の電
子線装置を用いてプロセス途中のウエハの評価を行うデ
バイスの製造方法。
5. A device manufacturing method for evaluating a wafer during a process using the electron beam apparatus according to claim 1.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008215969A (en) * 2007-03-02 2008-09-18 Hitachi High-Technologies Corp Charged particle beam applying apparatus

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