JP2002237270A - Charged particle beam deflector and charged particle beam defect inspection device and method using the same - Google Patents

Charged particle beam deflector and charged particle beam defect inspection device and method using the same

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JP2002237270A
JP2002237270A JP2001034677A JP2001034677A JP2002237270A JP 2002237270 A JP2002237270 A JP 2002237270A JP 2001034677 A JP2001034677 A JP 2001034677A JP 2001034677 A JP2001034677 A JP 2001034677A JP 2002237270 A JP2002237270 A JP 2002237270A
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charged particle
particle beam
voltage
electrodes
circumference
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JP2001034677A
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Japanese (ja)
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Takeaki Nin
偉明 任
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Ebara Corp
Nikon Corp
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Ebara Corp
Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charged particle beam deflector allowing the generation of a uniform electric field and the correction of the track of a secondary beam while minimizing the distortion of an image to be formed on a detection plane, and a charged particle beam defect inspection device and method using the same. SOLUTION: The beam deflector A comprises eight electrodes 71-78 arranged at equal spaces on a circumference in such a manner that an angle α made between two adjacent electrodes from a circumferential center O is equal to an angle β made between the electrodes from the circumferential center O, power supplies 71a-78a for applying voltage to the electrodes 71-78 and a bema deflector control part 79 for controlling the power supplies 71a-78a. A deflection field generation control system 79a, a first uniform field generation control system 79b and a second uniform field generation control system 79c are used for controlling values for voltage to be distributed to the electrodes 71-78 to make an electric field to be generated in the circumference uniform.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電極に電圧を印加
して電場を生成し、電子ビームやイオンビーム等の荷電
粒子ビームを偏向する荷電粒子ビーム偏向装置と、それ
を用いて半導体基板や液晶基板等の物体面の観察や欠陥
の検査を行う荷電粒子ビーム欠陥検査装置及び方法と半
導体素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charged particle beam deflecting device for generating an electric field by applying a voltage to an electrode and deflecting a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam. The present invention relates to a charged particle beam defect inspection apparatus and method for observing an object surface such as a liquid crystal substrate and inspecting defects, and a semiconductor element.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子は、プレーナ技術を用いて半
導体基板表面に微細なパターンを形成したものである
が、半導体素子の小形化、高集積化等に伴い、そのパタ
ーンは微細化されてきている。このような半導体素子の
表面状態の観察及び欠陥検査に用いられる欠陥検査装置
には、例えば0.1μmの検出感度が要求される。かか
る検出感度や検査速度の高速化の要求を満たすものとし
て、走査型電子顕微鏡等の荷電粒子ビームを用いた荷電
粒子線顕微鏡が荷電粒子ビーム欠陥検査装置として用い
られてきている。とりわけ、低エネルギー電子ビーム
は、半導体素子にイオンプランテーション等による損傷
を与えず、また、絶縁体の帯電効果等が低減されるた
め、半導体素子のパターン検査等に広く利用されてい
る。
2. Description of the Related Art A semiconductor device has a fine pattern formed on the surface of a semiconductor substrate by using a planar technique. However, as the size of the semiconductor device becomes smaller and the integration becomes higher, the pattern becomes finer. I have. Such a defect inspection apparatus used for observing the surface state of a semiconductor element and inspecting defects requires a detection sensitivity of, for example, 0.1 μm. In order to satisfy such a demand for higher detection sensitivity and higher inspection speed, a charged particle beam microscope using a charged particle beam such as a scanning electron microscope has been used as a charged particle beam defect inspection apparatus. In particular, low-energy electron beams do not damage semiconductor elements due to ion plantation or the like and reduce the effect of charging an insulator, and are thus widely used for pattern inspection of semiconductor elements.

【0003】従来、電子ビームを用いた荷電粒子ビーム
欠陥検査装置として、例えば、特開平11−13505
6号公報などに記載されたものが知られている。図7
は、このような従来の荷電粒子ビーム欠陥検査装置を用
いた半導体素子の表面状態の検査を概略的に示すもので
ある。荷電粒子ビームとしての電子ビームは、荷電粒子
源である電子銃100で生成され、一次ビームとして、
図示されぬ一次光学系により図中矢印(イ)の方向に移
送される。一次ビームがウィーンフィルタ200に入射
されると、一次ビームは、図中矢印(ロ)の方向に偏向
され、対物光学系300を通過して半導体素子等の試料
400の表面に照射される。これにより、試料400か
ら、二次電子、反射電子、後方散乱電子が得られる。二
次電子の発生確率が物体表面の物性に依存することか
ら、二次電子が表面検査用の二次ビームとして対物光学
系300とウィーンフィルタ200により図中矢印
(ハ)に示される方向に移送され、二次光学系500に
よって検出装置600の検出面600a上に結像され
る。
[0003] Conventionally, as a charged particle beam defect inspection apparatus using an electron beam, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-13505 has been proposed.
No. 6 is known. FIG.
1 schematically shows the inspection of the surface state of a semiconductor device using such a conventional charged particle beam defect inspection apparatus. An electron beam as a charged particle beam is generated by an electron gun 100 as a charged particle source, and as a primary beam,
It is transported by a primary optical system (not shown) in the direction of the arrow (a) in the figure. When the primary beam enters the Wien filter 200, the primary beam is deflected in the direction of the arrow (b) in the figure, passes through the objective optical system 300, and irradiates the surface of a sample 400 such as a semiconductor device. Thus, secondary electrons, reflected electrons, and backscattered electrons are obtained from the sample 400. Since the generation probability of secondary electrons depends on the physical properties of the object surface, the secondary electrons are transferred as a secondary beam for surface inspection by the objective optical system 300 and the Wien filter 200 in the direction indicated by the arrow (c) in the figure. Then, an image is formed on the detection surface 600a of the detection device 600 by the secondary optical system 500.

【0004】ところで、二次ビームは、二次光学系50
0の加工精度、組立誤差等から、例えば図中点線で示さ
れるように理想的な光軸からずれ、ある角度を有して二
次光学系500から射出される。そこで、二次光学系5
00の終端側の検出装置600に臨む位置に、荷電粒子
ビーム偏向装置700を設けて、図中矢印(ニ)の方向
への軌道修正が行われる。二次光学系500内の射出瞳
から荷電粒子ビーム偏向装置700までの距離dは、装
置にもよるが、例えば30mm程度であり、荷電粒子ビ
ーム偏向装置700から検出面600aまでの距離L
は、例えば、500mm程度である。仮に荷電粒子ビー
ム偏向装置700による二次ビームの軌道修正を行わな
いとすると、光軸上で結像すべき像が、例えば検出面6
00aの光軸から10mm程ずれた所に結像される。こ
の場合、荷電粒子ビーム偏向装置700は、二次ビーム
におよそ20mrad程の偏向を与えて、光軸上で結像
するように二次ビームの軌道を修正する。図8には、荷
電粒子ビーム偏向装置700が光軸方向から見た状態で
示されている。図において荷電粒子ビーム偏向装置70
0は、円周上に等間隔に配列された8個の電極711〜
718と、電極711〜718に電圧をそれぞれ印加す
る図示されぬ電圧印加装置を有している。二次ビームと
しての電子ビームを例えば図中矢印(ホ)の方向に偏向
する場合には、先ず、互いに隣り合う2個の電極71
1,712に所定の正の電圧Vを印加し、電極711,
712に前記円周の中心を挟んで対向配置される互いに
隣り合う2個の電極715,716に電圧Vと絶対値を
等しい負の電圧−Vをそれぞれ印加し、電極711,7
12から電極715,716に向う電場を生成する。そ
して、電圧V及び電圧−Vが印加される4個の電極71
1,712,715,716に隣り合う他の残りの4個
の電極713,714,717,718に、電圧V及び
電圧−Vを所定比率tだけ低減した電圧、すなわち、電
極713,718に電圧t×Vを、電極714,717
に電圧−t×Vをそれぞれ印加して前記荷電粒子ビーム
を偏向する電場を一様にする。図には、このように生成
された電場の等電位線が示されている。tの値は偏向す
る方向によって適宜選択されるが、矢印(ホ)の方向に
偏向する場合、約0.4程度の値が選ばれる。一般に、
円周上に配置された大きさを持たない理想的な点状の複
数の電極に電圧を印加し、円周内にできるかぎり一様な
電場を発生させるには、円周の中心から電極に向う方向
と荷電粒子ビームを偏向させる方向とがなす角の余弦に
比例した電圧を印加すればよいので、電極711〜71
8に印加される電圧は、荷電粒子ビームが偏向される方
向に応じて適宜最適な値が選択される。
By the way, the secondary beam is transmitted to the secondary optical system 50.
For example, as shown by a dotted line in the drawing, the light is emitted from the secondary optical system 500 at a certain angle due to a processing accuracy of 0, an assembly error, and the like, as shown by a dotted line in the figure. Therefore, the secondary optical system 5
A charged particle beam deflector 700 is provided at a position facing the detection device 600 at the end of 00, and the trajectory is corrected in the direction of arrow (d) in the figure. The distance d from the exit pupil in the secondary optical system 500 to the charged particle beam deflecting device 700 depends on the device, but is, for example, about 30 mm, and the distance L from the charged particle beam deflecting device 700 to the detection surface 600a.
Is, for example, about 500 mm. If the trajectory of the secondary beam is not corrected by the charged particle beam deflecting device 700, the image to be formed on the optical axis is, for example, the detection surface 6
An image is formed at a position shifted by about 10 mm from the optical axis of 00a. In this case, the charged particle beam deflecting device 700 deflects the secondary beam by about 20 mrad, and corrects the trajectory of the secondary beam so that an image is formed on the optical axis. FIG. 8 shows the charged particle beam deflecting device 700 as viewed from the optical axis direction. In the figure, a charged particle beam deflector 70
0 denotes eight electrodes 711 to 711 arranged at equal intervals on the circumference.
718 and a voltage application device (not shown) for applying a voltage to each of the electrodes 711 to 718. When deflecting the electron beam as a secondary beam in, for example, the direction of arrow (e) in the figure, first, two electrodes 71 adjacent to each other are used.
1, 712, a predetermined positive voltage V is applied to the electrodes 711,
A negative voltage −V having an absolute value equal to the voltage V is applied to two electrodes 715 and 716 adjacent to each other with the center of the circumference interposed therebetween at 712.
An electric field is generated from 12 toward electrodes 715 and 716. The four electrodes 71 to which the voltage V and the voltage −V are applied
The remaining four electrodes 713, 714, 717, and 718 adjacent to 1, 712, 715, and 716 apply a voltage obtained by reducing the voltage V and the voltage −V by a predetermined ratio t, that is, apply a voltage to the electrodes 713 and 718. t × V is applied to the electrodes 714 and 717
To make the electric field for deflecting the charged particle beam uniform. The figure shows equipotential lines of the electric field generated in this way. The value of t is appropriately selected depending on the direction in which the light is to be deflected. When the light is deflected in the direction of the arrow (e), a value of about 0.4 is selected. In general,
In order to apply a voltage to a plurality of ideal point-shaped electrodes arranged on the circumference and having no size, and to generate an electric field as uniform as possible in the circumference, it is necessary to apply a voltage from the center of the circumference to the electrodes. Since it suffices to apply a voltage proportional to the cosine of the angle formed between the direction in which the charged particle beam deflects and the direction in which the
As the voltage applied to 8, an optimal value is appropriately selected according to the direction in which the charged particle beam is deflected.

【0005】また、検出装置600には、検査効率を上
げ、スループットの向上を図る目的で、例えば、特開平
10−197462号公報などに記載されたTDI(Ti
me-Delay-Integration;時間遅延積分型)アレイCCD
(以後TDIセンサと称する)が用いられる。このTD
Iセンサは、ラインスキャンCCDに比べて高解度の画
像を短時間で撮像することができるという特徴を有して
いる。ラインスキャンCCDの場合、試料表面に電子ビ
ームを集束させて輝度を高くして照射し、かつ、その照
射位置をスキャンすることで撮像が行われる。短時間で
撮像を行うためには電子ビームの電流を増加させてさら
に輝度を増加させなければならないが、電子ビームのエ
ネルギーが低いためクーロン力によりビームが発散して
解像度が低下するという問題を生じる。このため、ライ
ンスキャンCCDを用いると、自ずと撮像時間の短縮に
は限界が伴い、しかも、試料の撮像領域への搬送、及び
撮像領域からの取出しの途中の時間は撮像には用いられ
ないという時間の無駄も存在している。これに対して、
TDIセンサの場合、後述するように、試料を搬送しな
がら撮像ができるため撮像時間に無駄がなく、試料表面
を一様に電子ビームによって照射することから、試料表
面を電子ビームでスキャンする時間を省くことができ、
かつ、輝度も抑えられてクーロン力によるビームの発散
等の問題も生じない。
[0005] In addition, for the purpose of increasing the inspection efficiency and improving the throughput, the detection device 600 includes, for example, a TDI (Ti / Ti) described in JP-A-10-197462.
me-Delay-Integration (time delay integration type) Array CCD
(Hereinafter referred to as a TDI sensor). This TD
The I-sensor has a feature that it can capture a high-resolution image in a short time as compared with a line scan CCD. In the case of a line scan CCD, an image is taken by focusing an electron beam on a sample surface, irradiating the sample with high luminance, and scanning the irradiation position. In order to perform imaging in a short time, the brightness of the electron beam must be further increased by increasing the current of the electron beam. However, since the energy of the electron beam is low, the beam diverges due to the Coulomb force and the resolution is reduced. . For this reason, if a line scan CCD is used, there is a limit in shortening the imaging time naturally, and the time during which the sample is conveyed to the imaging area and the time during removal from the imaging area is not used for imaging. Waste also exists. On the contrary,
In the case of the TDI sensor, as described later, imaging can be performed while transporting the sample, so that the imaging time is not wasted, and the sample surface is uniformly irradiated with the electron beam. Can be omitted,
In addition, the brightness is suppressed and there is no problem such as divergence of the beam due to Coulomb force.

【0006】ここで、検出装置600とTDIセンサに
よる撮像について図9及び図10を用いて説明する。図
9は、検出装置600を示す図である。検出面600a
上に結像される二次ビームとしての電子ビームは、第1
のMCP(Micro-Channel-Plate)601に入射され、
第1のMCP601と第2のMCP602内を通過する
うちにその電流量が増幅され、蛍光面603に衝突す
る。その際、第1のMCP601の入り口の電位は、電
子ビームがMCPの検出効率を最大にするエネルギーを
持つように調整される。第1のMCP601と第2のM
CP602の間には電子を増幅させるための電圧が印加
され、第2のMCP602と蛍光面603との間には第
2のMCP602から射出される電子ビームのクーロン
力による発散と解像度の低下を抑えるために、さらに加
速用の電圧が印加されている。蛍光面603では、電子
が光子に変換され、その出力画像はFOP(Fiber-Opti
c-Plate)604を介してTDIセンサを搭載したカメ
ラ605に照射される。ここで、FOP604は、蛍光
面603での画像サイズとカメラ605の撮像サイズを
合わせるように画像を縮小するように構成されている。
図10は、TDIセンサのブロック図である。TDIセ
ンサは、図中X方向にC(1),C(2)・・・C(M−
1),C(M)のM個並んだライン状のCCD画素列
が、図中Y方向にROW(1),ROW(2)・・・RO
W(N−1),ROW(N)のN個並べられて構成され
ている。各CCD画素列上の蓄積電荷は、外部から供給
される1垂直クロック信号により、一度にY方向へCC
D1画素分だけ転送されるようになっている。試料40
0を移動させ、ある時点でROW(1)上に結像された
試料400の画像が、試料400の移動とともにY方向
に1画素列分だけ移動すると、それと同期して垂直クロ
ック信号が与えられ、ROW(1)に撮像されたM個の
ライン画像は、ROW(2)に転送される。そこで同じ
画像を撮像し続けるので、蓄積される画像の電荷は2倍
になる。続けて画像が垂直方向にさらに1画素分移動
し、同期クロック信号が与えられると、蓄積画像はRO
W(3)に転送され、そこで画像電荷を3倍になるまで
蓄積する。以下順々に、画像の移動に追随してROW
(N)まで電荷の転送と撮像を繰り返し終わると、N倍
の画像電荷を蓄積した結果が水平レジスタからシリアル
に画像データとして取り出される。以上説明した動作
が、各画素列ROW(1)〜ROW(N)で同時に行わ
れ、2次元の画像(M画素×N画素)を垂直方向に送り
ながら、1画素で蓄積される画像電荷のN倍になるまで
蓄積された画像電荷が1ラインずつ同期して取り出され
る。こうして、TDIセンサを用いた検出装置600の
場合、試料400が搬送されながら同時に撮像が行わ
れ、高解度の画像が短時間で撮像される。
Here, the imaging by the detection device 600 and the TDI sensor will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a diagram illustrating the detection device 600. Detection surface 600a
The electron beam as a secondary beam imaged on the first
Incident on the MCP (Micro-Channel-Plate) 601 of
While passing through the first MCP 601 and the second MCP 602, the current amount is amplified and collides with the fluorescent screen 603. At that time, the potential at the entrance of the first MCP 601 is adjusted so that the electron beam has energy that maximizes the MCP detection efficiency. First MCP 601 and second MCP
A voltage for amplifying electrons is applied between the CPs 602, and between the second MCP 602 and the phosphor screen 603, the divergence of the electron beam emitted from the second MCP 602 due to Coulomb force and a decrease in resolution are suppressed. Therefore, an accelerating voltage is further applied. On the phosphor screen 603, electrons are converted into photons, and the output image is FOP (Fiber-Opti).
C-Plate) 604 irradiates a camera 605 equipped with a TDI sensor. Here, the FOP 604 is configured to reduce the image so that the image size on the phosphor screen 603 and the image pickup size of the camera 605 match.
FIG. 10 is a block diagram of the TDI sensor. The TDI sensor has C (1), C (2)... C (M−
1), M (M) linear CCD pixel rows arranged in a row form ROW (1), ROW (2),.
N (W (N-1) and ROW (N)) are arranged. The accumulated charges on each CCD pixel column are simultaneously transferred in the Y direction by one vertical clock signal supplied from the outside.
The data is transferred by D1 pixels. Sample 40
When the image of the sample 400 formed on the ROW (1) at a certain time moves by one pixel column in the Y direction along with the movement of the sample 400, a vertical clock signal is given in synchronization with the movement of the image. , ROW (1) are transferred to ROW (2). Then, since the same image is continuously taken, the charge of the stored image is doubled. Subsequently, when the image is further moved by one pixel in the vertical direction and a synchronous clock signal is applied, the stored image is RO
W (3), where the image charge is accumulated until tripled. ROW following the image movement
When the transfer of charges and the imaging are repeated up to (N), the result of accumulating N times image charges is serially taken out from the horizontal register as image data. The above-described operation is simultaneously performed in each of the pixel rows ROW (1) to ROW (N), and while the two-dimensional image (M pixels × N pixels) is sent in the vertical direction, the image charge accumulated in one pixel is reduced. Until N times, the accumulated image charges are taken out synchronously line by line. Thus, in the case of the detection device 600 using the TDI sensor, imaging is performed simultaneously while the sample 400 is being conveyed, and a high-resolution image is captured in a short time.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、検出装
置にTDIセンサを用いると、ただちに以下のような困
難な問題に直面する。すなわち、試料上のある物点の検
出面上での像点が、試料の移動に倣って検出面上で正確
に移動しなければ、画像電荷が正確に蓄積されず解像度
が低下するという問題である。より具体的に、上述の例
を用いて説明すれば以下のようになる。画像電荷を正確
に蓄積するためには、画素列ROW(k)のl番目の画
素C(l)に蓄積されている画像電荷は、Y方向へのm
回の転送によってROW(k+m)のl番目の画素C
(l)に正確に移行されなければならないと同時に、検
出面600a上で試料400の画像も正確にY方向に移
動しなければならない。図11(a)に示すような観察
領域中点P1に位置する試料400上のある物点が、図
11(b)に示すような検出面600a上の点P1’に
結像されると、試料400上のこの物点が結像される像
点は、図11(a)中矢印で示されるy方向への試料4
00の400’への移動とともに、理想的には、検出面
上におけるY方向の1画素に対応する幅をpとして、例
えば点P1よりY方向にm×pだけ移動した点まで移動
するはずである。そして、ROW(k)からROW(k
+m)の間の画素C(l)において画像電荷が蓄積され
るはずである。しかしながら、現実には、TDIセンサ
の設置誤差、試料400の移動時の誤差に加え、二次光
学系500の収差や、荷電粒子ビーム偏向装置700内
の不均一な電場による電子ビームの偏向によって検出面
600a上の像は歪み、図11(a),(b)に示すよ
うに、試料400上の物点が観察領域中点P1から点P
2へ移動すると共に、点P1’に結像された像点は、理
想的な点からずれた点P2’に向かって変化軌跡を辿っ
て移動する。図中、ΔYは、Y方向の理想的な点からの
ズレ量であり、ΔXは、X方向の点P1’から点P2’
の変化軌跡における最大変化量である。検出面上におけ
るX方向の1画素に対応する幅をPとして、ΔX=K1
×P、また、ΔY=K2m×pと表し、さらに、結像さ
れた点の有効半径をX、Y方向にそれぞれrX 0とrY0
表すことにすると、|rX0|≦0.5×P、|rY0|≦
0.5×pかつ、|K1|≦1、|K2m|≦0.5の
条件を満たさなければ、結像された点は、移動とともに
隣の画素に混ざり込んで撮像されることになり、画像の
解像度が低下する。この例からも明らかなように、とく
に、解像度を上げるために、画素数を増し、より広範な
領域で撮像を行おうとすればするほど、中心から離れた
領域での収差が大きくなり、画像電荷を正確に蓄積され
るために要求される条件を満たすことが難しくなる。こ
の問題は、一般に、X方向に撮像領域が広がったTDI
センサを用いた検出装置の場合に顕在化する。TDIセ
ンサを用いた検出装置の検出面上の1画素に対応する幅
は16μm程である。したがって、画像の解像度を低下
させないためには、検出面上の全ての領域にわたって、
TDIセンサの設置誤差、試料の移動時の誤差、二次光
学系の収差、荷電粒子ビーム偏向装置内の不均一な電場
による二次ビームの偏向によって生じる検出面上の像の
歪み等の全てに、1画素に対応する幅程度の精度が要求
される。とりわけ問題となるのが、二次光学系の下流に
設けられ、二次ビームの軌道を最終的に修正する荷電粒
子ビーム偏向装置内の不均一な電場である。検出面に一
番近いために、偏向しなければならない角度が大きく、
要求される電場の一様性も高くなる。例えば、検出面上
で、一様に画像を10mm程ずらすとすれば、偏向に用
いられる電場の一様性は、少なくとも10-3を満たさな
ければ、軌道修正後の像に歪みが生じて隣り合う画素の
間で画像電荷の混合が発生する。TDIセンサを用いた
検出装置の検出面は、例えば、幅が30mm程であるか
ら、荷電粒子ビーム偏向装置内における二次ビームの広
がりは、2mm程度となり、二次ビームが通過する位置
も考慮すると、荷電粒子ビーム偏向装置中心付近の直径
4mm程の領域内の電場が二次ビームの偏向に寄与しう
る。ところが、図8の等電位線からも明らかなように、
荷電粒子ビーム偏向装置内の電場は、かなり不均一なも
のであって、とりわけ、荷電粒子ビーム偏向装置の中心
を外れるほど不均一性が著しい。典型的な荷電粒子ビー
ム偏向装置の20mm程度の内径に対して、中心付近の
直径4mm程の領域で10-3の一様な電場を得ることは
現実には困難であり、結果的に軌道修正後の画像に許容
できない歪みを生じるという問題を有していた。
However, when a TDI sensor is used as a detecting device, the following difficult problem is immediately encountered. That is, unless the image point of a certain object point on the sample on the detection surface moves accurately on the detection surface following the movement of the sample, the image charge is not accurately accumulated and the resolution is reduced. is there. More specifically, the description will be made using the above example. In order to accurately accumulate the image charges, the image charges accumulated in the l-th pixel C (l) of the pixel row ROW (k) are calculated as m in the Y direction.
Pixel C of ROW (k + m)
At the same time, the image of the sample 400 must be accurately moved on the detection surface 600a in the Y direction. When a certain object point on the sample 400 located at the midpoint P1 of the observation area as shown in FIG. 11A is formed on a point P1 ′ on the detection surface 600a as shown in FIG. 11B, The image point where this object point is formed on the sample 400 is the sample 4 in the y direction indicated by the arrow in FIG.
Along with the movement of 00 to 400 ′, ideally, the width corresponding to one pixel in the Y direction on the detection surface should be p, for example, the point P1 should move to a point moved by m × p in the Y direction from the point P1. is there. Then, from ROW (k) to ROW (k)
+ M), image charge should accumulate in pixel C (l). However, in reality, the error is detected by an error in the installation of the TDI sensor, an error in moving the sample 400, an aberration of the secondary optical system 500, and deflection of the electron beam due to an uneven electric field in the charged particle beam deflection device 700. The image on the surface 600a is distorted, and as shown in FIGS. 11A and 11B, the object point on the sample 400 moves from the midpoint P1 to the point P on the observation area.
2, the image point formed at the point P1 'moves along a change trajectory toward a point P2' deviated from an ideal point. In the figure, ΔY is a deviation amount from an ideal point in the Y direction, and ΔX is a point P2 ′ from a point P1 ′ in the X direction.
Is the maximum change amount in the change trajectory. ΔP = K1 where P is the width corresponding to one pixel in the X direction on the detection surface.
× P Moreover, represents a ΔY = K2 m × p, further the effective radius of the point which is formed X, if each Y-direction will be expressed as r X 0 and r Y0, | r X0 | ≦ 0. 5 × P, | r Y0 | ≦
If the condition of 0.5 × p and | K1 | ≦ 1, | K2 m | ≦ 0.5 is not satisfied, the formed point is mixed with an adjacent pixel as it moves and is picked up. , The resolution of the image is reduced. As is clear from this example, in particular, as the number of pixels is increased in order to increase the resolution, and the imaging is performed in a wider area, the aberration in the area away from the center increases, and the image charge increases. It is difficult to satisfy the conditions required to accumulate the data accurately. This problem is generally caused by a TDI in which the imaging area is widened in the X direction.
This becomes apparent in the case of a detection device using a sensor. The width corresponding to one pixel on the detection surface of the detection device using the TDI sensor is about 16 μm. Therefore, in order not to lower the resolution of the image,
Errors in the installation of the TDI sensor, errors in the movement of the sample, aberrations in the secondary optics, image distortion on the detection surface caused by the deflection of the secondary beam due to the non-uniform electric field in the charged particle beam deflector, etc. In this case, an accuracy of a width corresponding to one pixel is required. Of particular concern is the non-uniform electric field in the charged particle beam deflector provided downstream of the secondary optics and ultimately modifying the trajectory of the secondary beam. Because it is closest to the detection surface, the angle that must be deflected is large,
The required uniformity of the electric field is also high. For example, if the image is uniformly shifted by about 10 mm on the detection surface, if the uniformity of the electric field used for deflection does not satisfy at least 10 −3 , the image after the trajectory correction will be distorted due to distortion. Mixing of image charges occurs between matching pixels. Since the detection surface of the detection device using the TDI sensor has, for example, a width of about 30 mm, the spread of the secondary beam in the charged particle beam deflecting device is about 2 mm, and also considering the position through which the secondary beam passes. The electric field in a region of about 4 mm in diameter near the center of the charged particle beam deflector can contribute to the deflection of the secondary beam. However, as is clear from the equipotential lines in FIG.
The electric field in the charged particle beam deflecting device is fairly non-uniform, especially the more off-center the charged particle beam deflecting device is. It is actually difficult to obtain a uniform electric field of 10 -3 in a region of about 4 mm in diameter near the center for an inner diameter of about 20 mm of a typical charged particle beam deflector, and consequently, trajectory correction This has the problem that unacceptable distortions occur in subsequent images.

【0008】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、一様な電場を生成し、検出面上に結像され
る像の歪みを小さく抑えて二次ビームの軌道を修正する
ことのできる荷電粒子ビーム偏向装置、及びそれを用い
た荷電粒子ビーム欠陥検査装置及び方法を提供すること
にある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and generates a uniform electric field, corrects the distortion of an image formed on a detection surface, and corrects the trajectory of a secondary beam. And a charged particle beam defect inspection apparatus and method using the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】以下、この項に示す例で
は、理解の容易のため、本発明の発明特定事項に実施形
態の図に示す代表的な参照符号を付して説明するが、本
発明の構成又は各発明特定事項は、これら参照符号によ
って拘束されるものに限定されない。上記課題を解決す
るために、本発明の第1の観点による荷電粒子ビーム偏
向装置(A)は、円周上に等間隔に配列された複数の電
極(71〜78)と、前記電極(71〜78)に電圧を
印加する電圧印加装置(5,71a〜78a,79)と
を備え、前記電極(71〜78)に前記電圧印加装置
(5,71a〜78a,79)により所定の電圧を印加
することにより前記円周内に電場を生成して前記円周内
を通過する荷電粒子ビーム(B2)を偏向するように構
成された荷電粒子ビーム偏向装置(A)であって、前記
円周の中心から隣り合う二つの前記電極の間を見込む角
αと、前記円周の中心から前記電極を見込む角βとの関
係が、0.5≦α/β≦2であることを特徴とする。
In the following, in the examples shown in this section, for ease of understanding, specific items of the present invention will be described with reference numerals shown in the drawings of the embodiments. The configuration of the present invention or specific matters of the present invention are not limited to those restricted by these reference numerals. In order to solve the above problem, a charged particle beam deflecting device (A) according to a first aspect of the present invention includes a plurality of electrodes (71 to 78) arranged at equal intervals on a circumference, and the electrodes (71). To a voltage application device (5, 71a to 78a, 79) for applying a voltage to the electrodes (71 to 78). A predetermined voltage is applied to the electrodes (71 to 78) by the voltage application device (5, 71a to 78a, 79). A charged particle beam deflecting device (A) configured to generate an electric field in the circumference by applying the voltage and deflect a charged particle beam (B2) passing through the circumference; The relationship between an angle α that looks between two adjacent electrodes from the center of the circle and an angle β that looks at the electrode from the center of the circumference is 0.5 ≦ α / β ≦ 2. .

【0010】この発明によれば、円周上に配列された電
極の内側に形成される荷電粒子ビームを偏向する電場が
一様になる。従来の荷電粒子ビーム偏向装置において
は、電極を高精度、かつ、容易に配列するという観点か
ら、例えば、一体の円筒状の金属にレーザー加工を施す
といった処置が行われるため、電極同士の間が狭く、円
周の中心から隣り合う二つの電極の間を見込む角αと、
円周の中心から電極を見込む角βとの関係は、α≪βと
されている。このため、中心を離れるほど等電位線が電
極間に集中するようになるため電場の歪みが大きくな
る。発明者らは、電極間の間隔を開けることにより、等
電位線の歪みが小さくなり、したがって電極に囲まれた
円周内に生成される電場が一様になることを数値シュミ
レーションにより確認し、円周の中心から隣り合う二つ
の電極の間を見込む角αと、円周の中心から電極を見込
む角βとの関係が、0.5≦α/β≦2であれば、荷電
粒子ビームの偏向に用いられる円周内の中心領域におい
て、十分な電場の一様性が得られるという見識を得た。
こうして、このような構成としたことにより、電極の配
列された円周内に一様な電場を生成し、荷電粒子ビーム
を一様に偏向して軌道を修正することができる。
According to the present invention, the electric field for deflecting the charged particle beam formed inside the electrodes arranged on the circumference becomes uniform. In a conventional charged particle beam deflector, from the viewpoint of arranging electrodes with high accuracy and ease, for example, a treatment such as performing laser processing on an integral cylindrical metal is performed, so that a gap between the electrodes is generated. An angle α that is narrow and looks between two adjacent electrodes from the center of the circumference,
The relationship with the angle β at which the electrode is viewed from the center of the circumference is α≪β. For this reason, the equipotential lines concentrate between the electrodes as the distance from the center increases, so that the electric field distortion increases. The inventors have confirmed by numerical simulation that by increasing the spacing between the electrodes, the distortion of the equipotential lines is reduced, and thus the electric field generated within the circumference surrounded by the electrodes is uniform, If the relationship between the angle α that looks between two adjacent electrodes from the center of the circumference and the angle β that looks at the electrodes from the center of the circumference is 0.5 ≦ α / β ≦ 2, the charged particle beam We gained the insight that sufficient uniformity of the electric field can be obtained in the central region within the circumference used for deflection.
Thus, with such a configuration, a uniform electric field can be generated within the circumference where the electrodes are arranged, and the trajectory can be corrected by uniformly deflecting the charged particle beam.

【0011】また、本発明の第2の観点による荷電粒子
ビーム偏向装置(A)は、第1の観点による荷電粒子ビ
ーム偏向装置(A)において、前記電極(71〜78)
は、偶数個設けられていることを特徴とする。
The charged particle beam deflecting device (A) according to the second aspect of the present invention is the charged particle beam deflecting device (A) according to the first aspect, wherein the electrodes (71 to 78) are provided.
Is characterized in that an even number is provided.

【0012】また、本発明の第3の観点による荷電粒子
ビーム偏向装置(A)は、円周上に等間隔に配列された
偶数個の電極(71〜78)と、前記電極(71〜7
8)に電圧を印加する電圧印加装置(5,71a〜78
a,79)とを備え、前記電極(71〜78)に前記電
圧印加装置(5,71a〜78a,79)により所定の
電圧を印加することにより前記円周内に電場を生成して
前記円周内を通過する荷電粒子ビーム(B2)を偏向す
るように構成された荷電粒子ビーム偏向装置(A)であ
って、前記電圧印加装置(5,71a〜78a,79)
は、偶数個の前記電極(71〜78)のうち、互いに隣
り合う2個の電極に一の電圧をそれぞれ印加するととも
に、これらの電極に前記円周の中心を挟んで対向配置さ
れる互いに隣り合う2個の電極に前記電圧と絶対値を等
しくして正負が異なる電圧をそれぞれ印加して前記荷電
粒子ビームを偏向する電場を生成する偏向電場生成部
(5,71a〜78a,79,79a)と、前記電圧が
印加される電極に隣り合う他の残りの電極に、前記電圧
を所定比率低減した電圧をそれぞれ印加して前記荷電粒
子ビームを偏向する電場を前記円周内で略一様にする第
1一様電場生成部(5,71a〜78a,79,79
b)と、前記電極に印加された電圧の値をそれぞれ再調
整して前記荷電粒子ビームが通過する位置の電場の一様
性を高める第2一様電場生成部(5,71a〜78a,
79,79c)とを備えていることを特徴とする。
The charged particle beam deflecting device (A) according to the third aspect of the present invention comprises an even number of electrodes (71 to 78) arranged at equal intervals on the circumference and the electrodes (71 to 7).
8) A voltage application device (5, 71a to 78) for applying a voltage to
a, 79), and by applying a predetermined voltage to the electrodes (71-78) by the voltage applying device (5, 71a-78a, 79), an electric field is generated within the circumference to generate the electric field. A charged particle beam deflector (A) configured to deflect a charged particle beam (B2) passing through the circumference, wherein the voltage applying device (5, 71a to 78a, 79)
Applies one voltage to two electrodes adjacent to each other among the even number of the electrodes (71 to 78), and applies adjacent voltages to these electrodes so as to face each other with the center of the circumference interposed therebetween. A deflection electric field generator (5, 71a to 78a, 79, 79a) for generating an electric field for deflecting the charged particle beam by applying a voltage having the same absolute value as that of the voltage to the two matched electrodes and applying voltages having different positive and negative values, respectively. And an electric field for deflecting the charged particle beam by applying a voltage obtained by reducing the voltage by a predetermined ratio to other remaining electrodes adjacent to the electrode to which the voltage is applied, substantially uniformly within the circumference. The first uniform electric field generator (5, 71a to 78a, 79, 79)
b) and a second uniform electric field generating unit (5, 71a to 78a, 5b) that re-adjusts the value of the voltage applied to the electrode to increase the uniformity of the electric field at the position where the charged particle beam passes.
79, 79c).

【0013】この発明によれば、遇数個の電極に印加す
る電圧の値を調整することによって、電極に囲まれた円
周内に生成される電場を一様にすることができる。ま
ず、偏向電場生成装置により、対向配置された4個の電
極に電圧を印加して荷電粒子ビームを偏向する主な電場
を生成し、次に、第1一様電場生成装置により、前記正
の電圧から前記負の電圧にかけて所定比率で順次電圧が
低下するように残りの電極に電圧を印加して円周内で電
場を一様に整える。さらに、第2一様電場生成装置によ
り、各電極に印加された電圧を調整して、さらに電場を
一様に整える。とりわけ、荷電粒子ビームが円周の中心
を通過しない場合、荷電粒子ビームの通過する位置の電
場の一様性を高めるよう調整を行う。一般に、円周上に
配置された大きさを持たない理想的な点状の複数の電極
に電圧を印加し、円周内にできるかぎり一様な電場を発
生させるには、円周の中心から電極に向う方向と荷電粒
子ビームを偏向させる方向とがなす角の余弦に比例した
電圧を印加すればよいから、偏向電場生成装置と、第1
一様電場生成装置と、第2一様電場生成装置とによっ
て、この理想的な電圧の配分に近づけ、さらに、荷電粒
子ビームが通過する位置の電場の一様性を高めるように
電圧を調整する。こうして、電極の配列された円周内に
一様な電場を生成し、荷電粒子ビームを一様に偏向して
軌道を修正することができる。
According to the present invention, the electric field generated in the circumference surrounded by the electrodes can be made uniform by adjusting the value of the voltage applied to the even number of electrodes. First, a deflection electric field generator generates a main electric field for deflecting a charged particle beam by applying a voltage to the four electrodes arranged opposite to each other, and then generates a positive electric field by a first uniform electric field generator. A voltage is applied to the remaining electrodes so that the voltage sequentially decreases at a predetermined ratio from the voltage to the negative voltage, thereby uniformly adjusting the electric field within the circumference. Further, the voltage applied to each electrode is adjusted by the second uniform electric field generating device to further uniformly adjust the electric field. In particular, when the charged particle beam does not pass through the center of the circumference, adjustment is performed to increase the uniformity of the electric field at the position where the charged particle beam passes. In general, in order to apply a voltage to a plurality of ideal point-like electrodes having no size arranged on the circumference and generate an electric field as uniform as possible in the circumference, it is necessary to set the center of the circumference from the center. It is sufficient to apply a voltage proportional to the cosine of the angle formed between the direction toward the electrode and the direction in which the charged particle beam is deflected.
The uniform electric field generating device and the second uniform electric field generating device adjust the voltage so as to approach this ideal voltage distribution and further increase the uniformity of the electric field at the position where the charged particle beam passes. . In this way, a uniform electric field can be generated within the circumference where the electrodes are arranged, and the trajectory can be corrected by uniformly deflecting the charged particle beam.

【0014】また、本発明の第4の観点による荷電粒子
ビーム偏向装置(A)は、第3の観点による荷電粒子ビ
ーム偏向装置(A)において、前記円周の中心から隣り
合う二つの前記電極の間を見込む角αと、前記円周の中
心から前記電極を見込む角βとの関係が、0.5≦α/
β≦2であることを特徴とする。
The charged particle beam deflector (A) according to a fourth aspect of the present invention is the charged particle beam deflector (A) according to the third aspect, wherein the two electrodes adjacent to each other from the center of the circumference are provided. Between α and the angle β when the electrode is viewed from the center of the circumference is 0.5 ≦ α /
β ≦ 2.

【0015】また、本発明の第1の観点による荷電粒子
ビーム欠陥検査装置は、荷電粒子源(10)からの荷電
粒子ビームを一次ビーム(B1)として物体(4)上に
照射する一次光学系(5,1,11)と、前記一次ビー
ムの照射により前記物体から得られる電子を二次ビーム
(B2)として検出面に集束させる二次光学系(5,
2,20)と、前記検出面に配置され、前記検出面に集
束された前記二次ビーム(B2)の電子を検出して前記
物体(4)を撮像する撮像装置(5,30)とを備えて
なる荷電粒子ビーム欠陥検査装置であって、前記二次光
学系(5,2,20)は、前記一次ビーム(B1)もし
くは前記二次ビーム(B2)を偏向する少なくとも一つ
の荷電粒子ビーム偏向装置(A)を具備し、前記荷電粒
子ビーム偏向装置(A)は、円周上に複数の電極(71
〜78)が等間隔に配設されるとともに、前記円周の中
心から隣り合う二つの前記電極の間を見込む角αと、前
記円周の中心から前記電極を見込む角βとの関係が、
0.5≦α/β≦2とされ、前記電極(71〜78)に
電圧を印加する電圧印加装置(5,71a〜78a,7
9)を備え、前記電極(71〜78)に前記電圧印加装
置(5,71a〜78a,79)により所定の電圧を印
加することにより前記円周内に電場を生成して前記円周
内を通過する荷電粒子ビームを偏向するように構成され
ていることを特徴とする。
A charged particle beam defect inspection apparatus according to a first aspect of the present invention is a primary optical system for irradiating a charged particle beam from a charged particle source (10) as a primary beam (B1) onto an object (4). (5, 1, 11) and a secondary optical system (5, 5) that focuses electrons obtained from the object by irradiation of the primary beam on a detection surface as a secondary beam (B2).
(2, 20) and an imaging device (5, 30) arranged on the detection surface and detecting electrons of the secondary beam (B2) focused on the detection surface to image the object (4). A charged particle beam defect inspection apparatus provided, wherein the secondary optical system (5, 2, 20) deflects the primary beam (B1) or the secondary beam (B2). The charged particle beam deflector (A) includes a plurality of electrodes (71) on a circumference.
To 78) are arranged at equal intervals, and the relationship between the angle α that looks between two adjacent electrodes from the center of the circumference and the angle β that looks at the electrodes from the center of the circumference is:
0.5 ≦ α / β ≦ 2, and a voltage application device (5, 71a to 78a, 7) for applying a voltage to the electrodes (71 to 78).
9), an electric field is generated in the circumference by applying a predetermined voltage to the electrodes (71 to 78) by the voltage applying device (5, 71a to 78a, 79), and an electric field is generated in the circumference. It is characterized in that it is configured to deflect the passing charged particle beam.

【0016】また、本発明の第2の観点による荷電粒子
ビーム欠陥検査装置は、第1の観点による荷電粒子ビー
ム欠陥検査装置において、前記電極(71〜78)は、
偶数個設けられていることを特徴とする。
The charged particle beam defect inspection apparatus according to a second aspect of the present invention is the charged particle beam defect inspection apparatus according to the first aspect, wherein the electrodes (71 to 78) are:
It is characterized in that an even number is provided.

【0017】また、本発明の第3の観点による荷電粒子
ビーム欠陥検査装置は、荷電粒子源(10)からの荷電
粒子ビームを一次ビーム(B1)として物体(4)上に
照射する一次光学系(5,1,11)と、前記一次ビー
ム(B1)の照射により前記物体(4)から得られる電
子を二次ビーム(B2)として検出面に集束させる二次
光学系(5,2,20)と、前記検出面に配置され、前
記検出面に集束された前記二次ビーム(B2)の電子を
検出して前記物体(4)を撮像する撮像装置(5,3
0)とを備えてなる荷電粒子ビーム欠陥検査装置であっ
て、前記二次光学系(5,2,20)は、前記荷電粒子
ビームを偏向する荷電粒子ビーム偏向装置(A)を具備
し、前記荷電粒子ビーム偏向装置(A)は、円周上に等
間隔に配設された偶数個の電極(71〜78)と、前記
電極(71〜78)に電圧を印加する電圧印加装置
(5,71a〜78a,79)とを備え、前記電極(7
1〜78)に前記電圧印加装置(5,71a〜78a,
79)により所定の電圧を印加することにより前記円周
内に電場を生成して前記円周内を通過する荷電粒子ビー
ムを偏向するように構成され、前記電圧印加装置(5,
71a〜78a,79)は、互いに隣り合う2個の前記
電極に一の電圧をそれぞれ印加するとともに、これらの
電極に前記円周の中心を挟んで対向配置される互いに隣
り合う2個の前記電極に前記電圧と絶対値を等しくして
正負が異なる電圧をそれぞれ印加して前記荷電粒子ビー
ムを偏向する電場を生成する偏向電場生成部(5,71
a〜78a,79,79a)と、前記電圧が印加される
電極に隣り合う他の残りの電極に、前記電圧を所定比率
低減した電圧をそれぞれ印加して前記荷電粒子ビームを
偏向する電場を前記円周内で略一様にする第1一様電場
生成部(5,71a〜78a,79,79b)と、前記
電極に印加された電圧の値をそれぞれ再調整して前記荷
電粒子ビームが通過する位置の電場の一様性を高める第
2一様電場生成部(5,71a〜78a,79,79
c)とを備えていることを特徴とする。
A charged particle beam defect inspection apparatus according to a third aspect of the present invention provides a primary optical system for irradiating a charged particle beam from a charged particle source (10) as a primary beam (B1) onto an object (4). (5, 1, 11) and a secondary optical system (5, 2, 20) that focuses electrons obtained from the object (4) by irradiation of the primary beam (B1) as a secondary beam (B2) on a detection surface. ), And an imaging device (5, 3) that is arranged on the detection surface and detects electrons of the secondary beam (B2) focused on the detection surface to image the object (4).
0), wherein the secondary optical system (5, 2, 20) comprises a charged particle beam deflection device (A) for deflecting the charged particle beam, The charged particle beam deflecting device (A) includes an even number of electrodes (71 to 78) arranged at equal intervals on a circumference and a voltage applying device (5) for applying a voltage to the electrodes (71 to 78). , 71a to 78a, 79), and the electrodes (7
1 to 78) to the voltage applying devices (5, 71a to 78a,
79), by applying a predetermined voltage, an electric field is generated in the circumference to deflect a charged particle beam passing through the circumference, and the voltage application device (5,
71a to 78a, 79) apply one voltage to each of the two electrodes adjacent to each other, and two adjacent electrodes facing each other with the center of the circumference interposed therebetween. And a deflection electric field generation unit (5, 71) for generating an electric field for deflecting the charged particle beam by applying voltages having the same absolute value as the voltage and different positive and negative voltages, respectively.
a to 78a, 79, 79a) and an electric field for deflecting the charged particle beam by applying a voltage reduced by a predetermined ratio to the remaining electrodes adjacent to the electrode to which the voltage is applied, respectively. A first uniform electric field generating unit (5, 71a to 78a, 79, 79b) for making the charged particle beam substantially uniform in the circumference; Second uniform electric field generators (5, 71a to 78a, 79, 79) for improving the uniformity of the electric field at the position
c).

【0018】また、本発明の第4の観点による荷電粒子
ビーム欠陥検査装置は、第3の観点による荷電粒子ビー
ム欠陥検査装置において、前記円周の中心から隣り合う
二つの前記電極の間を見込む角αと、前記円周の中心か
ら前記電極を見込む角βとの関係が、0.5≦α/β≦
2とされていることを特徴とする。
In the charged particle beam defect inspection apparatus according to a fourth aspect of the present invention, in the charged particle beam defect inspection apparatus according to the third aspect, a space between two adjacent electrodes is taken from the center of the circumference. The relationship between the angle α and the angle β at which the electrode is viewed from the center of the circumference is 0.5 ≦ α / β ≦
2 is characterized.

【0019】また、本発明の第5の観点による荷電粒子
ビーム欠陥検査装置は、第1の観点による荷電粒子ビー
ム欠陥検査装置から第4の観点による荷電粒子ビーム欠
陥検査装置のいずれかにおいて、前記荷電粒子ビーム偏
向装置(A)は、前記二次光学系(5,2,20)の前
記荷電粒子ビームの進行方向下流側の前記撮像装置
(5,30)に臨む位置に設けられていることを特徴と
する。
Further, the charged particle beam defect inspection apparatus according to the fifth aspect of the present invention is the charged particle beam defect inspection apparatus according to any one of the charged particle beam defect inspection apparatus according to the first aspect to the charged particle beam defect inspection apparatus according to the fourth aspect. The charged particle beam deflecting device (A) is provided at a position facing the imaging device (5, 30) downstream of the secondary optical system (5, 2, 20) in the traveling direction of the charged particle beam. It is characterized by.

【0020】また、本発明の第6の観点による荷電粒子
ビーム欠陥検査装置は、第2の観点による荷電粒子ビー
ム欠陥検査装置から第4の観点による荷電粒子ビーム欠
陥検査装置のいずれかにおいて、前記荷電粒子ビーム偏
向装置(A)は、前記二次光学系(5,2,20)の前
記荷電粒子ビームの進行方向下流側の前記撮像装置
(5,30)に臨む位置に設けられ、前記電圧印加装置
(5,71a〜78a,79)は、電圧が印加された偶
数個の前記電極(71〜78)のうち、前記円周の前記
中心を挟んで対向配置される少なくとも一対の前記電極
に付加電圧を付加して前記二次光学系(5,2,20)
の内部で形成された前記二次ビーム(B2)の断面形状
の歪みを整形するとともに、前記検出面上に結像された
像の歪曲を修正するスチグメータ電圧印加装置(5,7
1a〜78a,79,79d)を備えていることを特徴
とする。
Further, the charged particle beam defect inspection apparatus according to the sixth aspect of the present invention is the charged particle beam defect inspection apparatus according to any one of the charged particle beam defect inspection apparatus according to the fourth aspect to the charged particle beam defect inspection apparatus according to the fourth aspect. The charged particle beam deflecting device (A) is provided at a position facing the imaging device (5, 30) downstream of the secondary optical system (5, 2, 20) in the traveling direction of the charged particle beam, and The application device (5, 71a to 78a, 79) is configured to control at least one pair of the electrodes, which are opposed to each other across the center of the circumference, among the even number of the electrodes (71 to 78) to which the voltage is applied. Adding the additional voltage to the secondary optical system (5, 2, 20);
And a stigmator voltage application device (5, 7) for shaping the distortion of the cross-sectional shape of the secondary beam (B2) formed inside and for correcting the distortion of the image formed on the detection surface.
1a to 78a, 79, 79d).

【0021】また、本発明の第1の観点による荷電粒子
ビーム欠陥検査方法は、荷電粒子源からの荷電粒子ビー
ムを一次ビームとして物体上に照射する荷電粒子ビーム
照射工程と、前記一次ビームの照射により前記物体から
得られる電子を二次ビームとして検出面に集束させる二
次ビーム集束工程と、前記検出面に集束された前記二次
ビームの電子を検出して前記物体を撮像する撮像工程と
を有する荷電粒子ビーム欠陥検査方法であって、前記二
次ビーム集束工程は、前記二次ビームを偏向して前記二
次ビームの前記検出面上の位置を調整する荷電粒子ビー
ム偏向工程を有し、前記荷電粒子ビーム偏向工程は、前
記検出面に臨む位置に偶数個の電極を円周上に等間隔に
設け、互いに隣り合う2個の電極に一の電圧をそれぞれ
印加するとともに、これらの電極に前記円周の中心を挟
んで対向配置される互いに隣り合う2個の電極に前記電
圧と絶対値を等しくして正負が異なる電圧をそれぞれ印
加して前記円周内に前記荷電粒子ビームを偏向する電場
を生成し、前記円周内に前記二次ビームを通過させつつ
前記二次ビームを前記検出面上の所定位置に向けて偏向
する荷電粒子ビーム位置調整工程と、前記電圧が印加さ
れる電極に隣り合う他の電極に、前記電圧を所定比率低
減した電圧をそれぞれ印加して前記二次ビームを偏向す
る電場を一様にするとともに、前記荷電粒子ビーム位置
調整工程によって生じた収差を修正する第1収差修正工
程と、前記第1収差修正工程で修正されない前記検出面
上の収差の箇所に対応する前記電極に印加された電圧の
値を再調整して前記二次ビームを偏向する電場の一様性
を高めるとともに前記荷電粒子ビーム位置調整工程によ
って生じた収差をさらに修正する第2収差修正工程とを
有していることを特徴とする。特に、本発明の第2の観
点による荷電粒子ビーム欠陥検査方法は、第1の観点に
よる荷電粒子ビーム欠陥検査方法において、前記荷電粒
子ビーム偏向工程は、電圧が印加された偶数個の前記電
極のうち、前記円周の前記中心を挟んで対向配置される
少なくとも一対の前記電極に付加電圧を付加して前記二
次光学系の内部で形成された前記二次ビームの断面形状
の歪みを整形するとともに、前記検出面上に結像された
像の歪曲を修正するスチグメータ電圧印加工程を有して
いることを特徴とする。
The charged particle beam defect inspection method according to the first aspect of the present invention includes a charged particle beam irradiation step of irradiating a charged particle beam from a charged particle source as a primary beam onto an object, and irradiating the primary beam. A secondary beam focusing step of focusing electrons obtained from the object as a secondary beam on a detection surface, and an imaging step of imaging the object by detecting electrons of the secondary beam focused on the detection surface. In the charged particle beam defect inspection method having, the secondary beam focusing step comprises a charged particle beam deflection step of deflecting the secondary beam to adjust the position of the secondary beam on the detection surface, In the charged particle beam deflection step, an even number of electrodes are provided at equal intervals on the circumference at a position facing the detection surface, and one voltage is applied to two electrodes adjacent to each other. The voltage is applied to two electrodes adjacent to each other, which are arranged opposite to each other with the center of the circumference interposed therebetween, with the same absolute value as that of the voltage, and voltages of different positive and negative are applied to the two electrodes. A charged particle beam position adjusting step of generating an electric field for deflecting the beam and deflecting the secondary beam toward a predetermined position on the detection surface while passing the secondary beam within the circumference; and To the other electrode adjacent to the electrode to be applied, a voltage reduced by a predetermined ratio is applied to each of the other electrodes to make the electric field for deflecting the secondary beam uniform and to be generated by the charged particle beam position adjusting step. A first aberration correction step of correcting aberrations, and readjusting the value of the voltage applied to the electrode corresponding to the position of the aberration on the detection surface that is not corrected in the first aberration correction step, to adjust the secondary beam. side Characterized in that to increase the uniformity of the electric field and a second aberration correction step further corrects the aberration caused by the charged particle beam position adjusting step. In particular, in the charged particle beam defect inspection method according to the second aspect of the present invention, in the charged particle beam defect inspection method according to the first aspect, the charged particle beam deflection step includes the steps of: An additional voltage is applied to at least one pair of the electrodes disposed to face each other with the center of the circumference interposed therebetween, thereby shaping the distortion of the cross-sectional shape of the secondary beam formed inside the secondary optical system. And a step of applying a stigmator voltage for correcting distortion of an image formed on the detection surface.

【0022】また、本発明の第1の観点による半導体素
子は、第1の観点による荷電粒子ビーム欠陥検査装置か
ら第6の観点による荷電粒子ビーム欠陥検査装置を用い
て検査されることを特徴とする。そして、本発明の第2
の観点による半導体素子は、第1の観点による荷電粒子
ビーム欠陥検査方法から第2の観点による荷電粒子ビー
ム欠陥検査方法を用いて検査されることを特徴とする。
Further, the semiconductor device according to the first aspect of the present invention is characterized by being inspected by using the charged particle beam defect inspection apparatus according to the sixth aspect to the charged particle beam inspection apparatus according to the first aspect. I do. And the second of the present invention
The semiconductor device according to the aspect is inspected by using the charged particle beam defect inspection method according to the second aspect from the charged particle beam defect inspection method according to the first aspect.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態による荷電粒子ビーム偏向装置と、それを用い
た荷電粒子ビーム欠陥検査装置について詳細に説明す
る。図1は、本発明の一実施形態による荷電粒子ビーム
欠陥検査装置の構成を示す図である。なお、以下の説明
においては、図1中に示されたXYZ直交座標系を設定
し、このXYZ座標系を参照しつつ各部材の位置関係に
ついて説明する。図1に示したXYZ直交座標系では、
試料の物体面内にXY平面を設定し、試料の物体面の法
線方向をZ軸方向に設定してある。図1中のXYZ座標
系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定さ
れ、Z軸が鉛直下方向に設定される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a charged particle beam deflecting device according to an embodiment of the present invention and a charged particle beam defect inspection device using the same will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a charged particle beam defect inspection apparatus according to one embodiment of the present invention. In the following description, the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 1 is set, and the positional relationship between the members will be described with reference to the XYZ coordinate system. In the XYZ rectangular coordinate system shown in FIG.
An XY plane is set in the object plane of the sample, and the normal direction of the object plane of the sample is set in the Z-axis direction. In the XYZ coordinate system in FIG. 1, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z axis is set vertically downward.

【0024】本実施形態の荷電粒子ビーム欠陥検査装置
は、主として電子ビームを一次ビームB1として試料に
導くための一次コラム1と、電子ビームを試料に照射し
た際に得られる二次電子を二次ビームB2として検出装
置30の検出面に集束させるための二次コラム2と、観
測対象である試料4を収容するチャンバー3とから構成
されている。一次コラム1の光軸は、Z軸に対して斜方
向に設定され、二次コラム2の光軸はZ軸とほぼ平行に
設定される。よって、一次コラム1から二次コラム2へ
は、一次ビームB1が斜方向から入射する。一次コラム
1、二次コラム2、及びチャンバー3には、真空排気系
(図示省略)が繋がっており、真空排気系が備えるター
ボポンプ等の真空ポンプにより排気されており、これら
の内部は、真空状態に維持されるようになっている。
The charged particle beam defect inspection apparatus according to the present embodiment mainly includes a primary column 1 for guiding an electron beam to a sample as a primary beam B1, and a secondary column obtained by irradiating the sample with the electron beam. It is composed of a secondary column 2 for focusing as a beam B2 on a detection surface of a detection device 30, and a chamber 3 containing a sample 4 to be observed. The optical axis of the primary column 1 is set oblique to the Z axis, and the optical axis of the secondary column 2 is set substantially parallel to the Z axis. Therefore, the primary beam B1 enters the secondary column 2 from the primary column 1 from an oblique direction. A vacuum exhaust system (not shown) is connected to the primary column 1, the secondary column 2, and the chamber 3, and the primary column 1, the secondary column 2, and the chamber 3 are evacuated by a vacuum pump such as a turbo pump provided in the vacuum exhaust system. It is to be maintained in a state.

【0025】一次コラム1内部には、熱電子放出型の電
子銃10が設けられており、この電子銃10から照射さ
れる電子ビームの光軸上に一次光学系11が配置されて
いる。ここで、電子銃10のカソードとしては、例えば
矩形陰極で大電流を取出すことができるランタンヘキサ
ボライト(LaB6)を用いることが好ましい。一次光学系
11は、視野絞りFS1、照射レンズ12,13,1
4、アライナ15,16、アパーチャ17等で構成され
ている。ここで、照射レンズ12,13,14は電子レ
ンズであり、例えば円形レンズ、4極子レンズ、8極子
レンズ等が用いられる。一次光学系11が備える照射レ
ンズ12,13,14の一次ビームB1に対する収束特
性は、印加する電圧値により変化する。なお、照射レン
ズ12,13,14は、ユニポテンシャルレンズ、また
はアインツェルレンズと称される回転軸対称型のレンズ
であってもよい。
A thermionic emission type electron gun 10 is provided inside the primary column 1, and a primary optical system 11 is arranged on the optical axis of an electron beam emitted from the electron gun 10. Here, as the cathode of the electron gun 10, it is preferable to use, for example, lanthanum hexaborite (LaB 6 ) which can extract a large current with a rectangular cathode. The primary optical system 11 includes a field stop FS1, illumination lenses 12, 13, 1
4, an aligner 15, 16, an aperture 17 and the like. Here, the irradiation lenses 12, 13, and 14 are electronic lenses, and for example, a circular lens, a quadrupole lens, an octupole lens, or the like is used. The convergence characteristics of the irradiation lenses 12, 13, and 14 included in the primary optical system 11 with respect to the primary beam B1 change depending on the applied voltage value. The irradiation lenses 12, 13, and 14 may be rotation axis symmetric lenses called unipotential lenses or Einzel lenses.

【0026】二次コラム2内には、二次光学系20が配
置されている。二次光学系20は、試料4に一次ビーム
B1を照射した際に生じる二次電子を二次ビームB2と
して集束し、検出装置30の検出面に集束させるための
ものであり、試料4側から−Z方向へ順に、カソードレ
ンズ21、アライナ22、開口絞りAS、ウィーンフィ
ルタ23、スチグメータ24、結像レンズ前群25、第
2アライナ26、スチグメータ27、視野絞りFS2、
結像レンズ後群28が配置されて構成されている。そし
て、二次ビームB2の最下流側の検出装置30に臨む側
には、二次ビームB2を偏向させるためのビーム偏向装
置Aが設けられている。本実施形態においては、二次光
学系20の射出瞳からビーム偏向装置Aまでの距離はお
よそ30mm程度とされ、また、ビーム偏向装置Aから
検出装置30の検出面までの距離は500mm程度とさ
れている。ここで、二次光学系20が備える視野絞りF
S2は、カソードレンズ21と結像レンズ前群25に関
して、試料4の物体面と共役な位置関係に設定されてい
る。また、二次光学系20の結像レンズ前群25、及び
結像レンズ後群28は、電子レンズであり、例えば円形
レンズ、4極子レンズ、8極子レンズ等が用いられる。
なお、カソードレンズ21、結像レンズ前群25、及び
結像レンズ後群28は、ユニポテンシャルレンズ、また
はアインツェルレンズと称される回転軸対称型のレンズ
であってもよい。
In the secondary column 2, a secondary optical system 20 is arranged. The secondary optical system 20 focuses secondary electrons generated when the sample 4 is irradiated with the primary beam B1 as a secondary beam B2 and focuses the secondary electrons on the detection surface of the detection device 30. The cathode lens 21, the aligner 22, the aperture stop AS, the Wien filter 23, the stigmator 24, the imaging lens front group 25, the second aligner 26, the stigmeter 27, the field stop FS2,
An imaging lens rear group 28 is arranged and configured. Further, a beam deflecting device A for deflecting the secondary beam B2 is provided on a side facing the detection device 30 at the most downstream side of the secondary beam B2. In the present embodiment, the distance from the exit pupil of the secondary optical system 20 to the beam deflecting device A is approximately 30 mm, and the distance from the beam deflecting device A to the detection surface of the detection device 30 is approximately 500 mm. ing. Here, the field stop F provided in the secondary optical system 20
S2 is set in a positional relationship conjugate with the object plane of the sample 4 with respect to the cathode lens 21 and the front group 25 of the imaging lens. The front lens group 25 and rear lens group 28 of the secondary optical system 20 are electronic lenses, for example, circular lenses, quadrupole lenses, octupole lenses, and the like.
Note that the cathode lens 21, the front group 25 of the imaging lens, and the rear group 28 of the imaging lens may be a rotation axis symmetric lens called a unipotential lens or an Einzel lens.

【0027】ビーム偏向装置Aは、図2及び図3に示す
ように、光軸を中心とした円周上に等間隔に配列された
8個の電極71〜78と、これらの電極71〜78に電
気的に接続され、電極71〜78に電圧を印加する電源
71a〜78aとを備えている。電極71〜78は、光
軸上の円周の中心Oから隣り合う二つの電極の間を見込
む角αと、円周の中心Oから電極を見込む角βとの関係
が、α=βとされている。また、電源71a〜78a
は、ビーム偏向装置制御部79によって制御され、電極
71〜78にそれぞれ印加される電圧がそれぞれ独立に
調整可能に設けられている。すなわち、ビーム偏向装置
制御部79は、電源71a〜78aを制御して、電極7
1〜78のうち、互いに隣り合う2個の電極に一の電圧
をそれぞれ印加するとともに、これらの電極に円周の中
心Oを挟んで対向配置される互いに隣り合う2個の電極
に前記電圧と絶対値を等しくして正負が異なる電圧をそ
れぞれ印加して二次ビームB2を偏向する電場を生成す
る偏向電場生成制御系79aと、電圧が印加される4個
の電極に隣り合う他の4個の電極に、前記電圧を所定比
率低減した電圧をそれぞれ印加して二次ビームB2を偏
向する電場を円周内で略一様にする第1一様電場生成制
御系79bと、電極71〜78に印加された電圧の値を
それぞれ再調整して二次ビームB2が通過する位置の電
場の一様性を高める第2一様電場生成制御系79cとを
備えている。この他にも、ビーム偏向装置制御部79
は、二次光学系20内で生じる光軸に対して非対称なビ
ーム断面形状の変形を補正するスチグメータとしてビー
ム偏向装置Aを用いるよう、ビーム偏向装置Aの電極7
1〜78のうち中心Oを挟んで対向配置される少なくと
も一対の電極に付加電圧を付加するスチグメータ電圧制
御系79dを備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the beam deflector A comprises eight electrodes 71 to 78 arranged at equal intervals on a circumference centered on the optical axis, and these electrodes 71 to 78. And power supplies 71a to 78a for applying a voltage to the electrodes 71 to 78. In the electrodes 71 to 78, the relationship between the angle α that looks between two adjacent electrodes from the center O of the circumference on the optical axis and the angle β that looks at the electrode from the center O of the circumference is α = β. ing. In addition, power supplies 71a to 78a
Are controlled by the beam deflecting device control unit 79, and the voltages applied to the electrodes 71 to 78 are provided so as to be independently adjustable. That is, the beam deflecting device control unit 79 controls the power supplies 71a to 78a to
1 to 78, one voltage is respectively applied to two electrodes adjacent to each other, and the voltage and the two electrodes adjacent to each other which are opposed to each other with a center O of the circumference interposed therebetween are applied to these electrodes. A deflection electric field generation control system 79a for generating an electric field for deflecting the secondary beam B2 by applying voltages having the same absolute value and different positive / negative values, and four other electrodes adjacent to the four electrodes to which the voltages are applied. A first uniform electric field generation control system 79b for applying a voltage obtained by reducing the voltage by a predetermined ratio to the electrodes to make the electric field for deflecting the secondary beam B2 substantially uniform in the circumference; And a second uniform electric field generation control system 79c that re-adjusts the value of the voltage applied to the second electric field and increases the uniformity of the electric field at the position where the secondary beam B2 passes. In addition, the beam deflecting device controller 79
The electrode 7 of the beam deflecting device A is used so as to use the beam deflecting device A as a stigmeter for correcting deformation of the beam cross-sectional shape that is asymmetric with respect to the optical axis generated in the secondary optical system 20
A stigmator voltage control system 79d for applying an additional voltage to at least a pair of electrodes opposed to each other across the center O among 1 to 78 is provided.

【0028】これら一次光学系11、ビーム偏向装置A
を備えた二次光学系20の各部に供給される電圧、電流
値等の値は、主制御系5によって制御されるようになっ
ている。すなわち、主制御系5は、一次光学系制御部5
1、二次光学系制御部52、及び二次光学系制御部52
を介してビーム偏向装置制御部79のそれぞれに制御信
号を出力し、一次光学系11と二次光学系20の光学特
性の制御、ビーム偏向装置Aによる二次ビームB2の偏
向の制御、ウィーンフィルタ23等の電磁界制御を行う
ものとされている。
The primary optical system 11 and the beam deflecting device A
The values of the voltage, current value, and the like supplied to each section of the secondary optical system 20 provided with are controlled by the main control system 5. That is, the main control system 5 includes the primary optical system control unit 5
1, secondary optical system control unit 52, and secondary optical system control unit 52
Control signal is output to each of the beam deflecting device control units 79 through the optical system to control the optical characteristics of the primary optical system 11 and the secondary optical system 20, control of the deflection of the secondary beam B2 by the beam deflecting device A, Wien filter 23 and the like.

【0029】二次光学系20によって検出面上に結像さ
れた二次ビームB2を検出する検出装置30は、電子を
増幅するためのMCP30aと、電子を光に変換するた
めの蛍光板30bとを有し、さらに、蛍光板30bによ
って変換された光の信号を伝達するオプティカルファイ
バからなるFOP31が設けられ、このFOP31を介
して光の信号がTDIセンサを搭載したカメラ32に入
射するように構成されている。また、カメラ32には、
主制御系5に制御されるコントロールユニット33が接
続されている。コントロールユニット33は、TDIセ
ンサに画像電荷を蓄積するためのクロック信号を与える
とともに、カメラ32から画像信号をシリアルに読み出
し、順次主制御系5へ出力し、記憶装置53に画像デー
タとして蓄積されるように構成されている。なお、コン
トロールユニット33から主制御系5へ出力される画像
信号をCRT(Cathod Ray Tube)等の表示装置へ表示
させれば試料4の像は表示装置へ表示されることにな
る。主制御系5は、こうしてコントロールユニット33
から出力される画像信号に対して、例えばテンプレート
マッチング等の画像処理を行って試料4の欠陥の有無を
判断するように設けられている。
The detection device 30 for detecting the secondary beam B2 formed on the detection surface by the secondary optical system 20 includes an MCP 30a for amplifying electrons and a fluorescent plate 30b for converting electrons to light. Further, a FOP 31 made of an optical fiber for transmitting a light signal converted by the fluorescent screen 30b is provided, and the light signal is incident on a camera 32 equipped with a TDI sensor via the FOP 31. I have. Also, the camera 32 has
A control unit 33 controlled by the main control system 5 is connected. The control unit 33 supplies a clock signal for accumulating image charges to the TDI sensor, reads out the image signals serially from the camera 32, sequentially outputs the image signals to the main control system 5, and accumulates them as image data in the storage device 53. It is configured as follows. When the image signal output from the control unit 33 to the main control system 5 is displayed on a display device such as a CRT (Cathod Ray Tube), the image of the sample 4 is displayed on the display device. The main control system 5 thus controls the control unit 33
The image signal output from the CPU 4 is subjected to image processing such as template matching, for example, to determine whether or not the sample 4 has a defect.

【0030】次に、チャンバー3内の構成について説明
する。チャンバー3の内部には、試料4を載置した状態
でXY平面内で移動自在に構成されたXYステージ38
が配置されている。XYステージ38上の一端には、L
字型の移動鏡39が取り付けられ、移動鏡39の鏡面に
対向した位置にレーザ干渉計40が配置されている。図
1では簡略化して示しているが、移動鏡39は、X軸に
垂直な反射面を有する平面鏡、及びY軸に垂直な反射面
を有する平面鏡より構成されている。また、レーザ干渉
計40は、X軸に沿って移動鏡39にレーザビームを照
射するX軸用のレーザ干渉計、及びY軸に沿って移動鏡
39にレーザビームを照射する2個のY軸用のレーザ干
渉計から構成され、X軸用の1個のレーザ干渉計とY軸
用の1個のレーザ干渉計により、XYステージ38のX
座標とY座標が計測され、また、Y軸用の2個のレーザ
干渉計の計測値の差により、XYステージ38のXY平
面内における回転角が計測されるようになっている。レ
ーザ干渉計40の計測結果は、主制御系5に出力され、
主制御系5は、この計測結果に基づいて駆動装置41に
対して制御信号を出力し、XYステージ38のXY平面
内における位置を制御しながら、表面状態の検査のため
に試料4をY軸正方向に移動させる。主制御系5は、さ
らに、送光系37a及び受光系37bからなるZセンサ
に制御信号を出力し、試料4のZ軸方向における位置座
標を計測する。図示は省略しているが、Z軸方向におけ
る位置座標を計測に基づきXYステージ38以外に試料
4のZ軸方向の位置を変化させるZステージや、試料4
の物体面のXY平面に対する傾斜を制御するチルトステ
ージを設けることが好ましい。
Next, the configuration inside the chamber 3 will be described. An XY stage 38 configured to be movable in an XY plane while the sample 4 is placed inside the chamber 3.
Is arranged. One end on the XY stage 38 has L
A letter-shaped movable mirror 39 is attached, and a laser interferometer 40 is arranged at a position facing the mirror surface of the movable mirror 39. Although shown in a simplified manner in FIG. 1, the movable mirror 39 is composed of a plane mirror having a reflection surface perpendicular to the X axis and a plane mirror having a reflection surface perpendicular to the Y axis. The laser interferometer 40 has an X-axis laser interferometer that irradiates the movable mirror 39 with a laser beam along the X-axis, and two Y-axis lasers that irradiates the movable mirror 39 with a laser beam along the Y-axis. X-axis of the XY stage 38 by one laser interferometer for the X axis and one laser interferometer for the Y axis.
The coordinates and the Y coordinate are measured, and the rotation angle of the XY stage 38 in the XY plane is measured based on the difference between the measured values of the two laser interferometers for the Y axis. The measurement result of the laser interferometer 40 is output to the main control system 5,
The main control system 5 outputs a control signal to the driving device 41 based on the measurement result, and controls the position of the XY stage 38 in the XY plane while moving the sample 4 for the inspection of the surface state in the Y axis. Move in the forward direction. The main control system 5 further outputs a control signal to a Z sensor including a light transmitting system 37a and a light receiving system 37b, and measures the position coordinates of the sample 4 in the Z-axis direction. Although not shown, a Z stage that changes the position of the sample 4 in the Z-axis direction other than the XY stage 38 based on the measurement of the position coordinates in the Z-axis direction, or the sample 4
It is preferable to provide a tilt stage for controlling the inclination of the object plane with respect to the XY plane.

【0031】また、図において42は、試料4に対して
負の電圧を設定する可変電源であり、試料4の設定電圧
は、主制御系34によって制御される。ここで、試料4
を負の電圧に設定するのは、一次ビームB1を試料4に
照射したときに放出される二次電子を二次ビームB2と
してカソードレンズ21の方向、つまり、−Z方向へ加
速させるためである。
In the figure, reference numeral 42 denotes a variable power supply for setting a negative voltage to the sample 4, and the set voltage of the sample 4 is controlled by the main control system 34. Here, sample 4
Is set to a negative voltage in order to accelerate secondary electrons emitted when the primary beam B1 is irradiated on the sample 4 as the secondary beam B2 in the direction of the cathode lens 21, that is, in the −Z direction. .

【0032】本実施の形態によるビーム偏向装置Aを備
えた荷電粒子ビーム欠陥検査装置は、上述の構成を備え
ており、次に荷電粒子ビーム欠陥検査装置による試料4
の欠陥検査の方法を一次ビームB1と二次ビームB2の
軌道、及びビーム偏向装置Aによる二次ビームB2の軌
道の修正とについて述べながら詳述する。
The charged particle beam defect inspection apparatus provided with the beam deflecting device A according to the present embodiment has the above-described configuration, and then the charged particle beam defect inspection apparatus 4
Will be described in detail with reference to the trajectory of the primary beam B1 and the secondary beam B2 and the correction of the trajectory of the secondary beam B2 by the beam deflector A.

【0033】荷電粒子源としての電子銃10からの電子
ビームを一次ビームB1として物体上に照射するビーム
照射工程(荷電粒子ビーム照射工程)を以下に述べる。
まず、図4は、本発明の一実施形態による荷電粒子ビー
ム欠陥検査装置の一次ビームB1の軌道を示す図であ
る。ここで、図では理解を容易にするため、一次光学系
11が備える部材の一部の図示を省略している。電子銃
10から放出された一次ビームB1は、図に示すように
照射レンズ12,13,14によって形成された電場の
影響を受けて集束、あるいは発散される。ここで、電子
銃10が有する矩形形状のカソードの長軸方向をx軸方
向に設定し、短軸方向をy軸方向に設定すると、矩形陰
極のx軸方向断面に放出された電子の軌道は、図におい
て符号Pxを付して示した軌道となり、矩形陰極のy軸
方向断面に放出された電子の軌道は図において符号Py
と付して示した軌道となる。照射レンズ12,13,1
4による電場の影響を受けた後、一次ビームB1は、斜
め方向からウィーンフィルタ23に入射する。一次ビー
ムB1がウィーンフィルタ23に入射すると、その光路
がZ軸に対して略平行な方向に偏向される。ウィーンフ
ィルタ23によって偏向された一次ビームB1は、開口
絞りASに達し、この位置で電子銃10の像を形成す
る。開口絞りASを通過した一次ビームB1は、第1ア
ライナ22を通過した後、カソードレンズ21によるレ
ンズ作用を受けて、試料4を照射する。
A beam irradiation step (a charged particle beam irradiation step) of irradiating an electron beam from the electron gun 10 as a charged particle source onto the object as a primary beam B1 will be described below.
First, FIG. 4 is a diagram showing the trajectory of the primary beam B1 of the charged particle beam defect inspection device according to one embodiment of the present invention. Here, in the drawings, illustration of some of the members included in the primary optical system 11 is omitted for easy understanding. The primary beam B1 emitted from the electron gun 10 is converged or diverged under the influence of the electric field formed by the irradiation lenses 12, 13, and 14, as shown in the figure. Here, when the long axis direction of the rectangular cathode of the electron gun 10 is set in the x-axis direction and the short axis direction is set in the y-axis direction, the trajectory of the electrons emitted in the x-axis cross section of the rectangular cathode becomes The trajectory indicated by the symbol Px in the figure is the trajectory indicated by the symbol Py in the figure, and the trajectory of the electrons emitted in the y-axis direction cross section of the rectangular cathode
The trajectory is shown as follows. Irradiation lens 12, 13, 1
After being affected by the electric field due to 4, the primary beam B1 enters the Wien filter 23 from an oblique direction. When the primary beam B1 enters the Wien filter 23, its optical path is deflected in a direction substantially parallel to the Z axis. The primary beam B1 deflected by the Wien filter 23 reaches the aperture stop AS, and forms an image of the electron gun 10 at this position. After passing through the first aligner 22, the primary beam B1 that has passed through the aperture stop AS irradiates the sample 4 under the lens action of the cathode lens 21.

【0034】ここで、ウィーンフィルタ23は、荷電粒
子の進行方向によって、異なる角度で荷電粒子を偏向す
る装置である。図5は、ウィーンフィルタ23の構成及
び動作原理を説明するための図であって、図5(a)
は、ウィーンフィルタ23の構成を示す概略斜視図であ
る。図に示すように、一次光学系11から入射される一
次ビームB1は、ウィーンフィルタ23によって偏向さ
れる。これは、図5(b)に示すように、互いに直交す
る電界Eと磁界Bの中を、一次ビームB1の荷電qの電
子が+Z軸方向に速度vで進む際、+Y方向に働く電界
による力FE(=qE)と磁界による力FB(=qv
B)との合力を受けるためである。一方、試料4から発
生した二次ビームB2は、ウィーンフィルタ23の中を
直進する。これは、図5(c)に示すように、二次ビー
ムB2の荷電qの電子が−Z軸方向に速度vで進む際、
+Y方向に働く電界による力FE(=qE)と−Y方向
に働く磁界による力FB(=−qvB)との合力を受
け、本実施形態では、E=vBの条件を満たすように電
場と磁場が生成されているため、合力FE+FBがゼロ
になるためである。このように、ウィーンフィルタ23
は、内部を通過する電子ビームの光路を選択する、いわ
ゆる電磁プリズムとしての機能を有する。
Here, the Wien filter 23 is a device for deflecting charged particles at different angles depending on the traveling direction of the charged particles. FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration and operation principle of the Wien filter 23, and FIG.
FIG. 2 is a schematic perspective view showing the configuration of a Wien filter 23. As shown in the figure, the primary beam B1 incident from the primary optical system 11 is deflected by the Wien filter 23. This is due to the electric field acting in the + Y direction when the electrons of the charge q of the primary beam B1 travel at the velocity v in the + Z-axis direction in the electric field E and the magnetic field B orthogonal to each other as shown in FIG. Force FE (= qE) and force FB (= qv
This is for receiving the resultant force with B). On the other hand, the secondary beam B2 generated from the sample 4 travels straight through the Wien filter 23. This is because, as shown in FIG. 5C, when the electrons of the charge q of the secondary beam B2 advance at the velocity v in the −Z axis direction,
In this embodiment, the electric field and the magnetic field are adjusted so as to satisfy the condition of E = vB by receiving the combined force of the force FE (= qE) due to the electric field acting in the + Y direction and the force FB (= −qvB) due to the magnetic field acting in the −Y direction. Is generated, so that the resultant force FE + FB becomes zero. Thus, the Wien filter 23
Has a function as a so-called electromagnetic prism that selects an optical path of an electron beam passing through the inside.

【0035】一次ビームB1の照射により試料4から得
られる二次電子を二次ビームB2として検出装置30の
検出面に集束させるビーム写像工程(二次ビーム集束工
程)を以下に述べる。まず、試料4に一次ビームB1が
照射されると、試料4から、試料4の表面形状、材質分
布、電位の変化等に応じた分布の二次電子が得られる。
この二次電子を二次ビームB2として試料4の表面状態
の検査を行う。図6は、本発明の一実施形態による荷電
粒子ビーム欠陥検査装置の二次ビームB2の軌道を示す
図である。ここで、図では、理解を容易にするため、二
次光学系20が備える部材の一部の図示を省略してい
る。試料4から発生した二次電子のエネルギーは低く、
0.5〜2eV程度である。この二次電子を二次ビーム
B2としてカソードレンズ21で加速する。二次ビーム
B2は、続いて第1アライナ22、開口絞りAS、ウィ
ーンフィルタ23を順に通過する。ウィーンフィルタ2
3を通過した二次ビームB2は、結像レンズ前群25に
よって収束され、試料4の像が視野絞りFS2の位置に
結像される。視野絞りFS2を通過した二次ビームB2
は、結像レンズ後群28によって再度収束されて検出装
置30の検出面に試料4の物体面のおよそ100倍に近
い拡大像が結像される。
The beam mapping step (secondary beam focusing step) for focusing secondary electrons obtained from the sample 4 by irradiation with the primary beam B1 on the detection surface of the detector 30 as the secondary beam B2 will be described below. First, when the primary beam B1 is irradiated on the sample 4, secondary electrons having a distribution according to the surface shape, the material distribution, the change in potential, and the like of the sample 4 are obtained from the sample 4.
The surface state of the sample 4 is inspected using the secondary electrons as a secondary beam B2. FIG. 6 is a diagram showing the trajectory of the secondary beam B2 of the charged particle beam defect inspection device according to one embodiment of the present invention. Here, in the drawings, illustration of some of the members included in the secondary optical system 20 is omitted for easy understanding. The energy of secondary electrons generated from sample 4 is low,
It is about 0.5 to 2 eV. The secondary electrons are accelerated by the cathode lens 21 as a secondary beam B2. The secondary beam B2 subsequently passes through the first aligner 22, the aperture stop AS, and the Wien filter 23 in this order. Vienna filter 2
The secondary beam B2 that has passed through 3 is converged by the imaging lens front group 25, and an image of the sample 4 is formed at the position of the field stop FS2. Secondary beam B2 that has passed through field stop FS2
Are converged again by the imaging lens rear group 28, and an enlarged image nearly 100 times as large as the object plane of the sample 4 is formed on the detection surface of the detection device 30.

【0036】二次ビームB2の電子を検出して検出面上
に結像された試料4の拡大像を撮像する撮像工程は、以
下のように行われる。まず、試料4は、その位置が随時
レーザ干渉計40により主制御系5に把握されながら、
主制御系5が制御する駆動装置41によりY軸正方向に
移動させられる。試料4の位置の情報をもとに、主制御
系5に制御された検出装置30から試料4の画像データ
の収集が行われる。例えば、図6に示すように、図中Q
1で示される位置において試料4上の所定の点から二次
電子が放出され、二次ビームB2として検出装置30の
検出面上のP1で示される位置に結像されるとすると、
この点は、試料4の移動とともに検出面上を移動し、試
料4上で二次電子を放出する位置が図中Q2で示される
位置に到達したとき、検出面上のP2で示される位置ま
で移動する。この間、カメラ32に搭載されたTDIセ
ンサは、図10及び図11に示す如く画像電荷を蓄積す
る。こうして蓄積された画像データが主制御系5に読み
出され、記憶装置53に蓄えられる。
The imaging step of detecting electrons of the secondary beam B2 and capturing an enlarged image of the sample 4 formed on the detection surface is performed as follows. First, the position of the sample 4 is grasped by the main control system 5 by the laser interferometer 40 as needed.
It is moved in the positive Y-axis direction by a driving device 41 controlled by the main control system 5. Image data of the sample 4 is collected from the detection device 30 controlled by the main control system 5 based on information on the position of the sample 4. For example, as shown in FIG.
Assuming that secondary electrons are emitted from a predetermined point on the sample 4 at a position indicated by 1 and are imaged as a secondary beam B2 at a position indicated by P1 on a detection surface of the detection device 30.
When this point moves on the detection surface along with the movement of the sample 4 and the position where secondary electrons are emitted on the sample 4 reaches the position indicated by Q2 in the figure, it reaches the position indicated by P2 on the detection surface. Moving. During this time, the TDI sensor mounted on the camera 32 accumulates image charges as shown in FIGS. The image data thus stored is read out to the main control system 5 and stored in the storage device 53.

【0037】ところで、ビーム写像工程は、二次ビーム
B2が二次光学系20の加工精度、組立誤差等のため光
軸から外れて射出されるので、ビーム偏向装置Aにより
二次ビームB2を偏向して二次ビームB2の検出面上の
位置を調整するビーム偏向工程(荷電粒子ビーム偏向工
程)を有している。
In the beam mapping step, the secondary beam B2 is emitted off the optical axis due to the processing accuracy of the secondary optical system 20, the assembly error, and the like. And a beam deflection step (charged particle beam deflection step) for adjusting the position of the secondary beam B2 on the detection surface.

【0038】本実施形態においては、二次光学系20の
二次ビームB2の進行方向下流側、検出装置30に臨む
位置にビーム偏向装置Aが設けられる。検出装置30に
最も近い位置に設けられるビーム偏向装置Aは、検出装
置30までの距離が短いため、二次ビームB2の軌道修
正に必要な偏向角と電場の強さとが最も大きいので、要
求される電場の一様性も高い。本実施形態に係るビーム
偏向装置Aを二次光学系20の二次ビームB2の進行方
向下流側、検出装置30に臨む位置に設けることによ
り、要求される偏向電場の一様性が得られ、検出面上の
画像の歪みを小さく抑えて二次ビームB2の軌道を最終
修正することができる。
In this embodiment, the beam deflecting device A is provided at a position downstream of the secondary optical system 20 in the traveling direction of the secondary beam B2 and facing the detection device 30. The beam deflecting device A provided closest to the detecting device 30 is required because the distance to the detecting device 30 is short and the deflection angle and electric field strength required for correcting the trajectory of the secondary beam B2 are the largest. The uniformity of the electric field is high. By providing the beam deflecting device A according to the present embodiment at a position downstream of the secondary optical system 20 in the traveling direction of the secondary beam B2 and facing the detection device 30, the required uniformity of the deflection electric field can be obtained. The trajectory of the secondary beam B2 can be finally corrected while keeping the image distortion on the detection surface small.

【0039】図2には、一例として、二次ビームB2が
(ヘ)の方向に偏向されて軌道修正されるように電極7
1〜78に各々電圧が印加された様子が示されている。
偏向される二次ビームB2は、円周の中心Oからやや外
れた位置を通過する。このような二次ビームB2のビー
ム断面形状Sが図3に鎖線で示されている。ビーム偏向
装置制御部79は、ビーム位置調整工程(荷電粒子ビー
ム位置調整工程)として、主制御系5に制御される偏向
電場生成制御系79aによって、電極71〜78のうち
(ヘ)の方向に位置する互いに隣り合う2個の電極7
1,72に正の電圧Vaをそれぞれ印加するよう電源7
1a,72aを制御するとともに、これらの電極71,
72に円周の中心Oを挟んで対向配置される互いに隣り
合う2個の電極75,76に負の電圧−Vaをそれぞれ
印加するよう電源75a,76aを制御し、二次ビーム
B2を(ヘ)の方向に偏向する電場を生成する。そし
て、試料4の光軸付近の位置Q1から射出された二次ビ
ームB2が、検出装置30の検出面の光軸線上の位置に
収束されるよう二次ビームB2の軌道修正を行う。この
とき、ビーム偏向装置A内、より具体的には、二次ビー
ムB2が通過する図3中鎖線で示された位置付近の不均
一な偏向電場のために、検出装置30の検出面上の試料
4の像に収差による像の歪み等が生じる。このため、ビ
ーム偏向装置制御部79は、ビーム位置調整工程によっ
て生じた収差を修正する第1収差修正工程として、第1
一様電場生成制御系79bによって、電圧Vaが印加さ
れる電極71,72に隣り合う電極73,78に、電圧
Vaを所定比率t(本実施形態においてはおよそ0.
4)だけ低減した電圧t×Vaをそれぞれ印加するよう
電源73a,78aを制御するとともに、電圧−Vaが
印加される電極75,76に隣り合う電極74,77
に、電圧−Vaを所定比率tだけ低減した−t×Vaを
それぞれ印加するよう電源74a,77aを制御して二
次ビームB2を偏向する電場を円周内で略一様にする。
さらに、第1収差修正工程で修正されない検出装置30
の検出面上の収差の箇所に対応する電極の印加電圧の値
を再調整して試料4の像の歪みを少なくする第2収差修
正工程として、第2一様電場生成制御系79cによって
電源71a〜78aを制御し、電極71〜78に印加さ
れた電圧の値をそれぞれ以下のように調整する。すなわ
ち、電極71,72に印加する電圧をそれぞれVa+Δ
Va1,Va+ΔVa2とし、電極76,75に印加す
る電圧をそれぞれ−Va+ΔVa3,−Va+ΔVa4
とし、電極78,73に印加される電圧をそれぞれt×
Va+ΔVb1,t×Va+ΔVb2とし、電極77,
74に印加する電圧をそれそれ−t×Va+ΔVb3,
−t×Va+ΔVb4とする。図3には、かかる電圧が
電極71〜78に印加されたときの等電位線が示されて
いる。この操作により、図中鎖線で囲まれた二次ビーム
B2が通過する位置の電場の一様性が確保され、検出装
置30の検出面上に結像される試料4の拡大像の歪みが
低減される。電極71〜78の配置は8回の回転対称性
を有するから、図2に示すような電圧の配分を時計回り
に45°づつ回転させた電圧の配分を行えば、(ヘ)の
方向を時計回りに45°づつ回転させた方向、例えば
(ト)のような方向へ偏向を行うような電場が得られ
る。もっとも、組立て誤差等により電極の配置にばらつ
きを生じているため、電圧の配分の比を同じに保って回
転操作を行っても、電場の分布が同じように変換される
ことはない。そこで、電場の一様性が高められるよう第
2一様電場生成制御系79cによってΔVa1〜ΔVa
4、ΔVb1〜ΔVb4の値を適宜調整する。二次ビー
ムB2を例えば(ヘ)の方向に偏向させるような、二次
ビームB2の断面形状が偏向方向に対して対称の場合、
例えば、ΔVa1=ΔVa2のように、ΔVa1〜ΔV
a4、ΔVb1〜ΔVb4が略対称に配分されるのに対
し、二次ビームB2を例えば(ト)の方向に偏向させる
ような場合、二次ビームB2の断面形状が偏向方向に対
して対称でなくなるため、自ずとΔVa1〜ΔVa4、
ΔVb1〜ΔVb4の電圧配分も非対称となる。このよ
うに、第2収差修正工程により、二次ビームB2の偏向
の方向と二次ビームB2の断面形状との関係に合わせて
試料4の拡大像の歪みを低減する最適な電圧値を設定す
ることができる。また、(ヘ)の方向を対称操作して得
られない方向についても、第1一様電場生成制御系79
b、第2一様電場生成制御系79cによって電圧低減比
率tの値と、ΔVa1〜ΔVa4、ΔVb1〜ΔVb4
の値を調整することによって偏向の方向にそれぞれ適し
た一様電場が得られる。一般に、円周上に配置された大
きさを持たない理想的な点状の複数の電極に電圧を印加
し、円周内にできるかぎり一様な電場を発生させるに
は、円周の中心から電極に向う方向と二次ビームB2を
偏向させる方向とがなす角の余弦に比例した電圧を印加
すればよいので、ビーム偏向装置制御部79によって電
極71〜78に印加される電圧は、二次ビームB2が偏
向される方向に応じて適宜最適な値に設定される。
FIG. 2 shows, as an example, the electrode 7 so that the secondary beam B2 is deflected in the direction (f) and the trajectory is corrected.
1 to 78 show a state in which a voltage is applied, respectively.
The deflected secondary beam B2 passes through a position slightly off the center O of the circumference. The beam cross-sectional shape S of such a secondary beam B2 is shown by a chain line in FIG. The beam deflecting device control section 79 performs a beam position adjusting step (a charged particle beam position adjusting step) by using a deflection electric field generation control system 79 a controlled by the main control system 5 in the direction of (f) of the electrodes 71 to 78. Two adjacent electrodes 7 located
Power supply 7 so as to apply a positive voltage Va to
1a, 72a, and these electrodes 71,
The power supplies 75a and 76a are controlled to apply a negative voltage -Va to two electrodes 75 and 76 adjacent to each other with the center O of the circumference interposed therebetween at 72, and the secondary beam B2 is changed to (f). ) To generate an electric field that is deflected in the direction of. Then, the trajectory of the secondary beam B2 is corrected so that the secondary beam B2 emitted from the position Q1 near the optical axis of the sample 4 is converged to a position on the optical axis of the detection surface of the detection device 30. At this time, due to the non-uniform deflection electric field in the beam deflector A, more specifically, near the position indicated by the chain line in FIG. An image distortion or the like due to aberration occurs in the image of the sample 4. For this reason, the beam deflecting device control unit 79 performs the first aberration correcting step of correcting the aberration caused by the beam position adjusting step.
By the uniform electric field generation control system 79b, the voltage Va is applied to the electrodes 73, 78 adjacent to the electrodes 71, 72 to which the voltage Va is applied at a predetermined ratio t (in the present embodiment, approximately 0.
4) The power supplies 73a and 78a are controlled to apply the voltage t × Va reduced by only 4), and the electrodes 74 and 77 adjacent to the electrodes 75 and 76 to which the voltage −Va is applied.
Then, the power supplies 74a and 77a are controlled so as to apply -t * Va in which the voltage -Va is reduced by the predetermined ratio t, and the electric field for deflecting the secondary beam B2 is made substantially uniform in the circumference.
Further, the detection device 30 that is not corrected in the first aberration correction step
As a second aberration correction step of readjusting the value of the applied voltage of the electrode corresponding to the position of the aberration on the detection surface of the above to reduce the distortion of the image of the sample 4, the power supply 71a is controlled by the second uniform electric field generation control system 79c. To 78a, and the values of the voltages applied to the electrodes 71 to 78 are adjusted as follows. That is, the voltage applied to the electrodes 71 and 72 is Va + Δ
Va1, Va + ΔVa2, and voltages applied to the electrodes 76, 75 are −Va + ΔVa3, −Va + ΔVa4, respectively.
And the voltages applied to the electrodes 78 and 73 are t ×
Va + ΔVb1, t × Va + ΔVb2, and electrodes 77,
The voltage to be applied to 74 is −t × Va + ΔVb3,
−t × Va + ΔVb4. FIG. 3 shows equipotential lines when such a voltage is applied to the electrodes 71 to 78. By this operation, the uniformity of the electric field at the position where the secondary beam B2 surrounded by the chain line in the figure passes is secured, and the distortion of the enlarged image of the sample 4 formed on the detection surface of the detection device 30 is reduced. Is done. Since the arrangement of the electrodes 71 to 78 has a rotational symmetry of eight times, if the voltage distribution as shown in FIG. 2 is rotated clockwise by 45 °, the direction of (f) will be clockwise. An electric field is obtained which deflects in a direction rotated around by 45 °, for example, in a direction like (g). However, since the electrode arrangement varies due to an assembly error or the like, even if the rotation operation is performed while maintaining the same voltage distribution ratio, the electric field distribution is not converted in the same manner. Therefore, ΔVa1 to ΔVa are controlled by the second uniform electric field generation control system 79c so as to enhance the uniformity of the electric field.
4. The values of ΔVb1 to ΔVb4 are appropriately adjusted. When the cross-sectional shape of the secondary beam B2 is symmetric with respect to the deflection direction, such as to deflect the secondary beam B2 in the direction (f),
For example, ΔVa1 to ΔVa2, such as ΔVa1 = ΔVa2
While a4 and ΔVb1 to ΔVb4 are distributed substantially symmetrically, when the secondary beam B2 is deflected, for example, in the direction of (g), the cross-sectional shape of the secondary beam B2 is not symmetrical with respect to the deflection direction. Therefore, naturally, ΔVa1 to ΔVa4,
The voltage distribution of ΔVb1 to ΔVb4 is also asymmetric. As described above, in the second aberration correction step, the optimum voltage value for reducing the distortion of the enlarged image of the sample 4 is set in accordance with the relationship between the direction of deflection of the secondary beam B2 and the cross-sectional shape of the secondary beam B2. be able to. Further, the first uniform electric field generation control system 79 is also provided for a direction that cannot be obtained by symmetrically operating the direction (f).
b, the value of the voltage reduction ratio t, ΔVa1 to ΔVa4, ΔVb1 to ΔVb4 by the second uniform electric field generation control system 79c.
By adjusting the value of, uniform electric fields suitable for the respective directions of deflection can be obtained. In general, in order to apply a voltage to a plurality of ideal point-like electrodes having no size arranged on the circumference and generate an electric field as uniform as possible in the circumference, it is necessary to set the center of the circumference from the center. Since a voltage proportional to the cosine of the angle formed between the direction toward the electrode and the direction in which the secondary beam B2 is deflected may be applied, the voltage applied to the electrodes 71 to 78 by the beam deflection device control unit 79 is The optimal value is appropriately set according to the direction in which the beam B2 is deflected.

【0040】本実施形態の構成としたことにより、一次
光学系11や二次光学系20の組立誤差等によって生じ
る二次ビームB2の軌道のずれを修正する際、偏向電場
の不均一性に起因するビームの断面形状や、検出面上に
結像される画像の歪みを小さく抑えることができる。す
なわち、本実施形態に係るビーム偏向装置Aの構成によ
れば、二次ビームB2を偏向する電場が一様になる。ま
ず、ビーム偏向装置制御部79は、上述のように、主制
御系5に制御される偏向電場生成制御系79aによっ
て、電極71〜78のうち互いに隣り合う2個の電極に
正の電圧Vaをそれぞれ印加するよう電源71a〜78
aを制御するとともに、これらの電極に円周の中心Oを
挟んで対向配置される互いに隣り合う2個の電極に負の
電圧−Vaをそれぞれ印加するよう電源71a〜78a
を制御し、二次ビームB2を一の方向に偏向する主な電
場を生成する。次に、ビーム偏向装置制御部79は、第
1一様電場生成制御系79bによって、電圧Vaが印加
される電極に隣り合う電極に、電圧Vaを所定比率t
(本実施形態においてはおよそ0.4)だけ低減した電
圧t×Vaをそれぞれ印加するよう電源71a〜78a
を制御するとともに、電圧−Vaが印加される電極に隣
り合う電極に、電圧−Vaを所定比率tだけ低減した−
t×Vaをそれぞれ印加するよう電源71a〜78aを
制御して二次ビームB2を偏向する電場を円周内で略一
様にする。このようにして、円周内で電場を一様に整え
る。さらに、ビーム偏向装置制御部79は、第2一様電
場生成制御系79cによって電源71a〜78aを制御
し、各電極に印加された電圧を調整して、さらに電場を
一様に整える。とりわけ、二次ビームB2が円周の中心
を通過しない場合、二次ビームB2の通過する位置の電
場の一様性を高めるよう調整を行う。一般に、円周上に
配置された複数の大きさを持たない理想的な点状の電極
に電圧を印加し、円周内にできるかぎり一様な電場を発
生させるには、円周の中心から電極に向う方向とビーム
を偏向させる方向とがなす角の余弦に比例した電圧を印
加すればよいから、偏向電場生成制御系79aと、第1
一様電場生成制御系79bと、第2一様電場生成制御系
79cとによって、このような理想的な電圧の配分に近
づけ、さらに、二次ビームB2が通過する位置の電場の
一様性を高めるように電圧を再度微調整する。こうし
て、ビームの形状や検出面上の画像の歪みを小さく抑え
て二次ビームB2の軌道を修正することができる。
With the configuration of the present embodiment, when correcting the deviation of the trajectory of the secondary beam B2 caused by an assembling error of the primary optical system 11 or the secondary optical system 20, it is caused by the non-uniformity of the deflection electric field. The distortion of the cross-sectional shape of the beam and the image formed on the detection surface can be reduced. That is, according to the configuration of the beam deflecting device A according to the present embodiment, the electric field for deflecting the secondary beam B2 becomes uniform. First, as described above, the beam deflecting device control unit 79 applies the positive voltage Va to two of the electrodes 71 to 78 adjacent to each other by the deflection electric field generation control system 79a controlled by the main control system 5. Power supplies 71a to 78 are applied respectively.
a so as to apply a negative voltage −Va to two electrodes that are adjacent to each other and that are opposed to each other with the center O of the circumference interposed therebetween.
To generate a primary electric field that deflects the secondary beam B2 in one direction. Next, the beam deflecting device control unit 79 applies the voltage Va to the electrode adjacent to the electrode to which the voltage Va is applied by a predetermined ratio t by the first uniform electric field generation control system 79b.
The power supplies 71a to 78a apply the voltages t × Va reduced by (approximately 0.4 in the present embodiment), respectively.
And the voltage -Va is reduced by a predetermined ratio t to an electrode adjacent to the electrode to which the voltage -Va is applied.
The power supplies 71a to 78a are controlled so as to apply t × Va, respectively, so that the electric field for deflecting the secondary beam B2 is made substantially uniform within the circumference. In this way, the electric field is uniformly arranged within the circumference. Further, the beam deflecting device control unit 79 controls the power supplies 71a to 78a by the second uniform electric field generation control system 79c, adjusts the voltage applied to each electrode, and further regulates the electric field uniformly. In particular, when the secondary beam B2 does not pass through the center of the circumference, adjustment is performed to increase the uniformity of the electric field at the position where the secondary beam B2 passes. In general, in order to apply a voltage to an ideal point-like electrode having no size and arranged on a circumference to generate an electric field as uniform as possible in the circumference, it is necessary to set the center of the circumference from the center. It is sufficient to apply a voltage proportional to the cosine of the angle formed between the direction toward the electrode and the direction to deflect the beam.
The uniform electric field generation control system 79b and the second uniform electric field generation control system 79c make such an ideal voltage distribution as possible, and furthermore, the uniformity of the electric field at the position where the secondary beam B2 passes. Fine-tune the voltage again to increase. In this manner, the trajectory of the secondary beam B2 can be corrected while suppressing the shape of the beam and the distortion of the image on the detection surface.

【0041】さらに、スチグメータ電圧印加工程で二次
光学系20内で生じる光軸に対して非対称な二次ビーム
B2の断面形状が整形され検出装置30の検出面上に結
像された像の歪曲が修正される。これは、スチグメータ
電圧制御系79dによってビーム偏向装置Aの電極71
〜78に付加電圧を付加することによって行われる。
Further, the cross-sectional shape of the secondary beam B2 asymmetric with respect to the optical axis generated in the secondary optical system 20 in the step of applying the stigmator voltage is shaped, and the image formed on the detection surface of the detection device 30 is distorted. Is corrected. This is because the electrode 71 of the beam deflector A is controlled by
This is performed by adding an additional voltage to .about.78.

【0042】本実施形態によれば、二次光学系20の組
立誤差等により生じる検出面上の非対称な画像の歪みに
対して修正を加えることができる。すなわち、ビーム偏
向装置Aの8個の電極71〜78のうち、中心を挟んで
対向配置される少なくとも一対の電極にさらに付加電圧
を付加して、二次ビームB2の形状を最終的に修正する
とともに、検出面上の画像の歪みを修正するスチグメー
タとして用いることができる。本実施形態に係るビーム
偏向装置Aは、電極を8個有するので、4個のスチグメ
ータとして用いることが可能である。こうして、検出面
上の画像の歪みを小さく抑えるように二次ビームB2の
断面形状を最終修正することができる。
According to the present embodiment, it is possible to correct an asymmetric image distortion on the detection surface caused by an assembly error of the secondary optical system 20 or the like. That is, among the eight electrodes 71 to 78 of the beam deflector A, an additional voltage is further applied to at least a pair of electrodes arranged to face each other with the center therebetween, and the shape of the secondary beam B2 is finally corrected. At the same time, it can be used as a stigmeter for correcting image distortion on the detection surface. Since the beam deflector A according to the present embodiment has eight electrodes, it can be used as four stigmeters. Thus, the cross-sectional shape of the secondary beam B2 can be finally corrected so that the distortion of the image on the detection surface is reduced.

【0043】上述のように本実施の形態によれば、ビー
ム偏向装置Aの円周内に一様な電場が生成され、検出面
上に結像される試料4の拡大像の歪みが小さく抑えら
れ、試料4の移動とともにTDIセンサによって画像電
荷が蓄積される場合でも、となりの画素との画像電荷の
混合が生じず、解像度の低下を招かない。また、二次光
学系20内で二次ビームB2の断面形状が非対称に変形
し、試料4の像に歪みが生じた場合でも、ビーム偏向装
置Aの電極71〜78に印加する電圧を調整すること
で、歪みを修正することができる。
As described above, according to the present embodiment, a uniform electric field is generated within the circumference of the beam deflector A, and distortion of the enlarged image of the sample 4 formed on the detection surface is suppressed to a small value. Therefore, even when the image charge is accumulated by the TDI sensor with the movement of the sample 4, the mixture of the image charge with the adjacent pixel does not occur, and the resolution does not decrease. Further, even when the cross-sectional shape of the secondary beam B2 is asymmetrically deformed in the secondary optical system 20 and the image of the sample 4 is distorted, the voltage applied to the electrodes 71 to 78 of the beam deflector A is adjusted. Thus, the distortion can be corrected.

【0044】なお、上記の実施形態では、光軸上の円周
の中心Oから隣り合う二つの電極の間を見込む角αと、
円周の中心Oから電極を見込む角βとの関係が、α=β
とされる構成としたが、0.5≦α/β<1または1<
α/β≦2の構成にしてもよい。
In the above embodiment, the angle α between the two adjacent electrodes from the center O of the circumference on the optical axis is:
The relationship between the angle β at which the electrode is viewed from the center O of the circumference is α = β
0.5 ≦ α / β <1 or 1 <
α / β ≦ 2 may be adopted.

【0045】また、上記の実施形態では、8個の電極7
1〜78を設けて要求される電場の一様性を得るよう構
成したが、一般には、電極の数を増すことでより均一な
電場を得ることができるから、基本的には8個に限らず
複数個でもよい。とりわけ、電極を遇数個設けるととも
に等方的に配置することで、ビームの偏向の方向をどの
方向にしても、そのとき必要になる電場の不均一性を電
極の配置の対称性から効果的に低減することができる。
そして、少なくとも8個の電極を配列すれば、十分均一
な電場を生成することができる。
In the above embodiment, the eight electrodes 7
1 to 78 are provided so as to obtain the required uniformity of the electric field, but in general, it is possible to obtain a more uniform electric field by increasing the number of electrodes. Alternatively, a plurality may be used. In particular, by providing an even number of electrodes and arranging the electrodes in an isotropic manner, the non-uniformity of the electric field required at any time in any direction of the beam deflection can be effectively reduced by the symmetry of the arrangement of the electrodes. Can be reduced.
If at least eight electrodes are arranged, a sufficiently uniform electric field can be generated.

【0046】さらに、ビーム偏向装置Aは、一様な電場
でビームを偏向することができるから、一次光学系1
1、二次光学系20内の必要な箇所であればどこに設け
てもよく、また、複数設けても構わない。さらには、荷
電粒子ビーム欠陥検査装置に組み込んで用いるだけでな
く、ビーム偏向装置Aを荷電粒子ビームを偏向する装置
に組み込んで用いてもよい。ここで、荷電粒子ビームと
は、電子ビームに限らず、陽子ビーム、イオンビーム等
をいう。もちろん、ビーム偏向装置Aを静電レンズ等の
電極に用いても構わない。
Further, since the beam deflecting device A can deflect the beam with a uniform electric field, the primary optical system 1
1. Any location may be provided as long as it is necessary within the secondary optical system 20, or a plurality of locations may be provided. Furthermore, the beam deflecting device A may be used not only by being incorporated into a charged particle beam defect inspection apparatus but also by being incorporated into an apparatus that deflects a charged particle beam. Here, the charged particle beam is not limited to an electron beam, but refers to a proton beam, an ion beam, or the like. Of course, the beam deflector A may be used for an electrode such as an electrostatic lens.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明は、以下に記載されるような効果
を奏する。本発明の第1の観点による荷電粒子ビーム偏
向装置によれば、円周上に複数の電極が等間隔に配設さ
れ、円周の中心から隣り合う二つの電極の間を見込む角
αと、円周の中心から電極を見込む角βとの関係が0.
5≦α/β≦2とされているので、電極の配列された円
周内に一様な電場を生成し、荷電粒子ビームを一様に偏
向して軌道を修正することができる。
The present invention has the following effects. According to the charged particle beam deflecting device according to the first aspect of the present invention, a plurality of electrodes are arranged on the circumference at equal intervals, and an angle α between the center of the circumference and a distance between two adjacent electrodes, The relationship with the angle β at which the electrode is seen from the center of the circumference is 0.
Since 5 ≦ α / β ≦ 2, a uniform electric field can be generated within the circumference where the electrodes are arranged, and the trajectory can be corrected by uniformly deflecting the charged particle beam.

【0048】また、本発明の第3の観点による荷電粒子
ビーム偏向装置によれば、円周上に等間隔に配列された
偶数個の電極を備え、これらの電極に電圧を印加する電
圧印加装置は、荷電粒子ビームを偏向する電場を生成す
る偏向電場生成装置と、荷電粒子ビームを偏向する電場
を円周内で略一様にする第1一様電場生成装置と、荷電
粒子ビームが通過する位置の電場の一様性を高める第2
一様電場生成装置とを備えているので、各電極の電圧の
値を調整して電極の配列された円周内に一様な電場を生
成し、荷電粒子ビームを一様に偏向して軌道を修正する
ことができる。
Further, according to the charged particle beam deflecting device according to the third aspect of the present invention, a voltage applying device which has an even number of electrodes arranged at equal intervals on the circumference and applies a voltage to these electrodes A deflection electric field generator for generating an electric field for deflecting the charged particle beam, a first uniform electric field generator for making the electric field for deflecting the charged particle beam substantially uniform in the circumference, and the charged particle beam passing therethrough. Second to improve the uniformity of the electric field at the position
Since it has a uniform electric field generator, it adjusts the voltage value of each electrode to generate a uniform electric field within the circumference where the electrodes are arranged, and deflects the charged particle beam uniformly to orbit Can be modified.

【0049】また、本発明の第1の観点による荷電粒子
ビーム欠陥検査装置によれば、荷電粒子ビーム偏向装置
を具備し、荷電粒子ビーム偏向装置は、円周上に複数の
電極が等間隔に配設され、円周の中心から隣り合う二つ
の電極の間を見込む角αと、円周の中心から電極を見込
む角βとの関係が0.5≦α/β≦2とされているの
で、電極の配列された円周内に一様な電場を生成し、一
次ビームや二次ビームを一様に偏向してそれらの軌道を
修正することができ、不均一な電場による偏向に起因し
た一次ビームや二次ビームのビーム形状の歪みを小さく
抑えることができる。
Further, according to the charged particle beam defect inspection apparatus according to the first aspect of the present invention, a charged particle beam deflection apparatus is provided, and the charged particle beam deflection apparatus has a plurality of electrodes arranged at equal intervals on a circumference. Since the relationship between the angle α that is disposed and sees between two adjacent electrodes from the center of the circumference and the angle β that sees the electrode from the center of the circumference is 0.5 ≦ α / β ≦ 2, A uniform electric field can be generated within the circumference of the array of electrodes, and the primary and secondary beams can be uniformly deflected to correct their trajectories, resulting from non-uniform electric field deflection. Distortion of the beam shape of the primary beam and the secondary beam can be suppressed to a small value.

【0050】また、本発明の第3の観点による荷電粒子
ビーム欠陥検査装置によれば、荷電粒子ビーム偏向装置
を具備し、荷電粒子ビーム偏向装置は、円周上に等間隔
に配列された偶数個の電極と、これらの電極に電圧を印
加する電圧印加装置を備え、電圧印加装置は、荷電粒子
ビームを偏向する電場を生成する偏向電場生成装置と、
荷電粒子ビームを偏向する電場を円周内で略一様にする
第1一様電場生成装置と、荷電粒子ビームが通過する位
置の電場の一様性を高める第2一様電場生成装置とを備
えているので、各電極の電圧の値を調整して電極の配列
された円周内に一様な電場を生成し、一次ビームや二次
ビームを一様に偏向してそれらの軌道を修正することが
でき、不均一な電場による偏向に起因した一次ビームや
二次ビームのビーム形状の歪みを小さく抑えることがで
きる。
Further, according to the charged particle beam defect inspection apparatus according to the third aspect of the present invention, a charged particle beam deflection apparatus is provided, and the charged particle beam deflection apparatus comprises an even number of evenly arranged circular circles. A plurality of electrodes, a voltage application device for applying a voltage to these electrodes, the voltage application device generates a deflection electric field for deflecting the charged particle beam,
A first uniform electric field generator for making the electric field for deflecting the charged particle beam substantially uniform in the circumference and a second uniform electric field generator for improving the uniformity of the electric field at the position where the charged particle beam passes. Adjust the voltage value of each electrode to generate a uniform electric field within the circumference of the array of electrodes, and deflect the primary and secondary beams uniformly to correct their trajectories And the distortion of the beam shape of the primary beam and the secondary beam caused by the deflection due to the non-uniform electric field can be suppressed.

【0051】また、本発明の第1の観点による荷電粒子
ビーム欠陥検査方法によれば、本発明の荷電粒子ビーム
欠陥検査装置と同様の効果を得ることができる。
Further, according to the charged particle beam defect inspection method according to the first aspect of the present invention, the same effects as those of the charged particle beam defect inspection apparatus of the present invention can be obtained.

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

【図1】本発明の一実施形態による荷電粒子ビーム欠陥
検査装置の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a charged particle beam defect inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態による荷電粒子ビーム偏向
装置の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a charged particle beam deflecting device according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態による荷電粒子ビーム偏向
装置によって生成される等電位線を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing equipotential lines generated by a charged particle beam deflecting device according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態による荷電粒子ビーム欠陥
検査装置の一次ビームの軌道を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a trajectory of a primary beam of a charged particle beam defect inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施形態による荷電粒子ビーム欠陥
検査装置が備えるウィーンフィルタの構成及び動作原理
を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration and operating principle of a Wien filter included in the charged particle beam defect inspection device according to one embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施形態による荷電粒子ビーム欠陥
検査装置の二次ビームの軌道を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a trajectory of a secondary beam of the charged particle beam defect inspection apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図7】荷電粒子ビーム欠陥検査装置の概略構成及び動
作原理を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a schematic configuration and an operation principle of the charged particle beam defect inspection apparatus.

【図8】従来の荷電粒子ビーム偏向装置の電極の構成を
光軸に沿った方向から見て示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an electrode of a conventional charged particle beam deflector viewed from a direction along an optical axis.

【図9】TDIセンサを備える検出装置を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram illustrating a detection device including a TDI sensor.

【図10】TDIセンサの概略構成及び動作原理を説明
するための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining a schematic configuration and an operation principle of the TDI sensor.

【図11】検出装置の検出面上に結像された試料像の所
定箇所が試料の移動に伴って検出面上で移動する様子を
示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a state in which a predetermined portion of a sample image formed on a detection surface of the detection device moves on the detection surface as the sample moves.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A・・・ビーム偏向装置(荷電粒子ビーム偏向装置) B1・・・一次ビーム B2・・・二次ビーム(荷電粒子ビーム) 1・・・一次コラム 2・・・二次コラム 3・・・チャンバー 4・・・試料(物体) 5・・・主制御系(一次光学系、二次光学系、撮像装
置、電圧印加装置、偏向電場生成部、第1一様電場生成
部、第2一様電場生成部、スチグメータ電圧印加装置) 11・・・一次光学系 20・・・二次光学系 30・・・検出装置(撮像装置) 71〜78・・・電極 71a〜78a・・・電源(電圧印加装置、偏向電場生
成部、第1一様電場生成部、第2一様電場生成部、スチ
グメータ電圧印加装置) 79・・・ビーム偏向装置制御部(電圧印加装置、偏向
電場生成部、第1一様電場生成部、第2一様電場生成
部、スチグメータ電圧印加装置) 79a・・・偏向電場生成制御系(偏向電場生成部) 79b・・・第1一様電場生成制御系(第1一様電場生
成部) 79c・・・第2一様電場生成制御系(第2一様電場生
成部) 79d・・・スチグメータ電圧制御系(スチグメータ電
圧印加装置)
A: Beam deflecting device (charged particle beam deflecting device) B1: Primary beam B2: Secondary beam (charged particle beam) 1: Primary column 2: Secondary column 3: Chamber 4 Sample (object) 5 Main control system (primary optical system, secondary optical system, imaging device, voltage application device, deflection electric field generator, first uniform electric field generator, second uniform electric field Generation unit, stigmeter voltage application device) 11 primary optical system 20 secondary optical system 30 detection device (imaging device) 71 to 78 electrodes 71 a to 78 a power supply (voltage application) Device, deflection electric field generation unit, first uniform electric field generation unit, second uniform electric field generation unit, stigmator voltage applying device) 79 ... beam deflecting device control unit (voltage applying device, deflection electric field generating unit, first to eleventh) Electric field generator, second uniform electric field generator, stigmator voltage Application device) 79a ... deflection electric field generation control system (deflection electric field generation unit) 79b ... First uniform electric field generation control system (first uniform electric field generation unit) 79c ... Second uniform electric field generation control System (second uniform electric field generator) 79d ... Stigmeter voltage control system (Stigmeter voltage application device)

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 H01J 37/28 B H01J 37/28 37/29 37/29 G01R 31/28 L Fターム(参考) 2G001 AA03 BA07 CA03 DA01 DA09 EA05 GA06 GA09 HA12 HA13 JA03 KA03 PA07 PA11 PA14 2G014 AA01 AB21 AB59 AC11 2G132 AA00 AD15 AF12 5C033 FF03 FF08 UU01 UU04 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) G21K 5/04 H01J 37/28 B H01J 37/28 37/29 37/29 G01R 31/28 L F-term (Reference) 2G001 AA03 BA07 CA03 DA01 DA09 EA05 GA06 GA09 HA12 HA13 JA03 KA03 PA07 PA11 PA14 2G014 AA01 AB21 AB59 AC11 2G132 AA00 AD15 AF12 5C033 FF03 FF08 UU01 UU04

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 円周上に等間隔に配列された複数の電極
と、前記電極に電圧を印加する電圧印加装置とを備え、
前記電極に前記電圧印加装置により所定の電圧を印加す
ることにより、前記円周内に電場を生成して前記円周内
を通過する荷電粒子ビームを偏向するように構成された
荷電粒子ビーム偏向装置であって、 前記円周の中心から隣り合う二つの前記電極の間を見込
む角αと、前記円周の中心から前記電極を見込む角βと
の関係が、0.5≦α/β≦2であることを特徴とする
荷電粒子ビーム偏向装置。
1. A system comprising: a plurality of electrodes arranged at equal intervals on a circumference; and a voltage application device for applying a voltage to the electrodes.
A charged particle beam deflecting device configured to apply a predetermined voltage to the electrode by the voltage applying device to generate an electric field in the circumference and deflect a charged particle beam passing through the circumference. And a relationship between an angle α that looks between two adjacent electrodes from the center of the circumference and an angle β that looks at the electrodes from the center of the circumference is 0.5 ≦ α / β ≦ 2. A charged particle beam deflecting device, characterized in that:
【請求項2】 請求項1に記載の荷電粒子ビーム偏向装
置において、 前記電極は、偶数個設けられていることを特徴とする荷
電粒子ビーム偏向装置。
2. The charged particle beam deflecting device according to claim 1, wherein an even number of the electrodes are provided.
【請求項3】 円周上に等間隔に配列された偶数個の電
極と、前記電極に電圧を印加する電圧印加装置とを備
え、前記電極に前記電圧印加装置により所定の電圧を印
加することにより前記円周内に電場を生成して前記円周
内を通過する荷電粒子ビームを偏向するように構成され
た荷電粒子ビーム偏向装置であって、 前記電圧印加装置は、偶数個の前記電極のうち、互いに
隣り合う2個の電極に一の電圧をそれぞれ印加するとと
もに、これらの電極に前記円周の中心を挟んで対向配置
される互いに隣り合う2個の電極に前記電圧と絶対値を
等しくして正負が異なる電圧をそれぞれ印加して前記荷
電粒子ビームを偏向する電場を生成する偏向電場生成部
と、 前記電圧が印加される電極に隣り合う他の残りの電極
に、前記電圧を所定比率低減した電圧をそれぞれ印加し
て前記荷電粒子ビームを偏向する電場を前記円周内で略
一様にする第1一様電場生成部と、 前記電極に印加された電圧の値をそれぞれ再調整して前
記荷電粒子ビームが通過する位置の電場の一様性を高め
る第2一様電場生成部とを備えていることを特徴とする
荷電粒子ビーム偏向装置。
3. An apparatus comprising: an even number of electrodes arranged at equal intervals on a circumference; and a voltage application device for applying a voltage to the electrodes, wherein a predetermined voltage is applied to the electrodes by the voltage application device. A charged particle beam deflector configured to generate an electric field in the circumference to deflect a charged particle beam passing through the circumference, wherein the voltage application device includes an even number of the electrodes. Among them, one voltage is applied to two electrodes adjacent to each other, and the absolute value of the voltage is made equal to the voltage of two electrodes adjacent to each other which are arranged opposite to each other with the center of the circumference interposed therebetween. A deflection electric field generating unit for generating an electric field for deflecting the charged particle beam by applying voltages having different positive and negative voltages; and a predetermined ratio of the voltage to the other remaining electrodes adjacent to the electrode to which the voltage is applied. Reduced electricity And a first uniform electric field generator for making the electric field for deflecting the charged particle beam substantially uniform within the circumference, and readjusting the value of the voltage applied to the electrode to charge the charged particle beam. A charged particle beam deflecting device, comprising: a second uniform electric field generator for increasing the uniformity of the electric field at a position where the particle beam passes.
【請求項4】 請求項3に記載の荷電粒子ビーム偏向装
置において、前記円周の中心から隣り合う二つの前記電
極の間を見込む角αと、前記円周の中心から前記電極を
見込む角βとの関係が、0.5≦α/β≦2であること
を特徴とする荷電粒子ビーム偏向装置。
4. The charged particle beam deflecting device according to claim 3, wherein an angle α between two adjacent electrodes from the center of the circumference and an angle β from the center of the circumference to the electrodes. The charged particle beam deflecting device satisfies 0.5 ≦ α / β ≦ 2.
【請求項5】 荷電粒子源からの荷電粒子ビームを一次
ビームとして物体上に照射する一次光学系と、前記一次
ビームの照射により前記物体から得られる電子を二次ビ
ームとして検出面に集束させる二次光学系と、前記検出
面に配置され、前記検出面に集束された前記二次ビーム
の電子を検出して前記物体を撮像する撮像装置とを備え
てなる荷電粒子ビーム欠陥検査装置であって、 前記二次光学系は、前記一次ビームもしくは前記二次ビ
ームを偏向する少なくとも一つの荷電粒子ビーム偏向装
置を具備し、 前記荷電粒子ビーム偏向装置は、円周上に複数の電極が
等間隔に配設されるとともに、前記円周の中心から隣り
合う二つの前記電極の間を見込む角αと、前記円周の中
心から前記電極を見込む角βとの関係が、0.5≦α/
β≦2とされ、 前記電極に電圧を印加する電圧印加装置を備え、 前記電極に前記電圧印加装置により所定の電圧を印加す
ることにより前記円周内に電場を生成して前記円周内を
通過する荷電粒子ビームを偏向するように構成されてい
ることを特徴とする荷電粒子ビーム欠陥検査装置。
5. A primary optical system for irradiating a charged particle beam from a charged particle source as a primary beam onto an object, and a secondary beam for focusing electrons obtained from the object by irradiation of the primary beam on a detection surface as a secondary beam. A charged particle beam defect inspection apparatus, comprising: a secondary optical system, and an imaging device arranged on the detection surface and detecting an electron of the secondary beam focused on the detection surface to image the object. The secondary optical system includes at least one charged particle beam deflecting device that deflects the primary beam or the secondary beam, wherein the charged particle beam deflecting device includes a plurality of electrodes arranged at equal intervals on a circumference. And the angle β between the two adjacent electrodes from the center of the circumference and the angle β from the center of the circumference to the electrode are 0.5 ≦ α /
β ≦ 2, a voltage application device that applies a voltage to the electrode, and a predetermined voltage is applied to the electrode by the voltage application device to generate an electric field in the circumference to generate an electric field in the circumference. A charged particle beam defect inspection apparatus configured to deflect a passing charged particle beam.
【請求項6】 請求項5に記載の荷電粒子ビーム欠陥検
査装置において、 前記電極は、偶数個設けられていることを特徴とする荷
電粒子ビーム欠陥検査装置。
6. The charged particle beam defect inspection apparatus according to claim 5, wherein an even number of the electrodes are provided.
【請求項7】 荷電粒子源からの荷電粒子ビームを一次
ビームとして物体上に照射する一次光学系と、前記一次
ビームの照射により前記物体から得られる電子を二次ビ
ームとして検出面に集束させる二次光学系と、前記検出
面に配置され、前記検出面に集束された前記二次ビーム
の電子を検出して前記物体を撮像する撮像装置とを備え
てなる荷電粒子ビーム欠陥検査装置であって、 前記二次光学系は、前記荷電粒子ビームを偏向する荷電
粒子ビーム偏向装置を具備し、 前記荷電粒子ビーム偏向装置は、円周上に等間隔に配設
された偶数個の電極と、前記電極に電圧を印加する電圧
印加装置とを備え、 前記電極に前記電圧印加装置により所定の電圧を印加す
ることにより前記円周内に電場を生成して前記円周内を
通過する荷電粒子ビームを偏向するように構成され、 前記電圧印加装置は、互いに隣り合う2個の前記電極に
一の電圧をそれぞれ印加するとともに、これらの電極に
前記円周の中心を挟んで対向配置される互いに隣り合う
2個の前記電極に前記電圧と絶対値を等しくして正負が
異なる電圧をそれぞれ印加して前記荷電粒子ビームを偏
向する電場を生成する偏向電場生成部と、 前記電圧が印加される電極に隣り合う他の残りの電極
に、前記電圧を所定比率低減した電圧をそれぞれ印加し
て前記荷電粒子ビームを偏向する電場を前記円周内で略
一様にする第1一様電場生成部と、 前記電極に印加された電圧の値をそれぞれ再調整して前
記荷電粒子ビームが通過する位置の電場の一様性を高め
る第2一様電場生成部とを備えていることを特徴とする
荷電粒子ビーム欠陥検査装置。
7. A primary optical system for irradiating a charged particle beam from a charged particle source as a primary beam onto an object, and a secondary beam for focusing electrons obtained from the object by irradiation of the primary beam on a detection surface as a secondary beam. A charged particle beam defect inspection apparatus, comprising: a secondary optical system, and an imaging device arranged on the detection surface and detecting an electron of the secondary beam focused on the detection surface to image the object. The secondary optical system includes a charged particle beam deflecting device that deflects the charged particle beam, wherein the charged particle beam deflecting device has an even number of electrodes arranged at equal intervals on a circumference, and A voltage application device for applying a voltage to the electrode, a charged particle beam passing through the circumference by generating an electric field in the circumference by applying a predetermined voltage to the electrode by the voltage application device deflection The voltage applying device applies one voltage to each of the two electrodes adjacent to each other, and the two voltage applying devices oppose each other with the center of the circumference interposed therebetween. A deflection electric field generating unit that generates an electric field for deflecting the charged particle beam by applying voltages having the same absolute value to the voltage and different positive and negative voltages to the electrodes, and adjacent to the electrode to which the voltage is applied A first uniform electric field generating unit that applies a voltage obtained by reducing the voltage by a predetermined ratio to the other remaining electrodes to make an electric field for deflecting the charged particle beam substantially uniform within the circumference; A second uniform electric field generating unit for re-adjusting the value of the voltage applied to each of the first and second electric fields to improve the uniformity of the electric field at the position where the charged particle beam passes. Inspection device
【請求項8】 請求項7に記載の荷電粒子ビーム欠陥検
査装置において、 前記円周の中心から隣り合う二つの前記電極の間を見込
む角αと、前記円周の中心から前記電極を見込む角βと
の関係が、0.5≦α/β≦2とされていることを特徴
とする荷電粒子ビーム欠陥検査装置。
8. The charged particle beam defect inspection apparatus according to claim 7, wherein an angle α between two adjacent electrodes from the center of the circumference and an angle from the center of the circumference to the electrodes. A charged particle beam defect inspection device, wherein the relationship with β is 0.5 ≦ α / β ≦ 2.
【請求項9】 請求項5から請求項8のいずれかに記載
の荷電粒子ビーム欠陥検査装置において、 前記荷電粒子ビーム偏向装置は、前記二次光学系の前記
荷電粒子ビームの進行方向下流側の前記撮像装置に臨む
位置に設けられていることを特徴とする荷電粒子ビーム
欠陥検査装置。
9. The charged particle beam defect inspection apparatus according to claim 5, wherein the charged particle beam deflecting device is located downstream of the secondary optical system in the traveling direction of the charged particle beam. A charged particle beam defect inspection device is provided at a position facing the imaging device.
【請求項10】 請求項6から請求項8のいずれかに記
載の荷電粒子ビーム欠陥検査装置において、 前記荷電粒子ビーム偏向装置は、前記二次光学系の前記
荷電粒子ビームの進行方向下流側の前記撮像装置に臨む
位置に設けられ、 前記電圧印加装置は、電圧が印加された偶数個の前記電
極のうち、前記円周の前記中心を挟んで対向配置される
少なくとも一対の前記電極に付加電圧を付加して前記二
次光学系の内部で形成された前記二次ビームの断面形状
の歪みを整形するとともに、前記検出面上に結像された
像の歪曲を修正するスチグメータ電圧印加装置を備えて
いることを特徴とする荷電粒子ビーム欠陥検査装置。
10. The charged particle beam defect inspection apparatus according to claim 6, wherein the charged particle beam deflecting device is located downstream of the secondary optical system in the traveling direction of the charged particle beam. The voltage application device is provided at a position facing the imaging device, and among the even-numbered electrodes to which a voltage is applied, an additional voltage is applied to at least one pair of the electrodes that are arranged to face each other across the center of the circumference. A stigmator voltage applying device that corrects the distortion of the image formed on the detection surface while shaping the distortion of the cross-sectional shape of the secondary beam formed inside the secondary optical system by adding A charged particle beam defect inspection apparatus.
【請求項11】 荷電粒子源からの荷電粒子ビームを一
次ビームとして物体上に照射する荷電粒子ビーム照射工
程と、前記一次ビームの照射により前記物体から得られ
る電子を二次ビームとして検出面に集束させる二次ビー
ム集束工程と、前記検出面に集束された前記二次ビーム
の電子を検出して前記物体を撮像する撮像工程とを有す
る荷電粒子ビーム欠陥検査方法であって、 前記二次ビーム集束工程は、前記二次ビームを偏向して
前記二次ビームの前記検出面上の位置を調整する荷電粒
子ビーム偏向工程を有し、 前記荷電粒子ビーム偏向工程は、前記検出面に臨む位置
に偶数個の電極を円周上に等間隔に設け、互いに隣り合
う2個の電極に一の電圧をそれぞれ印加するとともに、
これらの電極に前記円周の中心を挟んで対向配置される
互いに隣り合う2個の電極に前記電圧と絶対値を等しく
して正負が異なる電圧をそれぞれ印加して前記円周内に
前記荷電粒子ビームを偏向する電場を生成し、前記円周
内に前記二次ビームを通過させつつ前記二次ビームを前
記検出面上の所定位置に向けて偏向する荷電粒子ビーム
位置調整工程と、 前記電圧が印加される電極に隣り合う他の電極に、前記
電圧を所定比率低減した電圧をそれぞれ印加して前記二
次ビームを偏向する電場を一様にするとともに、前記荷
電粒子ビーム位置調整工程によって生じた収差を修正す
る第1収差修正工程と、 前記第1収差修正工程で修正されない前記検出面上の収
差の箇所に対応する前記電極に印加された電圧の値を再
調整して前記二次ビームを偏向する電場の一様性を高め
るとともに前記荷電粒子ビーム位置調整工程によって生
じた収差をさらに修正する第2収差修正工程とを有して
いることを特徴とする荷電粒子ビーム欠陥検査方法。
11. A charged particle beam irradiation step of irradiating a charged particle beam from a charged particle source as a primary beam onto an object, and focusing electrons obtained from the object by irradiation of the primary beam as a secondary beam on a detection surface. A charged particle beam defect inspection method, comprising: a secondary beam focusing step of causing the secondary beam focusing step; and an imaging step of imaging the object by detecting electrons of the secondary beam focused on the detection surface. The step of deflecting the secondary beam to adjust the position of the secondary beam on the detection surface, the charged particle beam deflecting step, the charged particle beam deflecting step, an even number at a position facing the detection surface The electrodes are provided at equal intervals on the circumference, and a voltage is applied to two electrodes adjacent to each other,
The voltage is applied to two electrodes adjacent to each other, which are arranged opposite to each other with the center of the circumference interposed therebetween, with the same absolute value as that of the voltage, and voltages of different positive and negative are applied to the two electrodes. A charged particle beam position adjusting step of generating an electric field for deflecting the beam, deflecting the secondary beam toward a predetermined position on the detection surface while passing the secondary beam within the circumference, To the other electrode adjacent to the electrode to be applied, a voltage reduced by a predetermined ratio is applied to each of the other electrodes to make the electric field for deflecting the secondary beam uniform and to be generated by the charged particle beam position adjusting step. A first aberration correcting step of correcting the aberration, and readjusting the value of the voltage applied to the electrode corresponding to the position of the aberration on the detection surface which is not corrected in the first aberration correcting step, to thereby adjust the secondary beam. side The charged particle beam defect inspection method characterized by and a second aberration correction step of further modifying the aberration caused by the charged particle beam position adjustment process to increase the uniformity of the electric field.
【請求項12】 請求項11に記載の荷電粒子ビーム欠
陥検査方法において、 前記荷電粒子ビーム偏向工程は、電圧が印加された偶数
個の前記電極のうち、前記円周の前記中心を挟んで対向
配置される少なくとも一対の前記電極に付加電圧を付加
して前記二次光学系の内部で形成された前記二次ビーム
の断面形状の歪みを整形するとともに、前記検出面上に
結像された像の歪曲を修正するスチグメータ電圧印加工
程を有していることを特徴とする荷電粒子ビーム欠陥検
査方法。
12. The charged particle beam defect inspection method according to claim 11, wherein, in the charged particle beam deflecting step, among the even-numbered electrodes to which a voltage is applied, the electrodes face each other across the center of the circumference. An additional voltage is applied to at least one pair of the arranged electrodes to shape the cross-sectional shape of the secondary beam formed inside the secondary optical system, and to form an image formed on the detection surface. A charged particle beam defect inspection method, comprising a step of applying a stigmator voltage for correcting distortion of the charged particle beam.
【請求項13】 請求項5から請求項10のいずれか一
項に記載された荷電粒子ビーム欠陥検査装置を用いて検
査された半導体素子。
13. A semiconductor device inspected by using the charged particle beam defect inspection apparatus according to claim 5. Description:
【請求項14】 請求項11から請求項12のいずれか
一項に記載された荷電粒子ビーム欠陥検査方法を用いて
検査された半導体素子。
14. A semiconductor device inspected using the charged particle beam defect inspection method according to claim 11. Description:
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