JP2019021532A - Electron beam image acquisition device and electron beam image acquisition method - Google Patents

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JP2019021532A JP2017139942A JP2017139942A JP2019021532A JP 2019021532 A JP2019021532 A JP 2019021532A JP 2017139942 A JP2017139942 A JP 2017139942A JP 2017139942 A JP2017139942 A JP 2017139942A JP 2019021532 A JP2019021532 A JP 2019021532A
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安藤 厚司
Koji Ando
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Abstract

To provide an electron beam image acquisition device using electron beams, which is suppressed in occurrence of discharge and is capable of acquiring a high-precision image.SOLUTION: An electron beam image acquisition device includes: an XY stage 105 on which a substrate is placed; an objective lens 207 for focusing electron beams on the substrate; an electrode 220 which is arranged between the substrate and the objective lens, in which a passing hole through which the electron beams pass is formed at a central part thereof, on which negative potential with respect to the objective lens is applied, and which is maintained at such a voltage that does not cause discharge between the substrate and the electrode; a gas supply port 322 supplying gas between the substrate and the electrode; and a detector 222 for detecting secondary electrons including reflected electrons emitted from the substrate due to irradiation of the electron beams onto the substrate.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電子ビーム画像取得装置及び電子ビーム画像取得方法に関する。例えば、電子線によるマルチビームを照射して放出されるパターンの2次電子画像を取得してパターンを検査する検査装置に関する。   The present invention relates to an electron beam image acquisition apparatus and an electron beam image acquisition method. For example, the present invention relates to an inspection apparatus that acquires a secondary electron image of a pattern emitted by irradiating a multi-beam with an electron beam and inspects the pattern.

近年、大規模集積回路(LSI)の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン(マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する)を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。   In recent years, the circuit line width required for a semiconductor element has been increasingly narrowed as a large scale integrated circuit (LSI) is highly integrated and has a large capacity. These semiconductor elements use an original pattern pattern (also referred to as a mask or a reticle, hereinafter referred to as a mask) on which a circuit pattern is formed, and the pattern is exposed and transferred onto a wafer by a reduction projection exposure apparatus called a stepper. It is manufactured by forming a circuit.

そして、多大な製造コストのかかるLSIの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、1ギガビット級のDRAM(ランダムアクセスメモリ)に代表されるように、LSIを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになっている。近年、半導体ウェハ上に形成されるLSIパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。よって、半導体ウェハ上に転写された超微細パターンの欠陥を検査するパターン検査装置に代表される撮像装置では、高精度なパターン画像の取得が求められる。   In addition, improvement in yield is indispensable for manufacturing an LSI that requires a large amount of manufacturing cost. However, as represented by a 1 gigabit class DRAM (Random Access Memory), the pattern constituting the LSI is on the order of submicron to nanometer. In recent years, with the miniaturization of LSI pattern dimensions formed on semiconductor wafers, the dimensions that must be detected as pattern defects have become extremely small. Therefore, an imaging apparatus represented by a pattern inspection apparatus that inspects a defect of an ultrafine pattern transferred onto a semiconductor wafer is required to acquire a highly accurate pattern image.

パターン画像を撮像する装置の一例となる、例えば、検査装置では、拡大光学系を用いて半導体ウェハやリソグラフィマスク等の基板上に形成されているパターンをレーザ光を用いて所定の倍率で撮像することによって光学画像を取得する。そして、かかる光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学画像とを比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、パターン検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「die to die(ダイ−ダイ)検査」や、パターン設計されたCADデータをマスクにパターンを描画する時に描画装置が入力するための装置入力フォーマットに変換した描画データ(設計パターンデータ)を検査装置に入力して、これをベースに設計画像データ(参照画像)を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる光学画像とを比較する「die to database(ダイ−データベース)検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、検査対象基板はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。検査対象基板には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。検査対象基板を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。   For example, in an inspection apparatus, which is an example of an apparatus that captures a pattern image, a pattern formed on a substrate such as a semiconductor wafer or a lithography mask is captured at a predetermined magnification using a laser beam by using an enlargement optical system. To obtain an optical image. And the method of test | inspecting by comparing this optical image with the optical data which imaged the design data or the same pattern on a sample is known. For example, as a pattern inspection method, “die to die inspection” in which optical image data obtained by imaging the same pattern at different locations on the same mask is compared, or a pattern is formed using CAD data with a pattern design as a mask. Drawing data (design pattern data) converted into a device input format for the drawing device to input at the time of drawing is input to the inspection device, design image data (reference image) is generated based on this, and the pattern and the pattern are generated. There is a “die to database (die-database) inspection” that compares an optical image that is captured measurement data. In the inspection method in such an inspection apparatus, a substrate to be inspected is placed on a stage, and the stage is moved, so that the light beam scans on the sample and the inspection is performed. The inspection target substrate is irradiated with a light beam by a light source and an illumination optical system. The light transmitted or reflected through the inspection target substrate is imaged on the sensor via the optical system. The image picked up by the sensor is sent to the comparison circuit as measurement data. The comparison circuit compares the measured data and the reference data according to an appropriate algorithm after the images are aligned, and determines that there is a pattern defect if they do not match.

上述したパターン検査装置では、レーザ光を検査対象基板に照射して、その透過像或いは反射像を撮像することにより、光学画像を取得する。これに対して、電子ビームを対象基板に照射して、対象基板から放出される各ビームに対応する2次電子を検出して、パターン画像を取得する検査装置の開発も進んでいる。検査装置に代表される電子ビームを用いたパターンを撮像する装置については、シングルビームを用いる手法の他、マルチビームを用いる手法の開発も進んでいる。その他、電子ビームを用いたパターンを撮像する装置として、走査型電子顕微鏡(SEM)等も挙げられる。   In the pattern inspection apparatus described above, an optical image is acquired by irradiating the inspection target substrate with a laser beam and capturing a transmission image or a reflection image thereof. On the other hand, development of an inspection apparatus that acquires a pattern image by irradiating a target substrate with an electron beam and detecting secondary electrons corresponding to each beam emitted from the target substrate is also progressing. With respect to an apparatus for imaging a pattern using an electron beam typified by an inspection apparatus, a technique using a multi-beam is being developed in addition to a technique using a single beam. In addition, a scanning electron microscope (SEM) or the like can be given as an apparatus for imaging a pattern using an electron beam.

電子ビームを用いたパターンを撮像する装置では、真空下で、高いエネルギーで加速された電子ビームを基板に突入する直前に減速させると共に、基板から放出される低いエネルギーの2次電子を検出器側に加速させるべくリターディング電圧を印加することが行われる(例えば、特許文献1参照)。一方、電子ビームを基板に照射することによって、基板上面が帯電する問題が発生する。かかる帯電を解消すべく、イオンガスを基板上に流すことが検討されている。しかしながら、リターディング電圧環境下において、ガスの導入によって放電しやすくなり、かかる放電の発生によって高精度な2次電子画像が得られなくなってしまうといった問題があった。   In an apparatus for imaging a pattern using an electron beam, the electron beam accelerated with high energy is decelerated immediately before entering the substrate under vacuum, and the low-energy secondary electrons emitted from the substrate are detected on the detector side. A retarding voltage is applied so as to be accelerated (see, for example, Patent Document 1). On the other hand, there is a problem that the upper surface of the substrate is charged by irradiating the substrate with the electron beam. In order to eliminate such charging, it has been studied to flow an ion gas over the substrate. However, in a retarding voltage environment, there is a problem that discharge is easily caused by introduction of gas, and a highly accurate secondary electron image cannot be obtained due to the occurrence of such discharge.

特開2013−033739号公報JP2013-0333739A

そこで、本発明の一態様は、放電の発生を抑制した高精度な画像が取得可能な、電子ビームを用いた画像取得装置及び方法を提供する。   In view of the above, an embodiment of the present invention provides an image acquisition apparatus and method using an electron beam that can acquire a highly accurate image in which discharge is suppressed.

本発明の一態様の電子ビーム画像取得装置は、
基板を載置するステージと、
基板に電子ビームを結像する対物レンズと、
基板と対物レンズとの間に配置され、中央部に電子ビームが通過する通過孔が形成され、対物レンズに対して負の電位が印加されると共に基板との間で放電しない電圧に維持された電極と、
基板と電極との間にガスを供給する供給部と、
電子ビームが基板に照射されることに起因して基板から放出された反射電子を含む2次電子を検出する検出器と、
を備えたことを特徴とする。
An electron beam image acquisition device according to one embodiment of the present invention includes:
A stage on which a substrate is placed;
An objective lens for imaging an electron beam on a substrate;
Located between the substrate and the objective lens, a passage hole through which the electron beam passes is formed in the center, and a negative potential is applied to the objective lens and maintained at a voltage that does not discharge between the substrate and the substrate. Electrodes,
A supply section for supplying a gas between the substrate and the electrode;
A detector for detecting secondary electrons including reflected electrons emitted from the substrate due to irradiation of the electron beam to the substrate;
It is provided with.

また、電極には、
ガスが通過する電極内の第1の流路と、
第1の流路から通過孔の近傍で基板にガスを供給する供給口と、
供給口とは通過孔を挟んだ通過孔の反対側の近傍で基板に供給されたガスを回収する回収口と、
回収口から回収されたガスが通過する電極内の第2の流路と、
が形成されると好適である。
In addition, the electrode
A first flow path in the electrode through which gas passes;
A supply port for supplying gas to the substrate in the vicinity of the passage hole from the first flow path;
The supply port is a recovery port for recovering the gas supplied to the substrate in the vicinity of the opposite side of the through hole across the pass hole,
A second flow path in the electrode through which the gas recovered from the recovery port passes;
Is preferably formed.

また、電極は、光が透過可能な材料により形成されると好適である。   The electrode is preferably made of a material that can transmit light.

また、電子ビーム画像取得装置は、電子ビームとして、シングルビーム若しくはマルチビームを用いて基板の画像を取得する。   The electron beam image acquisition apparatus acquires an image of a substrate using a single beam or a multi-beam as an electron beam.

本発明の一態様の電子ビーム画像取得方法は、
ステージに載置された基板と対物レンズとの間に配置され、中央部に電子ビームが通過する通過孔が形成され電極を用いて、対物レンズに対して負の電位を電極に印加すると共に基板と電極との間を放電しない電圧に制御する工程と、
基板と電極との間にガスを供給する工程と、
対物レンズを用いて焦点が基板に合わせられた電子ビームが基板に照射されることに起因して基板から放出された反射電子を含む2次電子を検出して、基板の画像を取得する工程と、
を備えたことを特徴とする。
An electron beam image acquisition method of one embodiment of the present invention includes:
The substrate is placed between the substrate placed on the stage and the objective lens, and a through-hole through which an electron beam passes is formed in the central portion. Using the electrode, a negative potential is applied to the electrode with respect to the objective lens and the substrate. A step of controlling the voltage between the electrode and the electrode so as not to discharge;
Supplying a gas between the substrate and the electrode;
Detecting secondary electrons including reflected electrons emitted from the substrate due to irradiation of the electron beam focused on the substrate using the objective lens, and acquiring an image of the substrate; ,
It is provided with.

本発明の一態様によれば、放電の発生を抑制できる。そのため、高精度な画像が取得できる。   According to one embodiment of the present invention, occurrence of discharge can be suppressed. Therefore, a highly accurate image can be acquired.

実施の形態1におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating a configuration of a pattern inspection apparatus according to a first embodiment. 実施の形態1における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a configuration of a molded aperture array substrate in the first embodiment. 実施の形態1の比較例における対物レンズと基板間の状態の一例を示す図である。6 is a diagram illustrating an example of a state between an objective lens and a substrate in a comparative example of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における対物レンズと基板間の構成を示す断面図である。3 is a cross-sectional view illustrating a configuration between an objective lens and a substrate in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における電極上から見た上面図である。FIG. 3 is a top view seen from above the electrode in the first embodiment. 実施の形態1における放電電圧と、空間距離と圧力との積との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the product of discharge voltage in Embodiment 1, and a spatial distance and a pressure. 実施の形態1におけるガス圧力と電子の散乱との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between gas pressure and electron scattering in the first embodiment. 実施の形態1における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。FIG. 3 is a flowchart showing main steps of the inspection method according to Embodiment 1. 実施の形態1における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。3 is a diagram showing an example of a plurality of chip regions formed on the semiconductor substrate in the first embodiment. FIG. 実施の形態1におけるマルチビームの照射領域と測定用画素との一例を示す図である。6 is a diagram illustrating an example of a multi-beam irradiation region and a measurement pixel in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における比較回路内の構成を示す内部構成図の一例である。3 is an example of an internal configuration diagram illustrating a configuration in a comparison circuit according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態2における対物レンズと基板間の構成を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a configuration between an objective lens and a substrate in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における電極の上面図である。6 is a top view of an electrode in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における電極の右側面図である。6 is a right side view of an electrode according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2の変形例における電極の上面図である。FIG. 10 is a top view of an electrode in a modification of the second embodiment. 実施の形態3における対物レンズと基板間の構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration between an objective lens and a substrate in a third embodiment.

以下、実施の形態において、基板の画像を取得する装置の一例として、電子ビームによるマルチビームを被検査基板に照射して2次電子画像を撮像する検査装置について説明する。但し、これに限るものではない。基板の画像を取得する装置の他の例として、例えば、1本の電子ビームによるシングルビームを基板に照射して2次電子像を撮像する装置であってもよい。また、検査装置でなくても構わない。   Hereinafter, as an example of an apparatus for acquiring an image of a substrate in an embodiment, an inspection apparatus that irradiates a substrate to be inspected with a multi-beam by an electron beam and captures a secondary electron image will be described. However, the present invention is not limited to this. As another example of an apparatus that acquires an image of a substrate, for example, an apparatus that captures a secondary electron image by irradiating the substrate with a single beam of one electron beam may be used. Further, the inspection apparatus may not be used.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。図1において、基板に形成されたパターンを検査する検査装置100は、電子ビーム画像取得装置の一例である。検査装置100は、画像取得機構150、及び制御系回路160(制御部)を備えている。画像取得機構150は、電子ビームカラム102(電子鏡筒)、検査室103、検出回路106、チップパターンメモリ123、ステージ駆動機構142、ガス供給装置134、及びレーザ測長システム122を備えている。電子ビームカラム102内には、電子銃201、照明レンズ202、成形アパーチャアレイ基板203、縮小レンズ205、制限アパーチャ基板206、対物レンズ207、主偏向器208、副偏向器209、一括ブランキング偏向器212、ビームセパレーター214、電極220、ガス供給口322、ガス回収口324、投影レンズ224,226、偏向器228、及びマルチ検出器222が配置されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the pattern inspection apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, an inspection apparatus 100 that inspects a pattern formed on a substrate is an example of an electron beam image acquisition apparatus. The inspection apparatus 100 includes an image acquisition mechanism 150 and a control system circuit 160 (control unit). The image acquisition mechanism 150 includes an electron beam column 102 (an electron column), an examination room 103, a detection circuit 106, a chip pattern memory 123, a stage drive mechanism 142, a gas supply device 134, and a laser length measurement system 122. In the electron beam column 102, there are an electron gun 201, an illumination lens 202, a shaping aperture array substrate 203, a reduction lens 205, a limiting aperture substrate 206, an objective lens 207, a main deflector 208, a sub deflector 209, and a batch blanking deflector. 212, a beam separator 214, an electrode 220, a gas supply port 322, a gas recovery port 324, projection lenses 224 and 226, a deflector 228, and a multi-detector 222 are arranged.

検査室103内には、少なくともXY平面上を移動可能なXYステージ105が配置される。XYステージ105上には、検査対象となる基板101が配置される。基板101には、露光用マスク基板、及びシリコンウェハ等の半導体基板が含まれる。基板101が半導体基板である場合には、半導体基板には複数のチップパターン(ウェハダイ)が形成されている。基板101が露光用マスク基板である場合には、露光用マスク基板には、チップパターンが形成されている。かかる露光用マスク基板に形成されたチップパターンが半導体基板上に複数回露光転写されることで、半導体基板には複数のチップパターン(ウェハダイ)が形成されることになる。以下、基板101が半導体基板である場合を主として説明する。基板101は、例えば、パターン形成面を上側に向けてXYステージ105に配置される。また、XYステージ105上には、検査室103の外部に配置されたレーザ測長システム122から照射されるレーザ測長用のレーザ光を反射するミラー216が配置されている。マルチ検出器222は、電子ビームカラム102の外部で検出回路106に接続される。検出回路106は、チップパターンメモリ123に接続される。また、電子ビームカラム102及び検査室103内は、図示しない真空ポンプによって排気され、真空状態が形成されている。   An XY stage 105 that can move at least on the XY plane is disposed in the examination room 103. A substrate 101 to be inspected is disposed on the XY stage 105. The substrate 101 includes a mask substrate for exposure and a semiconductor substrate such as a silicon wafer. When the substrate 101 is a semiconductor substrate, a plurality of chip patterns (wafer dies) are formed on the semiconductor substrate. When the substrate 101 is an exposure mask substrate, a chip pattern is formed on the exposure mask substrate. The chip pattern formed on the mask substrate for exposure is exposed and transferred a plurality of times onto the semiconductor substrate, whereby a plurality of chip patterns (wafer dies) are formed on the semiconductor substrate. Hereinafter, a case where the substrate 101 is a semiconductor substrate will be mainly described. For example, the substrate 101 is disposed on the XY stage 105 with the pattern formation surface facing upward. On the XY stage 105, a mirror 216 for reflecting laser length measurement laser light emitted from a laser length measurement system 122 arranged outside the examination room 103 is arranged. The multi-detector 222 is connected to the detection circuit 106 outside the electron beam column 102. The detection circuit 106 is connected to the chip pattern memory 123. The electron beam column 102 and the inspection chamber 103 are evacuated by a vacuum pump (not shown) to form a vacuum state.

制御系回路160では、検査装置100全体を制御する制御計算機110が、バス120を介して、位置回路107、比較回路108、参照画像作成回路112、ステージ制御回路114、レンズ制御回路124、ブランキング制御回路126、偏向制御回路128、リターディング制御回路129、ガス制御回路132、磁気ディスク装置等の記憶装置109、モニタ117、メモリ118、及びプリンタ119に接続されている。   In the control system circuit 160, a control computer 110 that controls the entire inspection apparatus 100 is connected via a bus 120 to a position circuit 107, a comparison circuit 108, a reference image creation circuit 112, a stage control circuit 114, a lens control circuit 124, and blanking. The control circuit 126, deflection control circuit 128, retarding control circuit 129, gas control circuit 132, storage device 109 such as a magnetic disk device, monitor 117, memory 118, and printer 119 are connected.

また、チップパターンメモリ123は、比較回路108に接続されている。また、XYステージ105は、ステージ制御回路114の制御の下に駆動機構142により駆動される。駆動機構142では、例えば、X方向、Y方向、θ方向に駆動する3軸(X−Y−θ)モータの様な駆動系が構成され、XYステージ105が移動可能となっている。これらの、図示しないXモータ、Yモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。XYステージ105は、XYθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。そして、XYステージ105の移動位置はレーザ測長システム122により測定され、位置回路107に供給される。レーザ測長システム122は、ミラー216からの反射光を受光することによって、レーザ干渉法の原理でXYステージ105の位置を測長する。   The chip pattern memory 123 is connected to the comparison circuit 108. The XY stage 105 is driven by the drive mechanism 142 under the control of the stage control circuit 114. In the drive mechanism 142, for example, a drive system such as a three-axis (XY-θ) motor that drives in the X direction, the Y direction, and the θ direction is configured, and the XY stage 105 is movable. As these X motor, Y motor, and θ motor (not shown), for example, step motors can be used. The XY stage 105 can be moved in the horizontal direction and the rotation direction by motors of XYθ axes. The moving position of the XY stage 105 is measured by the laser length measurement system 122 and supplied to the position circuit 107. The laser length measurement system 122 receives the reflected light from the mirror 216, and measures the position of the XY stage 105 based on the principle of laser interferometry.

電子銃201には、図示しない高圧電源回路が接続され、電子銃201内の図示しないフィラメントと引出電極(アノード)間への高圧電源回路からの加速電圧の印加と共に、所定の引出電極(ウェネルト)の電圧の印加と所定の温度のカソードの加熱によって、カソードから放出された電子群が加速させられ、電子ビーム200となって放出される。照明レンズ202、縮小レンズ205、対物レンズ207、及び投影レンズ224,226は、例えば電磁レンズが用いられ、共にレンズ制御回路124によって制御される。また、ビームセパレーター214もレンズ制御回路124によって制御される。一括ブランキング偏向器212、及び偏向器228は、それぞれ少なくとも2極の電極群により構成され、ブランキング制御回路126によって制御される。主偏向器208、及び副偏向器209は、それぞれ少なくとも4極の電極群により構成され、偏向制御回路128によって制御される。電極220は、中央部に貫通する通過孔が形成された円盤上に構成され、リターディング制御回路129によって、基板101と共に制御される。   A high voltage power supply circuit (not shown) is connected to the electron gun 201, and an acceleration voltage is applied from a high voltage power supply circuit between a filament (not shown) in the electron gun 201 and the extraction electrode (anode) together with a predetermined extraction electrode (Wernert). The electron group emitted from the cathode is accelerated by the application of the above voltage and the heating of the cathode at a predetermined temperature, and the electron beam 200 is emitted. The illumination lens 202, the reduction lens 205, the objective lens 207, and the projection lenses 224 and 226 are, for example, electromagnetic lenses, and are controlled by the lens control circuit 124. The beam separator 214 is also controlled by the lens control circuit 124. The collective blanking deflector 212 and the deflector 228 are each composed of an electrode group of at least two poles, and are controlled by the blanking control circuit 126. The main deflector 208 and the sub deflector 209 are each composed of an electrode group having at least four poles, and are controlled by a deflection control circuit 128. The electrode 220 is configured on a disk in which a through hole penetrating in the center is formed, and is controlled together with the substrate 101 by a retarding control circuit 129.

ここで、図1では、実施の形態1を説明する上で必要な構成を記載している。検査装置100にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。   Here, FIG. 1 shows a configuration necessary for explaining the first embodiment. The inspection apparatus 100 may normally have other necessary configurations.

図2は、実施の形態1における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。図2において、成形アパーチャアレイ基板203には、2次元状の横(x方向)m列×縦(y方向)n段(m,nは2以上の整数)の穴(開口部)22がx,y方向に所定の配列ピッチで形成されている。図2の例では、23×23の穴(開口部)22が形成されている場合を示している。各穴22は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ外径の円形であっても構わない。これらの複数の穴22を電子ビーム200の一部がそれぞれ通過することで、マルチビーム20が形成されることになる。ここでは、横縦(x,y方向)が共に2列以上の穴22が配置された例を示したが、これに限るものではない。例えば、横縦(x,y方向)どちらか一方が複数列で他方は1列だけであっても構わない。また、穴22の配列の仕方は、図2のように、横縦が格子状に配置される場合に限るものではない。例えば、縦方向(y方向)k段目の列と、k+1段目の列の穴同士が、横方向(x方向)に寸法aだけずれて配置されてもよい。同様に、縦方向(y方向)k+1段目の列と、k+2段目の列の穴同士が、横方向(x方向)に寸法bだけずれて配置されてもよい。次に検査装置100における画像取得機構150の動作について説明する。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of the molded aperture array substrate in the first embodiment. In FIG. 2, a two-dimensional horizontal (x direction) m 1 row × vertical (y direction) n 1 stage (m 1 , n 1 is an integer of 2 or more) hole (opening) is formed in the molded aperture array substrate 203. ) 22 are formed at a predetermined arrangement pitch in the x and y directions. In the example of FIG. 2, a case where a 23 × 23 hole (opening) 22 is formed is shown. Each hole 22 is formed of a rectangle having the same size and shape. Alternatively, it may be a circle having the same outer diameter. When a part of the electron beam 200 passes through each of the plurality of holes 22, the multi-beam 20 is formed. Here, an example is shown in which two or more holes 22 are arranged in both horizontal and vertical directions (x and y directions), but the present invention is not limited to this. For example, one of the horizontal and vertical directions (x and y directions) may be a plurality of rows and the other may be only one row. Further, the arrangement of the holes 22 is not limited to the case where the horizontal and vertical directions are arranged in a grid pattern as shown in FIG. For example, the holes in the vertical direction (y direction) k-th row and the (k + 1) -th row may be arranged so as to be shifted in the horizontal direction (x direction) by a dimension a. Similarly, the holes in the vertical (y direction) k + 1-th row and the k + 2-th row may be arranged so as to be shifted in the horizontal direction (x direction) by a dimension b. Next, the operation of the image acquisition mechanism 150 in the inspection apparatus 100 will be described.

電子銃201(放出源)から放出された電子ビーム200は、照明レンズ202によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ基板203全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板203には、図2に示すように、矩形の複数の穴22(開口部)が形成され、電子ビーム200は、すべての複数の穴22が含まれる領域を照明する。複数の穴22の位置に照射された電子ビーム200の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板203の複数の穴22をそれぞれ通過することによって、例えば矩形の複数の電子ビーム(マルチビーム)20a〜20d(図1の実線)が形成される。   The electron beam 200 emitted from the electron gun 201 (emission source) illuminates the entire shaped aperture array substrate 203 almost vertically by the illumination lens 202. As shown in FIG. 2, a plurality of rectangular holes 22 (openings) are formed in the molded aperture array substrate 203, and the electron beam 200 illuminates a region including all of the plurality of holes 22. Each part of the electron beam 200 irradiated to the positions of the plurality of holes 22 passes through the plurality of holes 22 of the shaped aperture array substrate 203, for example, a plurality of rectangular electron beams (multi-beams) 20a to 20a. 20d (solid line in FIG. 1) is formed.

形成されたマルチビーム20a〜20dは、その後、クロスオーバー(C.O.)を形成し、マルチビーム20のクロスオーバー位置に配置されたビームセパレーター214を通過した後、縮小レンズ205によって、縮小され、制限アパーチャ基板206に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、成形アパーチャアレイ基板203と縮小レンズ205との間に配置された一括ブランキング偏向器212によって、マルチビーム20a〜20d全体が一括して偏向された場合には、制限アパーチャ基板206の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板206によって遮蔽される。一方、一括ブランキング偏向器212によって偏向されなかったマルチビーム20a〜20dは、図1に示すように制限アパーチャ基板206の中心の穴を通過する。かかる一括ブランキング偏向器212のON/OFFによって、ブランキング制御が行われ、ビームのON/OFFが一括制御される。このように、制限アパーチャ基板206は、一括ブランキング偏向器212によってビームOFFの状態になるように偏向されたマルチビーム20a〜20dを遮蔽する。そして、ビームONになってからビームOFFになるまでに形成された、制限アパーチャ基板206を通過したビーム群により、検査用のマルチビーム20a〜20dが形成される。制限アパーチャ基板206を通過したマルチビーム20a〜20dは、対物レンズ207により基板101面上に焦点が合わされ、基板101にマルチビーム20a〜20d(電子ビーム)を結像する。その際、マルチビーム20a〜20dは、所望の縮小率のパターン像(ビーム径)となり、主偏向器208及び副偏向器209によって、制限アパーチャ基板206を通過したマルチビーム20全体が同方向に一括して偏向され、電極220の中央部の通過孔を通過して、各ビームの基板101上のそれぞれの照射位置に照射される。かかる場合に、主偏向器208によって、マルチビーム20が走査するマスクダイの基準位置にマルチビーム20全体を一括偏向する。XYステージ105を連続移動させながらスキャンを行う場合にはさらにXYステージ105の移動に追従するように、トラッキング偏向を行う。そして、副偏向器209によって、各ビームがそれぞれ対応する領域内を走査するようにマルチビーム20全体を一括偏向する。一度に照射されるマルチビーム20は、理想的には成形アパーチャアレイ基板203の複数の穴22の配列ピッチに上述した所望の縮小率(1/a)を乗じたピッチで並ぶことになる。このように、電子ビームカラム102は、一度に2次元状のm×n本のマルチビーム20を基板101に照射する。基板101の所望する位置にマルチビーム20が照射されたことに起因して基板101からマルチビーム20の各ビームに対応する、反射電子を含む2次電子の束(マルチ2次電子300)(図1の点線)が放出される。 The formed multi-beams 20a to 20d then form a crossover (C.O.), pass through a beam separator 214 arranged at the crossover position of the multi-beam 20, and then reduced by a reduction lens 205. , Proceed toward the central hole formed in the limiting aperture substrate 206. Here, when the entire multi-beams 20a to 20d are deflected collectively by the collective blanking deflector 212 disposed between the shaping aperture array substrate 203 and the reduction lens 205, the center of the limiting aperture substrate 206 is obtained. The position is deviated from the hole and is shielded by the limiting aperture substrate 206. On the other hand, the multi-beams 20a to 20d that have not been deflected by the collective blanking deflector 212 pass through the central hole of the limiting aperture substrate 206 as shown in FIG. Blanking control is performed by turning ON / OFF the collective blanking deflector 212, and ON / OFF of the beam is collectively controlled. In this manner, the limiting aperture substrate 206 shields the multi-beams 20a to 20d deflected so as to be in the beam OFF state by the collective blanking deflector 212. Then, the inspection multi-beams 20a to 20d are formed by the beam group that has passed through the limiting aperture substrate 206 formed from when the beam is turned on to when the beam is turned off. The multi-beams 20a to 20d that have passed through the limiting aperture substrate 206 are focused on the surface of the substrate 101 by the objective lens 207, and images the multi-beams 20a to 20d (electron beams) on the substrate 101. At this time, the multi-beams 20a to 20d become pattern images (beam diameters) having a desired reduction ratio, and the entire multi-beams 20 that have passed through the limiting aperture substrate 206 are collectively bundled in the same direction by the main deflector 208 and the sub-deflector 209. Then, the light is deflected, passes through the passage hole in the center of the electrode 220, and is irradiated to each irradiation position on the substrate 101 of each beam. In such a case, the main deflector 208 deflects the entire multi-beam 20 in a lump to the reference position of the mask die scanned by the multi-beam 20. When scanning is performed while continuously moving the XY stage 105, tracking deflection is further performed so as to follow the movement of the XY stage 105. Then, the sub-deflector 209 collectively deflects the entire multi-beam 20 so that each beam scans the corresponding area. The multi-beams 20 irradiated at a time are ideally arranged at a pitch obtained by multiplying the arrangement pitch of the plurality of holes 22 of the shaped aperture array substrate 203 by the desired reduction ratio (1 / a) described above. As described above, the electron beam column 102 irradiates the substrate 101 with a two-dimensional m 1 × n single multi-beam 20 at a time. A bundle of secondary electrons (multi-secondary electrons 300) including reflected electrons corresponding to each beam of the multi-beam 20 from the substrate 101 due to the irradiation of the multi-beam 20 on a desired position of the substrate 101 (FIG. 2). 1 dotted line) is emitted.

基板101から放出されたマルチ2次電子300は、電極220の通過孔を通過した後、対物レンズ207によって、マルチ2次電子300の中心側に屈折させられ、制限アパーチャ基板206に形成された中心の穴に向かって進む。制限アパーチャ基板206を通過したマルチ2次電子300は、縮小レンズ205によって光軸とほぼ平行に屈折させられ、ビームセパレーター214に進む。   The multi-secondary electrons 300 emitted from the substrate 101 are refracted toward the center of the multi-secondary electrons 300 by the objective lens 207 after passing through the passage hole of the electrode 220, and are formed on the limiting aperture substrate 206. Proceed toward the hole. The multi-secondary electrons 300 that have passed through the limiting aperture substrate 206 are refracted almost parallel to the optical axis by the reduction lens 205 and proceed to the beam separator 214.

ここで、ビームセパレーター214はマルチビーム20が進む方向(光軸)に直交する面上において電界と磁界を直交する方向に発生させる。電界は電子の進行方向に関わりなく同じ方向に力を及ぼす。これに対して、磁界はフレミング左手の法則に従って力を及ぼす。そのため電子の侵入方向によって電子に作用する力の向きを変化させることができる。ビームセパレーター214に上側から侵入してくるマルチビーム20(1次電子ビーム)には、電界による力と磁界による力が打ち消し合い、マルチビーム20は下方に直進する。これに対して、ビームセパレーター214に下側から侵入してくるマルチ2次電子300には、電界による力と磁界による力がどちらも同じ方向に働き、マルチ2次電子300は斜め上方に曲げられる。   Here, the beam separator 214 generates an electric field and a magnetic field in a direction orthogonal to a direction orthogonal to the traveling direction (optical axis) of the multi-beam 20. The electric field exerts a force in the same direction regardless of the traveling direction of the electrons. In contrast, the magnetic field exerts a force according to Fleming's left-hand rule. Therefore, the direction of the force acting on the electrons can be changed depending on the direction of the electron penetration. The multi-beam 20 (primary electron beam) that enters the beam separator 214 from the upper side cancels out the force due to the electric field and the force due to the magnetic field, and the multi-beam 20 goes straight downward. On the other hand, the force due to the electric field and the force due to the magnetic field both act in the same direction on the multi-secondary electrons 300 that enter the beam separator 214 from below, and the multi-secondary electrons 300 are bent obliquely upward. .

斜め上方に曲げられたマルチ2次電子300は、投影レンズ224,226によって、屈折させられながらマルチ検出器222に投影される。マルチ検出器222は、投影されたマルチ2次電子300を検出する。マルチ検出器222は、例えば図示しないダイオード型の2次元センサを有する。そして、マルチビーム20の各ビームに対応するダイオード型の2次元センサ位置において、マルチ2次電子300の各2次電子がダイオード型の2次元センサに衝突して、電子を発生し、2次電子画像データを後述する画素毎に生成する。マルチ検出器222がマルチ2次電子300を検出しない場合には、偏向器228でマルチ2次電子300をブランキング偏向することで受光面にマルチ2次電子300を到達させないようにすればよい。   The multi-secondary electrons 300 bent obliquely upward are projected onto the multi-detector 222 while being refracted by the projection lenses 224 and 226. The multi-detector 222 detects the projected multi-secondary electrons 300. The multi-detector 222 includes, for example, a diode-type two-dimensional sensor (not shown). Then, at the diode-type two-dimensional sensor position corresponding to each beam of the multi-beam 20, each secondary electron of the multi-secondary electrons 300 collides with the diode-type two-dimensional sensor to generate electrons, and secondary electrons. Image data is generated for each pixel described later. When the multi-detector 222 does not detect the multi-secondary electrons 300, the multi-secondary electrons 300 may be prevented from reaching the light receiving surface by blanking and deflecting the multi-secondary electrons 300 with the deflector 228.

図3は、実施の形態1の比較例における対物レンズと基板間の状態の一例を示す図である。図3に示すように、実施の形態1の比較例では、真空下で、高いエネルギーで加速された電子ビームを基板(ウェハ)に突入する直前に減速させると共に、基板から放出される低いエネルギーの2次電子を検出器側に加速させるべく、対物レンズに対して基板が負の電位になるようにリターディング電圧が印加される。一方、電子ビームが基板上に照射されると、上述したようにマルチ2次電子が放出される。基板に照射される電子数と基板から放出される電子数との差によって、基板上面が正或いは負に帯電することになる。かかる帯電状況を解消するため、対物レンズと基板との間の空間には、ガスまたは、イオンガスが供給される。しかしながら、ガスの導入によって対物レンズと基板間の空間の圧力が上昇し、リターディング電圧環境下において、放電しやすい環境になってしまう。そのため、かかる放電の発生によって、マルチ2次電子にノイズ成分が含まれてしまい、高精度な2次電子画像が得られなくなってしまう場合があった。放電の程度が強くなると装置の故障にもつながってしまう。そこで、実施の形態1では、かかる放電を抑制する。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a state between the objective lens and the substrate in the comparative example of the first embodiment. As shown in FIG. 3, in the comparative example of the first embodiment, the electron beam accelerated with high energy is decelerated immediately before entering the substrate (wafer) under vacuum, and the low energy emitted from the substrate is reduced. In order to accelerate the secondary electrons toward the detector, a retarding voltage is applied so that the substrate has a negative potential with respect to the objective lens. On the other hand, when the electron beam is irradiated onto the substrate, multi-secondary electrons are emitted as described above. Depending on the difference between the number of electrons emitted to the substrate and the number of electrons emitted from the substrate, the upper surface of the substrate is charged positively or negatively. In order to eliminate such a charging situation, gas or ion gas is supplied to the space between the objective lens and the substrate. However, the introduction of gas increases the pressure in the space between the objective lens and the substrate, which makes it easy to discharge in a retarding voltage environment. Therefore, due to the occurrence of such discharge, noise components are included in the multi-secondary electrons, and a highly accurate secondary electron image may not be obtained. If the degree of discharge increases, it will also lead to equipment failure. Therefore, in the first embodiment, such discharge is suppressed.

図4は、実施の形態1における対物レンズと基板間の構成を示す断面図である。
図5は、実施の形態1における電極上から見た上面図である。図4及び図5において、実施の形態1では、基板101と対物レンズ207との間に、中央部にマルチビーム20a〜20d(電子ビーム)が通過する通過孔221が形成された電極220を配置する。電極220は、導電性材料を用いて形成される。或いは、絶縁材料の表面に導電性材料の薄膜を形成しても好適である。対物レンズ207と電極220との間には、リターディング制御回路129内に配置された電源130によって、対物レンズ207に対して負の電位が電極220に印加される。図4の例では、対物レンズ207にはグランド電位が印加され、電極220に負の電位が印加される。また、電極220と基板101との間には、放電しない電圧(放電を誘発しない電圧)が維持されるようにリターディング制御回路129によって制御される。例えば、電極220と基板101とには、同電位が印加される。または、電極220と基盤101との間に、リターディング制御回路129内に配置された電源131によって、放電を誘発しない電圧が印加されるように構成しても好適である。なお、電極220と基板101とに同電位が印加される場合、電源131は不要となることは言うまでもない。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration between the objective lens and the substrate in the first embodiment.
FIG. 5 is a top view seen from above the electrodes in the first embodiment. 4 and 5, in the first embodiment, an electrode 220 having a passage hole 221 through which multi-beams 20 a to 20 d (electron beams) pass is disposed between the substrate 101 and the objective lens 207. To do. The electrode 220 is formed using a conductive material. Alternatively, it is also preferable to form a thin film of a conductive material on the surface of the insulating material. Between the objective lens 207 and the electrode 220, a negative potential is applied to the electrode 220 with respect to the objective lens 207 by the power supply 130 disposed in the retarding control circuit 129. In the example of FIG. 4, a ground potential is applied to the objective lens 207 and a negative potential is applied to the electrode 220. Further, the retarding control circuit 129 controls the voltage so as not to discharge (voltage that does not induce discharge) between the electrode 220 and the substrate 101. For example, the same potential is applied to the electrode 220 and the substrate 101. Alternatively, it may be configured such that a voltage that does not induce discharge is applied between the electrode 220 and the substrate 101 by the power supply 131 disposed in the retarding control circuit 129. Needless to say, when the same potential is applied to the electrode 220 and the substrate 101, the power supply 131 is unnecessary.

上述したように、基板101上面は、基板101に照射される電子数と基板101から放出される電子数との差によって、正或いは負に帯電する。帯電の符号は、マルチビーム20(電子ビーム)の入射エネルギーによって変化する。そこで、ガス制御回路132による制御のもと、検査室103外部に配置されるガス供給装置134と図示しない配管によって接続されたガス供給口322(供給部)から、基板101と電極220との間に、帯電中和ガスを供給する。帯電中和ガスは、基板101上面の帯電状態に合わせて正或いは負のイオンガスを供給する。但し、これに限るものではなく、帯電が解消できれば、イオン化していないガスを供給しても良い。例えば、窒素(N)ガス、アルゴン(Ar)ガス等の不活性ガスを用いると好適である。或いは、大気であってもよい。基板101と電極220との間に供給された帯電中和ガスは、基板101と電極220との間を通過後、検査室103外部に配置される図示しない真空ポンプと図示しない配管によって接続されたガス回収口324によって回収され、検査室103外へと排気される。ガス回収口324は、検査室103内の圧力よりも低い圧力による差動排気によって帯電中和ガスを電極220上方へと拡散させずに(或いは、極力拡散させずに)回収する。また、図5に示すように、ガス供給口322とガス回収口324は、基板101及び電極220を挟んで対向する位置に配置されると好適である。これにより、帯電中和ガスがガス供給口322からガス回収口324へと一方向に進ませることができ、電極220上方へと漏れるガス量を低減できる。このように、ガス供給口322とガス回収口324と電極220とによって、差動排気機構を構成する。また、帯電中和ガスは、電極220中央部の通過孔221により露出される基板101の一部分の領域全体が帯電中和ガスと接触可能な幅サイズで供給されると好適である。これにより、電子ビームが照射される期間、電子ビームが照射され、かつ2次電子が放出される領域の帯電を解消できる。 As described above, the upper surface of the substrate 101 is positively or negatively charged depending on the difference between the number of electrons irradiated on the substrate 101 and the number of electrons emitted from the substrate 101. The sign of charging changes depending on the incident energy of the multi-beam 20 (electron beam). Therefore, under the control of the gas control circuit 132, a gas supply port 322 (supply unit) connected to a gas supply device 134 arranged outside the examination chamber 103 by a pipe (not shown) is connected between the substrate 101 and the electrode 220. The charged neutralizing gas is supplied. The charge neutralizing gas supplies positive or negative ion gas in accordance with the charged state of the upper surface of the substrate 101. However, the present invention is not limited to this, and non-ionized gas may be supplied as long as charging can be eliminated. For example, an inert gas such as nitrogen (N 2 ) gas or argon (Ar) gas is preferably used. Alternatively, the atmosphere may be used. The charged neutralizing gas supplied between the substrate 101 and the electrode 220 passes between the substrate 101 and the electrode 220 and is connected to a vacuum pump (not shown) disposed outside the inspection chamber 103 by a pipe (not shown). The gas is recovered by the gas recovery port 324 and exhausted to the outside of the inspection chamber 103. The gas recovery port 324 recovers the charged neutralized gas without diffusing upward (or diffusing as much as possible) by differential exhaust with a pressure lower than the pressure in the inspection chamber 103. Further, as shown in FIG. 5, it is preferable that the gas supply port 322 and the gas recovery port 324 are arranged at positions facing each other with the substrate 101 and the electrode 220 interposed therebetween. As a result, the charge neutralization gas can be advanced in one direction from the gas supply port 322 to the gas recovery port 324, and the amount of gas leaking upward from the electrode 220 can be reduced. As described above, the gas supply port 322, the gas recovery port 324, and the electrode 220 constitute a differential exhaust mechanism. Further, it is preferable that the charging neutralization gas is supplied in a width size that allows the entire region of the substrate 101 exposed by the passage hole 221 at the center of the electrode 220 to be in contact with the charging neutralization gas. Thereby, charging of the region where the electron beam is irradiated and the secondary electrons are emitted during the period of irradiation with the electron beam can be eliminated.

ここで、電極220は、例えば、円盤上に形成される。但し、これに限るものではなく、矩形や多角形であっても構わない。電極220は、下層の基板101よりも大きなサイズで形成されると好適である。言い換えれば、電極220は、通過孔221により露出される基板101の一部分を除き、上方から見て下層の基板101を覆い隠す、言い換えれば基板101が露出しないようにすることができるサイズに形成されると好適である。かかる構成により、基板101と電極220との間を流れる帯電中和ガスが電極220上方へと拡散することを抑制できる。さらに、基板101と対物レンズ207との間に直接的な電界を形成しないようにできる。   Here, the electrode 220 is formed on a disk, for example. However, it is not limited to this, and it may be a rectangle or a polygon. The electrode 220 is preferably formed with a size larger than that of the lower substrate 101. In other words, the electrode 220 is formed in a size that can cover the lower substrate 101 when viewed from above except for a part of the substrate 101 exposed by the passage hole 221, in other words, the substrate 101 is not exposed. It is preferable. With this configuration, it is possible to prevent the charged neutralizing gas flowing between the substrate 101 and the electrode 220 from diffusing upward. Further, it is possible to prevent a direct electric field from being formed between the substrate 101 and the objective lens 207.


図6は、実施の形態1における放電電圧と、空間距離と圧力との積との関係を示す図である。図6では、縦軸に放電電圧(単位はA.U:アービタリーユニット)を示し、横軸に空間距離と圧力との積(単位はA.U:アービタリーユニット)を示す。また、図6のグラフは、対数グラフで示している。電位差が生じる物(電極)と物(電極)との間の空間距離Lが一定であれば、物と物との間の空間のガス圧力がある範囲にあるとき、放電電圧(放電開始電圧)が最小値を得る(A部)。言い換えれば、電位差が生じる物と物との間の空間距離Lが一定の場合、物と物との間の空間のガス圧力がある範囲にあるとき、もっとも放電しやすくなる。かかるグラフの曲線の軌道は、空間に存在するガス種によって若干異なるものの、概ね同じ傾向を示すことがわかっている(パッシェンの法則)。パッシェン曲線よりも上方の条件で放電が発生し得る。図3に示した比較例では、対物レンズと基板間の空間距離L2が一定であるとき、ガスの供給によって対物レンズと基板間の空間のガス圧力が上昇し、図6の矢印に示すように、かかる最小値付近の条件に近づいていく。そのため、対物レンズ(電極)と基板(電極)間で放電が発生することになる。よって、放電を抑制するためには、パッシェン曲線の最小値(A部)付近よりも左側の条件、言い換えれば、空間距離Lと圧力Pとの積を小さくすることで、放電電圧を高く保ち、放電しにくくすることができる。若しくは電極間の電位差を放電電圧よりも小さくすることで放電しにくくすることができる。若しくは、これらの両方の条件を備えることで放電しにくくすることができる。そこで、実施の形態1では、放電を抑制する条件になるように検査装置100を構成する。ここで、対物レンズ207と基板101との間の距離L2は、電子光学系の条件から変更することは難しい。そのため、実施の形態1では、図4に示したように、物レンズ207と基板101との間に電極220を配置する。そして、ガスを電極220と基板101との間に流す。これにより、電極220と基板101との間の圧力P2は上昇するが、差動排気機構によって電極220上方へのガスの漏れを抑制(或いは低減)するので、電位差が生じている対物レンズ207と電極220との間の空間の圧力P1の上昇を抑制(或いは低減)できる。よって、対物レンズ207と電極220との間の放電を抑制できる。さらに、実施の形態1では、電極220と基板101との間の距離L1を対物レンズ207と基板101との間の距離L2に比べて十分小さくできる。そのため、電極220と基板101との間の圧力P2が上昇する場合でも、空間距離L1と圧力P2との積を小さく維持できる。よって、放電開始電圧の低下を回避でき、電極220と基板101との間における放電を抑制できる。さらに、実施の形態1では、電極220と基板101とを負の同電位に制御しているので、電極220と基板101との間の電位差は実質的に無い。よって、さらに放電しにくくできる。なお、上述した例では、電極220と基板101とを負の同電位に制御しているが、これに限るものではなく、電極220と基板101との間を放電しない電圧に制御できればよい。

FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the discharge voltage and the product of the spatial distance and the pressure in the first embodiment. In FIG. 6, the vertical axis represents the discharge voltage (unit: AU: arbitration unit), and the horizontal axis represents the product of the spatial distance and pressure (unit: AU: arbitration unit). Further, the graph of FIG. 6 is a logarithmic graph. If the spatial distance L between the object (electrode) and the object (electrode) where the potential difference occurs is constant, the discharge voltage (discharge start voltage) when the gas pressure in the space between the object and the object is within a certain range. Obtains the minimum value (part A). In other words, when the space distance L between the objects causing the potential difference is constant, the discharge is most easily performed when the gas pressure in the space between the objects is within a certain range. It is known that the curve trajectory of such a graph shows almost the same tendency although it slightly differs depending on the gas species existing in the space (Paschen's law). Discharge can occur under conditions above the Paschen curve. In the comparative example shown in FIG. 3, when the spatial distance L2 between the objective lens and the substrate is constant, the gas pressure in the space between the objective lens and the substrate increases due to the gas supply, as shown by the arrow in FIG. , Approaching the condition near the minimum value. Therefore, discharge occurs between the objective lens (electrode) and the substrate (electrode). Therefore, in order to suppress the discharge, the discharge voltage can be kept high by reducing the condition on the left side of the Paschen curve near the minimum value (A portion), in other words, by reducing the product of the spatial distance L and the pressure P, It can be made difficult to discharge. Or it can make it hard to discharge by making the electric potential difference between electrodes smaller than discharge voltage. Or it can make it difficult to discharge by providing both of these conditions. Therefore, in the first embodiment, the inspection apparatus 100 is configured to satisfy the conditions for suppressing the discharge. Here, it is difficult to change the distance L2 between the objective lens 207 and the substrate 101 from the conditions of the electron optical system. Therefore, in Embodiment 1, as shown in FIG. 4, the electrode 220 is disposed between the object lens 207 and the substrate 101. Then, a gas is allowed to flow between the electrode 220 and the substrate 101. As a result, the pressure P2 between the electrode 220 and the substrate 101 rises, but the differential pumping mechanism suppresses (or reduces) gas leakage above the electrode 220, so that the objective lens 207 having a potential difference is generated. An increase in pressure P1 in the space between the electrodes 220 can be suppressed (or reduced). Therefore, the discharge between the objective lens 207 and the electrode 220 can be suppressed. Further, in the first embodiment, the distance L1 between the electrode 220 and the substrate 101 can be made sufficiently smaller than the distance L2 between the objective lens 207 and the substrate 101. Therefore, even when the pressure P2 between the electrode 220 and the substrate 101 increases, the product of the spatial distance L1 and the pressure P2 can be kept small. Therefore, a decrease in the discharge start voltage can be avoided, and the discharge between the electrode 220 and the substrate 101 can be suppressed. Further, in Embodiment 1, since the electrode 220 and the substrate 101 are controlled to have the same negative potential, there is substantially no potential difference between the electrode 220 and the substrate 101. Therefore, it is possible to make the discharge more difficult. In the above-described example, the electrode 220 and the substrate 101 are controlled to have the same negative potential. However, the present invention is not limited to this, and it is sufficient that the voltage between the electrode 220 and the substrate 101 can be controlled so as not to discharge.

図7は、実施の形態1におけるガス圧力と電子の散乱との関係を示す図である。図7(a)から図7(d)では、空間距離Lを一定にした場合における空間内のガス圧力の違いによる入射電子の散乱範囲を示している。図7(a)では、100Pa、図7(a)では、10Pa、図7(a)では、1Pa、図7(a)では、0.1Paの場合を示している。図7(a)から図7(d)に示すように、ガス圧力が小さいほど電子とガス分子との衝突が少なくなるので散乱範囲を小さくできる。同様に、空間距離Lを短くするほど散乱範囲を小さくできる。実施の形態1では、距離L2を小さくすることが難しい対物レンズ207と基板101との間については、圧力P1を低く保ち、圧力P2が高くなってしまう電極220と基板101との間の距離L1を小さくする。これにより、いずれの空間でも入射する1次電子ビーム(マルチビーム20)がガス分子と衝突しくにい環境を形成することができる。このように、実施の形態1によれば、1次電子ビーム(マルチビーム20)の散乱範囲が小さくなるように制御できる。よって、2次電子像のノイズ成分となる散乱電子を低減できる。また、電極220と基板101との間の距離L1を小さくできれば、基板101に衝突する1次電子ビーム(マルチビーム20)の速度を低減すると共に、放出された2次電子(マルチ2次電子300)をマルチ検出器222側へと加速できる。   FIG. 7 is a diagram showing the relationship between gas pressure and electron scattering in the first embodiment. FIG. 7A to FIG. 7D show the scattering range of incident electrons due to the difference in gas pressure in the space when the spatial distance L is constant. 7A shows a case of 100 Pa, FIG. 7A shows a case of 10 Pa, FIG. 7A shows a case of 1 Pa, and FIG. 7A shows a case of 0.1 Pa. As shown in FIGS. 7A to 7D, the smaller the gas pressure, the smaller the collision between electrons and gas molecules, so the scattering range can be reduced. Similarly, the shorter the spatial distance L, the smaller the scattering range. In the first embodiment, for the distance between the objective lens 207 and the substrate 101 where it is difficult to reduce the distance L2, the pressure P1 is kept low, and the distance L1 between the electrode 220 and the substrate 101 at which the pressure P2 increases. Make it smaller. As a result, it is possible to form an environment in which the incident primary electron beam (multi-beam 20) does not collide with gas molecules in any space. As described above, according to the first embodiment, the scattering range of the primary electron beam (multi-beam 20) can be controlled to be small. Therefore, the scattered electrons that are noise components of the secondary electron image can be reduced. If the distance L1 between the electrode 220 and the substrate 101 can be reduced, the speed of the primary electron beam (multi-beam 20) colliding with the substrate 101 is reduced and the emitted secondary electrons (multi-secondary electrons 300) are reduced. ) Can be accelerated toward the multi-detector 222 side.

このように、実施の形態1では、放電することなく基板101の帯電を抑制できると共に、2次電子像のノイズを低減できる。よって、高精度な2次電子画像を得ることができる。   Thus, in Embodiment 1, the charging of the substrate 101 can be suppressed without discharging, and the noise of the secondary electron image can be reduced. Therefore, a highly accurate secondary electron image can be obtained.

図8は、実施の形態1における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図8において、実施の形態1における検査方法は、電圧制御工程(S102)と、ガス供給工程(S104)と、測定画像取得工程(S112)と、分割工程(S114)と、参照画像作成工程(S116)と、位置合わせ工程(S120)と、比較工程(S122)と、という一連の工程を実施する。   FIG. 8 is a flowchart showing main steps of the inspection method according to the first embodiment. In FIG. 8, the inspection method in the first embodiment includes a voltage control step (S102), a gas supply step (S104), a measurement image acquisition step (S112), a division step (S114), and a reference image creation step ( A series of steps of S116), an alignment step (S120), and a comparison step (S122) are performed.

電圧制御工程(S102)として、リターディング制御回路129は、上述したように、XYステージ105に載置された基板101と対物レンズ207との間に配置され、中央部にマルチビーム20(電子ビーム)が通過する通過孔221が形成され電極220を用いて、対物レンズ207に対して負の電位を電極220に印加すると共に基板101と電極220との間を放電しない電圧に制御する。図4において説明したように、リターディング制御回路129内の電源130は、対物レンズ207にグランド電位を印加する。そして、電極220と基板101に負の同電位を印加する。電極220及び基板101と、対物レンズ207との間に印加する電圧は、実験等により適宜設定されればよい。   As the voltage control step (S102), as described above, the retarding control circuit 129 is disposed between the substrate 101 placed on the XY stage 105 and the objective lens 207, and the multi-beam 20 (electron beam) is arranged at the center. ) Is formed, and a negative potential is applied to the electrode 220 with respect to the objective lens 207 and controlled to a voltage that does not discharge between the substrate 101 and the electrode 220. As described in FIG. 4, the power supply 130 in the retarding control circuit 129 applies a ground potential to the objective lens 207. Then, the same negative potential is applied to the electrode 220 and the substrate 101. The voltage applied between the electrode 220 and the substrate 101 and the objective lens 207 may be set as appropriate through experiments or the like.

ガス供給工程(S104)として、ガス供給装置134は、上述したように、ガス供給口322を介して基板101と電極220との間に帯電中和ガスを供給する。供給量は、基板101に帯電する帯電量に応じて設定すればよい。   As the gas supply step (S104), the gas supply device 134 supplies the charged neutralizing gas between the substrate 101 and the electrode 220 via the gas supply port 322 as described above. The supply amount may be set according to the charge amount charged on the substrate 101.

測定画像取得工程(S112)として、画像取得機構150は、対物レンズ207を用いて焦点が基板101に合わせられたマルチビーム20(電子ビーム)が基板101に照射されることに起因して基板101から放出された反射電子を含むマルチ2次電子300を検出して、基板101の画像を取得する。画像取得機構150の動作は、上述した内容に加えて、以下のように動作する。   In the measurement image acquisition step (S112), the image acquisition mechanism 150 causes the substrate 101 to be irradiated with the multi-beam 20 (electron beam) focused on the substrate 101 using the objective lens 207. An image of the substrate 101 is acquired by detecting multi-secondary electrons 300 including reflected electrons emitted from the substrate 101. The operation of the image acquisition mechanism 150 operates as follows in addition to the contents described above.

図9は、実施の形態1における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。図9において、半導体基板(ウェハ)101の検査領域330には、複数のチップ(ウェハダイ)332が2次元のアレイ状に形成されている。各チップ332には、露光用マスク基板に形成された1チップ分のマスクパターンが図示しない露光装置(ステッパ)によって例えば1/4に縮小されて転写されている。各チップ332内は、例えば、2次元状の横(x方向)m列×縦(y方向)n段(m,nは2以上の整数)個の複数のマスクダイ33に分割される。実施の形態1では、かかるマスクダイ33が単位検査領域となる。 FIG. 9 is a diagram showing an example of a plurality of chip regions formed on the semiconductor substrate in the first embodiment. In FIG. 9, a plurality of chips (wafer dies) 332 are formed in a two-dimensional array in an inspection region 330 of a semiconductor substrate (wafer) 101. A mask pattern for one chip formed on the exposure mask substrate is transferred to each chip 332 after being reduced to, for example, ¼ by an exposure apparatus (stepper) (not shown). Each chip 332 is divided into, for example, a plurality of mask dies 33 each having two-dimensional horizontal (x direction) m 2 rows × vertical (y direction) n 2 stages (m 2 and n 2 are integers of 2 or more). The In the first embodiment, the mask die 33 is a unit inspection region.

図10は、実施の形態1におけるマルチビームの照射領域と測定用画素との一例を示す図である。図10において、各マスクダイ33は、例えば、マルチビームのビームサイズでメッシュ状の複数のメッシュ領域に分割される。かかる各メッシュ領域が、測定用画素36(単位照射領域)となる。図10の例では、8×8列のマルチビームの場合を示している。1回のマルチビーム20の照射で照射可能な照射領域34は、(マルチビーム20のx方向のビーム間ピッチにx方向のビーム数を乗じたx方向サイズ)×(マルチビーム20のy方向のビーム間ピッチにy方向のビーム数を乗じたy方向サイズ)で定義される。図10の例では、照射領域34がマスクダイ33と同じサイズの場合を示している。但し、これに限るものではない。照射領域34がマスクダイ33よりも小さくても良い。或いは大きくても構わない。そして、照射領域34内に、1回のマルチビーム20の照射で照射可能な複数の測定用画素28(1ショット時のビームの照射位置)が示されている。言い換えれば、隣り合う測定用画素28間のピッチがマルチビームの各ビーム間のピッチとなる。図10の例では、隣り合う4つの測定用画素28で囲まれると共に、4つの測定用画素28のうちの1つの測定用画素28を含む正方形の領域で1つのサブ照射領域29を構成する。図10の例では、各サブ照射領域29は、4×4画素36で構成される場合を示している。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a multi-beam irradiation region and a measurement pixel in the first embodiment. In FIG. 10, each mask die 33 is divided into a plurality of mesh regions in a mesh shape, for example, with a multi-beam beam size. Each mesh region is a measurement pixel 36 (unit irradiation region). In the example of FIG. 10, the case of 8 × 8 multi-beams is shown. The irradiation region 34 that can be irradiated by one irradiation of the multi-beam 20 is (the x-direction size obtained by multiplying the multi-beam 20 in the x-direction pitch between the beams in the x-direction) × (the multi-beam 20 in the y-direction. Y-direction size obtained by multiplying the pitch between beams by the number of beams in the y-direction). In the example of FIG. 10, the irradiation area 34 has the same size as the mask die 33. However, the present invention is not limited to this. The irradiation area 34 may be smaller than the mask die 33. Or it may be large. In the irradiation area 34, a plurality of measurement pixels 28 (beam irradiation positions at one shot) that can be irradiated by one irradiation of the multi-beam 20 are shown. In other words, the pitch between the adjacent measurement pixels 28 is the pitch between the beams of the multi-beam. In the example of FIG. 10, one sub-irradiation region 29 is configured by a square region that is surrounded by four adjacent measurement pixels 28 and includes one measurement pixel 28 among the four measurement pixels 28. In the example of FIG. 10, each sub-irradiation region 29 is configured with 4 × 4 pixels 36.

実施の形態1におけるスキャン動作では、マスクダイ33毎にスキャン(走査)される。図10の例では、ある1つのマスクダイ33を走査する場合の一例を示している。マルチビーム20がすべて使用される場合には、1つの照射領域34内には、x,y方向に(2次元状に)m×n個のサブ照射領域29が配列されることになる。1つ目のマスクダイ33にマルチビーム20が照射可能な位置にXYステージ105を移動させる。主偏向器208によって、マルチビーム20が走査するマスクダイ33の基準位置にマルチビーム20全体を一括偏向する。その位置でXYステージ105を停止させ、当該マスクダイ33を照射領域34として当該マスクダイ33内を走査(スキャン動作)する。XYステージ105を連続移動させながらスキャンを行う場合には、主偏向器208によって、さらにXYステージ105の移動に追従するように、トラッキング偏向を行う。マルチビーム20を構成する各ビームは、互いに異なるいずれかのサブ照射領域29を担当することになる。そして、各ショット時に、各ビームは、担当サブ照射領域29内の同じ位置に相当する1つの測定用画素28を照射することになる。図10の例では、副偏向器209によって、各ビームは、1ショット目に担当サブ照射領域29内の最下段の右から1番目の測定用画素36を照射するように偏向される。そして、1ショット目の照射が行われる。続いて、副偏向器209によってマルチビーム20全体を一括してy方向に1測定用画素36分だけビーム偏向位置をシフトさせ、2ショット目に担当サブ照射領域29内の下から2段目の右から1番目の測定用画素36を照射する。同様に、3ショット目に担当サブ照射領域29内の下から3段目の右から1番目の測定用画素36を照射する。4ショット目に担当サブ照射領域29内の下から4段目の右から1番目の測定用画素36を照射する。次に、副偏向器209によってマルチビーム20全体を一括して最下段の右から2番目の測定用画素36の位置にビーム偏向位置をシフトさせ、同様に、y方向に向かって、測定用画素36を順に照射していく。かかる動作を繰り返し、1つのビームで1つのサブ照射領域29内のすべての測定用画素36を順に照射していく。1回のショットでは、成形アパーチャアレイ基板203の各穴22を通過することによって形成されたマルチビームによって、最大で各穴22と同数の複数のショットに応じた2次電子300が一度に検出される。 In the scanning operation in the first embodiment, scanning is performed for each mask die 33. In the example of FIG. 10, an example in which a certain mask die 33 is scanned is shown. When all the multi-beams 20 are used, m 1 × n 1 sub-irradiation regions 29 are arranged in the x and y directions (two-dimensionally) in one irradiation region 34. . The XY stage 105 is moved to a position where the first mask die 33 can be irradiated with the multi-beam 20. The main deflector 208 collectively deflects the entire multi-beam 20 to the reference position of the mask die 33 scanned by the multi-beam 20. At that position, the XY stage 105 is stopped, and the inside of the mask die 33 is scanned (scanning operation) using the mask die 33 as the irradiation region 34. When scanning is performed while continuously moving the XY stage 105, the main deflector 208 performs tracking deflection so as to follow the movement of the XY stage 105. Each beam constituting the multi-beam 20 is in charge of one of the different sub-irradiation areas 29. In each shot, each beam irradiates one measurement pixel 28 corresponding to the same position in the assigned sub-irradiation area 29. In the example of FIG. 10, each beam is deflected by the sub deflector 209 so as to irradiate the first measurement pixel 36 from the bottom right in the assigned sub irradiation region 29 in the first shot. Then, the first shot is irradiated. Subsequently, the sub-deflector 209 collectively shifts the entire multi-beam 20 in the y direction by one measurement pixel 36 and shifts the beam deflection position by the second measurement from the bottom in the assigned sub-irradiation region 29 in the second shot. The first measurement pixel 36 from the right is irradiated. Similarly, the third measurement pixel 36 from the right in the third row from the bottom in the assigned sub-irradiation region 29 is irradiated in the third shot. In the fourth shot, the first measurement pixel 36 from the right in the fourth row from the bottom in the assigned sub-irradiation region 29 is irradiated. Next, the sub-deflector 209 collectively shifts the entire multi-beam 20 and shifts the beam deflection position to the position of the second measurement pixel 36 from the bottom right, and similarly, the measurement pixel toward the y direction. 36 are sequentially irradiated. Such an operation is repeated, and all the measurement pixels 36 in one sub-irradiation region 29 are sequentially irradiated with one beam. In one shot, secondary electrons 300 corresponding to a plurality of shots having the same number as each hole 22 are detected at a time by the multi-beam formed by passing through each hole 22 of the shaped aperture array substrate 203. The

以上のように、マルチビーム20全体では、マスクダイ33を照射領域34として走査(スキャン)することになるが、各ビームは、それぞれ対応する1つのサブ照射領域29を走査することになる。そして、1つのマスクダイ33の走査(スキャン)が終了すると、隣接する次のマスクダイ33が照射領域34になるように移動して、かかる隣接する次のマスクダイ33の走査(スキャン)を行う。かかる動作を繰り返し、各チップ332の走査を進めていく。マルチビーム20のショットにより、その都度、照射された測定用画素36から2次電子300が放出され、検出器222にて検出される。実施の形態1では、検出器222の単位検出領域サイズは、各測定用画素36から上方に放出された2次電子300を測定用画素36毎(或いはサブ照射領域29毎)に検出する。   As described above, the entire multi-beam 20 is scanned (scanned) using the mask die 33 as the irradiation region 34, but each beam scans one corresponding sub-irradiation region 29. When the scanning of one mask die 33 is completed, the next adjacent mask die 33 moves so as to be the irradiation region 34, and the next adjacent mask die 33 is scanned (scanned). Such an operation is repeated to advance scanning of each chip 332. Each time the multi-beam 20 is shot, secondary electrons 300 are emitted from the irradiated measurement pixel 36 and detected by the detector 222. In the first embodiment, the unit detection area size of the detector 222 detects the secondary electrons 300 emitted upward from each measurement pixel 36 for each measurement pixel 36 (or for each sub-irradiation area 29).

以上のようにマルチビーム20を用いて走査することで、シングルビームで走査する場合よりも高速にスキャン動作(測定)ができる。なお、ステップアンドリピート動作で各マスクダイ33のスキャンを行っても良いし、XYステージ105を連続移動させながら各マスクダイ33のスキャンを行う場合であってもよい。照射領域34がマスクダイ33よりも小さい場合には、当該マスクダイ33中で照射領域34を移動させながらスキャン動作を行えばよい。   As described above, scanning using the multi-beam 20 enables a scanning operation (measurement) at a higher speed than when scanning with a single beam. Note that each mask die 33 may be scanned by a step-and-repeat operation, or each mask die 33 may be scanned while the XY stage 105 is continuously moved. When the irradiation area 34 is smaller than the mask die 33, the scanning operation may be performed while moving the irradiation area 34 in the mask die 33.

基板101が露光用マスク基板である場合には、露光用マスク基板に形成された1チップ分のチップ領域を例えば上述したマスクダイ33のサイズで短冊状に複数のストライプ領域に分割する。そして、ストライプ領域毎に、上述した動作と同様の走査で各マスクダイ33を走査すればよい。露光用マスク基板におけるマスクダイ33のサイズは、転写前のサイズなので半導体基板のマスクダイ33の4倍のサイズとなる。そのため、照射領域34が露光用マスク基板におけるマスクダイ33よりも小さい場合には、1チップ分のスキャン動作が増加する(例えば4倍)ことになる。しかし、露光用マスク基板には1チップ分のパターンが形成されるので、4チップよりも多くのチップが形成される半導体基板に比べてスキャン回数は少なくて済む。   When the substrate 101 is an exposure mask substrate, the chip area for one chip formed on the exposure mask substrate is divided into a plurality of stripe areas in a strip shape with the size of the mask die 33 described above, for example. Then, each mask die 33 may be scanned for each stripe region by the same scanning as that described above. Since the size of the mask die 33 on the exposure mask substrate is the size before transfer, it is four times the size of the mask die 33 on the semiconductor substrate. Therefore, when the irradiation region 34 is smaller than the mask die 33 on the exposure mask substrate, the scanning operation for one chip increases (for example, four times). However, since the pattern for one chip is formed on the exposure mask substrate, the number of scans can be reduced as compared with a semiconductor substrate on which more than four chips are formed.

以上のように、画像取得機構150は、マルチビーム20を用いて、図形パターンが形成された被検査基板101上を走査し、マルチビーム20が照射されたことに起因して被検査基板101から放出される、マルチ2次電子300を検出する。マルチ検出器222によって検出された各測定用画素36からの2次電子の検出データ(2次電子画像)は、測定順に検出回路106に出力される。検出回路106内では、図示しないA/D変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ123に格納される。そして、例えば、1つのチップ332分の検出データが蓄積された段階で、チップパターンデータとして、位置回路107からの各位置を示す情報と共に、比較回路108に転送される。   As described above, the image acquisition mechanism 150 uses the multi-beam 20 to scan the inspection substrate 101 on which the graphic pattern is formed, and from the inspection substrate 101 due to the irradiation of the multi-beam 20. The emitted secondary secondary electrons 300 are detected. Detection data (secondary electron image) of secondary electrons from each measurement pixel 36 detected by the multi-detector 222 is output to the detection circuit 106 in the order of measurement. In the detection circuit 106, analog detection data is converted into digital data by an A / D converter (not shown) and stored in the chip pattern memory 123. Then, for example, at the stage where the detection data for one chip 332 is accumulated, it is transferred as chip pattern data to the comparison circuit 108 together with information indicating each position from the position circuit 107.

図11は、実施の形態1における比較回路内の構成を示す内部構成図の一例である。図11において、比較回路108内には、磁気ディスク装置等の記憶装置50,52,56、分割部54、位置合わせ部68、及び比較部70が配置される。分割部54、位置合わせ部68、及び比較部70といった各「〜部」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「〜部」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いてもよい。或いは、異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。分割部54、位置合わせ部68、及び比較部70内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度図示しないメモリに記憶される。   FIG. 11 is an example of an internal configuration diagram illustrating a configuration in the comparison circuit according to the first embodiment. In FIG. 11, storage devices 50, 52, 56 such as a magnetic disk device, a division unit 54, an alignment unit 68, and a comparison unit 70 are arranged in the comparison circuit 108. Each “˜ unit” such as the division unit 54, the alignment unit 68, and the comparison unit 70 includes a processing circuit. The processing circuit includes an electric circuit, a computer, a processor, a circuit board, a quantum circuit, a semiconductor device, and the like. Is included. In addition, each “˜unit” may use a common processing circuit (the same processing circuit). Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. Necessary input data or calculated results in the dividing unit 54, the alignment unit 68, and the comparison unit 70 are stored in a memory (not shown) each time.

図11では、ダイ−データベース検査とダイ−ダイ検査との両方を実施することが可能な構成を示している。ダイ−データベース検査のみを行い、ダイ−ダイ検査のみを行い、ダイ−データベース検査を行わない場合には、図11の構成における記憶装置52及び図1における参照画像作成回路112は無くても構わない。まずは、ダイ−データベース検査について説明する。画像取得機構150の具体的動作は上述した通りである。測定画像の一例となるチップパターンデータは上述したように比較回路108に転送される。比較回路108内では、記憶装置50に格納される。   FIG. 11 shows a configuration capable of performing both die-database inspection and die-die inspection. In the case where only the die-database inspection is performed, only the die-die inspection is performed, and the die-database inspection is not performed, the storage device 52 in the configuration of FIG. 11 and the reference image creation circuit 112 in FIG. . First, the die-database inspection will be described. The specific operation of the image acquisition mechanism 150 is as described above. Chip pattern data as an example of a measurement image is transferred to the comparison circuit 108 as described above. The data is stored in the storage device 50 in the comparison circuit 108.

分割工程(S114)として、分割部54は、チップパターンデータを単位検査領域となるマスクダイ33のサイズで、複数のマスクダイ画像(測定画像の一例)に分割する。各マスクダイ画像(測定画像の一例)は記憶装置56に格納される。   As a dividing step (S114), the dividing unit 54 divides the chip pattern data into a plurality of mask die images (an example of a measurement image) with the size of the mask die 33 serving as a unit inspection region. Each mask die image (an example of a measurement image) is stored in the storage device 56.

参照画像作成工程(S116)として、参照画像作成回路112は、基板101にパターンを形成する基になった設計パターンデータ、或いは基板101に形成されたパターンの露光イメージデータに基づいて、マスクダイ33毎に、参照画像を作成する。具体的には、以下のように動作する。まず、記憶装置109から制御計算機110を通して設計パターンデータ(露光イメージデータ)を読み出し、読み出された設計パターンデータに定義された各図形パターンを2値ないしは多値のイメージデータに変換する。   As the reference image creation step (S116), the reference image creation circuit 112 performs the mask die 33 for each mask die 33 based on the design pattern data on which the pattern is formed on the substrate 101 or the exposure image data of the pattern formed on the substrate 101. Next, a reference image is created. Specifically, it operates as follows. First, design pattern data (exposure image data) is read from the storage device 109 through the control computer 110, and each graphic pattern defined in the read design pattern data is converted into binary or multivalued image data.

ここで、設計パターンデータに定義される図形は、例えば長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図形の基準位置における座標(x、y)、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納されている。   Here, the figure defined in the design pattern data is, for example, a rectangle or triangle as a basic figure. For example, the coordinates (x, y) at the reference position of the figure, the length of the side, a figure such as a rectangle or a triangle Stored is graphic data that defines the shape, size, position, etc. of each pattern graphic with information such as a graphic code serving as an identifier for distinguishing species.

かかる図形データとなる設計パターンデータが参照画像作成回路112に入力されると図形ごとのデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして2値ないしは多値の設計パターン画像データに展開し、出力する。言い換えれば、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算し、nビットの占有率データを出力する。例えば、1つのマス目を1画素として設定すると好適である。そして、1画素に1/2(=1/256)の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ1/256の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、8ビットの占有率データとして参照回路112に出力する。かかるマス目(検査画素)は、測定データの画素に合わせればよい。 When design pattern data as such graphic data is input to the reference image creation circuit 112, it is expanded to data for each graphic, and graphic codes, graphic dimensions, etc. indicating the graphic shape of the graphic data are interpreted. Then, it is developed into a binary or multi-value design pattern image data as a pattern arranged in a grid having a grid of a predetermined quantization size as a unit, and is output. In other words, the design data is read, the occupancy ratio of the figure in the design pattern is calculated for each grid formed by virtually dividing the inspection area as a grid with a predetermined size as a unit, and the n-bit occupancy data is calculated. Output. For example, it is preferable to set one square as one pixel. If a resolution of 1/2 8 (= 1/256) is given to one pixel, 1/256 small areas are allocated by the figure area arranged in the pixel, and the occupation ratio in the pixel is set. Calculate. Then, it is output to the reference circuit 112 as 8-bit occupation ratio data. Such squares (inspection pixels) may be aligned with the pixels of the measurement data.

次に、参照画像作成回路112は、図形のイメージデータである設計パターンの設計画像データに適切なフィルタ処理を施す。測定画像としての光学画像データは、光学系によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にあるため、画像強度(濃淡値)がデジタル値の設計側のイメージデータである設計画像データにもフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。   Next, the reference image creation circuit 112 performs an appropriate filter process on the design image data of the design pattern, which is graphic image data. Since the optical image data as the measurement image is in a state in which the filter is applied by the optical system, in other words, in an analog state that continuously changes, the image intensity (light / dark value) is changed to the design image data that is the image data on the design side of the digital value. Also, it can be adjusted to the measurement data by applying the filtering process.

露光イメージデータが画素毎の階調データとして格納されている場合には、対象となるマスクダイの露光イメージデータを参照画像として用いればよい。露光イメージデータが、座標(x、y)、辺の長さ、図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データであれば、上述した設計パターンデータと同様の手法で参照画像を作成すればよい。作成された参照画像の画像データは比較回路108に出力される。比較回路108において、参照画像の画像データは記憶装置52に格納される。   When the exposure image data is stored as gradation data for each pixel, the exposure image data of the target mask die may be used as a reference image. If the exposure image data is graphic data in which the shape, size, position, etc. of each pattern graphic is defined by information such as coordinates (x, y), side length, and graphic code, the same as the above-described design pattern data A reference image may be created by a technique. The image data of the created reference image is output to the comparison circuit 108. In the comparison circuit 108, the image data of the reference image is stored in the storage device 52.

位置合わせ工程(S120)として、位置合わせ部68は、測定画像となるマスクダイ33の画像(マスクダイ画像)と測定画像に対応する参照画像の位置合わせを行う。位置合わせは、例えば、最小二乗法等によって行われると好適である。   As the alignment step (S120), the alignment unit 68 aligns the image of the mask die 33 (mask die image) serving as the measurement image and the reference image corresponding to the measurement image. The alignment is preferably performed by, for example, the least square method.

比較工程(S122)として、比較部70は、測定画像と参照画像とを、画素毎に比較する。所定の判定閾値を用いて所定の判定条件に従って画素毎に両者を比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素毎の階調値差が判定閾値Thよりも大きければ欠陥と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置109、モニタ117、若しくはメモリ118に出力されればよい。或いはプリンタ119より出力されればよい。   As a comparison process (S122), the comparison unit 70 compares the measurement image and the reference image for each pixel. Both are compared for each pixel according to a predetermined determination condition using a predetermined determination threshold value, and the presence or absence of a defect such as a shape defect is determined. For example, if the gradation value difference for each pixel is larger than the determination threshold Th, it is determined as a defect. Then, the comparison result is output. The comparison result may be output to the storage device 109, the monitor 117, or the memory 118. Alternatively, it may be output from the printer 119.

或いは、測定画像と参照画像とからそれぞれ画像内の図形パターンの輪郭線を生成して、マッチングする図形パターンの輪郭線同士のずれを比較して良い。例えば、輪郭線同士のずれが判定閾値Th’よりも大きければ欠陥と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置109、モニタ117、若しくはメモリ118に出力されればよい。或いはプリンタ119より出力されればよい。   Alternatively, the contour lines of the graphic patterns in the images may be generated from the measurement image and the reference image, respectively, and the deviations between the contour lines of the matching graphic patterns may be compared. For example, if the deviation between the contour lines is larger than the determination threshold Th ′, it is determined as a defect. Then, the comparison result is output. The comparison result may be output to the storage device 109, the monitor 117, or the memory 118. Alternatively, it may be output from the printer 119.

次に、ダイ−ダイ検査を行う場合について説明する。かかる場合、画像比較は、例えばマスクダイ33の画像同士を比較する。   Next, the case of performing die-die inspection will be described. In such a case, the image comparison compares, for example, images on the mask die 33.

位置合わせ工程(S120)として、位置合わせ部68は、記憶装置56から被検査画像となるマスクダイ33の画像(マスクダイ画像)(ダイ1)と被検査画像に対応する参照画像となるマスクダイ33の画像(マスクダイ画像)(ダイ2)を読み出し、両画像の位置合わせを行う。位置合わせは、例えば、最小二乗法等によって行われると好適である。   As the alignment step (S120), the alignment unit 68 reads from the storage device 56 the image of the mask die 33 (mask die image) (die 1) that becomes the inspection image and the image of the mask die 33 that becomes the reference image corresponding to the inspection image. (Mask die image) (Die 2) is read out, and both images are aligned. The alignment is preferably performed by, for example, the least square method.

比較工程(S122)の内容は、上述した内容と同様で構わない。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置109、モニタ117、若しくはメモリ118に出力されればよい。或いはプリンタ119より出力されればよい。   The content of the comparison step (S122) may be the same as the content described above. Then, the comparison result is output. The comparison result may be output to the storage device 109, the monitor 117, or the memory 118. Alternatively, it may be output from the printer 119.

以上のように、実施の形態1によれば、放電の発生を抑制できる。そのため、高精度な画像が取得できる。   As described above, according to the first embodiment, the occurrence of discharge can be suppressed. Therefore, a highly accurate image can be acquired.

実施の形態2.
上述した実施の形態1では、基板101の直径方向に基板の両端間にわたって基板101と電極220との間に帯電中和ガスを流す場合について説明したがこれに限るものではない。実施の形態2では、基板101の中央部のみに帯電中和ガスを流す場合について説明する。検査装置100の構成は図1と同様である。また、検査方法の要部工程は図8と同様である。以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態1と同様で構わない。
Embodiment 2. FIG.
In Embodiment 1 described above, the case where the charge neutralizing gas is caused to flow between the substrate 101 and the electrode 220 across the both ends of the substrate 101 in the diameter direction of the substrate 101 has been described, but the present invention is not limited to this. In the second embodiment, the case where the charged neutralizing gas is allowed to flow only in the central portion of the substrate 101 will be described. The configuration of the inspection apparatus 100 is the same as that in FIG. Further, the main steps of the inspection method are the same as those in FIG. Hereinafter, the contents other than those described in particular may be the same as those in the first embodiment.

図12は、実施の形態2における対物レンズと基板間の構成を示す断面図である。
図13は、実施の形態2における電極の上面図である。
図14は、実施の形態2における電極の右側面図である。図14は、図13におけるA矢視に相当する。
画像を取得するにあたり、基板101上で帯電を解消すべき領域として、電極220の通過孔221によって露出するマルチビーム20a〜20d(電子ビーム)の照射可能領域が含まれる領域であれば構わない。そこで、実施の形態2では、図12〜図14に示すように、電極220を構成する、中央部にマルチビーム20a〜20d(電子ビーム)が通過する通過孔221が形成された例えば円盤上の電極板40の上に、通過孔221を挟んで、上下面及び入口以外の3方向側面が閉じられた帯電中和ガスを流す流路42と、上下面及び出口以外の3方向側面が閉じられた帯電中和ガスを流す流路44とを形成する。そして、電極板40の通過孔221手前の流路42の奥側端において、流路42に繋がる貫通溝46を電極板40に形成する。同様に、電極板40の通過孔221手前の流路44端において、流路44に繋がる貫通溝48を電極板40に形成する。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration between the objective lens and the substrate in the second embodiment.
FIG. 13 is a top view of electrodes in the second embodiment.
FIG. 14 is a right side view of the electrode according to the second embodiment. FIG. 14 corresponds to the view of arrow A in FIG.
In acquiring an image, the region on the substrate 101 that should be de-charged may be any region that includes the irradiable regions of the multi-beams 20a to 20d (electron beams) exposed by the passage holes 221 of the electrode 220. Therefore, in the second embodiment, as shown in FIGS. 12 to 14, for example, on a disk in which the passage 220 221 through which the multi-beams 20 a to 20 d (electron beams) pass is formed in the center. On the electrode plate 40, with the passage hole 221 sandwiched, the flow path 42 for flowing the charged neutralizing gas with the three-side surfaces other than the upper and lower surfaces and the inlet closed, and the three-way side surfaces other than the upper and lower surfaces and the outlet are closed And a flow path 44 through which the charged neutralizing gas flows. Then, a through groove 46 connected to the flow path 42 is formed in the electrode plate 40 at the back end of the flow path 42 in front of the passage hole 221 of the electrode plate 40. Similarly, a through groove 48 connected to the flow path 44 is formed in the electrode plate 40 at the end of the flow path 44 before the passage hole 221 of the electrode plate 40.

ガス供給口322(供給部)から供給された帯電中和ガスが電極220内の流路42(第1の流路)を通過する。そして、電極板40の通過孔221の近傍で流路42から貫通溝46(供給口)を通って基板101上面に帯電中和ガスを供給する。そして、電極220の通過孔221によって露出される基板101のマルチビーム20a〜20d(電子ビーム)の照射可能領域を流れた帯電中和ガスは、貫通溝46とは通過孔221を挟んだ反対側で貫通溝48(回収口)から回収される。そして、貫通溝48(回収口)から回収されたガスが電極220内の流路44(第2の流路)を通過し、ガス回収口324によって回収され、検査室103外へと排気される。上下側面が閉じられた流路42,44を帯電中和ガスが流れることによって、帯電中和ガスが流路を通過中に電極220上方へと拡散することを防止できる。さらに、電極板40と基板101との間を直径方向全体にガスを流さないので、帯電中和ガスが電極220の周囲から漏れる量を大幅に低減できる。   The charged neutralized gas supplied from the gas supply port 322 (supply unit) passes through the flow path 42 (first flow path) in the electrode 220. Then, the charged neutralizing gas is supplied to the upper surface of the substrate 101 from the flow path 42 through the through groove 46 (supply port) in the vicinity of the passage hole 221 of the electrode plate 40. The charged neutralizing gas that has flowed through the multibeam 20a to 20d (electron beam) irradiation area of the substrate 101 exposed by the passage hole 221 of the electrode 220 is opposite to the through groove 46 across the passage hole 221. Then, it is recovered from the through groove 48 (recovery port). Then, the gas recovered from the through groove 48 (recovery port) passes through the flow path 44 (second flow path) in the electrode 220, is recovered by the gas recovery port 324, and is exhausted outside the inspection chamber 103. . When the charged neutralizing gas flows through the flow paths 42 and 44 whose upper and lower side surfaces are closed, it is possible to prevent the charged neutralized gas from diffusing upwards through the flow path. Furthermore, since no gas flows between the electrode plate 40 and the substrate 101 in the entire diametrical direction, the amount of charging neutralization gas leaking from the periphery of the electrode 220 can be greatly reduced.

電極220は、通過孔221により露出される基板101の一部分を除き、上方から見て下層の基板101を覆い隠す、言い換えれば基板101が露出しないようにすることができるサイズに形成されると好適である点は、実施の形態1と同様である。実施の形態2では、電極板40と基板101との間を直径方向全体にガスを流さないので、電極板40底面と基板101上面との距離L3を狭くすることができる。よって、電極板40と基板101との間のガスに対するコンダクタンスを小さくできるので、さらに帯電中和ガスが電極220の周囲から漏れる量を低減できる。電極220の周囲から漏れるガス量を低減できれば、対物レンズ207と電極220間の空間の圧力P1の上昇をさらに抑制でき、放電のリスクをさらに低減できる。   The electrode 220 is preferably formed to a size that can cover the lower substrate 101 when viewed from above except for a portion of the substrate 101 exposed by the passage hole 221, in other words, not to expose the substrate 101. This is the same as in the first embodiment. In the second embodiment, since no gas flows between the electrode plate 40 and the substrate 101 in the entire diameter direction, the distance L3 between the bottom surface of the electrode plate 40 and the top surface of the substrate 101 can be reduced. Therefore, since the conductance with respect to the gas between the electrode plate 40 and the substrate 101 can be reduced, the amount of the charge neutralizing gas leaking from the periphery of the electrode 220 can be further reduced. If the amount of gas leaking from the periphery of the electrode 220 can be reduced, an increase in the pressure P1 in the space between the objective lens 207 and the electrode 220 can be further suppressed, and the risk of discharge can be further reduced.

なお、図12の例では、流路42,44を電極板40上に配置したが、これに限るものではない。電極板40と基板101との間のコンダクタンスは大きくなってしまうが、流路42,44を電極板40下側に配置する場合を排除するものではない。   In addition, in the example of FIG. 12, although the flow paths 42 and 44 are arrange | positioned on the electrode plate 40, it does not restrict to this. Although the conductance between the electrode plate 40 and the substrate 101 becomes large, the case where the flow paths 42 and 44 are arranged below the electrode plate 40 is not excluded.

また、電極220が、導電性材料を用いて形成される、或いは、絶縁材料の表面に導電性材料の薄膜を形成される点は実施の形態1と同様である。そして、対物レンズ207と電極220との間には、リターディング制御回路129内に配置された電源130によって、対物レンズ207に対して負の電位が電極220に印加される点、電極220と基板101との間には、放電しない電圧が維持されるようにリターディング制御回路129によって制御される点は、実施の形態1と同様である。   Further, as in Embodiment 1, the electrode 220 is formed using a conductive material or a thin film of a conductive material is formed on the surface of an insulating material. Between the objective lens 207 and the electrode 220, a negative potential is applied to the electrode 220 with respect to the objective lens 207 by the power supply 130 disposed in the retarding control circuit 129. The electrode 220 and the substrate 101 is the same as that of the first embodiment in that the retarding control circuit 129 is controlled so as to maintain a voltage that does not discharge.

図15は、実施の形態2の変形例における電極の上面図である。実施の形態2の変形例では、図15に示すように、電極220を構成する、中央部にマルチビーム20a〜20d(電子ビーム)が通過する通過孔221が形成された例えば円盤上の電極板40のサイズを基板101のサイズよりも小さくする。そして、基板101のサイズよりも小さい電極板40上に、通過孔221を挟んで、上下面及び入口以外の3方向側面が閉じられた帯電中和ガスを流す流路42と、上下面及び出口以外の3方向側面が閉じられた帯電中和ガスを流す流路44とを形成する。そして、電極板40の通過孔221手前の流路42の奥側端において、流路42に繋がる貫通溝46を電極板40に形成する。同様に、電極板40の通過孔221手前の流路44端において、流路44に繋がる貫通溝48を電極板40に形成する。そして、実施の形態2の変形例では、上下面及び入口以外の3方向側面が閉じられた流路42の入口が、基板101の外周よりも外側にあるように構成する。言い換えれば、流路42が基板101の外周よりも外側から通過孔221手前まで延びる。同様に、上下面及び出口以外の3方向側面が閉じられた流路44の出口が、基板101の外周よりも外側にあるように構成する。言い換えれば、流路44が通過孔221手前から基板101の外周よりも外側まで延びる。   FIG. 15 is a top view of an electrode in a modification of the second embodiment. In the modification of the second embodiment, as shown in FIG. 15, an electrode plate on a disk, for example, having a passage hole 221 through which multi-beams 20 a to 20 d (electron beams) pass is formed at the center. The size of 40 is made smaller than the size of the substrate 101. Then, on the electrode plate 40 smaller than the size of the substrate 101, the passage 42, and the flow path 42 for flowing the charged neutralized gas with the three-side surfaces other than the upper and lower surfaces and the inlet closed, the upper and lower surfaces and the outlet And a flow path 44 through which the charged neutralized gas is closed with the other three-direction side surfaces closed. Then, a through groove 46 connected to the flow path 42 is formed in the electrode plate 40 at the back end of the flow path 42 in front of the passage hole 221 of the electrode plate 40. Similarly, a through groove 48 connected to the flow path 44 is formed in the electrode plate 40 at the end of the flow path 44 before the passage hole 221 of the electrode plate 40. In the modification of the second embodiment, the inlet of the channel 42 whose three-side surfaces other than the upper and lower surfaces and the inlet are closed is configured to be outside the outer periphery of the substrate 101. In other words, the flow path 42 extends from the outside of the outer periphery of the substrate 101 to the front of the passage hole 221. Similarly, the outlet of the flow path 44 whose three-side surfaces other than the upper and lower surfaces and the outlet are closed is configured to be outside the outer periphery of the substrate 101. In other words, the flow path 44 extends from the front of the passage hole 221 to the outside of the outer periphery of the substrate 101.

図15の例では、ガス供給口322(供給部)から供給された帯電中和ガスが電極220内の流路42(第1の流路)を通過する。そして、電極板40の通過孔221の近傍で流路42から貫通溝46(供給口)を通って基板101上面に帯電中和ガスを供給する。そして、電極220の通過孔221によって露出される基板101のマルチビーム20a〜20d(電子ビーム)の照射可能領域を流れた帯電中和ガスは、貫通溝46とは通過孔221を挟んだ反対側で貫通溝48(回収口)から回収される。そして、貫通溝48(回収口)から回収されたガスが電極220内の流路44(第2の流路)を通過し、ガス回収口324によって回収され、検査室103外へと排気される。このように、ガスの流れは図12〜図14の場合と同様である。但し、上下側面が閉じられた流路42,44を帯電中和ガスが流れることによって、電極板40のサイズを基板101のサイズよりも小さくする場合でも、帯電中和ガスが流路を通過中に電極220上方へと拡散することを防止できる。さらに、電極板40と基板101との間を直径方向全体にガスを流さないので、帯電中和ガスが電極220の周囲から漏れる量を大幅に低減できる点は図12〜図14の場合と同様である。   In the example of FIG. 15, the charged neutralized gas supplied from the gas supply port 322 (supply unit) passes through the flow path 42 (first flow path) in the electrode 220. Then, the charged neutralizing gas is supplied to the upper surface of the substrate 101 from the flow path 42 through the through groove 46 (supply port) in the vicinity of the passage hole 221 of the electrode plate 40. The charged neutralizing gas that has flowed through the multibeam 20a to 20d (electron beam) irradiation area of the substrate 101 exposed by the passage hole 221 of the electrode 220 is opposite to the through groove 46 across the passage hole 221. Then, it is recovered from the through groove 48 (recovery port). Then, the gas recovered from the through groove 48 (recovery port) passes through the flow path 44 (second flow path) in the electrode 220, is recovered by the gas recovery port 324, and is exhausted outside the inspection chamber 103. . Thus, the gas flow is the same as in FIGS. However, even when the size of the electrode plate 40 is made smaller than the size of the substrate 101 by flowing the charged neutralizing gas through the flow paths 42 and 44 whose upper and lower side surfaces are closed, the charged neutralizing gas is passing through the flow path. It is possible to prevent the electrode 220 from being diffused upward. Furthermore, since no gas flows between the electrode plate 40 and the substrate 101 in the entire diametrical direction, the amount of leakage of the charged neutralizing gas from the periphery of the electrode 220 can be greatly reduced as in the case of FIGS. It is.

図15の例では、電極220(電極板40)によって、基板101が覆いつくされず、多くの露出部分が生じる。そのため、対物レンズ207に対して、電極220と基板101とに負の電位を印加する場合、基板101の露出部分と対物レンズ207との間に直接的な電界が形成される。しかし、ガスによって圧力が上昇する領域が、電極220の通過孔221によって露出される基板101のマルチビーム20a〜20d(電子ビーム)の照射可能領域に限られる。そのため、基板101の露出部分と対物レンズ207との間の空間での圧力上昇は抑制される。その結果、基板101の露出部分と対物レンズ207との間に直接的な電界が形成される場合であっても放電が誘発される圧力条件にはならず、放電を回避できる。また、電極板40底面と基板101上面との距離L3を狭くすることによって、電極板40と基板101との間のガスに対するコンダクタンスを小さくできるので、さらに帯電中和ガスが電極板40(電極220)の周囲から漏れる量を低減できる。電極板40の周囲から漏れるガス量を低減できれば、対物レンズ207と電極220間の空間の圧力P1の上昇をさらに抑制でき、放電のリスクをさらに低減できる。   In the example of FIG. 15, the substrate 220 is not covered by the electrode 220 (electrode plate 40), and many exposed portions are generated. Therefore, when a negative potential is applied to the electrode 220 and the substrate 101 with respect to the objective lens 207, a direct electric field is formed between the exposed portion of the substrate 101 and the objective lens 207. However, the region in which the pressure is increased by the gas is limited to the region that can be irradiated with the multi-beams 20a to 20d (electron beams) of the substrate 101 exposed by the passage hole 221 of the electrode 220. Therefore, a pressure increase in the space between the exposed portion of the substrate 101 and the objective lens 207 is suppressed. As a result, even if a direct electric field is formed between the exposed portion of the substrate 101 and the objective lens 207, the pressure condition does not induce discharge, and discharge can be avoided. Further, by reducing the distance L3 between the bottom surface of the electrode plate 40 and the top surface of the substrate 101, the conductance with respect to the gas between the electrode plate 40 and the substrate 101 can be reduced. ) The amount of leakage from the surroundings can be reduced. If the amount of gas leaking from the periphery of the electrode plate 40 can be reduced, an increase in the pressure P1 in the space between the objective lens 207 and the electrode 220 can be further suppressed, and the risk of discharge can be further reduced.

以上のように、実施の形態2によれば、実施の形態1よりもさらに放電の発生の可能性を下げることができる。   As described above, according to the second embodiment, the possibility of occurrence of discharge can be further reduced as compared with the first embodiment.

実施の形態3.
実施の形態3では、上述した各実施の形態の電極220について、光が透過可能な材料で形成される構成について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In Embodiment 3, a structure in which the electrode 220 of each of the above-described embodiments is formed using a material that can transmit light will be described.

図16は、実施の形態3における対物レンズと基板間の構成を示す断面図である。図16の例では、電極220では、ガラス、石英等の光(レーザ光)が透過可能な材料で円盤上の基板41が形成される。このままだと、絶縁基板になってしまい電極としての機能を発揮し得ないので、基板41の露出面をメサコート、或いはITO等の光が透過可能な導電性材料で覆う薄膜43を形成する。導電性材料の薄膜43により電極220としての機能を発揮する。かかる構成により、実施の形態3における検査装置100では、基板101の高さ変位を測定する光てこ式の高さ変位測定器(Zセンサ)を配置できる。   FIG. 16 is a cross-sectional view showing a configuration between the objective lens and the substrate in the third embodiment. In the example of FIG. 16, in the electrode 220, the substrate 41 on the disk is formed of a material that can transmit light (laser light) such as glass and quartz. If it is left as it is, it becomes an insulating substrate and cannot function as an electrode. Therefore, a thin film 43 is formed which covers the exposed surface of the substrate 41 with a conductive material such as mesa coat or ITO. The function as the electrode 220 is exhibited by the thin film 43 of the conductive material. With this configuration, in the inspection apparatus 100 according to the third embodiment, an optical lever type height displacement measuring device (Z sensor) that measures the height displacement of the substrate 101 can be arranged.

図16の例では、実施の形態1の電極220について光を透過可能な構成にしている場合について説明しているが、実施の形態2の電極220についても同様に光を透過可能な構成にしても良い。   In the example of FIG. 16, the case where the electrode 220 of the first embodiment is configured to transmit light is described. However, the electrode 220 of the second embodiment is configured to transmit light similarly. Also good.

実施の形態3における検査装置100のその他の構成は、図1と同様である。また、検査方法の要部工程は図8と同様である。以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態1或いは実施の形態2と同様で構わない。   Other configurations of the inspection apparatus 100 according to the third embodiment are the same as those in FIG. Further, the main steps of the inspection method are the same as those in FIG. Hereinafter, contents other than those specifically described may be the same as those in the first or second embodiment.

Zセンサは、投光器140と受光器144を有している。投光器140と受光器144は、電子ビームカラム102を挟んで検査室103上、或いは検査室103内に配置される。図15において、投光器140によって基板101面上に向かって角度θの斜め方向からレーザ光143が出力されると、レーザ光143は電極220を透過して角度θの斜め方向から基板101面に照射される。基板101面に照射されたレーザ光143は、基板101から角度θで反射して、レーザ光143の反射光が出力される。反射光は、電極220を透過して角度θの斜め方向から受光器144に入射し、受光される。ここで、基板101面が高さ方向にΔzだけ変位した場合、同じ位置から照射されるレーザ光143は、前回よりも変位xだけ手前で基板101に当たり、基板101から角度θで反射して、反射光が出力される。よって、基板101面の高さ位置がΔzだけ変位する前と後とでは、反射光の光軸(重心)が光軸と直交する方向にΔLだけ変位することになる。よって、予め、光の入射角度θを固定した状態で、光軸の重心間距離ΔLを受光器144内の図示しないセンサで測定することで、基板101の高さ変位Δzを演算できる。   The Z sensor has a projector 140 and a light receiver 144. The projector 140 and the light receiver 144 are disposed on the inspection chamber 103 or in the inspection chamber 103 with the electron beam column 102 interposed therebetween. In FIG. 15, when laser light 143 is output from the oblique direction with an angle θ toward the surface of the substrate 101 by the projector 140, the laser light 143 passes through the electrode 220 and is irradiated onto the surface of the substrate 101 from the oblique direction with the angle θ. Is done. The laser beam 143 irradiated on the surface of the substrate 101 is reflected from the substrate 101 at an angle θ, and the reflected light of the laser beam 143 is output. The reflected light passes through the electrode 220 and enters the light receiver 144 from an oblique direction with an angle θ, and is received. Here, when the surface of the substrate 101 is displaced by Δz in the height direction, the laser beam 143 irradiated from the same position hits the substrate 101 by a displacement x before the previous time, and is reflected from the substrate 101 at an angle θ, Reflected light is output. Therefore, before and after the height position of the surface of the substrate 101 is displaced by Δz, the optical axis (center of gravity) of the reflected light is displaced by ΔL in a direction orthogonal to the optical axis. Therefore, the height displacement Δz of the substrate 101 can be calculated by measuring the distance ΔL between the centers of gravity of the optical axes with a sensor (not shown) in the light receiver 144 in a state where the incident angle θ of light is fixed in advance.

以上のように、実施の形態3によれば、実施の形態1或いは実施の形態2の効果の他に、さらに、光てこの原理で基板101の高さ変位を測定できる。   As described above, according to the third embodiment, in addition to the effects of the first or second embodiment, the height displacement of the substrate 101 can be measured by the optical lever principle.

以上の説明において、一連の「〜回路」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「〜回路」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いてもよい。或いは、異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、FD、或いはROM(リードオンリメモリ)等の記録媒体に記録されればよい。例えば、位置回路107、比較回路108、及び参照画像作成回路112等は、上述した少なくとも1つの処理回路で構成されても良い。   In the above description, a series of “˜circuit” includes a processing circuit, and the processing circuit includes an electric circuit, a computer, a processor, a circuit board, a quantum circuit, or a semiconductor device. Further, a common processing circuit (the same processing circuit) may be used for each “˜circuit”. Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. A program for executing a processor or the like may be recorded on a recording medium such as a magnetic disk device, a magnetic tape device, an FD, or a ROM (read only memory). For example, the position circuit 107, the comparison circuit 108, the reference image creation circuit 112, and the like may be configured by at least one processing circuit described above.

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。上述した実施の形態2の電極220では、1枚の電極板40上に流路42,44を形成したが、これに限るものではない。例えば、2枚の電極板に挟まれた空間に流路を形成しても良い。或いは、中空構造の電極板の内部を流路として利用してもよい。   The embodiments have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. In the electrode 220 of Embodiment 2 described above, the flow paths 42 and 44 are formed on one electrode plate 40, but the present invention is not limited to this. For example, a flow path may be formed in a space sandwiched between two electrode plates. Or you may utilize the inside of the electrode plate of a hollow structure as a flow path.

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。   In addition, although descriptions are omitted for parts and the like that are not directly required for the description of the present invention, such as a device configuration and a control method, a required device configuration and a control method can be appropriately selected and used.

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのパターン検査方法及びパターン検査装置は、本発明の範囲に包含される。   In addition, all pattern inspection methods and pattern inspection apparatuses that include the elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.

20 マルチビーム
22 穴
28 画素
29 サブ゛照射領域
33 マスクダイ
34 照射領域
36 画素
40 電極板
41 基板
42,44 流路
43 薄膜
46,48 貫通溝
50,52,56 記憶装置
54 分割部
68 位置合わせ部
70 比較部
100 検査装置
101 基板
102 電子ビームカラム
103 検査室
106 検出回路
107 位置回路
108 比較回路
109 記憶装置
110 制御計算機
112 参照画像作成回路
114 ステージ制御回路
117 モニタ
118 メモリ
119 プリンタ
120 バス
122 レーザ測長システム
123 チップパターンメモリ
124 レンズ制御回路
126 ブランキング制御回路
128 偏向制御回路
129 リターディング制御回路
130,131 電源
132 ガス制御回路
134 ガス供給装置
140 投光器
142 ステージ駆動機構
143 光
144 受光器
150 画像取得機構
160 制御系回路
200 電子ビーム
201 電子銃
202 照明レンズ
203 成形アパーチャアレイ基板
205 縮小レンズ
206 制限アパーチャ基板
207 対物レンズ
208 主偏向器
209 副偏向器
212 一括ブランキング偏向器
214 ビームセパレーター
216 ミラー
220 電極
221 通過孔
222 マルチ検出器
224,226 投影レンズ
228 偏向器
300 2次電子
322 ガス供給口
324 ガス回収口
330 検査領域
332 チップ
20 Multibeam 22 Hole 28 Pixel 29 Sub irradiation region 33 Mask die 34 Irradiation region 36 Pixel 40 Electrode plate 41 Substrate 42, 44 Channel 43 Thin film 46, 48 Through groove 50, 52, 56 Storage device 54 Dividing unit 68 Positioning unit 70 Comparison unit 100 Inspection device 101 Substrate 102 Electron beam column 103 Inspection room 106 Detection circuit 107 Position circuit 108 Comparison circuit 109 Storage device 110 Control computer 112 Reference image creation circuit 114 Stage control circuit 117 Monitor 118 Memory 119 Printer 120 Bus 122 Laser measurement Long system 123 Chip pattern memory 124 Lens control circuit 126 Blanking control circuit 128 Deflection control circuit 129 Retarding control circuit 130, 131 Power supply 132 Gas control circuit 134 Gas supply device 140 Projector 142 Step 143 Drive mechanism 143 Light 144 Light receiver 150 Image acquisition mechanism 160 Control system circuit 200 Electron beam 201 Electron gun 202 Illumination lens 203 Molding aperture array substrate 205 Reduction lens 206 Restriction aperture substrate 207 Objective lens 208 Main deflector 209 Sub deflector 212 Collective Blanking deflector 214 Beam separator 216 Mirror 220 Electrode 221 Passing hole 222 Multi detectors 224 and 226 Projection lens 228 Deflector 300 Secondary electron 322 Gas supply port 324 Gas recovery port 330 Inspection region 332 Chip

Claims (5)

基板を載置するステージと、
前記基板に電子ビームを結像する対物レンズと、
前記基板と前記対物レンズとの間に配置され、中央部に前記電子ビームが通過する通過孔が形成され、前記対物レンズに対して負の電位が印加されると共に前記基板との間で放電しない電圧に維持された電極と、
前記基板と前記電極との間にガスを供給する供給部と、
前記電子ビームが前記基板に照射されることに起因して前記基板から放出された反射電子を含む2次電子を検出する検出器と、
を備えたことを特徴とする電子ビーム画像取得装置。
A stage on which a substrate is placed;
An objective lens for imaging an electron beam on the substrate;
Disposed between the substrate and the objective lens, a passage hole through which the electron beam passes is formed in the center, and a negative potential is applied to the objective lens and no discharge occurs between the substrate and the substrate. An electrode maintained at a voltage;
A supply unit for supplying a gas between the substrate and the electrode;
A detector for detecting secondary electrons including reflected electrons emitted from the substrate due to the electron beam being applied to the substrate;
An electron beam image acquisition apparatus comprising:
前記電極には、
前記ガスが通過する前記電極内の第1の流路と、
前記第1の流路から前記通過孔の近傍で前記基板に前記ガスを供給する供給口と、
前記供給口とは前記通過孔を挟んだ前記通過孔の反対側の近傍で前記基板に供給された前記ガスを回収する回収口と、
前記回収口から回収された前記ガスが通過する前記電極内の第2の流路と、
が形成されたことを特徴とする請求項1記載の電子ビーム画像取得装置。
The electrode includes
A first flow path in the electrode through which the gas passes;
A supply port for supplying the gas from the first flow path to the substrate in the vicinity of the passage hole;
The supply port is a recovery port for recovering the gas supplied to the substrate in the vicinity of the opposite side of the passage hole across the passage hole,
A second flow path in the electrode through which the gas recovered from the recovery port passes;
The electron beam image acquisition apparatus according to claim 1, wherein:
前記電極は、光が透過可能な材料により形成されることを特徴とする請求項1又は2記載の電子ビーム画像取得装置。   3. The electron beam image acquisition apparatus according to claim 1, wherein the electrode is made of a material that can transmit light. 前記電子ビーム画像取得装置は、前記電子ビームとして、シングルビーム若しくはマルチビームを用いて前記基板の画像を取得することを特徴とする請求項1〜3いずれか記載の電子ビーム画像取得装置。   The electron beam image acquisition apparatus according to claim 1, wherein the electron beam image acquisition apparatus acquires an image of the substrate using a single beam or a multi-beam as the electron beam. ステージに載置された基板と対物レンズとの間に配置され、中央部に電子ビームが通過する通過孔が形成され電極を用いて、前記対物レンズに対して負の電位を前記電極に印加すると共に前記基板と前記電極との間を放電しない電圧に制御する工程と、
前記基板と前記電極との間にガスを供給する工程と、
前記対物レンズを用いて焦点が前記基板に合わせられた前記電子ビームが前記基板に照射されることに起因して前記基板から放出された反射電子を含む2次電子を検出して、前記基板の画像を取得する工程と、
を備えたことを特徴とする電子ビーム画像取得方法。
A through hole is formed between the substrate placed on the stage and the objective lens, through which an electron beam passes at the center, and a negative potential is applied to the electrode using the electrode. And controlling the voltage so as not to discharge between the substrate and the electrode,
Supplying a gas between the substrate and the electrode;
Secondary electrons including reflected electrons emitted from the substrate due to irradiation of the electron beam focused on the substrate using the objective lens are detected, and Acquiring an image;
An electron beam image acquisition method comprising:
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