JP2021096939A - Multi-electron beam image acquisition device - Google Patents

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Abstract

To provide a multi-electron beam image acquisition device capable of performing inspection with excellent accuracy and efficiency regardless of beam deterioration.SOLUTION: A multi-electron beam image acquisition device includes an aberration detection unit for detecting the aberration of a multi-secondary electron beam, a deterioration determination unit for determining deterioration or non-deterioration of the multi-secondary electron beam based on the detected aberration, and a beam arrangement control unit for controlling a beam arrangement of a multi-primary electron beam so that the beam arrangement does not include a primary electron beam corresponding to a secondary electron beam determined to have been deteriorated and becomes a special beam arrangement with which an inspection area of a substrate can be scanned neither excessively nor deficiently.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、マルチ電子ビーム画像取得装置に関する。 The present invention relates to a multi-electron beam image acquisition device.

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。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の高精度化が必要とされている。その他、歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。そのため、LSI製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。 In recent years, with the increasing integration and capacity of large-scale integrated circuits (LSIs), the circuit line width required for semiconductor elements has become narrower and narrower. Further, improvement of the yield is indispensable for manufacturing an LSI, which requires a large manufacturing cost. However, as represented by 1 gigabit class DRAM (random access memory), the patterns constituting the LSI are 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, it is necessary to improve the accuracy of the pattern inspection apparatus for inspecting the defects of the ultrafine pattern transferred on the semiconductor wafer. In addition, one of the major factors for reducing the yield is a pattern defect of a mask used when exposing and transferring an ultrafine pattern on a semiconductor wafer by photolithography technology. Therefore, it is necessary to improve the accuracy of the pattern inspection apparatus for inspecting defects in the transfer mask used in LSI manufacturing.

検査手法としては、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撮像した測定画像と、設計データ、あるいは基板上の同一パターンを撮像した測定画像と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、同一基板上の異なる場所の同一パターンを撮像した測定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設計データ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測定画像とを比較する「die to database(ダイ−データベース)検査」がある。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。 As an inspection method, a method of inspecting by comparing a measurement image obtained by imaging a pattern formed on a substrate such as a semiconductor wafer or a lithography mask with design data or a measurement image obtained by imaging the same pattern on the substrate. It has been known. For example, as a pattern inspection method, "die to die inspection" in which measurement image data obtained by imaging the same pattern in different places on the same substrate are compared with each other, or a design image based on pattern-designed design data. There is a "die to database (die database) inspection" that generates data (reference image) and compares it with the measurement image that is the measurement data obtained by imaging the pattern. The captured image is sent to the comparison circuit as measurement data. In the comparison circuit, after the images are aligned with each other, the measurement data and the reference data are compared according to an appropriate algorithm, and if they do not match, it is determined that there is a pattern defect.

上述したパターン検査装置には、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装置の他、検査対象基板上を電子ビームで走査(スキャン)して、電子ビームの照射に伴い検査対象基板から放出される2次電子を検出して、パターン像を取得する検査装置の開発も進んでいる。電子ビームを用いた検査装置では、さらに、マルチビームを用いた装置の開発も進んでいる。 The pattern inspection device described above includes a device that irradiates a substrate to be inspected with a laser beam to capture a transmitted image or a reflected image thereof, and scans the substrate to be inspected with an electron beam to obtain an electron beam. Development of an inspection device that acquires a pattern image by detecting secondary electrons emitted from the substrate to be inspected due to irradiation is also in progress. As for the inspection device using the electron beam, the development of the device using the multi-beam is also in progress.

特開2004−200549号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-200509

しかしながら、マルチビームを用いた検査装置において、マルチビームを全体として矩形状に配置する場合、マルチビームのうちの四隅に配置されるビームは、マルチビームの中心から離れるため他のビームよりも収差が大きくなることがある。また、検査装置の光学特性の経年変化にともなって、四隅に配置されるビームの収差は更に大きくなることがある。四隅に配置されるビームの収差が大きくなり過ぎると、検査の精度が悪化してしまう。その一方で、マルチビームの収差を抑制するために単純に四隅に配置されるビームを無効にしただけでは、マルチビームによって検査領域を過不足なく走査することができない。検査領域を過不足なく走査できないことで、検査の精度および効率が悪化してしまう。 However, in an inspection device using a multi-beam, when the multi-beams are arranged in a rectangular shape as a whole, the beams arranged at the four corners of the multi-beams are separated from the center of the multi-beams and therefore have more aberrations than the other beams. It can grow. Further, as the optical characteristics of the inspection device change over time, the aberrations of the beams arranged at the four corners may become larger. If the aberrations of the beams arranged at the four corners become too large, the accuracy of the inspection will deteriorate. On the other hand, simply disabling the beams arranged at the four corners in order to suppress the aberration of the multi-beam does not allow the multi-beam to scan the inspection area in just proportion. The inability to scan the inspection area in just proportion deteriorates the accuracy and efficiency of inspection.

本発明の目的は、ビームの劣化にかかわらず良好な精度および効率で検査を行うことができるマルチ電子ビーム画像取得装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a multi-electron beam image acquisition device capable of performing inspection with good accuracy and efficiency regardless of beam deterioration.

本発明の一態様であるマルチ電子ビーム画像取得装置は、基板にマルチ1次電子ビームを照射して基板から放出されたマルチ2次電子ビームの像を取得するマルチ電子ビーム画像取得装置であって、マルチ2次電子ビームの収差を検出する収差検出部と、検出された収差に基づいてマルチ2次電子ビームの劣化の有無を判断する劣化判断部と、劣化していると判断された2次電子ビームに対応する1次電子ビームを含まず且つ基板の検査領域を過不足なく走査できる特定のビーム配置となるようにマルチ1次電子ビームのビーム配置を制御するビーム配置制御部と、を備える。 The multi-electron beam image acquisition device according to one aspect of the present invention is a multi-electron beam image acquisition device that irradiates a substrate with a multi-primary electron beam and acquires an image of a multi-secondary electron beam emitted from the substrate. , An aberration detection unit that detects the aberration of the multi-secondary electron beam, a deterioration judgment unit that determines the presence or absence of deterioration of the multi-secondary electron beam based on the detected aberration, and a secondary that is determined to be deteriorated. It is provided with a beam arrangement control unit that controls the beam arrangement of the multi-primary electron beam so as to have a specific beam arrangement that does not include the primary electron beam corresponding to the electron beam and can scan the inspection area of the substrate without excess or deficiency. ..

上述のマルチ電子ビーム画像取得装置において、特定のビーム配置は、基板が載置されるステージの第1移動方向および第1移動方向に直交する第2移動方向に沿った正方格子状のビーム配置であって、マルチ1次電子ビーム全体として見た場合に劣化していると判断された2次電子ビームに対応する1次電子ビームを含む四隅の1次電子ビームが欠落したビーム配置であってもよい。 In the above-mentioned multi-electron beam image acquisition device, the specific beam arrangement is a square grid-like beam arrangement along the first movement direction of the stage on which the substrate is placed and the second movement direction orthogonal to the first movement direction. Therefore, even if the beam arrangement is such that the primary electron beams at the four corners including the primary electron beam corresponding to the secondary electron beam judged to be deteriorated when viewed as a whole multi-primary electron beam are missing. Good.

上述のマルチ電子ビーム画像取得装置において、正方格子状のビーム配置は、第1移動方向を列方向、第2移動方向を行方向とした場合に、K行目のビーム本数とN−A+K行目のビーム本数との和がM本になるビーム配置であってもよい。但し、Mは、マルチ1次電子ビームを構成する1次電子ビームの列数、Nは、マルチ1次電子ビームを構成する1次電子ビームの行数、Aは、列方向のビーム本数がMよりも少ない行の数の1/2、Kは、1以上A以下の任意の整数である。 In the above-mentioned multi-electron beam image acquisition device, the square grid-like beam arrangement has the number of beams in the Kth row and the NA + Kth row when the first movement direction is the column direction and the second movement direction is the row direction. The beam arrangement may be such that the sum of the number of beams and the number of beams is M. However, M is the number of columns of the primary electron beam constituting the multi-primary electron beam, N is the number of rows of the primary electron beam constituting the multi-primary electron beam, and A is the number of beams in the column direction. 1/2 of the number of rows less than, K is any integer greater than or equal to 1 and less than or equal to A.

上述のマルチ電子ビーム画像取得装置において、ビーム配置制御部は、マルチ2次電子ビームの劣化状況を考慮した基板の検査を実施する第1検査モードが設定された場合に、特定のビーム配置となるようにマルチ1次電子ビームのビーム配置を制御し、検査速度を優先させる検査を実施する第2検査モードが設定された場合に、全ての1次電子ビームを含むビーム配置となるようにマルチ1次電子ビームのビーム配置を制御し、検査感度を優先させる検査を実施する第3検査モードが設定された場合に、外周部の1次電子ビームを含まないビーム配置となるようにマルチ1次電子ビームのビーム配置を制御してもよい。 In the above-mentioned multi-electron beam image acquisition device, the beam arrangement control unit has a specific beam arrangement when the first inspection mode for inspecting the substrate in consideration of the deterioration state of the multi-secondary electron beam is set. When the second inspection mode is set to control the beam arrangement of the multi-primary electron beam and perform the inspection that prioritizes the inspection speed, the multi 1 is set so that the beam arrangement includes all the primary electron beams. When the third inspection mode is set to control the beam arrangement of the secondary electron beam and perform the inspection that prioritizes the inspection sensitivity, the multi-primary electrons are arranged so that the beam arrangement does not include the primary electron beam on the outer periphery. The beam arrangement of the beam may be controlled.

本発明によれば、ビームの劣化にかかわらず良好な精度および効率で検査を行うことができる。 According to the present invention, the inspection can be performed with good accuracy and efficiency regardless of the deterioration of the beam.

本実施形態によるパターン検査装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pattern inspection apparatus by this embodiment. 本実施形態によるパターン検査装置において、ビーム調整器の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the beam regulator in the pattern inspection apparatus by this Embodiment. 本実施形態によるパターン検査方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the pattern inspection method by this Embodiment. 図3と異なる本実施形態によるパターン検査方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the pattern inspection method by this embodiment different from FIG. 本実施形態によるパターン検査方法を示す平面図である。It is a top view which shows the pattern inspection method by this Embodiment. 本実施形態によるパターン検査方法において、高速検査モードにおけるビーム配置、走査領域およびストライプを示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a beam arrangement, a scanning area, and stripes in a high-speed inspection mode in the pattern inspection method according to the present embodiment. 本実施形態によるパターン検査方法において、高速検査モードにおけるマルチ1次電子ビームによる走査領域の走査を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing scanning of a scanning region by a multi-primary electron beam in a high-speed inspection mode in the pattern inspection method according to the present embodiment. 本実施形態によるパターン検査方法において、高感度検査モードにおけるビーム配置、走査領域およびストライプを示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a beam arrangement, a scanning region, and stripes in a high-sensitivity inspection mode in the pattern inspection method according to the present embodiment. 本実施形態によるパターン検査方法において、メンテナンスモードにおけるビーム劣化に応じたビーム配置を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a beam arrangement according to beam deterioration in the maintenance mode in the pattern inspection method according to the present embodiment. 本実施形態によるパターン検査方法において、メンテナンスモードにおける図9と異なるビーム劣化に応じたビーム配置を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a beam arrangement according to beam deterioration different from that in FIG. 9 in the maintenance mode in the pattern inspection method according to the present embodiment. 本実施形態によるパターン検査方法において、メンテナンスモードにおける図9および図10と異なるビーム劣化に応じたビーム配置を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a beam arrangement according to beam deterioration different from that in FIGS. 9 and 10 in the maintenance mode in the pattern inspection method according to the present embodiment. 本実施形態によるパターン検査方法において、メンテナンスモードにおけるビーム配置、走査領域およびストライプを示す平面図である。It is a top view which shows the beam arrangement, the scanning area and the stripe in the maintenance mode in the pattern inspection method by this Embodiment. 本実施形態によるパターン検査方法において、ビーム配置を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the beam arrangement in the pattern inspection method by this Embodiment. 本実施形態によるパターン検査方法において、メンテナンスモードにおける図9〜図11と異なるビーム劣化に応じたビーム配置を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a beam arrangement according to beam deterioration different from FIGS. 9 to 11 in the maintenance mode in the pattern inspection method according to the present embodiment. 図4のパターン検査方法において、ビーム劣化に応じた高速検査モードにおけるビーム配置の一例を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing an example of beam arrangement in a high-speed inspection mode according to beam deterioration in the pattern inspection method of FIG. 図4のパターン検査方法において、ビーム劣化に応じた高感度検査モードにおけるビーム配置の一例を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing an example of beam arrangement in a high-sensitivity inspection mode according to beam deterioration in the pattern inspection method of FIG. 図4のパターン検査方法において、ビーム劣化に応じた高感度検査モードにおける図16と異なるビーム配置を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a beam arrangement different from that of FIG. 16 in a high-sensitivity inspection mode according to beam deterioration in the pattern inspection method of FIG. 本実施形態の一変形例によるビーム配置を示す平面図である。It is a top view which shows the beam arrangement by one modification of this embodiment. 図18と異なる本実施形態の一変形例によるビーム配置を示す平面図である。It is a top view which shows the beam arrangement by one modification of this embodiment different from FIG. 本実施形態の一変形例によるパターン検査装置を示す図である。It is a figure which shows the pattern inspection apparatus by one modification of this embodiment.

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。実施形態は、本発明を限定するものではない。また、実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments are not limited to the present invention. Further, in the drawings referred to in the embodiment, the same parts or parts having the same functions are designated by the same reference numerals or similar reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

(パターン検査装置)
以下の実施形態では、マルチ電子ビーム画像取得装置の一例として、マルチ電子ビームを用いて基板に形成されたパターンを検査するパターン検査装置について説明する。
(Pattern inspection device)
In the following embodiment, as an example of the multi-electron beam image acquisition device, a pattern inspection device for inspecting a pattern formed on a substrate using the multi-electron beam will be described.

図1は、本実施形態におけるパターン検査装置1の一例を示す図である。パターン検査装置1は、画像取得機構2と制御系回路3とを備えている。画像取得機構2は、電子ビームカラム21(すなわち電子鏡筒)と、検査室22とを備えている。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the pattern inspection device 1 in the present embodiment. The pattern inspection device 1 includes an image acquisition mechanism 2 and a control system circuit 3. The image acquisition mechanism 2 includes an electron beam column 21 (that is, an electron lens barrel) and an examination room 22.

電子ビームカラム21内には、電子銃23(すなわち放出源)と、電磁レンズで構成されるコンデンサレンズ24と、アパーチャ部材の一例であるアパーチャアレイ基板25と、電磁レンズで構成される第1中間レンズ26と、ビーム配置制御部の一部を構成するビーム調整器28と、第1制限絞り29と、電磁レンズで構成される第2中間レンズ210とが配置されている。第1中間レンズ26および第2中間レンズ210のそれぞれの内側には、静電レンズが配置されていてもよい。電子ビームカラム21内には、更に、電磁レンズから構成される対物レンズ212と、対物偏向器214と、ビームセパレーター216と、ベンダー217と、電磁レンズで構成される第1投影レンズ218と、電磁レンズで構成される第2投影レンズ220と、第2制限絞り221と、電磁レンズで構成される第3投影レンズ222と、振り戻し偏向器223と、マルチ検出器224とが配置されている。第1投影レンズ218、第2投影レンズ220および第3投影レンズ222のそれぞれの内側には、静電レンズが配置されていてもよい。 Inside the electron beam column 21, an electron gun 23 (that is, a emission source), a condenser lens 24 composed of an electromagnetic lens, an aperture array substrate 25 which is an example of an aperture member, and a first intermediate composed of an electromagnetic lens. A lens 26, a beam adjuster 28 forming a part of a beam arrangement control unit, a first limiting diaphragm 29, and a second intermediate lens 210 composed of an electromagnetic lens are arranged. An electrostatic lens may be arranged inside each of the first intermediate lens 26 and the second intermediate lens 210. In the electron beam column 21, an objective lens 212 composed of an electromagnetic lens, an objective deflector 214, a beam separator 216, a bender 217, a first projection lens 218 composed of an electromagnetic lens, and electromagnetic waves are further contained. A second projection lens 220 composed of a lens, a second limiting aperture 221, a third projection lens 222 composed of an electromagnetic lens, a swingback deflector 223, and a multi-detector 224 are arranged. An electrostatic lens may be arranged inside each of the first projection lens 218, the second projection lens 220, and the third projection lens 222.

検査室22内には、少なくともXYZ方向に移動可能なステージ225が配置される。ステージ225上には、検査対象となる基板4(すなわち試料)が配置される。基板4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4が半導体基板である場合、半導体基板には複数のチップパターン(すなわちウェハダイ)が形成されている。基板4が露光用マスク基板である場合、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。チップパターンは、複数の図形パターンによって構成される。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が形成されることになる。基板4は、例えば、パターン形成面を上側に向けてステージ225に配置される。また、ステージ225上には、検査室22の外部に配置されたレーザ測長システム5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226が配置されている。また、検査室22上には、基板4面の高さ位置を測定する高さ位置測定センサ(すなわちZセンサ)227が配置される。Zセンサ227は、投光器によって斜め上方から基板4面にレーザ光を照射し、照射されたレーザ光の反射光を受光器で受光し、受光された反射光を用いて基板4面の高さ位置を測定する。マルチ検出器224は、電子ビームカラム21の外部で検出回路6に接続される。検出回路6は、パターンメモリ7および収差検出部の一例である収差検出回路315に接続される。 A stage 225 that can move at least in the XYZ direction is arranged in the examination room 22. A substrate 4 (that is, a sample) to be inspected is arranged on the stage 225. The substrate 4 includes a mask substrate for exposure and a semiconductor substrate such as a silicon wafer. When the substrate 4 is a semiconductor substrate, a plurality of chip patterns (that is, wafer dies) are formed on the semiconductor substrate. When the substrate 4 is an exposure mask substrate, a chip pattern is formed on the exposure mask substrate. The chip pattern is composed of a plurality of graphic patterns. By exposing and transferring the chip pattern formed on the exposure mask substrate to the semiconductor substrate a plurality of times, a plurality of chip patterns are formed on the semiconductor substrate. The substrate 4 is arranged on the stage 225, for example, with the pattern forming surface facing upward. Further, on the stage 225, a mirror 226 that reflects the laser beam for laser length measurement emitted from the laser length measuring system 5 arranged outside the examination room 22 is arranged. Further, a height position measurement sensor (that is, a Z sensor) 227 for measuring the height position of the four surfaces of the substrate is arranged on the inspection room 22. The Z sensor 227 irradiates the four surfaces of the substrate with laser light from diagonally above by a floodlight, receives the reflected light of the irradiated laser light with a receiver, and uses the received reflected light to position the height of the four surfaces of the substrate. To measure. The multi-detector 224 is connected to the detection circuit 6 outside the electron beam column 21. The detection circuit 6 is connected to the pattern memory 7 and the aberration detection circuit 315, which is an example of the aberration detection unit.

制御系回路3では、パターン検査装置1全体を制御する制御計算機31が、バス32を介して位置検出回路33、比較回路34、参照画像作成回路35、ステージ制御回路36、レンズ制御回路38、偏向制御回路310、ビーム配置制御部の一部を構成するビーム配置設定回路317、磁気ディスク装置等の記憶装置311、モニタ312、メモリ313、及びプリンタ314に接続されている。 In the control system circuit 3, the control computer 31 that controls the entire pattern inspection device 1 uses the position detection circuit 33, the comparison circuit 34, the reference image creation circuit 35, the stage control circuit 36, the lens control circuit 38, and the deflection via the bus 32. It is connected to a control circuit 310, a beam arrangement setting circuit 317 that forms a part of a beam arrangement control unit, a storage device 311 such as a magnetic disk device, a monitor 312, a memory 313, and a printer 314.

偏向制御回路310には、DAC(デジタルアナログ変換)アンプ8A、8B、8Cが接続されている。DACアンプ8Aには、対物偏向器214が接続され、DACアンプ8Bには、ベンダー217が接続され、DACアンプ8Cには、振り戻し偏向器223が接続されている。偏向器214、223およびベンダー217のそれぞれは、4極以上の電極により構成され、対応するDACアンプ8A、8B、8Cを介して電極毎に偏向制御回路310によって制御される。 DAC (digital-to-analog conversion) amplifiers 8A, 8B, and 8C are connected to the deflection control circuit 310. An objective deflector 214 is connected to the DAC amplifier 8A, a bender 217 is connected to the DAC amplifier 8B, and a swingback deflector 223 is connected to the DAC amplifier 8C. Each of the deflectors 214, 223 and the bender 217 is composed of electrodes having four or more poles, and is controlled by the deflection control circuit 310 for each electrode via the corresponding DAC amplifiers 8A, 8B, 8C.

比較回路34には、パターンメモリ7が接続されている。ステージ制御回路36には、駆動機構9が接続されており、この駆動機構9にはステージ225が接続されている。ステージ225は、ステージ制御回路36の制御の下で駆動機構9によって駆動される。駆動機構9は、例えば、マルチ1次電子ビームの光軸に直交するステージ座標系におけるx、y方向(すなわち、水平方向)およびθ方向(すなわち、回転方向)にステージ225を駆動する3軸モータ等の駆動系を有している。3軸モータとしては、例えばステップモータを用いることができる。また、駆動機構9は、例えば、ピエゾ素子等を用いてZ方向(すなわち高さ方向)にステージ225を移動可能となっている。レーザ測長システム5は、ミラー226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ステージ225の位置を測定し、測定された移動位置を位置検出回路33に供給する。 A pattern memory 7 is connected to the comparison circuit 34. A drive mechanism 9 is connected to the stage control circuit 36, and a stage 225 is connected to the drive mechanism 9. The stage 225 is driven by the drive mechanism 9 under the control of the stage control circuit 36. The drive mechanism 9 is, for example, a three-axis motor that drives the stage 225 in the x, y directions (that is, the horizontal direction) and the θ direction (that is, the rotation direction) in the stage coordinate system orthogonal to the optical axis of the multi-primary electron beam. It has a drive system such as. As the 3-axis motor, for example, a step motor can be used. Further, the drive mechanism 9 can move the stage 225 in the Z direction (that is, the height direction) by using, for example, a piezo element or the like. The laser length measuring system 5 measures the position of the stage 225 by the principle of the laser interferometry by receiving the reflected light from the mirror 226, and supplies the measured moving position to the position detecting circuit 33.

レンズ制御回路38は、レンズ24、26、210、212、218、220、222およびビームセパレーター216をそれぞれ制御する。 The lens control circuit 38 controls the lenses 24, 26, 210, 212, 218, 220, 222 and the beam separator 216, respectively.

ビーム配置設定回路317は、後述するマルチ1次電子ビーム20のビーム配置を設定する。ビーム配置設定回路317には、ビーム配置制御部の一部を構成するビーム調整制御回路318が接続されている。ビーム調整制御回路318には、ビーム配置制御部の一部を構成するビーム調整器28が接続されている。図2に示すように、ビーム調整器28は、マルチ1次電子ビーム20を個々の1次電子ビーム201毎に通過させる穴281a(すなわち開口部)が設けられた基板281と、マルチ1次電子ビーム20の入射側の基板281の表面上において穴281aを挟むように対向して配置され、ビーム調整制御回路318にそれぞれ接続された一対の電極282、283とを有する。図2には、代表的に1つの穴281aのみを図示しているが、実際は、ステージ225の第1移動方向に沿ったx方向および第1移動方向に直交するステージ225の第2移動方向に沿ったy方向に間隔を空けて正方格子状に複数の穴281aが設けられている。ビーム調整制御回路318は、ビーム調整器28に対してビーム配置設定回路317で設定されたビーム配置に応じた通電制御を行って、ビーム調整器28の電極282、283間の印加電圧すなわち電界を調整する。これにより、ビーム調整器28は、穴281aを通過する1次電子ビーム201に対して電極282、283間の印加電圧に応じた電磁力を作用させることで、1次電子ビーム201毎にマルチ1次電子ビーム20の焦点および指向方向を調整する。マルチ1次電子ビーム20の焦点および指向方向を調整することで、マルチ1次電子ビーム20のビーム配置がビーム配置設定回路317で設定されたビーム配置となるように制御される。図1に示すように、ビーム配置設定回路317には、更に、劣化判断部の一例である劣化判断回路316が接続されている。劣化判断回路316には、収差検出部の一例である収差検出回路315が接続されており、この収差検出回路315には検出回路6が接続されている。 The beam arrangement setting circuit 317 sets the beam arrangement of the multi-primary electron beam 20, which will be described later. A beam adjustment control circuit 318 forming a part of the beam arrangement control unit is connected to the beam arrangement setting circuit 317. A beam adjuster 28 that forms a part of the beam arrangement control unit is connected to the beam adjustment control circuit 318. As shown in FIG. 2, the beam regulator 28 includes a substrate 281 provided with a hole 281a (that is, an opening) through which the multi-primary electron beam 20 passes for each individual primary electron beam 201, and a multi-primary electron. It has a pair of electrodes 282 and 283 arranged so as to sandwich the hole 281a on the surface of the substrate 281 on the incident side of the beam 20 and connected to the beam adjustment control circuit 318, respectively. Although FIG. 2 typically shows only one hole 281a, in reality, it is oriented in the x direction along the first moving direction of the stage 225 and in the second moving direction of the stage 225 orthogonal to the first moving direction. A plurality of holes 281a are provided in a square grid pattern at intervals in the y direction along the line. The beam adjustment control circuit 318 controls energization of the beam adjuster 28 according to the beam arrangement set by the beam arrangement setting circuit 317, and applies a voltage, that is, an electric field between the electrodes 282 and 283 of the beam adjuster 28. adjust. As a result, the beam regulator 28 applies an electromagnetic force corresponding to the applied voltage between the electrodes 282 and 283 to the primary electron beam 201 passing through the hole 281a, so that the multi 1 is applied to each primary electron beam 201. The focal point and directing direction of the next electron beam 20 are adjusted. By adjusting the focal point and the directivity direction of the multi-primary electron beam 20, the beam arrangement of the multi-primary electron beam 20 is controlled to be the beam arrangement set by the beam arrangement setting circuit 317. As shown in FIG. 1, a deterioration determination circuit 316, which is an example of a deterioration determination unit, is further connected to the beam arrangement setting circuit 317. An aberration detection circuit 315, which is an example of an aberration detection unit, is connected to the deterioration determination circuit 316, and a detection circuit 6 is connected to the aberration detection circuit 315.

電子銃23には、図示しない高圧電源回路が接続されている。電子銃23は、内部に配置された図示しないフィラメント(すなわちカソード)と引出電極(すなわちアノード)との間に高圧電源回路から加速電圧が印加され、また、別の引出電極(すなわちウェネルト)に電圧が印加され、さらに、所定の温度でフィラメントが加熱されることで、フィラメントから放出された電子群を加速させて電子ビーム200として放出させる。 A high-voltage power supply circuit (not shown) is connected to the electron gun 23. In the electron gun 23, an acceleration voltage is applied from a high-voltage power supply circuit between a filament (that is, a cathode) and an extraction electrode (that is, an anode) arranged inside, and a voltage is applied to another extraction electrode (that is, Wenert). Is applied, and the filament is further heated at a predetermined temperature to accelerate the electron group emitted from the filament and emit it as an electron beam 200.

アパーチャアレイ基板25には、x方向およびy方向に間隔を空けて複数の穴(開口部)251が設けられている。複数の穴251は、x方向およびy方向に沿って所定のピッチで正方格子状に並んで設けられている。 The aperture array substrate 25 is provided with a plurality of holes (openings) 251 at intervals in the x-direction and the y-direction. The plurality of holes 251 are provided side by side in a square grid pattern at predetermined pitches along the x direction and the y direction.

次に、パターン検査装置1における画像取得機構2の動作について説明する。 Next, the operation of the image acquisition mechanism 2 in the pattern inspection device 1 will be described.

電子銃23から放出された電子ビーム200は、コンデンサレンズ24によって屈折させられ、アパーチャアレイ基板25全体を照明する。そして、アパーチャアレイ基板25の複数の穴251の位置に照射された一部の電子ビーム200が複数の穴251を通過することによって、マルチ1次電子ビーム20が形成される。 The electron beam 200 emitted from the electron gun 23 is refracted by the condenser lens 24 and illuminates the entire aperture array substrate 25. Then, a part of the electron beams 200 irradiated at the positions of the plurality of holes 251 of the aperture array substrate 25 pass through the plurality of holes 251 to form the multi-primary electron beam 20.

形成されたマルチ1次電子ビーム20は、第1中間レンズ26および第2中間レンズ210によって屈折させられ、中間像およびクロスオーバーを繰り返しながら、マルチ1次電子ビーム20を構成する各1次電子ビーム201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216を通過して対物レンズ212に進む。このとき、ビーム調整器28によってマルチ1次電子ビーム20の焦点および指向方向を調整することで、第1制限絞り29の中心の穴から位置が外れた1次電子ビーム201を第1制限絞り29によって遮蔽することもできる。対物レンズ212は、マルチ1次電子ビーム20を基板4にフォーカスする。対物レンズ212によって基板4面上に焦点が合わされた(すなわち合焦された)マルチ1次電子ビーム20は、対物偏向器214によって一括して偏向され、各1次電子ビーム201の基板4上のそれぞれの照射位置に照射される。 The formed multi-primary electron beam 20 is refracted by the first intermediate lens 26 and the second intermediate lens 210, and each primary electron beam constituting the multi-primary electron beam 20 is repeated while repeating the intermediate image and the crossover. It passes through the beam separator 216 arranged at the crossover position of 201 and proceeds to the objective lens 212. At this time, by adjusting the focal point and the directivity direction of the multi-primary electron beam 20 by the beam adjuster 28, the primary electron beam 201 deviated from the central hole of the first limiting diaphragm 29 is moved to the first limiting diaphragm 29. It can also be shielded by. The objective lens 212 focuses the multi-primary electron beam 20 on the substrate 4. The multi-primary electron beams 20 focused (that is, focused) on the four surfaces of the substrate by the objective lens 212 are collectively deflected by the objective deflector 214 and are collectively deflected on the substrate 4 of each primary electron beam 201. Each irradiation position is irradiated.

基板4の所望する位置にマルチ1次電子ビーム20が照射されると、かかるマルチ1次電子ビーム20が照射されたことに起因して、基板4から、マルチ1次電子ビーム20の各1次電子ビーム201に対応する反射電子を含む2次電子の束であるマルチ2次電子ビーム300が放出される。 When the multi-primary electron beam 20 is irradiated to a desired position on the substrate 4, each primary of the multi-primary electron beam 20 is irradiated from the substrate 4 due to the irradiation of the multi-primary electron beam 20. A multi-secondary electron beam 300, which is a bundle of secondary electrons containing backscattered electrons corresponding to the electron beam 201, is emitted.

基板4から放出されたマルチ2次電子ビーム300は、対物レンズ212を通ってビームセパレーター216に進む。 The multi-secondary electron beam 300 emitted from the substrate 4 passes through the objective lens 212 and proceeds to the beam separator 216.

ここで、ビームセパレーター216はマルチ1次電子ビーム20の中心ビームが進む方向(すなわち軌道中心軸)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。こ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216に上側から侵入するマルチ1次電子ビーム20に対しては、電界による力と磁界による力とが打ち消し合い、マルチ1次電子ビーム20は下方に直進する。一方、ビームセパレーター216に下側から侵入してくるマルチ2次電子ビーム300に対しては、電界による力と磁界による力とが同じ方向に働き、マルチ2次電子ビーム300は斜め上方に曲げられてマルチ1次電子ビーム20から分離する。 Here, the beam separator 216 generates an electric field and a magnetic field in a direction orthogonal to the direction in which the central beam of the multi-primary electron beam 20 travels (that is, the central axis of the orbit). The electric field exerts a force in the same direction regardless of the traveling direction of the electron. On the other hand, the magnetic field exerts a force according to Fleming's left-hand rule. Therefore, the direction of the force acting on the electron can be changed depending on the invasion direction of the electron. With respect to the multi-primary electron beam 20 that penetrates the beam separator 216 from above, the force due to the electric field and the force due to the magnetic field cancel each other out, and the multi-primary electron beam 20 travels straight downward. On the other hand, with respect to the multi-secondary electron beam 300 that invades the beam separator 216 from below, the force due to the electric field and the force due to the magnetic field act in the same direction, and the multi-secondary electron beam 300 is bent diagonally upward. It is separated from the multi-primary electron beam 20.

斜め上方に曲げられてマルチ1次電子ビーム20から分離したマルチ2次電子ビーム300は、ベンダー217によって更に曲げられ、投影レンズ218、220、222によって屈折させられながらマルチ検出器224に投影される。このとき、投影レンズ218、220による屈折によって第2制限絞り221の中心の穴から位置が外れた2次電子ビーム301を第2制限絞り221によって遮蔽することもできる。 The multi-secondary electron beam 300 bent diagonally upward and separated from the multi-primary electron beam 20 is further bent by the bender 217 and projected onto the multi-detector 224 while being refracted by the projection lenses 218, 220 and 222. .. At this time, the secondary electron beam 301 deviated from the central hole of the second limiting diaphragm 221 due to refraction by the projection lenses 218 and 220 can be shielded by the second limiting diaphragm 221.

マルチ検出器224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。マルチ検出器224は、2次元センサにマルチ2次電子ビーム300を衝突させて2次元センサから電子を発生させることで、マルチ検出器224に投影されたマルチ2次電子ビーム300を2次元電子画像データとして画素毎に検出する。これによって、マルチ2次電子ビーム300の像を取得する。マルチ検出器224は、検出された2次元電子画像データを検出回路6に出力する。 The multi-detector 224 has, for example, a diode-type two-dimensional sensor (not shown). The multi-detector 224 collides the multi-secondary electron beam 300 with the two-dimensional sensor to generate electrons from the two-dimensional sensor, so that the multi-secondary electron beam 300 projected on the multi-detector 224 is a two-dimensional electronic image. It is detected for each pixel as data. As a result, the image of the multi-secondary electron beam 300 is acquired. The multi-detector 224 outputs the detected two-dimensional electronic image data to the detection circuit 6.

収差検出回路315は、検出回路6によるマルチ2次電子ビーム300の検出結果を検出回路6から取得する。収差検出回路315は、取得されたマルチ2次電子ビーム300の検出結果に基づいて、マルチ2次電子ビーム300の収差を、マルチ2次電子ビーム300を構成する2次電子ビーム301毎に検出する。収差検出回路315は、マルチ2次電子ビーム300の収差の検出結果を劣化判断回路316に出力する。 The aberration detection circuit 315 acquires the detection result of the multi-secondary electron beam 300 by the detection circuit 6 from the detection circuit 6. The aberration detection circuit 315 detects the aberration of the multi-secondary electron beam 300 for each of the secondary electron beams 301 constituting the multi-secondary electron beam 300, based on the acquired detection result of the multi-secondary electron beam 300. .. The aberration detection circuit 315 outputs the aberration detection result of the multi-secondary electron beam 300 to the deterioration determination circuit 316.

劣化判断回路316は、収差検出回路315から入力されたマルチ2次電子ビーム300の収差の検出結果に基づいて、マルチ2次電子ビーム300の劣化の有無を2次電子ビーム301毎に判断する。劣化判断回路316は、マルチ2次電子ビーム300の劣化の有無の判断結果をビーム配置設定回路317に出力する。 The deterioration determination circuit 316 determines whether or not the multi-secondary electron beam 300 is deteriorated for each secondary electron beam 301 based on the aberration detection result of the multi-secondary electron beam 300 input from the aberration detection circuit 315. The deterioration determination circuit 316 outputs the determination result of the presence or absence of deterioration of the multi-secondary electron beam 300 to the beam arrangement setting circuit 317.

ビーム配置設定回路317は、劣化判断回路316から入力されたマルチ2次電子ビーム300の劣化の有無の判断結果に基づいて、マルチ1次電子ビーム20のビーム配置を設定する。より詳しくは、ビーム配置設定回路317は、マルチ1次電子ビーム20のビーム配置を、劣化していると判断された2次電子ビーム301に対応する1次電子ビーム201を含まず且つ基板4の検査領域41(図5参照)を過不足なく走査できる特定のビーム配置に設定する。ビーム配置設定回路317は、特定のビーム配置の設定結果をビーム調整制御回路318に出力する。 The beam arrangement setting circuit 317 sets the beam arrangement of the multi-primary electron beam 20 based on the determination result of the presence or absence of deterioration of the multi-secondary electron beam 300 input from the deterioration determination circuit 316. More specifically, the beam arrangement setting circuit 317 does not include the primary electron beam 201 corresponding to the secondary electron beam 301 determined to have deteriorated the beam arrangement of the multi-primary electron beam 20, and the substrate 4 has a beam arrangement setting circuit 317. The inspection area 41 (see FIG. 5) is set to a specific beam arrangement capable of scanning in just proportion. The beam arrangement setting circuit 317 outputs a setting result of a specific beam arrangement to the beam adjustment control circuit 318.

ビーム調整制御回路318は、ビーム配置設定回路317から入力された特定のビーム配置の設定結果に基づいて、特定のビーム配置に対応するビーム調整器28の通電制御を行って電極282、283間の印加電圧を調整する。これにより、特定のビーム配置となるように穴281aを通過するマルチ1次電子ビーム20の焦点および指向方向が調整されることで、マルチ1次電子ビーム20のビーム配置が特定のビーム配置に制御される。 The beam adjustment control circuit 318 controls the energization of the beam regulator 28 corresponding to the specific beam arrangement based on the setting result of the specific beam arrangement input from the beam arrangement setting circuit 317, and controls the energization between the electrodes 282 and 283. Adjust the applied voltage. As a result, the focal point and directivity of the multi-primary electron beam 20 passing through the hole 281a are adjusted so as to have a specific beam arrangement, so that the beam arrangement of the multi-primary electron beam 20 is controlled to a specific beam arrangement. Will be done.

(パターン検査方法)
次に、図1のパターン検査装置1を適用したパターン検査方法について説明する。以下では、基板4として露光用マスク基板を用いる例について説明する。図3は、本実施形態によるパターン検査方法を示すフローチャートである。
(Pattern inspection method)
Next, a pattern inspection method to which the pattern inspection apparatus 1 of FIG. 1 is applied will be described. Hereinafter, an example in which an exposure mask substrate is used as the substrate 4 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a pattern inspection method according to the present embodiment.

図3に示すように、先ず、制御計算機31は、検査に先立ってユーザによる検査モードの入力操作を受け付け、入力操作に応じた検査モードを設定する(ステップS1)。本実施形態においては、検査モードとして、マルチ2次電子ビーム300の劣化状況を考慮した検査を実施するメンテナンスモード(第1検査モード)と、検査速度を優先させる検査を実施する高速検査モード(第2検査モード)と、検査感度を優先させる検査を実施する高感度検査モード(第3検査モード)の3つの検査モードを選択的に設定することができる。ビーム配置設定回路317は、制御計算機31から検査モードの設定結果を取得する。 As shown in FIG. 3, first, the control computer 31 accepts an input operation of the inspection mode by the user prior to the inspection, and sets the inspection mode according to the input operation (step S1). In the present embodiment, as inspection modes, a maintenance mode (first inspection mode) in which an inspection considering the deterioration status of the multi-secondary electron beam 300 is performed and a high-speed inspection mode (first inspection mode) in which an inspection giving priority to the inspection speed is performed Two inspection modes) and a high-sensitivity inspection mode (third inspection mode) for performing an inspection that prioritizes inspection sensitivity can be selectively set. The beam arrangement setting circuit 317 acquires the inspection mode setting result from the control computer 31.

ビーム配置設定回路317は、制御計算機31から取得された検査モードの設定結果が高速検査モードである場合(ステップS2:高速)、高速検査モード用のビーム配置を設定する(ステップS3)。より詳しくは、ビーム配置設定回路317は、マルチ1次電子ビーム20のうちの全ての1次電子ビーム201を含むビーム配置を設定する。 When the inspection mode setting result acquired from the control computer 31 is the high-speed inspection mode (step S2: high speed), the beam arrangement setting circuit 317 sets the beam arrangement for the high-speed inspection mode (step S3). More specifically, the beam arrangement setting circuit 317 sets the beam arrangement including all the primary electron beams 201 of the multi-primary electron beams 20.

高速検査モード用のビーム配置が設定された後、ビーム調整制御回路318は、ビーム調整器28に対して設定された高速検査モード用のビーム配置に対応した通電制御を行い、
ビーム調整器28は、この通電制御にしたがって全ての1次電子ビーム201を選択するビーム選択調整を行う(ステップS4)。これにより、マルチ1次電子ビーム20のビーム配置が高速検査モード用のビーム配置に制御される。
After the beam arrangement for the high-speed inspection mode is set, the beam adjustment control circuit 318 performs energization control corresponding to the beam arrangement for the high-speed inspection mode set for the beam regulator 28.
The beam regulator 28 performs beam selection adjustment to select all the primary electron beams 201 according to this energization control (step S4). As a result, the beam arrangement of the multi-primary electron beam 20 is controlled to the beam arrangement for the high-speed inspection mode.

このような高速検査モード用のビーム配置の下で、パターン検査装置1は、高速検査を実施する(ステップS5)。 Under such a beam arrangement for the high-speed inspection mode, the pattern inspection apparatus 1 performs high-speed inspection (step S5).

ビーム配置設定回路317は、制御計算機31から取得された検査モードの設定結果が高感度検査モードである場合(ステップS2:高感度)、高感度検査モード用のビーム配置を設定する(ステップS6)。より詳しくは、ビーム配置設定回路317は、マルチ1次電子ビーム20のうちの外周部の1次電子ビーム201を含まないビーム配置を設定する。 The beam arrangement setting circuit 317 sets the beam arrangement for the high-sensitivity inspection mode when the inspection mode setting result acquired from the control computer 31 is the high-sensitivity inspection mode (step S2: high sensitivity) (step S6). .. More specifically, the beam arrangement setting circuit 317 sets the beam arrangement that does not include the primary electron beam 201 on the outer peripheral portion of the multi-primary electron beam 20.

高感度検査モード用のビーム配置が設定された後、ビーム調整制御回路318は、ビーム調整器28に対して設定された高感度検査モード用のビーム配置に対応した通電制御を行い、ビーム調整器28は、この通電制御にしたがって外周部の1次電子ビーム201を除いた1次電子ビーム201を選択するビーム選択調整を行う(ステップS7)。これにより、マルチ1次電子ビーム20のビーム配置が高感度検査モード用のビーム配置に制御される。 After the beam arrangement for the high-sensitivity inspection mode is set, the beam adjustment control circuit 318 performs energization control corresponding to the beam arrangement for the high-sensitivity inspection mode set for the beam regulator 28, and the beam regulator 28 performs beam selection adjustment to select the primary electron beam 201 excluding the primary electron beam 201 on the outer peripheral portion according to this energization control (step S7). As a result, the beam arrangement of the multi-primary electron beam 20 is controlled to the beam arrangement for the high-sensitivity inspection mode.

このような高感度検査モード用のビーム配置の下で、パターン検査装置1は、高感度検査を実施する(ステップS8)。 Under such a beam arrangement for the high-sensitivity inspection mode, the pattern inspection apparatus 1 performs the high-sensitivity inspection (step S8).

ビーム配置設定回路317は、制御計算機31から取得された検査モードの設定結果がメンテナンスモードである場合(ステップS2:メンテナンス)、収差検出回路315にマルチ2次電子ビーム300の収差を2次電子ビーム301毎に検出させる(ステップS9)。収差を検出するマルチ2次電子ビーム300が放出される基板4上の領域すなわち収差を検出するためにマルチ1次電子ビーム20を照射する基板4上の領域は、任意の領域であってもよいし、予め決められた特定の領域であってもよい。また、収差の検出の具体的な態様は特に限定されず、例えば、予め設定された2次電子ビーム301の基準(収差ゼロの場合)の強度分布に対する検出された2次電子ビーム301の強度分布の差分を電気的に検出することによって収差を検出してもよい。 When the inspection mode setting result acquired from the control computer 31 is the maintenance mode (step S2: maintenance), the beam arrangement setting circuit 317 transmits the aberration of the multi-secondary electron beam 300 to the aberration detection circuit 315 as the secondary electron beam. It is detected every 301 (step S9). The region on the substrate 4 on which the multi-secondary electron beam 300 for detecting the aberration is emitted, that is, the region on the substrate 4 on which the multi-primary electron beam 20 is irradiated to detect the aberration may be an arbitrary region. However, it may be a predetermined specific area. Further, the specific mode of detecting the aberration is not particularly limited, and for example, the intensity distribution of the detected secondary electron beam 301 with respect to the intensity distribution of the preset reference of the secondary electron beam 301 (when the aberration is zero). Aberrations may be detected by electrically detecting the difference between the two.

マルチ2次電子ビーム300の収差が検出された後、劣化判断回路316は、検出された収差に基づいてマルチ2次電子ビーム300の劣化の有無を2次電子ビーム301毎に判断する(ステップS10)。劣化判断回路316は、検出された収差が許容値より大きいか否かに基づいてマルチ2次電子ビーム300の劣化の有無を判断する。すなわち、劣化判断回路316は、検出された収差が許容値より大きい場合に、対応する2次電子ビーム301が劣化していると判断し、一方、検出された収差が許容値以下である場合に、対応する2次電子ビーム301が劣化していないと判断する。 After the aberration of the multi-secondary electron beam 300 is detected, the deterioration determination circuit 316 determines whether or not the multi-secondary electron beam 300 is deteriorated for each secondary electron beam 301 based on the detected aberration (step S10). ). The deterioration determination circuit 316 determines whether or not the multi-secondary electron beam 300 is deteriorated based on whether or not the detected aberration is larger than the permissible value. That is, the deterioration determination circuit 316 determines that the corresponding secondary electron beam 301 is deteriorated when the detected aberration is larger than the allowable value, and on the other hand, when the detected aberration is equal to or less than the allowable value. , It is determined that the corresponding secondary electron beam 301 has not deteriorated.

少なくとも1つの2次電子ビーム301が劣化していると判断された場合(ステップS10:Yes)、ビーム配置設定回路317は、劣化に応じたメンテナンスモード用のビーム配置を設定する(ステップS11)。より詳しくは、ビーム配置設定回路317は、劣化していると判断された2次電子ビームに対応する1次電子ビームを含まず且つ基板4の検査領域41を過不足なく走査できる特定のビーム配置を設定する。一方、全ての2次電子ビーム301が劣化していないと判断された場合(ステップS10:No)、処理を終了する。 When it is determined that at least one secondary electron beam 301 is deteriorated (step S10: Yes), the beam arrangement setting circuit 317 sets the beam arrangement for the maintenance mode according to the deterioration (step S11). More specifically, the beam arrangement setting circuit 317 does not include the primary electron beam corresponding to the secondary electron beam determined to be deteriorated, and can scan the inspection area 41 of the substrate 4 without excess or deficiency. To set. On the other hand, when it is determined that all the secondary electron beams 301 have not deteriorated (step S10: No), the process ends.

メンテナンスモード用のビーム配置が設定された後、ビーム調整制御回路318は、ビーム調整器28に対して設定されたメンテナンスモード用のビーム配置に対応した通電制御を行い、ビーム調整器28は、この通電制御にしたがって劣化していると判断された2次電子ビーム301に対応する1次電子ビーム201を含まず且つ基板4の検査領域41を過不足なく走査できる1次電子ビーム201を選択するビーム選択調整を行う(ステップS12)。これにより、マルチ1次電子ビーム20のビーム配置がメンテナンスモード用のビーム配置に制御される。 After the beam arrangement for the maintenance mode is set, the beam adjustment control circuit 318 performs energization control corresponding to the beam arrangement for the maintenance mode set for the beam adjuster 28, and the beam adjuster 28 performs this energization control. A beam that selects a primary electron beam 201 that does not include the primary electron beam 201 corresponding to the secondary electron beam 301 determined to be deteriorated according to the energization control and can scan the inspection area 41 of the substrate 4 without excess or deficiency. Selective adjustment is performed (step S12). As a result, the beam arrangement of the multi-primary electron beam 20 is controlled to the beam arrangement for the maintenance mode.

このようなメンテナンスモード用のビーム配置の下で、パターン検査装置1は、メンテナンスモード検査を実施する(ステップS13)。 Under such a beam arrangement for the maintenance mode, the pattern inspection device 1 performs the maintenance mode inspection (step S13).

次に、図4のフローチャートを参照して、図3と異なる本実施形態によるパターン検査方法について説明する。図3では、高速検査モードが設定された場合にマルチ2次電子ビーム300の劣化の有無を考慮せずに全ての1次電子ビーム201を用いる高速検査モード用のビーム配置を設定する例について説明した。これに対して、図4においては、マルチ2次電子ビーム300の劣化に応じた高速検査モード用のビーム配置を設定する。また、図3では、高感度検査モードが設定された場合にマルチ2次電子ビーム300の劣化の有無を考慮せずに外周部の1次電子ビーム201を含まない1次電子ビーム201を用いる高感度検査モード用のビーム配置を設定する例について説明した。これに対して、図4においては、マルチ2次電子ビーム300の劣化に応じた高感度検査モード用のビーム配置を設定する。 Next, with reference to the flowchart of FIG. 4, a pattern inspection method according to the present embodiment different from that of FIG. 3 will be described. FIG. 3 illustrates an example of setting the beam arrangement for the high-speed inspection mode in which all the primary electron beams 201 are used without considering the presence or absence of deterioration of the multi-secondary electron beam 300 when the high-speed inspection mode is set. did. On the other hand, in FIG. 4, the beam arrangement for the high-speed inspection mode is set according to the deterioration of the multi-secondary electron beam 300. Further, in FIG. 3, when the high-sensitivity inspection mode is set, the primary electron beam 201 that does not include the primary electron beam 201 on the outer peripheral portion is used without considering the presence or absence of deterioration of the multi-secondary electron beam 300. An example of setting the beam arrangement for the sensitivity inspection mode has been described. On the other hand, in FIG. 4, the beam arrangement for the high-sensitivity inspection mode is set according to the deterioration of the multi-secondary electron beam 300.

具体的には、図4に示すように、ビーム配置設定回路317は、制御計算機31から取得された検査モードの設定結果が高速検査モードである場合(ステップS2:高速)、予め設定されたマルチ2次電子ビーム300の劣化の判断時機(例えば、周期)が到来したか否かを判定する(ステップS21)。 Specifically, as shown in FIG. 4, when the inspection mode setting result acquired from the control computer 31 is the high-speed inspection mode (step S2: high-speed), the beam arrangement setting circuit 317 is set in advance. It is determined whether or not the time (for example, period) for determining the deterioration of the secondary electron beam 300 has arrived (step S21).

劣化の判断時機が到来した場合(ステップS21:Yes)、ビーム配置設定回路317は、収差検出回路315にマルチ2次電子ビーム300の収差を2次電子ビーム301毎に検出させる(ステップS22)。一方、劣化の判断時機が到来していない場合(ステップS21:No)、ビーム配置設定回路317は、通常の高速検査モード用のビーム配置として、マルチ1次電子ビーム20のうちの全ての1次電子ビーム201を含むビーム配置を設定する(ステップS3)。 When the time for determining deterioration has arrived (step S21: Yes), the beam arrangement setting circuit 317 causes the aberration detection circuit 315 to detect the aberration of the multi-secondary electron beam 300 for each secondary electron beam 301 (step S22). On the other hand, when the time for determining deterioration has not arrived (step S21: No), the beam arrangement setting circuit 317 has all the primary elements of the multi-primary electron beam 20 as the beam arrangement for the normal high-speed inspection mode. A beam arrangement including the electron beam 201 is set (step S3).

マルチ2次電子ビーム300の収差が検出された後、劣化判断回路316は、検出された収差に基づいてマルチ2次電子ビーム300の劣化の有無を2次電子ビーム301毎に判断する(ステップS23)。 After the aberration of the multi-secondary electron beam 300 is detected, the deterioration determination circuit 316 determines whether or not the multi-secondary electron beam 300 is deteriorated for each secondary electron beam 301 based on the detected aberration (step S23). ).

少なくとも1つの2次電子ビーム301が劣化していると判断された場合(ステップS23:Yes)、ビーム配置設定回路317は、劣化に応じた高速検査用のビーム配置を設定する(ステップS24)。 When it is determined that at least one secondary electron beam 301 is deteriorated (step S23: Yes), the beam arrangement setting circuit 317 sets the beam arrangement for high-speed inspection according to the deterioration (step S24).

一方、全ての2次電子ビーム301が劣化していないと判断された場合(ステップS23:No)、ビーム配置設定回路317は、通常の高速検査モード用のビーム配置を設定する(ステップS3)。 On the other hand, when it is determined that all the secondary electron beams 301 have not deteriorated (step S23: No), the beam arrangement setting circuit 317 sets the beam arrangement for the normal high-speed inspection mode (step S3).

ステップS24またはステップS3で高速検査モード用のビーム配置が設定された後、ビーム調整制御回路318は、ビーム調整器28に対して設定された高速検査モード用のビーム配置に対応した通電制御を行い、ビーム調整器28は、この通電制御にしたがったビーム選択調整を行う(ステップS4)。そして、高速検査モード用のビーム配置の下で、パターン検査装置1は、高速検査を実施する(ステップS5)。 After the beam arrangement for the high-speed inspection mode is set in step S24 or step S3, the beam adjustment control circuit 318 performs energization control corresponding to the beam arrangement for the high-speed inspection mode set for the beam regulator 28. , The beam adjuster 28 performs beam selection adjustment according to this energization control (step S4). Then, under the beam arrangement for the high-speed inspection mode, the pattern inspection device 1 performs the high-speed inspection (step S5).

一方、図4に示すように、ビーム配置設定回路317は、制御計算機31から取得された検査モードの設定結果が高感度検査モードである場合(ステップS2:高感度)、予め設定されたマルチ2次電子ビーム300の劣化の判断時機が到来したか否かを判定する(ステップS31)。 On the other hand, as shown in FIG. 4, in the beam arrangement setting circuit 317, when the setting result of the inspection mode acquired from the control computer 31 is the high-sensitivity inspection mode (step S2: high sensitivity), the pre-set multi 2 It is determined whether or not the time has come to determine the deterioration of the secondary electron beam 300 (step S31).

劣化の判断時機が到来した場合(ステップS31:Yes)、ビーム配置設定回路317は、収差検出回路315にマルチ2次電子ビーム300の収差を2次電子ビーム301毎に検出させる(ステップS32)。一方、劣化の判断時機が到来していない場合(ステップS31:No)、ビーム配置設定回路317は、通常の高感度検査モード用のビーム配置として、外周部の1次電子ビーム201を含まないビーム配置を設定する(ステップS6)。 When the time for determining deterioration has arrived (step S31: Yes), the beam arrangement setting circuit 317 causes the aberration detection circuit 315 to detect the aberration of the multi-secondary electron beam 300 for each secondary electron beam 301 (step S32). On the other hand, when the time for determining deterioration has not arrived (step S31: No), the beam arrangement setting circuit 317 has a beam arrangement that does not include the primary electron beam 201 on the outer peripheral portion as a beam arrangement for the normal high-sensitivity inspection mode. The arrangement is set (step S6).

マルチ2次電子ビーム300の収差が検出された後、劣化判断回路316は、検出された収差に基づいてマルチ2次電子ビーム300の劣化の有無を2次電子ビーム301毎に判断する(ステップS33)。このとき、劣化判断回路316は、マルチ1次電子ビーム20のうちの外周部の1次電子ビーム201を除く1次電子ビーム201(後述する図16および図17における枠A内の1次電子ビーム201)に対応する少なくとも1つの2次電子ビーム301が劣化しているか否かを判断する。 After the aberration of the multi-secondary electron beam 300 is detected, the deterioration determination circuit 316 determines whether or not the multi-secondary electron beam 300 is deteriorated for each secondary electron beam 301 based on the detected aberration (step S33). ). At this time, the deterioration determination circuit 316 uses the primary electron beam 201 (the primary electron beam in the frame A in FIGS. 16 and 17 described later) excluding the primary electron beam 201 on the outer peripheral portion of the multi-primary electron beam 20. It is determined whether or not at least one secondary electron beam 301 corresponding to 201) is deteriorated.

外周部の1次電子ビーム201を除く1次電子ビーム201に対応する少なくとも1つの2次電子ビーム301が劣化していると判断された場合(ステップS33:Yes)、ビーム配置設定回路317は、劣化に応じた高感度検査用のビーム配置を設定する(ステップS34)。 When it is determined that at least one secondary electron beam 301 corresponding to the primary electron beam 201 excluding the primary electron beam 201 on the outer peripheral portion is deteriorated (step S33: Yes), the beam arrangement setting circuit 317 determines. The beam arrangement for high-sensitivity inspection according to the deterioration is set (step S34).

一方、外周部の1次電子ビーム201を除く1次電子ビーム201に対応する全ての2次電子ビーム301が劣化していないと判断された場合(ステップS33:No)、ビーム配置設定回路317は、通常の高精度検査モード用のビーム配置を設定する(ステップS6)。 On the other hand, when it is determined that all the secondary electron beams 301 corresponding to the primary electron beam 201 except the primary electron beam 201 on the outer peripheral portion have not deteriorated (step S33: No), the beam arrangement setting circuit 317 , Set the beam arrangement for the normal high-precision inspection mode (step S6).

ステップS34またはステップS6で高感度検査モード用のビーム配置が設定された後、ビーム調整制御回路318は、ビーム調整器28に対して設定された高感度検査モード用のビーム配置に対応した通電制御を行い、ビーム調整器28は、この通電制御にしたがったビーム選択調整を行う(ステップS7)。そして、高感度検査モード用のビーム配置の下で、パターン検査装置1は、高感度検査を実施する(ステップS8)。 After the beam arrangement for the high-sensitivity inspection mode is set in step S34 or step S6, the beam adjustment control circuit 318 performs energization control corresponding to the beam arrangement for the high-sensitivity inspection mode set for the beam regulator 28. The beam adjuster 28 performs beam selection adjustment according to this energization control (step S7). Then, under the beam arrangement for the high-sensitivity inspection mode, the pattern inspection apparatus 1 carries out the high-sensitivity inspection (step S8).

<高速検査モード>
次に、高速検査モードの具体例について説明する。図5は、本実施形態によるパターン検査方法を示す平面図である。図6は、本実施形態によるパターン検査方法において、高速検査モードにおけるマルチ1次電子ビーム20のビーム配置、走査領域およびストライプを示す平面図である。
<High-speed inspection mode>
Next, a specific example of the high-speed inspection mode will be described. FIG. 5 is a plan view showing a pattern inspection method according to the present embodiment. FIG. 6 is a plan view showing the beam arrangement, scanning region, and stripe of the multi-primary electron beam 20 in the high-speed inspection mode in the pattern inspection method according to the present embodiment.

高速検査モードにおいて、パターン検査装置1は、具体的に以下のように動作する。先ず、対物レンズ212によってマルチ1次電子ビーム20を基板4面の基準位置に合焦した状態で、ステージ制御回路36の制御の下で、駆動機構9によって基板4が載置されたステージ225を移動させる。ここで、ステージ制御回路36および偏向制御回路310は、図5の破線矢印に示すように、パターンの欠陥を検査すべき基板4の検査領域41を複数の短冊状に仮想的に分割したストライプ42に沿って検査領域41をマルチ1次電子ビーム20で走査する制御を行う。ステージ制御回路36は、ストライプ42に沿って(すなわち、x方向に沿って)検査領域41がマルチ1次電子ビーム20で走査されるように駆動機構9を駆動制御する。なお、ストライプ42に沿った方向が、ステージ225の第1移動方向であり、ストライプ42に直交する方向が、ステージ225の第2移動方向である。図6に示すように、ストライプ42は、マルチ1次電子ビーム20の1回の照射(ショット)に対応した走査領域43毎に区分される。偏向制御回路310は、ストライプ42を構成する複数の走査領域43毎に、マルチ1次電子ビーム20全体を一括偏向して各走査領域43をマルチ1次電子ビーム20で走査するように対物偏向器214を制御する。ステージ225の移動は、走査領域43を変更する毎にステージ位置が安定するまで整定時間(すなわち走査の待機時間)をとるステップアンドリピート方式によるものであってもよく、または、走査領域43の変更毎に整定時間をとらない連続移動方式によるものであってもよい。 In the high-speed inspection mode, the pattern inspection device 1 specifically operates as follows. First, in a state where the multi-primary electron beam 20 is focused on the reference position of the four surface of the substrate by the objective lens 212, the stage 225 on which the substrate 4 is placed by the drive mechanism 9 is placed under the control of the stage control circuit 36. Move it. Here, in the stage control circuit 36 and the deflection control circuit 310, as shown by the broken line arrow in FIG. 5, the stripe 42 in which the inspection area 41 of the substrate 4 to be inspected for the defect of the pattern is virtually divided into a plurality of strips is formed. The inspection region 41 is controlled to be scanned by the multi-primary electron beam 20 along the above. The stage control circuit 36 drives and controls the drive mechanism 9 so that the inspection region 41 is scanned by the multi-primary electron beam 20 along the stripe 42 (that is, along the x direction). The direction along the stripe 42 is the first movement direction of the stage 225, and the direction orthogonal to the stripe 42 is the second movement direction of the stage 225. As shown in FIG. 6, the stripe 42 is divided into scanning regions 43 corresponding to one irradiation (shot) of the multi-primary electron beam 20. The deflection control circuit 310 collectively deflects the entire multi-primary electron beam 20 for each of the plurality of scanning regions 43 constituting the stripe 42, and scans each scanning region 43 with the multi-primary electron beam 20. Controls 214. The movement of the stage 225 may be by a step-and-repeat method in which a settling time (that is, a waiting time for scanning) is taken until the stage position stabilizes each time the scanning area 43 is changed, or the scanning area 43 is changed. It may be a continuous movement method that does not take a settling time for each time.

図7は、本実施形態によるパターン検査方法において、高速検査モードにおけるマルチ1次電子ビームによる走査領域の走査を示す平面図である。図7には、高速検査モードにおけるマルチ1次電子ビーム20のビーム配置に対応した全ての1次電子ビーム201として、6行×6列の合計36本の1次電子ビーム201で構成されるマルチ1次電子ビーム20が示されている。 FIG. 7 is a plan view showing scanning of the scanning region by the multi-primary electron beam in the high-speed inspection mode in the pattern inspection method according to the present embodiment. In FIG. 7, as all the primary electron beams 201 corresponding to the beam arrangement of the multi-primary electron beam 20 in the high-speed inspection mode, a multi composed of a total of 36 primary electron beams 201 in 6 rows × 6 columns. The primary electron beam 20 is shown.

走査領域43は、各1次電子ビーム201で走査可能な複数のサブ走査領域44毎に区分されている。各1次電子ビーム201は、対応するサブ走査領域44内の同じ位置を走査する。サブ走査領域44毎の1次電子ビーム201の走査は、既述したように対物偏向器214によるマルチ1次電子ビーム20全体での一括偏向によって行われる。 The scanning area 43 is divided into a plurality of sub-scanning areas 44 that can be scanned by each of the primary electron beams 201. Each primary electron beam 201 scans the same position within the corresponding sub-scanning region 44. The scanning of the primary electron beam 201 for each sub-scanning region 44 is performed by the collective deflection of the entire multi-primary electron beam 20 by the objective deflector 214 as described above.

対物偏向器214によるマルチ1次電子ビーム20の一括偏向において、各1次電子ビーム201の移動方向および移動量は同一である。これにより、マルチ1次電子ビーム20は、常に正方格子状に配置された状態を維持する。言い換えれば、x方向において隣り合う1次電子ビーム201同士のy座標は同一に維持され、また、y方向において隣り合う1次電子ビーム201同士のx座標は同一に維持される。 In the batch deflection of the multi-primary electron beams 20 by the objective deflector 214, the moving direction and the moving amount of each primary electron beam 201 are the same. As a result, the multi-primary electron beam 20 always maintains a state of being arranged in a square grid pattern. In other words, the y-coordinates of the adjacent primary electron beams 201 in the x-direction are kept the same, and the x-coordinates of the adjacent primary electron beams 201 in the y-direction are kept the same.

また、マルチ1次電子ビーム20は、マルチ1次電子ビーム20全体として見た場合に、矩形状である。このようなマルチ1次電子ビーム20を構成する各1次電子ビーム201によって対応するサブ走査領域44の全体を走査することで、走査領域43の全体を走査する。そして、この走査を、ステージ225を移動させながらストライプ42上のすべての走査領域43に対して繰り返す。 Further, the multi-primary electron beam 20 has a rectangular shape when viewed as a whole of the multi-primary electron beam 20. By scanning the entire corresponding sub-scanning region 44 by each primary electron beam 201 constituting such a multi-primary electron beam 20, the entire scanning region 43 is scanned. Then, this scan is repeated for all scan regions 43 on the stripe 42 while moving the stage 225.

このような高速検査モードのビーム配置を有するマルチ1次電子ビーム20によれば、図6に示すように、検査領域41を重複および隙間なく埋め尽くす走査領域43の全体を走査することができる。これにより、検査領域41を過不足少なく走査することができる。また、全ての1次電子ビーム201を用いることで、検査を迅速に行うことができる。 According to the multi-primary electron beam 20 having such a beam arrangement in the high-speed inspection mode, as shown in FIG. 6, it is possible to scan the entire scanning region 43 that fills the inspection region 41 without duplication and gaps. As a result, the inspection area 41 can be scanned in excess or deficiency. Further, by using all the primary electron beams 201, the inspection can be performed quickly.

上述のように配置されたマルチ1次電子ビーム20が基板4の所望する位置に照射されたことに起因して、基板4から、マルチ1次電子ビーム20に対応する反射電子を含むマルチ2次電子ビーム300が放出される。基板4から放出されたマルチ2次電子ビーム300は、ビームセパレーター216に進み、斜め上方に曲げられる。斜め上方に曲げられたマルチ2次電子ビーム300は、ベンダー217で軌道を曲げられ、マルチ検出器224に投影される。マルチ検出器224は、投影されたマルチ2次電子ビーム300を2次元電子画像データとして検出する。検出された2次元電子画像データは、検出順に検出回路6に出力される。検出回路6内では、図示しないA/D変換器によって、アナログの2次元電子画像データがデジタルデータに変換され、パターンメモリ7に格納される。 Due to the fact that the multi-primary electron beam 20 arranged as described above is irradiated to a desired position on the substrate 4, the multi-secondary containing the backscattered electrons corresponding to the multi-primary electron beam 20 from the substrate 4 The electron beam 300 is emitted. The multi-secondary electron beam 300 emitted from the substrate 4 advances to the beam separator 216 and is bent obliquely upward. The multi-secondary electron beam 300 bent diagonally upward is bent by the bender 217 and projected onto the multi-detector 224. The multi-detector 224 detects the projected multi-secondary electron beam 300 as two-dimensional electron image data. The detected two-dimensional electronic image data is output to the detection circuit 6 in the order of detection. In the detection circuit 6, analog two-dimensional electronic image data is converted into digital data by an A / D converter (not shown) and stored in the pattern memory 7.

このようにして、パターン検査装置1は、基板4上に形成されたパターンの2次元電子画像データを被検査画像データとして取得する。取得された被検査画像データは、位置検出回路33からの各位置を示す情報と共に、比較回路34に転送される。比較回路34は、転送された被検査画像データを一時的に記憶する。 In this way, the pattern inspection device 1 acquires the two-dimensional electronic image data of the pattern formed on the substrate 4 as the image data to be inspected. The acquired image data to be inspected is transferred to the comparison circuit 34 together with information indicating each position from the position detection circuit 33. The comparison circuit 34 temporarily stores the transferred image data to be inspected.

次いで、参照画像作成回路35は、被検査画像に対応する参照画像を作成する。具体的には、参照画像作成回路35は、記憶装置311から基板4にパターンを形成する基になった設計データを読み出し、読み出された設計データを2値ないしは多値の画像データに変換し、変換された画像データに適切なフィルタ処理を施すことで参照画像データを作成する。そして、参照画像作成回路35は、作成された参照画像データを比較回路34に出力する。比較回路34は、出力された参照画像データを一時的に記憶する。 Next, the reference image creation circuit 35 creates a reference image corresponding to the image to be inspected. Specifically, the reference image creation circuit 35 reads out the design data that is the basis for forming the pattern on the substrate 4 from the storage device 311 and converts the read design data into binary or multi-valued image data. , The reference image data is created by applying appropriate filtering to the converted image data. Then, the reference image creation circuit 35 outputs the created reference image data to the comparison circuit 34. The comparison circuit 34 temporarily stores the output reference image data.

次いで、比較回路34は、記憶された被検査画像データと参照画像データとを読み出し、両画像データを位置合わせする。位置合わせの後、比較回路34は、位置合わせされた被検査画像データと参照画像データとを比較することで、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、比較回路34は、被検査画像データと参照画像データとの階調値差が判定閾値よりも大きければ欠陥と判定し、判定結果を記憶装置311、モニタ312、メモリ313若しくはプリンタ314に出力する。このようにして、高速検査モードにおける検査が行われる。 Next, the comparison circuit 34 reads out the stored image data to be inspected and the reference image data, and aligns both image data. After the alignment, the comparison circuit 34 determines the presence or absence of a defect such as a shape defect by comparing the aligned image data to be inspected with the reference image data. For example, the comparison circuit 34 determines that a defect is found if the gradation value difference between the image data to be inspected and the reference image data is larger than the determination threshold value, and outputs the determination result to the storage device 311, the monitor 312, the memory 313, or the printer 314. To do. In this way, the inspection in the high speed inspection mode is performed.

<高感度検査モード>
次に、高感度検査モードの具体例について説明する。高感度検査において、ステージ255の移動方法、マルチ1次電子ビーム20の偏向方法は既述した高速度検査と基本的に同様であるので、以下では高速度検査との相違点を中心に説明する。
<High sensitivity inspection mode>
Next, a specific example of the high-sensitivity inspection mode will be described. In the high-sensitivity inspection, the moving method of the stage 255 and the deflection method of the multi-primary electron beam 20 are basically the same as those of the high-speed inspection described above. Therefore, the differences from the high-speed inspection will be mainly described below. ..

図8は、本実施形態によるパターン検査方法において、高感度検査モードにおけるマルチ1次電子ビームによる走査領域の走査を示す平面図である。図8には、高感度検査モードにおけるマルチ1次電子ビーム20のビーム配置に対応した1次電子ビーム201として、4行×4列の合計16本の1次電子ビーム201で構成されるマルチ1次電子ビーム20が示されている。このマルチ1次電子ビーム20は、図6に示される高速度検査モードに対して、外周部の1次電子ビーム201が除外された図6の枠A内の1次電子ビーム201に相当する。このような高感度検査モードにおけるマルチ1次電子ビーム20は、高速検査モードにおけるマルチ1次電子ビーム20と同様に、全体として見た場合に矩形状のマルチ1次電子ビーム20である。 FIG. 8 is a plan view showing scanning of a scanning region by a multi-primary electron beam in a high-sensitivity inspection mode in the pattern inspection method according to the present embodiment. FIG. 8 shows the multi 1 composed of a total of 16 primary electron beams 201 in 4 rows × 4 columns as the primary electron beam 201 corresponding to the beam arrangement of the multi primary electron beam 20 in the high sensitivity inspection mode. The next electron beam 20 is shown. The multi-primary electron beam 20 corresponds to the primary electron beam 201 in the frame A of FIG. 6 in which the primary electron beam 201 on the outer peripheral portion is excluded from the high-speed inspection mode shown in FIG. The multi-primary electron beam 20 in such a high-sensitivity inspection mode is a rectangular multi-primary electron beam 20 as a whole, like the multi-primary electron beam 20 in the high-speed inspection mode.

このような高感度検査モードのビーム配置を有するマルチ1次電子ビーム20によれば、図8に示すように、検査領域41を重複および隙間なく埋め尽くす走査領域43の全体を走査することができる。これにより、検査領域41を過不足少なく走査することができる。また、外周部を除く1次電子ビーム201を用いることで、外周部の1次電子ビーム201が劣化した場合でも検査を高精度に行うことができる。 According to the multi-primary electron beam 20 having such a high-sensitivity inspection mode beam arrangement, as shown in FIG. 8, it is possible to scan the entire scanning region 43 that fills the inspection region 41 without duplication and gaps. .. As a result, the inspection area 41 can be scanned in excess or deficiency. Further, by using the primary electron beam 201 excluding the outer peripheral portion, the inspection can be performed with high accuracy even when the primary electron beam 201 on the outer peripheral portion is deteriorated.

<メンテナンスモード>
次に、メンテナンスモードの具体例について説明する。図9は、本実施形態によるパターン検査方法において、メンテナンスモードにおけるビーム劣化に応じたビーム配置を示す平面図である。図12は、本実施形態によるパターン検査方法において、メンテナンスモードにおけるビーム配置、走査領域およびストライプを示す平面図である。図13は、本実施形態によるパターン検査方法において、ビーム配置を説明するための説明図である。
<Maintenance mode>
Next, a specific example of the maintenance mode will be described. FIG. 9 is a plan view showing a beam arrangement according to beam deterioration in the maintenance mode in the pattern inspection method according to the present embodiment. FIG. 12 is a plan view showing the beam arrangement, the scanning area, and the stripe in the maintenance mode in the pattern inspection method according to the present embodiment. FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining the beam arrangement in the pattern inspection method according to the present embodiment.

図9には、メンテナンスモードにおける特定のビーム配置の一例として、マルチ2次電子ビーム300の劣化に応じたビーム配置の一例が、サブ走査領域44によって示されている。図9において、黒塗りの矩形領域は、対応する2次電子ビーム301が劣化していると判断された劣化領域であり、この劣化領域は、1次電子ビーム201すなわちサブ走査領域44を配置せずに無効とする領域である。ハッチングが施された矩形領域は、対応する2次電子ビーム301が劣化していないと判断されたが、特定のビーム配置を形成するために意図的に無効にする領域である。白色の矩形領域44は、1次電子ビーム201を配置するサブ走査領域44であり、このサブ走査領域44の集合である走査領域43が、劣化していると判断された2次電子ビーム301に対応する1次電子ビーム201を含まず且つ基板4の検査領域41を過不足なく走査できる特定のビーム配置に相当する。 In FIG. 9, as an example of a specific beam arrangement in the maintenance mode, an example of the beam arrangement according to the deterioration of the multi-secondary electron beam 300 is shown by the sub-scanning region 44. In FIG. 9, the black-painted rectangular region is a deteriorated region where the corresponding secondary electron beam 301 is determined to be deteriorated, and the primary electron beam 201, that is, the sub-scanning region 44 is arranged in this deteriorated region. This is the area to be invalidated without using it. The hatched rectangular region is a region where it is determined that the corresponding secondary electron beam 301 has not deteriorated, but is intentionally invalidated in order to form a specific beam arrangement. The white rectangular region 44 is a sub-scanning region 44 in which the primary electron beam 201 is arranged, and the scanning region 43, which is a set of the sub-scanning regions 44, is formed on the secondary electron beam 301 determined to be deteriorated. It corresponds to a specific beam arrangement that does not include the corresponding primary electron beam 201 and can scan the inspection area 41 of the substrate 4 in just proportion.

特定のビーム配置は、ステージ225の第1移動方向(すなわちx方向)および第1移動方向に直交するステージ225の第2移動方向(すなわちy方向)に沿った正方格子状のビーム配置であって、マルチ1次電子ビーム20全体として見た場合に、劣化していると判断された2次電子ビーム301に対応する1次電子ビーム201を含む四隅の1次電子ビーム201が欠落したビーム配置である。言い換えれば、x方向の両端のサブ走査領域44に外接するy方向に沿った線分と、y方向の両端のサブ走査領域44に外接するx方向に沿った線分とで囲まれる矩形領域(図9の破線部参照)の四隅には、ビーム201すなわち走査領域43が配置されていない。 The specific beam arrangement is a square grid-like beam arrangement along the first moving direction (that is, x direction) of the stage 225 and the second moving direction (that is, y direction) of the stage 225 that is orthogonal to the first moving direction. In a beam arrangement in which the primary electron beams 201 at the four corners including the primary electron beam 201 corresponding to the secondary electron beam 301 determined to be deteriorated when viewed as a whole of the multi-primary electron beam 20 are missing. is there. In other words, a rectangular area surrounded by a line segment circumscribing the sub-scanning areas 44 at both ends in the x direction along the y direction and a line segment circumscribing the sub-scanning areas 44 at both ends in the y direction along the x direction ( The beam 201, that is, the scanning region 43 is not arranged at the four corners (see the broken line portion in FIG. 9).

図12に示すように、図9に対応するストライプ42は、周期的に幅が変動した形状を有している。言い換えれば、図12のストライプ42は、第1移動方向(すなわちx方向)に沿って周期的に、ストライプ42の第2移動方向(すなわちy方向)の両端部同士がストライプ42の第2移動方向の中心Cに対して接近と離間を交互に繰り返す(すなわち、ストライプ幅の減少と増加を交互に繰り返す)形状を有している。 As shown in FIG. 12, the stripe 42 corresponding to FIG. 9 has a shape whose width varies periodically. In other words, in the stripe 42 of FIG. 12, both ends of the stripe 42 in the second moving direction (that is, the y direction) are periodically in the second moving direction of the stripe 42 along the first moving direction (that is, the x direction). It has a shape in which approaching and separating from the center C of the above are alternately repeated (that is, the stripe width is alternately decreased and increased).

なお、図12に示すように、第2移動方向において隣り合うストライプ42同士は、ストライプ42の第2移動方向の両端部同士が接近と離間を繰り返す周期は互いに同一であるが、当該接近および離間を開始する位置が、第1移動方向において互いにずれるように配置されている。すなわち、図12に示すようにストライプ42が第1移動方向(x方向)に延びている(横長である)とみた場合に、第2移動方向(y方向)において隣り合うストライプ42同士は、第2移動方向における一端(上端)と第2移動方向における他端(下端)との第2移動方向における変動の周期と形状は同じで、位相がずれる形状を有している。また、第2移動方向において隣り合うストライプ42同士は、中心C間の距離であるピッチが、ストライプ42の最大幅よりも小さくなるように配置されている。すなわち、第2移動方向において隣り合うストライプ24は、検査領域41を隙間および重複なく敷き詰めるように配置されている。すなわち、検査領域41は隙間のない形状である。 As shown in FIG. 12, the stripes 42 adjacent to each other in the second moving direction have the same period in which both ends of the stripes 42 in the second moving direction repeatedly approach and separate from each other, but the approach and separation are the same. The positions at which the above starts are arranged so as to deviate from each other in the first movement direction. That is, when it is considered that the stripes 42 extend in the first movement direction (x direction) (horizontally long) as shown in FIG. 12, the stripes 42 adjacent to each other in the second movement direction (y direction) are the second. The cycle and shape of the fluctuation in the second movement direction of one end (upper end) in the two movement directions and the other end (lower end) in the second movement direction are the same, and have a shape that is out of phase. Further, the stripes 42 adjacent to each other in the second moving direction are arranged so that the pitch, which is the distance between the centers C, is smaller than the maximum width of the stripes 42. That is, the stripes 24 adjacent to each other in the second moving direction are arranged so as to spread the inspection area 41 without gaps and overlaps. That is, the inspection area 41 has a shape without a gap.

より詳しくは、メンテナンスモードにおける特定のビーム配置は、図13に示すように、K行目のビーム本数とN−A+K行目のビーム本数との和がM本になるビーム配置である。 More specifically, as shown in FIG. 13, the specific beam arrangement in the maintenance mode is a beam arrangement in which the sum of the number of beams in the K line and the number of beams in the NA + K line is M.

ただし、マルチ1次電子ビーム20の配置における列方向は、ステージ225の第1移動方向すなわちx方向に平行な方向である。また、マルチ1次電子ビーム20の配置における行方向は、ステージ225の第2移動方向すなわちy方向に平行な方向である。また、Mは、マルチ1次電子ビーム20を構成する1次電子ビーム201の列数であり、図13の例において、Mは6である。また、Nは、マルチ1次電子ビーム20を構成する1次電子ビーム201の行数であり、図13の例において、Nは6である。また、Aは、列方向のビーム本数がMよりも少ない行の数の1/2であり、図13の例において、Aは2である。また、Kは、1以上A以下の任意の整数であり、図13の例において、Kは、1または2である。 However, the row direction in the arrangement of the multi-primary electron beam 20 is the first moving direction of the stage 225, that is, the direction parallel to the x direction. Further, the row direction in the arrangement of the multi-primary electron beam 20 is a direction parallel to the second moving direction of the stage 225, that is, the y direction. Further, M is the number of columns of the primary electron beam 201 constituting the multi-primary electron beam 20, and in the example of FIG. 13, M is 6. Further, N is the number of rows of the primary electron beam 201 constituting the multi-primary electron beam 20, and in the example of FIG. 13, N is 6. Further, A is 1/2 of the number of rows in which the number of beams in the column direction is smaller than M, and in the example of FIG. 13, A is 2. Further, K is an arbitrary integer of 1 or more and A or less, and in the example of FIG. 13, K is 1 or 2.

より詳しくは、図13に示すように、K=1行目のビーム本数である2本と、N−A+K=(6−2+1)=5行目のビーム本数である4本との和は、6本すなわちM本である。また、K=2行目のビーム本数である4本と、N−A+K=(6−2+2)=6行目のビーム本数である2本との和は、6本である。 More specifically, as shown in FIG. 13, the sum of two beams, which is K = the number of beams in the first row, and four beams, which is NA + K = (6-2 + 1) = the number of beams in the fifth row, is There are 6 or M. The sum of 4 beams, which is the number of beams in the second row of K =, and 2 beams, which is the number of beams in the 6th row of NA + K = (6-2 + 2), is 6.

また、図13の例において、マルチ1次電子ビーム20は、列方向および行方向における1次電子ビーム201のビーム本数が偶数本であり、また、180°回転対称になるように配置されている。 Further, in the example of FIG. 13, the multi-primary electron beam 20 has an even number of beams of the primary electron beam 201 in the column direction and the row direction, and is arranged so as to be rotationally symmetric by 180 °. ..

図13のように配置されたマルチ1次電子ビーム20によれば、図12に示すように、検査領域41を重複および隙間なく埋め尽くす走査領域43の全体を走査することができる。これにより、検査領域41を過不足少なく走査することができるので、検査の精度および効率を向上させることができる。 According to the multi-primary electron beam 20 arranged as shown in FIG. 13, as shown in FIG. 12, it is possible to scan the entire scanning region 43 that fills the inspection region 41 without duplication and gaps. As a result, the inspection area 41 can be scanned in excess or deficiency, so that the accuracy and efficiency of the inspection can be improved.

なお、走査領域43で検査領域41を埋め尽くすようにするため、図12に示すように、y方向において隣接するストライプ42同士の間において、走査領域43はx方向にずれている。このように走査領域43のx方向の位置をずらす処理は、例えばステージ位置をずらすことで行うことができる。例えば、ステップアンドリピート方式であれば、ステージ225をずらした位置で走査を開始し、連続移動方式であれば、走査を開始するタイミングをずらすことで、走査領域43のx方向の位置を調整することができる。 As shown in FIG. 12, the scanning area 43 is displaced in the x direction between the adjacent stripes 42 in the y direction so that the scanning area 43 fills the inspection area 41. The process of shifting the position of the scanning region 43 in the x direction in this way can be performed, for example, by shifting the stage position. For example, in the step-and-repeat method, scanning is started at a position where the stage 225 is shifted, and in the case of the continuous movement method, the position in the x direction of the scanning area 43 is adjusted by shifting the timing at which scanning is started. be able to.

なお、メンテナンスモードにおける特定のビーム配置は、図9の例に限定されない。例えば、劣化していると判断された2次電子ビーム301に対応する1次電子ビーム201を含まず、最大数の1次電子ビーム201を含むビーム配置を考慮した場合、図10のように、Y方向に1行少ないシンプルな矩形状にした方がステージ225の移動がシンプルで、周期的な位相ずれ等を処理が無く、処理も複雑にならずにすむ。また、図11のように、X方向に1列少ないシンプルな矩形状にした場合は、ストライプ方向に移動する速度を微調することにより、隙間および重複なく走査することができる。 The specific beam arrangement in the maintenance mode is not limited to the example of FIG. For example, when considering the beam arrangement including the maximum number of primary electron beams 201 without including the primary electron beam 201 corresponding to the secondary electron beam 301 determined to be deteriorated, as shown in FIG. The movement of the stage 225 is simpler if it is made into a simple rectangular shape with one less line in the Y direction, there is no processing such as periodic phase shift, and the processing is not complicated. Further, as shown in FIG. 11, in the case of a simple rectangular shape having one row less in the X direction, scanning can be performed without gaps and overlaps by finely adjusting the speed of movement in the stripe direction.

図14は、本実施形態によるパターン検査方法において、メンテナンスモードにおける図9と異なるビーム劣化に応じたビーム配置を示す平面図である。メンテナンスモード用の特定のビーム配置は図9に示したビーム配置に固定されるものではなく、例えば、図14に示すように、マルチ2次電子ビーム300の劣化の態様に応じて変更することができる。 FIG. 14 is a plan view showing a beam arrangement according to beam deterioration different from that in FIG. 9 in the maintenance mode in the pattern inspection method according to the present embodiment. The specific beam arrangement for the maintenance mode is not fixed to the beam arrangement shown in FIG. 9, and may be changed according to the mode of deterioration of the multi-secondary electron beam 300, for example, as shown in FIG. it can.

以上述べたように、本実施形態によれば、マルチ2次電子ビーム300の収差を2次電子ビーム301毎に検出し、検出された収差に基づいてマルチ2次電子ビーム300の劣化の有無を2次電子ビーム301毎に判断することができる。そして、劣化していると判断された2次電子ビーム301に対応する1次電子ビーム201を含まず且つ基板4の検査領域41を過不足なく走査できる特定のビーム配置となるようにマルチ1次電子ビーム20のビーム配置を制御することができる。これにより、マルチ1次電子ビーム20が部分的に劣化したとしても、劣化していないマルチ1次電子ビーム20によって検査領域41を過不足なく走査することができるので、ビームの劣化にかかわらず良好な精度および効率で検査を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, the aberration of the multi-secondary electron beam 300 is detected for each secondary electron beam 301, and the presence or absence of deterioration of the multi-secondary electron beam 300 is determined based on the detected aberration. It can be determined for each secondary electron beam 301. Then, the multi-primary arrangement is such that the primary electron beam 201 corresponding to the secondary electron beam 301 determined to be deteriorated is not included and the inspection region 41 of the substrate 4 can be scanned without excess or deficiency. The beam arrangement of the electron beam 20 can be controlled. As a result, even if the multi-primary electron beam 20 is partially deteriorated, the inspection area 41 can be scanned without excess or deficiency by the undamaged multi-primary electron beam 20, so that it is good regardless of the deterioration of the beam. Inspection can be performed with high accuracy and efficiency.

また、本実施形態によれば、基板4が載置されるステージ225の第1移動方向および第2移動方向に沿った正方格子状のビーム配置であって、マルチ1次電子ビーム20全体として見た場合に劣化していると判断された2次電子ビーム301に対応する1次電子ビーム201を含む四隅の1次電子ビーム201が欠落したビーム配置を用いることで、劣化していないマルチ1次電子ビーム20によって検査領域41を重複および隙間なく埋め尽くす走査領域43の全体を走査することができる。これにより、検査領域41を過不足なく走査することができるので、検査の精度および効率を向上させることができる。 Further, according to the present embodiment, the beam arrangement is a square grid along the first moving direction and the second moving direction of the stage 225 on which the substrate 4 is placed, and the multi-primary electron beam 20 is viewed as a whole. By using a beam arrangement in which the primary electron beams 201 at the four corners including the primary electron beam 201 corresponding to the secondary electron beam 301 determined to be deteriorated are missing, the multi-primary beam is not deteriorated. The electron beam 20 can scan the entire scanning region 43 that fills the inspection region 41 without overlap and gaps. As a result, the inspection area 41 can be scanned without excess or deficiency, so that the accuracy and efficiency of the inspection can be improved.

また、本実施形態によれば、K行目のビーム本数とN−A+K行目のビーム本数との和がM本になるようにマルチ1次電子ビーム20を配置することで、検査領域41を重複および隙間なく埋め尽くす走査領域43の全体を確実に走査することができる。 Further, according to the present embodiment, the multi-primary electron beam 20 is arranged so that the sum of the number of beams in the Kth row and the number of beams in the NA + Kth row is M, so that the inspection area is inspected. It is possible to reliably scan the entire scanning region 43 that fills 41 with no overlap and gaps.

また、本実施形態によれば、メンテナンスモードが設定された場合に特定のビーム配置を設定し、高速検査モードが設定された場合に全ての1次電子ビーム201を含むビーム配置を設定し、高感度検査モードが設定された場合に外周部の1次電子ビーム201を含まないビーム配置を設定することで、検査モードに応じた好適なビーム配置を設定することができる。 Further, according to the present embodiment, a specific beam arrangement is set when the maintenance mode is set, and a beam arrangement including all primary electron beams 201 is set when the high-speed inspection mode is set, and the height is high. When the sensitivity inspection mode is set, by setting the beam arrangement that does not include the primary electron beam 201 on the outer peripheral portion, it is possible to set a suitable beam arrangement according to the inspection mode.

また、本実施形態によれば、ビーム調整器28によってマルチ1次電子ビーム20の焦点および指向方向の少なくとも一方を1次電子ビーム201毎に調整することで、マルチ1次電子ビーム20のビーム配置を適切に制御することができる。 Further, according to the present embodiment, at least one of the focal point and the directivity of the multi-primary electron beam 20 is adjusted for each primary electron beam 201 by the beam regulator 28, so that the beam arrangement of the multi-primary electron beam 20 is performed. Can be controlled appropriately.

また、本実施形態によれば、マルチ2次電子ビーム300の収差が許容値より大きいか否かに基づいてマルチ2次電子ビーム300の劣化の有無を簡便かつ確実に判断することができる。
また、本実施形態によれば、180°回転対称になるようにマルチ1次電子ビーム20を配置することで、マルチ1次電子ビーム20を容易に配置することができる。
Further, according to the present embodiment, it is possible to easily and surely determine whether or not the multi-secondary electron beam 300 is deteriorated based on whether or not the aberration of the multi-secondary electron beam 300 is larger than the allowable value.
Further, according to the present embodiment, the multi-primary electron beam 20 can be easily arranged by arranging the multi-primary electron beam 20 so as to be rotationally symmetric by 180 °.

<ビーム劣化に応じた高速検査モード>
次に、マルチ2次電子ビーム300の劣化に応じた高速検査モードの具体例について説明する。図15は、図4のパターン検査方法において、ビーム劣化に応じた高速検査モードにおけるビーム配置を示す平面図である。図15に示すように、ビーム配置設定回路317は、少なくとも1つの2次電子ビーム301が劣化していると判断された場合(ステップS23:Yes)、劣化していると判断された2次電子ビーム301に対応する1次電子ビーム201を含まず且つ基板4の検査領域41を過不足なく走査できる特定のビーム配置であって、最大数の1次電子ビーム201を含むビーム配置を設定する。
<High-speed inspection mode according to beam deterioration>
Next, a specific example of the high-speed inspection mode according to the deterioration of the multi-secondary electron beam 300 will be described. FIG. 15 is a plan view showing a beam arrangement in a high-speed inspection mode according to beam deterioration in the pattern inspection method of FIG. As shown in FIG. 15, when it is determined that at least one secondary electron beam 301 is deteriorated (step S23: Yes), the beam arrangement setting circuit 317 determines that the secondary electron beam is deteriorated. A beam arrangement is set that does not include the primary electron beam 201 corresponding to the beam 301 and can scan the inspection area 41 of the substrate 4 without excess or deficiency, and includes the maximum number of primary electron beams 201.

このように、ビーム劣化に応じた高速検査を実施することで、ビームの劣化にかかわらず良好な精度および効率で高速に検査を行うことができる。 In this way, by performing the high-speed inspection according to the deterioration of the beam, it is possible to perform the high-speed inspection with good accuracy and efficiency regardless of the deterioration of the beam.

<ビーム劣化に応じた高感度検査モード>
次に、マルチ2次電子ビーム300の劣化に応じた高感度検査の具体例について説明する。図16は、図4のパターン検査方法において、ビーム劣化に応じた高感度検査モードにおけるビーム配置を示す平面図である。図17は、図4のパターン検査方法において、ビーム劣化に応じた高感度検査モードにおける図16と異なるビーム配置を示す平面図である。例えば図16や図17に例示するように、ビーム配置設定回路317は、枠A内の1次電子ビーム201に対応する少なくとも1つの2次電子ビーム301が劣化していると判断された場合(図4のステップS33:Yes)、外周部の1次電子ビーム201を含まないビーム配置であって、劣化していると判断された2次電子ビーム301に対応する1次電子ビーム201を含まないビーム配置を設定する。なお、図16に示すように、高感度検査においても、有効なエリアはできるだけ広い方が検査効率の観点から好ましい。
<High-sensitivity inspection mode according to beam deterioration>
Next, a specific example of the high-sensitivity inspection according to the deterioration of the multi-secondary electron beam 300 will be described. FIG. 16 is a plan view showing a beam arrangement in a high-sensitivity inspection mode according to beam deterioration in the pattern inspection method of FIG. FIG. 17 is a plan view showing a different beam arrangement from that of FIG. 16 in the high-sensitivity inspection mode according to the beam deterioration in the pattern inspection method of FIG. For example, as illustrated in FIGS. 16 and 17, when the beam arrangement setting circuit 317 determines that at least one secondary electron beam 301 corresponding to the primary electron beam 201 in the frame A has deteriorated ( Step S33: Yes) in FIG. 4, the beam arrangement does not include the primary electron beam 201 in the outer peripheral portion, and does not include the primary electron beam 201 corresponding to the secondary electron beam 301 determined to be deteriorated. Set the beam arrangement. As shown in FIG. 16, even in a high-sensitivity inspection, it is preferable that the effective area is as wide as possible from the viewpoint of inspection efficiency.

このように、ビーム劣化に応じた高感度検査を実施することで、ビームの劣化にかかわらず良好な精度および効率で検査を行うことができる。 By performing the high-sensitivity inspection according to the deterioration of the beam in this way, the inspection can be performed with good accuracy and efficiency regardless of the deterioration of the beam.

(ビーム配置の変形例)
次に、マルチ1次電子ビーム20の配置の一変形例について説明する。図18(A)〜図18(K)は、マルチ1次電子ビーム20の配置の変形例を示す平面図である。なお、図18(A)〜図18(K)では、マルチ1次電子ビーム20の配置を、サブ走査領域44の配置として示している。図示はしないが、各サブ走査領域44には、マルチ1次電子ビーム20のうちの対応するビーム201が割り当てられている。
(Modified example of beam arrangement)
Next, a modification of the arrangement of the multi-primary electron beam 20 will be described. 18 (A) to 18 (K) are plan views showing a modified example of the arrangement of the multi-primary electron beam 20. In addition, in FIGS. 18A to 18K, the arrangement of the multi-primary electron beam 20 is shown as the arrangement of the sub-scanning region 44. Although not shown, each sub-scanning region 44 is assigned a corresponding beam 201 of the multi-primary electron beams 20.

図12では、合計24本のマルチ1次電子ビーム20について説明したが、マルチ1次電子ビーム20のビーム本数は、マルチ1次電子ビーム20によって検査領域41を重複および隙間なく埋め尽くす走査領域43の全体を走査できる限りにおいて、24本には限定されない。 In FIG. 12, a total of 24 multi-primary electron beams 20 have been described, but the number of beams of the multi-primary electron beam 20 is a scanning region 43 in which the inspection region 41 is filled with the multi-primary electron beam 20 without duplication and gaps. The number is not limited to 24 as long as the entire image can be scanned.

例えば、図18(A)〜図18(C)に示すように、マルチ1次電子ビーム20のビーム本数は40本であってもよい。図18(A)に示す2*SQRT(12.5)は、図18(A)内の双方向矢印で示される最も離れたビーム同士の距離を、正方形のサブ走査領域44の一辺の長さを1とした場合の相対値として示したものである(以下、同様)。この距離が大きいほど、視野(FOV)が大きいことを示している。図18(B)、図18(C)の例では、最も離れたビーム同士の距離は2*SQRT(13.5)であるため、図18(A)の方が、図18(B)、図916(C)よりも視野が小さい。 For example, as shown in FIGS. 18A to 18C, the number of beams of the multi-primary electron beam 20 may be 40. In 2 * SQRT (12.5) shown in FIG. 18 (A), the distance between the farthest beams indicated by the bidirectional arrows in FIG. 18 (A) is the length of one side of the square sub-scanning region 44. Is shown as a relative value when 1 is set (hereinafter, the same applies). The larger this distance, the larger the field of view (FOV). In the examples of FIGS. 18 (B) and 18 (C), the distance between the farthest beams is 2 * SQRT (13.5), so that in FIG. 18 (A), FIG. 18 (B), The field of view is smaller than that of FIG. 916 (C).

また、マルチ1次電子ビーム20のビーム本数は、図18(D)〜図18(F)に示すように60本であってもよく、図18(G)に示すように80本であってもよく、図18(H)に示すように90本であってもよく、図18(I)に示すように100本であってもよい。あるいは、マルチ1次電子ビーム20のビーム本数は、図18(J)に示すように96本であってもよく、図18(K)に示すように108本であってもよい。 The number of beams of the multi-primary electron beam 20 may be 60 as shown in FIGS. 18 (D) to 18 (F), or 80 as shown in FIG. 18 (G). It may be 90 as shown in FIG. 18 (H), or may be 100 as shown in FIG. 18 (I). Alternatively, the number of beams of the multi-primary electron beam 20 may be 96 as shown in FIG. 18 (J) or 108 as shown in FIG. 18 (K).

図19は、マルチ1次電子ビーム20の配置の更に他の変形例を示す平面図である。また、図19に示すように、マルチ1次電子ビーム20は、検査領域41を重複および隙間なく埋め尽くす走査領域43の全体を走査することができるのであれば、180°回転対称にならないように配置されていてもよい。 FIG. 19 is a plan view showing still another modification of the arrangement of the multi-primary electron beam 20. Further, as shown in FIG. 19, if the multi-primary electron beam 20 can scan the entire scanning region 43 that fills the inspection region 41 without overlap and gaps, the multi-primary electron beam 20 should not be 180 ° rotationally symmetric. It may be arranged.

(パターン検査装置の変形例)
図20は、本実施形態の一変形例によるパターン検査装置を示す図である。これまでは、ビーム調整器28によるマルチ1次電子ビーム20の焦点および指向方向の調整によってマルチ1次電子ビーム20の特定のビーム配置を形成する例について説明した。これに対して、パターン検査装置1は、図20に示すように、特定のビーム配置に対応した配置の穴251が設けられたアパーチャアレイ基板25を有することで、特定の配置を形成してもよい。なお、図20におけるアパーチャアレイ基板25は、高速検査に用いるアパーチャアレイ部250Aと、高感度検査に用いるアパーチャアレイ部250Bと、メンテナンス検査に用いるアパーチャアレイ部250Cとを有する。アクチュエータによって構成される移動機構252は、制御計算機31によって設定された検査モードに応じたアパーチャアレイ部250A〜250Cを選択的に電子ビーム200の光路上に移動する。
(Modification example of pattern inspection device)
FIG. 20 is a diagram showing a pattern inspection device according to a modification of the present embodiment. So far, an example in which a specific beam arrangement of the multi-primary electron beam 20 is formed by adjusting the focal point and the directivity of the multi-primary electron beam 20 by the beam regulator 28 has been described. On the other hand, as shown in FIG. 20, the pattern inspection device 1 may form a specific arrangement by having the aperture array substrate 25 provided with holes 251 of the arrangement corresponding to the specific beam arrangement. Good. The aperture array substrate 25 in FIG. 20 has an aperture array unit 250A used for high-speed inspection, an aperture array unit 250B used for high-sensitivity inspection, and an aperture array unit 250C used for maintenance inspection. The moving mechanism 252 configured by the actuator selectively moves the aperture array units 250A to 250C according to the inspection mode set by the control computer 31 on the optical path of the electron beam 200.

本変形例によれば、検査領域41を過不足少なく走査することができるマルチ1次電子ビーム20の配置をアパーチャアレイ基板25の穴251の配置によって簡便に実現することができる。 According to this modification, the arrangement of the multi-primary electron beam 20 capable of scanning the inspection region 41 in excess or deficiency can be easily realized by arranging the holes 251 of the aperture array substrate 25.

パターン検査装置1の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、パターン検査装置1の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやCD−ROM等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。 At least a part of the pattern inspection device 1 may be configured by hardware or software. When configured by software, a program that realizes at least a part of the functions of the pattern inspection device 1 may be stored in a recording medium such as a flexible disk or a CD-ROM, read by a computer, and executed. The recording medium is not limited to a removable one such as a magnetic disk or an optical disk, and may be a fixed recording medium such as a hard disk device or a memory.

上述の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 The above embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. The embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

1 パターン検査装置
28 ビーム調整器
315 収差検出回路
316 劣化判断回路
317 ビーム配置設定回路
318 ビーム調整制御回路
4 基板
1 Pattern inspection device 28 Beam adjuster 315 Aberration detection circuit 316 Deterioration judgment circuit 317 Beam arrangement setting circuit 318 Beam adjustment control circuit 4 Board

Claims (4)

基板にマルチ1次電子ビームを照射して前記基板から放出されたマルチ2次電子ビームの像を取得するマルチ電子ビーム画像取得装置であって、
前記マルチ2次電子ビームの収差を検出する収差検出部と、
前記検出された収差に基づいて前記マルチ2次電子ビームの劣化の有無を判断する劣化判断部と、
劣化していると判断された2次電子ビームに対応する1次電子ビームを含まず且つ前記基板の検査領域を過不足なく走査できる特定のビーム配置となるように前記マルチ1次電子ビームのビーム配置を制御するビーム配置制御部と、を備えるマルチ電子ビーム画像取得装置。
A multi-electron beam image acquisition device that irradiates a substrate with a multi-primary electron beam and acquires an image of the multi-secondary electron beam emitted from the substrate.
An aberration detection unit that detects the aberration of the multi-secondary electron beam, and
A deterioration determination unit that determines whether or not the multi-secondary electron beam is deteriorated based on the detected aberration, and a deterioration determination unit.
The beam of the multi-primary electron beam does not include the primary electron beam corresponding to the secondary electron beam determined to be deteriorated, and has a specific beam arrangement capable of scanning the inspection area of the substrate without excess or deficiency. A multi-electron beam image acquisition device including a beam arrangement control unit for controlling arrangement.
前記特定のビーム配置は、前記基板が載置されるステージの第1移動方向および前記第1移動方向に直交する第2移動方向に沿った正方格子状のビーム配置であって、前記マルチ1次電子ビーム全体として見た場合に前記劣化していると判断された2次電子ビームに対応する1次電子ビームを含む四隅の1次電子ビームが欠落したビーム配置である、請求項1に記載のマルチ電子ビーム画像取得装置。 The specific beam arrangement is a square grid-like beam arrangement along a first moving direction of the stage on which the substrate is placed and a second moving direction orthogonal to the first moving direction, and is the multi-primary. The first aspect of claim 1, wherein the primary electron beams at the four corners including the primary electron beam corresponding to the secondary electron beam determined to be deteriorated when viewed as the entire electron beam are missing. Multi-electron beam image acquisition device. 前記正方格子状のビーム配置は、前記第1移動方向を列方向、前記第2移動方向を行方向とした場合に、K行目のビーム本数とN−A+K行目のビーム本数との和がM本になるビーム配置である、請求項2に記載のマルチ電子ビーム画像取得装置。
但し、
M:マルチ1次電子ビームを構成する1次電子ビームの列数
N:マルチ1次電子ビームを構成する1次電子ビームの行数
A:列方向のビーム本数がMよりも少ない行の数の1/2
K:1以上A以下の任意の整数
In the square grid-like beam arrangement, when the first moving direction is the column direction and the second moving direction is the row direction, the sum of the number of beams in the K row and the number of beams in the NA + K row is The multi-electron beam image acquisition device according to claim 2, which has M beam arrangements.
However,
M: Number of columns of primary electron beams constituting the multi-primary electron beam N: Number of rows of primary electron beams constituting the multi-primary electron beam A: Number of rows in which the number of beams in the column direction is less than M 1/2
K: Any integer greater than or equal to 1 and less than or equal to A
前記ビーム配置制御部は、
前記マルチ2次電子ビームの劣化状況を考慮した前記基板の検査を実施する第1検査モードが設定された場合に、前記特定のビーム配置となるように前記マルチ1次電子ビームのビーム配置を制御し、
検査速度を優先させる前記検査を実施する第2検査モードが設定された場合に、全ての1次電子ビームを含むビーム配置となるように前記マルチ1次電子ビームのビーム配置を制御し、
検査感度を優先させる前記検査を実施する第3検査モードが設定された場合に、外周部の1次電子ビームを含まないビーム配置となるように前記マルチ1次電子ビームのビーム配置を制御する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のマルチ電子ビーム画像取得装置。
The beam arrangement control unit
When the first inspection mode for inspecting the substrate in consideration of the deterioration state of the multi-secondary electron beam is set, the beam arrangement of the multi-primary electron beam is controlled so as to have the specific beam arrangement. And
When the second inspection mode for carrying out the inspection that prioritizes the inspection speed is set, the beam arrangement of the multi-primary electron beam is controlled so that the beam arrangement includes all the primary electron beams.
When the third inspection mode for carrying out the inspection that gives priority to the inspection sensitivity is set, the beam arrangement of the multi-primary electron beam is controlled so that the beam arrangement does not include the primary electron beam on the outer peripheral portion. The multi-electron beam image acquisition device according to any one of claims 1 to 3.
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