JP2021131946A - Multi-charged particle beam alignment method and multi-charged particle beam inspection device - Google Patents

Multi-charged particle beam alignment method and multi-charged particle beam inspection device Download PDF

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To provide a method capable of aligning a multi-charged particle beam and a secondary electron detector.SOLUTION: A multi-charged particle beam alignment method includes the steps of: retrieving coordinates of two or more detection elements among a plurality of detection elements of a multidetector for detecting a multi-secondary-charged particle beam emitted from a sample surface; rotating the multidetector at a first rotation angle; using a secondary charged particle beam emitted from the sample surface to search coordinates of two or more detection elements after the rotation; using the first rotation angle at which the multidetector is rotated, and the retrieved coordinates of the two or more detection elements before and after the rotation to calculate a rotation center coordinate of the multidetector; using at least one of the retrieved coordinates of the two or more detection elements and the rotation center coordinate of the multidetector to calculate a second rotation angle for aligning the plurality of detection elements to the multi-secondary-charged particle beam; and rotating the multidetector at the second rotation angle.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、マルチ荷電粒子ビーム位置合わせ方法及びマルチ荷電粒子ビーム検査装置に関する。 The present invention relates to a multi-charged particle beam alignment method and a multi-charged particle beam inspection 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。 In recent years, with the increasing integration and capacity of large-scale integrated circuits (LSIs), the circuit line width required for semiconductor devices has become narrower and narrower. Further, improvement of yield is indispensable for manufacturing 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.

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 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.

半導体ウェハやフォトマスクの欠陥検査では、より小さいサイズの欠陥を検出することが求められている。そのため、近年の検査装置では、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、画像の画素分解能を上げるために、レーザ光よりも波長の短い電子ビームで検査対象基板上を走査(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。 Defect inspection of semiconductor wafers and photomasks is required to detect defects of smaller sizes. Therefore, in recent inspection devices, the above-mentioned pattern inspection device includes a device that irradiates a substrate to be inspected with laser light and captures a transmitted image or a reflected image thereof, as well as a laser in order to improve the pixel resolution of the image. An inspection device that scans the inspection target substrate with an electron beam having a wavelength shorter than that of light, detects secondary electrons emitted from the inspection target substrate when the electron beam is irradiated, and acquires a pattern image. Development 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.

マルチビーム検査装置において、マルチビームの本数と2次電子検出器のエレメント数が同じ系では、両者の位置合わせが重要となる。特に、新規に或いは交換として、2次電子検出器を装置に搭載する場合にマルチ2次電子ビームとの位置合わせが重要となる。例えば、2次光学系レンズの最終段のレンズと2次電子検出器との間に開口板を配置して、開口板を2次電子ビームの位置調整に用いるといった手法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In a multi-beam inspection device, in a system in which the number of multi-beams and the number of elements of the secondary electron detector are the same, the alignment of the two is important. In particular, when the secondary electron detector is mounted on the device as a new or exchanged one, the alignment with the multi-secondary electron beam is important. For example, a method is disclosed in which an aperture plate is arranged between the final stage lens of the secondary optical system lens and the secondary electron detector, and the aperture plate is used for adjusting the position of the secondary electron beam (for example). , Patent Document 1).

特開2014−026834号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-026834

そこで、本発明の一態様は、マルチ荷電粒子ビームと2次電子検出器との位置合わせが可能な方法およびかかる方法を実現可能な装置を提供する。 Therefore, one aspect of the present invention provides a method capable of aligning a multi-charged particle beam and a secondary electron detector, and an apparatus capable of realizing such a method.

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム位置合わせ方法は、
それぞれ試料面から放出される2次荷電粒子ビームを用いて、それぞれの2次荷電粒子ビームを含むマルチ2次荷電粒子ビームを検出するためのマルチ検出器が有する複数の検出エレメントのうちの2以上の検出エレメントの座標を探索する工程と、
第1の回転角度でマルチ検出器を回転させる工程と、
試料面から放出されるそれぞれの2次荷電粒子ビームを用いて、回転後の2以上の検出エレメントの座標を探索する工程と、
マルチ検出器を回転させた第1の回転角度と、探索された回転前後の2以上の検出エレメントの各座標を用いて、マルチ検出器の回転中心座標を演算する工程と、
探索された2以上の検出エレメントの各座標の少なくとも1つとマルチ検出器の回転中心座標とを用いて、複数の検出エレメントをマルチ2次荷電粒子ビームに位置合わせするための第2の回転角度を算出する工程と、
第2の回転角度でマルチ検出器を回転させる工程と、
を備えたことを特徴とする。
The multi-charged particle beam alignment method of one aspect of the present invention is:
Two or more of the plurality of detection elements of the multi-detector for detecting the multi-secondary charged particle beam including each secondary charged particle beam by using the secondary charged particle beam emitted from the sample surface. The process of searching for the coordinates of the detection element of
The process of rotating the multi-detector at the first rotation angle,
The process of searching the coordinates of two or more detection elements after rotation using each secondary charged particle beam emitted from the sample surface, and
A process of calculating the rotation center coordinates of the multi-detector using the first rotation angle obtained by rotating the multi-detector and the coordinates of two or more detection elements before and after the searched rotation.
Using at least one of each coordinate of the two or more detected elements searched and the rotation center coordinates of the multi-detector, a second rotation angle for aligning the plurality of detection elements with the multi-secondary charged particle beam is determined. The process of calculation and
The process of rotating the multi-detector at the second rotation angle,
It is characterized by being equipped with.

また、複数の検出エレメントに対する回転中心座標の位置関係と同様の位置関係になるマルチ2次荷電粒子ビームに対する対応座標を演算する工程と、
回転中心座標をマルチ2次荷電粒子ビームに対する対応座標にシフトするためのシフト量を演算する工程と、
シフト量を用いてマルチ検出器をシフトする工程と、
をさらに備えると好適である。
In addition, the process of calculating the corresponding coordinates for the multi-secondary charged particle beam, which has the same positional relationship as the positional relationship of the rotation center coordinates for a plurality of detection elements,
The process of calculating the shift amount for shifting the rotation center coordinates to the coordinates corresponding to the multi-secondary charged particle beam, and
The process of shifting the multi-detector using the shift amount,
It is preferable to further provide.

また、探索された2以上の検出エレメントの各座標を用いて、複数の検出エレメントの残りの検出エレメントの座標を演算する工程と、
をさらに備えると好適である。
Further, a step of calculating the coordinates of the remaining detection elements of the plurality of detection elements using each coordinate of the searched two or more detection elements, and a step of calculating the coordinates of the remaining detection elements of the plurality of detection elements.
It is preferable to further provide.

また、探索される2以上の検出エレメントとして、複数の検出エレメントのうち、中心部の検出エレメントとは異なる3つの検出エレメントを選択する工程をさらに備えると好適である。 Further, it is preferable to further include a step of selecting three detection elements different from the detection element in the central portion from the plurality of detection elements as the two or more detection elements to be searched.

また、2以上の検出エレメントとして、直線上に並ばない3つの検出エレメントが用いられ、
3つの検出エレメントのうち、1つの検出エレメントの座標から回転中心座標へのベクトルを1つの検出エレメントの座標から残りの2つの検出エレメントの座標への2つのベクトルに分解する演算を行う工程をさらに備え、
対応座標は、分解された2つのベクトルをマルチ2次荷電粒子ビームのうちの3つの2次荷電粒子ビームの座標に適用した場合における2つのベクトルの合成ベクトルの座標として演算されると好適である。
Further, as two or more detection elements, three detection elements that do not line up in a straight line are used.
Further, the process of performing an operation of decomposing the vector from the coordinates of one detection element to the coordinates of the center of rotation into two vectors from the coordinates of one detection element to the coordinates of the remaining two detection elements among the three detection elements is further performed. Prepare,
The corresponding coordinates are preferably calculated as the coordinates of the composite vector of the two vectors when the two decomposed vectors are applied to the coordinates of the three secondary charged particle beams of the multi-secondary charged particle beam. ..

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム検査装置は、
試料を載置するステージと、
試料をマルチ1次電子ビームで照射する1次電子光学系と、
複数の検出エレメントを有し、試料をマルチ1次電子ビームで照射することによって放出されたマルチ2次電子ビームを検出するためのマルチ検出器と、
マルチ検出器を回転させる回転機構と、
それぞれ試料面から放出される2次荷電粒子ビームを用いて、第1の回転角度でマルチ検出器を回転させる回転前後の複数の検出エレメントのうちの2以上の検出エレメントの座標を探索する探索部と、
マルチ検出器を回転させた第1の回転角度と、探索された回転前後の2以上の検出エレメントの各座標を用いて、マルチ検出器の回転中心座標を演算する回転中心演算部と、
探索された2以上の検出エレメントの各座標の少なくとも1つとマルチ検出器の回転中心座標とを用いて、複数の検出エレメントをマルチ2次荷電粒子ビームに位置合わせするための第2の回転角度を算出する回転角度算出部と、
を備え、
回転機構は、第2の回転角度でマルチ検出器を回転させることを特徴とする。
The multi-charged particle beam inspection apparatus according to one aspect of the present invention is
The stage on which the sample is placed and
A primary electron optics system that irradiates a sample with a multi-primary electron beam,
A multi-detector having a plurality of detection elements and for detecting a multi-secondary electron beam emitted by irradiating a sample with a multi-primary electron beam,
A rotation mechanism that rotates the multi-detector,
A search unit that searches the coordinates of two or more detection elements among a plurality of detection elements before and after rotation that rotates the multi-detector at the first rotation angle using the secondary charged particle beam emitted from the sample surface. When,
A rotation center calculation unit that calculates the rotation center coordinates of the multi-detector using the first rotation angle obtained by rotating the multi-detector and the coordinates of two or more detection elements before and after the searched rotation.
Using at least one of each coordinate of the two or more detected elements searched and the rotation center coordinates of the multi-detector, a second rotation angle for aligning the plurality of detection elements with the multi-secondary charged particle beam is determined. The rotation angle calculation unit to be calculated and
With
The rotation mechanism is characterized by rotating the multi-detector at a second rotation angle.

本発明の一態様によれば、マルチ荷電粒子ビームと2次電子検出器との効率的な位置合わせが可能となる。 According to one aspect of the present invention, efficient alignment of the multi-charged particle beam and the secondary electron detector is possible.

実施の形態1における検査装置の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the inspection apparatus in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the molded aperture array substrate in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における位置合わせ前の段階でのマルチ2次電子ビームとマルチ検出器の複数の検出エレメントとの位置関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the positional relationship between the multi-secondary electron beam and a plurality of detection elements of a multi-detector in the stage before alignment in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における位置合わせ回路の内部構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the internal structure of the alignment circuit in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。It is a flowchart which shows an example of the main part process of the inspection method in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における検出エレメント座標の探索の仕方を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of searching the detection element coordinates in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1におけるビーム選択アパーチャ基板の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the beam selection aperture substrate in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における2次電子ビームを走査する仕方の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the method of scanning a secondary electron beam in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における2次電子ビームの走査範囲の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the scanning range of the secondary electron beam in Embodiment 1. FIG. D11に近いビームを特定した後にD11の位置を正確に把握するための探索方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the search method for accurately grasping the position of D11 after identifying the beam near D11. 実施の形態1における選択された2つの検出エレメントの一方と2次電子ビームとが重なった場合を示す図である。It is a figure which shows the case where one of the two selected detection elements in Embodiment 1 and the secondary electron beam overlap. 実施の形態1における選択された2つの検出エレメントの他方と2次電子ビームとが重なった場合を示す図である。It is a figure which shows the case where the other of the two selected detection elements in Embodiment 1 and the secondary electron beam overlap. 実施の形態1における回転前後のマルチ2次電子ビームとマルチ検出器の複数の検出エレメントとの位置関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the positional relationship between the multi-secondary electron beam before and after rotation in Embodiment 1 and a plurality of detection elements of a multi-detector. 実施の形態1における選択された2つの検出エレメントの一方と2次電子ビームとが重なった場合を示す図である。It is a figure which shows the case where one of the two selected detection elements in Embodiment 1 and the secondary electron beam overlap. 実施の形態1における選択された2つの検出エレメントの他方と2次電子ビームとが重なった場合を示す図である。It is a figure which shows the case where the other of the two selected detection elements in Embodiment 1 and the secondary electron beam overlap. 実施の形態1における回転前後のマルチ検出器の複数の検出エレメントの座標の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the coordinates of the plurality of detection elements of the multi-detector before and after rotation in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における回転中心座標を算出するための演算式を示す図である。It is a figure which shows the calculation formula for calculating the rotation center coordinates in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における検出エレメント座標のベクトル演算の仕方を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of the vector operation of the detection element coordinates in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1におけるベクトル係数を算出するための演算式を示す図である。It is a figure which shows the arithmetic expression for calculating the vector coefficient in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における2次電子ビーム座標のベクトル演算の仕方を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of the vector operation of the secondary electron beam coordinates in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における複数の検出エレメントの各座標の算出手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation method of each coordinate of a plurality of detection elements in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における位置合わせ角度を算出するための演算式を示す図である。It is a figure which shows the calculation formula for calculating the alignment angle in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における複数の検出エレメントをシフトする様子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the mode of shifting a plurality of detection elements in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における複数の検出エレメントを回転する様子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the mode of rotating a plurality of detection elements in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the plurality of chip regions formed on the semiconductor substrate in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における検査処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the inspection process in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における比較回路内の構成の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the structure in the comparison circuit in Embodiment 1. FIG.

以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いて説明する。但し、これに限るものではない。例えば、イオンビーム等であっても構わない。また、マルチビーム画像取得装置の一例として、マルチビームを用いた検査装置について説明する。但し、これに限るものではない。マルチビームに対応する2次電子検出器を用いて画像を取得する装置であればよい。 Hereinafter, in the embodiment, an electron beam will be described as an example of the charged particle beam. However, it is not limited to this. For example, it may be an ion beam or the like. Further, as an example of the multi-beam image acquisition device, an inspection device using the multi-beam will be described. However, it is not limited to this. Any device may be used as long as it is a device that acquires an image using a secondary electron detector that supports multi-beams.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1における検査装置の構成を示す構成図である。図1において、基板に形成されたパターンを検査する検査装置100は、マルチ電子ビーム検査装置の一例である。検査装置100は、画像取得機構150、及び制御系回路160を備えている。画像取得機構150は、電子ビームカラム102(電子鏡筒)及び検査室103を備えている。電子ビームカラム102内には、電子銃201、電磁レンズ202、成形アパーチャアレイ基板203、ビーム選択アパーチャ基板232、駆動機構234、電磁レンズ205、一括ブランキング偏向器212、制限アパーチャ基板213、電磁レンズ206、電磁レンズ207(対物レンズ)、主偏向器208、副偏向器209、ビームセパレーター214、偏向器218、電磁レンズ224、アライメントコイル225,226、検出器ステージ229及びマルチ検出器222が配置されている。電子銃201、電磁レンズ202、成形アパーチャアレイ基板203、電磁レンズ205、一括ブランキング偏向器212、制限アパーチャ基板213、ビーム選択アパーチャ基板232、電磁レンズ206、電磁レンズ207(対物レンズ)、主偏向器208、及び副偏向器209によって1次電子光学系151を構成する。また、電磁レンズ207、ビームセパレーター214、偏向器218、電磁レンズ224、及びアライメントコイル225,226によって2次電子光学系152を構成する。マルチ検出器222は、2次座標系のx,y方向及び回転(θ)方向に移動可能な検出器ステージ229上に配置される。検出器ステージ229は、回転ステージ227、及び2次系のx,yステージ228を有している。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an inspection device according to the first embodiment. In FIG. 1, the inspection device 100 for inspecting a pattern formed on a substrate is an example of a multi-electron beam inspection device. The inspection device 100 includes an image acquisition mechanism 150 and a control system circuit 160. The image acquisition mechanism 150 includes an electron beam column 102 (electron lens barrel) and an examination room 103. In the electron beam column 102, an electron gun 201, an electromagnetic lens 202, a molded aperture array substrate 203, a beam selection aperture substrate 232, a drive mechanism 234, an electromagnetic lens 205, a batch blanking deflector 212, a limiting aperture substrate 213, and an electromagnetic lens. 206, electromagnetic lens 207 (objective lens), main deflector 208, sub-deflector 209, beam separator 214, deflector 218, electromagnetic lens 224, alignment coils 225 and 226, detector stage 229 and multi-detector 222 are arranged. ing. Electron optics 201, electromagnetic lens 202, molded aperture array substrate 203, electromagnetic lens 205, batch blanking deflector 212, limiting aperture substrate 213, beam selection aperture substrate 232, electromagnetic lens 206, electromagnetic lens 207 (objective lens), main deflection The primary electron optics system 151 is composed of the device 208 and the sub-deflector 209. Further, the secondary electron optical system 152 is composed of the electromagnetic lens 207, the beam separator 214, the deflector 218, the electromagnetic lens 224, and the alignment coils 225 and 226. The multi-detector 222 is arranged on the detector stage 229 which can move in the x, y direction and the rotation (θ) direction of the secondary coordinate system. The detector stage 229 has a rotary stage 227 and a secondary system x, y stage 228.

検査室103内には、少なくともXY方向に移動可能なステージ105が配置される。ステージ105上には、検査対象となる基板101(試料)が配置される。基板101には、露光用マスク基板、及びシリコンウェハ等の半導体基板が含まれる。基板101が半導体基板である場合、半導体基板には複数のチップパターン(ウェハダイ)が形成されている。基板101が露光用マスク基板である場合、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(ウェハダイ)が形成されることになる。以下、基板101が半導体基板である場合を主として説明する。基板101は、例えば、パターン形成面を上側に向けてステージ105に配置される。また、ステージ105上には、検査室103の外部に配置されたレーザ測長システム122から照射されるレーザ測長用のレーザ光を反射するミラー216が配置されている。 A stage 105 that can move at least in the XY directions is arranged in the examination room 103. A substrate 101 (sample) to be inspected is arranged on the stage 105. The substrate 101 includes an exposure mask substrate and a semiconductor substrate such as a silicon wafer. When the substrate 101 is a semiconductor substrate, a plurality of chip patterns (wafer dies) are formed on the semiconductor substrate. When the substrate 101 is an exposure mask substrate, a chip pattern is formed on the exposure mask substrate. The chip pattern 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 (wafer dies) are formed on the semiconductor substrate. Hereinafter, the case where the substrate 101 is a semiconductor substrate will be mainly described. The substrate 101 is arranged on the stage 105, for example, with the pattern forming surface facing upward. Further, on the stage 105, a mirror 216 that reflects the laser beam for laser length measurement emitted from the laser length measuring system 122 arranged outside the examination room 103 is arranged.

また、マルチ検出器222は、電子ビームカラム102の外部で検出回路106に接続される。検出回路106は、チップパターンメモリ123に接続される。 Further, the multi-detector 222 is connected to the detection circuit 106 outside the electron beam column 102. The detection circuit 106 is connected to the chip pattern memory 123.

制御系回路160では、検査装置100全体を制御する制御計算機110が、バス120を介して、位置回路107、比較回路108、参照画像作成回路112、ステージ制御回路114、レンズ制御回路124、ブランキング制御回路126、偏向制御回路128、検出器ステージ制御回路130、位置合わせ回路134、ビーム選択アパーチャ制御回路136、磁気ディスク装置等の記憶装置109、メモリ118、及びプリンタ119に接続されている。また、偏向制御回路128は、DAC(デジタルアナログ変換)アンプ144,146,148に接続される。DACアンプ146は、主偏向器208に接続され、DACアンプ144は、副偏向器209に接続される。DACアンプ148は、偏向器218に接続される。 In the control system circuit 160, the control computer 110 that controls the entire inspection device 100 uses the position circuit 107, the comparison circuit 108, the reference image creation circuit 112, the stage control circuit 114, the lens control circuit 124, and the blanking via the bus 120. It is connected to a control circuit 126, a deflection control circuit 128, a detector stage control circuit 130, an alignment circuit 134, a beam selection aperture control circuit 136, a storage device 109 such as a magnetic disk device, a memory 118, and a printer 119. Further, the deflection control circuit 128 is connected to a DAC (digital-to-analog conversion) amplifier 144, 146, 148. The DAC amplifier 146 is connected to the main deflector 208, and the DAC amplifier 144 is connected to the sub-deflector 209. The DAC amplifier 148 is connected to the deflector 218.

また、チップパターンメモリ123は、比較回路108及び位置合わせ回路134に接続されている。また、ステージ105は、ステージ制御回路114の制御の下に駆動機構142により駆動される。駆動機構142では、例えば、ステージ座標系におけるX方向、Y方向、θ方向に駆動する3軸(X−Y−θ)モータの様な駆動系が構成され、XYθ方向にステージ105が移動可能となっている。これらの、図示しないXモータ、Yモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。ステージ105は、XYθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。そして、ステージ105の移動位置はレーザ測長システム122により測定され、位置回路107に供給される。レーザ測長システム122は、ミラー216からの反射光を受光することによって、レーザ干渉法の原理でステージ105の位置を測長する。ステージ座標系は、例えば、マルチ1次電子ビーム20の光軸に直交する面に対して、1次座標系のX方向、Y方向、θ方向が設定される。 Further, the chip pattern memory 123 is connected to the comparison circuit 108 and the alignment circuit 134. Further, the stage 105 is driven by the drive mechanism 142 under the control of the stage control circuit 114. In the drive mechanism 142, for example, a drive system such as a three-axis (XY−θ) motor that drives in the X direction, the Y direction, and the θ direction in the stage coordinate system is configured, and the stage 105 can move in the XYθ direction. It has become. As these X motors, Y motors, and θ motors (not shown), for example, step motors can be used. The stage 105 can be moved in the horizontal direction and the rotational direction by a motor of each axis of XYθ. Then, the moving position of the stage 105 is measured by the laser length measuring system 122 and supplied to the position circuit 107. The laser length measuring system 122 measures the position of the stage 105 by the principle of the laser interferometry method by receiving the reflected light from the mirror 216. In the stage coordinate system, for example, the X direction, the Y direction, and the θ direction of the primary coordinate system are set with respect to the plane orthogonal to the optical axis of the multi-primary electron beam 20.

検出器ステージ229は、検出器ステージ制御回路130の制御の下に駆動機構132により駆動される。駆動機構132では、例えば、ステージ座標系におけるx方向、y方向、θ方向に駆動する3軸(x−y−θ)モータの様な駆動系が構成され、x、y方向にx,yステージ228が、θ方法に回転ステージ227が移動可能となっている。図1の例では、回転ステージ227上にx,yステージ228が配置される場合を示している。これらの、図示しないxモータ、yモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。検出器ステージ229は、xyθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。ステージ座標系は、例えば、マルチ2次電子ビーム300の光軸に直交する面に対して、2次座標系のx方向、y方向、θ方向が設定される。 The detector stage 229 is driven by a drive mechanism 132 under the control of the detector stage control circuit 130. In the drive mechanism 132, for example, a drive system such as a three-axis (xy−θ) motor that drives in the x direction, the y direction, and the θ direction in the stage coordinate system is configured, and the x, y stage is configured in the x, y directions. In 228, the rotary stage 227 can be moved by the θ method. In the example of FIG. 1, the case where the x and y stages 228 are arranged on the rotating stage 227 is shown. As these x motors, y motors, and θ motors (not shown), for example, step motors can be used. The detector stage 229 can be moved in the horizontal direction and the rotational direction by the motor of each axis of xyθ. In the stage coordinate system, for example, the x direction, the y direction, and the θ direction of the secondary coordinate system are set with respect to the plane orthogonal to the optical axis of the multi-secondary electron beam 300.

電磁レンズ202、電磁レンズ205、電磁レンズ206、電磁レンズ207(対物レンズ)、電磁レンズ224、アライメントコイル226,227、及びビームセパレーター214は、レンズ制御回路124により制御される。また、一括ブランキング偏向器212は、2極以上の電極により構成され、電極毎に図示しないDACアンプを介してブランキング制御回路126により制御される。副偏向器209は、4極以上の電極により構成され、電極毎にDACアンプ144を介して偏向制御回路128により制御される。主偏向器208は、4極以上の電極により構成され、電極毎にDACアンプ146を介して偏向制御回路128により制御される。偏向器218は、4極以上の電極により構成され、電極毎にDACアンプ148を介して偏向制御回路128により制御される。 The electromagnetic lens 202, the electromagnetic lens 205, the electromagnetic lens 206, the electromagnetic lens 207 (objective lens), the electromagnetic lens 224, the alignment coils 226 and 227, and the beam separator 214 are controlled by the lens control circuit 124. Further, the batch blanking deflector 212 is composed of electrodes having two or more poles, and each electrode is controlled by a blanking control circuit 126 via a DAC amplifier (not shown). The sub-deflector 209 is composed of electrodes having four or more poles, and each electrode is controlled by the deflection control circuit 128 via the DAC amplifier 144. The main deflector 208 is composed of electrodes having four or more poles, and each electrode is controlled by a deflection control circuit 128 via a DAC amplifier 146. The deflector 218 is composed of electrodes having four or more poles, and each electrode is controlled by a deflection control circuit 128 via a DAC amplifier 148.

ビーム選択アパーチャ基板232は、駆動機構234により駆動され、駆動機構234は、ビーム選択アパーチャ制御回路136により制御される。 The beam selection aperture substrate 232 is driven by the drive mechanism 234, and the drive mechanism 234 is controlled by the beam selection aperture control circuit 136.

電子銃201には、図示しない高圧電源回路が接続され、電子銃201内の図示しないフィラメント(カソード)と引出電極(アノード)間への高圧電源回路からの加速電圧の印加と共に、別の引出電極(ウェネルト)の電圧の印加と所定の温度のカソードの加熱によって、カソードから放出された電子群が加速させられ、電子ビーム200となって放出される。 A high-voltage power supply circuit (not shown) is connected to the electron gun 201, and an acceleration voltage is applied from the high-voltage power supply circuit between the filament (cathode) and the extraction electrode (anode) in the electron gun 201 (not shown), and another extraction electrode is used. By applying a voltage of (Wenert) and heating the cathode at a predetermined temperature, a group of electrons emitted from the cathode is accelerated and emitted as an electron beam 200.

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

図2は、実施の形態1における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。図2において、成形アパーチャアレイ基板203には、2次元状の横(x方向)m列×縦(y方向)n段(m,nは2以上の整数)の穴(開口部)22がx,y方向に所定の配列ピッチで形成されている。図2の例では、23×23の穴(開口部)22が形成されている場合を示している。各穴22は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ外径の円形であっても構わない。これらの複数の穴22を電子ビーム200の一部がそれぞれ通過することで、マルチ1次電子ビーム20が形成されることになる。次に、2次電子画像を取得する場合における画像取得機構150の動作について説明する。1次電子光学系151は、基板101をマルチ1次電子ビーム20で照射する。具体的には、以下のように動作する。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of the molded aperture array substrate according to the first embodiment. In FIG. 2, the molded aperture array substrate 203 has holes (openings) of two-dimensional horizontal (x direction) m 1 row × vertical (y direction) n 1 step (m 1 and n 1 are integers of 2 or more). ) 22 are formed at a predetermined arrangement pitch in the x and y directions. In the example of FIG. 2, a case where a 23 × 23 hole (opening) 22 is formed is shown. Each hole 22 is formed by a rectangle having the same dimensions and shape. Alternatively, it may be a circle having the same outer diameter. A part of the electron beam 200 passes through each of these plurality of holes 22, so that the multi-primary electron beam 20 is formed. Next, the operation of the image acquisition mechanism 150 in the case of acquiring a secondary electronic image will be described. The primary electron optics system 151 irradiates the substrate 101 with the multi-primary electron beam 20. Specifically, it operates as follows.

電子銃201(放出源)から放出された電子ビーム200は、電磁レンズ202によって屈折させられ、成形アパーチャアレイ基板203全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板203には、図2に示すように、複数の穴22(開口部)が形成され、電子ビーム200は、すべての複数の穴22が含まれる領域を照明する。複数の穴22の位置に照射された電子ビーム200の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板203の複数の穴22をそれぞれ通過することによって、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 201 (emission source) is refracted by the electromagnetic lens 202 to illuminate the entire molded aperture array substrate 203. As shown in FIG. 2, a plurality of holes 22 (openings) are formed in the molded aperture array substrate 203, and the electron beam 200 illuminates an area including all the plurality of holes 22. The multi-primary electron beam 20 is formed by each part of the electron beam 200 irradiated to the positions of the plurality of holes 22 passing through the plurality of holes 22 of the molded aperture array substrate 203.

形成されたマルチ1次電子ビーム20は、電磁レンズ205、及び電磁レンズ206によってそれぞれ屈折させられ、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の各ビームの中間像面(像面共役位置:I.I.P.)に配置されたビームセパレーター214を通過して電磁レンズ207(対物レンズ)に進む。 The formed multi-primary electron beam 20 is refracted by the electromagnetic lens 205 and the electromagnetic lens 206, respectively, and the intermediate image plane (image plane) of each beam of the multi-primary electron beam 20 is repeated while repeating the intermediate image and the crossover. It passes through the beam separator 214 arranged at the conjugate position (IP) and proceeds to the electromagnetic lens 207 (objective lens).

マルチ1次電子ビーム20が電磁レンズ207(対物レンズ)に入射すると、電磁レンズ207は、マルチ1次電子ビーム20を基板101にフォーカスする。対物レンズ207により基板101(試料)面上に焦点が合わされ(合焦され)たマルチ1次電子ビーム20は、主偏向器208及び副偏向器209によって一括して偏向され、各ビームの基板101上のそれぞれの照射位置に照射される。なお、一括ブランキング偏向器212によって、マルチ1次電子ビーム20全体が一括して偏向された場合には、制限アパーチャ基板213の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板213によってマルチ1次電子ビーム20全体が遮蔽される。一方、一括ブランキング偏向器212によって偏向されなかったマルチ1次電子ビーム20は、図1に示すように制限アパーチャ基板213の中心の穴を通過する。かかる一括ブランキング偏向器212のON/OFFによって、ブランキング制御が行われ、ビームのON/OFFが一括制御される。このように、制限アパーチャ基板213は、一括ブランキング偏向器212によってビームOFFの状態になるように偏向されたマルチ1次電子ビーム20を遮蔽する。そして、ビームONになってからビームOFFになるまでに形成された、制限アパーチャ基板213を通過したビーム群により、画像取得用のマルチ1次電子ビーム20が形成される。 When the multi-primary electron beam 20 is incident on the electromagnetic lens 207 (objective lens), the electromagnetic lens 207 focuses the multi-primary electron beam 20 on the substrate 101. The multi-primary electron beam 20 focused (focused) on the surface of the substrate 101 (sample) by the objective lens 207 is collectively deflected by the main deflector 208 and the sub-deflector 209, and the substrate 101 of each beam is deflected collectively. Each of the above irradiation positions is irradiated. When the entire multi-primary electron beam 20 is collectively deflected by the batch blanking deflector 212, the position is displaced from the central hole of the limiting aperture substrate 213, and the multi-primary electrons are displaced by the limiting aperture substrate 213. The entire beam 20 is shielded. On the other hand, the multi-primary electron beam 20 not deflected by the batch blanking deflector 212 passes through the central hole of the limiting aperture substrate 213 as shown in FIG. By turning ON / OFF of the batch blanking deflector 212, blanking control is performed, and ON / OFF of the beam is collectively controlled. In this way, the limiting aperture substrate 213 shields the multi-primary electron beam 20 deflected so that the beam is turned off by the batch blanking deflector 212. Then, the multi-primary electron beam 20 for image acquisition is formed by the beam group that has passed through the limiting aperture substrate 213 formed from the time when the beam is turned on to the time when the beam is turned off.

基板101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101からマルチ1次電子ビーム20の各ビームに対応する、反射電子を含む2次電子の束(マルチ2次電子ビーム300)が放出される。 When the multi-primary electron beam 20 is irradiated to a desired position of the substrate 101, it corresponds to each beam of the multi-primary electron beam 20 from the substrate 101 due to the irradiation of the multi-primary electron beam 20. , A bundle of secondary electrons including backscattered electrons (multi-secondary electron beam 300) is emitted.

基板101から放出されたマルチ2次電子ビーム300は、電磁レンズ207を通って、ビームセパレーター214に進む。 The multi-secondary electron beam 300 emitted from the substrate 101 passes through the electromagnetic lens 207 and proceeds to the beam separator 214.

ここで、ビームセパレーター214はマルチ1次電子ビーム20の中心ビームが進む方向(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。そのため電子の侵入方向によって電子に作用する力の向きを変化させることができる。ビームセパレーター214に上側から侵入してくるマルチ1次電子ビーム20には、電界による力と磁界による力が打ち消し合い、マルチ1次電子ビーム20は下方に直進する。これに対して、ビームセパレーター214に下側から侵入してくるマルチ2次電子ビーム300には、電界による力と磁界による力がどちらも同じ方向に働き、マルチ2次電子ビーム300は斜め上方に曲げられる。 Here, the beam separator 214 generates an electric field and a magnetic field in a direction orthogonal to the direction (center axis of the orbit) in which the central beam of the multi-primary electron beam 20 travels. 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. The force due to the electric field and the force due to the magnetic field cancel each other out to the multi-primary electron beam 20 that invades the beam separator 214 from above, and the multi-primary electron beam 20 travels straight downward. On the other hand, in the multi-secondary electron beam 300 that invades the beam separator 214 from below, both 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 obliquely upward. Can be bent.

斜め上方に曲げられたマルチ2次電子ビーム300は、偏向器218によって、さらに曲げられ、電磁レンズ224によって、屈折させられながらマルチ検出器222に投影される。マルチ検出器222は、投影されたマルチ2次電子ビーム300を検出する。マルチ検出器222は、複数の検出エレメント(例えば図示しないダイオード型の2次元センサ)を有する。そして、マルチ1次電子ビーム20の各ビームは、マルチ検出器222の検出面において、マルチ2次電子ビーム300の各2次電子ビームに対応する検出エレメントに衝突して、電子を増幅発生させ、2次電子画像データを画素毎に生成する。マルチ検出器222にて検出された強度信号は、検出回路106に出力される。各1次電子ビームは、基板101上における自身のビームが位置するx方向のビーム間ピッチとy方向のビーム間ピッチとで囲まれるサブ照射領域内に照射され、当該サブ照射領域内を走査(スキャン動作)する。 The multi-secondary electron beam 300 bent obliquely upward is further bent by the deflector 218 and projected onto the multi-detector 222 while being refracted by the electromagnetic lens 224. The multi-detector 222 detects the projected multi-secondary electron beam 300. The multi-detector 222 has a plurality of detection elements (for example, a diode type two-dimensional sensor (not shown)). Then, each beam of the multi-primary electron beam 20 collides with a detection element corresponding to each secondary electron beam of the multi-secondary electron beam 300 on the detection surface of the multi-detector 222 to amplify and generate electrons. Secondary electron image data is generated for each pixel. The intensity signal detected by the multi-detector 222 is output to the detection circuit 106. Each primary electron beam is irradiated in a sub-irradiation region surrounded by an inter-beam pitch in the x direction and an inter-beam pitch in the y direction in which its own beam is located on the substrate 101, and scans the sub-irradiation region ( Scan operation).

2次電子画像の取得は、上述したように、マルチ1次電子ビーム20を照射して、マルチ1次電子ビーム20の照射に起因して基板101から放出される反射電子を含むマルチ2次電子ビーム300をマルチ検出器222で検出する。マルチ検出器222によって検出された各1次電子ビームの個別照射領域(サブ照射領域)内の画素毎の2次電子の検出データ(測定画像データ:2次電子画像データ:被検査画像データ)は、測定順に検出回路106に出力される。検出回路106内では、図示しないA/D変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ123に格納される。そして、得られた2次電子画像データ(2次電子画像1のデータ)は、位置回路107からの各位置を示す情報と共に、比較回路108に出力される。 As described above, the secondary electron image is obtained by irradiating the multi-primary electron beam 20 with the multi-secondary electrons including backscattered electrons emitted from the substrate 101 due to the irradiation of the multi-primary electron beam 20. The beam 300 is detected by the multi-detector 222. The detection data of secondary electrons (measured image data: secondary electron image data: inspected image data) for each pixel in the individual irradiation region (sub-irradiation region) of each primary electron beam detected by the multi-detector 222 is , It is output to the detection circuit 106 in the order of measurement. In the detection circuit 106, analog detection data is converted into digital data by an A / D converter (not shown) and stored in the chip pattern memory 123. Then, the obtained secondary electronic image data (data of the secondary electronic image 1) is output to the comparison circuit 108 together with information indicating each position from the position circuit 107.

各1次電子ビームのサブ照射領域内の画像を得るためには、各1次電子ビームに対応する2次電子ビームをマルチ検出器222の対応する検出エレメントで検出する必要がある。よって、マルチ1次電子ビーム20の本数とマルチ検出器222の検出エレメント数が同じ系では、マルチ1次電子ビーム20に対応するマルチ2次電子ビーム300とマルチ検出器222の複数の検出エレメントとの位置合わせが重要となる。 In order to obtain an image in the sub-irradiation region of each primary electron beam, it is necessary to detect the secondary electron beam corresponding to each primary electron beam with the corresponding detection element of the multi-detector 222. Therefore, in a system in which the number of multi-primary electron beams 20 and the number of detection elements of the multi-detector 222 are the same, the multi-secondary electron beam 300 corresponding to the multi-primary electron beam 20 and the plurality of detection elements of the multi-detector 222 are used. Alignment is important.

図3は、実施の形態1における位置合わせ前の段階でのマルチ2次電子ビームとマルチ検出器の複数の検出エレメントとの位置関係の一例を示す図である。ここでは、例えば粗調整後の位置関係を示している。図3の例では、マルチ検出器222の検出面上におけるマルチ2次電子ビーム300の中心位置を原点とした2次座標系で示している。図3の例では、例えば、3×3のマルチ2次電子ビーム300(B11〜B33)を、アレイ配置された3×3個の検出エレメント(D11〜D33)で検出する場合を示している。マルチ2次電子ビーム300の中心位置にマルチ検出器222の中心が近づくように設置する。しかし、図3に示したように、位置合わせ前の段階では、各検出エレメント(D11〜D33)は、対応する2次電子ビーム(B11〜B33)から位置がずれている。よって、このままでは、基板101の画像を得ることは困難である。そこで、実施の形態1では、かかる状態から、マルチ検出器222をx,y,θ方向に移動させることによって、各検出エレメント(D11〜D33)の位置を対応する2次電子ビーム(B11〜B33)の位置に位置合わせする。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the positional relationship between the multi-secondary electron beam and the plurality of detection elements of the multi-detector in the stage before alignment in the first embodiment. Here, for example, the positional relationship after rough adjustment is shown. In the example of FIG. 3, it is shown by a secondary coordinate system with the center position of the multi-secondary electron beam 300 on the detection surface of the multi-detector 222 as the origin. In the example of FIG. 3, for example, a case where a 3 × 3 multi-secondary electron beam 300 (B11 to B33) is detected by 3 × 3 detection elements (D11 to D33) arranged in an array is shown. It is installed so that the center of the multi-detector 222 approaches the center position of the multi-secondary electron beam 300. However, as shown in FIG. 3, in the stage before alignment, each detection element (D11 to D33) is displaced from the corresponding secondary electron beam (B11 to B33). Therefore, it is difficult to obtain an image of the substrate 101 as it is. Therefore, in the first embodiment, by moving the multi-detector 222 in the x, y, and θ directions from this state, the positions of the respective detection elements (D11 to D33) are corresponding to the secondary electron beams (B11 to B33). ) Align.

図4は、実施の形態1における位置合わせ回路の内部構成の一例を示す図である。図4において、位置合わせ回路134内には、探索部60、回転中心算出部61、ベクトル演算部62、中心対応座標算出部63、シフト量算出部64、座標算出部65、回転角度算出部66、回転処理部67、シフト処理部68、及び選択部69が配置される。探索部60、回転中心算出部61、ベクトル演算部62、中心対応座標算出部63、シフト量算出部64、座標算出部65、回転角度算出部66、回転処理部67、シフト処理部68、及び選択部69といった各「〜部」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「〜部」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いてもよい。或いは、異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。探索部60、回転中心算出部61、ベクトル演算部62、中心対応座標算出部63、シフト量算出部64、座標算出部65、回転角度算出部66、回転処理部67、シフト処理部68、及び選択部69内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度図示しないメモリ、或いはメモリ118に記憶される。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the internal configuration of the alignment circuit according to the first embodiment. In FIG. 4, the alignment circuit 134 includes a search unit 60, a rotation center calculation unit 61, a vector calculation unit 62, a center-corresponding coordinate calculation unit 63, a shift amount calculation unit 64, a coordinate calculation unit 65, and a rotation angle calculation unit 66. , The rotation processing unit 67, the shift processing unit 68, and the selection unit 69 are arranged. Search unit 60, rotation center calculation unit 61, vector calculation unit 62, center-corresponding coordinate calculation unit 63, shift amount calculation unit 64, coordinate calculation unit 65, rotation angle calculation unit 66, rotation processing unit 67, shift processing unit 68, and Each "~ part" such as the selection part 69 includes a processing circuit, and the processing circuit includes an electric circuit, a computer, a processor, a circuit board, a quantum circuit, a semiconductor device, and the like. Further, a common processing circuit (same processing circuit) may be used for each “~ part”. Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. Search unit 60, rotation center calculation unit 61, vector calculation unit 62, center-corresponding coordinate calculation unit 63, shift amount calculation unit 64, coordinate calculation unit 65, rotation angle calculation unit 66, rotation processing unit 67, shift processing unit 68, and The necessary input data or the calculated result in the selection unit 69 is stored in a memory (not shown) or a memory 118 each time.

図5は、実施の形態1における検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。図5において、実施の形態1における検査方法の要部工程は、2次電子ビーム座標測定工程(S102)と、検出エレメント選択工程(S104)と、検出エレメント座標探索工程(S106)と、検出器回転工程(S108)と、検出エレメント座標探索工程(S110)と、回転中心算出工程(S112)と、ベクトル演算工程(S114)と、中心対応座標算出工程(S116)と、シフト量算出工程(S118)と、残りの検出エレメント座標算出工程(S120)と、回転角度算出工程(S122)と、シフト工程(S124)と、回転工程(S126)と、検査処理工程(S130)と、いう一連の工程を実施する。 FIG. 5 is a flowchart showing an example of a main part process of the inspection method according to the first embodiment. In FIG. 5, the main steps of the inspection method according to the first embodiment are a secondary electron beam coordinate measurement step (S102), a detection element selection step (S104), a detection element coordinate search step (S106), and a detector. Rotation step (S108), detection element coordinate search step (S110), rotation center calculation step (S112), vector calculation step (S114), center correspondence coordinate calculation step (S116), shift amount calculation step (S118). ), The remaining detection element coordinate calculation step (S120), the rotation angle calculation step (S122), the shift step (S124), the rotation step (S126), and the inspection processing step (S130). To carry out.

実施の形態1におけるマルチ電子ビーム位置合わせ方法は、かかる各工程のうち、2次電子ビーム座標測定工程(S102)と、検出エレメント選択工程(S104)と、検出エレメント座標探索工程(S106)と、検出器回転工程(S108)と、検出エレメント座標探索工程(S110)と、回転中心算出工程(S112)と、ベクトル演算工程(S114)と、中心対応座標算出工程(S116)と、シフト量算出工程(S118)と、残りの検出エレメント座標算出工程(S120)と、回転角度算出工程(S122)と、シフト工程(S124)と、回転工程(S126)と、を実施する。シフト工程(S124)と、回転工程(S126)とは、どちらが先でも構わない。或いは同時期に実施してもよい。 The multi-electron beam alignment method according to the first embodiment includes a secondary electron beam coordinate measurement step (S102), a detection element selection step (S104), a detection element coordinate search step (S106), and the like. Detector rotation step (S108), detection element coordinate search step (S110), rotation center calculation step (S112), vector calculation step (S114), center correspondence coordinate calculation step (S116), shift amount calculation step (S118), the remaining detection element coordinate calculation step (S120), the rotation angle calculation step (S122), the shift step (S124), and the rotation step (S126) are performed. Either the shift step (S124) or the rotation step (S126) may come first. Alternatively, it may be carried out at the same time.

2次電子ビーム座標測定工程(S102)として、まずは、検出面上におけるマルチ2次電子ビーム300の位置を測定する。まず、マルチ検出器222の代わりに、図示しない電子線検出イメージセンサ(Electron Detecting Image Sensor、以下EDISと呼ぶ)を取り付け、マルチ2次電子ビーム300をダイレクト・ディテクション・デバイスで検出することで、検出面上におけるマルチ2次電子ビーム300の位置を測定する。EDISは、ビームサイズよりも十分小さい画素を2次元状に配置したイメージセンサであり、例えばサイズ10μm角の画素を4000x3000個配置したものが有用である。個々の画素が電子線に感度を有するものであってもいいし、蛍光体を介して電子線を検出するものでも構わない。電子線を直接これにより、マルチ検出器222の検出面上におけるマルチ2次電子ビーム300の中心位置を原点とした2次座標系を設定できる。その後、ダイレクト・ディテクション・デバイスを取り外し、マルチ検出器222を取り付けることになる。図3の例では、各検出エレメント(D11〜D33)の位置が一例として示されているが、実際には、2次座標系における各検出エレメント(D11〜D33)の位置は把握できていない状態である。EDISでの測定は、マルチ1次電子ビーム20を照射して、基板101から放出されたマルチ2次電子ビーム300全体を測定しても良いし、マルチ1次電子ビーム20を1本ずつ照射して、それぞれ対応する2次電子ビームの位置を測定しても良い。ステージ105は停止した状態で行えばよい。また、基板101の代わりに、図示しないマーク或いは評価基板等に1次電子ビームを照射しても良い。 As the secondary electron beam coordinate measurement step (S102), first, the position of the multi-secondary electron beam 300 on the detection surface is measured. First, instead of the multi-detector 222, an electron beam detection image sensor (Electron Detecting Image Sensor, hereinafter referred to as EDIS) (hereinafter referred to as EDIS) (not shown) is attached, and the multi-secondary electron beam 300 is detected by a direct detection device. The position of the multi-secondary electron beam 300 on the detection surface is measured. EDIS is an image sensor in which pixels sufficiently smaller than the beam size are arranged in a two-dimensional manner. For example, one in which 4000 x 3000 pixels having a size of 10 μm square are arranged is useful. Each pixel may have sensitivity to an electron beam, or may detect an electron beam via a phosphor. Directly using the electron beam This makes it possible to set a secondary coordinate system with the center position of the multi-secondary electron beam 300 on the detection surface of the multi-detector 222 as the origin. After that, the direct detection device will be removed and the multi-detector 222 will be installed. In the example of FIG. 3, the positions of the detection elements (D11 to D33) are shown as an example, but in reality, the positions of the detection elements (D11 to D33) in the secondary coordinate system cannot be grasped. Is. For the measurement with EDIS, the multi-primary electron beam 20 may be irradiated to measure the entire multi-secondary electron beam 300 emitted from the substrate 101, or the multi-primary electron beams 20 may be irradiated one by one. The positions of the corresponding secondary electron beams may be measured. The stage 105 may be performed in a stopped state. Further, instead of the substrate 101, a mark (not shown), an evaluation substrate, or the like may be irradiated with a primary electron beam.

検出エレメント選択工程(S104)として、選択部69は、複数の検出エレメント(D11〜D33)のうち、2以上の検出エレメントを選択する。選択する場合に、中心部の検出エレメントD22とは異なる2以上の検出エレメントを選択する。例えば、中心部の検出エレメントD22とは異なる2つの検出エレメントD11,D31を選択する。なお、後述するように、ベクトル演算工程(S114)において3つの検出エレメント座標が必要となるので、望ましくは、中心部の検出エレメントD22とは異なる3つの検出エレメントを選択すると好適である。かかる場合に、直線上に並ばない3つの検出エレメントを選択する。例えば、3つの検出エレメントD11,D31,D33を選択する。あるいは、まずは2つの検出エレメントD11,D31を選択し、以降のベクトル演算工程(S114)の前までの各工程を実施した後で、さらにもう1つの検出エレメントを選択しても構わない。 As the detection element selection step (S104), the selection unit 69 selects two or more detection elements from the plurality of detection elements (D11 to D33). When selecting, two or more detection elements different from the detection element D22 in the central portion are selected. For example, two detection elements D11 and D31 different from the detection element D22 in the central portion are selected. As will be described later, since the coordinates of the three detection elements are required in the vector calculation step (S114), it is preferable to select three detection elements different from the detection element D22 in the central portion. In such a case, three detection elements that do not line up on a straight line are selected. For example, three detection elements D11, D31, and D33 are selected. Alternatively, two detection elements D11 and D31 may be selected first, and each step before the subsequent vector calculation step (S114) may be performed, and then another detection element may be selected.

検出エレメント座標探索工程(S106)として、探索部60は、それぞれ基板101(試料)面から放出される2次電子ビームを用いて、それぞれの2次電子ビームを含むマルチ2次電子ビームを検出するためのマルチ検出器222が有する複数の検出エレメントのうちの2以上の検出エレメントの座標を探索する。具体的には、選択された2以上の検出エレメントD11,D31(,D33)の座標を、それぞれいずれかの2次電子ビームを用いて探索する。 As the detection element coordinate search step (S106), the search unit 60 detects a multi-secondary electron beam including each secondary electron beam by using the secondary electron beams emitted from the surface of the substrate 101 (sample). The coordinates of two or more detection elements among the plurality of detection elements included in the multi-detector 222 for the purpose are searched. Specifically, the coordinates of the two or more selected detection elements D11 and D31 (, D33) are searched by using any of the secondary electron beams.

図6は、実施の形態1における検出エレメント座標の探索の仕方を説明するための図である。図6に示すように、ビーム選択アパーチャ基板232で選択することによりマルチ2次電子ビーム300を1本ずつ走査して、選択された検出エレメントD11,D31(,D33)に近い2次電子ビームをそれぞれ把握する。1本の2次電子ビームに絞るために、マルチ1次電子ビーム20を1本ずつ選択する。図6の例では、検出エレメントD11を2次電子ビームB21で探索できる場合を示している。同様に、検出エレメントD31を2次電子ビームB31で探索できる場合を示している。 FIG. 6 is a diagram for explaining how to search for the detection element coordinates in the first embodiment. As shown in FIG. 6, the multi-secondary electron beams 300 are scanned one by one by selecting the beam selection aperture substrate 232 to obtain secondary electron beams close to the selected detection elements D11, D31 (, D33). Grasp each. The multi-primary electron beams 20 are selected one by one in order to narrow down to one secondary electron beam. In the example of FIG. 6, the case where the detection element D11 can be searched by the secondary electron beam B21 is shown. Similarly, the case where the detection element D31 can be searched by the secondary electron beam B31 is shown.

図7は、実施の形態1におけるビーム選択アパーチャ基板232の構成を示す図である。図7において、ビーム選択アパーチャ基板232には、マルチ1次電子ビーム20全体が通過可能な大開口11と、1本の1次電子ビームしか通過できないサイズの小開口13とが基板上に形成される。ビーム選択アパーチャ制御回路136の制御のもと、駆動機構234は、ビーム選択アパーチャ基板232を水平移動させることによって、マルチ1次電子ビーム20のうち1本の1次電子ビームを選択的に通過させる。ビーム選択アパーチャ基板232を通過した1次電子ビームは、基板101に照射され、対応する2次電子ビームを放出する。放出された2次電子ビームは、ビームセパレーター214により偏向され、2次電子光学系152のアライメントコイル225,226に進む。 FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the beam selection aperture substrate 232 according to the first embodiment. In FIG. 7, the beam selection aperture substrate 232 has a large aperture 11 through which the entire multi-primary electron beam 20 can pass and a small aperture 13 having a size that allows only one primary electron beam to pass through. NS. Under the control of the beam selection aperture control circuit 136, the drive mechanism 234 selectively passes one of the primary electron beams 20 of the multi-primary electron beams 20 by horizontally moving the beam selection aperture substrate 232. .. The primary electron beam that has passed through the beam selection aperture substrate 232 irradiates the substrate 101 and emits the corresponding secondary electron beam. The emitted secondary electron beam is deflected by the beam separator 214 and proceeds to the alignment coils 225 and 226 of the secondary electron optical system 152.

図8は、実施の形態1における2次電子ビームを走査する仕方の一例を説明するための図である。1本ずつに絞られた2次電子ビーム301は、アライメントコイル225で偏向され中心軌道が斜めに振られた後にアライメントコイル226で斜めに振られた軌道を当初の軌道軸と平行な軌道軸に振り戻す。これにより、入射角度を変えずに軸移動ができる。かかる軸移動により、マルチ検出器222に照射する位置を走査(スキャン)する。なお、ここでは、2つのアライメントコイル225,226で走査する場合を示しているが、これに限るものではない。例えば4極以上の電極で構成される偏向器を使って2次電子ビーム301を走査しても好適である。 FIG. 8 is a diagram for explaining an example of how to scan the secondary electron beam according to the first embodiment. The secondary electron beams 301 narrowed down one by one are deflected by the alignment coil 225 and the central orbit is oscillated diagonally, and then the orbit oscillated by the alignment coil 226 is made into an orbital axis parallel to the original orbital axis. Look back. As a result, the axis can be moved without changing the incident angle. By such axial movement, the position to be irradiated to the multi-detector 222 is scanned. Here, the case of scanning with two alignment coils 225 and 226 is shown, but the case is not limited to this. For example, it is also preferable to scan the secondary electron beam 301 using a deflector composed of electrodes having four or more poles.

図9Aは、実施の形態1における2次電子ビームの走査範囲の一例を示す図である。図9に示すように、各2次電子ビームの走査範囲は、2次電子ビーム間のビームピッチで囲まれる矩形領域(x,y方向に±0.5ビームピッチ)に設定すると好適である。なお、図9Aの例では、一部の2次電子ビームが様々な誤差要因(鋼製部材の加工精度、組立精度など)により設計上のビームピッチよりも大きいピッチで配列されている場合を示している。 FIG. 9A is a diagram showing an example of the scanning range of the secondary electron beam in the first embodiment. As shown in FIG. 9, it is preferable to set the scanning range of each secondary electron beam to a rectangular region (± 0.5 beam pitch in the x and y directions) surrounded by the beam pitch between the secondary electron beams. The example of FIG. 9A shows a case where some secondary electron beams are arranged at a pitch larger than the design beam pitch due to various error factors (machining accuracy of steel members, assembly accuracy, etc.). ing.

そして、マルチ1次電子ビーム20を1本ずつ選択して、走査範囲を走査することで検出エレメントD11に近い2次電子ビームを把握する。具体的にはD11からの出力が最大となるビームをD11に近いビームとして特定する。
次にD11に近いビームを特定した後にD11の位置を正確に把握するための探索方法について図9Bを用いて説明する。ビームB21によるD11からの出力が最大となる座標(Xmax、Ymax)(最大出力座標)を記録しておき、その座標を中心に探索範囲(再探索範囲17)を再定義する。例えば±0.5ビームピッチとする。その再探索範囲17内でB21を走査しながらD11の出力を記録していき、出力値と走査座標値のデータから重心座標を算出する。この重心座標を最終的なD11の座標として特定する。
Then, the multi-primary electron beams 20 are selected one by one, and the secondary electron beam close to the detection element D11 is grasped by scanning the scanning range. Specifically, the beam having the maximum output from D11 is specified as a beam close to D11.
Next, a search method for accurately grasping the position of D11 after identifying a beam close to D11 will be described with reference to FIG. 9B. The coordinates (Xmax, Ymax) (maximum output coordinates) at which the output from D11 by the beam B21 is maximized are recorded, and the search range (research range 17) is redefined around the coordinates. For example, ± 0.5 beam pitch. The output of D11 is recorded while scanning B21 within the re-search range 17, and the coordinates of the center of gravity are calculated from the data of the output value and the scanning coordinate value. The coordinates of the center of gravity are specified as the final coordinates of D11.

図10は、実施の形態1における選択された2つの検出エレメントの一方と2次電子ビームとが重なった場合を示す図である。図10の例では、検出エレメントD11で検出される2次電子ビームを探索する。図10の例では、2次電子ビームB21が検出エレメントD11で検出される場合を示している。そして、かかる2次電子ビームB21の位置はEDISで測定されているので、2次電子ビームB21の位置にかかる位置から検出される強度が最大となる位置までの相対的な走査位置が加算された位置を、検出エレメントD11の座標(x1,y1)として探索(検出)できる。 FIG. 10 is a diagram showing a case where one of the two selected detection elements in the first embodiment and the secondary electron beam overlap each other. In the example of FIG. 10, the secondary electron beam detected by the detection element D11 is searched. In the example of FIG. 10, the case where the secondary electron beam B21 is detected by the detection element D11 is shown. Since the position of the secondary electron beam B21 is measured by EDIS, the relative scanning position from the position of the secondary electron beam B21 to the position where the detected intensity is maximized is added. The position can be searched (detected) as the coordinates (x1, y1) of the detection element D11.

図11は、実施の形態1における選択された2つの検出エレメントの他方と2次電子ビームとが重なった場合を示す図である。検出エレメントD11の座標(x1,y1)を検出する場合と同様の動作を行うことで、検出エレメントD31で検出される2次電子ビームを探索する。図11の例では、2次電子ビームB31が検出エレメントD31で検出される場合を示している。そして、かかる2次電子ビームB31の位置はEDISで測定されているので、2次電子ビームB31の位置にかかる位置から検出される強度が最大となる位置までの相対的な走査位置が加算された位置を、検出エレメントD31の座標(x2,y2)として探索(検出)できる。 FIG. 11 is a diagram showing a case where the other of the two selected detection elements in the first embodiment and the secondary electron beam overlap each other. By performing the same operation as when detecting the coordinates (x1, y1) of the detection element D11, the secondary electron beam detected by the detection element D31 is searched. In the example of FIG. 11, the case where the secondary electron beam B31 is detected by the detection element D31 is shown. Since the position of the secondary electron beam B31 is measured by EDIS, the relative scanning position from the position of the secondary electron beam B31 to the position where the detected intensity is maximized is added. The position can be searched (detected) as the coordinates (x2, y2) of the detection element D31.

なお、3つの検出エレメントを選択した場合には、同様に、3つ目の検出エレメントD33の座標(x3,y3)を探索(検出)する。 When three detection elements are selected, the coordinates (x3, y3) of the third detection element D33 are searched (detected) in the same manner.

検出器回転工程(S108)として、検出器ステージ制御回路130は、駆動機構132を制御して、回転ステージ227を回転させる。これにより、回転ステージ227は、予め設定された回転角度φ(第1の回転角度)でマルチ検出器222を回転させる。 In the detector rotation step (S108), the detector stage control circuit 130 controls the drive mechanism 132 to rotate the rotation stage 227. As a result, the rotation stage 227 rotates the multi-detector 222 at a preset rotation angle φ (first rotation angle).

図12は、実施の形態1における回転前後のマルチ2次電子ビームとマルチ検出器の複数の検出エレメントとの位置関係の一例を示す図である。図12に示すように、複数の検出エレメントD11〜D33の中心がマルチ検出器222の回転中心(rx,ry)とは限らない。よって、マルチ検出器222を回転角度φだけ回転させた状態では、回転前に座標を検出した検出エレメントD11,D31,D33の回転後の位置は不明な状態となる。図12の例では、回転角度φだけマルチ検出器222を回転させることで検出エレメントD11が検出エレメントD11´に移動した状態を示している。同様に、検出エレメントD31が検出エレメントD31´に移動した状態を示している。 FIG. 12 is a diagram showing an example of the positional relationship between the multi-secondary electron beam before and after rotation and the plurality of detection elements of the multi-detector in the first embodiment. As shown in FIG. 12, the centers of the plurality of detection elements D11 to D33 are not necessarily the rotation centers (rx, ry) of the multi-detector 222. Therefore, when the multi-detector 222 is rotated by the rotation angle φ, the positions of the detection elements D11, D31, and D33 whose coordinates are detected before the rotation are unknown. In the example of FIG. 12, the detection element D11 is moved to the detection element D11'by rotating the multi-detector 222 by the rotation angle φ. Similarly, it shows a state in which the detection element D31 has moved to the detection element D31'.

検出エレメント座標探索工程(S110)として、探索部60は、基板101面から放出されるそれぞれの2次電子ビームを用いて、回転後の2以上の検出エレメントの座標を探索する。具体的には、選択された2以上の検出エレメントD11,D31(,D33)の回転後の座標を、それぞれいずれかの2次電子ビームを用いて探索する。 In the detection element coordinate search step (S110), the search unit 60 searches for the coordinates of two or more detection elements after rotation by using the respective secondary electron beams emitted from the surface 101 of the substrate. Specifically, the coordinates after rotation of the two or more selected detection elements D11 and D31 (, D33) are searched by using any of the secondary electron beams.

図13は、実施の形態1における選択された2つの検出エレメントの一方と2次電子ビームとが重なった場合を示す図である。探索の仕方は、回転前の探索の仕方と同様である。図13の例では、検出エレメントD11′で検出される2次電子ビームを探索する。図13の例では、2次電子ビームB11が検出エレメントD11′で検出される場合を示している。そして、かかる2次電子ビームB11の位置はEDISで測定されているので、2次電子ビームB11の位置にかかる位置から検出される強度が最大となる位置までの相対的な走査位置が加算された位置を、検出エレメントD11′の座標(X1,Y1)として探索(検出)できる。 FIG. 13 is a diagram showing a case where one of the two selected detection elements in the first embodiment and the secondary electron beam overlap each other. The search method is the same as the search method before rotation. In the example of FIG. 13, the secondary electron beam detected by the detection element D11'is searched. In the example of FIG. 13, the case where the secondary electron beam B11 is detected by the detection element D11'is shown. Since the position of the secondary electron beam B11 is measured by EDIS, the relative scanning position from the position of the secondary electron beam B11 to the position where the detected intensity is maximized is added. The position can be searched (detected) as the coordinates (X1, Y1) of the detection element D11'.

図14は、実施の形態1における選択された2つの検出エレメントの他方と2次電子ビームとが重なった場合を示す図である。検出エレメントD11′の座標(X1,Y1)を検出する場合と同様の動作を行うことで、検出エレメントD31′で検出される2次電子ビームを探索する。図14の例では、2次電子ビームB31が検出エレメントD31′で検出される場合を示している。そして、かかる2次電子ビームB31の位置はEDISで測定されているので、2次電子ビームB31の位置にかかる位置から検出される強度が最大となる位置までの相対的な走査位置が加算された位置を、検出エレメントD31′の座標(X2,Y2)として探索(検出)できる。 FIG. 14 is a diagram showing a case where the other of the two selected detection elements in the first embodiment and the secondary electron beam overlap each other. By performing the same operation as when detecting the coordinates (X1, Y1) of the detection element D11', the secondary electron beam detected by the detection element D31' is searched. In the example of FIG. 14, the case where the secondary electron beam B31 is detected by the detection element D31'is shown. Since the position of the secondary electron beam B31 is measured by EDIS, the relative scanning position from the position of the secondary electron beam B31 to the position where the detected intensity is maximized is added. The position can be searched (detected) as the coordinates (X2, Y2) of the detection element D31'.

図15は、実施の形態1における回転前後のマルチ検出器の複数の検出エレメントの座標の一例を示す図である。図15に示すように、検出エレメントD11(D11′)は、未知の回転中心座標(rx,ry)を軸に回転前の座標(x1,y1)から回転後の座標(X1,Y1)へと移動している。同様に、検出エレメントD31(D31′)は、未知の回転中心座標(rx,ry)を軸に回転前の座標(x2,y2)から回転後の座標(X2,Y2)へと移動している。 FIG. 15 is a diagram showing an example of the coordinates of a plurality of detection elements of the multi-detector before and after rotation in the first embodiment. As shown in FIG. 15, the detection element D11 (D11') changes from the coordinates before rotation (x1, y1) to the coordinates after rotation (X1, Y1) about the unknown center of rotation coordinates (rx, ry). I'm moving. Similarly, the detection element D31 (D31') moves from the coordinates before rotation (x2, y2) to the coordinates after rotation (X2, Y2) about the unknown center of rotation coordinates (rx, ry). ..

回転中心算出工程(S112)として、回転中心算出部61は、マルチ検出器222を回転させた回転角度φと、探索された回転前後の2以上の検出エレメントD11(D11′),D31(D31′)の各座標(x1,y1),(x2,y2),(X1,Y1),(X2,Y2)を用いて、マルチ検出器222の回転中心座標(rx,ry)を演算する。 In the rotation center calculation step (S112), the rotation center calculation unit 61 has the rotation angle φ obtained by rotating the multi-detector 222 and two or more detection elements D11 (D11') and D31 (D31') before and after the searched rotation. ), (X1, y1), (x2, y2), (X1, Y1), (X2, Y2) are used to calculate the rotation center coordinates (rx, ry) of the multi-detector 222.

図16は、実施の形態1における回転中心座標を算出するための演算式を示す図である。回転前後の座標の関係から式(1)により求めることができる。 FIG. 16 is a diagram showing an arithmetic expression for calculating the rotation center coordinates in the first embodiment. It can be obtained by Eq. (1) from the relationship of coordinates before and after rotation.

以上の処理により、少なくとも2つの検出エレメントD11(D11′),D31(D31′)の回転前後の各座標(x1,y1),(x2,y2),(X1,Y1),(X2,Y2)と、回転中心座標(rx,ry)とを取得できる。また、3つの検出エレメントを選択した場合には、同様に、3つ目の検出エレメントD33の回転前の座標(x3,y3)を取得できる。3つの検出エレメントを選択していない場合には、3つ目の検出エレメントの選択と回転前の座標(x3,y3)の探索とを実施する。3つ目の検出エレメントを選択する場合、中心部の検出エレメントD22とは異なる検出エレメントであって、先の2つの検出エレメントD11,D31との関係において、3つの検出エレメントが直線上に並ばない検出エレメントを選択する。 By the above processing, the coordinates (x1, y1), (x2, y2), (X1, Y1), (X2, Y2) before and after the rotation of at least two detection elements D11 (D11') and D31 (D31') And the coordinates of the center of rotation (rx, ry) can be obtained. Further, when the three detection elements are selected, the coordinates (x3, y3) before the rotation of the third detection element D33 can be obtained in the same manner. When the three detection elements are not selected, the selection of the third detection element and the search for the coordinates (x3, y3) before rotation are performed. When the third detection element is selected, the detection elements are different from the detection element D22 in the central portion, and the three detection elements are not arranged in a straight line in relation to the two detection elements D11 and D31. Select a detection element.

ベクトル演算工程(S114)として、ベクトル演算部62は、3つの検出エレメントのうち、1つの検出エレメントの座標から回転中心座標(rx,ry)へのベクトルをかかる1つの検出エレメントの座標から残りの2つの検出エレメントの座標への2つのベクトルに分解する演算を行う。 In the vector calculation step (S114), the vector calculation unit 62 applies a vector from the coordinates of one detection element to the coordinates of the center of rotation (rx, ry) among the three detection elements, and the rest from the coordinates of the one detection element. The operation of decomposing into two vectors to the coordinates of the two detection elements is performed.

図17は、実施の形態1における検出エレメント座標のベクトル演算の仕方を説明するための図である。上述した回転前の3つの検出エレメントD11,D31,D33のうち、1つ検出エレメントD31の座標(x2,y2)から回転中心座標(rx,ry)へのベクトルRを、検出エレメントD31の座標(x2,y2)から検出エレメントD33の座標(x3,y3)へのベクトルPと、検出エレメントD31の座標(x2,y2)から検出エレメントD11の座標(x1,y1)へのベクトルQとに分解する。3つの検出エレメントD11,D31,D33のうち、回転中心座標(rx,ry)へのベクトルに対して両側に2つの検出エレメントD11,D33が分かれて位置することになる残りの1つの検出エレメントD31を基準として用いると好適である。ベクトルRは、ベクトルPとベクトルQとを用いて次の式(2)で定義できる。式(2)では、ベクトルを示す記号(−)は省略している。
(2) R=αP+βQ
FIG. 17 is a diagram for explaining how to perform vector calculation of the detection element coordinates in the first embodiment. Of the three detection elements D11, D31, and D33 before rotation described above, the vector R from the coordinates (x2, y2) of one detection element D31 to the rotation center coordinates (rx, ry) is the coordinate of the detection element D31 (. It is decomposed into a vector P from x2, y2) to the coordinates (x3, y3) of the detection element D33 and a vector Q from the coordinates (x2, y2) of the detection element D31 to the coordinates (x1, y1) of the detection element D11. .. Of the three detection elements D11, D31, and D33, the remaining one detection element D31 in which the two detection elements D11 and D33 are separately located on both sides with respect to the vector to the rotation center coordinates (rx, ry). It is preferable to use as a reference. The vector R can be defined by the following equation (2) using the vector P and the vector Q. In the equation (2), the symbol (-) indicating the vector is omitted.
(2) R = αP + βQ

図18は、実施の形態1におけるベクトル係数を算出するための演算式を示す図である。未知のベクトル係数α,βは、式(3)で求めることができる。 FIG. 18 is a diagram showing an arithmetic expression for calculating the vector coefficient in the first embodiment. The unknown vector coefficients α and β can be obtained by Eq. (3).

中心対応座標算出工程(S116)として、中心対応座標算出部63は、複数の検出エレメントD11,D31,D33に対する回転中心座標(rx,ry)の位置関係と同様の位置関係になるマルチ2次電子ビームB11,B31,B33に対する対応座標Bcを演算する。 In the center-corresponding coordinate calculation step (S116), the center-corresponding coordinate calculation unit 63 has a multi-secondary electron having the same positional relationship as the rotational center coordinates (rx, ry) with respect to the plurality of detection elements D11, D31, and D33. The corresponding coordinates Bc for the beams B11, B31, and B33 are calculated.

図19は、実施の形態1における2次電子ビーム座標のベクトル演算の仕方を説明するための図である。図19において、対応座標Bcは、分解された2つのベクトルαP,βQをマルチ2次電子ビームのうちの3つの2次電子ビームB11,B31,B33の座標に適用した場合における2つのベクトルの合成ベクトルの座標として演算される。具体的には、中心対応座標算出部63は、基準となる検出エレメントD31に対応する2次電子ビームB31から検出エレメントD33に対応する2次電子ビームB33へのベクトルP′にベクトル係数αを乗じたαP′と、検出エレメントD31に対応する2次電子ビームB31から検出エレメントD11に対応する2次電子ビームB11へのベクトルQ′にベクトル係数βを乗じたβQ′との合成ベクトルR′を演算する。そして、中心対応座標算出部63は、2次電子ビームB31を起点とした合成ベクトルR′の座標を対応座標Bcとして算出する。 FIG. 19 is a diagram for explaining how to perform vector calculation of secondary electron beam coordinates in the first embodiment. In FIG. 19, the corresponding coordinates Bc are the composite of the two vectors when the two decomposed vectors αP and βQ are applied to the coordinates of the three secondary electron beams B11, B31 and B33 of the multi-secondary electron beams. Calculated as vector coordinates. Specifically, the center-corresponding coordinate calculation unit 63 multiplies the vector P'from the secondary electron beam B31 corresponding to the reference detection element D31 to the secondary electron beam B33 corresponding to the detection element D33 by the vector coefficient α. Calculate the composite vector R ′ of αP ′ and βQ ′ obtained by multiplying the vector Q ′ from the secondary electron beam B31 corresponding to the detection element D31 to the secondary electron beam B11 corresponding to the detection element D11 by the vector coefficient β. do. Then, the center corresponding coordinate calculation unit 63 calculates the coordinates of the composite vector R'starting from the secondary electron beam B31 as the corresponding coordinates Bc.

シフト量算出工程(S118)として、シフト量算出部64は、回転中心座標(rx,ry)をマルチ2次電子ビームに対する対応座標Bcにシフトするためのシフト量(dx,dy)を演算する。 As the shift amount calculation step (S118), the shift amount calculation unit 64 calculates the shift amount (dx, dy) for shifting the rotation center coordinates (rx, ry) to the coordinates Bc corresponding to the multi-secondary electron beam.

残りの検出エレメント座標算出工程(S120)として、座標算出部65は、探索された2以上の検出エレメントの各座標を用いて、複数の検出エレメントD11〜D33の残りの検出エレメントの座標を演算する。 As the remaining detection element coordinate calculation step (S120), the coordinate calculation unit 65 calculates the coordinates of the remaining detection elements of the plurality of detection elements D11 to D33 using the coordinates of the two or more detected detection elements searched for. ..

図20は、実施の形態1における複数の検出エレメントの各座標の算出手法を説明するための図である。上述した例では、3つの検出エレメントD11,D31,D33の各座標(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)が既に探索によりわかっている。また、マルチ検出器222の複数の検出エレメントD11〜D33は、直交する2軸に沿って同じピッチでアレイ配置された3×3の検出エレメントであるものとする。よって、少なくとも2つの検出エレメントの各座標が分かれば、残りの検出エレメントの各座標を演算できる。図20の例では、3つの検出エレメントD11,D31,D33の各座標(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)がわかっている場合に、残りの検出エレメントの各座標を算出する手法の一例が示さている。 FIG. 20 is a diagram for explaining a method of calculating the coordinates of each of the plurality of detection elements according to the first embodiment. In the above example, the coordinates (x1, y1), (x2, y2), and (x3, y3) of the three detection elements D11, D31, and D33 are already known by the search. Further, it is assumed that the plurality of detection elements D11 to D33 of the multi-detector 222 are 3 × 3 detection elements arranged in an array at the same pitch along two orthogonal axes. Therefore, if the coordinates of at least two detection elements are known, the coordinates of the remaining detection elements can be calculated. In the example of FIG. 20, when the coordinates (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) of the three detection elements D11, D31, and D33 are known, the coordinates of the remaining detection elements are used. An example of the calculation method is shown.

例えば、検出エレメントD21の座標(x4,y4)は、検出エレメントD11,D31の各座標(x1,y1),(x2,y2)を結ぶ直線の中央の位置として算出される。例えば、検出エレメントD32の座標(x5,y5)は、検出エレメントD31,D33の各座標(x2,y2),(x3,y3)を結ぶ直線の中央の位置として算出される。例えば、検出エレメントD22の座標(x6,y6)は、検出エレメントD11,D33の各座標(x1,y1),(x3,y3)を結ぶ直線の中央の位置として算出される。 For example, the coordinates (x4, y4) of the detection element D21 are calculated as the center position of the straight line connecting the coordinates (x1, y1) and (x2, y2) of the detection elements D11 and D31. For example, the coordinates (x5, y5) of the detection element D32 are calculated as the center position of the straight line connecting the coordinates (x2, y2) and (x3, y3) of the detection elements D31 and D33. For example, the coordinates (x6, y6) of the detection element D22 are calculated as the center position of the straight line connecting the coordinates (x1, y1) and (x3, y3) of the detection elements D11 and D33.

例えば、検出エレメントD13の座標(x7,y7)は、検出エレメントD11の座標(x1,y1)に検出エレメントD31の座標(x2,y2)から検出エレメントD33の座標(x3,y3)へのベクトルを加算した値の位置として算出される。或いは、検出エレメントD13の座標(x7,y7)は、D33の座標(x3,y3)に検出エレメントD31の座標(x2,y2)から検出エレメントD11の座標(x1,y1)へのベクトルを加算した値の位置として算出される。或いは、検出エレメントD13の座標(x7,y7)は、検出エレメントD31の座標(x2,y2)に検出エレメントD31の座標(x2,y2)から検出エレメントD22の座標へのベクトルの2倍を加算した値の位置として算出される。或いは、これらの3つの式の平均値として算出されるとさらに好適である。 For example, the coordinates (x7, y7) of the detection element D13 are a vector from the coordinates (x2, y2) of the detection element D31 to the coordinates (x3, y3) of the detection element D33 at the coordinates (x1, y1) of the detection element D11. It is calculated as the position of the added value. Alternatively, for the coordinates (x7, y7) of the detection element D13, a vector from the coordinates (x2, y2) of the detection element D31 to the coordinates (x1, y1) of the detection element D11 is added to the coordinates (x3, y3) of D33. Calculated as the position of the value. Alternatively, the coordinates (x7, y7) of the detection element D13 are obtained by adding twice the vector from the coordinates of the detection element D31 (x2, y2) to the coordinates of the detection element D22 to the coordinates (x2, y2) of the detection element D31. Calculated as the position of the value. Alternatively, it is more preferable to calculate as the average value of these three equations.

例えば、検出エレメントD12の座標(x8,y8)は、検出エレメントD11,D13の各座標を結ぶ直線の中央の位置として算出される。例えば、検出エレメントD23の座標(x9,y9)は、検出エレメントD13,D33の各座標を結ぶ直線の中央の位置として算出される。 For example, the coordinates (x8, y8) of the detection element D12 are calculated as the center position of the straight line connecting the coordinates of the detection elements D11 and D13. For example, the coordinates (x9, y9) of the detection element D23 are calculated as the center position of the straight line connecting the coordinates of the detection elements D13 and D33.

以上により、マルチ検出器222の3×3の9つのすべての検出エレメントD11〜D33の各座標(x1,y1)〜(x9,y9)を取得することができる。 As described above, the coordinates (x1, y1) to (x9, y9) of all nine detection elements D11 to D33 of 3 × 3 of the multi-detector 222 can be acquired.

回転角度算出工程(S122)として、回転角度算出部66は、探索された2以上の検出エレメントの各座標の少なくとも1つとマルチ検出器222の回転中心座標(rx,ry)とを用いて、複数の検出エレメントD11〜D33をマルチ2次電子ビームB11〜B33に位置合わせするための回転角度θ(第2の回転角度)を算出する。 As the rotation angle calculation step (S122), the rotation angle calculation unit 66 uses at least one of the coordinates of each of the two or more detected elements searched and the rotation center coordinates (rx, ry) of the multi-detector 222, and a plurality of them. The rotation angle θ (second rotation angle) for aligning the detection elements D11 to D33 of the above with the multi-secondary electron beams B11 to B33 is calculated.

図21は、実施の形態1における位置合わせ角度を算出するための演算式を示す図である。複数の検出エレメントD11〜D33をマルチ2次電子ビームB11〜B33に位置合わせした位置合わせ後の検出エレメントD11〜D33の各座標(X1′,Y1′)〜(X9′,Y9′)のうちの1つの検出エレメントD11の座標(X1′,Y1′)は、位置合わせ前の検出エレメントD11の座標(x1,y1)と、回転中心座標(rx,ry)と、未知の回転角度θと、を用いて、図21に示す式(4)のように定義できる。検出エレメントD11の代わりに、他の検出エレメントを用いた場合も同様である。かかる式(4)を変形することにより、未知の回転角度θを求めることができる。さらに精度を高めるためには、3×3の9つのすべての検出エレメントD11〜D33の各座標(x1,y1)〜(x9,y9)を使って、未知の回転角度θを求めると好適である。 FIG. 21 is a diagram showing an arithmetic expression for calculating the alignment angle in the first embodiment. Of the coordinates (X1', Y1') to (X9', Y9') of the detection elements D11 to D33 after the alignment in which the plurality of detection elements D11 to D33 are aligned with the multi-secondary electron beams B11 to B33. The coordinates (X1', Y1') of one detection element D11 are the coordinates (x1, y1) of the detection element D11 before alignment, the coordinates of the center of rotation (rx, ry), and the unknown rotation angle θ. By using it, it can be defined as the equation (4) shown in FIG. The same applies when another detection element is used instead of the detection element D11. By modifying the equation (4), an unknown rotation angle θ can be obtained. In order to further improve the accuracy, it is preferable to obtain the unknown rotation angle θ by using the coordinates (x1, y1) to (x9, y9) of all nine detection elements D11 to D33 of 3 × 3. ..

具体的には図21に示す式(4)および式(5)から求めることができる。 Specifically, it can be obtained from the equations (4) and (5) shown in FIG.

以上のようにして、位置合わせのためのシフト量(dx,dy)と回転角度θを得ることができる。 As described above, the shift amount (dx, dy) for alignment and the rotation angle θ can be obtained.

なお、上述した例では、回転中心座標(rx,ry)を得るために回転角度φだけマルチ検出器222を回転させる前の検出エレメントD11〜D33の各座標(x1,y1)〜(x9,y9)を用いて回転角度θを求めたが、これに限るものではない。回転角度φだけマルチ検出器222を回転させた後の検出エレメントD11〜D33の各座標(X1,Y1)〜(X9,Y9)を用いて位置合わせのための回転角度θ′を求めても構わない。かかる場合には、回転させた後の探索した2つの検出エレメントD11,D31の各座標(X1,Y1),(X2,Y2)の他に残りの各座標(X3,Y3)〜(X9,Y9)を求めておけばよい。或いは、回転させた後の探索した2つの検出エレメントD11,D31の各座標(X1,Y1),(X2,Y2)の少なくとも1つを用いて、式(4)を適用して位置合わせのための回転角度θ′を求めても構わない。かかる場合、式(4)の(x1,y1)は(X1,Y1)と読み替え、θはθ′と読み替えればよい。 In the above example, the coordinates (x1, y1) to (x9, y9) of the detection elements D11 to D33 before the multi-detector 222 is rotated by the rotation angle φ in order to obtain the rotation center coordinates (rx, ry). ) Was used to determine the rotation angle θ, but the present invention is not limited to this. The rotation angle θ'for alignment may be obtained using the coordinates (X1, Y1) to (X9, Y9) of the detection elements D11 to D33 after rotating the multi-detector 222 by the rotation angle φ. No. In such a case, in addition to the coordinates (X1, Y1) and (X2, Y2) of the two detected detection elements D11 and D31 searched after being rotated, the remaining coordinates (X3, Y3) to (X9, Y9). ) Should be sought. Alternatively, for alignment, the equation (4) is applied using at least one of the coordinates (X1, Y1) and (X2, Y2) of the two detected elements D11 and D31 searched after being rotated. The rotation angle θ'of may be obtained. In such a case, (x1, y1) in the equation (4) may be read as (X1, Y1), and θ may be read as θ ′.

シフト工程(S124)として、シフト処理部68は、シフト量(dx,dy)を用いてマルチ検出器222をシフトする。 As a shift step (S124), the shift processing unit 68 shifts the multi-detector 222 using the shift amount (dx, dy).

図22は、実施の形態1における複数の検出エレメントをシフトする様子を説明するための図である。図22では回転中心座標(rx,ry)に位置していたマルチ検出器222の回転中心Dcをマルチ2次電子ビームB11〜B33の対応座標Bcに合わせるようにマルチ検出器222をシフトする。検出器ステージ制御回路130の制御の下に駆動機構132によりx,yステージ228を移動させてことによって、マルチ検出器222をシフトする。 FIG. 22 is a diagram for explaining how the plurality of detection elements in the first embodiment are shifted. In FIG. 22, the multi-detector 222 is shifted so that the rotation center Dc of the multi-detector 222 located at the rotation center coordinates (rx, ry) is aligned with the corresponding coordinates Bc of the multi-secondary electron beams B11 to B33. The multi-detector 222 is shifted by moving the x, y stages 228 by the drive mechanism 132 under the control of the detector stage control circuit 130.

回転工程(S126)として、回転処理部67は、回転角度θでマルチ検出器222を回転させる。 As a rotation step (S126), the rotation processing unit 67 rotates the multi-detector 222 at a rotation angle θ.

図23は、実施の形態1における複数の検出エレメントを回転する様子を説明するための図である。図23では、マルチ2次電子ビームB11〜B33の対応座標Bcに合わせたマルチ検出器222の回転中心Dcを軸に、回転角度θだけマルチ検出器222を回転させる。検出器ステージ制御回路130の制御の下に駆動機構132により回転ステージ227を回転させることによって、マルチ検出器222を回転させる。 FIG. 23 is a diagram for explaining how the plurality of detection elements according to the first embodiment are rotated. In FIG. 23, the multi-detector 222 is rotated by a rotation angle θ around the rotation center Dc of the multi-detector 222 aligned with the corresponding coordinates Bc of the multi-secondary electron beams B11 to B33. The multi-detector 222 is rotated by rotating the rotary stage 227 by the drive mechanism 132 under the control of the detector stage control circuit 130.

以上の動作により、マルチ検出器222の複数の検出エレメントD11〜D33をマルチ2次電子ビームB11〜B33に位置合わせできる。 By the above operation, the plurality of detection elements D11 to D33 of the multi-detector 222 can be aligned with the multi-secondary electron beams B11 to B33.

検査処理工程(S130)として、位置合わせが行われた検査装置100を用いて、基板101を検査する。 As the inspection processing step (S130), the substrate 101 is inspected using the aligned inspection device 100.

図24は、実施の形態1における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。図24において、基板101が半導体基板(ウェハ)である場合、半導体基板(ウェハ)の検査領域330には、複数のチップ(ウェハダイ)332が2次元のアレイ状に形成されている。各チップ332には、露光用マスク基板に形成された1チップ分のマスクパターンが図示しない露光装置(ステッパ)によって例えば1/4に縮小されて転写されている。1チップ分のマスクパターンは、一般に、複数の図形パターンにより構成される。 FIG. 24 is a diagram showing an example of a plurality of chip regions formed on the semiconductor substrate according to the first embodiment. In FIG. 24, when the substrate 101 is a semiconductor substrate (wafer), a plurality of chips (wafer dies) 332 are formed in a two-dimensional array in the inspection region 330 of the semiconductor substrate (wafer). A mask pattern for one chip formed on an exposure mask substrate is transferred to each chip 332 by being reduced to, for example, 1/4 by an exposure device (stepper) (not shown). The mask pattern for one chip is generally composed of a plurality of graphic patterns.

図25は、実施の形態1における検査処理を説明するための図である。図25に示すように、各チップ332の領域は、例えばy方向に向かって所定の幅で複数のストライプ領域32に分割される。画像取得機構150によるスキャン動作は、例えば、ストライプ領域32毎に実施される。例えば、−x方向にステージ105を移動させながら、相対的にx方向にストライプ領域32のスキャン動作を進めていく。各ストライプ領域32は、長手方向に向かって複数の矩形領域33に分割される。対象となる矩形領域33へのビームの移動は、主偏向器208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。 FIG. 25 is a diagram for explaining the inspection process according to the first embodiment. As shown in FIG. 25, the region of each chip 332 is divided into a plurality of stripe regions 32 with a predetermined width in the y direction, for example. The scanning operation by the image acquisition mechanism 150 is performed, for example, for each stripe region 32. For example, while moving the stage 105 in the −x direction, the scanning operation of the stripe region 32 is relatively advanced in the x direction. Each stripe region 32 is divided into a plurality of rectangular regions 33 in the longitudinal direction. The movement of the beam to the rectangular region 33 of interest is performed by batch deflection of the entire multi-primary electron beam 20 by the main deflector 208.

図25の例では、例えば、5×5列のマルチ1次電子ビーム20の場合を示している。1回のマルチ1次電子ビーム20の照射で照射可能な照射領域34は、(基板101面上におけるマルチ1次電子ビーム20のx方向のビーム間ピッチにx方向のビーム数を乗じたx方向サイズ)×(基板101面上におけるマルチ1次電子ビーム20のy方向のビーム間ピッチにy方向のビーム数を乗じたy方向サイズ)で定義される。照射領域34が、マルチ1次電子ビーム20の視野となる。そして、マルチ1次電子ビーム20を構成する各1次電子ビーム10は、自身のビームが位置するx方向のビーム間ピッチとy方向のビーム間ピッチとで囲まれるサブ照射領域29内に照射され、当該サブ照射領域29内を走査(スキャン動作)する。各1次電子ビーム10は、互いに異なるいずれかのサブ照射領域29を担当することになる。そして、各ショット時に、各1次電子ビーム10は、担当サブ照射領域29内の同じ位置を照射することになる。サブ照射領域29内の1次電子ビーム10の移動は、副偏向器209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。かかる動作を繰り返し、1つの1次電子ビーム10で1つのサブ照射領域29内を順に照射していく。 In the example of FIG. 25, for example, the case of a 5 × 5 row multi-primary electron beam 20 is shown. The irradiation region 34 that can be irradiated by one irradiation of the multi-primary electron beam 20 is (the x-direction obtained by multiplying the x-direction beam-to-beam pitch of the multi-primary electron beam 20 on the substrate 101 surface by the number of beams in the x-direction. Size) × (size in the y direction obtained by multiplying the pitch between beams in the y direction of the multi-primary electron beam 20 on the surface of the substrate 101 by the number of beams in the y direction). The irradiation region 34 becomes the field of view of the multi-primary electron beam 20. Then, each of the primary electron beams 10 constituting the multi-primary electron beam 20 is irradiated in the sub-irradiation region 29 surrounded by the inter-beam pitch in the x-direction and the inter-beam pitch in the y direction in which the own beam is located. , Scan (scan operation) in the sub-irradiation area 29. Each primary electron beam 10 is responsible for any of the sub-irradiation regions 29 that are different from each other. Then, at each shot, each primary electron beam 10 irradiates the same position in the responsible sub-irradiation region 29. The movement of the primary electron beam 10 in the sub-irradiation region 29 is performed by batch deflection of the entire multi-primary electron beam 20 by the sub-deflector 209. This operation is repeated to sequentially irradiate the inside of one sub-irradiation region 29 with one primary electron beam 10.

各ストライプ領域32の幅は、照射領域34のy方向サイズと同様、或いはスキャンマージン分狭くしたサイズに設定すると好適である。図25の例では、照射領域34が矩形領域33と同じサイズの場合を示している。但し、これに限るものではない。照射領域34が矩形領域33よりも小さくても良い。或いは大きくても構わない。そして、マルチ1次電子ビーム20を構成する各1次電子ビーム10は、自身のビームが位置するサブ照射領域29内に照射され、当該サブ照射領域29内を走査(スキャン動作)する。そして、1つのサブ照射領域29のスキャンが終了したら、主偏向器208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照射位置が同じストライプ領域32内の隣接する矩形領域33へと移動する。かかる動作を繰り返し、ストライプ領域32内を順に照射していく。1つのストライプ領域32のスキャンが終了したら、ステージ105の移動或いは/及び主偏向器208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照射領域34が次のストライプ領域32へと移動する。以上のように各1次電子ビーム10の照射によってサブ照射領域29毎のスキャン動作および2次電子画像の取得が行われる。これらのサブ照射領域29毎の2次電子画像を組み合わせることで、矩形領域33の2次電子画像、ストライプ領域32の2次電子画像、或いはチップ332の2次電子画像が構成される。また、実際に画像比較を行う場合には、各矩形領域33内のサブ照射領域29をさらに複数のフレーム領域30に分割して、フレーム領域30毎のフレーム画像31について比較することになる。図8の例では、1つの1次電子ビーム10によってスキャンされるサブ照射領域29を例えばx,y方向にそれぞれ2分割することによって形成される4つのフレーム領域30に分割する場合を示している。 It is preferable that the width of each stripe region 32 is set to a size similar to the y-direction size of the irradiation region 34 or narrowed by the scan margin. In the example of FIG. 25, the case where the irradiation area 34 has the same size as the rectangular area 33 is shown. However, it is not limited to this. The irradiation area 34 may be smaller than the rectangular area 33. Alternatively, it may be large. Then, each of the primary electron beams 10 constituting the multi-primary electron beam 20 is irradiated in the sub-irradiation region 29 in which its own beam is located, and scans (scans) in the sub-irradiation region 29. Then, when the scanning of one sub-irradiation region 29 is completed, the main deflector 208 moves to the adjacent rectangular region 33 in the stripe region 32 having the same irradiation position by the collective deflection of the entire multi-primary electron beam 20. This operation is repeated to irradiate the inside of the stripe region 32 in order. After scanning one striped region 32 is complete, the irradiated region 34 moves to the next striped region 32 by moving the stage 105 and / or batch deflection of the entire multi-primary electron beam 20 by the main deflector 208. As described above, by irradiating each of the primary electron beams 10, the scanning operation for each sub-irradiation region 29 and the acquisition of the secondary electron image are performed. By combining the secondary electron images for each of the sub-irradiation regions 29, a secondary electron image of the rectangular region 33, a secondary electron image of the stripe region 32, or a secondary electron image of the chip 332 is formed. Further, when actually performing image comparison, the sub-irradiation region 29 in each rectangular region 33 is further divided into a plurality of frame regions 30, and the frame image 31 for each frame region 30 is compared. The example of FIG. 8 shows a case where the sub-irradiation region 29 scanned by one primary electron beam 10 is divided into four frame regions 30 formed by dividing the sub-irradiation region 29 into two in the x and y directions, for example. ..

ここで、ステージ105が連続移動しながらマルチ1次電子ビーム20を基板101に照射する場合、マルチ1次電子ビーム20の照射位置がステージ105の移動に追従するように主偏向器208によって一括偏向によるトラッキング動作が行われる。そのため、マルチ2次電子ビーム300の放出位置がマルチ1次電子ビーム20の軌道中心軸に対して刻々と変化する。同様に、サブ照射領域29内をスキャンする場合に、各2次電子ビームの放出位置は、サブ照射領域29内で刻々と変化する。このように放出位置が変化した各2次電子ビームをマルチ検出器222の対応する検出領域内に照射させるように、偏向器218は、マルチ2次電子ビーム300を一括偏向する。 Here, when the substrate 101 is irradiated with the multi-primary electron beam 20 while the stage 105 continuously moves, the main deflector 208 collectively deflects the irradiation position of the multi-primary electron beam 20 so as to follow the movement of the stage 105. Tracking operation is performed by. Therefore, the emission position of the multi-secondary electron beam 300 changes every moment with respect to the orbital central axis of the multi-primary electron beam 20. Similarly, when scanning the inside of the sub-irradiation region 29, the emission position of each secondary electron beam changes every moment in the sub-irradiation region 29. The deflector 218 collectively deflects the multi-secondary electron beam 300 so that each secondary electron beam whose emission position has changed is irradiated into the corresponding detection region of the multi-detector 222.

以上のように、画像取得機構150は、ストライプ領域32毎に、スキャン動作をすすめていく。上述したように、マルチ1次電子ビーム20を照射して、マルチ1次電子ビーム20の照射に起因して基板101から放出されるマルチ2次電子ビーム300は、マルチ検出器222で検出される。検出されるマルチ2次電子ビーム300には、反射電子が含まれていても構わない。或いは、反射電子は、2次電子光学系152を移動中に発散し分離され、マルチ検出器222まで到達しない場合であっても構わない。マルチ検出器222によって検出された各サブ照射領域29内の画素毎の2次電子の検出データ(測定画像データ:2次電子画像データ:被検査画像データ)は、測定順に検出回路106に出力される。検出回路106内では、図示しないA/D変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ123に格納される。そして、得られた測定画像データは、位置回路107からの各位置を示す情報と共に、比較回路108に転送される。 As described above, the image acquisition mechanism 150 promotes the scanning operation for each stripe area 32. As described above, the multi-secondary electron beam 300 emitted from the substrate 101 due to the irradiation of the multi-primary electron beam 20 by irradiating the multi-primary electron beam 20 is detected by the multi-detector 222. .. The detected multi-secondary electron beam 300 may contain backscattered electrons. Alternatively, the backscattered electrons may be diverged and separated while moving through the secondary electron optics system 152, and may not reach the multi-detector 222. The secondary electron detection data (measured image data: secondary electron image data: inspected image data) for each pixel in each sub-irradiation region 29 detected by the multi-detector 222 is output to the detection circuit 106 in the order of measurement. NS. In the detection circuit 106, analog detection data is converted into digital data by an A / D converter (not shown) and stored in the chip pattern memory 123. Then, the obtained measurement image data is transferred to the comparison circuit 108 together with the information indicating each position from the position circuit 107.

図26は、実施の形態1における比較回路内の構成の一例を示す構成図である。図26において、比較回路108内には、磁気ディスク装置等の記憶装置50,52,56、フレーム画像作成部54、位置合わせ部57、及び比較部58が配置される。フレーム画像作成部54、位置合わせ部57、及び比較部58といった各「〜部」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「〜部」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いてもよい。或いは、異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。フレーム画像作成部54、位置合わせ部57、及び比較部58内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度図示しないメモリ、或いはメモリ118に記憶される。 FIG. 26 is a configuration diagram showing an example of the configuration in the comparison circuit according to the first embodiment. In FIG. 26, storage devices 50, 52, 56 such as a magnetic disk device, a frame image creation unit 54, an alignment unit 57, and a comparison unit 58 are arranged in the comparison circuit 108. Each "-part" such as the frame image creation unit 54, the alignment unit 57, and the comparison unit 58 includes a processing circuit, and the processing circuit includes an electric circuit, a computer, a processor, a circuit board, a quantum circuit, or a semiconductor. Devices and the like are included. Further, a common processing circuit (same processing circuit) may be used for each “~ part”. Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. The input data or the calculated result required in the frame image creation unit 54, the alignment unit 57, and the comparison unit 58 are stored in a memory (not shown) or a memory 118 each time.

比較回路108内に転送された測定画像データ(ビーム画像)は、記憶装置50に格納される。 The measurement image data (beam image) transferred into the comparison circuit 108 is stored in the storage device 50.

そして、フレーム画像作成部54は、各1次電子ビーム10のスキャン動作によって取得されたサブ照射領域29の画像データをさらに分割した複数のフレーム領域30のフレーム領域30毎のフレーム画像31を作成する。そして、フレーム領域30を被検査画像の単位領域として使用する。なお、各フレーム領域30は、画像の抜けが無いように、互いにマージン領域が重なり合うように構成されると好適である。作成されたフレーム画像31は、記憶装置56に格納される。 Then, the frame image creation unit 54 creates a frame image 31 for each frame region 30 of a plurality of frame regions 30 by further dividing the image data of the sub-irradiation region 29 acquired by the scanning operation of each primary electron beam 10. .. Then, the frame area 30 is used as a unit area of the image to be inspected. It is preferable that the frame regions 30 are configured so that the margin regions overlap each other so that the image is not omitted. The created frame image 31 is stored in the storage device 56.

一方、参照画像作成回路112は、基板101に形成された複数の図形パターンの元になる設計データに基づいて、フレーム領域30毎に、フレーム画像31に対応する参照画像を作成する。具体的には、以下のように動作する。まず、記憶装置109から制御計算機110を通して設計パターンデータを読み出し、この読み出された設計パターンデータに定義された各図形パターンを2値ないしは多値のイメージデータに変換する。 On the other hand, the reference image creation circuit 112 creates a reference image corresponding to the frame image 31 for each frame region 30 based on the design data that is the basis of the plurality of graphic patterns formed on the substrate 101. Specifically, it operates as follows. First, the design pattern data is read from the storage device 109 through the control computer 110, and each graphic pattern defined in the read design pattern data is converted into binary or multi-valued image data.

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

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

次に、参照画像作成回路112は、図形のイメージデータである設計パターンの設計画像データに、所定のフィルタ関数を使ってフィルタ処理を施す。これにより、画像強度(濃淡値)がデジタル値の設計側のイメージデータである設計画像データをマルチ1次電子ビーム20の照射によって得られる像生成特性に合わせることができる。作成された参照画像の画素毎の画像データは比較回路108に出力される。比較回路108内に転送された参照画像データは、記憶装置52に格納される。 Next, the reference image creation circuit 112 filters the design image data of the design pattern, which is the image data of the figure, by using a predetermined filter function. Thereby, the design image data in which the image intensity (shade value) is the image data on the design side of the digital value can be matched with the image generation characteristics obtained by the irradiation of the multi-primary electron beam 20. The image data for each pixel of the created reference image is output to the comparison circuit 108. The reference image data transferred into the comparison circuit 108 is stored in the storage device 52.

次に、位置合わせ部57は、被検査画像となるフレーム画像31と、当該フレーム画像31に対応する参照画像とを読み出し、画素より小さいサブ画素単位で、両画像を位置合わせする。例えば、最小2乗法で位置合わせを行えばよい。 Next, the alignment unit 57 reads out the frame image 31 to be the image to be inspected and the reference image corresponding to the frame image 31, and aligns both images in sub-pixel units smaller than the pixels. For example, the alignment may be performed by the method of least squares.

そして、比較部58は、フレーム画像31と参照画像とを画素毎に比較する。比較部58は、所定の判定条件に従って画素毎に両者を比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素毎の階調値差が判定閾値Thよりも大きければ欠陥と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置109、若しくはメモリ118に出力される、或いはプリンタ119より出力されればよい。 Then, the comparison unit 58 compares the frame image 31 and the reference image for each pixel. The comparison unit 58 compares the two for each pixel according to a predetermined determination condition, and determines the presence or absence of a defect such as a shape defect. For example, if the gradation value difference for each pixel is larger than the determination threshold value Th, it is determined as a defect. Then, the comparison result is output. The comparison result may be output to the storage device 109 or the memory 118, or may be output from the printer 119.

なお、上述した例では、ダイ−データベース検査について説明したが、これに限るものではない。ダイ−ダイ検査を行う場合であっても良い。ダイ−ダイ検査を行う場合、対象となるフレーム画像31(ダイ1)と、当該フレーム画像31と同じパターンが形成されたフレーム画像31(ダイ2)(参照画像の他の一例)との間で、上述した位置合わせと比較処理を行えばよい。 In the above-mentioned example, the die-database inspection has been described, but the present invention is not limited to this. It may be the case of performing a die-die inspection. When performing a die-die inspection, between the target frame image 31 (die 1) and the frame image 31 (die 2) (another example of the reference image) in which the same pattern as the frame image 31 is formed. , The above-mentioned alignment and comparison processing may be performed.

以上のように、実施の形態1によれば、マルチ荷電粒子ビームと2次電子検出器との効率的な位置合わせが可能となる。 As described above, according to the first embodiment, the multi-charged particle beam and the secondary electron detector can be efficiently aligned.

以上の説明において、一連の「〜回路」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「〜回路」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いてもよい。或いは、異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、FD、或いはROM(リードオンリメモリ)等の記録媒体に記録されればよい。例えば、位置回路107、比較回路108、参照画像作成回路112、ステージ制御回路114、レンズ制御回路124、ブランキング制御回路126、偏向制御回路128、検出器ステージ制御回路130、位置合わせ回路134、及びビーム選択アパーチャ制御回路136は、上述した少なくとも1つの処理回路で構成されても良い。例えば、これらの回路内での処理を制御計算機110で実施しても良い。 In the above description, the series of "~ circuits" includes a processing circuit, and the processing circuit includes an electric circuit, a computer, a processor, a circuit board, a quantum circuit, a semiconductor device, and the like. Further, a common processing circuit (same processing circuit) may be used for each “~ circuit”. Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. The program for executing the processor or the like may be recorded on a recording medium such as a magnetic disk device, a magnetic tape device, an FD, or a ROM (read-only memory). For example, position circuit 107, comparison circuit 108, reference image creation circuit 112, stage control circuit 114, lens control circuit 124, blanking control circuit 126, deflection control circuit 128, detector stage control circuit 130, alignment circuit 134, and The beam selection aperture control circuit 136 may be composed of at least one processing circuit described above. For example, the processing in these circuits may be performed by the control computer 110.

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。図1の例では、1つの照射源となる電子銃201から照射された1本のビームから成形アパーチャアレイ基板203によりマルチ1次電子ビーム20を形成する場合を示しているが、これに限るものではない。複数の照射源からそれぞれ1次電子ビームを照射することによってマルチ1次電子ビーム20を形成する態様であっても構わない。 The embodiment has been described above with reference to a specific example. However, the present invention is not limited to these specific examples. In the example of FIG. 1, a case is shown in which a multi-primary electron beam 20 is formed by a molded aperture array substrate 203 from one beam emitted from an electron gun 201 as one irradiation source, but the present invention is limited to this. is not it. The multi-primary electron beam 20 may be formed by irradiating the primary electron beams from a plurality of irradiation sources.

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

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのマルチ荷電粒子ビーム位置合わせ方法及びマルチ荷電粒子ビーム検査装置は、本発明の範囲に包含される。 In addition, all multi-charged particle beam alignment methods and multi-charged particle beam inspection devices that include the elements of the present invention and can be appropriately redesigned by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.

10 1次電子ビーム
11 大開口
13 小開口
17 再探索範囲
20 マルチ1次電子ビーム
22 穴
29 サブ照射領域
30 フレーム領域
31 フレーム画像
32 ストライプ領域
33 矩形領域
34 照射領域
50,52,56 記憶装置
54 フレーム画像作成部
57 位置合わせ部
58 比較部
60 探索部
61 回転中心算出部
62 ベクトル演算部
63 中心対応座標算出部
64 シフト量算出部
65 座標算出部
66 回転角度算出部
67 回転処理部
68 シフト処理部
69 選択部
100 検査装置
101 基板
102 電子ビームカラム
103 検査室
105 ステージ
106 検出回路
107 位置回路
108 比較回路
109 記憶装置
110 制御計算機
112 参照画像作成回路
114 ステージ制御回路
117 モニタ
118 メモリ
119 プリンタ
120 バス
122 レーザ測長システム
123 チップパターンメモリ
124 レンズ制御回路
126 ブランキング制御回路
128 偏向制御回路
130 検出器ステージ制御回路
132 駆動機構
134 位置合わせ回路
136 ビーム選択アパーチャ制御回路
142 駆動機構
144,146,148 DACアンプ
150 画像取得機構
151 1次電子光学系
152 2次電子光学系
160 制御系回路
201 電子銃
202 電磁レンズ
203 成形アパーチャアレイ基板
205,206,207,224,226 電磁レンズ
208 主偏向器
209 副偏向器
212 一括ブランキング偏向器
213 制限アパーチャ基板
214 ビームセパレーター
216 ミラー
218 偏向器
222 マルチ検出器
225,226 アライメントコイル
227 回転ステージ
228 x,yステージ
229 検出器ステージ
232 ビーム選択アパーチャ基板
234 駆動機構
300 マルチ2次電子ビーム
330 検査領域
332 チップ
10 Primary electron beam 11 Large opening 13 Small opening 17 Research range 20 Multi-primary electron beam 22 Hole 29 Sub-irradiation area 30 Frame area 31 Frame image 32 Stripe area 33 Rectangular area 34 Irradiation area 50, 52, 56 Storage device 54 Frame image creation unit 57 Alignment unit 58 Comparison unit 60 Search unit 61 Rotation center calculation unit 62 Vector calculation unit 63 Center-corresponding coordinate calculation unit 64 Shift amount calculation unit 65 Coordinate calculation unit 66 Rotation angle calculation unit 67 Rotation processing unit 68 Shift processing Part 69 Selection part 100 Inspection device 101 Board 102 Electron beam column 103 Inspection room 105 Stage 106 Detection circuit 107 Position circuit 108 Comparison circuit 109 Storage device 110 Control computer 112 Reference image creation circuit 114 Stage control circuit 117 Monitor 118 Memory 119 Printer 120 Bus 122 Laser length measurement system 123 Chip pattern memory 124 Lens control circuit 126 Blanking control circuit 128 Deflection control circuit 130 Detector stage control circuit 132 Drive mechanism 134 Alignment circuit 136 Beam selection aperture control circuit 142 Drive mechanism 144, 146, 148 DAC Amplifier 150 Image acquisition mechanism 151 Primary electron optics system 152 Secondary electron optics system 160 Control system circuit 201 Electron gun 202 Electromagnetic lens 203 Molded aperture array substrate 205, 206, 207, 224,226 Electromagnetic lens 208 Main deflector 209 Sub-deflection Instrument 212 Collective blanking deflector 213 Limitation aperture substrate 214 Beam separator 216 Mirror 218 Deflector 222 Multi detector 225, 226 Alignment coil 227 Rotating stage 228 x, y Stage 229 Detector stage 232 Beam selection aperture substrate 234 Drive mechanism 300 Multi Secondary electron beam 330 Inspection area 332 Chip

Claims (6)

それぞれ試料面から放出される2次荷電粒子ビームを用いて、前記それぞれの2次荷電粒子ビームを含むマルチ2次荷電粒子ビームを検出するためのマルチ検出器が有する複数の検出エレメントのうちの2以上の検出エレメントの座標を探索する工程と、
第1の回転角度で前記マルチ検出器を回転させる工程と、
前記試料面から放出されるそれぞれの2次荷電粒子ビームを用いて、回転後の前記2以上の検出エレメントの座標を探索する工程と、
前記マルチ検出器を回転させた前記第1の回転角度と、探索された回転前後の前記2以上の検出エレメントの各座標を用いて、前記マルチ検出器の回転中心座標を演算する工程と、
探索された前記2以上の検出エレメントの各座標の少なくとも1つと前記マルチ検出器の回転中心座標とを用いて、前記複数の検出エレメントを前記マルチ2次荷電粒子ビームに位置合わせするための第2の回転角度を算出する工程と、
前記第2の回転角度で前記マルチ検出器を回転させる工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム位置合わせ方法。
Two of the plurality of detection elements of the multi-detector for detecting the multi-secondary charged particle beam including the respective secondary charged particle beam by using the secondary charged particle beam emitted from the sample surface. The process of searching for the coordinates of the above detection elements and
The process of rotating the multi-detector at the first rotation angle and
A step of searching for the coordinates of the two or more detection elements after rotation using each secondary charged particle beam emitted from the sample surface, and a step of searching for the coordinates of the two or more detection elements after rotation.
A step of calculating the rotation center coordinates of the multi-detector using the first rotation angle obtained by rotating the multi-detector and the coordinates of the two or more detection elements before and after the searched rotation.
A second for aligning the plurality of detection elements with the multi-secondary charged particle beam by using at least one of the coordinates of each of the two or more detection elements searched and the rotation center coordinates of the multi-detector. The process of calculating the rotation angle of
The step of rotating the multi-detector at the second rotation angle and
A multi-charged particle beam alignment method characterized by being equipped with.
前記複数の検出エレメントに対する前記回転中心座標の位置関係と同様の位置関係になる前記マルチ2次荷電粒子ビームに対する対応座標を演算する工程と、
前記回転中心座標を前記マルチ2次荷電粒子ビームに対する前記対応座標にシフトするためのシフト量を演算する工程と、
前記シフト量を用いて前記マルチ検出器をシフトする工程と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載のマルチ荷電粒子ビーム位置合わせ方法。
A step of calculating the corresponding coordinates for the multi-secondary charged particle beam, which has the same positional relationship as the positional relationship of the rotation center coordinates with respect to the plurality of detection elements.
A step of calculating the shift amount for shifting the rotation center coordinates to the corresponding coordinates with respect to the multi-secondary charged particle beam, and
The step of shifting the multi-detector using the shift amount and
The multi-charged particle beam alignment method according to claim 1, further comprising.
探索された前記2以上の検出エレメントの各座標を用いて、前記複数の検出エレメントの残りの検出エレメントの座標を演算する工程と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1又は2記載のマルチ荷電粒子ビーム位置合わせ方法。
A step of calculating the coordinates of the remaining detection elements of the plurality of detection elements using each coordinate of the two or more detection elements searched for, and a step of calculating the coordinates of the remaining detection elements of the plurality of detection elements.
The multi-charged particle beam alignment method according to claim 1 or 2, further comprising.
探索される前記2以上の検出エレメントとして、前記複数の検出エレメントのうち、中心部の検出エレメントとは異なる3つの検出エレメントを選択する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項3に記載のマルチ荷電粒子ビーム位置合わせ方法。 3. The third aspect of claim 3, further comprising a step of selecting three detection elements different from the central detection element from the plurality of detection elements as the two or more detection elements to be searched. Multi-charged particle beam alignment method. 前記2以上の検出エレメントとして、直線上に並ばない3つの検出エレメントが用いられ、
前記3つの検出エレメントのうち、1つの検出エレメントの座標から前記回転中心座標へのベクトルを前記1つの検出エレメントの座標から残りの2つの検出エレメントの座標への2つのベクトルに分解する演算を行う工程をさらに備え、
前記対応座標は、分解された前記2つのベクトルを前記マルチ2次荷電粒子ビームのうちの3つの2次荷電粒子ビームの座標に適用した場合における前記2つのベクトルの合成ベクトルの座標として演算されることを特徴とする請求項3又は4に記載のマルチ荷電粒子ビーム位置合わせ方法。
As the two or more detection elements, three detection elements that do not line up in a straight line are used.
Of the three detection elements, the operation of decomposing the vector from the coordinates of one detection element to the coordinates of the center of rotation into two vectors from the coordinates of the one detection element to the coordinates of the remaining two detection elements is performed. With more processes
The corresponding coordinates are calculated as the coordinates of the composite vector of the two vectors when the decomposed two vectors are applied to the coordinates of the three secondary charged particle beams of the multi-secondary charged particle beam. The multi-charged particle beam alignment method according to claim 3 or 4, characterized in that.
試料を載置するステージと、
前記試料をマルチ1次電子ビームで照射する1次電子光学系と、
複数の検出エレメントを有し、前記試料を前記マルチ1次電子ビームで照射することによって放出されたマルチ2次電子ビームを検出するためのマルチ検出器と、
前記マルチ検出器を回転させる回転機構と、
それぞれ試料面から放出される2次荷電粒子ビームを用いて、第1の回転角度で前記マルチ検出器を回転させる回転前後の前記複数の検出エレメントのうちの2以上の検出エレメントの座標を探索する探索部と、
前記マルチ検出器を回転させた前記第1の回転角度と、探索された回転前後の前記2以上の検出エレメントの各座標を用いて、前記マルチ検出器の回転中心座標を演算する回転中心演算部と、
探索された前記2以上の検出エレメントの各座標の少なくとも1つと前記マルチ検出器の回転中心座標とを用いて、前記複数の検出エレメントを前記マルチ2次荷電粒子ビームに位置合わせするための第2の回転角度を算出する回転角度算出部と、
を備え、
前記回転機構は、前記第2の回転角度で前記マルチ検出器を回転させることを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム検査装置。
The stage on which the sample is placed and
A primary electron optics system that irradiates the sample with a multi-primary electron beam,
A multi-detector having a plurality of detection elements and for detecting a multi-secondary electron beam emitted by irradiating the sample with the multi-primary electron beam.
A rotation mechanism that rotates the multi-detector,
Using the secondary charged particle beam emitted from the sample surface, the coordinates of two or more of the plurality of detection elements before and after the rotation of rotating the multi-detector at the first rotation angle are searched for. Search department and
A rotation center calculation unit that calculates the rotation center coordinates of the multi-detector using the first rotation angle obtained by rotating the multi-detector and the coordinates of the two or more detection elements before and after the searched rotation. When,
A second for aligning the plurality of detection elements with the multi-secondary charged particle beam by using at least one of the coordinates of each of the two or more detection elements searched and the rotation center coordinates of the multi-detector. Rotation angle calculation unit that calculates the rotation angle of
With
The rotation mechanism is a multi-charged particle beam inspection device characterized by rotating the multi-detector at the second rotation angle.
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