JP2021197264A - Multi-secondary electron beam position acquisition device and multi-secondary electron beam position acquisition method - Google Patents

Multi-secondary electron beam position acquisition device and multi-secondary electron beam position acquisition method Download PDF

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浩一 石井
Koichi Ishii
厚司 安藤
Koji Ando
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Abstract

To provide a device capable of grasping the position of each beam of a multi-beam on the detection surface of a detector.SOLUTION: A multi-secondary electron beam position acquisition device includes a multi-detector with multiple detection elements arranged in a grid pattern to detect a multi-secondary electron beam, a beam selection unit 60 that selects secondary electron beams that reach the multi-detector one by one, a possible position calculation unit 61 that calculates the possible position of the selected secondary electron beam on a grid-like region surface using a detection intensity signal from the detection element that has detected the selected secondary electron beam, an index value calculation unit 66 that calculates the index value to evaluate the positional relationship of the multiple possible positions that make up the combination for each of the multiple combinations that use one possible position of each secondary electron beam of some multiple secondary electron beams, and a beam position specifying unit 71 that specifies the position of each secondary electron beam on the basis of the calculated index value.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、マルチ2次電子ビーム位置取得装置及びマルチ2次電子ビーム位置取得方法に関する。 The present invention relates to a multi-secondary electron beam position acquisition device and a multi-secondary electron beam position acquisition method.

近年、大規模集積回路(LSI)の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。そして、多大な製造コストのかかるLSIの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、1ギガビット級のDRAM(ランダムアクセスメモリ)に代表されるように、LSIを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになっている。近年、半導体ウェハ上に形成されるLSIパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。よって、半導体ウェハ上に転写された超微細パターンの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。その他、歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。そのため、LSI製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。 In recent years, with the increasing integration and capacity of large-scale integrated circuits (LSIs), the circuit line width required for semiconductor devices has become narrower and narrower. Further, improvement of the yield is indispensable for manufacturing LSI, which requires a large manufacturing cost. However, as typified by 1-gigabit class DRAM (random access memory), the patterns constituting the LSI are on the order of submicrons to nanometers. 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 device for inspecting the defects of the ultrafine pattern transferred on the semiconductor wafer. In addition, one of the major factors that reduce the yield is a pattern defect of a mask used when exposing and transferring an ultrafine pattern on a semiconductor wafer by photolithography technology. Therefore, it is necessary to improve the accuracy of the pattern inspection device for inspecting defects of the transfer mask used in LSI manufacturing.

検査装置では、例えば、電子ビームを使ったマルチビームを検査対象基板に照射して、検査対象基板から放出される各ビームに対応する2次電子を検出して、パターン画像を撮像する。そして撮像された測定画像と、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、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。 In the inspection device, for example, a multi-beam using an electron beam is irradiated to the inspection target substrate, secondary electrons corresponding to each beam emitted from the inspection target substrate are detected, and a pattern image is captured. Then, a method of performing an inspection by comparing the captured measurement image with the design data or the measurement image obtained by capturing the same pattern on the substrate is known. For example, "die-to-die" inspection, which compares measurement image data obtained by capturing the same pattern at different locations on the same substrate, and design image data (reference image) based on pattern-designed design data. There is a "die-to-database (die-database) inspection" that generates a data and compares it with a measurement image that is measurement data obtained by imaging a 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.

マルチビーム検査装置において、マルチビームとマルチ検出器の各検出エレメントとの位置合わせが重要となる。そのためには、前提として、検出面上におけるマルチビームの各ビームの位置を把握することが重要である。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検出面上におけるマルチビームの各ビームの位置を把握することが重要である。ここで、検出器の画素を3つの領域に分割して、画素内のビーム位置を特定す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)。検出エレメントの数を3倍に増やすことは、出力信号数もその分増加するため、信号を処理する回路の規模を増大させてしまう。 In a multi-beam inspection device, it is important to align the multi-beam with each detection element of the multi-detector. For that purpose, it is important to grasp the position of each beam of the multi-beam on the detection surface as a premise. In particular, it is important to grasp the position of each beam of the multi-beam on the detection surface when the secondary electron detector is mounted on the device as a new or exchanged one. Here, a method of dividing a pixel of a detector into three regions and specifying a beam position in the pixel is disclosed (see, for example, Patent Document 1). If the number of detection elements is tripled, the number of output signals also increases accordingly, which increases the scale of the circuit that processes the signals.

米国特許第10,338,013号U.S. Pat. No. 10,338,013

そこで、本発明の一態様は、検出器の検出面上におけるマルチビームの各ビームの位置を把握可能な装置および方法を提供する。 Therefore, one aspect of the present invention provides a device and a method capable of grasping the position of each beam of the multi-beam on the detection surface of the detector.

本発明の一態様のマルチ2次電子ビーム位置取得装置は、
マルチ2次電子ビームを検出するマス目状に配置された複数の検出エレメントを有するマルチ検出器と、
マルチ2次電子ビームの中からマルチ検出器に到達する2次電子ビームを1本ずつ選択するビーム選択部と、
選択された2次電子ビーム毎に、当該2次電子ビームを検出した少なくとも1つの検出エレメントからの検出強度信号を用いて、当該2次電子ビームが複数の検出エレメントが配置されたマス目状の領域面において存在する可能性がある少なくとも1つの存在可能位置を算出する存在可能位置算出部と、
マルチ2次電子ビームのうち少なくとも一部の複数の2次電子ビームの各2次電子ビームの存在可能位置を1つずつ用いた複数の組み合わせの組み合わせ毎に、当該組み合わせを構成する複数の存在可能位置の位置関係を評価する指標値を算出する指標値算出部と、
算出された指標値に基づいて、各2次電子ビームの位置を特定する位置特定部と、
を備えたことを特徴とする。
The multi-secondary electron beam position acquisition device according to one aspect of the present invention is
A multi-detector having a plurality of detection elements arranged in a grid pattern for detecting a multi-secondary electron beam, and a multi-detector.
A beam selection unit that selects the secondary electron beams that reach the multi-detector one by one from the multi-secondary electron beams.
For each selected secondary electron beam, the secondary electron beam is arranged in a grid pattern in which a plurality of detection elements are arranged by using the detection intensity signal from at least one detection element that detected the secondary electron beam. A possible position calculation unit that calculates at least one possible position on the area surface, and a possible position calculation unit.
A plurality of possible existences constituting the combination for each combination of a plurality of combinations using one possible position of each secondary electron beam of at least a part of the plurality of secondary electron beams in the multi-secondary electron beam. The index value calculation unit that calculates the index value that evaluates the positional relationship of the positions, and the index value calculation unit.
A position specifying part that specifies the position of each secondary electron beam based on the calculated index value,
It is characterized by being equipped with.

また、指標値として、組み合わせ毎に、当該組み合わせを構成する複数の存在可能位置の隣接する存在可能位置間を結ぶことで生成される複数の辺の長さと、複数の辺のうち繋がる2辺間の各内角とを用いた式から演算される値を用いると好適である。 In addition, as index values, for each combination, the lengths of a plurality of sides generated by connecting the adjacent possible positions of a plurality of possible positions constituting the combination, and the distance between two connected sides among the plurality of sides. It is preferable to use a value calculated from an equation using each internal angle of.

また、他の組み合わせに比べて、複数の辺の長さのずれが小さく、かつ各内角と直角とのずれが小さい組み合わせに基づいて、各2次電子ビームの位置が特定されると好適である。 Further, it is preferable that the position of each secondary electron beam is specified based on the combination in which the deviation of the lengths of the plurality of sides is smaller than that of other combinations and the deviation between each internal angle and the right angle is small. ..

本発明の他の態様のマルチ2次電子ビーム位置取得装置は、
マルチ2次電子ビームを検出するマス目状に配置された複数の検出エレメントを有するマルチ検出器と、
マルチ2次電子ビームの中からマルチ検出器に到達する2次電子ビームを1本ずつ選択するビーム選択部と、
選択された2次電子ビームの焦点位置を制御するレンズと、
各2次電子ビームが3以上の検出エレメントによって検出されるようにマルチ2次電子ビームの焦点位置が制御された状態で、2次電子ビーム毎に、当該2次電子ビームを検出した3以上の検出エレメントからの検出強度信号を用いて、各2次電子ビームの位置を特定する位置特定部と、
を備えたことを特徴とする。
The multi-secondary electron beam position acquisition device of another aspect of the present invention is
A multi-detector having a plurality of detection elements arranged in a grid pattern for detecting a multi-secondary electron beam, and a multi-detector.
A beam selection unit that selects the secondary electron beams that reach the multi-detector one by one from the multi-secondary electron beams.
A lens that controls the focal position of the selected secondary electron beam,
With the focal position of the multi-secondary electron beam controlled so that each secondary electron beam is detected by three or more detection elements, three or more secondary electron beams are detected for each secondary electron beam. A position specifying part that specifies the position of each secondary electron beam using the detection intensity signal from the detection element,
It is characterized by being equipped with.

本発明の一態様のマルチ2次電子ビーム位置取得方法は、
マルチ2次電子ビームの中から、マルチ2次電子ビームを検出するマス目状に配置された複数の検出エレメントを有するマルチ検出器に到達する2次電子ビームを1本ずつ選択する工程と、
選択された2次電子ビーム毎に、当該2次電子ビームを検出した少なくとも1つの検出エレメントからの検出強度信号を用いて、当該2次電子ビームが複数の検出エレメントが配置されたマス目状の領域面において存在する可能性がある少なくとも1つの存在可能位置を算出する工程と、
マルチ2次電子ビームのうち少なくとも一部の複数の2次電子ビームの各2次電子ビームの存在可能位置を1つずつ用いた複数の組み合わせの組み合わせ毎に、当該組み合わせを構成する複数の存在可能位置の位置関係を評価する指標値を算出する工程と、
算出された指標値に基づいて、各2次電子ビームの位置を特定し、出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
The method for acquiring the position of the multi-secondary electron beam according to one aspect of the present invention is
A step of selecting one secondary electron beam that reaches the multi-detector having a plurality of detection elements arranged in a grid pattern for detecting the multi-secondary electron beam from the multi-secondary electron beams.
For each selected secondary electron beam, the secondary electron beam is arranged in a grid pattern in which a plurality of detection elements are arranged by using the detection intensity signal from at least one detection element that detected the secondary electron beam. A step of calculating at least one possible position on the area plane and
A plurality of possible existences constituting the combination for each combination of a plurality of combinations using one possible position of each secondary electron beam of at least a part of the plurality of secondary electron beams in the multi-secondary electron beam. The process of calculating the index value to evaluate the positional relationship of the positions and
The process of identifying and outputting the position of each secondary electron beam based on the calculated index value, and
It is characterized by being equipped with.

本発明の他の態様のマルチ2次電子ビーム位置取得方法は、
マルチ2次電子ビームの中から、マルチ2次電子ビームを検出するマス目状に配置された複数の検出エレメントを有するマルチ検出器に到達する2次電子ビームを1本ずつ選択する工程と、
選択された各2次電子ビームが3以上の検出エレメントによって検出されるようにマルチ2次電子ビームの焦点位置を制御する工程と、
各2次電子ビームが3以上の検出エレメントによって検出されるようにマルチ2次電子ビームの焦点位置が制御された状態で、2次電子ビーム毎に、当該2次電子ビームを検出した3以上の検出エレメントからの検出強度信号を用いて、各2次電子ビームの位置を特定し、出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
The method for acquiring the position of the multi-secondary electron beam according to another aspect of the present invention is as follows.
A step of selecting one secondary electron beam that reaches the multi-detector having a plurality of detection elements arranged in a grid pattern for detecting the multi-secondary electron beam from the multi-secondary electron beams.
A step of controlling the focal position of the multi-secondary electron beam so that each selected secondary electron beam is detected by three or more detection elements.
With the focal position of the multi-secondary electron beam controlled so that each secondary electron beam is detected by three or more detection elements, three or more secondary electron beams are detected for each secondary electron beam. The process of identifying and outputting the position of each secondary electron beam using the detection intensity signal from the detection element, and
It is characterized by being equipped with.

本発明の一態様によれば、検出器の検出面上におけるマルチビームの各ビームの位置を取得できる。 According to one aspect of the present invention, the position of each beam of the multi-beam on the detection surface of the detector can be acquired.

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 a 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におけるビーム位置探索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 beam position search 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におけるビーム選択の仕方を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of beam selection in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における各ビームの存在可能範囲の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the existence | existence range of each beam in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における各ビームの存在可能位置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the possible position of each beam in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における各ビームの存在可能位置による組み合わせの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the combination by the existence position of each beam in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における特定されたビーム位置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the specified beam position in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1におけるビームの正しい位置を使用して各ビームの存在可能位置間の他の接続方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another connection method between possible positions of each beam using the correct position of a beam in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における更に他の接続方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating still another connection method in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における更に他の接続方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating still another connection method in Embodiment 1. FIG. 図9の変形例となる、測定する角度が異なる接続方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the connection method which is the modification of FIG. 9 and has different measurement angles. 実施の形態1の変形例1におけるマルチ2次電子ビームとマルチ2次電子ビームの数と同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 the number of multi-secondary electron beams and the same number of detection elements in the modification 1 of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の変形例1における各ビームの存在可能位置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the existence | present position of each beam in the modification 1 of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の変形例2における各ビームの存在可能位置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the existence | present position of each beam in the modification 2 of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の変形例2における特定された各ビームの位置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the position of each specified beam in the modification 2 of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の変形例3における各ビームの検出方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the detection method of each beam in the modification 3 of 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. 実施の形態2におけるビーム位置探索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 beam position search circuit in Embodiment 2. 実施の形態2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 2. 実施の形態2における各ビームの照射位置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the irradiation position of each beam in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2におけるビーム位置の特定の仕方の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the method of specifying a beam position in Embodiment 2. 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、マルチビーム位置取得装置及び/或いは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。マルチビーム画像取得装置については、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。マルチビーム位置取得装置については、2次電子ビームの位置を取得する場合に限るものではなく、1次電子ビームの位置を取得する場合であっても良い。 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 position acquisition device and / or the multi-beam image acquisition device, an inspection device using the multi-beam will be described. However, it is not limited to this. The multi-beam image acquisition device may be any device that acquires an image using a secondary electron detector corresponding to the multi-beam. The multi-beam position acquisition device is not limited to the case of acquiring the position of the secondary electron beam, but may be the case of acquiring the position of the primary electron beam.

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。 In the examination room 103, a stage 105 that can move at least in the XY direction is arranged. A substrate 101 (sample) to be inspected is arranged on the stage 105. The substrate 101 includes a mask substrate for exposure and a semiconductor substrate such as a silicon wafer. When the substrate 101 is a semiconductor substrate, a plurality of chip patterns (wafer dies) are formed on the semiconductor substrate. When the substrate 101 is an exposure mask substrate, a chip pattern is formed on the exposure mask substrate. The chip pattern 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、ビーム位置探索回路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, a beam position search 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及びビーム位置探索回路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 beam position search 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 be moved 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 the 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 the 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 direction. In 228, the rotary stage 227 can be moved by the θ method. The example of FIG. 1 shows a case where the x and y stages 228 are arranged on the rotary stage 227. 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, 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 is controlled by a blanking control circuit 126 via a DAC amplifier (not shown) for each electrode. 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 another extraction electrode is applied along with the application of an acceleration voltage from the high-voltage power supply circuit between the filament (cathode) and the extraction electrode (anode) in the electron gun 201 (not shown). 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 hole (opening) 22 of 23 × 23 is formed is shown. Each hole 22 is formed by a rectangle having the same size 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 optical 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 a region including all the plurality of holes 22. Each part of the electron beam 200 irradiated to the positions of the plurality of holes 22 passes through the plurality of holes 22 of the molded aperture array substrate 203, respectively, thereby forming the multi-primary electron beam 20.

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. Conjugated position: Passes through the beam separator 214 arranged at 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 applied. 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 advances 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 each other on a plane orthogonal to the direction (orbital center axis) 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 intrusion direction of the electron. The force due to the electric field and the force due to the magnetic field cancel each other out in the multi-primary electron beam 20 that enters 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(検出センサ)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 diagonally 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 (detection sensors). Then, each beam of the multi-primary electron beam 20 collides with the 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 into 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。反射電子は、マルチ検出器222に到達する前に発散し、マルチ検出器222に到達しない場合であっても良い。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 reflected electrons may diverge before reaching the multi-detector 222 and may not reach the multi-detector 222. The detection data (measured image data: secondary electron image data: inspected image data) of the secondary electrons 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 the 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とマルチ検出器222の各検出エレメントとの位置合わせが重要となる。そのためには、前提として、検出面上におけるマルチビームの各ビームの位置を把握することが重要である。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検出面上におけるマルチビームの各ビームの位置を把握することが重要である。 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, it is important to align the multi-primary electron beam 20 with each detection element of the multi-detector 222. For that purpose, it is important to grasp the position of each beam of the multi-beam on the detection surface as a premise. In particular, it is important to grasp the position of each beam of the multi-beam on the detection surface when the secondary electron detector is mounted on the device as a new or exchanged one.

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。図3の例では、例えば、3×3のマルチ2次電子ビーム300(10a〜10i)を、マス目状に配置された例えば5×5個の検出エレメント223で検出する場合を示している。図3の例では、アレイ配置されたマルチ2次電子ビーム300と同数及び同配列のマス目状に配置される検出エレメントの周囲に1マス分余分に検出エレメント223が配置される場合を示している。検査装置100にマルチ検出器222を新規或いは交換として搭載する場合、検出面上におけるマルチ2次電子ビーム300の各2次電子ビーム10の位置はわかっていない。各検出エレメント223は、単に入射された2次電子を検出するので、同じマス目(検出エレメント223)に2以上のビームが同時に入射する場合、2以上のビームの区別が困難である。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、各2次電子ビーム10の位置を測定する。 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 at the stage before the alignment in the first embodiment. In the example of FIG. 3, for example, a case where a 3 × 3 multi-secondary electron beam 300 (10a to 10i) is detected by, for example, 5 × 5 detection elements 223 arranged in a grid pattern is shown. The example of FIG. 3 shows a case where the detection elements 223 are arranged one square extra around the detection elements arranged in the same number and in the same arrangement as the multi-secondary electron beams 300 arranged in the array. There is. When the multi-detector 222 is newly mounted on the inspection device 100 or as a replacement, the position of each secondary electron beam 10 of the multi-secondary electron beam 300 on the detection surface is unknown. Since each detection element 223 simply detects the incident secondary electrons, it is difficult to distinguish between the two or more beams when two or more beams are simultaneously incident on the same square (detection element 223). Therefore, it is difficult to obtain an image of the substrate 101 as it is. Therefore, in the first embodiment, the positions of the secondary electron beams 10 are measured.

図4は、実施の形態1におけるビーム位置探索回路の内部構成の一例を示す図である。図4において、ビーム位置探索回路134内には、磁気ディスク装置等の記憶装置68、ビーム選択部60、存在可能位置算出部61、判定部62、組み合わせ設定部63、辺長さ算出部64、内角算出部65、指標値算出部66、判定部67、判定部69、及びビーム位置特定部71が配置される。ビーム選択部60、存在可能位置算出部61、判定部62、組み合わせ設定部63、辺長さ算出部64、内角算出部65、指標値算出部66、判定部67、判定部69、及びビーム位置特定部71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。ビーム選択部60、存在可能位置算出部61、判定部62、組み合わせ設定部63、辺長さ算出部64、内角算出部65、指標値算出部66、判定部67、判定部69、及びビーム位置特定部71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 beam position search circuit according to the first embodiment. In FIG. 4, in the beam position search circuit 134, a storage device 68 such as a magnetic disk device, a beam selection unit 60, an existence possible position calculation unit 61, a determination unit 62, a combination setting unit 63, a side length calculation unit 64, The internal angle calculation unit 65, the index value calculation unit 66, the determination unit 67, the determination unit 69, and the beam position specifying unit 71 are arranged. Beam selection unit 60, possible position calculation unit 61, determination unit 62, combination setting unit 63, side length calculation unit 64, internal angle calculation unit 65, index value calculation unit 66, determination unit 67, determination unit 69, and beam position. Each "-part" such as the specific part 71 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. Beam selection unit 60, possible position calculation unit 61, determination unit 62, combination setting unit 63, side length calculation unit 64, internal angle calculation unit 65, index value calculation unit 66, determination unit 67, determination unit 69, and beam position. The necessary input data or the calculated result in the specific unit 71 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、ビーム選択工程(S102)と、ビーム検出工程(S104)と、存在可能位置算出工程(S106)と、判定工程(S108)と、組み合わせ設定工程(S110)と、辺/内角算出工程(S116)と、指標値算出工程(S118)と、判定工程(S120)と、最小指標値保存工程(S122)と、判定工程(S124)と、ビーム位置特定工程(S126)と、検出器位置調整工程(S128)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 step 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 beam selection step (S102), a beam detection step (S104), a possible position calculation step (S106), and a determination step (S108). The combination setting process (S110), the side / inside angle calculation process (S116), the index value calculation process (S118), the determination process (S120), the minimum index value storage process (S122), and the determination process (S124). , A series of steps of a beam position specifying step (S126), a detector position adjusting step (S128), and an inspection processing step (S130) are carried out.

ビーム選択工程(S102)として、ビーム選択部60は、マルチ2次電子ビーム300の中からマルチ検出器222に到達する2次電子ビーム10を1本ずつ選択する。例えば、2次電子ビーム10aを選択する。まず、選択された2次電子ビーム10aだけが基板101面から放出されるように、マルチ1次電子ビーム20の中から対応する1本の1次電子ビームを通過させる。 As a beam selection step (S102), the beam selection unit 60 selects one secondary electron beam 10 reaching the multi-detector 222 from the multi-secondary electron beam 300. For example, the secondary electron beam 10a is selected. First, the corresponding primary electron beam from the multi-primary electron beam 20 is passed so that only the selected secondary electron beam 10a is emitted from the surface of the substrate 101.

図6は、実施の形態1におけるビーム選択の仕方を説明するための図である。図6において、小開口13は、1次電子ビームが1本通過可能なサイズに形成される。大開口11は、マルチ1次電子ビーム20全体が通過可能なサイズに形成される。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次電子ビームの軌道上に小開口13の位置を合わせることで、かかる1本の1次電子ビームを選択的に通過させる。 FIG. 6 is a diagram for explaining a method of beam selection in the first embodiment. In FIG. 6, the small opening 13 is formed in a size that allows one primary electron beam to pass through. The large aperture 11 is formed to a size that allows the entire multi-primary electron beam 20 to pass through. Under the control of the beam selection aperture control circuit 136, the drive mechanism 234 horizontally moves the beam selection aperture substrate 232 to form a small aperture in the orbit of one of the multi-primary electron beams 20. By aligning the positions of 13, the single primary electron beam is selectively passed.

ビーム検出工程(S104)として、マルチ検出器222は、選択された2次電子ビーム10aだけを検出する。具体的には、ビーム選択アパーチャ基板232を通過した1本に絞られた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1次電子ビームと分離され、偏向器218及び電磁レンズ224を介して、マルチ検出器222により検出される。 As a beam detection step (S104), the multi-detector 222 detects only the selected secondary electron beam 10a. Specifically, the primary electron beam focused on one beam that has passed through the beam selection aperture substrate 232 is applied to the substrate 101 and emits the corresponding secondary electron beam. The emitted secondary electron beam is separated from the primary electron beam by the beam separator 214, and is detected by the multi-detector 222 via the deflector 218 and the electromagnetic lens 224.

存在可能位置算出工程(S106)として、存在可能位置算出部61は、2次電子ビーム10毎に、当該2次電子ビームを検出した少なくとも1つの検出エレメントからの検出強度信号を用いて、当該2次電子ビームが複数の検出エレメント223が配置されたマス目状の領域面において存在する可能性がある少なくとも1つの存在可能位置を算出する。 In the existence possible position calculation step (S106), the existence possible position calculation unit 61 uses the detection intensity signal from at least one detection element that detected the secondary electron beam for each secondary electron beam 10. The secondary electron beam calculates at least one possible position on the grid-like region surface where the plurality of detection elements 223 are arranged.

図7は、実施の形態1における各ビームの存在可能範囲の一例を示す図である。図7において、例えば、2次電子ビーム10aは、x方向に並ぶ2つの検出エレメント223で検出される。よって、2次電子ビーム10aは、x方向に並ぶ2つの検出エレメント223に跨っていることがわかる。かかる場合、2つの検出エレメント223で検出された検出強度の比を演算することで、2次電子ビーム10aの重心のx方向の位置が算出される。但し、2次電子ビーム10aの重心のy方向の位置は未定である。よって、2次電子ビーム10aの重心位置は、得られたx方向の位置で、y方向に延びる直線上に存在することがわかる。図7の例では、x方向に並ぶ2つの検出エレメント223の境界から−x方向に少しずれた、左側の検出エレメント223内のx位置でy方向に延びる直線が2次電子ビーム10aの重心の存在可能範囲15aであることがわかる。 FIG. 7 is a diagram showing an example of the existence range of each beam in the first embodiment. In FIG. 7, for example, the secondary electron beam 10a is detected by two detection elements 223 arranged in the x direction. Therefore, it can be seen that the secondary electron beam 10a straddles the two detection elements 223 arranged in the x direction. In such a case, the position of the center of gravity of the secondary electron beam 10a in the x direction is calculated by calculating the ratio of the detection intensities detected by the two detection elements 223. However, the position of the center of gravity of the secondary electron beam 10a in the y direction is undecided. Therefore, it can be seen that the position of the center of gravity of the secondary electron beam 10a exists on a straight line extending in the y direction at the obtained position in the x direction. In the example of FIG. 7, a straight line extending in the y direction at the x position in the detection element 223 on the left side, which is slightly displaced in the −x direction from the boundary between the two detection elements 223 arranged in the x direction, is the center of gravity of the secondary electron beam 10a. It can be seen that the existence range is 15a.

図8は、実施の形態1における各ビームの存在可能位置の一例を示す図である。実施の形態1では、存在可能範囲15に所定の分解能で複数のグリッドを配置する。図8の例において、2次電子ビーム10aの重心の存在可能範囲15aは、あるx位置でy方向に延びる直線なので、かかるy方向に延びる直線上にy方向にアレイ配置される複数(例えば4つ)のグリッド40aを配置する。存在可能位置算出部61は、かかる複数のグリッド40aの位置を2次電子ビーム10aの存在可能位置として算出する。 FIG. 8 is a diagram showing an example of possible positions of each beam in the first embodiment. In the first embodiment, a plurality of grids are arranged in the existence range 15 with a predetermined resolution. In the example of FIG. 8, since the possible range 15a of the center of gravity of the secondary electron beam 10a is a straight line extending in the y direction at a certain x position, a plurality (for example, 4) arranged in an array in the y direction on the straight line extending in the y direction. The grid 40a of one) is arranged. The existence possible position calculation unit 61 calculates the positions of the plurality of grids 40a as possible positions of the secondary electron beam 10a.

判定工程(S108)として、判定部62は、すべてのビームについて存在可能位置が算出されたかどうかを判定する。まだ、存在可能位置が算出されていないビームが残っている場合には、ビーム選択工程(S102)に戻り、すべてのビームについて存在可能位置が算出されるまで、ビーム選択工程(S102)から判定工程(S108)までの各工程を繰り返す。 As a determination step (S108), the determination unit 62 determines whether or not the possible positions for all the beams have been calculated. If there are still beams for which the possible positions have not been calculated, the process returns to the beam selection step (S102), and the determination step is performed from the beam selection step (S102) until the possible positions for all the beams are calculated. Each step up to (S108) is repeated.

これにより、図7の例において、例えば、2次電子ビーム10bは、1つの検出エレメント223で検出される。よって、2次電子ビーム10bは、1つの検出エレメント223内に納まっていることがわかる。よって、図7の例では、かかる1つの検出エレメント223の矩形領域が、2次電子ビーム10bの重心の存在可能範囲15bであることがわかる。よって、図8の例において、2次電子ビーム10bの重心の存在可能範囲15bは、ある検出エレメント223の矩形領域なので、かかる検出エレメント223の矩形領域内にx,y方向にアレイ配置される複数(例えば4×4=16個)のグリッド40bを配置する。存在可能位置算出部61は、かかる複数のグリッド40bの位置を2次電子ビーム10bの存在可能位置として算出する。 Thereby, in the example of FIG. 7, for example, the secondary electron beam 10b is detected by one detection element 223. Therefore, it can be seen that the secondary electron beam 10b is housed in one detection element 223. Therefore, in the example of FIG. 7, it can be seen that the rectangular region of the one detection element 223 is the existence range 15b of the center of gravity of the secondary electron beam 10b. Therefore, in the example of FIG. 8, since the possible existence range 15b of the center of gravity of the secondary electron beam 10b is a rectangular region of a certain detection element 223, a plurality of arrays are arranged in the rectangular region of the detection element 223 in the x and y directions. (For example, 4 × 4 = 16) grids 40b are arranged. The existence possible position calculation unit 61 calculates the positions of the plurality of grids 40b as possible positions of the secondary electron beam 10b.

同様に、図7の例において、例えば、2次電子ビーム10cは、y方向に並ぶ2つの検出エレメント223で検出される。よって、2次電子ビーム10cは、y方向に並ぶ2つの検出エレメント223に跨っていることがわかる。かかる場合、2つの検出エレメント223で検出された検出強度の比を演算することで、2次電子ビーム10cの重心のy方向の位置が算出される。但し、2次電子ビーム10cの重心のx方向の位置は未定である。よって、2次電子ビーム10cの重心位置は、得られたy方向の位置で、x方向に延びる直線上に存在することがわかる。図7の例では、y方向に並ぶ2つの検出エレメント223の境界から+y方向に少しずれた、上側の検出エレメント223内のy位置でx方向に延びる直線が2次電子ビーム10cの重心の存在可能範囲15cであることがわかる。よって、図8の例において、2次電子ビーム10cの重心の存在可能範囲15cは、あるy位置でx方向に延びる直線なので、かかるx方向に延びる直線上にx方向にアレイ配置される複数(例えば4つ)のグリッド40cを配置する。存在可能位置算出部61は、かかる複数のグリッド40cの位置を2次電子ビーム10cの存在可能位置として算出する。 Similarly, in the example of FIG. 7, for example, the secondary electron beam 10c is detected by two detection elements 223 arranged in the y direction. Therefore, it can be seen that the secondary electron beam 10c straddles the two detection elements 223 arranged in the y direction. In such a case, the position of the center of gravity of the secondary electron beam 10c in the y direction is calculated by calculating the ratio of the detection intensities detected by the two detection elements 223. However, the position of the center of gravity of the secondary electron beam 10c in the x direction is undecided. Therefore, it can be seen that the position of the center of gravity of the secondary electron beam 10c exists on a straight line extending in the x direction at the obtained position in the y direction. In the example of FIG. 7, a straight line extending in the x direction at the y position in the upper detection element 223, which is slightly displaced in the + y direction from the boundary between the two detection elements 223 arranged in the y direction, is the presence of the center of gravity of the secondary electron beam 10c. It can be seen that the possible range is 15c. Therefore, in the example of FIG. 8, since the possible range 15c of the center of gravity of the secondary electron beam 10c is a straight line extending in the x direction at a certain y position, a plurality of array arrangements are arranged in the x direction on the straight line extending in the x direction. For example, four) grids 40c are arranged. The existence possible position calculation unit 61 calculates the positions of the plurality of grids 40c as possible positions of the secondary electron beam 10c.

同様に、図7の例において、例えば、2次電子ビーム10dは、x方向に並ぶ2つの検出エレメント223で検出される。よって、2次電子ビーム10dは、x方向に並ぶ2つの検出エレメント223に跨っていることがわかる。かかる場合、2つの検出エレメント223で検出された検出強度の比を演算することで、2次電子ビーム10dの重心のx方向の位置が算出される。但し、2次電子ビーム10dの重心のy方向の位置は未定である。図7の例では、x方向に並ぶ2つの検出エレメント223の境界から+x方向に少しずれた、右側の検出エレメント223内のx位置でy方向に延びる直線が2次電子ビーム10dの重心の存在可能範囲15dであることがわかる。よって、図8の例において、2次電子ビーム10dの重心の存在可能範囲15dは、あるx位置でy方向に延びる直線なので、かかるy方向に延びる直線上にy方向にアレイ配置される複数(例えば4つ)のグリッド40dを配置する。存在可能位置算出部61は、かかる複数のグリッド40dの位置を2次電子ビーム10dの存在可能位置として算出する。 Similarly, in the example of FIG. 7, for example, the secondary electron beam 10d is detected by two detection elements 223 arranged in the x direction. Therefore, it can be seen that the secondary electron beam 10d straddles the two detection elements 223 arranged in the x direction. In such a case, the position of the center of gravity of the secondary electron beam 10d in the x direction is calculated by calculating the ratio of the detection intensities detected by the two detection elements 223. However, the position of the center of gravity of the secondary electron beam 10d in the y direction is undecided. In the example of FIG. 7, a straight line extending in the y direction at the x position in the detection element 223 on the right side, which is slightly displaced in the + x direction from the boundary between the two detection elements 223 arranged in the x direction, is the presence of the center of gravity of the secondary electron beam 10d. It can be seen that the possible range is 15d. Therefore, in the example of FIG. 8, since the possible range 15d of the center of gravity of the secondary electron beam 10d is a straight line extending in the y direction at a certain x position, a plurality of arrays are arranged in the y direction on the straight line extending in the y direction. For example, four) grids 40d are arranged. The existence possible position calculation unit 61 calculates the positions of the plurality of grids 40d as the possible positions of the secondary electron beam 10d.

同様に、図7の例において、例えば、2次電子ビーム10eは、x方向に並ぶ2つの検出エレメント223で検出される。よって、2つの検出エレメント223で検出された検出強度の比を演算することで、2次電子ビーム10eの重心のx方向の位置が算出される。但し、2次電子ビーム10eの重心のy方向の位置は未定である。図7の例では、x方向に並ぶ2つの検出エレメント223の境界から+x方向にずれた、右側の検出エレメント223内のx位置でy方向に延びる直線が2次電子ビーム10eの重心の存在可能範囲15eであることがわかる。よって、図8の例において、存在可能位置算出部61は、かかるy方向に延びる直線上にy方向にアレイ配置される複数(例えば4つ)のグリッド40eの位置を2次電子ビーム10eの存在可能位置として算出する。 Similarly, in the example of FIG. 7, for example, the secondary electron beam 10e is detected by two detection elements 223 arranged in the x direction. Therefore, the position of the center of gravity of the secondary electron beam 10e in the x direction is calculated by calculating the ratio of the detection intensities detected by the two detection elements 223. However, the position of the center of gravity of the secondary electron beam 10e in the y direction is undecided. In the example of FIG. 7, a straight line extending in the y direction at the x position in the detection element 223 on the right side, which is offset in the + x direction from the boundary between the two detection elements 223 arranged in the x direction, can have the center of gravity of the secondary electron beam 10e. It can be seen that the range is 15e. Therefore, in the example of FIG. 8, the existence possible position calculation unit 61 has the secondary electron beam 10e at the positions of a plurality of (for example, four) grids 40e arranged in an array in the y direction on the straight line extending in the y direction. Calculated as a possible position.

同様に、図7の例において、例えば、2次電子ビーム10fは、x,y方向に2×2個で配列された4つの検出エレメント223で検出される。よって、4つの検出エレメント223で検出された検出強度の比を演算することで、2次電子ビーム10fの重心のx,y方向の位置が1点に算出される。図7の例では、2×2個で配列された4つの検出エレメント223の中心位置から+x,+y方向に少しずれた、右上側の検出エレメント223内の1点が2次電子ビーム10fの重心の存在可能範囲15fであることがわかる。或いは、かかる重心位置(xc,yc)の演算は、後述する式(2−1)(2−2)を用いて演算しても好適である。よって、図8の例において、存在可能位置算出部61は、かかる1点に配置されるグリッド40fの位置を2次電子ビーム10fの存在可能位置として算出する。 Similarly, in the example of FIG. 7, for example, the secondary electron beam 10f is detected by four detection elements 223 arranged in 2 × 2 in the x and y directions. Therefore, by calculating the ratio of the detection intensities detected by the four detection elements 223, the positions of the center of gravity of the secondary electron beam 10f in the x and y directions are calculated at one point. In the example of FIG. 7, one point in the detection element 223 on the upper right side, which is slightly displaced in the + x, + y directions from the center position of the four detection elements 223 arranged in 2 × 2, is the center of gravity of the secondary electron beam 10f. It can be seen that the possible range of existence is 15f. Alternatively, the calculation of the center of gravity position (xc, yc) may be performed using the equations (2-1) and (2-2) described later. Therefore, in the example of FIG. 8, the existence possible position calculation unit 61 calculates the position of the grid 40f arranged at such one point as the existence possible position of the secondary electron beam 10f.

同様に、図7の例において、例えば、2次電子ビーム10gは、1つの検出エレメント223で検出される。よって、2次電子ビーム10gは、1つの検出エレメント223内に納まっていることがわかる。よって、図7の例では、かかる1つの検出エレメント223の矩形領域が、2次電子ビーム10gの重心の存在可能範囲15gであることがわかる。よって、図8の例において、存在可能位置算出部61は、かかる検出エレメント223の矩形領域内のx,y方向にアレイ配置される複数(例えば4×4=16個)のグリッド40gの位置を2次電子ビーム10gの存在可能位置として算出する。 Similarly, in the example of FIG. 7, for example, the secondary electron beam 10 g is detected by one detection element 223. Therefore, it can be seen that the secondary electron beam 10 g is contained in one detection element 223. Therefore, in the example of FIG. 7, it can be seen that the rectangular region of the one detection element 223 is the existence range 15g of the center of gravity of the secondary electron beam 10g. Therefore, in the example of FIG. 8, the existence possible position calculation unit 61 determines the positions of a plurality of (for example, 4 × 4 = 16) grids 40g arranged in an array in the x and y directions in the rectangular region of the detection element 223. It is calculated as the position where the secondary electron beam 10 g can exist.

同様に、図7の例において、例えば、2次電子ビーム10hは、1つの検出エレメント223で検出される。よって、図7の例では、かかる1つの検出エレメント223の矩形領域が、2次電子ビーム10hの重心の存在可能範囲15hであることがわかる。よって、図8の例において、存在可能位置算出部61は、かかる検出エレメント223の矩形領域内のx,y方向にアレイ配置される複数(例えば4×4=16個)のグリッド40hの位置を2次電子ビーム10hの存在可能位置として算出する。 Similarly, in the example of FIG. 7, for example, the secondary electron beam 10h is detected by one detection element 223. Therefore, in the example of FIG. 7, it can be seen that the rectangular region of the one detection element 223 is the existence range 15h of the center of gravity of the secondary electron beam 10h. Therefore, in the example of FIG. 8, the existence possible position calculation unit 61 determines the positions of a plurality of (for example, 4 × 4 = 16) grids 40h arrayed in the x and y directions in the rectangular region of the detection element 223. It is calculated as the position where the secondary electron beam 10h can exist.

同様に、図7の例において、例えば、2次電子ビーム10iは、y方向に並ぶ2つの検出エレメント223で検出される。よって、2次電子ビーム10iは、y方向に並ぶ2つの検出エレメント223に跨っていることがわかる。よって、図7の例では、検出強度の比からy方向に並ぶ2つの検出エレメント223の境界から+y方向に少しずれた、上側の検出エレメント223内のy位置でx方向に延びる直線が2次電子ビーム10iの重心の存在可能範囲15iであることがわかる。よって、図8の例において、存在可能位置算出部61は、検出された上側の検出エレメント223内のy位置でx方向に延びる直線上にx方向にアレイ配置される複数(例えば4つ)のグリッド40iの位置を2次電子ビーム10iの存在可能位置として算出する。 Similarly, in the example of FIG. 7, for example, the secondary electron beam 10i is detected by two detection elements 223 arranged in the y direction. Therefore, it can be seen that the secondary electron beam 10i straddles the two detection elements 223 arranged in the y direction. Therefore, in the example of FIG. 7, a straight line extending in the x direction at the y position in the upper detection element 223, which is slightly displaced in the + y direction from the boundary between the two detection elements 223 arranged in the y direction from the ratio of the detection intensities, is secondary. It can be seen that the possible range of the center of gravity of the electron beam 10i is 15i. Therefore, in the example of FIG. 8, the existence possible position calculation unit 61 is arranged in an array in the x direction on a straight line extending in the x direction at the y position in the detected upper detection element 223 (for example, four). The position of the grid 40i is calculated as the possible position of the secondary electron beam 10i.

以上により、各2次電子ビーム10の少なくとも1つの存在可能位置を取得できる。 As described above, at least one possible position of each secondary electron beam 10 can be acquired.

組み合わせ設定工程(S110)として、組み合わせ設定部63は、マルチ2次電子ビームのうち少なくとも一部の複数の2次電子ビームの各2次電子ビームの存在可能位置を1つずつ用いた複数の組み合わせのうちの1つを設定する。ここでは、例えば、すべての2次電子ビームの各2次電子ビームの存在可能位置を1つずつ用いた複数の組み合わせのうちの1つを設定する。組み合わせ数は、各2次電子ビーム10の存在可能位置の数をすべて乗じた数だけ存在する。例えば、図8の例では、4,194,304(=4×16×4×4×4×1×16×16×4)通りの組み合わせが存在することになる。ここでは、そのうちの1つの組み合わせである、それぞれ左側かつ上側の1つの存在可能位置(〇部)で構成される組み合わせが示されている。 As a combination setting step (S110), the combination setting unit 63 uses a plurality of combinations using one possible position of each secondary electron beam of at least a part of the plurality of secondary electron beams in the multi-secondary electron beam. Set one of them. Here, for example, one of a plurality of combinations using one possible position of each secondary electron beam of all the secondary electron beams is set. The number of combinations exists as many as the number obtained by multiplying the number of possible positions of each secondary electron beam 10. For example, in the example of FIG. 8, there are 4,194,304 (= 4 × 16 × 4 × 4 × 4 × 1 × 16 × 16 × 4) combinations. Here, one of them, a combination composed of one possible position (○ part) on the left side and the upper side, respectively, is shown.

辺/内角算出工程(S116)として、辺長さ算出部64は、設定される組み合わせを構成する複数の存在可能位置の隣接する存在可能位置間を結ぶことで生成される複数の辺の長さを算出する。そして、内角算出部65は、複数の辺のうち繋がる2辺間の各内角θを算出する。 As a side / internal angle calculation step (S116), the side length calculation unit 64 connects the lengths of a plurality of sides generated by connecting adjacent possible positions of a plurality of possible positions constituting the set combination. Is calculated. Then, the internal angle calculation unit 65 calculates each internal angle θ between two connected sides among the plurality of sides.

図9は、実施の形態1における各ビームの存在可能位置による組み合わせの一例を示す図である。図9の例では、図8に示したようにそれぞれ左側かつ上側の1つの存在可能位置(〇部)で構成される組み合わせが示されている。設定される組み合わせを構成する複数の存在可能位置(グリッド40a〜40i)の隣接する存在可能位置間を結ぶことで、図9に示すように、辺l〜l12が生成される。また、辺l〜l12が生成されることにより、辺l〜l12の辺のうち繋がる2辺間に各内角θ〜θ16が存在する。辺長さ算出部64は、辺l〜l12の長さを算出する。そして、内角算出部65は、複数の辺l〜l12のうち繋がる2辺間の各内角θ〜θ16を算出する。 FIG. 9 is a diagram showing an example of a combination of beams according to possible positions in the first embodiment. In the example of FIG. 9, as shown in FIG. 8, a combination composed of one possible position (○ part) on the left side and the upper side is shown. As shown in FIG. 9, sides l 1 to l 12 are generated by connecting adjacent possible positions of a plurality of possible positions (grids 40a to 40i) constituting the set combination. Further, by the side l 1 to l 12 is generated, there is the inner angle theta 1 through? 16 between the two sides leading out of the sides of the side l 1 to l 12. The side length calculation unit 64 calculates the lengths of the sides l 1 to l 12 . Then, the internal angle calculation unit 65 calculates the internal angles θ 1 to θ 16 between the two connected sides of the plurality of sides l 1 to l 12 .

指標値算出工程(S118)として、指標値算出部66は、マルチ2次電子ビーム300のうち少なくとも一部の複数の2次電子ビームの各2次電子ビームの存在可能位置を1つずつ用いた複数の組み合わせの組み合わせ毎に、当該組み合わせを構成する複数の存在可能位置の位置関係を評価する指標値Eを算出する。3×3のマルチ2次電子ビーム300は、x,y方向に同ピッチでアレイ配置される。よって、理想的には、各辺の長さは同じ長さになり、各内角は、直角になる。そこで、実施の形態1では、指標値として、組み合わせ毎に、当該組み合わせを構成する複数の存在可能位置の隣接する存在可能位置間を結ぶことで生成される複数の辺の長さと、複数の辺のうち繋がる2辺間の各内角とを用いた式から演算される値を用いる。ここでは、指標値Eは、複数の辺の長さのずれが小さく、かつ各内角と直角とのずれが小さいかどうかを指標する。指標値Eは、各辺l〜l12の長さと、各辺の長さの平均値laveと、各内角θ〜θ16を用いて、次の式(1)で定義できる。図9の例では、m=12、n=16、θstd=90度となる。 As the index value calculation step (S118), the index value calculation unit 66 uses one possible position of each secondary electron beam of at least a part of the plurality of secondary electron beams in the multi-secondary electron beam 300. For each combination of the plurality of combinations, the index value E for evaluating the positional relationship of the plurality of possible positions constituting the combination is calculated. The 3 × 3 multi-secondary electron beams 300 are arranged in an array at the same pitch in the x and y directions. Therefore, ideally, the length of each side is the same, and each internal angle is a right angle. Therefore, in the first embodiment, as index values, the lengths of a plurality of sides generated by connecting the adjacent possible positions of the plurality of possible positions constituting the combination and the plurality of sides are used as index values. Of these, the value calculated from the formula using each internal angle between the two connected sides is used. Here, the index value E is an index as to whether or not the deviation between the lengths of the plurality of sides is small and the deviation between each internal angle and the right angle is small. Index value E is the length of each side l 1 to l 12, the average value l ave length of each side, with the internal angle theta 1 through? 16, it can be defined by the following equation (1). In the example of FIG. 9, m = 12, n = 16, and θ std = 90 degrees.

Figure 2021197264
Figure 2021197264

判定工程(S120)として、判定部67は、算出された指標値Eが、現在、保存されている最小指標値未満かどうかを判定する。指標値の算出が最初であった場合には、算出された指標値Eが最小指標値未満と判定する。或いは、初期値として、十分大きい値を設定しておいても好適である。 As a determination step (S120), the determination unit 67 determines whether or not the calculated index value E is less than the currently stored minimum index value. When the index value is calculated first, it is determined that the calculated index value E is less than the minimum index value. Alternatively, it is preferable to set a sufficiently large value as the initial value.

最小指標値保存工程(S122)として、算出された指標値Eが最小指標値未満と判定された場合、制御計算機110は、算出された指標値Eを記憶装置68に格納する。 When the calculated index value E is determined to be less than the minimum index value in the minimum index value storage step (S122), the control computer 110 stores the calculated index value E in the storage device 68.

判定工程(S124)として、判定部69は、すべての組み合わせについて終了したかどうかを判定する。まだ残っている組み合わせが存在する場合には、組み合わせ設定工程(S110)に戻り、すべての組み合わせについて終了するまで、組み合わせ設定工程(S110)から判定工程(S124)までの各工程を繰り返す。 As a determination step (S124), the determination unit 69 determines whether or not all combinations have been completed. If there are still remaining combinations, the process returns to the combination setting step (S110), and each step from the combination setting step (S110) to the determination step (S124) is repeated until all the combinations are completed.

ビーム位置特定工程(S126)と、ビーム位置特定部71は、算出された指標値Eに基づいて、各2次電子ビームの位置を特定する。ビーム位置特定部71は、他の組み合わせに比べて、複数の辺の長さのずれが小さく、かつ各内角と直角とのずれが小さい組み合わせに基づいて、各2次電子ビームの位置が特定される。具体的には、指標値Eが最も小さくなる組み合わせを構成する各ビームの存在可能位置(グリッド40a〜40iの位置)をそれぞれの2次電子ビーム10の位置として特定する。特定された各2次電子ビーム10の位置の情報は、検出器ステージ制御回路130に出力される。 The beam position specifying step (S126) and the beam position specifying unit 71 specify the position of each secondary electron beam based on the calculated index value E. The beam position specifying unit 71 specifies the position of each secondary electron beam based on the combination in which the deviation in the lengths of the plurality of sides is small and the deviation between each internal angle and the right angle is small as compared with other combinations. To. Specifically, the possible positions (positions of the grids 40a to 40i) of each beam constituting the combination having the smallest index value E are specified as the positions of the respective secondary electron beams 10. The information on the position of each of the identified secondary electron beams 10 is output to the detector stage control circuit 130.

図10は、実施の形態1における特定されたビーム位置の一例を示す図である。図10では、特定された位置42a〜42iを示している。かかる結果は、ほぼ正しい位置に推定できた。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、EDISでマルチ2次電子ビーム300の位置を検出した結果と比べて、±89μmの精度で特定できた。配置するグリッド40の分解能を2倍にすることで、±34μmの精度で特定できた。 FIG. 10 is a diagram showing an example of the specified beam position in the first embodiment. FIG. 10 shows the specified positions 42a to 42i. This result could be estimated at almost the correct position. Instead of the multi-detector 222, an electron beam detection image sensor (Electron Detection Image Sensor, hereinafter referred to as EDIS) (hereinafter referred to as EDIS) is attached, and the position of the multi-secondary electron beam 300 is detected by EDIS, which is ± 89 μm. I was able to identify it with accuracy. By doubling the resolution of the grid 40 to be arranged, it was possible to specify with an accuracy of ± 34 μm.

なお、指標値Eの算出に際して、上記例では図9の通り隣接する存在可能位置間を直線で結んだ時に各直線が形成する内角が本来すべて直角となるように、各存在可能位置間を接続したが、これ以外の接続方法も考えられる。 In calculating the index value E, in the above example, as shown in FIG. 9, the possible positions are connected so that the internal angles formed by the straight lines are all right angles when the adjacent possible positions are connected by a straight line. However, other connection methods are also conceivable.

図11は、実施の形態1におけるビームの正しい位置を使用して各ビームの存在可能位置間の他の接続方法を説明するための図である。図11の例では各ビームのx方向、y方向の配列に対して、斜め方向(45度)となる隣接存在可能位置間で2点間の接続をする。この時にすべての線分は同じ長さになり、形成される内角(θ)は90度になるべきであるため、式(1)によって指標値Eを算出できる。この場合、式(1)におけるm=n=8、θstd=90度である。 FIG. 11 is a diagram for explaining another connection method between possible positions of each beam using the correct position of the beam in the first embodiment. In the example of FIG. 11, the two points are connected between the positions where the beams can exist adjacent to each other in the diagonal direction (45 degrees) with respect to the arrangement in the x-direction and the y-direction of each beam. At this time, all the line segments have the same length, and the formed internal angle (θ) should be 90 degrees, so that the index value E can be calculated by the equation (1). In this case, m = n = 8 and θ std = 90 degrees in the equation (1).

図12は、実施の形態1における更に他の接続方法を説明するための図である。各存在可能位置において、x方向に2およびy方向に1、又はx方向に1およびy方向に2移動した先の他の存在可能位置との間で線分を形成している。この例でもすべての線分は同じ長さになり、形成される内角(θ)は53.1度(=2×tan−1(1/2))になるべきである。指標値Eは式(1)によって算出でき、m=n=8、θstd=53.1度とすればよい。中央のビーム位置は他のビーム位置が算出された後に他のビーム位置から補間計算することで求められる。例えば、他の8つのビーム位置の重心を割り当てることができる。 FIG. 12 is a diagram for explaining still another connection method in the first embodiment. At each possible position, a line segment is formed between the possible positions and the other possible positions that have been moved by 2 in the x direction and 1 in the y direction, or 1 in the x direction and 2 in the y direction. In this example as well, all the line segments should have the same length, and the formed internal angle (θ) should be 53.1 degrees (= 2 × tan -1 (1/2)). The index value E can be calculated by the equation (1), and m = n = 8 and θ std = 53.1 degrees. The central beam position is obtained by interpolation calculation from the other beam positions after the other beam positions are calculated. For example, the centers of gravity of the other eight beam positions can be assigned.

図13は、実施の形態1における更に他の接続方法を説明するための図である。図13のように外周の存在可能位置間で結線するとともに対角方向に線分を形成することができる。この場合には線分の長さは2種類、内角も2種類となり、指標値Eは式(2)で算出することができる。図13の例ではm=8、n=8、θstd=45度、p=4、q=4、φstd=90度となる。 FIG. 13 is a diagram for explaining still another connection method in the first embodiment. As shown in FIG. 13, it is possible to connect between possible positions on the outer circumference and form a line segment in the diagonal direction. In this case, the length of the line segment is two types and the internal angle is also two types, and the index value E can be calculated by the equation (2). In the example of FIG. 13, m = 8, n = 8, θ std = 45 degrees, p = 4, q = 4, φ std = 90 degrees.

Figure 2021197264
Figure 2021197264

図14は、図9の変形例となる、測定する角度が異なる接続方法を説明するための図である。図14のように角度が180度となるべき、6カ所の角度を評価値Eの計算に使用する。この例では式(1)を適用することができ、m=12、n=6、θstd=180度である。以上、4つの評価値設定例では線分や角度の測定数を減らすことができるため、計算時間の短縮に寄与することができる。これらはあくまでも設定方法の一例であり、これらを組み合わせて評価する線分、角度を決めることもできる。また、ビーム数が増えると計算量が増大するため、例えば位置を特定するビーム数を1本おき、2本おき、等間引くことで、計算量を低減することも可能である。この場合に間引かれたビームの位置は周囲の特定されたビーム位置から補間計算により求めることができる。例えば、周囲の特定された複数ビーム重心位置を割り当てることで算出できる。 FIG. 14 is a diagram for explaining a connection method having different measurement angles, which is a modification of FIG. 9. As shown in FIG. 14, six angles, which should have an angle of 180 degrees, are used in the calculation of the evaluation value E. In this example, equation (1) can be applied, with m = 12, n = 6, and θ std = 180 degrees. As described above, in the four evaluation value setting examples, the number of measured lines and angles can be reduced, which can contribute to shortening the calculation time. These are just examples of the setting method, and it is possible to determine the line segment and the angle to be evaluated by combining them. Further, since the calculation amount increases as the number of beams increases, it is possible to reduce the calculation amount by, for example, thinning out the number of beams for specifying the position every other beam, every two beams, and the like. In this case, the position of the thinned beam can be obtained by interpolation calculation from the specified beam position in the surroundings. For example, it can be calculated by assigning the positions of the center of gravity of a plurality of specified beams in the surrounding area.

また、上述の例ではビーム存在位置を特定するために4,194,304通りの組合せに対して式(1)あるいは式(2)の計算をする必要があり、膨大な計算量となる。これを軽減するために次の方法を用いることができる。図9における内角の計算をする際に、同時に直角との差分を求める。例えばΔθ=|90°−θ|とした時にΔθが予め設定した差分の閾値(Δθthr;例えば5°)よりも大きい場合には、この組み合わせは不適当と判断し、以降の計算は中止して次の組合せに移行する。つまり、|90°−θ1|>Δθthrである場合には、計算はθ1のみで終了し、他の計算(l〜l12,θ〜θ16)は省略、となる。このように組合せの妥当性判断を早期に行うことで、大幅な計算量の軽減を実現することができる。 Further, in the above example, it is necessary to calculate the equation (1) or the equation (2) for 4,194,304 combinations in order to specify the beam existing position, which is a huge amount of calculation. The following methods can be used to alleviate this. When calculating the internal angle in FIG. 9, the difference from the right angle is obtained at the same time. For example, when Δθ = | 90 ° −θ 1 | and Δθ is larger than the preset difference threshold (Δθ thr ; for example, 5 °), this combination is judged to be inappropriate and the subsequent calculation is stopped. Then move to the next combination. That, | 90 ° -.theta.1 | if a> [Delta] [theta] thr is calculated is terminated only at .theta.1, other calculations (l 1 ~l 12, θ 2 ~θ 16) is omitted, and becomes. By determining the validity of the combination at an early stage in this way, it is possible to realize a significant reduction in the amount of calculation.

上述した例では、マルチ2次電子ビームの数よりも多い数の検出エレメント223を用いた場合を説明したが、マルチ2次電子ビームの数と同数の検出エレメント223を用いる場合でも適用できる。 In the above-mentioned example, the case where the number of detection elements 223 larger than the number of multi-secondary electron beams is used has been described, but the case where the same number of detection elements 223 as the number of multi-secondary electron beams is used can also be applied.

図15は、実施の形態1の変形例1におけるマルチ2次電子ビームとマルチ2次電子ビームの数と同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15の例では、例えば、3×3のマルチ2次電子ビーム300(10a〜10i)を、マス目状に配置された3×3個の検出エレメント223で検出する場合を示している。図15において、2次電子ビーム10a,10c,10dについては、3×3個の検出エレメント223からはみ出しているので、このままでは、位置を特定することが難しい。そこで、実施の形態1の変形例1では、検出エレメント223の出力値Doutにしきい値を設けて、大まかなビーム位置を判断する。 FIG. 15 is a diagram showing an example of the positional relationship between the number of multi-secondary electron beams and the number of multi-secondary electron beams and the same number of detection elements in the first modification of the first embodiment. In the example of FIG. 15, for example, a case where a 3 × 3 multi-secondary electron beam 300 (10a to 10i) is detected by 3 × 3 detection elements 223 arranged in a grid pattern is shown. In FIG. 15, since the secondary electron beams 10a, 10c, and 10d protrude from the 3 × 3 detection elements 223, it is difficult to specify the positions as they are. Therefore, in the first modification of the first embodiment, a threshold value is set for the output value Dout of the detection element 223, and a rough beam position is determined.

存在可能位置算出工程(S106)において、存在可能位置算出部61は、2次電子ビーム10毎に、当該2次電子ビームを検出した少なくとも1つの検出エレメントからの検出強度信号としきい値とを比較する。しきい値として、ビームの存在のしきい値Thr1とビームが1つの検出エレメント内に納まるかどうかを判断するしきい値Thr2とを用いる。しきい値Thr1として、検出最小値(例えば1階調)を用いると好適である。しきい値Thr2として、予め実験等により検出エレメントが1本のビーム全体を検出した場合の出力平均値から標準偏差の偏り値σを引いた値を用いると好適である。これによりばらつきの最小値を得ることができる。 In the existence possible position calculation step (S106), the existence possible position calculation unit 61 compares the detection intensity signal from at least one detection element that detected the secondary electron beam with the threshold value for each secondary electron beam 10. do. As the threshold value, the threshold value Thr1 for the existence of the beam and the threshold value Thr2 for determining whether or not the beam fits in one detection element are used. It is preferable to use the minimum detection value (for example, one gradation) as the threshold value Thr1. As the threshold value Thr2, it is preferable to use a value obtained by subtracting the deviation value σ of the standard deviation from the output average value when the detection element detects the entire beam in advance by an experiment or the like. This makes it possible to obtain the minimum value of variation.

図15の例では、2次電子ビーム10a,10c,10dを検出したそれぞれ1つの検出エレメント223の出力値Doutが、Thr1<Dout<Thr2である場合を示している。かかる場合には、2次電子ビーム10a,10c,10dが、それぞれ検出された検出エレメント223の外周側境界を跨いでいると判断する。 In the example of FIG. 15, the case where the output value Dout of each of the detection elements 223 that detected the secondary electron beams 10a, 10c, and 10d is Thr1 <Dout <Thr2 is shown. In such a case, it is determined that the secondary electron beams 10a, 10c, and 10d straddle the outer peripheral boundary of the detected detection element 223, respectively.

図15の例では、2次電子ビーム10b,10g,10hを検出したそれぞれ1つの検出エレメント223の出力値Doutが、Thr2<Doutである場合を示している。かかる場合には、2次電子ビーム10b,10g,10hが、それぞれ検出された検出エレメント223内に納まっていると判断する。 In the example of FIG. 15, the case where the output value Dout of each of the detection elements 223 that detected the secondary electron beams 10b, 10g, and 10h is Thr2 <Dout is shown. In such a case, it is determined that the secondary electron beams 10b, 10g, and 10h are contained in the detected detection element 223, respectively.

2次電子ビーム10iは、外周側境界をもつ2つの検出エレメント223で検出されるが、2つの検出エレメント223の出力値Dout1,Dout2の合計がThr2より大きい場合には、2つの検出エレメント223内で跨って存在すると判断する。 The secondary electron beam 10i is detected by two detection elements 223 having an outer peripheral boundary, but when the sum of the output values Dout1 and Dout2 of the two detection elements 223 is larger than Thr2, the secondary electron beam 10i is contained in the two detection elements 223. Judge that it exists across.

2次電子ビーム10e,10fについては、前述した実施の形態1における2次電子ビーム10e,10fの存在可能位置と同様に判断できる。 The secondary electron beams 10e and 10f can be determined in the same manner as the possible positions of the secondary electron beams 10e and 10f in the first embodiment described above.

図16は、実施の形態1の変形例1における各ビームの存在可能位置の一例を示す図である。検出エレメント223の外周側境界を跨いでいると判断された2次電子ビーム10a,10c,10dについては、図16に示すように、外周側境界位置および境界の外側と内側にそれぞれ境界に沿って、複数のグリッド40を配置する。2次電子ビーム10aについては、左側と上側に境界が存在するので、両方の境界に沿って複数のグリッド40aを配置する。2次電子ビーム10cについては、図16に示すように、上側に境界が存在するので、上側の境界に沿って複数のグリッド40cを配置する。2次電子ビーム10dについては、図16に示すように、左側に境界が存在するので、左側の境界に沿って複数のグリッド40dを配置する。その他の2次電子ビーム10b,10e,10f,10g,10h,10iは、前述した実施の形態1における2次電子ビーム10b,10e,10f,10g,10h,10iの存在可能位置と同様に対応する複数のグリッド40b,40e,40g,40h,40i、及び1つのグリッド40fを配置する。存在可能位置算出部61は、2次電子ビーム毎に、かかるグリッド40の位置を存在可能位置として算出する。そして、以下、同様に、各工程を実施することで、それぞれの2次電子ビーム10の位置として特定する。 FIG. 16 is a diagram showing an example of possible positions of each beam in the first modification of the first embodiment. As for the secondary electron beams 10a, 10c, and 10d determined to straddle the outer peripheral side boundary of the detection element 223, as shown in FIG. 16, the outer peripheral side boundary position and the outer and inner sides of the boundary are along the boundary, respectively. , Arrange a plurality of grids 40. Since the secondary electron beam 10a has boundaries on the left side and the upper side, a plurality of grids 40a are arranged along both boundaries. As for the secondary electron beam 10c, as shown in FIG. 16, since there is a boundary on the upper side, a plurality of grids 40c are arranged along the upper boundary. As for the secondary electron beam 10d, as shown in FIG. 16, since the boundary exists on the left side, a plurality of grids 40d are arranged along the boundary on the left side. The other secondary electron beams 10b, 10e, 10f, 10g, 10h, 10i correspond to the possible positions of the secondary electron beams 10b, 10e, 10f, 10g, 10h, 10i in the above-described first embodiment. A plurality of grids 40b, 40e, 40g, 40h, 40i, and one grid 40f are arranged. The existence possible position calculation unit 61 calculates the position of the grid 40 as the existence possible position for each secondary electron beam. Then, similarly, by carrying out each step in the same manner, the position of each secondary electron beam 10 is specified.

図17は、実施の形態1の変形例2における各ビームの存在可能位置の一例を示す図である。変形例2では、外周側境界を跨がないで、マルチ2次電子ビームの数と同数の検出エレメント223内に納まるビームの情報だけを用いて、組み合わせを設定し、組み合わせ毎に指標値Eを演算する。そして、指標値Eが最も小さくなる組み合わせを構成する各ビームの存在可能位置(グリッド40b,40e〜40iの位置)をそれぞれの2次電子ビーム10b,10e〜10iの位置として特定する。 FIG. 17 is a diagram showing an example of possible positions of each beam in the second modification of the first embodiment. In the second modification, the combination is set by using only the information of the beams contained in the detection element 223 having the same number of multi-secondary electron beams without straddling the boundary on the outer peripheral side, and the index value E is set for each combination. Calculate. Then, the possible positions (positions of the grids 40b, 40e to 40i) of the beams constituting the combination having the smallest index value E are specified as the positions of the secondary electron beams 10b, 10e to 10i, respectively.

図18は、実施の形態1の変形例2における特定された各ビームの位置の一例を示す図である。図18では、特定された位置42b,42e〜42iを示している。残りの2次電子ビーム10a,10c,10dの位置は、特定された位置42b,42e〜42iから線形補間して求めればよい。 FIG. 18 is a diagram showing an example of the position of each specified beam in the second modification of the first embodiment. FIG. 18 shows the identified positions 42b, 42e to 42i. The positions of the remaining secondary electron beams 10a, 10c, and 10d may be obtained by linear interpolation from the specified positions 42b, 42e to 42i.

図19は、実施の形態1の変形例3における各ビームの検出方法の一例を示す図である。変形例3では、外周側境界を跨ぐと判断される2次電子ビーム10a,10c,10dについては、アライメントコイル225,226を用いて、ビームの位置をシフトさせて検出し直す。2次電子ビーム10a,10dを検出する際に、図19(a)に示すようにx方向にビームを1検出アライメントのサイズ分だけシフトすることで、外周側境界を跨がずに検出できる。2次電子ビーム10cを検出する際に、図19(b)に示すように−y方向にビームを1検出アライメントのサイズ分だけシフトすることで、外周側境界を跨がずに検出できる。存在可能位置40(或いは存在可能範囲15)を算出した後に、シフト分を戻せば、外周側境界を跨いだビームについても存在可能位置40を算出できる。以降の各工程の内容は上述した内容と同様である。 FIG. 19 is a diagram showing an example of a method for detecting each beam in the modified example 3 of the first embodiment. In the third modification, the secondary electron beams 10a, 10c, and 10d that are determined to straddle the outer peripheral boundary are detected again by shifting the beam positions using the alignment coils 225 and 226. When the secondary electron beams 10a and 10d are detected, by shifting the beam in the x direction by the size of one detection alignment as shown in FIG. 19A, the secondary electron beams 10a and 10d can be detected without straddling the outer peripheral boundary. When the secondary electron beam 10c is detected, as shown in FIG. 19B, the beam is shifted in the −y direction by the size of one detection alignment, so that the secondary electron beam 10c can be detected without straddling the outer peripheral boundary. By returning the shift amount after calculating the possible position 40 (or the possible range 15), the possible position 40 can be calculated for the beam straddling the outer peripheral boundary. The contents of each subsequent step are the same as those described above.

以上のように、変形例1〜3のいずれかの手法を実施すれば、マルチ2次電子ビームの数と同数の検出エレメント223を用いる場合でも各2次電子ビーム10の位置を特定できる。特定された各2次電子ビーム10の位置の情報は、検出器ステージ制御回路130に出力される。 As described above, if any of the methods of Modifications 1 to 3 is carried out, the position of each secondary electron beam 10 can be specified even when the same number of detection elements 223 as the number of multi-secondary electron beams are used. The information on the position of each of the identified secondary electron beams 10 is output to the detector stage control circuit 130.

検出器位置調整工程(S128)として、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を移動させると共に、回転ステージ227を回転させることによって、各2次電子ビーム10の位置に対応する検出エレメントが配置されるようにマルチ検出器222の位置を調整する。 As the detector position adjusting step (S128), the x and y stages 228 are moved by the drive mechanism 132 under the control of the detector stage control circuit 130, and the rotary stage 227 is rotated to rotate each secondary electron beam 10. The position of the multi-detector 222 is adjusted so that the detection element corresponding to the position of is arranged.

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 an inspection processing step (S130), the substrate 101 is inspected using the aligned inspection apparatus 100.

図20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20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. 20 is a diagram showing an example of a plurality of chip regions formed on the semiconductor substrate according to the first embodiment. In FIG. 20, 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21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21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. 21 is a diagram for explaining the inspection process according to the first embodiment. As shown in FIG. 21, the region of each chip 332 is divided into a plurality of stripe regions 32 with a predetermined width, for example, in the y direction. 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21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8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8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8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8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8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. 21, for example, the case of a multi-primary electron beam 20 having 5 × 5 rows 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 of the multi-primary electron beam 20 in the y direction 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 8 constituting the multi-primary electron beam 20 is irradiated into the sub-irradiation region 29 surrounded by the beam-to-beam pitch in the x-direction and the beam-to-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 8 is responsible for any of the different sub-irradiation regions 29. Then, at each shot, each primary electron beam 8 irradiates the same position in the responsible sub-irradiation region 29. The movement of the primary electron beam 8 in the sub-irradiation region 29 is performed by collective 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 8.

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21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8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8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21の例では、1つの1次電子ビーム8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 the same size as the y-direction size of the irradiation region 34 or to be narrowed by the scan margin. In the example of FIG. 21, 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. Or it may be large. Then, each primary electron beam 8 constituting the multi-primary electron beam 20 is irradiated into the sub-irradiation region 29 in which its own beam is located, and scans (scans) the inside of the sub-irradiation region 29. Then, when the scan of one sub-irradiation region 29 is completed, the irradiation position is moved to the adjacent rectangular region 33 in the same stripe region 32 by the collective deflection of the entire multi-primary electron beam 20 by the main deflector 208. This operation is repeated to irradiate the inside of the stripe region 32 in order. After scanning one stripe region 32 is complete, the irradiation region 34 moves to the next stripe 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 8, the scanning operation and the acquisition of the secondary electron image are performed for each sub-irradiation region 29. By combining these secondary electronic images for each sub-irradiation region 29, a secondary electronic image of the rectangular region 33, a secondary electronic image of the striped region 32, or a secondary electronic image of the chip 332 is configured. 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. 21 shows a case where the sub-irradiation region 29 scanned by one primary electron beam 8 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 momentarily with respect to the orbital central axis of the multi-primary electron beam 20. Similarly, when scanning in the sub-irradiation region 29, the emission position of each secondary electron beam changes momentarily 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 region 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 separated while moving through the secondary electron optical 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. To. 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22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22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. 22 is a configuration diagram showing an example of the configuration in the comparison circuit according to the first embodiment. In FIG. 22, 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. Equipment etc. 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 measured 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8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 8. .. 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 source 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, the triangle, or the like. Graphical data that defines the shape, size, position, etc. of each pattern graphic is stored in 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, the data is expanded to the data for each graphic, and the graphic code indicating the graphic shape of the graphic data, the graphic dimension, and the like are interpreted. Then, it is developed into binary or multi-valued design pattern image data as a pattern arranged in the squares having a grid of predetermined quantized dimensions as a unit and output. In other words, the design data is read, the occupancy rate of the figure in the design pattern is calculated for each cell created by virtually dividing the inspection area into cells with a predetermined dimension as a unit, and the n-bit occupancy rate data is obtained. Output. For example, it is preferable to set one cell 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 units of sub-pixels 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 difference in gradation value for each pixel is larger than the determination threshold value Th, it is determined to be 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、マルチ検出器222の検出面上におけるマルチビームの各ビームの位置を取得できる。 As described above, according to the first embodiment, the position of each beam of the multi-beam on the detection surface of the multi-detector 222 can be acquired.

実施の形態2.
実施の形態1では、少なくとも1つの存在可能位置を算出して、その組み合わせ毎の指標値から各ビームの位置を特定する構成について説明したが、これに限るものではない。実施の形態2では、組み合わせ毎の指標値から各ビームの位置を特定するのではなく、直接的に、各ビームの位置を特定する構成について説明する。実施の形態2における検査装置100の構成は、図1と同様である。また、以下、特に説明する点以外の内容は、実施の形態1と同様である。
Embodiment 2.
In the first embodiment, a configuration in which at least one possible position is calculated and the position of each beam is specified from the index value for each combination has been described, but the present invention is not limited to this. In the second embodiment, a configuration for directly specifying the position of each beam instead of specifying the position of each beam from the index value for each combination will be described. The configuration of the inspection device 100 in the second embodiment is the same as that in FIG. Further, the contents other than the points particularly described below are the same as those in the first embodiment.

図23は、実施の形態2におけるビーム位置探索回路の内部構成の一例を示す図である。図23において、ビーム位置探索回路134内には、ビーム選択部60、判定部62、及びビーム位置特定部70が配置される。ビーム選択部60、判定部62、及びビーム位置特定部70といった各「〜部」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「〜部」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いてもよい。或いは、異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。ビーム選択部60、判定部62、及びビーム位置特定部70内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度図示しないメモリ、或いはメモリ118に記憶される。 FIG. 23 is a diagram showing an example of the internal configuration of the beam position search circuit according to the second embodiment. In FIG. 23, a beam selection unit 60, a determination unit 62, and a beam position specifying unit 70 are arranged in the beam position search circuit 134. Each "-part" such as the beam selection unit 60, the determination unit 62, and the beam position specifying unit 70 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. Equipment etc. 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 beam selection unit 60, the determination unit 62, and the beam position specifying unit 70 are stored in a memory (not shown) or a memory 118 each time.

図24は、実施の形態2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24において、実施の形態2における検査方法の要部工程は、ビーム選択工程(S102)と、焦点調整工程(S103)と、ビーム検出工程(S104)と、ビーム位置特定工程(S107)と、判定工程(S108)と、検出器位置調整工程(S128)と、検査処理工程(S130)と、いう一連の工程を実施する。 FIG. 24 is a flowchart showing an example of a main step of the inspection method according to the second embodiment. In FIG. 24, the main steps of the inspection method according to the second embodiment are a beam selection step (S102), a focus adjustment step (S103), a beam detection step (S104), a beam position specifying step (S107), and the like. A series of steps of a determination step (S108), a detector position adjustment step (S128), and an inspection processing step (S130) are carried out.

ビーム選択工程(S102)の内容は、実施の形態1と同様である。ビーム選択アパーチャ基板232を通過した1本に絞られた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1次電子ビームと分離され、偏向器218及び電磁レンズ224を介して、マルチ検出器222に進むことになる。 The content of the beam selection step (S102) is the same as that of the first embodiment. The primary electron beam focused on one beam that has passed through the beam selection aperture substrate 232 is applied to the substrate 101 and emits the corresponding secondary electron beam. The emitted secondary electron beam is separated from the primary electron beam by the beam separator 214, and travels to the multi-detector 222 via the deflector 218 and the electromagnetic lens 224.

焦点調整工程(S103)として、レンズ制御回路124による制御のもと、電磁レンズ224は、マルチ2次電子ビーム20の焦点位置を制御する。具体的には、マルチ2次電子ビーム20の焦点位置をずらしてぼかす。そして、選択された2次電子ビーム(例えば、2次電子ビーム10aが、3以上の検出エレメント223によって検出されるようにマルチ2次電子ビーム20の焦点位置を制御する。 As the focus adjustment step (S103), the electromagnetic lens 224 controls the focal position of the multi-secondary electron beam 20 under the control of the lens control circuit 124. Specifically, the focal position of the multi-secondary electron beam 20 is shifted and blurred. Then, the focal position of the multi-secondary electron beam 20 is controlled so that the selected secondary electron beam (for example, the secondary electron beam 10a is detected by three or more detection elements 223).

図25は、実施の形態2における各ビームの照射位置の一例を示す図である。実施の形態2では、あえて焦点をぼかすことで、各2次電子ビーム10が、複数の検出エレメント223に入射するように焦点位置を調整する。 FIG. 25 is a diagram showing an example of the irradiation position of each beam in the second embodiment. In the second embodiment, the focal position is adjusted so that each secondary electron beam 10 is incident on the plurality of detection elements 223 by intentionally blurring the focal point.

これにより、図8の例において、例えば、x方向に並ぶ2つの2つの検出エレメント223に跨っていた2次電子ビーム10aの焦点がぼかされることによって、検出面上での2次電子ビーム10aのビームサイズが大きくなった2次電子ビーム44aは、x,y方向に2×2個で配列された4つの検出エレメント223に入射する。 As a result, in the example of FIG. 8, for example, the secondary electron beam 10a straddling the two detection elements 223 arranged in the x direction is defocused so that the secondary electron beam 10a on the detection surface is defocused. The secondary electron beam 44a having an increased beam size is incident on four detection elements 223 arranged in 2 × 2 in the x and y directions.

ビーム検出工程(S104)として、マルチ2次電子ビーム20の各2次電子ビームが3以上の検出エレメント223によって検出されるようにマルチ2次電子ビーム20の焦点位置が制御された状態で、マルチ検出器222は、2次電子ビーム毎に、当該2次電子ビームを検出する。 In the beam detection step (S104), the focal position of the multi-secondary electron beam 20 is controlled so that each secondary electron beam of the multi-secondary electron beam 20 is detected by three or more detection elements 223. The detector 222 detects the secondary electron beam for each secondary electron beam.

ビーム位置特定工程(S107)として、ビーム位置特定部70は、各2次電子ビームが3以上の検出エレメントによって検出されるようにマルチ2次電子ビーム20の焦点位置が制御された状態で、2次電子ビーム毎に、当該2次電子ビームを検出した3以上の検出エレメント223からの検出強度信号を用いて、各2次電子ビームの位置(重心位置)を特定する。 In the beam position specifying step (S107), the beam position specifying unit 70 is in a state where the focal position of the multi-secondary electron beam 20 is controlled so that each secondary electron beam is detected by three or more detection elements. For each secondary electron beam, the position (position of the center of gravity) of each secondary electron beam is specified by using the detection intensity signals from the three or more detection elements 223 that detected the secondary electron beam.

図26は、実施の形態2におけるビーム位置の特定の仕方の一例を示す図である。図26の例では、検出した3つ以上の検出エレメント223の周囲1検出エレメント分の検出強度も含めて演算する場合を示している。具体的には、図26の例では、2×2の検出エレメント223の周囲1検出エレメント分を含めた4×4の検出エレメント223を用いて計算する。4×4の検出エレメント223のうち左上角の検出エレメント223を座標(x1,y1)として、x=1〜n、y=1〜mの各座標を定義する。各検出エレメント223で検出された検出強度の出力Dhkと、位置xhk,yhkを用いて、各2次電子ビーム10の重心位置(xc,yc)は、次の式(3−1)(3−2)で定義される。 FIG. 26 is a diagram showing an example of how to specify the beam position in the second embodiment. In the example of FIG. 26, a case is shown in which the calculation is performed including the detection intensity of one detection element around the three or more detection elements 223 detected. Specifically, in the example of FIG. 26, the calculation is performed using the 4 × 4 detection element 223 including one detection element around the 2 × 2 detection element 223. Of the 4 × 4 detection elements 223, the detection element 223 in the upper left corner is used as the coordinates (x1, y1), and the coordinates of x = 1 to n and y = 1 to m are defined. Using the output D hk of the detection intensity detected by each detection element 223 and the positions x hk and y hk , the position of the center of gravity (xc, yc) of each secondary electron beam 10 is calculated by the following equation (3-1). It is defined in (3-2).

Figure 2021197264
Figure 2021197264

図8の例では、2×2個で配列された4つの検出エレメント223の中心位置から−x,+y方向にずれた、左上側の検出エレメント223内の1点が2次電子ビーム10aの重心位置であることがわかる。 In the example of FIG. 8, one point in the detection element 223 on the upper left side, which is displaced in the −x, + y direction from the center position of the four detection elements 223 arranged in 2 × 2, is the center of gravity of the secondary electron beam 10a. You can see that it is a position.

判定工程(S108)として、判定部62は、すべてのビーム位置が特定されたかどうかを判定する。まだ、ビーム位置が特定されていないビームが残っている場合には、ビーム選択工程(S102)に戻り、すべてのビームについてビーム位置が特定されるまで、ビーム選択工程(S102)から判定工程(S108)までの各工程を繰り返す。 As a determination step (S108), the determination unit 62 determines whether or not all the beam positions have been specified. If there is still a beam whose beam position has not been specified, the process returns to the beam selection step (S102), and the beam selection step (S102) to the determination step (S108) until the beam positions are specified for all the beams. ) Is repeated.

よって、他の各2次電子ビーム10b〜10iについても、それぞれビームサイズを大きくすることにより、大きくなった各2次電子ビーム44b〜44iは、それぞれ隣接する3以上の検出エレメント223に入射する。そして、それぞれ、3以上の検出エレメント223からの検出強度信号を用いて、各2次電子ビーム10b〜10iの位置が特定される。特定された各2次電子ビーム10の位置の情報は、検出器ステージ制御回路130に出力される。 Therefore, for each of the other secondary electron beams 10b to 10i, the larger secondary electron beams 44b to 44i are incident on the adjacent three or more detection elements 223 by increasing the beam size. Then, the positions of the secondary electron beams 10b to 10i are specified by using the detection intensity signals from the three or more detection elements 223. The information on the position of each of the identified secondary electron beams 10 is output to the detector stage control circuit 130.

上述した例では、マルチ2次電子ビーム20の数よりも多い数の検出エレメント223を用いた場合を説明したが、マルチ2次電子ビーム20の数と同数の検出エレメント223を用いる場合でも適用できる。図25において、例えば、ビームサイズを拡大しても外周側境界を跨ぐことなく検出できる3つの2次電子ビーム10e,10f,10hについて位置を特定し、図18で説明した場合と同様、残りの2次電子ビームを特定できた3つの2次電子ビーム10e,10f,10hの位置から線形補間して求めればよい。或いは、例えば、ビームサイズを拡大すると外周側境界を跨ぐビームについては、図19(a)及び図19(b)で説明した手法を利用して、ビームサイズを拡大しても外周側境界を跨がない位置までx,y方向にシフトしてから検出し、位置を算出した後に、シフト分を戻せば、外周側境界を跨いだビームについても位置を算出できる。 In the above example, the case where the number of detection elements 223 is larger than the number of the multi-secondary electron beams 20 has been described, but the case where the same number of detection elements 223 as the number of the multi-secondary electron beams 20 are used can also be applied. .. In FIG. 25, for example, the positions of the three secondary electron beams 10e, 10f, and 10h that can be detected without straddling the outer peripheral boundary even if the beam size is expanded are specified, and the rest are as in the case described with reference to FIG. The secondary electron beams may be obtained by linear interpolation from the positions of the three secondary electron beams 10e, 10f, and 10h from which the secondary electron beams can be specified. Alternatively, for example, for a beam that straddles the outer peripheral boundary when the beam size is increased, the method described with FIGS. 19 (a) and 19 (b) is used to straddle the outer peripheral boundary even if the beam size is increased. If the position is shifted in the x and y directions to the position where there is no such position, the position is calculated, and then the shift amount is returned, the position can be calculated even for the beam straddling the outer peripheral boundary.

検出器位置調整工程(S128)と、検査処理工程(S130)と、の各工程の内容は、実施の形態1と同様である。 The contents of each step of the detector position adjusting step (S128) and the inspection processing step (S130) are the same as those in the first embodiment.

以上のように、実施の形態2によれば、組み合わせ毎の指標値から各ビームの位置を特定しなくても、マルチ検出器222の検出面上におけるマルチビームの各ビームの位置を取得できる。 As described above, according to the second embodiment, the position of each beam of the multi-beam on the detection surface of the multi-detector 222 can be acquired without specifying the position of each beam from the index value for each combination.

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、ビーム位置探索回路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 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, beam position search circuit 134. , And the beam selection aperture control circuit 136 may be configured by at least one processing circuit described above. For example, the processing in these circuits may be carried out 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 specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. The example of FIG. 1 shows a case where a multi-primary electron beam 20 is formed by a molded aperture array substrate 203 from a single beam emitted from an electron gun 201 as one irradiation source, but the present invention is limited to this. is not it. A mode may be used in which the multi-primary electron beam 20 is formed by irradiating each of 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。 Further, although the description of parts not directly required for the description of the present invention such as the device configuration and the control method is omitted, the required device configuration and the 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
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 ビーム選択部
61 存在可能位置算出部
62 判定部
63 組み合わせ設定部
64 辺長さ算出部
65 内角算出部
66 指標値算出部
67 判定部
68 記憶装置
69 判定部
70,71 ビーム位置特定部
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 ビーム位置探索回路
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 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 Beam selection unit 61 Possible position calculation unit 62 Judgment unit 63 Combination setting unit 64 Side length calculation unit 65 Internal angle calculation unit 66 Index value calculation unit 67 Judgment unit 68 Storage device 69 Judgment unit 70, 71 Beam position identification unit 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 Beam position search circuit 136 Beam selection aperture control circuit 142 Drive mechanism 144, 146 148 DAC amplifier 150 Image acquisition mechanism 151 Primary electro-optical system 152 Secondary electro-optical system 160 Control system circuit 201 Electron gun 202 Electron lens 203 Molded aperture array substrate 205, 206, 207, 224,226 Electromagnetic lens 208 Main deflector 209 Sub-deflector 212 Bulk blanking deflector 213 Limited 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 board 234 Drive mechanism 300 Multi-secondary electron beam 330 Inspection area 332 Chip

Claims (6)

マルチ2次電子ビームを検出するマス目状に配置された複数の検出エレメントを有するマルチ検出器と、
前記マルチ2次電子ビームの中から前記マルチ検出器に到達する2次電子ビームを1本ずつ選択するビーム選択部と、
選択された2次電子ビーム毎に、当該2次電子ビームを検出した少なくとも1つの検出エレメントからの検出強度信号を用いて、当該2次電子ビームが前記複数の検出エレメントが配置されたマス目状の領域面において存在する可能性がある少なくとも1つの存在可能位置を算出する存在可能位置算出部と、
前記マルチ2次電子ビームのうち少なくとも一部の複数の2次電子ビームの各2次電子ビームの存在可能位置を1つずつ用いた複数の組み合わせの組み合わせ毎に、当該組み合わせを構成する複数の存在可能位置の位置関係を評価する指標値を算出する指標値算出部と、
算出された指標値に基づいて、各2次電子ビームの位置を特定する位置特定部と、
を備えたことを特徴とするマルチ2次電子ビーム位置取得装置。
A multi-detector having a plurality of detection elements arranged in a grid pattern for detecting a multi-secondary electron beam, and a multi-detector.
A beam selection unit that selects one secondary electron beam that reaches the multi-detector from the multi-secondary electron beams.
For each selected secondary electron beam, the secondary electron beam has a grid pattern in which the plurality of detection elements are arranged by using the detection intensity signal from at least one detection element that detected the secondary electron beam. A possible position calculation unit that calculates at least one possible position that may exist in the area plane of
A plurality of existences constituting the combination for each combination of a plurality of combinations using one possible position of each secondary electron beam of at least a part of the plurality of secondary electron beams in the multi-secondary electron beam. An index value calculation unit that calculates an index value that evaluates the positional relationship of possible positions, and an index value calculation unit.
A position specifying part that specifies the position of each secondary electron beam based on the calculated index value,
A multi-secondary electron beam position acquisition device characterized by being equipped with.
前記指標値として、前記組み合わせ毎に、当該組み合わせを構成する複数の存在可能位置の隣接する存在可能位置間を結ぶことで生成される複数の辺の長さと、前記複数の辺のうち繋がる2辺間の各内角とを用いた式から演算される値を用いることを特徴とする請求項1記載のマルチ2次電子ビーム位置取得装置。 As the index value, for each of the combinations, the lengths of the plurality of sides generated by connecting the adjacent possible positions of the plurality of possible positions constituting the combination and the two connected sides of the plurality of sides are connected. The multi-secondary electron beam position acquisition device according to claim 1, wherein a value calculated from an equation using each internal angle between the two is used. 他の組み合わせに比べて、前記複数の辺の長さのずれが小さく、かつ前記各内角と直角とのずれが小さい組み合わせに基づいて、各2次電子ビームの位置が特定されることを特徴とする請求項2記載のマルチ2次電子ビーム位置取得装置。 The feature is that the position of each secondary electron beam is specified based on the combination in which the deviation in the lengths of the plurality of sides is small as compared with other combinations and the deviation between each internal angle and the right angle is small. 2. The multi-secondary electron beam position acquisition device according to claim 2. マルチ2次電子ビームを検出するマス目状に配置された複数の検出エレメントを有するマルチ検出器と、
前記マルチ2次電子ビームの中から前記マルチ検出器に到達する2次電子ビームを1本ずつ選択するビーム選択部と、
選択された前記2次電子ビームの焦点位置を制御するレンズと、
各2次電子ビームが3以上の検出エレメントによって検出されるように前記マルチ2次電子ビームの焦点位置が制御された状態で、2次電子ビーム毎に、当該2次電子ビームを検出した前記3以上の検出エレメントからの検出強度信号を用いて、各2次電子ビームの位置を特定する位置特定部と、
を備えたことを特徴とするマルチ2次電子ビーム位置取得装置。
A multi-detector having a plurality of detection elements arranged in a grid pattern for detecting a multi-secondary electron beam, and a multi-detector.
A beam selection unit that selects one secondary electron beam that reaches the multi-detector from the multi-secondary electron beams.
A lens that controls the focal position of the selected secondary electron beam,
The third electron beam was detected for each secondary electron beam in a state where the focal position of the multi-secondary electron beam was controlled so that each secondary electron beam was detected by three or more detection elements. Using the detection intensity signal from the above detection elements, the position identification unit that specifies the position of each secondary electron beam and the position identification unit.
A multi-secondary electron beam position acquisition device characterized by being equipped with.
マルチ2次電子ビームの中から、マルチ2次電子ビームを検出するマス目状に配置された複数の検出エレメントを有するマルチ検出器に到達する2次電子ビームを1本ずつ選択する工程と、
選択された2次電子ビーム毎に、当該2次電子ビームを検出した少なくとも1つの検出エレメントからの検出強度信号を用いて、当該2次電子ビームが前記複数の検出エレメントが配置されたマス目状の領域面において存在する可能性がある少なくとも1つの存在可能位置を算出する工程と、
前記マルチ2次電子ビームのうち少なくとも一部の複数の2次電子ビームの各2次電子ビームの存在可能位置を1つずつ用いた複数の組み合わせの組み合わせ毎に、当該組み合わせを構成する複数の存在可能位置の位置関係を評価する指標値を算出する工程と、
算出された指標値に基づいて、各2次電子ビームの位置を特定し、出力する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ2次電子ビーム位置取得方法。
A step of selecting one secondary electron beam that reaches the multi-detector having a plurality of detection elements arranged in a grid pattern for detecting the multi-secondary electron beam from the multi-secondary electron beams.
For each selected secondary electron beam, the secondary electron beam has a grid pattern in which the plurality of detection elements are arranged by using the detection intensity signal from at least one detection element that detected the secondary electron beam. The process of calculating at least one possible position on the area plane of
A plurality of existences constituting the combination for each combination of a plurality of combinations using one possible position of each secondary electron beam of at least a part of the plurality of secondary electron beams in the multi-secondary electron beam. The process of calculating the index value to evaluate the positional relationship of possible positions and
The process of identifying and outputting the position of each secondary electron beam based on the calculated index value, and
A method for acquiring the position of a multi-secondary electron beam, which is characterized by being equipped with.
マルチ2次電子ビームの中から、前記マルチ2次電子ビームを検出するマス目状に配置された複数の検出エレメントを有するマルチ検出器に到達する2次電子ビームを1本ずつ選択する工程と、
選択された各2次電子ビームが3以上の検出エレメントによって検出されるように前記マルチ2次電子ビームの焦点位置を制御する工程と、
各2次電子ビームが3以上の検出エレメントによって検出されるように前記マルチ2次電子ビームの焦点位置が制御された状態で、2次電子ビーム毎に、当該2次電子ビームを検出した前記3以上の検出エレメントからの検出強度信号を用いて、各2次電子ビームの位置を特定し、出力する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ2次電子ビーム位置取得方法。
A step of selecting one secondary electron beam that reaches the multi-detector having a plurality of detection elements arranged in a grid pattern for detecting the multi-secondary electron beam from the multi-secondary electron beams.
A step of controlling the focal position of the multi-secondary electron beam so that each selected secondary electron beam is detected by three or more detection elements.
The third electron beam was detected for each secondary electron beam in a state where the focal position of the multi-secondary electron beam was controlled so that each secondary electron beam was detected by three or more detection elements. The process of identifying and outputting the position of each secondary electron beam using the detection intensity signal from the above detection element, and
A method for acquiring the position of a multi-secondary electron beam, which is characterized by being equipped with.
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