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 PDFInfo
- Publication number
- JP2021197264A JP2021197264A JP2020102170A JP2020102170A JP2021197264A JP 2021197264 A JP2021197264 A JP 2021197264A JP 2020102170 A JP2020102170 A JP 2020102170A JP 2020102170 A JP2020102170 A JP 2020102170A JP 2021197264 A JP2021197264 A JP 2021197264A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- secondary electron
- electron beam
- detector
- detection
- detection elements
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
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.
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.
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。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an inspection device according to the first embodiment. In FIG. 1, the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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)m1列×縦(y方向)n1段(m1,n1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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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l1〜l12が生成される。また、辺l1〜l12が生成されることにより、辺l1〜l12の辺のうち繋がる2辺間に各内角θ1〜θ16が存在する。辺長さ算出部64は、辺l1〜l12の長さを算出する。そして、内角算出部65は、複数の辺l1〜l12のうち繋がる2辺間の各内角θ1〜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 (
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l1〜l12の長さと、各辺の長さの平均値laveと、各内角θ1〜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
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
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
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
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
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
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.
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°−θ1|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(l1〜l12,θ2〜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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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,
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
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
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
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1/28(=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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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,
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
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)
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.
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020102170A JP2021197264A (en) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | Multi-secondary electron beam position acquisition device and multi-secondary electron beam position acquisition method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020102170A JP2021197264A (en) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | Multi-secondary electron beam position acquisition device and multi-secondary electron beam position acquisition method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021197264A true JP2021197264A (en) | 2021-12-27 |
Family
ID=79195835
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020102170A Pending JP2021197264A (en) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | Multi-secondary electron beam position acquisition device and multi-secondary electron beam position acquisition method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021197264A (en) |
-
2020
- 2020-06-12 JP JP2020102170A patent/JP2021197264A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10215718B2 (en) | Electron beam inspection apparatus and electron beam inspection method | |
JP7074479B2 (en) | Multi-beam inspection equipment | |
JP7026469B2 (en) | Electron beam image acquisition device and electron beam image acquisition method | |
JP2021009829A (en) | Multi-charged particle beam image acquisition device and multi-charged particle beam image acquisition method | |
US20220365010A1 (en) | Multiple secondary electron beam alignment method, multiple secondary electron beam alignment apparatus, and electron beam inspection apparatus | |
US11004193B2 (en) | Inspection method and inspection apparatus | |
US10984525B2 (en) | Pattern inspection method and pattern inspection apparatus | |
US20230077403A1 (en) | Multi-electron beam image acquisition apparatus, and multi-electron beam image acquisition method | |
JP6966319B2 (en) | Multi-beam image acquisition device and multi-beam image acquisition method | |
US20220336183A1 (en) | Multiple electron beam image acquisition method, multiple electron beam image acquisition apparatus, and multiple electron beam inspection apparatus | |
WO2022130838A1 (en) | Multibeam image acquisition apparatus and multibeam image acquisition method | |
JP7385493B2 (en) | Multi-charged particle beam alignment method and multi-charged particle beam inspection device | |
JP2022163680A (en) | Multi electron beam image acquisition method, multi electron beam image acquisition device, and multi electron beam inspection device | |
JP7344725B2 (en) | Alignment mark position detection method and alignment mark position detection device | |
JP2022174714A (en) | Multi-secondary electron beam alignment method, multi-secondary electron beam alignment apparatus, and electron beam inspection device | |
JP2021197264A (en) | Multi-secondary electron beam position acquisition device and multi-secondary electron beam position acquisition method | |
JP2021183942A (en) | Pattern inspection device, and pattern inspection method | |
WO2021205728A1 (en) | Multielectron beam inspection device and multielectron beam inspection method | |
KR102676080B1 (en) | Multi electron beam image acquiring method, multi electron beam image acquiring apparatus, and multi electron beam inspection apparatus | |
WO2024009912A1 (en) | Multibeam image acquisition device and multibeam image acquisition method | |
WO2021205729A1 (en) | Multi-electron beam inspection device and multi-electron beam inspection method | |
WO2022038841A1 (en) | Multi-electron beam inspection device and adjustment method of same | |
WO2021039419A1 (en) | Electron gun and electron beam irradiation device | |
JP2024007428A (en) | Multibeam image acquisition device and multibeam image acquisition method | |
JP2024017671A (en) | Multi-beam image acquisition device and multi-beam image acquisition method |