JP2022103425A - 検査方法 - Google Patents

Abstract

【目的】欠陥の誤検知を抑制可能な検査方法を提供する。【構成】検査装置のステージに載置され、複数のダイが形成された試料の第１のダイに、複数の電子ビームを同時に走査することにより参照画像用の第１の画像を取得する工程と、第１のダイと異なる第２のダイに、試料が載置されたステージの座標に基づいて、複数の電子ビームのそれぞれを、第１のダイと同一の位置に照射するようにして、走査することにより検査画像用の第２の画像を取得する工程と、参照画像用の第１の画像と検査画像用の第２の画像との比較を行う工程と、を備えた検査方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、検査方法に関する。例えば、電子線によるマルチビームを照射して放出されるパターンの２次電子画像を取得してパターンを検査する検査方法に関する。

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。

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検査装置の高精度化が必要とされている。

検査手法としては、拡大光学系を用いて半導体ウェハ等のウェハやリソグラフィマスク等のマスクといった試料の上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学画像と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、検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ－ダイ）検査」や、パターン設計されたＣＡＤデータをマスクにパターンを描画する時に描画装置が入力するための装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計パターンデータ）を検査装置に入力して、これをベースに設計画像データ（参照画像）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる光学画像とを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ－データベース）検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、検査対象基板はステージ（試料台）上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。検査対象基板には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。検査対象基板を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。

上述した検査装置では、レーザ光を検査対象基板に照射して、その透過像或いは反射像を撮像することにより、光学画像を取得する。これに対して、直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶようなアレイ配列の複数の電子ビームで構成される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、パターン像を取得する検査装置の開発も進んでいる。かかるマルチビームを含む電子ビームを用いた検査装置では、検査対象基板の小領域毎に走査して２次電子を検出する。

特許文献１には、設計データと検査画像との位置ずれの原因として電子線のビーム走査による歪みがあること、設計データの変形を行ってパターン全体の位置補正をおこない、設計画像と実パターン像（検査画像）を比較することで欠陥の検出を行うことが開示されている。

特開２０１３－２４６１６２号公報

本発明が解決しようとする課題は、検査精度の向上した検査方法を提供する点にある。

本発明の一態様の検査方法は、検査装置のステージに載置され、複数のダイが形成された試料の第１のダイに、複数の電子ビームを同時に走査することにより参照画像用の第１の画像を取得する工程と、第１のダイと異なる第２のダイに、試料が載置されたステージの座標に基づいて、複数の電子ビームのそれぞれを、第１のダイと同一の位置に照射するようにして、走査することにより検査画像用の第２の画像を取得する工程と、参照画像用の第１の画像と検査画像用の第２の画像との比較を行う工程と、を備えた検査方法である。

上述の検査方法において、比較を行う工程は、さらに第１のダイと第２のダイに対して複数の電子ビームのうちの同一の電子ビームが照射されたかを確認する工程を備えたことが好ましい。

本発明の一態様によれば、検査精度の向上した検査方法の提供が可能となる。

第１の実施形態における検査装置の構成を示す構成図である。 第１の実施形態における成形アパーチャアレイ部材の構成を示す概念図である。 第１の実施形態における検査装置内のビームの軌道を説明するための図である。 第１の実施形態におけるウェハ上のパターンの検査画像を取得する方法を示す模式図である。 第１の実施形態におけるビームスキャン領域（検査画像取得領域）での、複数の電子ビームの照射のされ方を示す模式図である。 第１の実施形態におけるビームスキャン領域（検査画像取得領域）での、それぞれの電子ビームの位置に関する歪の影響を受けて取得された、検査画像の模式図である。 第１の実施形態のフローチャートである。 第２の実施形態における検査方法の概略を説明する模式図である 第２の実施形態のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

（実施形態）
本実施形態の検査方法は、試料に複数の電子ビームを照射しながら、複数の電子ビームを同時に走査することにより検査画像の取得を行い、複数の電子ビームそれぞれが有する複数の歪と、検査画像内で複数の電子ビームそれぞれがスキャンした場所に基づいて、検査画像に対応する参照画像の第１の補正又は検査画像の第２の補正をおこない、第１の補正がされた参照画像と検査画像の第１の比較又は参照画像と第２の補正がされた検査画像の第２の比較をおこなう。

本実施形態の検査装置は、試料に複数の電子ビームを照射しながら、複数の電子ビームを同時に走査することにより試料の２次電子像である検査画像の取得を行う画像取得機構と、検査画像と、検査画像内で複数の電子ビームそれぞれがスキャンした場所と、を保存する画像保存部と、複数の電子ビームそれぞれが有する複数の歪を保存する歪保存部と、複数の歪と、場所と、に基づいて、検査画像に対応する参照画像の第１の補正又は検査画像の第２の補正をおこなう画像補正回路と、第１の補正がされた参照画像と検査画像の第１の比較又は参照画像と第２の補正がされた検査画像の第２の比較を行う比較回路と、を備える。

図１は、本実施形態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、荷電粒子ビーム検査装置の一例である。電子ビームは、荷電粒子ビームの一例である。検査装置１００は、電子光学画像取得機構（画像取得機構）１５０、及び制御系回路１６０（制御部）を備えている。電子光学画像取得機構１５０は、電子ビームカラム１０２（電子鏡筒）、検査室１０３、検出回路１０６、ストライプパターンメモリ１２３、ステージ駆動機構１４２、及びレーザ測長システム１２２を備えている。電子ビームカラム１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ基板２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、副偏向器２０９、一括ブランキング偏向器２１２、ビームセパレーター２１４、投影レンズ２２４、２２６、偏向器２２８、及びマルチ検出器２２２が配置されている。

検査室１０３内には、少なくともＸＹ平面上を移動可能なＸＹステージ（試料台）１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、検査対象となるチップパターンが形成された基板（試料）１０１が配置される。基板１０１には、露光用マスクやシリコンウェハ等の半導体基板が含まれる。基板１０１は、例えば、パターン形成面を上側に向けてＸＹステージ１０５に配置される。また、ＸＹステージ１０５上には、検査室１０３の外部に配置されたレーザ測長システム１２２から照射されるレーザ測長用のレーザ光を反射するミラー２１６が配置されている。マルチ検出器２２２は、電子ビームカラム１０２の外部で検出回路１０６に接続される。検出回路１０６は、ストライプパターンメモリ１２３に接続される。

制御系回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路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、歪保存部１３０、画像保存部１３２、画像補正回路１３４、画像パターン判別回路１３６、磁気ディスク装置等のパターンデータ保存部１０９、モニタ１１７、メモリ１１８、プリンタ１１９、に接続されている。また、ストライプパターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。また、ＸＹステージ１０５は、ステージ制御回路１１４の制御の下に駆動機構１４２により駆動される。駆動機構１４２では、例えば、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ－Ｙ－θ）モータの様な駆動系が構成され、ＸＹステージ１０５が移動可能となっている。これらの、図示しないＸモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることが出来る。ＸＹステージ１０５は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。そして、ＸＹステージ１０５の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。レーザ測長システム１２２は、ミラー２１６からの反射光を受光することによって、レーザ干渉法の原理でＸＹステージ１０５の位置を測長する。

電子銃２０１には、図示しない高圧電源回路が接続され、電子銃２０１内の図示しないフィラメントと引出電極間への高圧電源回路からの加速電圧の印加と共に、所定の引出電極の電圧の印加と所定の温度のカソード（フィラメント）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、電子ビームとなって放出される。照明レンズ２０２、縮小レンズ２０５、対物レンズ２０７、及び投影レンズ２２４，２２６は、例えば電磁レンズが用いられ、共にレンズ制御回路１２４によって制御される。また、ビームセパレーター２１４もレンズ制御回路１２４によって制御される。一括ブランキング偏向器２１２、及び偏向器２２８は、それぞれ少なくとも２極の電極群により構成され、ブランキング制御回路１２６によって制御される。主偏向器２０８、及び副偏向器２０９は、それぞれ少なくとも４極の電極群により構成され、偏向制御回路１２８によって制御される。

基板１０１が複数のチップ（ダイ）パターンが形成された半導体ウェハである場合には、かかるチップ（ダイ）パターンのパターンデータが検査装置１００の外部から入力され、パターンデータ保存部１０９に格納される。基板１０１が露光用マスクである場合には、かかる露光用マスクにマスクパターンを形成する基になる設計パターンデータが検査装置１００の外部から入力され、パターンデータ保存部１０９に格納される。

ここで、図１では、第１の実施形態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。

図２は、第１の実施形態における成形アパーチャアレイ部材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（行列状）の横（Ｘ方向）Ｎ列×縦（ｙ方向）Ｎ’段（Ｎは２以上の整数、Ｎ’は１以上の整数）の穴（開口部）２２がｘ，ｙ方向（ｘ：第１の方向、ｙ：第２の方向）に所定の配列ピッチＬで形成されている。なお、マルチビームの縮小倍率がａ倍（マルチビーム径を１／ａに縮小して基板１０１に照射する場合）、基板１０１上でのｘ，ｙ方向に対するマルチビームのビーム間ピッチをｐとする場合、配列ピッチＬは、Ｌ＝（ａ×ｐ）の関係となる。図２の例では、Ｎ＝５、Ｎ’＝５の５×５本のマルチビーム形成用の穴２２が形成される場合を示している。次に検査装置１００における電子光学画像取得機構１５０の動作について説明する。

図３は、第１の実施形態における検査装置内のビームの軌道を説明するための図である。電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ基板２０３全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板２０３には、図２に示すように、矩形の複数の穴２２（開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴２２が含まれる領域を照明する。複数の穴２２の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２をそれぞれ通過することによって、例えば矩形或いは円形の複数の電子ビーム（マルチビーム）（複数の電子ビーム）２０ａ～２０ｄ（図１及び図３の実線）が形成される。

形成されたマルチビーム２０ａ～２０ｄは、その後、クロスオーバー（Ｃ．Ｏ．）を形成し、マルチビーム２０のクロスオーバー位置に配置されたビームセパレーター２１４を通過した後、縮小レンズ２０５によって、縮小され、制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、成形アパーチャアレイ基板２０３と縮小レンズ２０５との間に配置された一括ブランキング偏向器２１２によって、マルチビーム２０ａ～２０ｄ全体が一括して偏向された場合には、制限アパーチャ基板２０６の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２０６によって遮蔽される。一方、一括ブランキング偏向器２１２によって偏向されなかったマルチビーム２０ａ～２０ｄは、図１に示すように制限アパーチャ基板２０６の中心の穴を通過する。かかる一括ブランキング偏向器２１２のＯＮ／ＯＦＦによって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが一括制御される。このように、制限アパーチャ基板２０６は、一括ブランキング偏向器２１２によってビームＯＦＦの状態になるように偏向されたマルチビーム２０ａ～２０ｄを遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ基板２０６を通過したビーム群により、マルチビーム２０ａ～２０ｄが形成される。制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０ａ～２０ｄは、対物レンズ２０７により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像（ビーム径）となり、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって、制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０全体が同方向に一括して偏向され、各ビームの基板１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。かかる場合に、主偏向器２０８によって、各ビームが走査する後述する単位検査領域の基準位置をそれぞれ照射するようにマルチビーム２０全体を一括偏向すると共に、ＸＹステージ１０５の移動に追従するように、トラッキング偏向を行う。そして、副偏向器２０９によって、各ビームがそれぞれ対応する単位検査領域内のＮ×Ｎ’個のサブ領域（後述するグリッド２９）を走査するようにマルチビーム２０全体を一括偏向する。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的には成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２の配列ピッチＬ（＝ａｐ）に上述した所望の縮小率（１／ａ）を乗じたピッチで並ぶことになる。このように、電子ビームカラム１０２は、一度に２次元状のＮ×Ｎ’本のマルチビーム２０を基板１０１に照射する。基板１０１の所望する位置にマルチビーム２０が照射されたことに起因して基板１０１からマルチビーム２０の各ビームに対応する２次電子の束（マルチ２次電子３００）（図１及び図３の点線）が放出される。

基板１０１から放出されたマルチ２次電子３００は、対物レンズ２０７によって、マルチ２次電子３００の中心側に屈折させられ、制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴に向かって進む。制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチ２次電子３００は、縮小レンズ２０５によって光軸とほぼ平行に屈折させられ、ビームセパレーター２１４に進む。

ここで、ビームセパレーター２１４はマルチビーム２０が進む方向（光軸）に直交する面上において電界と磁界を直交する方向に発生させる。電界は電子の進行方向に関わりなく同じ方向に力を及ぼす。これに対して、磁界はフレミング左手の法則に従って力を及ぼす。そのため電子の侵入方向によって電子に作用する力の向きを変化させることが出来る。ビームセパレーター２１４に上側から侵入してくるマルチビーム２０（１次電子ビーム）には、電界による力と磁界による力が打ち消し合い、マルチビーム２０は下方に直進する。これに対して、ビームセパレーター２１４に下側から侵入してくるマルチ２次電子３００には、電界による力と磁界による力がどちらも同じ方向に働き、マルチ２次電子３００は斜め上方に曲げられる。

斜め上方に曲げられたマルチ２次電子３００は、投影レンズ２２４、２２６によって、屈折させられながらマルチ検出器２２２に投影される。マルチ検出器２２２は、投影されたマルチ２次電子３００を検出する。マルチ検出器２２２は、図示しないダイオード型の２次元センサを有する。そして、マルチビーム２０の各ビームに対応するダイオード型の２次元センサ位置において、マルチ２次電子３００の各２次電子がダイオード型の２次元センサに衝突して、電子を発生し、２次電子画像データを後述する画素毎に生成する。マルチ検出器２２２がマルチ２次電子３００を検出しない場合には、偏向器２２８でマルチ２次電子３００をブランキング偏向することで受光面にマルチ２次電子３００を到達させないようにすればよい。

図４は、本実施形態におけるウェハ上のパターンの検査画像を取得する方法を示す模式図である。

図４（ａ）は、ウェハＷ上に複数のショットＳが形成されていることを示す模式図である。それぞれのショットＳ内に、検査装置１００の検査対象となるパターンが形成されている。それぞれのショットＳは、例えばマスクを用いた１回の露光により形成されているが、複数回の露光により形成されていても良い。

図４（ｂ）は、検査ダイＤ内における、マルチビーム２０のスキャンのされ方を示す模式図である。図４（ｂ）においては、検査終了領域Ｚ、検査ストライプＵ、ビームスキャン領域（検査画像取得領域）Ｔ及び検査開始領域Ｒが、それぞれ示されている。

図４（ｃ）は、検査ストライプＵ内におけるウェハＷの移動について示す模式図である。ビームスキャン領域Ｔを横切るように、検査ストライプＵ（ウェハＷ）を移動させる。

図５は、本実施形態におけるビームスキャン領域Ｔ（検査画像取得領域）での、複数の電子ビーム（マルチビーム２０）の照射のされ方を示す模式図である。なお、成形アパーチャアレイ基板２０３（図２）に３×３＝９本のマルチビーム形成用の穴２２が形成されているものとして説明をする。

パターンの検査を行う際には、検査対象となる検査ダイＤをマルチビーム２０によりスキャンする。マルチビーム２０は、検査ダイＤ内のビームスキャン領域（検査画像取得領域）Ｔに照射されている。このときに、ウェハＷを、例えばＸ方向と反対の方向に、ビームスキャン領域Ｔを横切るように移動させる（図４（ｃ）参照）。ウェハＷの移動と共にマルチビーム２０をＹ方向及びＹ方向と反対の方向に移動させることにより、ビームスキャン領域Ｔ全体をスキャン（走査）し、ビームスキャン領域Ｔの検査画像を取得する。

上述の作業をおこなうことにより、検査ストライプＵ内の検査画像の取得を行う。検査ストライプＵ内の検査が終了したら、ウェハＷをＹ方向に検査ストライプＵのＹ方向の長さ分だけ移動させ、ウェハＷをＸ方向に移動させてさらに検査画像を取得する。これを、ビームスキャン領域Ｔが、検査開始領域から検査終了領域を横切るまで続けて、検査ダイＤ内全体の検査画像を取得する。

なお、図４（ｂ）においては、検査ダイＤとショットＳの大きさは等しいものとされているが、例えばショットＳの中に検査ダイＤが複数個形成されていても良い。

図６は、本実施形態におけるビームスキャン領域Ｔでの、それぞれの電子ビームの位置に関する歪の影響を受けて取得された、検査画像の模式図である。

図６（ａ）は、それぞれの電子ビームの位置についての歪の影響を受けて、それぞれの電子ビームによりスキャンされる領域（スキャンエリア）がどのように変化するか、を示す模式図である。

電子ビームが通過する光学系には、光学収差が存在する。この光学収差により、それぞれの電子ビームは、歪を有することとなる。歪の一例としては、位置についての歪が挙げられる。位置についての歪とは、設計からずれたウェハＷ上の位置に電子ビームが照射されるものである。位置についての歪により、図６（ａ）の実線で示されたスキャンエリアがスキャンされるように設計していても、実際には、位置についての歪により、点線で示したようなエリアがスキャンされることが生じる。

図６（ｂ）は、それぞれの電子ビームの位置に関する歪の影響を受けて取得された、検査画像の模式図である。実線で示されたスキャンエリアに対応する検査画像が取得されるように設計しても、位置についての歪により、点線で示したような画像が取得されることが生じる。例えば、エリアＡに対応する電子ビームによるスキャンが、図６（ａ）に示すような、Ｘ方向に細長い長方形の形状のエリアＡ’に対して行われた場合、対応する検査画像は、逆に正方形をＹ方向に細長く歪ませた画像Ａ’’として取得される。また、エリアＢに対応する電子ビームによるスキャンが、図６（ａ）に示すような、設計よりもＸ方向及びＹ方向の両方に大きいエリアＢ’に対して行われた場合、対応する検査画像は、設計よりも、Ｘ方向及びＹ方向の両方に小さい画像Ｂ’’として取得される。

また、位置に関する歪により、ある特定のエリアに対応づけられた電子ビームにより検出されるべき欠陥が、他の異なる電子ビームにより検出されるということも生じ得る。

電子ビームの歪としては、他にビーム明るさの歪、ビーム形状の歪、ビームのボケの歪等が想定される。ビーム明るさの歪とは、例えば、それぞれの電子ビームの明るさが異なっているという歪である。同じ大きさの欠陥であっても、暗い電子ビームで検出すると、明るい電子ビームで検出するよりも欠陥が小さく検出されてしまう。

ビーム形状の歪とは、例えば、それぞれの電子ビームのウェハＷ表面での形状が、ある電子ビームについては円であるのに対し、別の電子ビームについては楕円である、という歪である。

ビームのボケの歪は、ある特定の電子ビームの焦点はウェハＷ表面で合っているのに対し、他の電子ビームの焦点はウェハＷ表面で合ってない、という歪である。

図７は、本実施形態における検査方法のフローチャートである。

まず、ＸＹステージ１０５上に、検査対象である、パターンが形成されたウェハＷ（基板１０１）を載置する（Ｓ１２）。

次に、複数の電子ビームで構成されるマルチビーム２０をウェハＷのビームスキャン領域Ｔに照射する（Ｓ１４）。

マルチビーム２０をビームスキャン領域Ｔに照射しながら、ビームスキャン領域ＴをウェハＷの検査ストライプＵが通過するようにＸＹステージ１０５を移動させ（Ｓ１６）、検査画像を取得する（Ｓ１８）。取得された検査画像は、例えば画像保存部１３２に保存される。

「検査画像内で複数の電子ビームそれぞれがスキャンした場所」を、図５を例にとって説明する。図５では、合計９本のマルチビームを使って、エリア１、エリア２、エリア３、エリア４、エリア５、エリア６、エリア７、エリア８及びエリア９それぞれの検査画像を取得している。「検査画像内で複数の電子ビームそれぞれがスキャンした場所」とは、検査画像のどのエリアが、複数の電子ビームのうちのどの電子ビームによって取得されたか、ということである。「検査画像内で複数の電子ビームそれぞれがスキャンした場所」も、取得された検査画像と共に、画像保存部１３２に保存される。

次に、参照画像を取得する（Ｓ２０）。参照画像を作成するためのパターンデータは、パターンデータ保存部１０９に保存されている。そこで、制御計算機１１０はパターンデータ保存部１０９からパターンデータを読み出し、展開回路１１１を用いてパターンデータを展開し、参照回路１１２を用いて参照画像を作成する。こうして取得された参照画像は、例えば画像保存部１３２に保存される。

次に、制御計算機１１０は、画像補正回路１３４を用いて、複数の電子ビームそれぞれが有する複数の歪と、検査画像内で複数の電子ビームそれぞれがスキャンした場所に基づいて、検査画像に対応する参照画像の第１の補正又は検査画像の第２の補正をおこなう（Ｓ２２）。複数の電子ビームそれぞれが有する複数の歪は、あらかじめ計測して歪保存部１３０に保存しておく。

次に、制御計算機１１０は、比較回路１０８を用いて、第１の補正がされた参照画像と検査画像の第１の比較又は参照画像と第２の補正がされた検査画像の第２の比較を行う（Ｓ２４）。

次に、本実施形態の作用効果について記載する。

半導体パターンの微細化に伴い、検査分解能の高い複数の電子ビームをマトリクス状に配置して同時にスキャンし、同時に複数のパターンの検査画像を取得出来る検査装置及び検査方法が求められている。

ここで、複数の電子ビームそれぞれは、位置に関する歪、ビーム明るさの歪、ビーム形状の歪、ビームのボケの歪といった歪を有する。そのため、取得される検査画像は、歪により変化してしまう。一方、パターンデータから作成される参照画像にはこのような電子ビームの歪により画像が変化することは想定されていない。そのため、検査画像と参照画像を比較して検査する上で、電子ビームの歪が問題となる。

本実施形態の検査方法によれば、検査画像のどの部分が、どの電子ビームにより取得されたのか、という点と、電子ビームの歪に基づいて、参照画像又は検査画像を補正することが出来る。これにより、欠陥の誤検知を抑制可能な検査方法の提供が可能になる。

試料が載置されたステージの座標に基づいて、取得に用いられた複数の電子ビームの、検査画像内の場所を求めることにより、取得に用いられた電子ビームと検査画像の対応を付けることが可能になる。

本実施形態の検査方法によれば、欠陥の誤検知を抑制可能な検査方法の提供が可能になる。

（第２の実施形態）
本実施形態の検査方法は、試料の、第１のパターンを有する第１の領域に、複数の電子ビームを照射しながら、複数の電子ビームを第１の領域内で同時に走査することにより参照画像の第１の取得を行い、試料の、第２のパターンを有する第２の領域に、第１のパターンと第２のパターンのうちの同一のパターン部分に対して複数の電子ビームのうちの同一の電子ビームが照射されるように、複数の電子ビームを照射しながら、複数の電子ビームを第２の領域内で同時に走査することにより検査画像の第２の取得を行い、参照画像と検査画像の比較を行う。

本実施形態の検査装置は、試料の、第１のパターンを有する第１の領域に複数の電子ビームを照射しながら、複数の電子ビームを第１の領域内で同時に走査することにより参照画像の第１の取得を行い、試料の、第２のパターンを有する第２の領域に、第１のパターンと第２のパターンのうちの同一の電子ビームが照射されるように、複数の電子ビームを照射しながら、複数の電子ビームを第２の領域内で同時に走査することにより検査画像の第１の取得を行う画像取得機構と、参照画像と検査画像の比較を行う比較回路と、を備える。

第１の実施形態と重複する内容については、記載を省略する。

本実施形態の検査方法は、ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ－ダイ）検査方法である。

図８は、本実施形態における検査方法の概略を説明する模式図である。

本実施形態の検査方法は、ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ－ダイ）検査方法である。そこで、参照ダイ（第１の領域）に複数の電子ビームを照射して参照画像を取得する。また、検査ダイ（第２の領域）に複数の電子ビームを照射して検査画像を取得する。そして、参照画像と検査画像の比較を行うことにより、検査を行う。

ここで、比較を行うためには、参照画像と検査画像の中に同一のパターンが含まれていることを要する。また、電子ビームの歪の影響を取り除くためには、同一のパターンを同一の電子ビームでスキャンすることが好ましい。そこで、検査ダイに対しては、参照ダイが有するパターンと同一のパターン部分に対して同一の電子ビームが照射されるようにする。

図９は、本実施形態の検査方法のフローチャートである。

（Ｓ１６）の後、試料の、第１のパターンを有する第１の領域に、複数の電子ビームを照射しながら、複数の電子ビームを第１の領域内で同時に走査することにより参照画像の第１の取得を行う（Ｓ４０）。参照画像と、参照画像内で複数の電子ビームそれぞれがスキャンした場所は、画像保存部１３２に保存される。

次に、試料の、第２のパターンを有する第２の領域に、第１のパターンと第２のパターンのうちの同一パターン部分に対して複数の電子ビームの同一の電子ビームが照射されるように、複数の電子ビームを照射しながら、複数の電子ビームを第２の領域で同時に走査することにより検査画像の第２の取得を行う（Ｓ４２）。検査画像と、検査画像内で複数の電子ビームそれぞれがスキャンした場所は、画像保存部１３２に保存される。

ここで、試料が載置されたステージの座標に基づいて、第１のパターンと第２のパターンのうちの同一のパターン部分に対して複数の電子ビームのうちの同一の電子ビームが照射されるように、検査画像の第２の取得を行っても良い。

第１のパターンと第２のパターンのうちの同一パターン部分に対して複数の電子ビームの同一の電子ビームが照射されるようにするために、画像パターン判別回路１３６を用いる。画像パターン判別回路１３６は、例えば参照画像と検査画像を比較して、同一パターン部分を見つけ出す。次に、参照画像の同一パターン部分と検査画像の同一パターン部分に同一の電子ビームが照射されているかどうかを確認する。なお、画像パターン判別回路１３６の機能は、これに限定されない。

なお、検査画像の第２の取得を先に行った後、参照画像の第１の取得を行っても良い。

次に、参照画像と検査画像の比較を行う（Ｓ４４）。

なお、参照画像と検査画像の比較を行う前に、画像補正回路１３４を用いて、参照画像内で複数の電子ビームそれぞれがスキャンした場所及び検査画像内で複数の電子ビームそれぞれがスキャンした場所に基づいて、参照画像の第１の補正及び検査画像の第２の補正を行っても良い。

次に、本実施形態の作用効果を記載する。

ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ－ダイ）検査においても、電子ビームの歪を考慮して検査をおこなうことにより、欠陥の誤検知を抑制可能な検査方法の提供が可能になる。

ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ－ダイ）検査においては、同一のパターン部分に対して同一の電子ビームが照射されるようにすれば、ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ－データベース）検査のように歪に伴う補正をおこなわなくても、簡便に検査を行うことが出来る。

一方、ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ－ダイ）検査においては、同一のパターン部分での比較を行うため、画像パターン判別回路１３６を用いて同一のパターン部分に対して複数の電子ビームのうちの同一の電子ビームが照射された場所の比較を行うようにする。これにより、ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ－ダイ）検査においても、欠陥の誤検知を抑制可能な検査方法の提供が可能になる。

勿論、ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ－ダイ）検査においても、電子ビームの歪に伴う補正をおこなうことにより、さらに精度の高い検査を行うことが出来る。特に、ビーム明るさの歪を補正すると、それぞれの電子ビームで取得された検査画像について、欠陥の大きさの比較を容易に行うことが出来る。

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。また、「～記憶部」、「～保存部」又は記憶装置は、たとえば磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）などの記録媒体を含む。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。上述の実施形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、各実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。

例えば、実施形態では、ウェハＷ上に形成されたパターンの検査を例にあげて説明をおこなったが、マスク上に形成されたパターンの検査であっても好ましく説明をすることが出来る。

実施形態では、検査方法及び検査装置の構成やその製造方法等、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる検査方法の構成を適宜選択して用いることが出来る。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検査方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲によって定義されるものである。

２０ マルチビーム
２２ 穴
２７ 領域
２８，３６ 画素
２９ グリッド
３０，３３０ 検査領域
３１ 走査領域
３２ ストライプ領域
３３ トラッキング領域
３４ 照射領域
３５ フレーム領域
５０，５２ 記憶装置
５６ 分割部
５８ 位置合わせ部
６０ 比較部
１００ 検査装置
１０１ 基板
１０２ 電子ビームカラム
１０３ 検査室
１０６ 検出回路
１０７ 位置回路
１０８ 比較回路
１０９ パターンデータ保存部
１１０ 制御計算機
１１１ 展開回路
１１２ 参照回路
１１４ ステージ制御回路
１１７ モニタ
１１８ メモリ
１１９ プリンタ
１２２ レーザ測長システム
１２０ バス
１２３ ストライプパターンメモリ
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 歪保存部
１３２ 画像保存部
１３４ 画像補正回路
１３６ 画像パターン合わせ回路
１５０ 光学画像取得部
１６０ 制御系回路
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０５ 縮小レンズ
２０６ 制限アパーチャ基板
２０７ 対物レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１２ 一括ブランキング偏向器
２１４ ビームセパレーター
２１６ ミラー
２２２ マルチ検出器
２２４，２２６ 投影レンズ
２２８ 偏向器
３００ マルチ２次電子
３３２ チップ
Ｗ ウェハ
Ｓ ショット
Ｄ 検査ダイ
Ｚ 検査終了領域
Ｕ 検査ストライプ
Ｔ ビームスキャン領域（検査画像取得領域）
Ｒ 検査開始領域

Claims (2)

1. 検査装置のステージに載置され、複数のダイが形成された試料の第１のダイに、複数の電子ビームを同時に走査することにより参照画像用の第１の画像を取得する工程と、
   前記第１のダイと異なる第２のダイに、前記試料が載置された前記ステージの座標に基づいて、前記複数の電子ビームのそれぞれを、前記第１のダイと同一の位置に照射するようにして、走査することにより検査画像用の第２の画像を取得する工程と、
   前記参照画像用の第１の画像と前記検査画像用の第２の画像との比較を行う工程と、
   を備えた検査方法。
2. 前記比較を行う工程は、さらに前記第１のダイと前記第２のダイに対して前記複数の電子ビームのうちの同一の電子ビームが照射されたかを確認する工程を備えた請求項１記載の検査方法。

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