JP2022163680A - Multi electron beam image acquisition method, multi electron beam image acquisition device, and multi electron beam inspection device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、マルチ電子ビーム画像取得方法、マルチ電子ビーム画像取得装置、及びマルチ電子ビーム検査装置に関し、マルチ1次電子ビームを基板に照射して、基板から放出されるマルチ2次電子ビームを検出して画像を得る手法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a multi-electron-beam image acquisition method, a multi-electron-beam image acquisition apparatus, and a multi-electron-beam inspection apparatus, in which a substrate is irradiated with multiple primary electron beams, and multiple secondary electrons are emitted from the substrate. The present invention relates to a technique for detecting beams and obtaining images.
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。 2. Description of the Related Art In recent years, as large-scale integrated circuits (LSIs) have become highly integrated and have large capacities, the circuit line width required for semiconductor elements has become increasingly narrow. In addition, the improvement of yield is essential for the manufacture of LSIs, which requires a great manufacturing cost. However, as typified by 1-gigabit-class DRAMs (random access memories), patterns forming LSIs are on the order of submicrons to nanometers. In recent years, as the dimensions of LSI patterns formed on semiconductor wafers have become finer, the dimensions that must be detected as pattern defects have become extremely small. Therefore, there is a need to improve the precision of a pattern inspection apparatus for inspecting defects in an ultrafine pattern transferred onto a semiconductor wafer. In addition, one of the major factors that lower the yield is the pattern defect of the mask used when exposing and transferring the ultra-fine pattern onto the semiconductor wafer by photolithography technology. Therefore, it is necessary to improve the precision of pattern inspection apparatuses for inspecting defects in transfer masks 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。 The inspection apparatus, for example, irradiates a substrate to be inspected with multiple beams using electron beams, detects secondary electrons corresponding to each beam emitted from the substrate to be inspected, and picks up a pattern image. Then, there is known a method of performing an inspection by comparing the captured measurement image with design data or a measurement image of the same pattern on the substrate. For example, "die to die inspection" that compares measurement image data obtained by imaging the same pattern at different locations on the same substrate, and design image data (reference image) based on pattern design data and compare it with a measurement image, which is the measurement data of the pattern captured. The captured image is sent to the comparison circuit as measurement data. After aligning the images, the comparison circuit compares the measurement data with the reference data according to an appropriate algorithm, and determines that there is a pattern defect if they do not match.
マルチビームを用いて撮像する場合、マルチ1次電子ビームを所定の範囲で走査する。よって、各2次電子ビームの放出位置は刻々と変化する。放出位置が変化した各2次電子ビームをマルチ検出器の対応する検出領域内に照射させるためには、放出位置の変化に起因するマルチ2次電子ビームの位置移動を振り戻す偏向が必要となる。 When imaging using multiple beams, a predetermined range is scanned with multiple primary electron beams. Therefore, the emission position of each secondary electron beam changes every moment. In order to irradiate the corresponding detection regions of the multi-detector with the secondary electron beams whose emission positions have changed, it is necessary to deflect the positional movement of the multi-secondary electron beams caused by the changes in the emission positions. .
マルチビームではないが、電子顕微鏡において、試料を電子ビームで走査して、試料を透過した電子ビームを振り戻しコイルで振り戻した上で、検出器で検出する。振り戻しコイルの振り戻し量は、検出器とは別のカメラで事前に撮像した画像の変化量から計算することが開示されている(例えば、特許文献1参照)。かかる手法では、画像を取得するための検出器とは別の高解像度の撮像素子が必要になってしまうといった問題があった。そのため、2種類の検出器を設置する必要が生じ、装置の大型化、高コスト化に繋がってしまう。また、調整の精度が不十分になる場合も生じ得る。 Although it is not a multi-beam electron microscope, the sample is scanned with an electron beam, and the electron beam that has passed through the sample is deflected by a deflection coil and then detected by a detector. It is disclosed that the swing-back amount of the swing-back coil is calculated from the amount of change in an image captured in advance by a camera different from the detector (see, for example, Patent Document 1). Such a method has the problem of requiring a high-resolution imaging element separate from the detector for acquiring the image. Therefore, it becomes necessary to install two types of detectors, which leads to an increase in size and cost of the apparatus. In addition, the accuracy of adjustment may become insufficient.
本発明の実施形態では、画像を撮像するための検出器とは別の測定手段を用いることなく、マルチ1次電子ビームの走査に伴うマルチ2次電子ビームの位置移動を相殺するマルチ2次電子ビームの偏向調整が成された画像を取得可能な装置および方法を提供する。 In an embodiment of the present invention, multiple secondary electron beams that compensate for the positional movement of the multiple secondary electron beams accompanying the scanning of the multiple primary electron beams without using a measuring means separate from the detector for capturing an image. An apparatus and method capable of acquiring an image with beam deflection adjustment are provided.
本発明の一態様のマルチ電子ビーム画像取得方法は、
マルチ1次電子ビームから選択された代表1次電子ビームを、基板を載置するステージ上の予め設定される1次ビーム偏向範囲の複数の位置に照射する工程と、
代表1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表1次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表2次電子ビームを仮の2次ビーム偏向条件で走査する工程と、
代表1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の2次ビーム偏向条件で走査された代表2次電子ビームを複数の検出エレメントを有するマルチ検出器の所定の検出エレメントで検出する工程と、
1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表2次電子ビームの検出画像に基づいて複数の位置に対応した複数の座標を取得する工程と、
取得された複数の座標を用いて、1次ビーム偏向範囲内での代表1次電子ビームの移動に起因する代表2次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表2次電子ビームの照射位置が固定されるように、2次ビーム偏向条件を演算する工程と、
ステージ上に載置された基板上を1次電子ビーム偏向範囲でマルチ1次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された2次ビーム偏向条件に沿ったビーム偏向により基板から放出されたマルチ2次電子ビームを走査しながら、マルチ検出器でマルチ2次電子ビームを検出することにより基板の2次電子画像を取得する工程と、
を備えたことを特徴とする。
A multi-electron beam image acquisition method according to one aspect of the present invention comprises:
a step of irradiating a representative primary electron beam selected from the multiple primary electron beams onto a plurality of positions within a preset primary beam deflection range on a stage on which the substrate is placed;
a step of scanning, for each of a plurality of positions in a representative primary beam deflection range, a representative secondary electron beam emitted from the position due to irradiation of the representative primary electron beam under a temporary secondary beam deflection condition; ,
A step of detecting a representative secondary electron beam scanned under a temporary secondary beam deflection condition with predetermined detection elements of a multi-detector having a plurality of detection elements for each of a plurality of positions in a representative primary beam deflection range. When,
a step of acquiring a plurality of coordinates corresponding to a plurality of positions based on the detected image of the representative secondary electron beam detected for each of the plurality of positions in the primary beam deflection range;
Using the acquired plurality of coordinates, the movement of the representative secondary electron beam due to the movement of the representative primary electron beam within the primary beam deflection range is offset, and the representative secondary electron beam is directed to the predetermined detection element. calculating the secondary beam deflection condition so that the irradiation position of is fixed;
The substrate placed on the stage is scanned using the multiple primary electron beams within the primary electron beam deflection range, and the multiple secondary electron beams emitted from the substrate are deflected according to the calculated secondary beam deflection conditions. obtaining a secondary electron image of the substrate by detecting the multi-secondary electron beams with a multi-detector while scanning the secondary electron beams;
characterized by comprising
また、複数の位置として、1次電子ビーム偏向範囲の4隅の位置を用いると好適である。 Moreover, it is preferable to use four corner positions of the primary electron beam deflection range as the plurality of positions.
また、2次電子ビームの偏向条件は、偏向倍率と偏向回転角とを有すると好適である。 Moreover, it is preferable that the deflection conditions of the secondary electron beam include a deflection magnification and a deflection rotation angle.
また、代表1次電子ビームとして、マルチ1次電子ビームの中心ビームを用いると好適である。 Also, it is preferable to use the central beam of the multiple primary electron beams as the representative primary electron beam.
或いは、代表1次電子ビームとして、マルチ1次電子ビームの4隅のビームを用い、
2次ビーム偏向条件は、4隅のビームのビーム毎に演算され、ビーム毎に演算された値の統計値が用いられると好適である。
Alternatively, using beams at four corners of a multi-primary electron beam as representative primary electron beams,
It is preferable that the secondary beam deflection conditions are calculated for each of the four corner beams and statistical values of the values calculated for each beam are used.
また、1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表2次電子ビームの検出画像を合成する工程をさらに備え、
複数の座標は、合成された合成画像を用いて取得されると好適である。
The method further comprises a step of synthesizing detection images of representative secondary electron beams detected for each of a plurality of positions in the primary beam deflection range,
Preferably, the multiple coordinates are obtained using the combined composite image.
本発明の一態様のマルチ電子ビーム画像取得装置は、
基板を載置するステージと、
マルチ1次電子ビームから選択された代表1次電子ビームを、ステージ上の予め設定される1次ビーム偏向範囲の複数の位置に照射する1次系偏向器と、
代表1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表1次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表2次電子ビームを仮の2次ビーム偏向条件で走査する2次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、代表1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の2次ビーム偏向条件で走査された代表2次電子ビームを複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表2次電子ビームの検出画像に基づいて複数の位置に対応した複数の座標を取得する座標取得部と、
取得された複数の座標を用いて、1次ビーム偏向範囲内での代表1次電子ビームの移動に起因する代表2次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表2次電子ビームの照射位置が固定されるように、2次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
1次系偏向器によりステージ上に載置された基板上を1次電子ビーム偏向範囲でマルチ1次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された2次ビーム偏向条件に沿った2次系偏向器によるビーム偏向により前記基板から放出されたマルチ2次電子ビームを走査しながら、マルチ検出器でマルチ2次電子ビームを検出することにより基板の2次電子画像を取得することを特徴とする。
A multi-electron beam image acquisition device according to one aspect of the present invention comprises:
a stage on which the substrate is placed;
a primary system deflector that irradiates a representative primary electron beam selected from the multiple primary electron beams onto a plurality of positions within a preset primary beam deflection range on the stage;
A secondary scan for each position of a plurality of positions in a representative primary beam deflection range under a temporary secondary beam deflection condition with a representative secondary electron beam emitted from the position due to the irradiation of the representative primary electron beam. a system deflector;
a representative secondary electron beam scanned under a temporary secondary beam deflection condition at each position of a plurality of positions in a representative primary beam deflection range, with predetermined detecting elements of the plurality of detecting elements; a multi-detector for detecting;
a coordinate acquisition unit that acquires a plurality of coordinates corresponding to a plurality of positions based on the detected image of the representative secondary electron beam detected for each of the plurality of positions in the primary beam deflection range;
Using the acquired plurality of coordinates, the movement of the representative secondary electron beam due to the movement of the representative primary electron beam within the primary beam deflection range is offset, and the representative secondary electron beam is directed to the predetermined detection element. a deflection condition calculation unit for calculating a secondary beam deflection condition so that the irradiation position of is fixed;
with
The substrate placed on the stage is scanned by the primary system deflector using multiple primary electron beams within the primary electron beam deflection range, and the secondary system is deflected according to the calculated secondary beam deflection conditions. A secondary electron image of the substrate is acquired by detecting the multiple secondary electron beams with a multiple detector while scanning the multiple secondary electron beams emitted from the substrate by beam deflection by a detector.
本発明の一態様のマルチ電子ビーム検査装置は、
基板を載置するステージと、
マルチ1次電子ビームから選択された代表1次電子ビームを、ステージ上の予め設定される1次ビーム偏向範囲の複数の位置に照射する1次系偏向器と、
代表1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表1次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表2次電子ビームを仮の2次ビーム偏向条件で走査する2次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、代表1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の2次ビーム偏向条件で走査された代表2次電子ビームを複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表2次電子ビームの検出画像に基づいて複数の位置に対応した複数の座標を取得する座標取得部と、
取得された複数の座標を用いて、1次ビーム偏向範囲内での代表1次電子ビームの移動に起因する代表2次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表2次電子ビームの照射位置が固定されるように、2次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
1次系偏向器によりステージ上に載置された基板上を1次電子ビーム偏向範囲でマルチ1次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された2次ビーム偏向条件に沿った2次系偏向器によるビーム偏向により基板から放出されたマルチ2次電子ビームを走査しながら、マルチ検出器でマルチ2次電子ビームを検出することにより基板の2次電子画像を取得し、
取得された2次電子画像の少なくとも一部と所定の画像とを比較する比較部をさらに備えたことを特徴とする。
A multi-electron beam inspection apparatus according to one aspect of the present invention includes
a stage on which the substrate is placed;
a primary system deflector that irradiates a representative primary electron beam selected from the multiple primary electron beams onto a plurality of positions within a preset primary beam deflection range on the stage;
A secondary scan for each position of a plurality of positions in a representative primary beam deflection range under a temporary secondary beam deflection condition with a representative secondary electron beam emitted from the position due to the irradiation of the representative primary electron beam. a system deflector;
a representative secondary electron beam scanned under a temporary secondary beam deflection condition at each position of a plurality of positions in a representative primary beam deflection range, with predetermined detecting elements of the plurality of detecting elements; a multi-detector for detecting;
a coordinate acquisition unit that acquires a plurality of coordinates corresponding to a plurality of positions based on the detected image of the representative secondary electron beam detected for each of the plurality of positions in the primary beam deflection range;
Using the acquired plurality of coordinates, the movement of the representative secondary electron beam due to the movement of the representative primary electron beam within the primary beam deflection range is offset, and the representative secondary electron beam is directed to the predetermined detection element. a deflection condition calculation unit for calculating a secondary beam deflection condition so that the irradiation position of is fixed;
with
The substrate placed on the stage is scanned by the primary system deflector using multiple primary electron beams within the primary electron beam deflection range, and the secondary system is deflected according to the calculated secondary beam deflection conditions. acquiring a secondary electron image of the substrate by detecting the multiple secondary electron beams with the multiple detector while scanning the multiple secondary electron beams emitted from the substrate by beam deflection by the detector;
It is characterized by further comprising a comparison unit that compares at least part of the obtained secondary electron image with a predetermined image.
本発明の他の態様のマルチ電子ビーム画像取得装置は、
基板を載置するステージと、
マルチ1次電子ビームを代表する代表1次電子ビームを、ステージ上の予め設定される1次ビーム偏向範囲の複数の位置に時期をずらして順に照射する1次系偏向器と、
代表1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表1次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表2次電子ビームを仮の2次ビーム偏向条件で走査する2次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、代表1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の2次ビーム偏向条件で走査された代表2次電子ビームを複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表2次電子ビームの検出画像を合成する画像合成部と、
合成された合成画像を用いて、1次ビーム偏向範囲内での代表1次電子ビームの移動に起因する代表2次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表2次電子ビームの照射位置が固定されるように、2次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
1次系偏向器によりステージ上に載置された基板上を1次電子ビーム偏向範囲でマルチ1次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された2次ビーム偏向条件に沿った2次系偏向器によるビーム偏向により基板から放出されたマルチ2次電子ビームを走査しながら、マルチ検出器でマルチ2次電子ビームを検出することにより基板の2次電子画像を取得することを特徴とする。
A multi-electron beam image acquisition device according to another aspect of the present invention comprises:
a stage on which the substrate is placed;
a primary system deflector for sequentially irradiating representative primary electron beams representing the multiple primary electron beams onto a plurality of positions within a primary beam deflection range set in advance on the stage at different times;
A secondary scan for each position of a plurality of positions in a representative primary beam deflection range under a temporary secondary beam deflection condition with a representative secondary electron beam emitted from the position due to the irradiation of the representative primary electron beam. a system deflector;
a representative secondary electron beam scanned under a temporary secondary beam deflection condition at each position of a plurality of positions in a representative primary beam deflection range, with predetermined detecting elements of the plurality of detecting elements; a multi-detector for detecting;
an image synthesizing unit for synthesizing detection images of representative secondary electron beams detected for each of a plurality of positions in a primary beam deflection range;
The synthesized composite image is used to cancel the representative secondary electron beam movement due to the representative primary electron beam movement within the primary beam deflection range, and the representative secondary electron beam to the predetermined detector element. a deflection condition calculation unit that calculates a secondary beam deflection condition so that the irradiation position is fixed;
with
The substrate placed on the stage is scanned by the primary system deflector using multiple primary electron beams within the primary electron beam deflection range, and the secondary system is deflected according to the calculated secondary beam deflection conditions. A secondary electron image of the substrate is acquired by detecting the multiple secondary electron beams with the multiple detector while scanning the multiple secondary electron beams emitted from the substrate by beam deflection by the detector.
本発明の他の態様のマルチ電子ビーム検査装置は、
基板を載置するステージと、
マルチ1次電子ビームを代表する代表1次電子ビームを、ステージ上の予め設定される1次ビーム偏向範囲の複数の位置に時期をずらして順に照射する1次系偏向器と、
代表1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表1次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表2次電子ビームを仮の2次ビーム偏向条件で走査する2次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、代表1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の2次ビーム偏向条件で走査された代表2次電子ビームを複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表2次電子ビームの検出画像を合成する画像合成部と、
合成された合成画像を用いて、1次ビーム偏向範囲内での代表1次電子ビームの移動に起因する代表2次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表2次電子ビームの照射位置が固定されるように、2次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
1次系偏向器によりステージ上に載置された基板上を1次電子ビーム偏向範囲でマルチ1次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された2次ビーム偏向条件に沿った2次系偏向器によるビーム偏向により基板から放出されたマルチ2次電子ビームを走査しながら、マルチ検出器でマルチ2次電子ビームを検出することにより基板の2次電子画像を取得し、
取得された2次電子画像の少なくとも一部と所定の画像とを比較する比較部をさらに備えたことを特徴とする。
A multi-electron beam inspection apparatus according to another aspect of the present invention comprises:
a stage on which the substrate is placed;
a primary system deflector for sequentially irradiating representative primary electron beams representing the multiple primary electron beams onto a plurality of positions within a primary beam deflection range set in advance on the stage at different times;
A secondary scan for each position of a plurality of positions in a representative primary beam deflection range under a temporary secondary beam deflection condition with a representative secondary electron beam emitted from the position due to the irradiation of the representative primary electron beam. a system deflector;
a representative secondary electron beam scanned under a temporary secondary beam deflection condition at each position of a plurality of positions in a representative primary beam deflection range, with predetermined detecting elements of the plurality of detecting elements; a multi-detector for detecting;
an image synthesizing unit for synthesizing detection images of representative secondary electron beams detected for each of a plurality of positions in a primary beam deflection range;
The synthesized composite image is used to cancel the representative secondary electron beam movement due to the representative primary electron beam movement within the primary beam deflection range, and the representative secondary electron beam to the predetermined detector element. a deflection condition calculation unit that calculates a secondary beam deflection condition so that the irradiation position is fixed;
with
The substrate placed on the stage is scanned by the primary system deflector using multiple primary electron beams within the primary electron beam deflection range, and the secondary system is deflected according to the calculated secondary beam deflection conditions. acquiring a secondary electron image of the substrate by detecting the multiple secondary electron beams with the multiple detector while scanning the multiple secondary electron beams emitted from the substrate by beam deflection by the detector;
It is characterized by further comprising a comparison unit that compares at least part of the obtained secondary electron image with a predetermined image.
本発明の一態様によれば、画像を撮像するための検出器とは別の測定手段を用いることなく、マルチ1次電子ビームの走査に伴うマルチ2次電子ビームの位置移動を相殺するマルチ2次電子ビームの偏向調整が成された画像を取得できる。 According to one aspect of the present invention, there is provided a multi-secondary electron beam detector that offsets the positional movement of the multi-secondary electron beams accompanying the scanning of the multi-primary electron beams without using a measuring means separate from a detector for capturing an image. An image in which the deflection of the next electron beam is adjusted can be obtained.
以下、実施の形態では、マルチ電子ビーム画像取得装置の一例として、マルチ電子ビームを用い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1次電子ビームを照射して、基板から放出されるマルチ2次電子ビームを用いて画像を取得する装置であればよい。 In the following embodiments, an inspection apparatus using multiple electron beams will be described as an example of a multiple electron beam image acquisition apparatus. However, it is not limited to this. Any apparatus may be used as long as it irradiates multiple primary electron beams and obtains an image using multiple secondary electron beams emitted from the substrate.
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、E×B分離器214(ビームセパレーター)、偏向器218、電磁レンズ224、偏向器226、検出器アパーチャアレイ基板228、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(照明光学系)を構成する。また、電磁レンズ207、E×B分離器214、偏向器218、電磁レンズ224、及び偏向器226によって2次電子光学系152(検出光学系)を構成する。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of an inspection apparatus according to Embodiment 1. FIG. In FIG. 1, an inspection apparatus 100 for inspecting a pattern formed on a substrate is an example of a multi-electron beam inspection apparatus. The inspection apparatus 100 has an
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。また、ステージ105上には、基板101面と同じ高さ位置に調整されるマーク111が配置される。マーク111として、例えば、十字パターンが形成される。
A
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。
The multi-detector 222 is also connected to the
マルチ検出器222は、アレイ状に配置される複数の検出エレメントを有する。検出器アパーチャアレイ基板228には、複数の検出エレメントの配列ピッチで複数の開口部が形成される。複数の開口部は、例えば、円形に形成される。各開口部の中心位置は、対応する検出エレメントの中心位置に合わせて形成される。また、開口部のサイズは、検出エレメントの電子検出面の領域サイズよりも小さく形成される。検出器アパーチャアレイ基板228は、マルチ検出器222の構成の一部として一体に構成されていても良い。
The multi-detector 222 has multiple detection elements arranged in an array. A plurality of openings are formed in the detector
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、E×B制御回路133、偏向調整回路134、ビーム選択アパーチャ制御回路136、画像合成回路138、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144,146,148,149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。DACアンプ149は、偏向器226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及び画像合成回路132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。
Also, 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、及び電磁レンズ224は、レンズ制御回路124により制御される。E×B分離器214は、E×B制御回路133により制御される。また、一括偏向器212は、2極以上の電極により構成される静電型の偏向器であって、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る静電型の偏向器であって、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る静電型の偏向器であって、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る静電型の偏向器であって、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。また、偏向器226は、4極以上の電極により構成される静電型の偏向器であって、電極毎にDACアンプ149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。
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
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 the configuration necessary for explaining the first embodiment. The inspection apparatus 100 may have other configurations that are normally required.
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 shaping aperture array substrate according to the first embodiment. In FIG. 2, the shaping
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。
An
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に配置されたE×B分離器214を通過して電磁レンズ207(対物レンズ)に進む。
The formed multiple
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 multiple
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 a desired position of 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、E×B分離器214に進む。E×B分離器214は、コイルを用いた2極以上の複数の磁極と、2極以上の複数の電極とを有する。例えば、90°ずつ位相をずらした4極の磁極(電磁偏向コイル)と、同じく90°ずつ位相をずらした4極の電極(静電偏向電極)とを有する。そして、例えば対向する2極の磁極をN極とS極とに設定することで、かかる複数の磁極によって指向性の磁界を発生させる。同様に、例えば対向する2極の電極に符号が逆の電位Vを印加することで、かかる複数の電極によって指向性の電界を発生させる。具体的には、E×B分離器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。E×B分離器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、E×B分離器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、マルチ1次電子ビーム20の軌道上から分離する。
A
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、検出器アパーチャアレイ基板228の開口部を通過して投影されたマルチ2次電子ビーム300を検出する。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
図3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3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. 3 is a diagram showing an example of a plurality of chip regions formed on the semiconductor substrate according to the first embodiment. In FIG. 3, when the
図4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4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. 4 is a diagram for explaining inspection processing according to the first embodiment. As shown in FIG. 4, the area of each
図4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。
The example of FIG. 4 shows, for example, the case of a 5×5 array of multi-primary electron beams 20 . The
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4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、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4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 to set the width of each
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
ここで、マルチ1次電子ビーム20は、サブ照射領域29内をスキャンするので、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。よって、そのままでは、各2次電子ビームがマルチ検出器222の対応する検出エレメントからずれた位置に投影されてしまう。そこで、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226は、マルチ2次電子ビーム300を一括偏向する必要がある。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ためには、放出位置の変化に起因するマルチ2次電子ビームの位置移動を振り戻す(相殺する)偏向が必要となる。よって、マルチ1次電子ビーム20の各1次電子ビームの偏向範囲(走査範囲)とマルチ2次電子ビーム300の各2次電子ビームの偏向範囲(走査範囲)とを合わせることが求められる。
Here, since the multiple
図5は、実施の形態1における偏向調整回路の内部構成の一例を示す図である。図5において、偏向調整回路134内には、磁気ディスク装置等の記憶装置67,69、ビーム選択部60、1次系走査条件設定部61、2次系走査条件設定部62、コーナー位置設定部63、判定部64、判定部65、合成画像取得部66、座標取得部70、及び偏向条件演算部68が配置される。ビーム選択部60、1次系走査条件設定部61、2次系走査条件設定部62、コーナー位置設定部63、判定部64、判定部65、合成画像取得部66、座標取得部70、及び偏向条件演算部68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、1次系走査条件設定部61、2次系走査条件設定部62、コーナー位置設定部63、判定部64、判定部65、合成画像取得部66、座標取得部70、及び偏向条件演算部68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. 5 is a diagram showing an example of the internal configuration of the deflection adjustment circuit according to the first embodiment. In FIG. 5, the
図6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6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、走査条件設定工程(S104)と、1次ビーム位置設定工程(S106)と、1次ビーム照射工程(S108)と、2次ビームスキャン工程(S110)と、2次ビーム検出(画像取得)工程(S112)と、判定工程(S114)と、判定工程(S116)と、画像合成工程(S120)と、座標取得工程(S121)と、2次ビーム偏向条件演算工程(S122)と、2次ビーム偏向条件設定工程(S124)と、被検査画像取得工程(S130)と、参照画像作成工程(S132)と、比較工程(S140)と、いう一連の工程を実施する。 FIG. 6 is a flow chart showing an example of main steps of the inspection method according to the first embodiment. 6, the main steps of the inspection method in the first embodiment are a beam selection step (S102), a scanning condition setting step (S104), a primary beam position setting step (S106), and a primary beam irradiation step. (S108), a secondary beam scanning step (S110), a secondary beam detection (image acquisition) step (S112), a determination step (S114), a determination step (S116), and an image synthesizing step (S120) , a coordinate acquisition step (S121), a secondary beam deflection condition calculation step (S122), a secondary beam deflection condition setting step (S124), an inspection image acquisition step (S130), and a reference image creation step (S132). and a comparison step (S140).
ビーム選択工程(S102)として、ビーム選択部60は、マルチ1次電子ビーム200の中から代表1次電子ビーム10を選択する。例えば、マルチ1次電子ビーム200の中心ビームを代表1次電子ビーム10として選択する。代表1次電子ビーム10は、1本に限るものではない。2本以上選択しても構わない。2本以上選択する場合には、1本ずつ順に照射する。
As the beam selection step ( S<b>102 ), the
図7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7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。残りのビームは、ビーム選択アパーチャ基板232により遮蔽される。
FIG. 7 is a diagram for explaining how beams are selected according to the first embodiment. In FIG. 7, the
走査条件設定工程(S104)として、1次系走査条件設定部61は、マルチ1次電子ビーム20の走査条件を設定する。マルチ1次電子ビーム20の走査条件として、x,y方向のスキャン幅が設定される。ここでは、サブ照射領域29のx,y方向の幅が設定される。或いは、さらに、マージン分を付加した幅であっても良い。その他、マーク111との相対角度が設定されても良い。
As the scanning condition setting step ( S<b>104 ), the primary system scanning
また、2次系走査条件設定部62は、マルチ2次電子ビーム300の仮の走査条件を設定する。マルチ2次電子ビーム300の仮の走査条件として、x,y方向のスキャン幅が設定される。
Further, the secondary system scanning
マルチ1次電子ビーム20の各1次電子ビームの偏向範囲(走査範囲)とマルチ2次電子ビーム300の各2次電子ビームの偏向範囲(走査範囲)とを合わせるには、1次電子ビームの走査範囲の4隅の位置(4つのコーナーの位置)と、対応する2次電子ビームの走査範囲の4隅の位置(4つのコーナーの位置)とを合わせればよい。
In order to match the deflection range (scanning range) of each primary electron beam of the
1次ビーム位置設定工程(S106)として、コーナー位置設定部63は、1次電子ビームの走査範囲の4つのコーナーの位置の1つを設定する。例えば、1次電子ビームの走査範囲の左下のコーナー位置を設定する。
As the primary beam position setting step (S106), the corner
1次ビーム照射工程(S108)として、画像取得機構150は、代表1次電子ビームをステージ105上に照射する。その際、主偏向器208は、マルチ1次電子ビームの中心をマルチ1次電子ビームの軌道中心軸の位置に合わせる。偏向しなくてもマルチ1次電子ビームの軌道中心軸に位置する場合には偏向無しでも良い。これにより、各1次電子ビームは、各自の1次電子ビームの走査範囲のスキャン中心位置に照射されることになる。ここでは、代表1次電子ビーム以外のビームはビーム選択アパーチャ基板232によって遮蔽されているので、ステージ105上まで到達するのは代表1次電子ビームだけとなる。ここで、ステージ105上の照射位置には、評価用基板が配置される。或いは、マーク111が配置されても良い。或いはステージ105の上面であっても構わない。
As the primary beam irradiation step (S108), the
図8は、実施の形態1における1次電子ビームの走査範囲のスキャン中心に代表1次電子ビームを照射した場合の代表2次電子ビームの位置を説明するための図である。図8(a)において、代表1次電子ビーム21が走査範囲のスキャン中心に照射されると、代表1次電子ビーム21に対応する代表2次電子ビーム301がステージ105上から放出される。代表2次電子ビーム301は、2次電子光学系152により検出器アパーチャアレイ基板228を介してマルチ検出器222に投影される。かかる状態で偏向器226によって代表2次電子ビーム301に対して現在設定されている2次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。これにより、対応する検出エレメントでは、検出器アパーチャアレイ基板228のアパーチャ像が撮像される。代表1次電子ビーム21がマルチ1次電子ビーム20の中心ビームであれば、対応エレメントは、マルチ検出器222の中心検出エレメントになる。代表1次電子ビーム21が当該1次電子ビームの走査範囲のスキャン中心に照射される場合、図8(b)に示すように、代表2次電子ビーム301の走査範囲のスキャン中心と検出エレメントの検出領域中心とが一致する。よって、図8(c)に示すように、検出エレメントで撮像されるアパーチャ像は、画像の中心に位置することになる。
FIG. 8 is a diagram for explaining the position of the representative secondary electron beam when the representative primary electron beam is applied to the scanning center of the scanning range of the primary electron beam in the first embodiment. In FIG. 8A, when the representative primary electron beam 21 is irradiated to the scanning center of the scanning range, a representative secondary electron beam 301 corresponding to the representative primary electron beam 21 is emitted from the
次に、副偏向器209(1次系偏向器)は、代表1次電子ビーム21を、ステージ105上の予め設定される1次ビーム偏向範囲(走査範囲)の複数の位置に時期をずらして順に照射する。ここでは、設定された1次電子ビームの走査範囲の左下のコーナー位置を照射するように代表1次電子ビームを偏向する。
Next, the sub deflector 209 (primary system deflector) shifts the representative primary electron beam 21 to a plurality of positions within a preset primary beam deflection range (scanning range) on the
図9は、実施の形態1における1次電子ビームの走査範囲の左下コーナー位置に代表1次電子ビーム21を照射した場合の代表2次電子ビーム301の位置の一例を説明するための図である。図9(a)に示すように、副偏向器209によるビーム偏向によって、代表1次電子ビーム21が走査範囲の左下コーナー位置に照射される。 FIG. 9 is a diagram for explaining an example of the position of the representative secondary electron beam 301 when the representative primary electron beam 21 is applied to the lower left corner position of the scanning range of the primary electron beam in the first embodiment. . As shown in FIG. 9A, beam deflection by the sub-deflector 209 causes the representative primary electron beam 21 to irradiate the lower left corner position of the scanning range.
2次ビームスキャン工程(S110)として、偏向器226(2次系偏向器)は、代表1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表1次電子ビーム21の照射に起因して当該位置から放出される代表2次電子ビーム301を仮の2次ビーム偏向条件で走査する。ここでは、代表1次ビーム偏向範囲の複数の位置として、上述したように、4つのコーナー位置を用いている。ここでは、代表1次ビーム偏向範囲の左下コーナー位置について、代表2次電子ビーム301を偏向器226でスキャンする。仮の2次ビーム偏向条件とは、現在設定されているマルチ2次電子ビーム300の仮の走査条件である。
In the secondary beam scanning step (S110), the deflector 226 (secondary system deflector) causes the representative primary electron beam 21 to irradiate the representative primary electron beam 21 for each of a plurality of positions in the representative primary beam deflection range. A representative secondary electron beam 301 emitted from a position is scanned under a temporary secondary beam deflection condition. Here, as described above, four corner positions are used as a plurality of positions of the representative primary beam deflection range. Here, the representative secondary electron beam 301 is scanned by the
図9(a)において、代表1次電子ビーム21が走査範囲の左下コーナー位置に照射されると、代表1次電子ビーム21に対応する代表2次電子ビーム301がステージ105上から放出される。代表2次電子ビーム301は、2次電子光学系152により検出器アパーチャアレイ基板228を介してマルチ検出器222に投影される。代表1次電子ビーム21がスキャン中心を照射していないので、代表2次電子ビーム301のスキャン中心位置は、対応する検出エレメントの検出領域中心からずれる。図9(b)では、検出エレメントの検出領域中心に対して、例えば、左上側に代表2次電子ビーム301のスキャン中心位置がずれる場合を示している。かかる状態で偏向器226によって代表2次電子ビーム301に対して現在設定されている2次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。
In FIG. 9A, when the representative primary electron beam 21 irradiates the lower left corner position of the scanning range, a representative secondary electron beam 301 corresponding to the representative primary electron beam 21 is emitted from the
2次ビーム検出(画像取得)工程(S112)として、マルチ検出器222の対応する検出エレメント(所定の検出エレメント)は、代表1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の2次ビーム偏向条件で走査された代表2次電子ビーム301を検出する。ここでは、代表1次ビーム偏向範囲の左下コーナー位置について、走査された代表2次電子ビーム301を検出する。代表1次ビーム21が走査範囲の左下コーナー位置に照射された場合に、発生した代表2次ビームが対応する検出エレメントの左上に到達する。そして、スキャン動作によって検出器アパーチャアレイ基板228の開口部上を通過した場合にだけ代表2次電子ビーム301が検出エレメントに到達し、この検出エレメントによって検出される。これにより、対応する検出エレメントでは、検出器アパーチャアレイ基板228のアパーチャ像が撮像される。代表2次電子ビーム301のスキャン中心に対して、検出領域が右下側に位置するので、図9(c)に示すように、検出エレメントで撮像されるアパーチャ像は、画像の中心から右下側に位置することになる。検出画像の矩形枠が2次ビーム走査範囲を示している。代表2次電子ビーム301の検出画像は、画像合成回路138に出力される。
In the secondary beam detection (image acquisition) step (S112), the corresponding detection elements (predetermined detection elements) of the multi-detector 222 detect temporary secondary beams for each of a plurality of positions in the representative primary beam deflection range. A representative secondary electron beam 301 scanned under beam deflection conditions is detected. Here, the scanned representative secondary electron beam 301 is detected for the lower left corner position of the representative primary beam deflection range. When the representative primary beam 21 is applied to the lower left corner position of the scanning range, the generated representative secondary beam reaches the upper left of the corresponding detection element. Then, the representative secondary electron beam 301 reaches the detection element only when it passes over the opening of the detector
判定工程(S114)として、判定部64は、アパーチャ像(2次ビーム像)が得られたかどうかを判定する。アパーチャ像が得られない場合には、走査条件設定工程(S104)に戻り、走査条件を変更して設定し直す。例えば、2次ビームの走査範囲が狭すぎることにより2次電子ビームが検出器アパーチャアレイ基板228の開口部を横切らない場合がある。その場合には、スキャン幅を拡大すればよい。そして、アパーチャ像が得られるまで、走査条件設定工程(S104)から判定工程(S114)を繰り返す。アパーチャ像が得られる場合、判定工程(S116)に進む。
As a determination step (S114), the
判定工程(S116)として、判定部65は、全コーナー位置でのアパーチャ像の撮像が終了したかどうかを判定する。全コーナー位置で終了した場合には画像合成工程(S120)に進む。全コーナー位置で終了していない場合には、1次ビーム位置設定工程(S106)に戻り、全コーナー位置で終了するまで、1次ビーム位置設定工程(S106)から判定工程(S116)までを繰り返す。
As the determination step (S116), the
図10は、実施の形態1における1次電子ビームの走査範囲の右下コーナー位置に代表1次電子ビームを照射した場合の代表2次電子ビーム301の位置の一例を説明するための図である。図10(a)に示すように、副偏向器209によるビーム偏向によって、代表1次電子ビームが走査範囲の右下コーナー位置に照射される。 FIG. 10 is a diagram for explaining an example of the position of the representative secondary electron beam 301 when the representative primary electron beam is applied to the lower right corner position of the scanning range of the primary electron beam in the first embodiment. . As shown in FIG. 10(a), the beam deflection by the sub-deflector 209 causes the representative primary electron beam to irradiate the lower right corner position of the scanning range.
図10(a)において、代表1次電子ビーム21が走査範囲の右下コーナー位置に照射されると、代表1次電子ビーム21に対応する代表2次電子ビーム301がステージ105上から放出される。代表2次電子ビーム301は、2次電子光学系152により検出器アパーチャアレイ基板228を介してマルチ検出器222に投影される。代表1次電子ビーム21がスキャン中心を照射していないので、代表2次電子ビーム301のスキャン中心位置は、対応する検出エレメントの検出領域中心からずれる。図10(b)では、検出エレメントの検出領域中心に対して、例えば、右上側に代表2次電子ビーム301のスキャン中心位置がずれる場合を示している。かかる状態で偏向器226によって代表2次電子ビーム301に対して現在設定されている2次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。
In FIG. 10A, when the representative primary electron beam 21 irradiates the lower right corner position of the scanning range, a representative secondary electron beam 301 corresponding to the representative primary electron beam 21 is emitted from the
代表1次ビーム21が走査範囲の右下コーナー位置に照射された場合に、発生した代表2次ビームが対応する検出エレメントの右上に到達する。そして、スキャン動作によって検出器アパーチャアレイ基板228の開口部上を通過した場合にだけ代表2次電子ビーム301が検出エレメントに到達し、この検出エレメントによって検出される。これにより、対応する検出エレメントでは、検出器アパーチャアレイ基板228のアパーチャ像が撮像される。代表2次電子ビーム301のスキャン中心に対して、検出領域が左下側に位置するので、図10(c)に示すように、検出エレメントで撮像されるアパーチャ像は、画像の中心から左下側に位置することになる。検出画像の矩形枠が2次ビーム走査範囲を示している。代表2次電子ビーム301の検出画像は、画像合成回路138に出力される。
When the representative primary beam 21 is applied to the lower right corner position of the scanning range, the generated representative secondary beam reaches the upper right of the corresponding detection element. Then, the representative secondary electron beam 301 reaches the detection element only when it passes over the opening of the detector
図11は、実施の形態1における1次電子ビームの走査範囲の右上コーナー位置に代表1次電子ビーム21を照射した場合の代表2次電子ビーム301の位置の一例を説明するための図である。図11(a)に示すように、副偏向器209によるビーム偏向によって、代表1次電子ビーム21が走査範囲の右上コーナー位置に照射される。 FIG. 11 is a diagram for explaining an example of the position of the representative secondary electron beam 301 when the upper right corner position of the scanning range of the primary electron beam is irradiated with the representative primary electron beam 21 in the first embodiment. . As shown in FIG. 11A, beam deflection by the sub-deflector 209 irradiates the representative primary electron beam 21 onto the upper right corner position of the scanning range.
図11(a)において、代表1次電子ビーム21が走査範囲の右上コーナー位置に照射されると、代表1次電子ビーム21に対応する代表2次電子ビーム301がステージ105上から放出される。代表2次電子ビーム301は、2次電子光学系152により検出器アパーチャアレイ基板228を介してマルチ検出器222に投影される。代表1次電子ビーム21がスキャン中心を照射していないので、代表2次電子ビーム301のスキャン中心位置は、対応する検出エレメントの検出領域中心からずれる。図11(b)では、検出エレメントの検出領域中心に対して、例えば、右下側に代表2次電子ビーム301のスキャン中心位置がずれる場合を示している。かかる状態で偏向器226によって代表2次電子ビーム301に対して現在設定されている2次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。
In FIG. 11A, when the representative primary electron beam 21 irradiates the upper right corner position of the scanning range, a representative secondary electron beam 301 corresponding to the representative primary electron beam 21 is emitted from the
代表1次ビーム21が走査範囲の右上コーナー位置に照射された場合に、発生した代表2次ビームが対応する検出エレメントの右下に到達する。そして、スキャン動作によって検出器アパーチャアレイ基板228の開口部上を通過した場合にだけ代表2次電子ビーム301が検出エレメントに到達し、この検出エレメントによって検出される。これにより、対応する検出エレメントでは、検出器アパーチャアレイ基板228のアパーチャ像が撮像される。代表2次電子ビーム301のスキャン中心に対して、検出領域が左上側に位置するので、図11(c)に示すように、検出エレメントで撮像されるアパーチャ像は、画像の中心から左上側に位置することになる。検出画像の矩形枠が2次ビーム走査範囲を示している。代表2次電子ビーム301の検出画像は、画像合成回路138に出力される。
When the representative primary beam 21 is irradiated to the upper right corner position of the scanning range, the generated representative secondary beam reaches the lower right of the corresponding detection element. Then, the representative secondary electron beam 301 reaches the detection element only when it passes over the opening of the detector
図12は、実施の形態1における1次電子ビームの走査範囲の左上コーナー位置に代表1次電子ビーム21を照射した場合の代表2次電子ビーム301の位置の一例を説明するための図である。図12(a)に示すように、副偏向器209によるビーム偏向によって、代表1次電子ビーム21が走査範囲の左上コーナー位置に照射される。 FIG. 12 is a diagram for explaining an example of the position of the representative secondary electron beam 301 when the upper left corner position of the scanning range of the primary electron beam is irradiated with the representative primary electron beam 21 in the first embodiment. . As shown in FIG. 12A, beam deflection by the sub-deflector 209 causes the representative primary electron beam 21 to irradiate the upper left corner position of the scanning range.
図12(a)において、代表1次電子ビーム21が走査範囲の左上コーナー位置に照射されると、代表1次電子ビーム21に対応する代表2次電子ビーム301がステージ105上から放出される。代表2次電子ビーム301は、2次電子光学系152により検出器アパーチャアレイ基板228を介してマルチ検出器222に投影される。代表1次電子ビーム21がスキャン中心を照射していないので、代表2次電子ビーム301のスキャン中心位置は、対応する検出エレメントの検出領域中心からずれる。図12(b)では、検出エレメントの検出領域中心に対して、例えば、左下側に代表2次電子ビーム301のスキャン中心位置がずれる場合を示している。かかる状態で偏向器226によって代表2次電子ビーム301に対して現在設定されている2次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。
In FIG. 12A, when the representative primary electron beam 21 irradiates the upper left corner position of the scanning range, a representative secondary electron beam 301 corresponding to the representative primary electron beam 21 is emitted from the
代表1次ビーム21が走査範囲の左上コーナー位置に照射された場合に、発生した代表2次ビームが対応する検出エレメントの左下に到達する。そして、スキャン動作によって検出器アパーチャアレイ基板228の開口部上を通過した場合にだけ代表2次電子ビーム301が検出エレメントに到達し、この検出エレメントによって検出される。これにより、対応する検出エレメントでは、検出器アパーチャアレイ基板228のアパーチャ像が撮像される。代表2次電子ビーム301のスキャン中心に対して、検出領域が右上側に位置するので、図12(c)に示すように、検出エレメントで撮像されるアパーチャ像は、画像の中心から右上側に位置することになる。検出画像の矩形枠が2次ビーム走査範囲を示している。代表2次電子ビーム301の検出画像は、画像合成回路138に出力される。
When the representative primary beam 21 is applied to the upper left corner position of the scanning range, the generated representative secondary beam reaches the lower left corner of the corresponding detection element. Then, the representative secondary electron beam 301 reaches the detection element only when it passes over the opening of the detector
画像合成工程(S120)として、画像合成回路138は、1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表2次電子ビーム301の検出画像を合成する。
In the image synthesizing step (S120), the
図13は、実施の形態1における合成画像の一例を示す図である。図13(a)では、4つのコーナー位置で撮像されたアパーチャ像を合成した合成画像の一例が示されている。図13(b)に示すように、合成画像の矩形枠が2次ビーム走査範囲を示している。また、4つのアパーチャ像の中心を結ぶことで形成される矩形枠が1次ビーム走査範囲を示している。例えば、1次電子ビームのスキャン方向が1次ビーム走査範囲の左側から右側に向かう方向である場合、2次電子ビームのスキャン方向は、1次電子ビームのスキャンを相殺するように反対方向になる。図13(b)の例において、合成画像から1次ビーム走査範囲と2次ビーム走査範囲との倍率ずれが生じていることがわかる。また、1次ビーム走査範囲と2次ビーム走査範囲との回転ずれが生じていることがわかる。 13 is a diagram showing an example of a composite image according to Embodiment 1. FIG. FIG. 13(a) shows an example of a synthesized image obtained by synthesizing aperture images captured at four corner positions. As shown in FIG. 13B, the rectangular frame of the synthesized image indicates the secondary beam scanning range. A rectangular frame formed by connecting the centers of the four aperture images indicates the primary beam scanning range. For example, if the scanning direction of the primary electron beam is from the left side to the right side of the scanning range of the primary beam, the scanning direction of the secondary electron beam will be in the opposite direction to offset the scanning of the primary electron beam. . In the example of FIG. 13B, it can be seen from the synthesized image that there is a magnification shift between the primary beam scanning range and the secondary beam scanning range. Also, it can be seen that there is a rotational deviation between the primary beam scanning range and the secondary beam scanning range.
合成画像取得部66は、画像合成回路138から作成された合成画像を取得し、記憶装置67に一時的に格納する。
The composite
座標取得工程(S121)として、座標取得部70は、1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表2次電子ビームの検出画像に基づいて複数の位置に対応した複数の座標を取得する。具体的には、座標取得部70は、合成された合成画像を用いて、複数の位置に対応した複数の座標を取得する。例えば、2次電子ビームのスキャン中心となる検出画像の画像中心から各アパーチャ像までのベクトルを計算する。検出画像の画像中心の位置は、対応する検出エレメントの位置である。マルチ検出器222の各検出エレメントの位置は予めわかっている。よって、対応する検出エレメントの位置に対応する検出エレメントの位置からの相対位置を加算することにより各座標を求めることができる。或いは、画像の左上を座標(0,0)とした時の各ビーム中心座標に相当する位置の左上からの画素数を求めることで座標を算出しても良い。
In the coordinate acquisition step (S121), the coordinate
2次ビーム偏向条件演算工程(S122)として、偏向条件演算部68は、取得された複数の座標を用いて、1次ビーム走査範囲内での代表1次電子ビーム21の移動に起因する代表2次電子ビーム301の移動が相殺され、対応する検出エレメントへの代表2次電子ビーム301の照射位置が固定されるように、2次ビーム偏向条件を演算する。複数の座標は、合成された合成画像から取得される。
In the secondary beam deflection condition calculation step (S122), the deflection
ここで、複数の位置に対応した複数の座標は、合成画像から取得する場合に限るものではない。例えば、合成前の4つの各位置の検出画像におけるビーム位置を同じ原点(例えば画像の左上)を基準にした座標で算出しておけば、比較により4つのビーム間の相対座標が得られる。 Here, the plurality of coordinates corresponding to the plurality of positions are not limited to being obtained from the composite image. For example, if the beam positions in the detection images of the four positions before synthesis are calculated with coordinates based on the same origin (for example, the upper left of the image), relative coordinates between the four beams can be obtained by comparison.
偏向条件演算部68は、偏向条件の各パラメータを演算する。2次電子ビームの偏向条件のパラメータとして、偏向倍率と偏向回転角とを有する。具体的には、以下のように動作する。
The
図14は、実施の形態1における1次ビーム走査範囲と2次ビーム走査範囲との相対関係の一例を示す図である。偏向条件演算部68は、2次ビーム走査範囲のx方向の偏向倍率Mag(sx)と、2次ビーム走査範囲のy方向の偏向倍率Mag(sy)と、1次ビーム走査範囲と2次ビーム走査範囲との偏向回転角θとを演算する。図14の例において、2次ビーム走査範囲のx方向の偏向倍率Mag(sx)は、2次ビーム走査範囲のx方向の幅Sxを1次ビーム走査範囲のx方向の幅Pxで割った値で定義される。2次ビーム走査範囲のy方向の偏向倍率Mag(sy)は、2次ビーム走査範囲のy方向の幅Syを1次ビーム走査範囲のy方向の幅Pyで割った値で定義される。偏向条件演算部68は、2次ビーム走査範囲に対する1次ビーム走査範囲のx方向のスキューSkew(φx)とy方向のスキューSkew(φy)とをさらに演算するとなお良い。スキューSkew(φx)は、矩形がx方向に傾く歪量を示す。スキューSkew(φy)は、矩形がy方向に傾く歪量を示す。図14に例では、Skew(φx)=0、Skew(φy)=0の場合を示している。
FIG. 14 is a diagram showing an example of the relative relationship between the primary beam scanning range and the secondary beam scanning range according to the first embodiment. The
2次ビーム偏向条件設定工程(S124)として、偏向制御回路128は、演算された2次電子ビームの偏向条件を設定する。言い換えれば、偏向器226の偏向条件を設定する。具体的には、x方向の仮のスキャン幅を偏向倍率Mag(sx)で割った値に設定する。y方向の仮のスキャン幅を偏向倍率Mag(sy)で割った値に設定する。また、偏向範囲を偏向回転角θだけ回転させる。Skew(φx)、Skew(φy)が有限値であれば、Skew(φx)、Skew(φy)がゼロになるように偏向する。
As the secondary beam deflection condition setting step (S124), the deflection control circuit 128 sets the calculated deflection condition of the secondary electron beam. In other words, the deflection condition of the
図15は、実施の形態1における調整後の合成画像の一例を示す図である。1次ビーム走査範囲と2次ビーム走査範囲とが一致する場合、図15に示すように、合成画像において4つのアパーチャ像の中心が、4つのコーナーに位置することになる。演算された2次電子ビームの偏向条件を設定することにより、図15に示すように1次ビーム走査範囲と2次ビーム走査範囲とを一致させることができる。 15 is a diagram showing an example of a synthesized image after adjustment according to Embodiment 1. FIG. When the primary beam scanning range and the secondary beam scanning range match, the centers of the four aperture images are positioned at the four corners in the composite image as shown in FIG. By setting the calculated deflection condition of the secondary electron beam, the primary beam scanning range and the secondary beam scanning range can be matched as shown in FIG.
被検査画像取得工程(S130)として、画像取得機構150は、マルチ1次電子ビーム20を基板に照射して、基板から放出されたマルチ2次電子ビーム300による基板101の2次電子画像を取得する。言い換えれば、副偏向器208によりステージ105上に載置された基板101上を1次電子ビーム走査範囲でマルチ1次電子ビーム20を用いて走査する。そして、演算された2次ビーム偏向条件に沿った偏向器226によるビーム偏向により基板101から放出されたマルチ2次電子ビーム300を走査しながら、マルチ検出器222でマルチ2次電子ビームを検出する。これにより基板101の2次電子画像を取得する。
In the inspection image acquisition step (S130), the
そして、画像取得機構150は、上述したように、ストライプ領域32毎に、スキャン動作をすすめていく。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。
Then, the
上述した画像取得動作として、ステージ105が停止した状態でマルチ1次電子ビーム20を基板101に照射し、スキャン動作終了後に位置を移動するステップアンドリピート動作を行っても良い。或いは、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に照射する場合であってもよい。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。偏向器226では、かかるトラッキング動作による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、さらに、マルチ2次電子ビーム300を一括偏向すると良い。
As the image acquisition operation described above, a step-and-repeat operation may be performed in which the
図16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16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. 16 is a configuration diagram showing an example of the internal configuration of the comparison circuit according to the first embodiment. 16,
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
参照画像作成工程(S132)として、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。
In the reference image creation step (S132), 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 figures defined in the design pattern data are, for example, rectangles and triangles as basic figures. The figure data defining the shape, size, position, etc. of each pattern figure is stored with information such as figure code, which is an identifier for distinguishing figure types.
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 as such 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
比較工程(S140)として、まず、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。
As the comparison step (S140), first, the
そして、比較部58は、取得された2次電子画像の少なくとも一部と所定の画像とを比較する。ここでは、ビーム毎に取得されたサブ照射領域29の画像をさらに分割したフレーム画像を用いる。そこで、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 example, the die-database inspection has been described, but the present invention is not limited to this. It may be a case where a die-to-die inspection is performed. When performing a die-to-die inspection, between a target frame image 31 (die 1) and a frame image 31 (die 2) in which the same pattern as the frame image 31 is formed (another example of a reference image) , the alignment and comparison processing described above may be performed.
以上のように、実施の形態1によれば、画像を撮像するためのマルチ検出器222とは別の測定手段を用いることなく、マルチ1次電子ビームの走査に伴うマルチ2次電子ビームの位置移動を相殺するマルチ2次電子ビームの偏向調整が成された画像を取得できる。 As described above, according to Embodiment 1, the positions of the multi-secondary electron beams accompanying the scanning of the multi-primary electron beams can be detected without using a measuring means other than the multi-detector 222 for capturing an image. An image can be acquired with deflection adjustment of multiple secondary electron beams to compensate for movement.
実施の形態2.
実施の形態1では、マルチ1次電子ビーム20から代表1次電子ビーム21を選択するために、ビーム選択アパーチャ基板232で残りのビームアレイを遮蔽する構成について説明した。実施の形態2では、マルチ1次電子ビーム20の一部を遮蔽することなく、全体を照射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と同様で良い。但し、ビーム選択アパーチャ基板232、駆動機構234、及びビーム選択アパーチャ制御回路136は省略しても構わない。実施の形態2における検査方法の要部工程は図6と同様で良い。その他、特に説明する点以外の内容は実施の形態1と同様で構わない。
Embodiment 2.
In Embodiment 1, the configuration in which the remaining beam array is shielded by the beam
図17は、実施の形態2における代表1次電子ビームを説明するための図である。図17の例では、4×4本のマルチ1次電子ビーム20を用いる場合を示している。実施の形態1において照射するビームを限定する理由は、得られる画像においてどのビームが対象ビームなのかを識別するためである。しかし、マルチ1次電子ビーム20全体を照射する場合、ビームアレイの中央部の領域で得られる画像では、どのビームが対象ビームなのかを識別することが困難である。これに対して、図17に示すように、マルチ1次電子ビーム20の4隅の4つのコーナービームA11,A14,A41,A44は、その配列関係から識別可能である。そこで、実施の形態2では、4つのコーナービームの少なくとも1つを用いて2次電子ビームの偏向条件を求める。
FIG. 17 is a diagram for explaining representative primary electron beams in the second embodiment. The example of FIG. 17 shows a case where 4×4
ビーム選択工程(S102)として、ビーム選択部60は、マルチ1次電子ビーム200の中から代表1次電子ビームを選択する。ここでは、図17に示す4つのコーナービームA11,A14,A41,A44の中から1つを選択する。ここでは、例えば、コーナービームA14を選択する。但し、実施の形態2では、マルチ1次電子ビーム20の残りのビームを遮蔽する必要はない。
As the beam selection step ( S<b>102 ), the
走査条件設定工程(S104)の内容は実施の形態1と同様である。 The contents of the scanning condition setting step (S104) are the same as in the first embodiment.
1次ビーム位置設定工程(S106)として、コーナー位置設定部63は、1次電子ビームの走査範囲の4つのコーナーの位置の1つを設定する。例えば、1次電子ビームの走査範囲の左下のコーナー位置を設定する。
As the primary beam position setting step (S106), the corner
1次ビーム照射工程(S108)として、画像取得機構150は、代表1次電子ビームを含むマルチ1次電子ビーム20をステージ105上に照射する。その際、主偏向器208は、マルチ1次電子ビームの中心をマルチ1次電子ビームの軌道中心軸の位置に合わせる。偏向しなくてもマルチ1次電子ビームの軌道中心軸に位置する場合には偏向無しでも良い。
As the primary beam irradiation step (S108), the
次に、副偏向器209(1次系偏向器)は、代表1次電子ビームを、ステージ105上の予め設定される1次ビーム偏向範囲(走査範囲)の複数の位置に時期をずらして順に照射する。ここでは、設定された1次電子ビームの走査範囲の左下のコーナー位置を照射するように代表1次電子ビームを偏向する。かかる偏向によって、マルチ1次電子ビーム20の残りのビームアレイについても、それぞれの1次電子ビームの走査範囲の左下のコーナー位置を照射することになる。
Next, the sub deflector 209 (primary system deflector) sequentially shifts the representative primary electron beam to a plurality of positions within a primary beam deflection range (scanning range) set in advance on the
図18は、実施の形態2における1次電子ビームの走査範囲の左下コーナー位置に代表1次電子ビームを照射した場合の代表2次電子ビームの位置の一例を説明するための図である。図18(a)に示すように、副偏向器209によるビーム偏向によって、代表1次電子ビームA14が走査範囲の左下コーナー位置に照射される。 FIG. 18 is a diagram for explaining an example of the position of the representative secondary electron beam when the lower left corner position of the scanning range of the primary electron beam is irradiated with the representative primary electron beam in the second embodiment. As shown in FIG. 18A, beam deflection by the sub-deflector 209 irradiates the representative primary electron beam A14 onto the lower left corner position of the scanning range.
2次ビームスキャン工程(S110)として、偏向器226(2次系偏向器)は、代表1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表1次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表2次電子ビームを仮の2次ビーム偏向条件で走査する。ここでは、代表1次ビーム偏向範囲の複数の位置として、上述したように、4つのコーナー位置を用いている。ここでは、代表1次ビーム偏向範囲の左下コーナー位置について、代表2次電子ビームA14を含むマルチ1次電子ビーム20を偏向器226で一括偏向によりスキャンする。
In the secondary beam scanning step (S110), the deflector 226 (secondary system deflector) scans a plurality of positions in the representative primary beam deflection range for each position due to the irradiation of the representative primary electron beam. A representative secondary electron beam emitted from is scanned under a temporary secondary beam deflection condition. Here, as described above, four corner positions are used as a plurality of positions of the representative primary beam deflection range. Here, the multiple
図18(a)において、代表1次電子ビームが走査範囲の左下コーナー位置に照射されると、代表1次電子ビームに対応する代表2次電子ビームB14がステージ105上から放出される。同時に、他の各1次電子ビームに対応する2次電子ビームがステージ105上から放出される。これらのマルチ2次電子ビーム300は、2次電子光学系152により検出器アパーチャアレイ基板228を介してマルチ検出器222に投影される。代表1次電子ビームA14がスキャン中心を照射していないので、代表2次電子ビームB14のスキャン中心位置は、対応する検出エレメントD14の検出領域中心からずれる。図18(b)では、検出エレメントの検出領域中心に対して、例えば、左上側に代表2次電子ビームB14のスキャン中心位置がずれる場合を示している。かかる状態で偏向器226によって代表2次電子ビームを含むマルチ2次電子ビーム300に対して現在設定されている2次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。
In FIG. 18A, when the representative primary electron beam is applied to the lower left corner position of the scanning range, a representative secondary electron beam B14 corresponding to the representative primary electron beam is emitted from the
2次ビーム検出(画像取得)工程(S112)として、マルチ検出器222の対応する検出エレメントD14は、代表1次ビームA14の偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の2次ビーム偏向条件で走査された代表2次電子ビームB14を検出する。ここでは、代表1次ビーム偏向範囲の左下コーナー位置について、走査された代表2次電子ビームB14を検出する。スキャン動作によって検出器アパーチャアレイ基板228の開口部上を通過した場合にだけ代表2次電子ビームB14が検出エレメントD14に到達し、この検出エレメントD14によって検出される。
In the secondary beam detection (image acquisition) step (S112), the corresponding detection element D14 of the multi-detector 222 detects a temporary secondary beam deflection condition for each of a plurality of positions in the deflection range of the representative primary beam A14. A representative secondary electron beam B14 scanned by is detected. Here, the scanned representative secondary electron beam B14 is detected for the lower left corner position of the representative primary beam deflection range. Representative secondary electron beam B14 reaches detector element D14 and is detected by detector element D14 only when it passes over the opening of detector
ここで、実施の形態2では、代表2次電子ビームB14がコーナービームであることを識別できるように、検出エレメントD14がx,y方向にそれぞれ2つ以上の2次電子ビームが検出されるように2次ビーム走査範囲を設定しておく。よって、2次電子ビームのスキャン中心からx,y方向に2ビームピッチ分の走査が可能な範囲に設定する。図18(b)の例では、2次ビーム走査範囲のx,y方向のスキャン幅がビームピッチの4倍の値に設定されている場合を示している。これにより、対応する検出エレメントD14では、検出器アパーチャアレイ基板228のアパーチャ像が複数のビーム分撮像される。代表2次電子ビームB14のスキャン中心に対して、検出領域が右下側に位置するので、図18(c)に示すように、検出エレメントD14で撮像される代表2次電子ビームB14に対応するアパーチャ像は、画像の中心から右下側に位置することになる。残りの検出された2次電子ビームB13,B24,B23,B34,B33,B44,B43のアパーチャ像は、ビームアレイの配列に沿って、それぞれの位置に配列される。代表2次電子ビームB14は、コーナービームなので、複数の2次電子ビームのアパーチャ像が一緒に写っていても、コーナーのアパーチャ像が代表2次電子ビームB14のアパーチャ像であることを識別できる。検出画像の矩形枠が2次ビーム走査範囲を示している。代表2次電子ビームB14の検出画像は、画像合成回路138に出力される。
Here, in the second embodiment, the detection element D14 is arranged so that two or more secondary electron beams are detected in each of the x and y directions so that the representative secondary electron beam B14 can be identified as a corner beam. , the secondary beam scanning range is set in advance. Therefore, the range is set within a range where scanning of two beam pitches is possible in the x and y directions from the scanning center of the secondary electron beam. The example of FIG. 18(b) shows the case where the scanning width in the x and y directions of the secondary beam scanning range is set to a value four times the beam pitch. As a result, the corresponding detector element D14 captures an aperture image of the detector
判定工程(S114)と判定工程(S116)との内容は、実施の形態1と同様である。 The contents of the determination step (S114) and the determination step (S116) are the same as in the first embodiment.
図19は、実施の形態2における1次電子ビームの走査範囲の右下コーナー位置に代表1次電子ビームを照射した場合の代表2次電子ビームの位置の一例を説明するための図である。図19(a)に示すように、副偏向器209によるビーム偏向によって、代表1次電子ビームA14が走査範囲の右下コーナー位置に照射される。 FIG. 19 is a diagram for explaining an example of the position of the representative secondary electron beam when the lower right corner position of the scanning range of the primary electron beam is irradiated with the representative primary electron beam in the second embodiment. As shown in FIG. 19A, beam deflection by the sub-deflector 209 irradiates the representative primary electron beam A14 onto the lower right corner position of the scanning range.
図19(a)において、代表1次電子ビームA14が走査範囲の右下コーナー位置に照射されると、代表1次電子ビームA14に対応する代表2次電子ビームB14がステージ105上から放出される。同時に、他の各1次電子ビームに対応する2次電子ビームがステージ105上から放出される。これらのマルチ2次電子ビーム300は、2次電子光学系152により検出器アパーチャアレイ基板228を介してマルチ検出器222に投影される。代表1次電子ビームA14がスキャン中心を照射していないので、代表2次電子ビームB14のスキャン中心位置は、対応する検出エレメントD14の検出領域中心からずれる。図19(b)では、検出エレメントD14の検出領域中心に対して、例えば、右上側に代表2次電子ビームB14のスキャン中心位置がずれる場合を示している。かかる状態で偏向器226によって代表2次電子ビームを含むマルチ2次電子ビーム300に対して現在設定されている2次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。
In FIG. 19A, when the representative primary electron beam A14 irradiates the lower right corner position of the scanning range, a representative secondary electron beam B14 corresponding to the representative primary electron beam A14 is emitted from the
2次ビーム検出(画像取得)工程(S112)として、ここでは、代表1次ビーム偏向範囲の右下コーナー位置について、走査された代表2次電子ビームB14を検出する。図19(b)の例では、2次ビーム走査範囲のx,y方向のスキャン幅がビームピッチの4倍の値に設定されている場合を示している。これにより、対応する検出エレメントD14では、検出器アパーチャアレイ基板228のアパーチャ像が複数のビーム分撮像される。代表2次電子ビームB14のスキャン中心に対して、検出領域が左下側に位置するので、図19(c)に示すように、検出エレメントD14で撮像される代表2次電子ビームB14に対応するアパーチャ像は、画像の中心から左下側に位置することになる。残りの検出された2次電子ビームB11~B13,B21~B24,B31~B34,B41~B44のアパーチャ像は、ビームアレイの配列に沿って、それぞれの位置に配列される。代表2次電子ビームB14は、コーナービームなので、複数の2次電子ビームのアパーチャ像が一緒に写っていても、コーナーのアパーチャ像が代表2次電子ビームB14のアパーチャ像であることを識別できる。検出画像の矩形枠が2次ビーム走査範囲を示している。代表2次電子ビームB14の検出画像は、画像合成回路138に出力される。
As the secondary beam detection (image acquisition) step (S112), here, the scanned representative secondary electron beam B14 is detected for the lower right corner position of the representative primary beam deflection range. The example of FIG. 19(b) shows the case where the scanning width in the x and y directions of the secondary beam scanning range is set to a value four times the beam pitch. As a result, the corresponding detector element D14 captures an aperture image of the detector
図20は、実施の形態2における1次電子ビームの走査範囲の左上コーナー位置に代表1次電子ビームを照射した場合の代表2次電子ビームの位置の一例を説明するための図である。図20(a)に示すように、副偏向器209によるビーム偏向によって、代表1次電子ビームA14が走査範囲の左上コーナー位置に照射される。 FIG. 20 is a diagram for explaining an example of the position of the representative secondary electron beam when the upper left corner position of the scanning range of the primary electron beam is irradiated with the representative primary electron beam in the second embodiment. As shown in FIG. 20A, beam deflection by the sub-deflector 209 causes the representative primary electron beam A14 to irradiate the upper left corner position of the scanning range.
図20(a)において、代表1次電子ビームA14が走査範囲の左上コーナー位置に照射されると、代表1次電子ビームA14に対応する代表2次電子ビームB14がステージ105上から放出される。同時に、他の各1次電子ビームに対応する2次電子ビームがステージ105上から放出される。これらのマルチ2次電子ビーム300は、2次電子光学系152により検出器アパーチャアレイ基板228を介してマルチ検出器222に投影される。代表1次電子ビームA14がスキャン中心を照射していないので、代表2次電子ビームB14のスキャン中心位置は、対応する検出エレメントD14の検出領域中心からずれる。図20(b)では、検出エレメントD14の検出領域中心に対して、例えば、左下側に代表2次電子ビームB14のスキャン中心位置がずれる場合を示している。かかる状態で偏向器226によって代表2次電子ビームを含むマルチ2次電子ビーム300に対して現在設定されている2次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。
In FIG. 20A, when the representative primary electron beam A14 irradiates the upper left corner position of the scanning range, a representative secondary electron beam B14 corresponding to the representative primary electron beam A14 is emitted from the
2次ビーム検出(画像取得)工程(S112)として、ここでは、代表1次ビーム偏向範囲の左上コーナー位置について、走査された代表2次電子ビームB14を検出する。図20(b)の例では、2次ビーム走査範囲のx,y方向のスキャン幅がビームピッチの4倍の値に設定されている場合を示している。これにより、対応する検出エレメントD14では、検出器アパーチャアレイ基板228のアパーチャ像が複数のビーム分撮像される。代表2次電子ビームB14のスキャン中心に対して、検出領域が右上側に位置するので、図20(c)に示すように、検出エレメントD14で撮像される代表2次電子ビームB14に対応するアパーチャ像は、画像の中心から右上側に位置することになる。残りの検出された2次電子ビームB13,B24,B23のアパーチャ像は、ビームアレイの配列に沿って、それぞれの位置に配列される。代表2次電子ビームB14は、コーナービームなので、複数の2次電子ビームのアパーチャ像が一緒に写っていても、コーナーのアパーチャ像が代表2次電子ビームB14のアパーチャ像であることを識別できる。検出画像の矩形枠が2次ビーム走査範囲を示している。代表2次電子ビームB14の検出画像は、画像合成回路138に出力される。
As the secondary beam detection (image acquisition) step (S112), here, the scanned representative secondary electron beam B14 is detected for the upper left corner position of the representative primary beam deflection range. The example of FIG. 20(b) shows the case where the scanning width in the x and y directions of the secondary beam scanning range is set to a value four times the beam pitch. As a result, the corresponding detector element D14 captures an aperture image of the detector
図21は、実施の形態2における1次電子ビームの走査範囲の右上コーナー位置に代表1次電子ビームを照射した場合の代表2次電子ビームの位置の一例を説明するための図である。図21(a)に示すように、副偏向器209によるビーム偏向によって、代表1次電子ビームA14が走査範囲の右上コーナー位置に照射される。 FIG. 21 is a diagram for explaining an example of the position of the representative secondary electron beam when the upper right corner position of the scanning range of the primary electron beam is irradiated with the representative primary electron beam in the second embodiment. As shown in FIG. 21A, beam deflection by the sub-deflector 209 irradiates the representative primary electron beam A14 onto the upper right corner position of the scanning range.
図21(a)において、代表1次電子ビームA14が走査範囲の右上コーナー位置に照射されると、代表1次電子ビームA14に対応する代表2次電子ビームB14がステージ105上から放出される。同時に、他の各1次電子ビームに対応する2次電子ビームがステージ105上から放出される。これらのマルチ2次電子ビーム300は、2次電子光学系152により検出器アパーチャアレイ基板228を介してマルチ検出器222に投影される。代表1次電子ビームA14がスキャン中心を照射していないので、代表2次電子ビームB14のスキャン中心位置は、対応する検出エレメントD14の検出領域中心からずれる。図21(b)では、検出エレメントD14の検出領域中心に対して、例えば、右下側に代表2次電子ビームB14のスキャン中心位置がずれる場合を示している。かかる状態で偏向器226によって代表2次電子ビームを含むマルチ2次電子ビーム300に対して現在設定されている2次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。
In FIG. 21A, when the representative primary electron beam A14 irradiates the upper right corner position of the scanning range, a representative secondary electron beam B14 corresponding to the representative primary electron beam A14 is emitted from the
2次ビーム検出(画像取得)工程(S112)として、ここでは、代表1次ビーム偏向範囲の右上コーナー位置について、走査された代表2次電子ビームB14を検出する。図21(b)の例では、2次ビーム走査範囲のx,y方向のスキャン幅がビームピッチの4倍の値に設定されている場合を示している。これにより、対応する検出エレメントD14では、検出器アパーチャアレイ基板228のアパーチャ像が複数のビーム分撮像される。代表2次電子ビームB14のスキャン中心に対して、検出領域が右上側に位置するので、図21(c)に示すように、検出エレメントD14で撮像される代表2次電子ビームB14に対応するアパーチャ像は、画像の中心から左上側に位置することになる。残りの検出された2次電子ビームB11~B13,B21~24のアパーチャ像は、ビームアレイの配列に沿って、それぞれの位置に配列される。代表2次電子ビームB14は、コーナービームなので、複数の2次電子ビームのアパーチャ像が一緒に写っていても、コーナーのアパーチャ像が代表2次電子ビームB14のアパーチャ像であることを識別できる。検出画像の矩形枠が2次ビーム走査範囲を示している。代表2次電子ビームB14の検出画像は、画像合成回路138に出力される。
As the secondary beam detection (image acquisition) step (S112), here, the scanned representative secondary electron beam B14 is detected for the upper right corner position of the representative primary beam deflection range. The example of FIG. 21(b) shows the case where the scanning width in the x and y directions of the secondary beam scanning range is set to a value four times the beam pitch. As a result, the corresponding detector element D14 captures an aperture image of the detector
画像合成工程(S120)として、画像合成回路138は、1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表2次電子ビームB14の検出画像を合成する。これにより、図13(a)に示したように、4つのコーナー位置で撮像されたアパーチャ像を合成した合成画像の一例が得られる。
As the image synthesizing step (S120), the
以上のように、1次電子ビームを1本に限定して照射しない場合でも、4つのコーナー位置で撮像されたアパーチャ像を合成した合成画像を得ることができる。 As described above, even when the primary electron beam is not limited to one beam, it is possible to obtain a synthesized image obtained by synthesizing the aperture images captured at the four corner positions.
以下、画像合成工程(S120)と、座標取得工程(S121)と、2次ビーム偏向条件演算工程(S122)と、2次ビーム偏向条件設定工程(S124)と、被検査画像取得工程(S130)と、参照画像作成工程(S132)と、比較工程(S140)と、の各工程の内容は実施の形態1と同様である。 Below, an image synthesizing step (S120), a coordinate obtaining step (S121), a secondary beam deflection condition calculation step (S122), a secondary beam deflection condition setting step (S124), and an inspection image obtaining step (S130). , the reference image creation step (S132), and the comparison step (S140) are the same as those in the first embodiment.
上述した例では、4つのコーナービームのうち1つについて合成画像を作成し、2次ビーム偏向条件を演算する場合を説明したが、これに限るものではない。代表1次電子ビームとして、マルチ1次電子ビーム20の4隅のビームを用いる。そして、合成画像は、4隅のビームのビーム毎に作成する。そして、2次ビーム偏向条件は、4隅のビームのビーム毎に演算する。そして、2次ビーム偏向条件の各パラメータについて、ビーム毎に演算された値の統計値を求めても好適である。例えば、平均値を求める。或いは中央値を求める。これにより、1本のビームで演算する場合よりも誤差を低減できる。よって、2次ビーム偏向条件の各パラメータの精度を高めることができる。
In the above example, the case where a synthetic image is created for one of the four corner beams and the secondary beam deflection condition is calculated was explained, but the present invention is not limited to this. Four corner beams of the
以上のように、実施の形態2によれば、照射される1次電子ビームを1本に制限することなく、マルチ1次電子ビームの走査に伴うマルチ2次電子ビームの位置移動を相殺するマルチ2次電子ビームの偏向調整が成された画像を取得できる。 As described above, according to the second embodiment, the multi-electron beam that cancels the positional movement of the multi-secondary electron beams accompanying the scanning of the multi-primary electron beams without limiting the number of primary electron beams to be irradiated to one. An image in which the deflection of the secondary electron beam is adjusted can be obtained.
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, a series of "-circuits" includes processing circuits, and the processing circuits include electric circuits, computers, processors, circuit boards, quantum circuits, semiconductor devices, and the like. Also, each "-circuit" may use a common processing circuit (same processing circuit). Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. A program that causes a processor or the like to be executed may be recorded on a recording medium such as a magnetic disk device, magnetic tape device, FD, or 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 embodiments have been described above with reference to specific examples. However, the invention is not limited to these specific examples. Although the example of FIG. 1 shows the case of forming the multiple
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。 In addition, descriptions of parts that are not directly necessary for the explanation of the present invention, such as the device configuration and control method, are omitted, but the required device configuration and control method can be appropriately selected and used.
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのマルチ荷電粒子ビーム位置合わせ方法及びマルチ荷電粒子ビーム検査装置は、本発明の範囲に包含される。 In addition, all multi-charged particle beam alignment methods and multi-charged particle beam inspection apparatuses that have the elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.
8 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
21 代表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 1次系走査条件設定部
62 2次系走査条件設定部
63 コーナー位置設定部
64 判定部
65 判定部
66 合成画像取得部
67,69 記憶装置
68 偏向条件演算部
70 座標取得部
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
111 マーク
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
133 E×B制御回路
134 偏向調整回路
136 ビーム選択アパーチャ制御回路
138 画像合成回路
142 駆動機構
144,146,148,149 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 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 E×B分離器
216 ミラー
218 偏向器
222 マルチ検出器
226 偏向器
228 検出器アパーチャアレイ基板
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
301 代表2次電子ビーム
330 検査領域
332 チップ
8 Primary electron beam 11 Large aperture 13 Small aperture 20 Multi primary electron beam 21 Representative primary electron beam 22 Hole 29 Sub-irradiation area 30 Frame area 31 Frame image 32 Stripe area 33 Rectangular area 34 Irradiation areas 50, 52, 56 Storage Device 54 Frame image creating unit 57 Alignment unit 58 Comparison unit 60 Beam selection unit 61 Primary system scanning condition setting unit 62 Secondary system scanning condition setting unit 63 Corner position setting unit 64 Judging unit 65 Judging unit 66 Synthetic image acquiring unit 67 , 69 storage device 68 deflection condition calculation unit 70 coordinate acquisition unit 100 inspection device 101 substrate 102 electron beam column 103 inspection room 105 stage 106 detection circuit 107 position circuit 108 comparison circuit 109 storage device 110 control computer 111 mark 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 133 E×B control circuit 134 Deflection adjustment circuit 136 Beam selection aperture control circuit 138 Image synthesis circuit 142 Drive mechanisms 144, 146, 148, 149 DAC amplifier 150 Image acquisition mechanism 151 Primary electron optical system 152 Secondary electron optical system 160 Control system circuit 201 Electron gun 202 Electromagnetic lens 203 Shaped aperture array substrates 205, 206, 207, 224 electromagnetic lens 208 main deflector 209 sub-deflector 212 batch blanking deflector 213 limiting aperture substrate 214 E×B separator 216 mirror 218 deflector 222 multi-detector 226 deflector 228 detector aperture array substrate 232 beam selection Aperture substrate 234 Drive mechanism 300 Multi secondary electron beam 301 Representative secondary electron beam 330 Inspection region 332 Chip
本発明の一態様のマルチ電子ビーム画像取得方法は、
マルチ1次電子ビームから選択された代表1次電子ビームを、基板を載置するステージ上の予め設定される代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置に照射する工程と、
代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表1次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表2次電子ビームを用いて仮の2次ビーム偏向条件で走査する工程と、
代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の2次ビーム偏向条件で走査された代表2次電子ビームを複数の検出エレメントを有するマルチ検出器の所定の検出エレメントで検出する工程と、
代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表2次電子ビームの検出画像に基づいて複数の位置に対応した複数の座標を取得する工程と、
取得された複数の座標を用いて、代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲内での代表1次電子ビームの移動に起因する代表2次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表2次電子ビームの照射位置が固定されるように、2次ビーム偏向条件を演算する工程と、
ステージ上に載置された基板上をマルチ1次電子ビームの1次電子ビーム偏向範囲でマルチ1次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された2次ビーム偏向条件に沿ったビーム偏向により基板から放出されたマルチ2次電子ビームを用いて走査しながら、マルチ検出器でマルチ2次電子ビームを検出することにより基板の2次電子画像を取得する工程と、
を備えたことを特徴とする。
A multi-electron beam image acquisition method according to one aspect of the present invention comprises:
a step of irradiating a representative primary electron beam selected from multiple primary electron beams onto a plurality of positions within a primary beam deflection range of a preset representative primary beam on a stage on which the substrate is placed;
Temporary secondary beam deflection using a representative secondary electron beam emitted from each position of a plurality of positions in the primary beam deflection range of the representative primary beam due to irradiation of the representative primary electron beam. scanning under conditions;
Predetermined detection elements of a multi-detector having a plurality of detection elements for representative secondary electron beams scanned under temporary secondary beam deflection conditions for each of a plurality of positions in a primary beam deflection range of the representative primary beam a step of detecting with
a step of acquiring a plurality of coordinates corresponding to a plurality of positions based on a detected image of the representative secondary electron beam detected for each position of a plurality of positions in a primary beam deflection range of the representative primary beam;
Using the plurality of acquired coordinates, the movement of the representative secondary electron beam due to the movement of the representative primary electron beam within the primary beam deflection range of the representative primary beam is offset, and the movement of the representative secondary electron beam to the predetermined detection element is determined. calculating a secondary beam deflection condition so that the irradiation position of the representative secondary electron beam is fixed;
The substrate placed on the stage is scanned using the multi primary electron beams in the primary electron beam deflection range of the multi primary electron beams, and the substrate is deflected according to the calculated secondary beam deflection conditions. obtaining a secondary electron image of the substrate by detecting the multiple secondary electron beams with a multiple detector while scanning with the multiple secondary electron beams emitted from the substrate;
characterized by comprising
また、複数の位置として、代表1次ビームの1次電子ビーム偏向範囲の4隅の位置を用いると好適である。 Moreover, it is preferable to use four corner positions of the primary electron beam deflection range of the representative primary beam as the plurality of positions.
また、代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表2次電子ビームの検出画像を合成する工程をさらに備え、
複数の座標は、合成された合成画像を用いて取得されると好適である。
The method further comprises a step of synthesizing detection images of representative secondary electron beams detected for each of a plurality of positions in a primary beam deflection range of the representative primary beam,
Preferably, the multiple coordinates are obtained using the combined composite image.
本発明の一態様のマルチ電子ビーム画像取得装置は、
基板を載置するステージと、
マルチ1次電子ビームから選択された代表1次電子ビームを、ステージ上の予め設定される代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置に照射する1次系偏向器と、
代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表1次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表2次電子ビームを仮の2次ビーム偏向条件で走査する2次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の2次ビーム偏向条件で走査された代表2次電子ビームを複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表2次電子ビームの検出画像に基づいて複数の位置に対応した複数の座標を取得する座標取得部と、
取得された複数の座標を用いて、代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲内での代表1次電子ビームの移動に起因する代表2次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表2次電子ビームの照射位置が固定されるように、2次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
1次系偏向器によりステージ上に載置された基板上をマルチ1次電子ビームの1次電子ビーム偏向範囲でマルチ1次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された2次ビーム偏向条件に沿った2次系偏向器によるビーム偏向により前記基板から放出されたマルチ2次電子ビームを用いて走査しながら、マルチ検出器でマルチ2次電子ビームを検出することにより基板の2次電子画像を取得することを特徴とする。
A multi-electron beam image acquisition device according to one aspect of the present invention comprises:
a stage on which the substrate is placed;
a primary system deflector for irradiating a representative primary electron beam selected from multiple primary electron beams onto a plurality of positions within a primary beam deflection range of a preset representative primary beam on a stage;
For each position of a plurality of positions in the primary beam deflection range of the representative primary beam, the representative secondary electron beam emitted from the position due to the irradiation of the representative primary electron beam is measured under a temporary secondary beam deflection condition. a secondary system deflector for scanning;
a representative secondary electron beam scanned under a temporary secondary beam deflection condition for each of a plurality of positions in a primary beam deflection range of the representative primary beam; A multi-detector that detects with a detection element of
a coordinate acquisition unit that acquires a plurality of coordinates corresponding to a plurality of positions based on a detected image of the representative secondary electron beam detected for each of a plurality of positions in a primary beam deflection range of the representative primary beam;
Using the plurality of acquired coordinates, the movement of the representative secondary electron beam due to the movement of the representative primary electron beam within the primary beam deflection range of the representative primary beam is offset, and the movement of the representative secondary electron beam to the predetermined detection element is determined. a deflection condition calculation unit that calculates a secondary beam deflection condition so that the irradiation position of the representative secondary electron beam is fixed;
with
The substrate placed on the stage is scanned by the primary system deflector using the multiple primary electron beams within the primary electron beam deflection range of the multiple primary electron beams, and the calculated secondary beam deflection conditions are satisfied. A secondary electron image of the substrate is obtained by detecting the multi-secondary electron beams with a multi-detector while scanning using the multi-secondary electron beams emitted from the substrate by beam deflection by a secondary system deflector. characterized by obtaining
本発明の一態様のマルチ電子ビーム検査装置は、
基板を載置するステージと、
マルチ1次電子ビームから選択された代表1次電子ビームを、ステージ上の予め設定される代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置に照射する1次系偏向器と、
代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表1次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表2次電子ビームを用いて仮の2次ビーム偏向条件で走査する2次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の2次ビーム偏向条件で走査された代表2次電子ビームを複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表2次電子ビームの検出画像に基づいて複数の位置に対応した複数の座標を取得する座標取得部と、
取得された複数の座標を用いて、代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲内での代表1次電子ビームの移動に起因する代表2次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表2次電子ビームの照射位置が固定されるように、2次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
1次系偏向器によりステージ上に載置された基板上をマルチ1次電子ビームの1次電子ビーム偏向範囲でマルチ1次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された2次ビーム偏向条件に沿った2次系偏向器によるビーム偏向により基板から放出されたマルチ2次電子ビームを用いて走査しながら、マルチ検出器でマルチ2次電子ビームを検出することにより基板の2次電子画像を取得し、
取得された2次電子画像の少なくとも一部と所定の画像とを比較する比較部をさらに備えたことを特徴とする。
A multi-electron beam inspection apparatus according to one aspect of the present invention includes
a stage on which the substrate is placed;
a primary system deflector for irradiating a representative primary electron beam selected from multiple primary electron beams onto a plurality of positions within a primary beam deflection range of a preset representative primary beam on a stage;
Temporary secondary beam deflection using a representative secondary electron beam emitted from each position of a plurality of positions in the primary beam deflection range of the representative primary beam due to irradiation of the representative primary electron beam. a secondary system deflector that scans under conditions;
a representative secondary electron beam scanned under a temporary secondary beam deflection condition for each of a plurality of positions in a primary beam deflection range of the representative primary beam; A multi-detector that detects with a detection element of
a coordinate acquisition unit that acquires a plurality of coordinates corresponding to a plurality of positions based on a detected image of the representative secondary electron beam detected for each of a plurality of positions in a primary beam deflection range of the representative primary beam;
Using the plurality of acquired coordinates, the movement of the representative secondary electron beam due to the movement of the representative primary electron beam within the primary beam deflection range of the representative primary beam is offset, and the movement of the representative secondary electron beam to the predetermined detection element is determined. a deflection condition calculation unit that calculates a secondary beam deflection condition so that the irradiation position of the representative secondary electron beam is fixed;
with
The substrate placed on the stage is scanned by the primary system deflector using the multiple primary electron beams within the primary electron beam deflection range of the multiple primary electron beams, and the calculated secondary beam deflection conditions are satisfied. A secondary electron image of the substrate is acquired by detecting the multiple secondary electron beams with the multiple detectors while scanning using the multiple secondary electron beams emitted from the substrate by the beam deflection by the secondary system deflector. death,
It is characterized by further comprising a comparison unit that compares at least part of the obtained secondary electron image with a predetermined image.
本発明の他の態様のマルチ電子ビーム画像取得装置は、
基板を載置するステージと、
マルチ1次電子ビームを代表する代表1次電子ビームを、ステージ上の予め設定される代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置に時期をずらして順に照射する1次系偏向器と、
代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表1次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表2次電子ビームを用いて仮の2次ビーム偏向条件で走査する2次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の2次ビーム偏向条件で走査された代表2次電子ビームを複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表2次電子ビームの検出画像を合成する画像合成部と、
合成された合成画像を用いて、代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲内での代表1次電子ビームの移動に起因する代表2次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表2次電子ビームの照射位置が固定されるように、2次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
1次系偏向器によりステージ上に載置された基板上をマルチ1次電子ビームの1次電子ビーム偏向範囲でマルチ1次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された2次ビーム偏向条件に沿った2次系偏向器によるビーム偏向により基板から放出されたマルチ2次電子ビームを用いて走査しながら、マルチ検出器でマルチ2次電子ビームを検出することにより基板の2次電子画像を取得することを特徴とする。
A multi-electron beam image acquisition device according to another aspect of the present invention comprises:
a stage on which the substrate is placed;
a primary system deflector for sequentially irradiating a representative primary electron beam representing the multiple primary electron beams onto a plurality of positions within a primary beam deflection range of the representative primary beam set in advance on the stage at staggered times; ,
Temporary secondary beam deflection using a representative secondary electron beam emitted from each position of a plurality of positions in the primary beam deflection range of the representative primary beam due to irradiation of the representative primary electron beam. a secondary system deflector that scans under conditions;
a representative secondary electron beam scanned under a temporary secondary beam deflection condition for each of a plurality of positions in a primary beam deflection range of the representative primary beam; A multi-detector that detects with a detection element of
an image synthesizing unit for synthesizing detection images of representative secondary electron beams detected for each of a plurality of positions in a primary beam deflection range of the representative primary beam;
Using the synthesized composite image, the movement of the representative secondary electron beam due to the movement of the representative primary electron beam within the primary beam deflection range of the representative primary beam is canceled, and the representative to the predetermined detection element is obtained. a deflection condition calculation unit that calculates a secondary beam deflection condition so that the irradiation position of the secondary electron beam is fixed;
with
The substrate placed on the stage is scanned by the primary system deflector using the multiple primary electron beams within the primary electron beam deflection range of the multiple primary electron beams, and the calculated secondary beam deflection conditions are satisfied. A secondary electron image of the substrate is acquired by detecting the multiple secondary electron beams with the multiple detectors while scanning using the multiple secondary electron beams emitted from the substrate by the beam deflection by the secondary system deflector. characterized by
本発明の他の態様のマルチ電子ビーム検査装置は、
基板を載置するステージと、
マルチ1次電子ビームを代表する代表1次電子ビームを、ステージ上の予め設定される代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置に時期をずらして順に照射する1次系偏向器と、
代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表1次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表2次電子ビームを用いて仮の2次ビーム偏向条件で走査する2次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の2次ビーム偏向条件で走査された代表2次電子ビームを複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表2次電子ビームの検出画像を合成する画像合成部と、
合成された合成画像を用いて、代表1次ビームの1次ビーム偏向範囲内での代表1次電子ビームの移動に起因する代表2次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表2次電子ビームの照射位置が固定されるように、2次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
1次系偏向器によりステージ上に載置された基板上をマルチ1次電子ビームの1次電子ビーム偏向範囲でマルチ1次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された2次ビーム偏向条件に沿った2次系偏向器によるビーム偏向により基板から放出されたマルチ2次電子ビームを用いて走査しながら、マルチ検出器でマルチ2次電子ビームを検出することにより基板の2次電子画像を取得し、
取得された2次電子画像の少なくとも一部と所定の画像とを比較する比較部をさらに備えたことを特徴とする。
A multi-electron beam inspection apparatus according to another aspect of the present invention comprises:
a stage on which the substrate is placed;
a primary system deflector for sequentially irradiating a representative primary electron beam representing the multiple primary electron beams onto a plurality of positions within a primary beam deflection range of the representative primary beam set in advance on the stage at staggered times; ,
Temporary secondary beam deflection using a representative secondary electron beam emitted from each position of a plurality of positions in the primary beam deflection range of the representative primary beam due to irradiation of the representative primary electron beam. a secondary system deflector that scans under conditions;
a representative secondary electron beam scanned under a temporary secondary beam deflection condition for each of a plurality of positions in a primary beam deflection range of the representative primary beam; A multi-detector that detects with a detection element of
an image synthesizing unit for synthesizing detection images of representative secondary electron beams detected for each of a plurality of positions in a primary beam deflection range of the representative primary beam;
Using the synthesized composite image, the movement of the representative secondary electron beam due to the movement of the representative primary electron beam within the primary beam deflection range of the representative primary beam is canceled, and the representative to the predetermined detection element is obtained. a deflection condition calculation unit that calculates a secondary beam deflection condition so that the irradiation position of the secondary electron beam is fixed;
with
The substrate placed on the stage is scanned by the primary system deflector using the multiple primary electron beams within the primary electron beam deflection range of the multiple primary electron beams, and the calculated secondary beam deflection conditions are satisfied. A secondary electron image of the substrate is acquired by detecting the multiple secondary electron beams with the multiple detectors while scanning using the multiple secondary electron beams emitted from the substrate by the beam deflection by the secondary system deflector. death,
It is characterized by further comprising a comparison unit that compares at least part of the obtained secondary electron image with a predetermined image.
Claims (12)
前記代表1次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、前記代表1次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表2次電子ビームを仮の2次ビーム偏向条件で走査する工程と、
前記代表1次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、仮の2次ビーム偏向条件で走査された前記代表2次電子ビームを複数の検出エレメントを有するマルチ検出器の所定の検出エレメントで検出する工程と、
前記1次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に検出された前記代表2次電子ビームの検出画像に基づいて前記複数の位置に対応した複数の座標を取得する工程と、
取得された複数の座標を用いて、前記1次ビーム偏向範囲内での前記代表1次電子ビームの移動に起因する前記代表2次電子ビームの移動が相殺され、前記所定の検出エレメントへの前記代表2次電子ビームの照射位置が固定されるように、2次ビーム偏向条件を演算する工程と、
前記ステージ上に載置された基板上を前記1次電子ビーム偏向範囲で前記マルチ1次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された前記2次ビーム偏向条件に沿ったビーム偏向により前記基板から放出されたマルチ2次電子ビームを走査しながら、前記マルチ検出器で前記マルチ2次電子ビームを検出することにより前記基板の2次電子画像を取得する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム画像取得方法。 a step of irradiating a representative primary electron beam selected from the multiple primary electron beams onto a plurality of positions within a preset primary beam deflection range on a stage on which the substrate is placed;
For each of the plurality of positions in the representative primary beam deflection range, the representative secondary electron beam emitted from the position due to the irradiation of the representative primary electron beam is scanned under a temporary secondary beam deflection condition. and
the representative secondary electron beam scanned under a temporary secondary beam deflection condition at each of the plurality of positions in the representative primary beam deflection range using predetermined detection elements of a multi-detector having a plurality of detection elements; a step of detecting;
obtaining a plurality of coordinates corresponding to the plurality of positions based on the detected image of the representative secondary electron beam detected for each of the plurality of positions in the primary beam deflection range;
Movement of the representative secondary electron beam due to movement of the representative primary electron beam within the primary beam deflection range is offset using the acquired plurality of coordinates, and the movement of the representative secondary electron beam to the predetermined detection element is compensated. calculating a secondary beam deflection condition so that the irradiation position of the representative secondary electron beam is fixed;
The substrate placed on the stage is scanned using the multiple primary electron beams within the primary electron beam deflection range, and the beam is deflected in accordance with the calculated secondary beam deflection conditions, thereby scanning the substrate. acquiring a secondary electron image of the substrate by detecting the multi-secondary electron beams with the multi-detector while scanning the emitted multi-secondary electron beams;
A multi-electron beam image acquisition method comprising:
前記2次ビーム偏向条件は、前記4隅のビームのビーム毎に演算され、ビーム毎に演算された値の統計値が用いられることを特徴とする請求項1~3いずれかに記載のマルチ電子ビーム画像取得方法。 Using four corner beams of the multi-primary electron beam as the representative primary electron beam,
4. The multi-electron system according to claim 1, wherein the secondary beam deflection conditions are calculated for each of the four corner beams, and statistical values of values calculated for each beam are used. Beam image acquisition method.
前記複数の座標は、合成された合成画像を用いて取得されることを特徴とする請求項1~5いずれかに記載のマルチ電子ビーム画像取得方法。 further comprising the step of synthesizing detection images of the representative secondary electron beam detected for each of the plurality of positions in the primary beam deflection range;
6. The multi-electron beam image acquiring method according to claim 1, wherein said plurality of coordinates are acquired using a synthesized composite image.
前記複数の位置の位置毎に検出された前記代表2次電子ビームの検出画像には、複数の2次電子ビームのアパーチャ像が一緒に写り、
複数の2次電子ビームのアパーチャ像が一緒に写る検出画像を用いて、前記複数の2次電子ビームのアパーチャ像の中から前記代表2次電子ビームが識別されることを特徴とする請求項1記載のマルチ電子ビーム画像取得方法。 When irradiating the plurality of positions with the representative primary electron beam, irradiating the remaining unselected beams together;
Aperture images of the plurality of secondary electron beams appear together in the detection image of the representative secondary electron beam detected for each of the plurality of positions,
2. The representative secondary electron beam is identified from among the plurality of aperture images of the secondary electron beams using a detection image in which the aperture images of the plurality of secondary electron beams are captured together. A multi-electron beam image acquisition method as described.
マルチ1次電子ビームから選択された代表1次電子ビームを、前記ステージ上の予め設定される1次ビーム偏向範囲の複数の位置に照射する1次系偏向器と、
前記代表1次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、前記代表1次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表2次電子ビームを仮の2次ビーム偏向条件で走査する2次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、前記代表1次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、仮の2次ビーム偏向条件で走査された前記代表2次電子ビームを前記複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
前記1次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に検出された前記代表2次電子ビームの検出画像に基づいて前記複数の位置に対応した複数の座標を取得する座標取得部と、
取得された複数の座標を用いて、前記1次ビーム偏向範囲内での前記代表1次電子ビームの移動に起因する前記代表2次電子ビームの移動が相殺され、前記所定の検出エレメントへの前記代表2次電子ビームの照射位置が固定されるように、2次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
前記1次系偏向器により前記ステージ上に載置された基板上を前記1次電子ビーム偏向範囲で前記マルチ1次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された前記2次ビーム偏向条件に沿った前記2次系偏向器によるビーム偏向により前記基板から放出されたマルチ2次電子ビームを走査しながら、前記マルチ検出器で前記マルチ2次電子ビームを検出することにより前記基板の2次電子画像を取得することを特徴とするマルチ電子ビーム画像取得装置。 a stage on which the substrate is placed;
a primary system deflector that irradiates a representative primary electron beam selected from multiple primary electron beams onto a plurality of positions within a preset primary beam deflection range on the stage;
For each of the plurality of positions in the representative primary beam deflection range, the representative secondary electron beam emitted from the position due to the irradiation of the representative primary electron beam is scanned under a temporary secondary beam deflection condition. a secondary system deflector that
a plurality of detection elements, wherein the representative secondary electron beam scanned under a temporary secondary beam deflection condition is detected by the plurality of detection elements for each of the plurality of positions in the representative primary beam deflection range; A multi-detector that detects with a detection element of
a coordinate acquisition unit configured to acquire a plurality of coordinates corresponding to the plurality of positions based on the detected image of the representative secondary electron beam detected for each of the plurality of positions in the primary beam deflection range;
Movement of the representative secondary electron beam due to movement of the representative primary electron beam within the primary beam deflection range is offset using the acquired plurality of coordinates, and the movement of the representative secondary electron beam to the predetermined detection element is compensated. a deflection condition calculation unit that calculates a secondary beam deflection condition so that the irradiation position of the representative secondary electron beam is fixed;
with
The substrate placed on the stage is scanned by the primary system deflector using the multiple primary electron beams in the primary electron beam deflection range, and the secondary beam deflection conditions are calculated. A secondary electron image of the substrate is obtained by detecting the multiple secondary electron beams with the multiple detector while scanning the multiple secondary electron beams emitted from the substrate by beam deflection by the secondary system deflector. A multi-electron beam image acquisition device characterized by acquiring
マルチ1次電子ビームから選択された代表1次電子ビームを、前記ステージ上の予め設定される1次ビーム偏向範囲の複数の位置に照射する1次系偏向器と、
前記代表1次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、前記代表1次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表2次電子ビームを仮の2次ビーム偏向条件で走査する2次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、前記代表1次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、仮の2次ビーム偏向条件で走査された前記代表2次電子ビームを前記複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
前記1次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に検出された前記代表2次電子ビームの検出画像に基づいて前記複数の位置に対応した複数の座標を取得する座標取得部と、
取得された複数の座標を用いて、前記1次ビーム偏向範囲内での前記代表1次電子ビームの移動に起因する前記代表2次電子ビームの移動が相殺され、前記所定の検出エレメントへの前記代表2次電子ビームの照射位置が固定されるように、2次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
前記1次系偏向器により前記ステージ上に載置された基板上を前記1次電子ビーム偏向範囲で前記マルチ1次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された前記2次ビーム偏向条件に沿った前記2次系偏向器によるビーム偏向により前記基板から放出されたマルチ2次電子ビームを走査しながら、前記マルチ検出器で前記マルチ2次電子ビームを検出することにより前記基板の2次電子画像を取得し、
取得された2次電子画像の少なくとも一部と所定の画像とを比較する比較部をさらに備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム検査装置。 a stage on which the substrate is placed;
a primary system deflector that irradiates a representative primary electron beam selected from multiple primary electron beams onto a plurality of positions within a preset primary beam deflection range on the stage;
For each of the plurality of positions in the representative primary beam deflection range, the representative secondary electron beam emitted from the position due to the irradiation of the representative primary electron beam is scanned under a temporary secondary beam deflection condition. a secondary system deflector that
a plurality of detection elements, wherein the representative secondary electron beam scanned under a temporary secondary beam deflection condition is detected by the plurality of detection elements for each of the plurality of positions in the representative primary beam deflection range; A multi-detector that detects with a detection element of
a coordinate acquisition unit configured to acquire a plurality of coordinates corresponding to the plurality of positions based on the detected image of the representative secondary electron beam detected for each of the plurality of positions in the primary beam deflection range;
Movement of the representative secondary electron beam due to movement of the representative primary electron beam within the primary beam deflection range is offset using the acquired plurality of coordinates, and the movement of the representative secondary electron beam to the predetermined detection element is compensated. a deflection condition calculation unit that calculates a secondary beam deflection condition so that the irradiation position of the representative secondary electron beam is fixed;
with
The substrate placed on the stage is scanned by the primary system deflector using the multiple primary electron beams in the primary electron beam deflection range, and the secondary beam deflection conditions are calculated. A secondary electron image of the substrate is obtained by detecting the multiple secondary electron beams with the multiple detector while scanning the multiple secondary electron beams emitted from the substrate by beam deflection by the secondary system deflector. and get
A multi-electron beam inspection apparatus, further comprising a comparison unit that compares at least a part of the obtained secondary electron image with a predetermined image.
マルチ1次電子ビームを代表する代表1次電子ビームを、前記ステージ上の予め設定される1次ビーム偏向範囲の複数の位置に時期をずらして順に照射する1次系偏向器と、
前記代表1次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、前記代表1次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表2次電子ビームを仮の2次ビーム偏向条件で走査する2次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、前記代表1次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、仮の2次ビーム偏向条件で走査された前記代表2次電子ビームを前記複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
前記1次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に検出された前記代表2次電子ビームの検出画像を合成する画像合成部と、
合成された合成画像を用いて、前記1次ビーム偏向範囲内での前記代表1次電子ビームの移動に起因する前記代表2次電子ビームの移動が相殺され、前記所定の検出エレメントへの前記代表2次電子ビームの照射位置が固定されるように、2次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
前記1次系偏向器により前記ステージ上に載置された基板上を前記1次電子ビーム偏向範囲で前記マルチ1次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された前記2次ビーム偏向条件に沿った前記2次系偏向器によるビーム偏向により前記基板から放出されたマルチ2次電子ビームを走査しながら、前記マルチ検出器で前記マルチ2次電子ビームを検出することにより前記基板の2次電子画像を取得することを特徴とするマルチ電子ビーム画像取得装置。 a stage on which the substrate is placed;
a primary system deflector for sequentially irradiating representative primary electron beams representing multiple primary electron beams onto a plurality of positions within a preset primary beam deflection range on the stage at different times;
For each of the plurality of positions in the representative primary beam deflection range, the representative secondary electron beam emitted from the position due to the irradiation of the representative primary electron beam is scanned under a temporary secondary beam deflection condition. a secondary system deflector that
a plurality of detection elements, wherein the representative secondary electron beam scanned under a temporary secondary beam deflection condition is detected by the plurality of detection elements for each of the plurality of positions in the representative primary beam deflection range; A multi-detector that detects with a detection element of
an image synthesizing unit for synthesizing detection images of the representative secondary electron beam detected for each of the plurality of positions in the primary beam deflection range;
Using the synthesized composite image, movement of the representative secondary electron beam due to movement of the representative primary electron beam within the range of primary beam deflection is offset, and the representative electron beam to the predetermined detector element is detected. a deflection condition calculation unit that calculates a secondary beam deflection condition so that the irradiation position of the secondary electron beam is fixed;
with
The substrate placed on the stage is scanned by the primary system deflector using the multiple primary electron beams in the primary electron beam deflection range, and the secondary beam deflection conditions are calculated. A secondary electron image of the substrate is obtained by detecting the multiple secondary electron beams with the multiple detector while scanning the multiple secondary electron beams emitted from the substrate by beam deflection by the secondary system deflector. A multi-electron beam image acquisition device characterized by acquiring
マルチ1次電子ビームを代表する代表1次電子ビームを、前記ステージ上の予め設定される1次ビーム偏向範囲の複数の位置に時期をずらして順に照射する1次系偏向器と、
前記代表1次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、前記代表1次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表2次電子ビームを仮の2次ビーム偏向条件で走査する2次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、前記代表1次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、仮の2次ビーム偏向条件で走査された前記代表2次電子ビームを前記複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
前記1次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に検出された前記代表2次電子ビームの検出画像を合成する画像合成部と、
合成された合成画像を用いて、前記1次ビーム偏向範囲内での前記代表1次電子ビームの移動に起因する前記代表2次電子ビームの移動が相殺され、前記所定の検出エレメントへの前記代表2次電子ビームの照射位置が固定されるように、2次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
前記1次系偏向器により前記ステージ上に載置された基板上を前記1次電子ビーム偏向範囲で前記マルチ1次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された前記2次ビーム偏向条件に沿った前記2次系偏向器によるビーム偏向により前記基板から放出されたマルチ2次電子ビームを走査しながら、前記マルチ検出器で前記マルチ2次電子ビームを検出することにより前記基板の2次電子画像を取得し、
取得された2次電子画像の少なくとも一部と所定の画像とを比較する比較部をさらに備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム検査装置。 a stage on which the substrate is placed;
a primary system deflector for sequentially irradiating representative primary electron beams representing multiple primary electron beams onto a plurality of positions within a preset primary beam deflection range on the stage at different times;
For each of the plurality of positions in the representative primary beam deflection range, the representative secondary electron beam emitted from the position due to the irradiation of the representative primary electron beam is scanned under a temporary secondary beam deflection condition. a secondary system deflector that
a plurality of detection elements, wherein the representative secondary electron beam scanned under a temporary secondary beam deflection condition is detected by the plurality of detection elements for each of the plurality of positions in the representative primary beam deflection range; A multi-detector that detects with a detection element of
an image synthesizing unit for synthesizing detection images of the representative secondary electron beam detected for each of the plurality of positions in the primary beam deflection range;
Using the synthesized composite image, movement of the representative secondary electron beam due to movement of the representative primary electron beam within the range of primary beam deflection is offset, and the representative electron beam to the predetermined detector element is detected. a deflection condition calculation unit that calculates a secondary beam deflection condition so that the irradiation position of the secondary electron beam is fixed;
with
The substrate placed on the stage is scanned by the primary system deflector using the multiple primary electron beams in the primary electron beam deflection range, and the secondary beam deflection conditions are calculated. A secondary electron image of the substrate is obtained by detecting the multiple secondary electron beams with the multiple detector while scanning the multiple secondary electron beams emitted from the substrate by beam deflection by the secondary system deflector. and get
A multi-electron beam inspection apparatus, further comprising a comparison unit that compares at least a part of the obtained secondary electron image with a predetermined image.
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WO2023237225A1 (en) * | 2022-06-10 | 2023-12-14 | Carl Zeiss Multisem Gmbh | Multi-beam charged particle imaging system with improved imaging of secondary electron beamlets on a detector |
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