JP2022174714A - Multi-secondary electron beam alignment method, multi-secondary electron beam alignment apparatus, and electron beam inspection device - Google Patents

Multi-secondary electron beam alignment method, multi-secondary electron beam alignment apparatus, and electron beam inspection device Download PDF

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浩一 石井
Koichi Ishii
厚司 安藤
Koji Ando
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Abstract

PURPOSE: To provide a method for allowing alignment between multi-charged particle beams and a secondary electron detector.CONSTITUTION: A multi-secondary electron beam alignment method of an aspect of the present invention includes the steps of: scanning a plurality of first detection elements of a multi-detector arranged in a grid pattern with multi-secondary electron beams emitted from an object surface on a stage; detecting, by the multi-detector, a plurality of beams including corner beams located at the corners from the multi-secondary electron beams; calculating the positional relationship between the plurality of beams including the corner beams and a plurality of second detection elements, of the plurality of first detection elements, which detect the plurality of beams; calculating, based on the positional relationship, a shift amount for aligning the plurality of first detection elements to the multi-secondary electron beams; and moving the multi-detector relative to the multi-secondary electron beams by using the shift amount.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、マルチ2次電子ビームの位置合わせ方法、マルチ2次電子ビームの位置合わせ装置、及び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。 The present invention relates to a method for aligning multiple secondary electron beams, an alignment apparatus for multiple secondary electron beams, and an electron beam inspection apparatus, and irradiates a substrate with multiple primary electron beams to emit multiple electron beams emitted from the substrate. The present invention relates to a method of obtaining an image by detecting a secondary electron beam.

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.

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

特開2014-026834号公報JP 2014-026834 A

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

本発明の一態様のマルチ2次電子ビームの位置合わせ方法は、
ステージ上の対象物面から放出されるマルチ2次電子ビームで、マルチ検出器の格子状に配列された複数の第1の検出エレメント上を走査する工程と、
マルチ検出器でマルチ2次電子ビームのうちコーナーに位置するコーナービームを含む複数のビームを検出する工程と、
コーナービームを含む複数のビームと複数の第1の検出エレメントのうち複数のビームを検出した複数の第2の検出エレメントとの位置関係を算出する工程と、
位置関係に基づいて、複数の第1の検出エレメントをマルチ2次電子ビームに位置合わせするためのシフト量を算出する工程と、
シフト量を用いてマルチ検出器をマルチ2次電子ビームに対して相対的に移動させる工程と、
を備えたことを特徴とする。
A method for aligning multiple secondary electron beams according to one aspect of the present invention includes:
scanning a plurality of first detection elements arranged in a grid pattern of a multi-detector with multiple secondary electron beams emitted from an object surface on the stage;
detecting a plurality of beams including a corner beam positioned at a corner among the multiple secondary electron beams with a multi-detector;
calculating a positional relationship between a plurality of beams including a corner beam and a plurality of second detection elements that detect the plurality of beams among the plurality of first detection elements;
calculating a shift amount for aligning the plurality of first detection elements with the multi-secondary electron beam based on the positional relationship;
moving the multi-detector relative to the multi-secondary electron beam using the shift amount;
characterized by comprising

また、位置関係とマルチ検出器の回転中心座標とを用いて、複数の第1の検出エレメントをマルチ2次電子ビームに位置合わせするための回転角度を算出する工程と、
回転角度でマルチ検出器をマルチ2次電子ビームに対して相対的に回転させる工程と、
をさらに備えると好適である。
calculating a rotation angle for aligning the plurality of first detection elements with the multi-secondary electron beam using the positional relationship and the rotation center coordinates of the multi-detector;
rotating the multiple detectors relative to the multiple secondary electron beams by a rotation angle;
It is preferable to further include

或いは、マルチ検出器を第1の回転角度で回転させる工程と、
回転後の状態で、試料面から放出されるマルチ2次電子ビームで複数の第1の検出エレメント上を走査する工程と、
回転後の状態で、マルチ検出器でコーナービームを含む複数のビームを検出する工程と、
コーナービームを含む複数のビームと回転後の複数の第2の検出エレメントとの位置関係を算出する工程と、
マルチ検出器を回転させた第1の回転角度と、回転前後の位置関係とに基づいて、マルチ検出器の回転中心座標を算出する工程と、
回転前後の位置関係の一方とマルチ検出器の回転中心座標とを用いて、複数の第1の検出エレメントをマルチ2次電子ビームに位置合わせするための第2の回転角度を算出する工程と、
第2の回転角度でマルチ検出器をマルチ2次電子ビームに対して相対的に回転させる工程と、
をさらに備えると好適である。
Alternatively, rotating the multi-detector through a first rotation angle;
scanning over the plurality of first detection elements with multiple secondary electron beams emitted from the surface of the sample in the rotated state;
detecting the plurality of beams, including the corner beam, with a multi-detector in the rotated state;
calculating the positional relationship between the plurality of beams including the corner beams and the plurality of second detection elements after rotation;
calculating rotation center coordinates of the multi-detector based on a first rotation angle by which the multi-detector is rotated and the positional relationship before and after the rotation;
calculating a second rotation angle for aligning the plurality of first detection elements with the multi-secondary electron beams using one of the positional relationships before and after rotation and the rotation center coordinates of the multi-detector;
rotating the multiple detectors relative to the multiple secondary electron beams by a second rotation angle;
It is preferable to further include

また、マルチ2次電子ビームで走査する場合に、マルチ2次電子ビームのビーム間ピッチの4倍以上の走査範囲を走査すると好適である。 Also, when scanning with the multi-secondary electron beams, it is preferable to scan a scanning range that is four times or more the inter-beam pitch of the multi-secondary electron beams.

本発明の一態様のマルチ2次電子ビームの位置合わせ装置は、
ステージと、
ステージ上の対象物面をマルチ1次電子ビームで照射する電子光学系と、
格子状に配列された複数の第1の検出エレメントを有し、マルチ1次電子ビームの照射によって対象物面から放出されるマルチ2次電子ビームのうちコーナーに位置するコーナービームを含む複数のビームを検出するマルチ検出器と、
マルチ2次電子ビームで複数の第1の検出エレメント上を走査する2次系偏向器と、
コーナービームを含む複数のビームと複数の第1の検出エレメントのうち複数のビームを検出した複数の第2の検出エレメントとの位置関係を算出する位置関係算出部と、
位置関係に基づいて、複数の第1の検出エレメントをマルチ2次荷電粒子ビームに位置合わせするためのシフト量を算出するシフト量算出部と、
シフト量を用いてマルチ検出器をマルチ2次電子ビームに対して相対的に移動させる移動機構と、
を備えたことを特徴とする。
A multi-secondary electron beam alignment apparatus according to one aspect of the present invention includes:
a stage;
an electron optical system that irradiates an object surface on a stage with multiple primary electron beams;
A plurality of beams including a corner beam located at a corner among the multi-secondary electron beams emitted from the object surface by the irradiation of the multi-primary electron beams, having a plurality of first detection elements arranged in a grid pattern. a multi-detector for detecting
a secondary system deflector that scans a plurality of first detection elements with multiple secondary electron beams;
a positional relationship calculator that calculates a positional relationship between a plurality of beams including corner beams and a plurality of second detection elements that detect the plurality of beams among the plurality of first detection elements;
a shift amount calculation unit that calculates a shift amount for aligning the plurality of first detection elements with the multiple secondary charged particle beams based on the positional relationship;
a moving mechanism that moves the multi-detector relative to the multi-secondary electron beam using the shift amount;
characterized by comprising

本発明の一態様の電子ビーム検査装置は、
ステージと、
ステージ上の対象物面をマルチ1次電子ビームで照射する電子光学系と、
格子状に配列された複数の第1の検出エレメントを有し、マルチ1次電子ビームの照射によって対象物面から放出されるマルチ2次電子ビームのうちコーナーに位置するコーナービームを含む複数のビームを検出するマルチ検出器と、
マルチ2次電子ビームで複数の第1の検出エレメント上を走査する2次系偏向器と、
コーナービームを含む複数のビームと複数の第1の検出エレメントのうち複数のビームを検出した複数の第2の検出エレメントとの位置関係を算出する位置関係算出部と、
位置関係に基づいて、複数の第1の検出エレメントをマルチ2次荷電粒子ビームに位置合わせするためのシフト量を算出するシフト量算出部と、
シフト量を用いてマルチ検出器をマルチ2次電子ビームに対して相対的に移動させる移動機構と、
ステージ上に載置される被検査基板の2次電子画像を所定の画像と比較する比較部と、
を備え、
2次電子画像は、ステージ上の被検査基板をマルチ1次電子ビームで照射し、マルチ1次電子ビームの照射によって被検査基板から放出されるマルチ2次電子ビームをマルチ検出器が検出することによって取得されることを特徴とする。
An electron beam inspection apparatus according to one aspect of the present invention includes
a stage;
an electron optical system that irradiates an object surface on a stage with multiple primary electron beams;
A plurality of beams including a corner beam located at a corner among the multi-secondary electron beams emitted from the object surface by the irradiation of the multi-primary electron beams, having a plurality of first detection elements arranged in a grid pattern. a multi-detector for detecting
a secondary system deflector that scans a plurality of first detection elements with multiple secondary electron beams;
a positional relationship calculator that calculates a positional relationship between a plurality of beams including corner beams and a plurality of second detection elements that detect the plurality of beams among the plurality of first detection elements;
a shift amount calculation unit that calculates a shift amount for aligning the plurality of first detection elements with the multiple secondary charged particle beams based on the positional relationship;
a moving mechanism that moves the multi-detector relative to the multi-secondary electron beam using the shift amount;
a comparison unit that compares the secondary electron image of the substrate to be inspected placed on the stage with a predetermined image;
with
A secondary electron image is obtained by irradiating a substrate to be inspected on a stage with multiple primary electron beams and detecting the multiple secondary electron beams emitted from the substrate to be inspected by the irradiation of the multiple primary electron beams by a multi-detector. Characterized by being obtained by

本発明の一態様によれば、マルチ2次電子ビームと2次電子検出器との効率的な位置合わせが可能となる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to efficiently align the multiple secondary electron beams and the secondary electron detector.

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。1 is a configuration diagram showing the configuration of an inspection apparatus according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of a shaping aperture array substrate according to Embodiment 1; 実施の形態1における位置合わせ回路の内部構成の一例を示す図である。3 is a diagram showing an example of an internal configuration of an alignment circuit according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1における検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。FIG. 2 is a flow chart diagram showing an example of essential steps of an inspection method according to Embodiment 1; 実施の形態1における2次電子ビームアレイの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a secondary electron beam array according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1における各検出エレメントで撮像された画像の一例を示す図である。4A and 4B are diagrams showing an example of an image captured by each detection element in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における各検出エレメントで撮像された画像の一例のうちコーナー部の画像を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an image of a corner portion among an example of images captured by each detection element according to Embodiment 1; 実施の形態1におけるコーナー部の画像群の一例を示す図である。4 is a diagram showing an example of an image group of corner portions according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における検出エレメントD11と各ビームB11,B12,B21,B22の位置との関係を示す図である。4 is a diagram showing the relationship between a detection element D11 and positions of beams B11, B12, B21, and B22 in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における検出エレメントD12と各ビームB11,B12,B21,B22の位置との関係を示す図である。4 is a diagram showing the relationship between a detection element D12 and positions of beams B11, B12, B21, and B22 in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における検出エレメントD21と各ビームB11,B12,B21,B22の位置との関係を示す図である。4 is a diagram showing the relationship between a detection element D21 and positions of beams B11, B12, B21, and B22 in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における検出エレメントD22と各ビームB11,B12,B21,B22の位置との関係を示す図である。4 is a diagram showing the relationship between a detection element D22 and positions of beams B11, B12, B21, and B22 in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における合成後の各検出エレメントの位置と各ビームの位置との関係の一例を示す図である。4 is a diagram showing an example of the relationship between the position of each detection element and the position of each beam after synthesis in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における全体位置関係の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of overall positional relationship according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1における回転前後のマルチ検出器の複数の検出エレメントの座標の一例を示す図である。4 is a diagram showing an example of coordinates of a plurality of detection elements of the multi-detector before and after rotation according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1における回転中心座標を算出するための演算式を示す図である。4 is a diagram showing an arithmetic expression for calculating rotation center coordinates in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における検出エレメント座標のベクトル演算の仕方を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a method of vector calculation of detection element coordinates in Embodiment 1; FIG. 実施の形態1におけるベクトル係数を算出するための演算式を示す図である。4 is a diagram showing an arithmetic expression for calculating vector coefficients according to the first embodiment; FIG. 実施の形態1における2次電子ビーム座標のベクトル演算の仕方を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a method of vector calculation of secondary electron beam coordinates in Embodiment 1; 実施の形態1における位置合わせ角度を算出するための演算式を示す図である。4 is a diagram showing an arithmetic expression for calculating alignment angles in the first embodiment; FIG. 実施の形態1における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。4 is a diagram showing an example of a plurality of chip regions formed on the semiconductor substrate according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1における検査処理を説明するための図である。4 is a diagram for explaining inspection processing in the first embodiment; FIG. 実施の形態1における比較回路内の構成の一例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of the internal configuration of a comparison circuit according to the first embodiment; FIG. 実施の形態2における検査装置の構成を示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing the configuration of an inspection apparatus according to Embodiment 2; 実施の形態3における位置合わせ回路の内部構成の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of an internal configuration of an alignment circuit according to Embodiment 3; 実施の形態3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。FIG. 11 is a flow chart diagram showing an example of main steps of an inspection method according to Embodiment 3; 実施の形態4における検査装置の構成を示す構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram showing the configuration of an inspection apparatus according to Embodiment 4; 実施の形態4における位置合わせ回路の内部構成の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of an internal configuration of an alignment circuit according to Embodiment 4; 実施の形態4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。FIG. 12 is a flow chart diagram showing an example of main steps of an inspection method according to Embodiment 4; 実施の形態4における形状評価値を算出する手法を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining a method of calculating a shape evaluation value in Embodiment 4; FIG. 実施の形態4における歪補正器の構成の一例と調整方法の一例を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining an example of a configuration of a distortion corrector and an example of an adjustment method according to Embodiment 4; 実施の形態4における歪補正器の構成の他の一例と調整方法の他の一例を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining another example of the configuration of the distortion corrector and another example of the adjustment method according to Embodiment 4;

以下、実施の形態では、マルチ2次電子ビームの位置合わせ装置の一例として、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次電子ビームとマルチ検出器との位置合わせを行う装置であればよい。例えば、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画像取得装置が挙げられる。 In the following embodiments, an inspection apparatus using a multi-electron beam will be described as an example of a multi-secondary electron beam alignment apparatus. However, it is not limited to this. Any device may be used as long as it irradiates multiple primary electron beams and aligns the multiple secondary electron beams emitted from the substrate with the multiple detectors. For example, there is an image acquisition device that irradiates multiple primary electron beams and acquires an image using multiple secondary electron beams emitted from a 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、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、検出器ステージ229、検出器アパーチャアレイ基板225、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、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。マルチ検出器222は、2次座標系のx,y方向及び回転(θ)方向に移動可能な検出器ステージ229上に配置される。検出器ステージ229は、回転ステージ227、及び2次系のx,yステージ228を有している。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a configuration diagram showing 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 image acquisition mechanism 150 and a control system circuit 160 . The image acquisition mechanism 150 includes an electron beam column 102 (electron lens barrel) and an inspection room 103 . Inside the electron beam column 102 are an electron gun 201, an electromagnetic lens 202, a shaping aperture array substrate 203, an electromagnetic lens 205, a batch blanking deflector 212, a limiting aperture substrate 213, an electromagnetic lens 206, an electromagnetic lens 207 (objective lens), Main deflector 208, sub-deflector 209, E×B separator 214 (beam separator), deflector 218, electromagnetic lens 224, deflector 226, detector stage 229, detector aperture array substrate 225, and multi-detector 222 are placed. Electron gun 201, electromagnetic lens 202, shaping aperture array substrate 203, electromagnetic lens 205, batch blanking deflector 212, limiting aperture substrate 213, electromagnetic lens 206, electromagnetic lens 207 (objective lens), main deflector 208, and sub-deflector The device 209 constitutes a primary electron optical system 151 (illumination optical system). Also, the electromagnetic lens 207, the E×B separator 214, the deflector 218, the electromagnetic lens 224, and the deflector 226 constitute a secondary electron optical system 152 (detection optical system). The multi-detector 222 is arranged on a detector stage 229 movable in the x, y directions and the rotation (θ) direction of the secondary coordinate system. The detector stage 229 has a rotary stage 227 and a secondary x, y stage 228 .

検査室103内には、少なくともXY方向に移動可能なステージ105が配置される。ステージ105上には、検査対象となる基板101(試料)が配置される。基板101には、露光用マスク基板、及びシリコンウェハ等の半導体基板が含まれる。基板101が半導体基板である場合、半導体基板には複数のチップパターン(ウェハダイ)が形成されている。基板101が露光用マスク基板である場合、露光用マスク基板には、チップパターンが形成されている。チップパターンは、複数の図形パターンによって構成される。かかる露光用マスク基板に形成されたチップパターンが半導体基板上に複数回露光転写されることで、半導体基板には複数のチップパターン(ウェハダイ)が形成されることになる。以下、基板101が半導体基板である場合を主として説明する。基板101は、例えば、パターン形成面を上側に向けてステージ105に配置される。また、ステージ105上には、検査室103の外部に配置されたレーザ測長システム122から照射されるレーザ測長用のレーザ光を反射するミラー216が配置されている。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 stage 105 movable at least in the XY directions is arranged in the examination room 103 . A substrate 101 (sample) to be inspected is placed on the stage 105 . The substrate 101 includes an exposure mask substrate and a semiconductor substrate such as a silicon wafer. When the substrate 101 is a semiconductor substrate, a plurality of chip patterns (wafer dies) are formed on the semiconductor substrate. When the substrate 101 is an exposure mask substrate, a chip pattern is formed on the exposure mask substrate. A chip pattern is composed of a plurality of figure patterns. A plurality of chip patterns (wafer dies) are formed on the semiconductor substrate by exposing and transferring the chip patterns formed on the mask substrate for exposure a plurality of times onto the semiconductor substrate. The following mainly describes the case where the substrate 101 is a semiconductor substrate. The substrate 101 is placed on the stage 105, for example, with the pattern formation surface facing upward. A mirror 216 is arranged on the stage 105 to reflect the laser beam for laser length measurement emitted from the laser length measurement system 122 arranged outside the inspection room 103 . A mark 111 is arranged on the stage 105 so as to be adjusted to the same height position as the surface of the substrate 101 . A cross pattern, for example, is formed as the mark 111 .

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 detection circuit 106 outside the electron beam column 102 . The detection circuit 106 is connected to the chip pattern memory 123 .

マルチ検出器222は、アレイ状(格子状)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225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。 The multi-detector 222 has a plurality of detection elements arranged in an array (grid). A plurality of openings are formed in the detector aperture array substrate 225 at the array pitch of the plurality of detection elements. A plurality of openings are formed circularly, for example. The center position of each opening is aligned with the center position of the corresponding detection element. Also, the size of the opening is formed smaller than the area size of the electron detection surface of the detection element.

制御系回路160では、検査装置100全体を制御する制御計算機110が、バス120を介して、位置回路107、比較回路108、参照画像作成回路112、ステージ制御回路114、レンズ制御回路124、ブランキング制御回路126、偏向制御回路128、検出器ステージ制御回路130、E×B制御回路133、位置合わせ回路134、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 control system circuit 160, a control computer 110 that controls the inspection apparatus 100 as a whole is connected via a bus 120 to a position circuit 107, a comparison circuit 108, a reference image generation circuit 112, a stage control circuit 114, a lens control circuit 124, a blanking It is connected to a control circuit 126 , a deflection control circuit 128 , a detector stage control circuit 130 , an E×B control circuit 133 , an alignment circuit 134 , a storage device 109 such as a magnetic disk device, a memory 118 and a printer 119 . The deflection control circuit 128 is also connected to DAC (digital-to-analog conversion) amplifiers 144 , 146 , 148 and 149 . The DAC amplifier 146 is connected to the main deflector 208 and the DAC amplifier 144 is connected to the sub deflector 209 . DAC amplifier 148 is connected to deflector 218 . DAC amplifier 149 is connected to deflector 226 .

また、チップパターンメモリ123は、比較回路108と位置合わせ回路134とに接続されている。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 chip pattern memory 123 is connected to the comparison circuit 108 and the alignment circuit 134 . Also, the stage 105 is driven by a drive mechanism 142 under the control of the stage control circuit 114 . In the drive mechanism 142, for example, a drive system such as a three-axis (XY-.theta.) motor that drives in the X, Y and .theta. It's becoming These X motor, Y motor, and θ motor (not shown) can be step motors, for example. The stage 105 can be moved in horizontal and rotational directions by motors on the XY and .theta. axes. The movement position of the stage 105 is measured by the laser length measurement system 122 and supplied to the position circuit 107 . The laser length measurement system 122 measures the position of the stage 105 based on the principle of laser interferometry by receiving reflected light from the mirror 216 . For the stage coordinate system, for example, the X direction, Y direction, and θ direction of the primary coordinate system are set with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the multi primary electron beam 20 .

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

電磁レンズ202、電磁レンズ205、電磁レンズ206、電磁レンズ207、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 electromagnetic lens 202 , the electromagnetic lens 205 , the electromagnetic lens 206 , the electromagnetic lens 207 and the electromagnetic lens 224 are controlled by the lens control circuit 124 . E×B separator 214 is controlled by E×B control circuit 133 . The collective deflector 212 is an electrostatic deflector composed of two or more electrodes, and each electrode is controlled by the blanking control circuit 126 via a DAC amplifier (not shown). The sub-deflector 209 is an electrostatic deflector composed of four or more electrodes, and is controlled by the deflection control circuit 128 via the DAC amplifier 144 for each electrode. The main deflector 208 is an electrostatic deflector composed of four or more electrodes, and is controlled by the deflection control circuit 128 via the DAC amplifier 146 for each electrode. The deflector 218 is an electrostatic deflector composed of four or more electrodes, and is controlled by the deflection control circuit 128 via the DAC amplifier 148 for each electrode. The deflector 226 is an electrostatic deflector composed of four or more electrodes, and is controlled by the deflection control circuit 128 via the DAC amplifier 149 for each electrode.

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

ここで、図1では、実施の形態1を説明する上で必要な構成を記載している。検査装置100にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。 Here, FIG. 1 describes 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)m列×縦(y方向)n段(m,nは2以上の整数)の穴(開口部)22がx,y方向に所定の配列ピッチで形成されている。図2の例では、23×23の穴(開口部)22が形成されている場合を示している。各穴22は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ外径の円形であっても構わない。これらの複数の穴22を電子ビーム200の一部がそれぞれ通過することで、マルチ1次電子ビーム20が形成されることになる。次に、2次電子画像を取得する場合における画像取得機構150の動作について説明する。1次電子光学系151は、基板101をマルチ1次電子ビーム20で照射する。具体的には、以下のように動作する。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of the shaping aperture array substrate according to the first embodiment. In FIG. 2, the shaping aperture array substrate 203 has two-dimensional holes (openings) of horizontal (x direction) m 1 rows x vertical (y direction) n 1 stages (m 1 and n 1 are integers of 2 or more). ) 22 are formed at a predetermined arrangement pitch in the x and y directions. The example of FIG. 2 shows a case where 23×23 holes (openings) 22 are formed. Each hole 22 is formed in a rectangle having the same size and shape. Alternatively, they may be circular with the same outer diameter. Part of the electron beam 200 passes through each of the plurality of holes 22 to form the multiple primary electron beams 20 . Next, the operation of the image acquisition mechanism 150 when acquiring a secondary electron image will be described. The primary electron optical system 151 irradiates the substrate 101 with the multiple primary electron beams 20 . Specifically, it operates as follows.

電子銃201(放出源)から放出された電子ビーム200は、電磁レンズ202によって屈折させられ、成形アパーチャアレイ基板203全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板203には、図2に示すように、複数の穴22(開口部)が形成され、電子ビーム200は、すべての複数の穴22が含まれる領域を照明する。複数の穴22の位置に照射された電子ビーム200の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板203の複数の穴22をそれぞれ通過することによって、マルチ1次電子ビーム20が形成される。 An electron beam 200 emitted from an electron gun 201 (emission source) is refracted by an electromagnetic lens 202 to illuminate the entire shaped aperture array substrate 203 . A plurality of holes 22 (openings) are formed in the shaping aperture array substrate 203, as shown in FIG. The multiple primary electron beams 20 are formed by each part of the electron beam 200 irradiated to the positions of the plurality of holes 22 passing through the plurality of holes 22 of the shaped aperture array substrate 203 .

形成されたマルチ1次電子ビーム20は、電磁レンズ205、及び電磁レンズ206によってそれぞれ屈折させられ、中間像およびクロスオーバーを繰り返しながら、マルチ1次電子ビーム20の各ビームの中間像面に配置された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 primary electron beams 20 are refracted by the electromagnetic lens 205 and the electromagnetic lens 206, respectively, and arranged on the intermediate image plane of each beam of the multiple primary electron beams 20 while repeating intermediate images and crossovers. It passes through E×B separator 214 to electromagnetic lens 207 (objective lens).

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

基板101の所望する位置にマルチ1次電子ビーム20が照射されると、かかるマルチ1次電子ビーム20が照射されたことに起因して基板101からマルチ1次電子ビーム20の各ビームに対応する、反射電子を含む2次電子の束(マルチ2次電子ビーム300)が放出される。 When a desired position of the substrate 101 is irradiated with the multiple primary electron beams 20, each beam of the multiple primary electron beams 20 from the substrate 101 corresponds to the irradiation of the multiple primary electron beams 20. , a bundle of secondary electrons (multi secondary electron beam 300) including reflected electrons is emitted.

基板101から放出されたマルチ2次電子ビーム300は、電磁レンズ207を通って、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 multi-secondary electron beam 300 emitted from substrate 101 passes through electromagnetic lens 207 to E×B separator 214 . The E×B separator 214 has a plurality of magnetic poles of two or more poles using coils and a plurality of electrodes of two or more poles. For example, it has four magnetic poles (electromagnetic deflection coils) whose phases are shifted by 90° and four poles (electrostatic deflection electrodes) whose phases are similarly shifted by 90°. Then, for example, by setting two magnetic poles facing each other as an N pole and an S pole, a directional magnetic field is generated by the plurality of magnetic poles. Similarly, a directional electric field is generated by a plurality of such electrodes, for example, by applying potentials V of opposite signs to oppositely polarized electrodes. Specifically, the E×B separator 214 generates an electric field and a magnetic field in orthogonal directions on a plane orthogonal to the direction in which the central beam of the multi-primary electron beam 20 travels (orbit center axis). The electric field exerts a force in the same direction regardless of the electron's direction of travel. On the other hand, the magnetic field exerts a force according to Fleming's left-hand rule. Therefore, the direction of the force acting on the electrons can be changed depending on the electron penetration direction. In the multi-primary electron beam 20 entering the E×B separator 214 from above, the force due to the electric field and the force due to the magnetic field cancel each other out, and the multi-primary electron beam 20 travels straight downward. On the other hand, on the multi-secondary electron beam 300 entering the E×B separator 214 from below, both the force due to the electric field and the force due to the magnetic field act in the same direction, and the multi-secondary electron beam 300 is It is bent obliquely upward and separated from the trajectory of the multi primary electron beam 20 .

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225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 multi-secondary electron beam 300 bent obliquely upward is further bent by the deflector 218 and projected onto the multi-detector 222 while being refracted by the electromagnetic lens 224 . Multi-detector 222 detects multi-secondary electron beams 300 projected through openings in detector aperture array substrate 225 . Each beam of the multi-primary electron beam 20 collides with a detection element corresponding to each secondary electron beam of the multi-secondary electron beam 300 on the detection surface of the multi-detector 222 to amplify the electrons and generate the secondary electron beams. Electronic image data is generated for each pixel. The intensity signal detected by the multi-detector 222 is output to the detection circuit 106 . Each primary electron beam is irradiated within a sub-irradiation area surrounded by the beam pitch in the x direction and the beam pitch in the y direction where the beam is positioned on the substrate 101, and scans the sub-irradiation area ( scanning).

2次電子画像の取得は、上述したように、マルチ1次電子ビーム20を照射して、マルチ1次電子ビーム20の照射に起因して基板101から放出されるマルチ2次電子ビーム300をマルチ検出器222で検出する。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1次電子ビームの個別照射領域(サブ照射領域)内の画素毎の2次電子の検出データ(測定画像データ:2次電子画像データ:被検査画像データ)は、測定順に検出回路106に出力される。検出回路106内では、図示しないA/D変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ123に格納される。そして、得られた2次電子画像データ(2次電子画像1のデータ)は、位置回路107からの各位置を示す情報と共に、比較回路108に出力される。 Secondary electron images are obtained by irradiating the multiple primary electron beams 20 and multiplying the multiple secondary electron beams 300 emitted from the substrate 101 due to the irradiation of the multiple primary electron beams 20, as described above. Detected by the detector 222 . The detected multiple secondary electron beam 300 may contain backscattered electrons. Alternatively, reflected electrons may be separated while moving through the secondary electron optical system 152 and may not reach the multi-detector 222 . Secondary electron detection data (measurement image data: secondary electron image data: inspection image data) for each pixel in the individual irradiation region (sub-irradiation region) of each primary electron beam detected by the multi-detector 222 is , are output to the detection circuit 106 in the order of measurement. In the detection circuit 106 , the analog detection data is converted into digital data by an A/D converter (not shown) and stored in the chip pattern memory 123 . The obtained secondary electron image data (secondary electron image 1 data) is output to the comparison circuit 108 together with information indicating each position from the position circuit 107 .

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

図3は、実施の形態1における位置合わせ回路の内部構成の一例を示す図である。図3において、位置合わせ回路134内には、磁気ディスク装置等の記憶装置61、コーナー画像抽出部62、コーナー部位置関係算出部64、全体位置関係特定部66、回転中心算出部68、ベクトル演算部70、中心対応座標算出部72、シフト量算出部74、回転角度算出部76、シフト処理部78、及び回転処理部79が配置される。 3 is a diagram showing an example of an internal configuration of an alignment circuit according to Embodiment 1. FIG. In FIG. 3, the alignment circuit 134 includes a storage device 61 such as a magnetic disk device, a corner image extraction unit 62, a corner positional relationship calculation unit 64, an overall positional relationship identification unit 66, a rotation center calculation unit 68, a vector calculation unit A unit 70, a center-corresponding coordinate calculation unit 72, a shift amount calculation unit 74, a rotation angle calculation unit 76, a shift processing unit 78, and a rotation processing unit 79 are arranged.

また、コーナー部位置関係算出部64内には、ビーム位置算出部80、合成部82、及び検出エレメント座標算出部84が配置される。 A beam position calculator 80 , a combiner 82 , and a detection element coordinate calculator 84 are arranged in the corner portion positional relationship calculator 64 .

コーナー画像抽出部62、コーナー部位置関係算出部64(ビーム位置算出部80、合成部82、及び検出エレメント座標算出部84)、全体位置関係特定部66、回転中心算出部68、ベクトル演算部70、中心対応座標算出部72、シフト量算出部74、回転角度算出部76、シフト処理部78、及び回転処理部79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。コーナー画像抽出部62、コーナー部位置関係算出部64(ビーム位置算出部80、合成部82、及び検出エレメント座標算出部84)、全体位置関係特定部66、回転中心算出部68、ベクトル演算部70、中心対応座標算出部72、シフト量算出部74、回転角度算出部76、シフト処理部78、及び回転処理部79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。 corner image extractor 62, corner positional relationship calculator 64 (beam position calculator 80, synthesizer 82, and detected element coordinate calculator 84), overall positional relationship identifier 66, rotation center calculator 68, vector calculator 70 , the center-corresponding coordinate calculation unit 72, the shift amount calculation unit 74, the rotation angle calculation unit 76, the shift processing unit 78, and the rotation processing unit 79 each include a processing circuit, and the processing circuit includes an electric Circuits, computers, processors, circuit boards, quantum circuits, or semiconductor devices are included. Also, each of the "-units" may use a common processing circuit (same processing circuit). Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. corner image extractor 62, corner positional relationship calculator 64 (beam position calculator 80, synthesizer 82, and detected element coordinate calculator 84), overall positional relationship identifier 66, rotation center calculator 68, vector calculator 70 , the center-corresponding coordinate calculator 72, the shift amount calculator 74, the rotation angle calculator 76, the shift processor 78, and the rotation processor 79, necessary input data or calculated results are stored in a memory (not shown) each time. 118.

図4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4において、実施の形態1における検査方法の要部工程は、2次ビームスキャン及び画像取得工程(S104)と、コーナー画像抽出工程(S106)と、コーナー部位置関係算出工程(S108)と、検出器回転工程(S110)と、スキャン及び画像取得工程(S114)と、コーナー画像抽出工程(S116)と、コーナー部位置関係算出工程(S118)と、全体位置関係特定工程(S120)と、回転中心算出工程(S122)と、ベクトル演算工程(S124)と、中心対応座標算出工程(S126)と、シフト量算出工程(S128)と、回転角度算出工程(S130)と、シフト工程(S132)と、回転工程(S134)と、検査処理工程(S140)と、いう一連の工程を実施する。 FIG. 4 is a flow chart showing an example of main steps of the inspection method according to the first embodiment. 4, the main steps of the inspection method in Embodiment 1 are a secondary beam scanning and image acquisition step (S104), a corner image extraction step (S106), a corner portion positional relationship calculation step (S108), Detector rotation step (S110), scanning and image acquisition step (S114), corner image extraction step (S116), corner portion positional relationship calculation step (S118), overall positional relationship specifying step (S120), rotation A center calculation step (S122), a vector calculation step (S124), a center-corresponding coordinate calculation step (S126), a shift amount calculation step (S128), a rotation angle calculation step (S130), and a shift step (S132). , a rotation step (S134) and an inspection processing step (S140).

実施の形態1におけるマルチ電子ビーム位置合わせ方法は、かかる各工程のうち、2次ビームスキャン及び画像取得工程(S104)と、コーナー画像抽出工程(S106)と、コーナー部位置関係算出工程(S108)と、検出器回転工程(S110)と、スキャン及び画像取得工程(S114)と、コーナー画像抽出工程(S116)と、コーナー部位置関係算出工程(S118)と、全体位置関係特定工程(S120)と、回転中心算出工程(S122)と、ベクトル演算工程(S124)と、中心対応座標算出工程(S126)と、シフト量算出工程(S128)と、回転角度算出工程(S130)と、シフト工程(S132)と、回転工程(S134)と、を実施する。シフト工程(S132)と、回転工程(S134)とは、どちらが先でも構わない。或いは同時期に実施してもよい。同様に、シフト量算出工程(S128)と、回転角度算出工程(S130)とは、どちらが先でも構わない。或いは同時期に実施してもよい。 The multi-electron beam alignment method according to Embodiment 1 includes, among these steps, a secondary beam scanning and image acquisition step (S104), a corner image extraction step (S106), and a corner portion positional relationship calculation step (S108). , a detector rotation step (S110), a scanning and image acquisition step (S114), a corner image extraction step (S116), a corner portion positional relationship calculation step (S118), and an overall positional relationship specifying step (S120). , a rotation center calculation step (S122), a vector calculation step (S124), a center corresponding coordinate calculation step (S126), a shift amount calculation step (S128), a rotation angle calculation step (S130), and a shift step (S132 ) and the rotation step (S134). Either the shift step (S132) or the rotation step (S134) may be performed first. Alternatively, they may be implemented at the same time. Similarly, it does not matter which of the shift amount calculation step (S128) and the rotation angle calculation step (S130) comes first. Alternatively, they may be implemented at the same time.

図5は、実施の形態1における2次電子ビームアレイの一例を示す図である。図5の例では、例えば、5×5本のマルチ2次電子ビーム300が示されている。ここで、図5に示す中心ビーム付近のビーム群の画像(点線範囲)を見ても、画像内の各ビームがどの位置のビームなのか位置関係が判別困難である。これに対して、4隅のコーナー部のビーム群(例えば、左上コーナー部の2×2のビーム群)の画像からは、かかるビーム群のうち実際にコーナーに位置するコーナービームが判別できる。よって、ビーム群の位置関係を求めることができる。画像に対してビーム群の位置関係がわかれば、画像を撮像した検出エレメントとビーム群との位置関係を求めることができる。そこで、実施の形態1では、コーナー部のビーム群を使って、マルチ2次電子ビーム300とマルチ検出器222の複数の検出エレメントとの位置合わせを行う。以下、具体的に説明する。 FIG. 5 is a diagram showing an example of a secondary electron beam array according to Embodiment 1. FIG. In the example of FIG. 5, for example, 5×5 multi-secondary electron beams 300 are shown. Here, even when looking at the image of the beam group near the center beam shown in FIG. On the other hand, from the image of the beam group at the four corners (for example, the 2×2 beam group at the upper left corner), the corner beams actually positioned at the corners can be identified. Therefore, it is possible to obtain the positional relationship of the beam group. If the positional relationship of the beam group with respect to the image is known, the positional relationship between the beam group and the detection element that captured the image can be obtained. Therefore, in Embodiment 1, the multiple secondary electron beams 300 and the multiple detection elements of the multiple detector 222 are aligned using the corner beam group. A specific description will be given below.

2次ビームスキャン及び画像取得工程(S104)として、1次電子光学系151は、XYステージ105上の対象物面をマルチ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。画像取得機構150は、マルチ1次電子ビーム20を停止した状態のステージ105上に照射する。その際、主偏向器208及び副偏向器209は、マルチ1次電子ビーム20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20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、照射位置となるステージ105上の対象物として、例えば、ステージ105上に配置された評価用基板が挙げられる。或いは、マーク111であっても構わない。或いはステージ105の上面であっても構わない。 As the secondary beam scanning and image acquisition step ( S<b>104 ), the primary electron optical system 151 irradiates the object surface on the XY stage 105 with the multiple primary electron beams 20 . Specifically, it operates as follows. The image acquisition mechanism 150 irradiates the multi primary electron beam 20 onto the stationary stage 105 . At that time, the main deflector 208 and the sub-deflector 209 align the center of the multi-primary electron beam 20 with the trajectory central axis of the multi-primary electron beam. Even if it is not deflected, if it is positioned on the trajectory central axis of the multi primary electron beam 20, it may be without deflection. As a result, each primary electron beam is irradiated to the scanning center position of the scanning range of the respective primary electron beam. Here, an example of an object on the stage 105 that is the irradiation position is an evaluation substrate placed on the stage 105 . Alternatively, the mark 111 may be used. Alternatively, it may be the upper surface of the stage 105 .

そして、偏向器226(2次系偏向器)は、マルチ1次電子ビーム20の照射によって対象物面から放出されるマルチ2次電子ビーム300でマルチ検出器222の複数の検出エレメント(第1の検出エレメント)上を走査する。具体的には以下のように動作する。対象物面から放出されたマルチ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225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によってマルチ2次電子ビーム300に対して予め設定された2次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。マルチ検出器222は、格子状に配列された複数の検出エレメント(第1の検出エレメント)でマルチ2次電子ビーム300を検出する。これにより、各検出エレメントでは、検出器アパーチャアレイ基板225のアパーチャ像が撮像される。マルチ検出器222は、マルチ2次電子ビーム300のうち少なくともコーナーに位置するコーナービームを含む複数のビームを検出する。 The deflector 226 (secondary system deflector) uses the multi-secondary electron beams 300 emitted from the object surface by the irradiation of the multi-primary electron beams 20 to the plurality of detection elements (first detectors) of the multi-detector 222 . detection element). Specifically, it operates as follows. Multiple secondary electron beams 300 emitted from the object plane are projected onto the multiple detector 222 via the detector aperture array substrate 225 by the secondary electron optical system 152 . In this state, the deflector 226 scans the multi-secondary electron beam 300 in a preset secondary beam scanning range. The multi-detector 222 detects the multi-secondary electron beam 300 with a plurality of detection elements (first detection elements) arranged in a lattice. As a result, an aperture image of the detector aperture array substrate 225 is picked up by each detection element. The multi-detector 222 detects a plurality of beams including at least corner beams positioned at corners of the multi-secondary electron beam 300 .

ここで、偏向器226でマルチ2次電子ビーム300を一括走査する場合に、図5に示すようにマルチ2次電子ビーム300のビーム間ピッチPの4倍以上の走査範囲(スキャン範囲)を走査する。図5では、実線でマルチ2次電子ビーム300のビーム間ピッチPの4倍のスキャン範囲を示す。これにより、マルチ2次電子ビーム300をスキャンした場合に、コーナービームを含む2×2のビーム群に対応する2×2個の検出エレメントの各スキャン範囲内にコーナービームを含む2×2のビーム群を含めることができる。 Here, when the multiple secondary electron beams 300 are collectively scanned by the deflector 226, as shown in FIG. do. In FIG. 5, the solid line indicates a scanning range four times the inter-beam pitch P of the multiple secondary electron beams 300 . As a result, when the multi-secondary electron beam 300 is scanned, the 2×2 beams including the corner beams are formed within each scanning range of the 2×2 detection elements corresponding to the 2×2 beam group including the corner beams. Can contain groups.

図6は、実施の形態1における各検出エレメントで撮像された画像の一例を示す図である。図6の例では、5×5本のマルチ2次電子ビーム300に対応する5×5個の検出エレメントD11~D55によって撮像されたアパーチャ画像の一例を示している。各検出エレメントでは、マルチ2次電子ビーム300のスキャン動作によって、自己の検出エレメント上を通過した複数の2次電子ビームを撮像する。実際には検出器アパーチャアレイ基板225の開口部を通過したビームが検出される。そのため、各検出エレメントでは、複数のアパーチャ像が検出される。各検出エレメントで検出された2次電子の検出データは、測定順に検出回路106に出力される。検出回路106内では、図示しないA/D変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ123に格納される。そして、得られた2次電子画像データは位置合わせ回路134に出力される。位置合わせ回路134内において、2次電子画像データ(検出画像)は記憶装置61に格納される。 FIG. 6 is a diagram showing an example of an image captured by each detection element according to Embodiment 1. FIG. The example of FIG. 6 shows an example of an aperture image captured by 5×5 detection elements D11 to D55 corresponding to 5×5 multi-secondary electron beams 300. In FIG. Each detection element picks up an image of a plurality of secondary electron beams that have passed over its own detection element by scanning the multiple secondary electron beams 300 . In practice, beams passing through the openings of the detector aperture array substrate 225 are detected. Therefore, each detection element detects a plurality of aperture images. Secondary electron detection data detected by each detection element is output to the detection circuit 106 in the order of measurement. In the detection circuit 106 , the analog detection data is converted into digital data by an A/D converter (not shown) and stored in the chip pattern memory 123 . The obtained secondary electron image data is output to the alignment circuit 134 . Within the registration circuit 134 , the secondary electronic image data (detected image) is stored in the storage device 61 .

コーナー画像抽出工程(S106)として、コーナー画像抽出部62は、すべての検出エレメントの画像群の中から、コーナー部の画像群を抽出する。 As the corner image extraction step (S106), the corner image extraction unit 62 extracts the image group of the corner portion from the image group of all the detection elements.

図7は、実施の形態1における各検出エレメントで撮像された画像の一例のうちコーナー部の画像を示す図である。図7の例では、図6と同様、5×5個の検出エレメントD11~D55で撮像された画像が示されている。図7において、コーナー部の画像群の1つとして検出エレメントD11を含む2×2個の検出エレメントD11,D12,D21,D22の画像群が挙げられる。同様に、コーナー部の画像群の1つとして検出エレメントD15を含む隣接する2×2個の検出エレメントD14,D15,D24,D25の画像群が挙げられる。同様に、コーナー部の画像群の1つとして検出エレメントD51を含む2×2個の検出エレメントD41,D42,D51,D52の画像群が挙げられる。同様に、コーナー部の画像群の1つとして検出エレメントD55を含む2×2個の検出エレメントD44,D45,D54,D55の画像群が挙げられる。 FIG. 7 is a diagram showing an image of a corner portion among an example of an image captured by each detection element according to Embodiment 1. FIG. In the example of FIG. 7, as in FIG. 6, images captured by 5×5 detection elements D11 to D55 are shown. In FIG. 7, an image group of 2×2 detection elements D11, D12, D21, and D22 including the detection element D11 is given as one of the image groups of the corner portion. Similarly, one of the image groups of the corner portion is an image group of adjacent 2×2 detection elements D14, D15, D24, and D25 including the detection element D15. Similarly, an image group of 2×2 detection elements D41, D42, D51, and D52 including the detection element D51 is one of the image groups of the corner portion. Similarly, an image group of 2×2 detection elements D44, D45, D54, and D55 including the detection element D55 can be cited as one of the image groups of the corner portion.

検出エレメントD11を含む2×2個の検出エレメントD11,D12,D21,D22には、検出エレメントD11に対応するコーナービームを含む隣接する2×2本の2次電子ビームのアパーチャ像が検出される。同様に、検出エレメントD15を含む隣接する2×2個の検出エレメントD14,D15,D24,D25には、検出エレメントD15に対応するコーナービームを含む2×2本の2次電子ビームのアパーチャ像が検出される。同様に、検出エレメントD51を含む2×2個の検出エレメントD41,D42,D51,D52には、検出エレメントD51に対応するコーナービームを含む隣接する2×2本の2次電子ビームのアパーチャ像が検出される。同様に、検出エレメントD55を含む2×2個の検出エレメントD44,D45,D54,D55には、検出エレメントD55に対応するコーナービームを含む隣接する2×2本の2次電子ビームのアパーチャ像が検出される。 Aperture images of adjacent 2×2 secondary electron beams including the corner beam corresponding to the detection element D11 are detected by the 2×2 detection elements D11, D12, D21, and D22 including the detection element D11. . Similarly, adjacent 2×2 detector elements D14, D15, D24, and D25 including the detector element D15 have aperture images of 2×2 secondary electron beams including the corner beam corresponding to the detector element D15. detected. Similarly, the 2×2 detector elements D41, D42, D51, and D52 including the detector element D51 have aperture images of adjacent 2×2 secondary electron beams including the corner beam corresponding to the detector element D51. detected. Similarly, the 2×2 detector elements D44, D45, D54, and D55 including the detector element D55 have aperture images of adjacent 2×2 secondary electron beams including the corner beam corresponding to the detector element D55. detected.

ここでは、例えば、2×2個の検出エレメントD11,D12,D21,D22の画像群を抽出する。 Here, for example, an image group of 2×2 detection elements D11, D12, D21, and D22 is extracted.

ここで、画像内にコーナービームが存在しない場合もあり得る。原因として、マルチ2次電子ビーム300のビームピッチが広すぎることが考えられる。その場合、ビームピッチを調整して、再度、2次ビームスキャン及び画像取得工程(S104)からやり直す。 Here, it is possible that no corner beam exists in the image. A possible cause is that the beam pitch of the multi-secondary electron beam 300 is too wide. In that case, the beam pitch is adjusted, and the secondary beam scanning and image acquisition step (S104) is repeated.

また、4つのコーナー部のうち、2以上のコーナー部の画像が得られない場合もあり得る。原因として、マルチ2次電子ビーム300のビーム軸が大きくずれていることが考えられる。その場合、ビーム軸を調整して、再度、2次ビームスキャン及び画像取得工程(S104)からやり直す。 In addition, there may be cases where images of two or more of the four corners cannot be obtained. A possible cause is that the beam axis of the multi-secondary electron beam 300 is largely deviated. In that case, the beam axis is adjusted, and the secondary beam scanning and image acquisition step (S104) is repeated.

コーナー部位置関係算出工程(S108)として、コーナー部位置関係算出部64(位置関係算出部)は、コーナービームを含む複数のビームと、複数の検出エレメントのうちコーナービームを含む複数のビームを検出した複数の検出エレメント(第2の検出エレメント)との位置関係を算出する。具体的には以下のように動作する。 In the corner positional relationship calculation step (S108), the corner positional relationship calculator 64 (positional relationship calculator) detects a plurality of beams including corner beams and a plurality of beams including corner beams among a plurality of detection elements. A positional relationship with a plurality of detection elements (second detection elements) is calculated. Specifically, it operates as follows.

ビーム位置算出部80は、抽出された画像毎に、コーナービームを含む2×2のビーム群の位置を算出する。コーナービームを含む2×2のビーム群の像が撮像できれば、その位置関係からコーナービームを判別できる。例えば、隣接するビームの方向(例えばx方向)と反対方向(-x方向)の所定の範囲内に別の隣接ビームが存在せず、直交する方向のもう1つの隣接するビームの方向(例えば-y方向)と反対方向(y方向)の所定の範囲内に別の隣接ビームが存在しないビームがコーナービームであると判定できる。 The beam position calculator 80 calculates the positions of 2×2 beam groups including corner beams for each extracted image. If an image of a 2×2 beam group including a corner beam can be picked up, the corner beam can be identified from the positional relationship. For example, if there is no other adjacent beam within a predetermined range in the direction of the adjacent beam (eg, the x direction) and in the opposite direction (the −x direction), the direction of the other adjacent beam in the orthogonal direction (eg, the −x direction) A beam can be determined to be a corner beam if there is no other adjacent beam within a predetermined range in the y direction) and the opposite direction (y direction).

図8は、実施の形態1におけるコーナー部の画像群の一例を示す図である。図8の例では、2×2個の検出エレメントD11,D12,D21,D22の画像群を示している。例えば、検出エレメントD11の画像では、対応するビームB11のスキャン中心(スキャン範囲の中心)の位置を中心にした画像が撮像される。そして、上述した方法でコーナービームB11を判別できる。コーナービームB11がわかれば、ビームB11のスキャン中心の位置からの実際に撮像されたコーナービームB11の相対位置が算出できる。また、コーナービームB11がわかれば、マルチ2次電子ビーム300の位置関係から隣接するビームB12,B21,B22が判別できる。よって、コーナービームB11のスキャン中心の位置(或いは、コーナービームB11)からのビームB12,B21,B22の各相対位置が算出できる。残りの検出エレメントD12,D21,D22の各画像についても同様である。これにより画像毎に、対応するビームのスキャン中心の位置(それぞれの画像中心)からの各ビームB11,B12,B21,B22の位置が算出できる。 8A and 8B are diagrams illustrating an example of a corner portion image group according to Embodiment 1. FIG. The example of FIG. 8 shows an image group of 2×2 detection elements D11, D12, D21, and D22. For example, in the image of the detection element D11, an image centered on the position of the scan center (the center of the scan range) of the corresponding beam B11 is captured. Then, the corner beam B11 can be determined by the method described above. If the corner beam B11 is known, the relative position of the actually captured corner beam B11 from the scan center position of the beam B11 can be calculated. Further, if the corner beam B11 is known, the adjacent beams B12, B21 and B22 can be discriminated from the positional relationship of the multi-secondary electron beams 300. FIG. Therefore, each relative position of the beams B12, B21, and B22 from the position of the scanning center of the corner beam B11 (or the corner beam B11) can be calculated. The same is true for each image of the remaining detection elements D12, D21 and D22. As a result, the positions of the beams B11, B12, B21, and B22 from the position of the scan center of the corresponding beam (the center of each image) can be calculated for each image.

図9は、実施の形態1における検出エレメントD11と各ビームB11,B12,B21,B22の位置との関係を示す図である。図9では、検出エレメントD11の位置を中心にした場合の画像から算出された各ビームB11,B12,B21,B22の位置を示している。マルチ2次電子ビーム300とそれぞれ対応する検出エレメントとの位置が合っていれば、各ビームのスキャン中心と対応する検出エレメントとの位置は一致する。よって、検出画像内で検出された各ビームB11,B12,B21,B22は検出エレメントD11を中心とした場合、検出画像中心から各ビームへのベクトルを上下左右反転させた位置に存在することになる。よって、図9に示すように、検出エレメントD11を中心とした場合、検出画像中心からコーナービームB11へのベクトルの反対方向に検出エレメントD11から同じベクトル長さで示す位置にコーナービームB11が存在する。同様に、検出画像中心からビームB12へのベクトルの反対方向に検出エレメントD11から同じベクトル長さで示す位置にコーナービームB12が存在する。同様に、検出画像中心からビームB21へのベクトルの反対方向に検出エレメントD11から同じベクトル長さで示す位置にコーナービームB21が存在する。同様に、検出画像中心からビームB22へのベクトルの反対方向に検出エレメントD11から同じベクトル長さで示す位置にコーナービームB22が存在する。 FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the detection element D11 and the positions of the beams B11, B12, B21 and B22 in the first embodiment. FIG. 9 shows the positions of the beams B11, B12, B21, and B22 calculated from the image centered on the position of the detection element D11. If the positions of the multiple secondary electron beams 300 and the corresponding detection elements are aligned, the scanning centers of the beams and the corresponding detection elements are aligned. Therefore, each of the beams B11, B12, B21, and B22 detected in the detected image exists at a position obtained by vertically and horizontally inverting the vector from the center of the detected image to each beam when the detection element D11 is the center. . Therefore, as shown in FIG. 9, when the detection element D11 is the center, the corner beam B11 exists at the position indicated by the same vector length from the detection element D11 in the opposite direction of the vector from the detected image center to the corner beam B11. . Similarly, there is a corner beam B12 at a position indicated by the same vector length from detector element D11 in the opposite direction of the vector from the detected image center to beam B12. Similarly, there is a corner beam B21 at a position indicated by the same vector length from detector element D11 in the opposite direction of the vector from the detected image center to beam B21. Similarly, there is a corner beam B22 at a position indicated by the same vector length from detector element D11 in the opposite direction of the vector from the detected image center to beam B22.

図10は、実施の形態1における検出エレメントD12と各ビームB11,B12,B21,B22の位置との関係を示す図である。図10では、検出エレメントD12の位置を中心にした場合の画像から算出された各ビームB11,B12,B21,B22の位置を示している。図9の場合と同様、検出エレメントD12を中心とした場合、検出画像中心からコーナービームB11へのベクトルの反対方向に検出エレメントD12から同じベクトル長さで示す位置にコーナービームB11が存在する。同様に、検出画像中心からビームB12へのベクトルの反対方向に検出エレメントD12から同じベクトル長さで示す位置にビームB12が存在する。同様に、検出画像中心からビームB21へのベクトルの反対方向に検出エレメントD12から同じベクトル長さで示す位置にビームB21が存在する。同様に、検出画像中心からビームB22へのベクトルの反対方向に検出エレメントD12から同じベクトル長さで示す位置にビームB22が存在する。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the detection element D12 and the positions of the beams B11, B12, B21 and B22 in the first embodiment. FIG. 10 shows the positions of the beams B11, B12, B21, and B22 calculated from the image centered on the position of the detection element D12. As in the case of FIG. 9, when the detection element D12 is the center, the corner beam B11 exists at the position indicated by the same vector length from the detection element D12 in the opposite direction of the vector from the detection image center to the corner beam B11. Similarly, beam B12 is located at the same vector length from detector element D12 in the opposite direction of the vector from the detected image center to beam B12. Similarly, there is a beam B21 at a position indicated by the same vector length from detector element D12 in the opposite direction of the vector from the detected image center to beam B21. Similarly, beam B22 is located at the same vector length from detector element D12 in the opposite direction of the vector from the detected image center to beam B22.

図11は、実施の形態1における検出エレメントD21と各ビームB11,B12,B21,B22の位置との関係を示す図である。図11では、検出エレメントD21の位置を中心にした場合の画像から算出された各ビームB11,B12,B21,B22の位置を示している。図9の場合と同様、検出エレメントD21を中心とした場合、検出画像中心からコーナービームB11へのベクトルの反対方向に検出エレメントD21から同じベクトル長さで示す位置にコーナービームB11が存在する。同様に、検出画像中心からビームB12へのベクトルの反対方向に検出エレメントD21から同じベクトル長さで示す位置にビームB12が存在する。同様に、検出画像中心からビームB21へのベクトルの反対方向に検出エレメントD21から同じベクトル長さで示す位置にビームB21が存在する。同様に、検出画像中心からビームB22へのベクトルの反対方向に検出エレメントD21から同じベクトル長さで示す位置にビームB22が存在する。 FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the detection element D21 and the positions of the beams B11, B12, B21 and B22 in the first embodiment. FIG. 11 shows the positions of the beams B11, B12, B21, and B22 calculated from the image centered on the position of the detection element D21. As in the case of FIG. 9, when the detection element D21 is the center, the corner beam B11 exists at the position indicated by the same vector length from the detection element D21 in the opposite direction of the vector from the detection image center to the corner beam B11. Similarly, beam B12 is located at the same vector length from detector element D21 in the opposite direction of the vector from the detected image center to beam B12. Similarly, beam B21 exists at a position indicated by the same vector length from detector element D21 in the opposite direction of the vector from the detected image center to beam B21. Similarly, beam B22 is located at the same vector length from detector element D21 in the opposite direction of the vector from the detected image center to beam B22.

図12は、実施の形態1における検出エレメントD22と各ビームB11,B12,B21,B22の位置との関係を示す図である。図12では、検出エレメントD22の位置を中心にした場合の画像から算出された各ビームB11,B12,B21,B22の位置を示している。図9の場合と同様、検出エレメントD22を中心とした場合、検出画像中心からコーナービームB11へのベクトルの反対方向に検出エレメントD22から同じベクトル長さで示す位置にコーナービームB11が存在する。同様に、検出画像中心からビームB12へのベクトルの反対方向に検出エレメントD22から同じベクトル長さで示す位置にビームB12が存在する。同様に、検出画像中心からビームB21へのベクトルの反対方向に検出エレメントD22から同じベクトル長さで示す位置にビームB21が存在する。同様に、検出画像中心からビームB22へのベクトルの反対方向に検出エレメントD22から同じベクトル長さで示す位置にビームB22が存在する。 FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the detection element D22 and the positions of the beams B11, B12, B21 and B22 in the first embodiment. FIG. 12 shows the positions of the beams B11, B12, B21, and B22 calculated from the image centered on the position of the detection element D22. As in the case of FIG. 9, when the detection element D22 is the center, the corner beam B11 exists at the position indicated by the same vector length from the detection element D22 in the opposite direction of the vector from the detection image center to the corner beam B11. Similarly, beam B12 is located at the same vector length from detector element D22 in the opposite direction of the vector from the detected image center to beam B12. Similarly, beam B21 exists at a position indicated by the same vector length from detector element D22 in the opposite direction of the vector from the detected image center to beam B21. Similarly, beam B22 is located at the same vector length from detector element D22 in the opposite direction of the vector from the detected image center to beam B22.

次に、合成部82は、コーナー部の4つの画像から算出された各検出エレメントに対する各ビームの位置の関係を合成する。 Next, the synthesizer 82 synthesizes the positional relationship of each beam with respect to each detection element calculated from the four images of the corner portion.

図13は、実施の形態1における合成後の各検出エレメントの位置と各ビームの位置との関係の一例を示す図である。いずれの位置関係でも同じ2×2のビームB11,B12,B21,B22を用いている。よって、2×2のビームB11,B12,B21,B22の位置関係は同じである。そこで、コーナービームB11を含む2×2のビームB11,B12,B21,B22の位置を合わせるように、各検出エレメントの位置を合成する。図13では、マルチ2次電子ビーム300の座標系(2次座標系)でコーナー部の各検出エレメントD11,D12,D21,D22の位置と各ビームB11,B12,B21,B22の位置との関係を示している。2次座標系は、マルチ2次電子ビーム300の中心位置を中心とする座標系である。よって、2次座標系においてマルチ2次電子ビーム300の各2次電子ビームの座標は特定できる。よって、2次座標系における検出エレメントの座標は、各ビームとの位置関係がわかっていれば特定できる。 FIG. 13 is a diagram showing an example of the relationship between the position of each detection element after synthesis and the position of each beam according to the first embodiment. The same 2×2 beams B11, B12, B21, and B22 are used in any positional relationship. Therefore, the 2×2 beams B11, B12, B21, and B22 have the same positional relationship. Therefore, the positions of the detection elements are combined so that the positions of the 2×2 beams B11, B12, B21, and B22 including the corner beam B11 are aligned. In FIG. 13, the relationship between the positions of the detector elements D11, D12, D21, and D22 at the corners and the positions of the beams B11, B12, B21, and B22 in the coordinate system (secondary coordinate system) of the multi-secondary electron beam 300. is shown. The secondary coordinate system is a coordinate system centered on the central position of the multi-secondary electron beam 300 . Therefore, the coordinates of each secondary electron beam of the multiple secondary electron beams 300 can be specified in the secondary coordinate system. Therefore, the coordinates of the detection element in the secondary coordinate system can be specified if the positional relationship with each beam is known.

また、その他のコーナー部についても、同様に位置関係を算出する。具体的には、各検出エレメントD14,D15,D24,D25の位置と各ビームB14,B15,B24,B25の位置との関係を算出する。同様に、各検出エレメントD41,D42,D51,D52の位置と各ビームB41,B42,B51,B52の位置との関係を算出する。同様に、各検出エレメントD44,D45,D54,D55の位置と各ビームB44,B45,B54,B55の位置との関係を算出する。 Also, the positional relationship is similarly calculated for other corner portions. Specifically, the relationship between the position of each detection element D14, D15, D24, D25 and the position of each beam B14, B15, B24, B25 is calculated. Similarly, the relationship between the position of each detection element D41, D42, D51, D52 and the position of each beam B41, B42, B51, B52 is calculated. Similarly, the relationship between the position of each detection element D44, D45, D54, D55 and the position of each beam B44, B45, B54, B55 is calculated.

検出器回転工程(S110)として、検出器ステージ制御回路130は、駆動機構132を制御して、回転ステージ227を回転させる。これにより、回転ステージ227は、予め設定された回転角度φ(第1の回転角度)でマルチ検出器222を回転させる。 As a detector rotation step (S110), detector stage control circuit 130 controls drive mechanism 132 to rotate rotation stage 227. FIG. Thereby, the rotation stage 227 rotates the multi-detector 222 by a preset rotation angle φ (first rotation angle).

2次ビームスキャン及び画像取得工程(S114)として、画像取得機構150は、マルチ1次電子ビーム20を停止した状態のステージ105上に照射する。その際、主偏向器208及び副偏向器209は、マルチ1次電子ビーム20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。 As the secondary beam scanning and image acquisition step (S114), the image acquisition mechanism 150 irradiates the multi primary electron beam 20 onto the stage 105 in a stopped state. At that time, the main deflector 208 and the sub-deflector 209 align the center of the multi-primary electron beam 20 with the trajectory central axis of the multi-primary electron beam.

そして、偏向器226(2次系偏向器)は、マルチ検出器222が回転後の状態で、対象物面から放出されるマルチ2次電子ビーム300でマルチ検出器222の複数の検出エレメント(第1の検出エレメント)上を走査(スキャン)する。そして、マルチ検出器222は、回転後の状態で、格子状に配列された複数の検出エレメント(第1の検出エレメント)でマルチ2次電子ビーム300を検出する。これにより、各検出エレメントでは、検出器アパーチャアレイ基板225のアパーチャ像が撮像される。言い換えれば、マルチ検出器222でコーナービームを含む複数のビームを検出する。スキャンの仕方は2次ビームスキャン及び画像取得工程(S104)と同様である。 Then, the deflector 226 (secondary system deflector) causes the multi-secondary electron beams 300 emitted from the object surface in a state in which the multi-detector 222 has been rotated, to form a plurality of detection elements (secondary system deflector) of the multi-detector 222 . 1 detection element). After rotation, the multi-detector 222 detects the multi-secondary electron beam 300 with a plurality of detection elements (first detection elements) arranged in a lattice. As a result, an aperture image of the detector aperture array substrate 225 is picked up by each detection element. In other words, the multi-detector 222 detects multiple beams including the corner beams. The scanning method is the same as the secondary beam scanning and image acquisition step (S104).

コーナー画像抽出工程(S116)として、コーナー画像抽出部62は、マルチ検出器222が回転後の状態で検出されたすべての検出エレメントの画像群の中から、コーナー部の画像群を抽出する。抽出の仕方はコーナー画像抽出工程(S106)と同様である。 In the corner image extraction step (S116), the corner image extraction unit 62 extracts the image group of the corner portion from the image group of all the detection elements detected after the multi-detector 222 is rotated. The extraction method is the same as the corner image extraction step (S106).

コーナー部位置関係算出工程(S118)として、コーナー部位置関係算出部64は、コーナービームを含む複数のビームと、マルチ検出器222が回転後のコーナービームを含む複数のビームを検出した複数の検出エレメント(第2の検出エレメント)との位置関係を算出する。コーナー部位置関係算出工程(S118)の内容は、コーナー部位置関係算出工程(S108)と同様である。 In the corner positional relationship calculation step (S118), the corner positional relationship calculation unit 64 detects a plurality of beams including the corner beam and a plurality of beams including the corner beam after the multi-detector 222 has rotated. A positional relationship with the element (second detection element) is calculated. The content of the corner portion positional relationship calculation step (S118) is the same as the corner portion positional relationship calculation step (S108).

以上により、マルチ検出器222が回転後の状態の各検出エレメントD11,D12,D21,D22の位置と各ビームB11,B12,B21,B22の位置との関係が算出される。同様に、マルチ検出器222が回転後の状態の2次座標系における各検出エレメントD14,D15,D24,D25の位置と各ビームB14,B15,B24,B25の位置との関係を算出する。同様に、マルチ検出器222が回転後の状態の各検出エレメントD41,D42,D51,D52の位置と各ビームB41,B42,B51,B52の位置との関係を算出する。同様に、マルチ検出器222が回転後の状態の各検出エレメントD44,D45,D54,D55の位置と各ビームB44,B45,B54,B55の位置との関係を算出する。 As described above, the relationship between the positions of the detection elements D11, D12, D21 and D22 and the positions of the beams B11, B12, B21 and B22 after the multi-detector 222 is rotated is calculated. Similarly, the multi-detector 222 calculates the relationship between the position of each detection element D14, D15, D24, D25 and the position of each beam B14, B15, B24, B25 in the secondary coordinate system after rotation. Similarly, the multi-detector 222 calculates the relationship between the position of each detection element D41, D42, D51, D52 after rotation and the position of each beam B41, B42, B51, B52. Similarly, the multi-detector 222 calculates the relationship between the position of each detection element D44, D45, D54, D55 after rotation and the position of each beam B44, B45, B54, B55.

全体位置関係特定工程(S120)として、全体位置関係特定部66は、マルチ2次電子ビーム300と、全検出エレメントとの全体位置関係を特定する。 As the overall positional relationship specifying step (S120), the overall positional relationship specifying unit 66 specifies the overall positional relationship between the multi-secondary electron beam 300 and all the detection elements.

図14は、実施の形態1における全体位置関係の一例を示す図である。4つのコーナー部の位置関係がそれぞれ算出されているので、4つのコーナー部の位置関係を組み合わせる。マルチ検出器222の5×5個の検出エレメントD11~D55の配列位置関係および配列ピッチは予めわかっているので、個々のコーナー部で算出された2×2個の検出エレメントを1セットとする4隅分の4セットをそれぞれの配列位置に当てはめる。これにより、図14に示すように、5×5個の検出エレメントの全体の位置に対する5×5本のマルチ2次電子ビーム300全体の位置を特定できる。よって、2次座標系における5×5個の検出エレメントD11~D55の位置関係を特定できる。 14 is a diagram showing an example of overall positional relationship according to Embodiment 1. FIG. Since the positional relationships of the four corners have been calculated, the positional relationships of the four corners are combined. Since the arrangement positional relationship and the arrangement pitch of the 5×5 detection elements D11 to D55 of the multi-detector 222 are known in advance, the 2×2 detection elements calculated at the individual corners are taken as one set. Four sets of corners are fitted to each alignment position. As a result, as shown in FIG. 14, the overall position of the 5×5 multiple secondary electron beams 300 can be specified with respect to the overall position of the 5×5 detection elements. Therefore, it is possible to identify the positional relationship of the 5×5 detection elements D11 to D55 in the secondary coordinate system.

図15は、実施の形態1における回転前後のマルチ検出器の複数の検出エレメントの座標の一例を示す図である。図15に示すように、検出エレメントD11(D11′)は、未知の回転中心座標(rx,ry)を軸に回転前の座標(x1,y1)から回転後の座標(X1,Y1)へと移動している。同様に、検出エレメントD12(D12′)は、未知の回転中心座標(rx,ry)を軸に回転前の座標(x2,y2)から回転後の座標(X2,Y2)へと移動している。 15 is a diagram showing an example of coordinates of a plurality of detection elements of a multi-detector before and after rotation according to Embodiment 1. FIG. As shown in FIG. 15, the detection element D11 (D11') moves from coordinates (x1, y1) before rotation to coordinates (X1, Y1) after rotation about unknown rotation center coordinates (rx, ry). moving. Similarly, the detection element D12 (D12') moves from coordinates (x2, y2) before rotation to coordinates (X2, Y2) after rotation about unknown rotation center coordinates (rx, ry). .

回転中心算出工程(S122)として、回転中心算出部68は、マルチ検出器222を回転させた回転角度φ(第1の回転角度)と、コーナービームを含む複数のビームと回転前後の複数の検出エレメントとの位置関係とに基づいて、マルチ検出器222の回転中心座標を算出する。具体的には、上述したように、コーナービームを含む2×2本のビームとこれらのビームに対応する回転前の2×2の検出エレメントとの位置関係は算出済である。そこで、検出エレメント座標算出部84は、かかる位置関係から2次座標系における各検出エレメントD11,D12,D21,D22の座標を算出する。2次座標系により、各2次電子ビームの座標が定義できるので、各検出エレメントD11,D12,D21,D22の座標が算出できる。同様に、コーナービームを含む2×2本のビームとこれらのビームに対応する回転後の2×2の検出エレメントとの位置関係は算出済である。そして、マルチ検出器222の回転前後において2次座標系におけるマルチ2次電子ビーム300の位置は変化しない。よって、検出エレメント座標算出部84は、かかるマルチ検出器222の回転後の位置関係からマルチ検出器222が回転後の状態の2次座標系における各検出エレメントD11,D12,D21,D22の座標を算出する。かかる回転前後の2×2の検出エレメントのうち2以上の検出エレメントの回転前後の位置を用いる。ここでは、例えば、マルチ検出器222を回転させた回転角度φと、探索された回転前後の2つの検出エレメントD11(D11′),D12(D12′)の各座標(x1,y1),(x2,y2),(X1,Y1),(X2,Y2)を用いて、マルチ検出器222の回転中心座標(rx,ry)を演算する。 As the rotation center calculation step (S122), the rotation center calculation unit 68 calculates the rotation angle φ (first rotation angle) obtained by rotating the multi-detector 222, a plurality of beams including the corner beam, and a plurality of detection beams before and after rotation. The rotation center coordinates of the multi-detector 222 are calculated based on the positional relationship with the elements. Specifically, as described above, the positional relationship between the 2×2 beams including the corner beams and the 2×2 detection elements before rotation corresponding to these beams has been calculated. Therefore, the detection element coordinate calculator 84 calculates the coordinates of the detection elements D11, D12, D21, and D22 in the secondary coordinate system from the positional relationship. Since the coordinates of each secondary electron beam can be defined by the secondary coordinate system, the coordinates of each detection element D11, D12, D21 and D22 can be calculated. Similarly, the positional relationship between the 2×2 beams including the corner beams and the rotated 2×2 detection elements corresponding to these beams has already been calculated. The position of the multi-secondary electron beam 300 in the secondary coordinate system does not change before and after the rotation of the multi-detector 222 . Therefore, the detection element coordinate calculator 84 calculates the coordinates of the detection elements D11, D12, D21, and D22 in the secondary coordinate system after the rotation of the multi-detector 222 based on the positional relationship of the multi-detector 222 after rotation. calculate. The positions before and after rotation of two or more of the 2×2 detection elements before and after rotation are used. Here, for example, the rotation angle φ obtained by rotating the multi-detector 222 and the coordinates (x1, y1), (x2 , y2), (X1, Y1), and (X2, Y2), the rotation center coordinates (rx, ry) of the multi-detector 222 are calculated.

図16は、実施の形態1における回転中心座標を算出するための演算式を示す図である。回転前後の座標の関係から式(1)により回転中心座標(rx,ry)を求めることができる。式(1)では、(x1,y1),(x2,y2),・・・,(xn,yn)、及び(X1,Y1),(X2,Y2),・・・,(Xn,Yn)と、n点の回転前後の検出エレメントの座標を用いているが、nは2以上であれば良い。また、図16において検出エレメントをPDと示している。なお、1つのコーナー部あたり、2×2個の検出エレメントの座標がわかっている。よって、2点の回転前後の検出エレメントの座標を用いて計算する場合よりも、4点の回転前後の検出エレメントの座標を用いて計算する方が精度を向上させることができる。さらに、2次座標系における残りの3つのコーナー部の2×2個の検出エレメントの座標も個別の位置関係から同様に算出できる。或いは2次座標系における残りの3つのコーナー部の2×2個の検出エレメントの座標は全体位置関係から算出できる。よって、4つのコーナー部の16点の回転前後の検出エレメントの座標がわかる。4点の回転前後の検出エレメントの座標を用いて計算する場合よりも、16点の回転前後の検出エレメントの座標を用いて計算する方が精度をさらに向上させることができる。 16 is a diagram showing an arithmetic expression for calculating rotation center coordinates according to Embodiment 1. FIG. The rotation center coordinates (rx, ry) can be obtained from the relationship between the coordinates before and after rotation using equation (1). In equation (1), (x1, y1), (x2, y2), ..., (xn, yn) and (X1, Y1), (X2, Y2), ..., (Xn, Yn) , the coordinates of the detection element before and after rotation of n points are used, but n should be 2 or more. Also, in FIG. 16, the detection element is shown as PD. Note that the coordinates of 2×2 detection elements are known for each corner. Therefore, the calculation using the four coordinates of the detection element before and after the rotation can improve the accuracy more than the calculation using the coordinates of the detection element before and after the rotation of the two points. Furthermore, the coordinates of the 2×2 detection elements of the remaining three corners in the secondary coordinate system can be similarly calculated from the individual positional relationships. Alternatively, the coordinates of the 2×2 detection elements of the remaining three corners in the secondary coordinate system can be calculated from the overall positional relationship. Therefore, the coordinates of the detection elements before and after rotation of the 16 points of the four corners can be known. Calculation using 16 coordinates of the detection element before and after rotation can further improve the accuracy compared to calculation using 4 coordinates of the detection element before and after rotation.

上述した例では、検出器ステージ229上に配置されたマルチ検出器222の複数の検出エレメントD11~D55に対する相対的な回転中心位置がわかっていない場合の動作について説明した。複数の検出エレメントD11~D55に対する相対的な回転中心位置が予めわかっている場合、検出器回転工程(S110)と、スキャン及び画像取得工程(S114)と、コーナー画像抽出工程(S116)と、コーナー部位置関係算出工程(S118)と、の各工程は省略しても構わない。かかる場合、回転中心算出工程(S122)において、既に算出された複数の検出エレメントD11~D55のうちの少なくとも1つの座標から回転中心位置までの相対位置関係から回転中心座標C1の座標を算出すればよい。 In the above example, the operation when the relative rotation center position of the multi-detector 222 with respect to the plurality of detection elements D11 to D55 arranged on the detector stage 229 is unknown. When the relative rotation center positions for the plurality of detection elements D11 to D55 are known in advance, the detector rotation step (S110), the scanning and image acquisition step (S114), the corner image extraction step (S116), and the corner The positional relation calculation step (S118) and each step may be omitted. In such a case, in the rotation center calculation step (S122), the coordinates of the rotation center coordinates C1 can be calculated from the relative positional relationship from the already calculated coordinates of at least one of the plurality of detection elements D11 to D55 to the rotation center position. good.

ベクトル演算工程(S124)として、ベクトル演算部70は、コーナー部の2×2個の検出エレメントのうち、例えば、実際のコーナーの検出エレメントの座標から回転中心座標C1(rx,ry)へのベクトルを実際のコーナーの検出エレメントの座標から外周側の残りの2つの検出エレメントの座標への2つのベクトルに分解する演算を行う。 As the vector calculation step (S124), the vector calculation unit 70 calculates, for example, a vector from the coordinates of the actual corner detection element to the rotation center coordinates C1 (rx, ry) among the 2×2 corner detection elements. is decomposed into two vectors from the coordinates of the actual corner detection element to the coordinates of the remaining two detection elements on the outer circumference side.

図17は、実施の形態1における検出エレメント座標のベクトル演算の仕方を説明するための図である。回転前の実際のコーナーの検出エレメントD11と、回転前の外周側の2つの検出エレメントD12,D21のうち、検出エレメントD11の座標(x1,y1)から回転中心座標(rx,ry)へのベクトルR1を、検出エレメントD11の座標(x1,y1)からD12の座標(x2,y2)へのベクトルQ1と、検出エレメントD11の座標(x1,y1)から検出エレメントD21の座標(x3,y3)へのベクトルP1と、に分解する。ベクトルR1は、ベクトルP1とベクトルQ1とを用いて次の式(2)で定義できる。式(2)では、ベクトルを示す記号(-)は省略している。
(2) R1=αP1+βQ1
17A and 17B are diagrams for explaining a method of vector calculation of detection element coordinates according to Embodiment 1. FIG. A vector from the coordinates (x1, y1) of the detection element D11 of the actual corner detection element D11 before rotation and the two detection elements D12 and D21 on the outer circumference side before rotation to the rotation center coordinates (rx, ry) Let R1 be the vector Q1 from the coordinates (x1, y1) of the detection element D11 to the coordinates (x2, y2) of the detection element D12 and the vector Q1 from the coordinates (x1, y1) of the detection element D11 to the coordinates (x3, y3) of the detection element D21. vector P1 and . Vector R1 can be defined by the following equation (2) using vector P1 and vector Q1. In expression (2), the symbol (-) indicating a vector is omitted.
(2) R1=αP1+βQ1

図18は、実施の形態1におけるベクトル係数を算出するための演算式を示す図である。未知のベクトル係数α,βは、式(3)で求めることができる。ベクトルP1=(Px,Py)、ベクトルQ1=(Qx,Qy)、ベクトルR1=(Rx,Ry)とする。 18 is a diagram showing an arithmetic expression for calculating vector coefficients according to Embodiment 1. FIG. The unknown vector coefficients α and β can be obtained by Equation (3). Let vector P1=(Px, Py), vector Q1=(Qx, Qy), and vector R1=(Rx, Ry).

上述した例では、基点となる検出エレメントとして検出エレメントD11を用いる場合を示しているがこれに限るものではない。実際のコーナーの4つの検出エレメントD11,D15,D51,D55のいずれを用いて計算しても良い。実際のコーナーの4つの検出エレメントD11,D15,D51,D55の1つを用いることで、かかる1コーナー部の2×2の検出エレメントの位置を用いてベクトル演算ができる。或いは、図17に示すように全体の位置関係を用いても好適である。全体の位置関係を用いる場合であれば、基点となる検出エレメントは、実際のコーナーの4つの検出エレメントD11,D15,D51,D55以外の検出エレメントであっても構わない。例えば、検出エレメントD22を用いることができる。その場合、例えば、2つの検出エレメントD42,D24の位置を用いてベクトル演算ができる。2次座標系における全体の位置関係は算出済である。よって、各検出エレメントの座標は、2次座標系から求めることができる。 In the above example, the detection element D11 is used as the base point detection element, but the present invention is not limited to this. Any of the four detection elements D11, D15, D51 and D55 of the actual corners may be used for calculation. By using one of the four detection elements D11, D15, D51, D55 of the actual corner, vector operation can be performed using the positions of the 2×2 detection elements of such one corner. Alternatively, it is preferable to use the overall positional relationship as shown in FIG. If the overall positional relationship is used, the detection elements that serve as base points may be detection elements other than the four detection elements D11, D15, D51, and D55 of the actual corners. For example, detection element D22 can be used. In that case, for example, the positions of the two detection elements D42 and D24 can be used for vector calculation. The overall positional relationship in the secondary coordinate system has already been calculated. Therefore, the coordinates of each detection element can be obtained from the secondary coordinate system.

中心対応座標算出工程(S126)として、中心対応座標算出部72は、複数の検出エレメントD11,D21,D12に対する回転中心座標(rx,ry)の位置関係と同様の位置関係になるマルチ2次電子ビームB11,B21,B12に対する対応座標C2を演算する。 In the center-corresponding coordinate calculating step (S126), the center-corresponding coordinate calculating unit 72 calculates multiple secondary electron Corresponding coordinates C2 for beams B11, B21 and B12 are calculated.

図19は、実施の形態1における2次電子ビーム座標のベクトル演算の仕方を説明するための図である。図19において、対応座標C2は、分解された2つのベクトルαP2,βQ2をマルチ2次電子ビームのうちの3つの2次電子ビームB11,B21,B12の座標に適用した場合における2つのベクトルの合成ベクトルの座標として演算される。具体的には、中心対応座標算出部72は、基準となる検出エレメントD11に対応する2次電子ビームB11から検出エレメントD21に対応する2次電子ビームB21へのベクトルP2にベクトル係数αを乗じたαP2と、検出エレメントD11に対応する2次電子ビームB11から検出エレメントD12に対応する2次電子ビームB12へのベクトルQ2にベクトル係数βを乗じたβQ2との合成ベクトルR2を演算する。そして、中心対応座標算出部72は、2次電子ビームB11を起点とした合成ベクトルR2の座標を対応座標C2として算出する。 FIG. 19 is a diagram for explaining a method of vector calculation of secondary electron beam coordinates in the first embodiment. In FIG. 19, the corresponding coordinate C2 is the synthesis of the two vectors when the two decomposed vectors αP2 and βQ2 are applied to the coordinates of the three secondary electron beams B11, B21 and B12 of the multi-secondary electron beams. Computed as vector coordinates. Specifically, the center-corresponding coordinate calculator 72 multiplies the vector P2 from the secondary electron beam B11 corresponding to the reference detection element D11 to the secondary electron beam B21 corresponding to the detection element D21 by the vector coefficient α. A resultant vector R2 of αP2 and βQ2 obtained by multiplying the vector Q2 from the secondary electron beam B11 corresponding to the detection element D11 to the secondary electron beam B12 corresponding to the detection element D12 by the vector coefficient β is calculated. Then, the center-corresponding coordinate calculator 72 calculates the coordinates of the combined vector R2 with the secondary electron beam B11 as the starting point as the corresponding coordinates C2.

シフト量算出工程(S128)として、シフト量算出部74は、コーナービームを含む2×2本のビームとこれらのビームに対応する回転前の2×2の検出エレメントとの位置関係に基づいて、マルチ検出器222の複数の検出エレメントD11~D55をマルチ2次電子ビームB11~B55に位置合わせするためのシフト量Sを算出する。例えば、コーナービームを含む2×2本のビームの位置に、これらのビームに対応する回転前の2×2の検出エレメントの位置を合わせるようにシフト量Sを算出する。具体的には、コーナービームを含む2×2本のビームとこれらのビームに対応する回転前の2×2の検出エレメントとの位置とのずれが最小になるようにシフト量Sを算出すればよい。マルチ検出器222の複数の検出エレメントとマルチ2次電子ビーム300との間に回転誤差が無い場合に特に有効である。或いは、シフト量算出部74は、例えば、回転中心座標C1(rx,ry)をマルチ2次電子ビームに対する対応座標C2にシフトするためのシフト量S(dx,dy)を演算する。マルチ検出器222の複数の検出エレメントD11~D55とマルチ2次電子ビームB11~B55との間に回転誤差が存在する場合に特に有効である。 In the shift amount calculation step (S128), the shift amount calculation unit 74 calculates, based on the positional relationship between the 2×2 beams including the corner beams and the 2×2 detection elements before rotation corresponding to these beams, A shift amount S for aligning the plurality of detection elements D11-D55 of the multi-detector 222 with the multi-secondary electron beams B11-B55 is calculated. For example, the shift amount S is calculated so that the positions of the 2×2 detection elements before rotation corresponding to these beams are aligned with the positions of the 2×2 beams including the corner beams. Specifically, if the shift amount S is calculated so as to minimize the positional deviation between the 2×2 beams including the corner beams and the 2×2 detection elements before rotation corresponding to these beams, good. This is particularly effective when there is no rotation error between the multiple detection elements of the multi-detector 222 and the multi-secondary electron beam 300 . Alternatively, the shift amount calculator 74 calculates, for example, the shift amount S (dx, dy) for shifting the rotation center coordinates C1 (rx, ry) to the corresponding coordinates C2 for the multi-secondary electron beam. This is particularly effective when there is a rotational error between the plurality of detection elements D11-D55 of the multi-detector 222 and the multi-secondary electron beams B11-B55.

回転角度算出工程(S130)として、回転角度算出部76は、回転前後の上述した位置関係の一方とマルチ検出器222の回転中心座標C1とを用いて、マルチ検出器222の複数の検出エレメント(第1の検出エレメント)をマルチ2次電子ビーム300に位置合わせするための回転角度θ(第2の回転角度)を算出する。具体的には、回転角度算出部76は、既に算出された複数の検出エレメントD11~D55の各座標の少なくとも1つとマルチ検出器222の回転中心座標(rx,ry)とを用いて、複数の検出エレメントD11~D55をマルチ2次電子ビームB11~B55に位置合わせするための回転角度θ(第2の回転角度)を算出する。回転前の座標を用いる場合、回転前の状態からの回転角度となり、回転後の座標を用いる場合、回転後の状態からの回転角度となることは言うまでもない。 As the rotation angle calculation step (S130), the rotation angle calculation unit 76 uses one of the above-described positional relationships before and after the rotation and the rotation center coordinate C1 of the multi-detector 222 to calculate the plurality of detection elements of the multi-detector 222 ( A rotation angle θ (second rotation angle) for aligning the first detection element) with the multi-secondary electron beam 300 is calculated. Specifically, the rotation angle calculator 76 calculates a plurality of A rotation angle θ (second rotation angle) for aligning the detection elements D11 to D55 with the multiple secondary electron beams B11 to B55 is calculated. Needless to say, when the coordinates before rotation are used, the angle of rotation from the state before rotation is used, and when the coordinates after rotation are used, the angle of rotation from the state after rotation is used.

図20は、実施の形態1における位置合わせ角度を算出するための演算式を示す図である。位置合わせ後の検出エレメント座標(X,Y)は、位置合わせ前の検出エレメント座標(x,y)と、回転中心座標(rx,ry)と、未知の回転角度θと、を用いて、図20に示す式(4)のように定義できる。かかる式(4)を変形することにより、未知の回転角度θを求めることができる。位置合わせ後の検出エレメント座標(X,Y)は、対応する2次電子ビームの座標に一致する。 FIG. 20 is a diagram showing an arithmetic expression for calculating alignment angles according to the first embodiment. The detected element coordinates (X, Y) after alignment are obtained by using the detected element coordinates (x, y) before alignment, the rotation center coordinates (rx, ry), and the unknown rotation angle θ. 20 can be defined as in Equation (4). By modifying the equation (4), the unknown rotation angle θ can be obtained. The detector element coordinates (X, Y) after alignment match the coordinates of the corresponding secondary electron beam.

回転角度θの精度を高めるためには、1コーナー部の2×2個の検出エレメントの各座標(x1,y1)~(x4,y4)を使って、未知の回転角度θを求めると好適である。さらに精度を高めるためには、4つのコーナー部の合計16個の検出エレメントの各座標(x1,y1)~(x16,y16)を使って、未知の回転角度θを求めると好適である。 In order to increase the accuracy of the rotation angle θ, it is preferable to obtain the unknown rotation angle θ using the coordinates (x1, y1) to (x4, y4) of the 2×2 detection elements of one corner. be. In order to further improve the accuracy, it is preferable to obtain the unknown rotation angle θ using the coordinates (x1, y1) to (x16, y16) of a total of 16 detection elements of the four corners.

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

シフト工程(S132)として、シフト処理部78の制御の基、x,yステージ228(移動機構)は、シフト量Sを用いてマルチ検出器222をマルチ2次電子ビーム300に対して相対的に移動させる。具体的には、回転中心座標C1を対応座標C2にシフトするようにマルチ検出器222を平行移動させる。ここでは、マルチ検出器222を機械的に移動させる。 In the shift step (S132), under the control of the shift processing unit 78, the x, y stage 228 (moving mechanism) uses the shift amount S to move the multi-detector 222 relative to the multi-secondary electron beam 300. move. Specifically, the multi-detector 222 is translated so as to shift the rotation center coordinate C1 to the corresponding coordinate C2. Here, the multi-detector 222 is mechanically moved.

回転工程(S134)として、回転処理部79の制御の基、回転ステージ227(回転機構)は、回転角度θでマルチ検出器222を回転させる。 As the rotation step (S134), the rotation stage 227 (rotation mechanism) rotates the multi-detector 222 at the rotation angle θ under the control of the rotation processing unit 79. FIG.

以上の動作により、マルチ検出器222の複数の検出エレメントD11~D55をマルチ2次電子ビームB11~B55に位置合わせできる。 By the above operation, the plurality of detection elements D11 to D55 of the multi-detector 222 can be aligned with the multi-secondary electron beams B11 to B55.

検査処理工程(S140)として、位置合わせが行われた検査装置100を用いて、基板101を検査する。 As the inspection processing step (S140), the substrate 101 is inspected using the inspection apparatus 100 that has been aligned.

図21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21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. 21 is a diagram showing an example of a plurality of chip regions formed on the semiconductor substrate according to Embodiment 1. FIG. In FIG. 21, when the substrate 101 is a semiconductor substrate (wafer), a plurality of chips (wafer dies) 332 are formed in a two-dimensional array in an inspection area 330 of the semiconductor substrate (wafer). A mask pattern for one chip formed on a mask substrate for exposure is transferred to each chip 332 in a reduced size of, for example, 1/4 by an exposure device (stepper) (not shown). A mask pattern for one chip is generally composed of a plurality of figure patterns.

図22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22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. 22 is a diagram for explaining inspection processing according to the first embodiment. As shown in FIG. 22, the area of each chip 332 is divided into a plurality of stripe areas 32 with a predetermined width in the y direction, for example. The scanning operation by the image acquisition mechanism 150 is performed for each stripe region 32, for example. For example, while moving the stage 105 in the -x direction, the scanning operation of the stripe region 32 is relatively advanced in the x direction. Each stripe region 32 is divided into a plurality of rectangular regions 33 in the longitudinal direction. The movement of the beam to the target rectangular area 33 is performed by collective deflection of the entire multi-primary electron beam 20 by the main deflector 208 .

図22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10は、担当サブ照射領域29内の同じ位置を照射することになる。サブ照射領域29内の1次電子ビーム10の移動は、副偏向器209によるマルチ1次電子ビーム20全体での一括偏向によって行われる。かかる動作を繰り返し、1つの1次電子ビーム10で1つのサブ照射領域29内を順に照射していく。 The example of FIG. 22 shows, for example, the case of the multi-primary electron beams 20 arranged in 5×5 rows. The irradiation area 34 that can be irradiated by one irradiation of the multi primary electron beams 20 is (the x direction obtained by multiplying the beam pitch in the x direction of the multi primary electron beams 20 on the surface of the substrate 101 by the number of beams in the x direction. size)×(the y-direction size obtained by multiplying the inter-beam pitch in the y-direction of the multi-primary electron beams 20 on the substrate 101 surface by the number of beams in the y-direction). The irradiation area 34 becomes the field of view of the multiple primary electron beams 20 . Each primary electron beam 8 constituting the multi-primary electron beam 20 is irradiated within a sub-irradiation region 29 surrounded by the beam-to-beam pitch in the x direction and the beam-to-beam pitch in the y direction where the beams are positioned. , scans (scanning operation) the inside of the sub-irradiation region 29 . Each primary electron beam 8 is in charge of one of sub-irradiation regions 29 different from each other. In each shot, each primary electron beam 10 irradiates the same position within the assigned sub-irradiation region 29 . Movement of the primary electron beam 10 within the sub-irradiation region 29 is performed by collective deflection of the entire multi-primary electron beam 20 by the sub-deflector 209 . Such an operation is repeated to sequentially irradiate one sub-irradiation region 29 with one primary electron beam 10 .

各ストライプ領域32の幅は、照射領域34のy方向サイズと同様、或いはスキャンマージン分狭くしたサイズに設定すると好適である。図22の例では、照射領域34が矩形領域33と同じサイズの場合を示している。但し、これに限るものではない。照射領域34が矩形領域33よりも小さくても良い。或いは大きくても構わない。そして、マルチ1次電子ビーム20を構成する各1次電子ビーム10は、自身のビームが位置するサブ照射領域29内に照射され、当該サブ照射領域29内を走査(スキャン動作)する。そして、1つのサブ照射領域29のスキャンが終了したら、主偏向器208によるマルチ1次電子ビーム20全体での一括偏向によって照射位置が同じストライプ領域32内の隣接する矩形領域33へと移動する。かかる動作を繰り返し、ストライプ領域32内を順に照射していく。1つのストライプ領域32のスキャンが終了したら、ステージ105の移動或いは/及び主偏向器208によるマルチ1次電子ビーム20全体での一括偏向によって照射領域34が次のストライプ領域32へと移動する。以上のように各1次電子ビーム10の照射によってサブ照射領域29毎のスキャン動作および2次電子画像の取得が行われる。これらのサブ照射領域29毎の2次電子画像を組み合わせることで、矩形領域33の2次電子画像、ストライプ領域32の2次電子画像、或いはチップ332の2次電子画像が構成される。また、実際に画像比較を行う場合には、各矩形領域33内のサブ照射領域29をさらに複数のフレーム領域30に分割して、フレーム領域30毎のフレーム画像31について比較することになる。図22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 stripe region 32 to the same size as the y-direction size of the irradiation region 34, or to a size narrower by the scan margin. The example of FIG. 22 shows the case where the irradiation area 34 has the same size as the rectangular area 33 . However, it is not limited to this. The irradiation area 34 may be smaller than the rectangular area 33 . Or it doesn't matter if it's big. Each of the primary electron beams 10 forming the multi-primary electron beam 20 is irradiated within the sub-irradiation region 29 where the beam is positioned, and scans (scans) the sub-irradiation region 29 . When the scanning of one sub-irradiation region 29 is completed, the main deflector 208 collectively deflects the entire multi-primary electron beam 20 to move the irradiation position to the adjacent rectangular region 33 within the same stripe region 32 . Such an operation is repeated to sequentially irradiate the inside of the stripe region 32 . After the scanning of one stripe region 32 is completed, the irradiation region 34 moves to the next stripe region 32 by moving the stage 105 and/or collectively deflecting the entire multi-primary electron beam 20 by the main deflector 208 . As described above, each sub-irradiation area 29 is scanned and a secondary electron image is acquired by irradiation with each primary electron beam 10 . A secondary electron image of the rectangular area 33 , a secondary electron image of the striped area 32 , or a secondary electron image of the chip 332 is constructed by combining the secondary electron images of the respective sub-irradiation areas 29 . Also, when actually performing image comparison, the sub-irradiation area 29 in each rectangular area 33 is further divided into a plurality of frame areas 30, and the frame image 31 of each frame area 30 is compared. The example of FIG. 22 shows a case where a sub-irradiation area 29 scanned by one primary electron beam 8 is divided into four frame areas 30 formed by, for example, dividing each into two in the x and y directions. .

ここで、ステージ105が連続移動しながらマルチ1次電子ビーム20を基板101に照射する場合、マルチ1次電子ビーム20の照射位置がステージ105の移動に追従するように主偏向器208によって一括偏向によるトラッキング動作が行われる。そのため、マルチ2次電子ビーム300の放出位置がマルチ1次電子ビーム20の軌道中心軸に対して刻々と変化する。同様に、サブ照射領域29内をスキャンする場合に、各2次電子ビームの放出位置は、サブ照射領域29内で刻々と変化する。このように放出位置が変化した各2次電子ビームをマルチ検出器222の対応する検出領域内に照射させるように、偏向器226は、マルチ2次電子ビーム300を一括偏向する。 Here, when the substrate 101 is irradiated with the multi primary electron beams 20 while the stage 105 is continuously moving, the main deflector 208 collectively deflects the irradiation position of the multi primary electron beams 20 so as to follow the movement of the stage 105 . A tracking operation is performed by Therefore, the emission positions of the multi-secondary electron beams 300 change every second with respect to the orbital central axis of the multi-primary electron beams 20 . Similarly, when scanning the sub-irradiation region 29, the emission position of each secondary electron beam changes within the sub-irradiation region 29 every second. The deflector 226 collectively deflects the multi-secondary electron beams 300 so that the secondary electron beams whose emission positions are changed in this way are irradiated in the corresponding detection regions of the multi-detector 222 .

以上のように、画像取得機構150は、ストライプ領域32毎に、スキャン動作をすすめていく。検査に用いる画像(2次電子画像)は、ステージ105上の被検査基板101をマルチ1次電子ビーム20で照射し、マルチ1次電子ビーム20の照射によって基板101から放出されるマルチ2次電子ビーム300をマルチ検出器222が検出することによって取得される。検出されるマルチ2次電子ビーム300には、反射電子が含まれていても構わない。或いは、反射電子は、2次電子光学系152を移動中に分離され、マルチ検出器222まで到達しない場合であっても構わない。マルチ検出器222によって検出された各サブ照射領域29内の画素毎の2次電子の検出データ(測定画像データ:2次電子画像データ:被検査画像データ)は、測定順に検出回路106に出力される。検出回路106内では、図示しないA/D変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ123に格納される。そして、得られた測定画像データは、位置回路107からの各位置を示す情報と共に、比較回路108に転送される。 As described above, the image acquisition mechanism 150 advances the scanning operation for each stripe region 32 . An image (secondary electron image) used for inspection is obtained by irradiating the substrate 101 to be inspected on the stage 105 with the multiple primary electron beams 20, and by irradiating the multiple primary electron beams 20, the substrate 101 emits multiple secondary electrons. It is obtained by detecting the beam 300 with the multi-detector 222 . The detected multiple secondary electron beam 300 may contain backscattered electrons. Alternatively, reflected electrons may be separated while moving through the secondary electron optical system 152 and may not reach the multi-detector 222 . Secondary electron detection data (measurement image data: secondary electron image data: inspection image data) for each pixel in each sub-irradiation region 29 detected by the multi-detector 222 is output to the detection circuit 106 in the order of measurement. be. In the detection circuit 106 , the analog detection data is converted into digital data by an A/D converter (not shown) and stored in the chip pattern memory 123 . The obtained measured image data is transferred to the comparison circuit 108 together with information indicating each position from the position circuit 107 .

図23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23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. 23 is a configuration diagram showing an example of the internal configuration of the comparison circuit according to the first embodiment. 23, storage devices 50, 52, 56 such as magnetic disk devices, a frame image forming unit 54, an alignment unit 57, and a comparison unit 58 are arranged in the comparison circuit 108. FIG. Each of the frame image generator 54, alignment unit 57, and comparison unit 58 includes a processing circuit, which may be an electric circuit, computer, processor, circuit board, quantum circuit, or semiconductor. equipment, etc. are included. Also, each of the "-units" may use a common processing circuit (same processing circuit). Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. Necessary input data or calculation results in the frame image creating section 54, the positioning section 57, and the comparing section 58 are stored in a memory (not shown) or the memory 118 each time.

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

そして、フレーム画像作成部54は、各1次電子ビーム10のスキャン動作によって取得されたサブ照射領域29の画像データをさらに分割した複数のフレーム領域30のフレーム領域30毎のフレーム画像31を作成する。そして、フレーム領域30を被検査画像の単位領域として使用する。なお、各フレーム領域30は、画像の抜けが無いように、互いにマージン領域が重なり合うように構成されると好適である。作成されたフレーム画像31は、記憶装置56に格納される。 Then, the frame image creating unit 54 creates a frame image 31 for each of a plurality of frame areas 30 obtained by further dividing the image data of the sub-irradiation areas 29 acquired by the scanning operation of each primary electron beam 10. . Then, the frame area 30 is used as a unit area of the image to be inspected. It should be noted that each frame area 30 is preferably configured such that the margin areas overlap each other so that there is no missing image. The created frame image 31 is stored in the storage device 56 .

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

上述したように、設計パターンデータに定義される図形は、例えば長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図形の基準位置における座標(x、y)、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納されている。 As described above, the 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1/2(=1/256)の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ1/256の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、8ビットの占有率データとなる。かかるマス目(検査画素)は、測定データの画素に合わせればよい。 When the design pattern data as such graphic data is input to the reference image generating circuit 112, it is developed into data for each graphic, and the graphic code, graphic dimensions, etc. indicating the graphic shape of the graphic data are interpreted. Then, it develops into binary or multi-valued design pattern image data as a pattern to be arranged in a grid of a predetermined quantization size as a unit, and outputs the data. In other words, the design data is read, and the occupancy rate of the figure in the design pattern is calculated for each square obtained by virtually dividing the inspection area into squares having a predetermined size as a unit, and n-bit occupancy rate data is obtained. Output. For example, it is preferable to set one square as one pixel. Assuming that one pixel has a resolution of 1/2 8 (=1/256), a small area of 1/256 is allocated for the area of the figure arranged in the pixel, and the occupancy rate in the pixel is reduced. Calculate. Then, it becomes 8-bit occupancy rate data. Such squares (inspection pixels) may be aligned with the pixels of the measurement data.

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

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

そして、比較部58は、ステージ105上に載置される基板101の2次電子画像を所定の画像と比較する。具体的には、比較部58は、フレーム画像31と参照画像とを画素毎に比較する。比較部58は、所定の判定条件に従って画素毎に両者を比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素毎の階調値差が判定閾値Thよりも大きければ欠陥と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置109、若しくはメモリ118に出力される、或いはプリンタ119より出力されればよい。 Then, the comparison unit 58 compares the secondary electron image of the substrate 101 placed on the stage 105 with a predetermined image. Specifically, the comparison unit 58 compares the frame image 31 and the reference image pixel by pixel. A comparison unit 58 compares the two for each pixel according to a predetermined determination condition, and determines whether or not there is a defect such as a shape defect. For example, if the gradation value difference for each pixel is larger than the determination threshold value Th, it is determined as defective. Then, the comparison result is output. The comparison result may be output to the storage device 109 or memory 118, or output from the printer 119. FIG.

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、マルチ2次電子ビームと2次電子検出器との効率的な位置合わせが可能となる。 As described above, according to Embodiment 1, it is possible to efficiently align the multiple secondary electron beams and the secondary electron detector.

実施の形態2.
実施の形態2では、マルチ検出器222を移動させる代わりにマルチ2次電子ビーム300を移動させることで位置合わせを行う構成について説明する。以下、特に説明しない点は実施の形態1と同様である。
Embodiment 2.
Embodiment 2 describes a configuration in which alignment is performed by moving the multi-secondary electron beam 300 instead of moving the multi-detector 222 . Points that are not particularly described below are the same as those in the first embodiment.

図24は、実施の形態2における検査装置の構成を示す構成図である。図24において、アライメントコイル230,231が追加された点以外は、図1と同様である。アライメントコイル230,231は、例えば、偏向器218と電磁レンズ224との間の2次電子軌道上に配置される。アライメントコイル230,231は、移動機構の他の一例である。なお、図1において、x,yステージ228、或いはx,yステージ228を含む検出器ステージ229を省略しても構わない。 FIG. 24 is a configuration diagram showing the configuration of an inspection apparatus according to Embodiment 2. FIG. 24 is the same as FIG. 1 except that alignment coils 230 and 231 are added. Alignment coils 230 and 231 are placed, for example, on the secondary electron trajectory between deflector 218 and electromagnetic lens 224 . Alignment coils 230 and 231 are another example of a moving mechanism. Note that in FIG. 1, the x,y stage 228 or the detector stage 229 including the x,y stage 228 may be omitted.

実施の形態2では、シフト工程(S132)において、シフト量を用いて、マルチ2次電子ビーム300の軌道をシフトさせることにより、マルチ検出器222をマルチ2次電子ビーム300に対して相対的に移動させる。具体的には、検出器ステージ229の一部であるx,yステージ228の代わりに、アライメントコイル230,231を使ってマルチ2次電子ビーム300の軌道中心軸を移動させることにより、回転中心座標C1が対応座標C2に相対的にシフトするように平行移動させる。 In the second embodiment, in the shift step (S132), the shift amount is used to shift the trajectory of the multi-secondary electron beam 300, thereby moving the multi-detector 222 relative to the multi-secondary electron beam 300. move. Specifically, instead of the x, y stage 228 which is a part of the detector stage 229, alignment coils 230 and 231 are used to move the orbit center axis of the multi-secondary electron beam 300, so that the rotation center coordinates Translate so that C1 is shifted relative to the corresponding coordinate C2.

以上のように、実施の形態2によれば、マルチ検出器222の平行移動を機械的に行わずに位置合わせを可能にできる。本実施例では2つのアライメントコイル230,231を使用するものであるが、1つであっても構わない。また、回転工程(S134)において、検出器ステージ229の一部である回転ステージ227の代わりに、磁気レンズまたは電磁レンズを使用してマルチ2次電子ビーム300の軌道を回転させてもよい。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to perform alignment without mechanically moving the multi-detector 222 in parallel. Although two alignment coils 230 and 231 are used in this embodiment, only one may be used. Also, in the rotating step (S134), instead of rotating stage 227, which is part of detector stage 229, a magnetic lens or an electromagnetic lens may be used to rotate the trajectory of multi-secondary electron beam 300. FIG.

実施の形態3.
実施の形態3では、ビームピッチを考慮する構成について説明する。検査装置100の構成は図1と同様である。或いは図24と同様である。以下、特に説明しない点は実施の形態1或いは実施の形態2と同様である。
Embodiment 3.
Embodiment 3 describes a configuration that takes into consideration the beam pitch. The configuration of the inspection apparatus 100 is the same as in FIG. Alternatively, it is similar to FIG. Points that are not particularly described below are the same as those in the first or second embodiment.

図25は、実施の形態3における位置合わせ回路の内部構成の一例を示す図である。図25において、ビームピッチ算出部90、判定部92、及びビームピッチ調整処理部94を追加した点以外は、図3と同様である。 25 is a diagram showing an example of an internal configuration of an alignment circuit according to Embodiment 3. FIG. 25 is the same as FIG. 3 except that a beam pitch calculation unit 90, a determination unit 92, and a beam pitch adjustment processing unit 94 are added.

コーナー画像抽出部62、コーナー部位置関係算出部64(ビーム位置算出部80、合成部82、及び検出エレメント座標算出部84)、全体位置関係特定部66、回転中心算出部68、ベクトル演算部70、中心対応座標算出部72、シフト量算出部74、回転角度算出部76、シフト処理部78、回転処理部79、ビームピッチ算出部90、判定部92、及びビームピッチ調整処理部94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。コーナー画像抽出部62、コーナー部位置関係算出部64(ビーム位置算出部80、合成部82、及び検出エレメント座標算出部84)、全体位置関係特定部66、回転中心算出部68、ベクトル演算部70、中心対応座標算出部72、シフト量算出部74、回転角度算出部76、シフト処理部78、回転処理部79、ビームピッチ算出部90、判定部92、及びビームピッチ調整処理部94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。 corner image extractor 62, corner positional relationship calculator 64 (beam position calculator 80, synthesizer 82, and detected element coordinate calculator 84), overall positional relationship identifier 66, rotation center calculator 68, vector calculator 70 , a center-corresponding coordinate calculator 72, a shift amount calculator 74, a rotation angle calculator 76, a shift processor 78, a rotation processor 79, a beam pitch calculator 90, a determination unit 92, and a beam pitch adjustment processor 94. "Part" includes a processing circuit, and the processing circuit includes an electric circuit, a computer, a processor, a circuit board, a quantum circuit, a semiconductor device, or the like. Also, each of the "-units" may use a common processing circuit (same processing circuit). Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. corner image extractor 62, corner positional relationship calculator 64 (beam position calculator 80, synthesizer 82, and detected element coordinate calculator 84), overall positional relationship identifier 66, rotation center calculator 68, vector calculator 70 , center corresponding coordinate calculation unit 72, shift amount calculation unit 74, rotation angle calculation unit 76, shift processing unit 78, rotation processing unit 79, beam pitch calculation unit 90, determination unit 92, and beam pitch adjustment processing unit 94. Input data or calculated results are stored in a memory (not shown) or the memory 118 each time.

図26は、実施の形態3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26において、コーナー部位置関係算出工程(S108)と検出器回転工程(S110)との間に、ビームピッチ算出工程(S109-1)と、判定工程(S109-2)と、ビームピッチ調整工程(S109-3)と、を追加する点以外は、図4と同様である。 FIG. 26 is a flow chart showing an example of main steps of an inspection method according to the third embodiment. In FIG. 26, between the corner portion positional relationship calculation step (S108) and the detector rotation step (S110), a beam pitch calculation step (S109-1), a determination step (S109-2), and a beam pitch adjustment step (S109-3) and are the same as in FIG.

或いは、コーナー部位置関係算出工程(S108)と検出器回転工程(S110)との間に追加する代わりに、全体位置関係特定工程(S120)と回転中心算出工程(S122)との間に、ビームピッチ算出工程(S109-1)と、判定工程(S109-2)と、ビームピッチ調整工程(S109-3)と、を追加しても構わない。 Alternatively, the beam A pitch calculation step (S109-1), a determination step (S109-2), and a beam pitch adjustment step (S109-3) may be added.

コーナー部位置関係算出工程(S108)までの各工程の内容は実施の形態1と同様である。 The contents of each step up to the corner portion positional relationship calculation step (S108) are the same as those in the first embodiment.

ビームピッチ算出工程(S109-1)として、ビームピッチ算出部90は、1つのコーナー部位置関係を特定した後に、特定された位置関係に基づいて、マルチ2次電子ビーム300のビームピッチを算出する。ビームピッチは、コーナービームを含む2×2のビーム群の位置から隣接する2つのビーム間の距離を算出することにより得られる。 As the beam pitch calculation step (S109-1), the beam pitch calculator 90 specifies the positional relationship of one corner portion, and then calculates the beam pitch of the multi-secondary electron beam 300 based on the specified positional relationship. . The beam pitch is obtained by calculating the distance between two adjacent beams from the positions of the 2×2 beam group including the corner beams.

判定工程(S109-2)として、判定部92は、ビームピッチPが所定の範囲内かどうかを判定する。ビームピッチPが所定の範囲内ではない場合にはビームピッチ調整工程(S109-3)に進む。ビームピッチPが所定の範囲内である場合には検出器回転工程(S110)に進む。 As the determination step (S109-2), the determination unit 92 determines whether the beam pitch P is within a predetermined range. If the beam pitch P is not within the predetermined range, the process proceeds to the beam pitch adjustment step (S109-3). If the beam pitch P is within the predetermined range, the process proceeds to the detector rotation step (S110).

ビームピッチ調整工程(S109-3)として、ビームピッチ調整処理部94は、ビームピッチPを調整する。具体的には、ビームピッチ調整処理部94は、レンズ制御回路124を制御するコマンドを出力する。レンズ制御回路124は、電磁レンズ224を調整することにより、マルチ2次電子ビーム300の倍率を調整することで、ビームピッチPを調整する。 The beam pitch adjustment processing unit 94 adjusts the beam pitch P as the beam pitch adjustment step (S109-3). Specifically, the beam pitch adjustment processing section 94 outputs a command for controlling the lens control circuit 124 . The lens control circuit 124 adjusts the beam pitch P by adjusting the magnification of the multi-secondary electron beam 300 by adjusting the electromagnetic lens 224 .

ビームピッチを調整後は、2次ビームスキャン及び画像取得工程(S104)に戻り、ビームピッチPが所定の範囲内になるまで、2次ビームスキャン及び画像取得工程(S104)からビームピッチ調整工程(S109-3)までの各工程を繰り返す。以降の各工程の内容は、実施の形態1と同様である。よって、シフト量は、ビームピッチが所定の範囲内の状態で算出されることになる。 After adjusting the beam pitch, the process returns to the secondary beam scanning and image acquisition step (S104), and the steps from the secondary beam scanning and image acquisition step (S104) to the beam pitch adjustment step (S104) are repeated until the beam pitch P is within a predetermined range. Each step up to S109-3) is repeated. The contents of subsequent steps are the same as in the first embodiment. Therefore, the shift amount is calculated when the beam pitch is within a predetermined range.

以上のように、実施の形態3では、マルチ検出器222の座標抽出後にビームピッチが設計値からずれていた場合に、ピッチ調整(レンズによる倍率調整)を行ってから、位置合わせのフローを進める。これにより、高精度に位置合わせができる。 As described above, in the third embodiment, when the beam pitch deviates from the design value after the coordinate extraction of the multi-detector 222, the pitch adjustment (magnification adjustment by the lens) is performed, and then the alignment flow proceeds. . This enables highly accurate alignment.

実施の形態4.
実施の形態4では、マルチ2次電子ビーム300のビーム分布形状(ビームアレイ形状)を考慮する構成について説明する。以下、特に説明しない点は実施の形態1~3のいずれか1つと同様である。
Embodiment 4.
In the fourth embodiment, a configuration that considers the beam distribution shape (beam array shape) of the multi-secondary electron beam 300 will be described. Points not particularly described below are the same as any one of the first to third embodiments.

図27は、実施の形態4における検査装置の構成を示す構成図である。図27において、歪補正器232と歪補正器制御回路135が追加された点以外は、図1と同様である。歪補正器232は、例えば、偏向器218と電磁レンズ224との間の2次電子軌道上に配置される。図27の例では、図1に対して、歪補正器232が追加された構成を示しているが、これに限るものではない。例えば、図24に対して、歪補正器232が追加された構成であっても構わない。 FIG. 27 is a configuration diagram showing the configuration of an inspection apparatus according to Embodiment 4. FIG. 27 is the same as FIG. 1 except that a distortion corrector 232 and a distortion corrector control circuit 135 are added. The distortion corrector 232 is placed, for example, on the secondary electron trajectory between the deflector 218 and the electromagnetic lens 224 . Although the example of FIG. 27 shows a configuration in which a distortion corrector 232 is added to the configuration of FIG. 1, the configuration is not limited to this. For example, a configuration in which a distortion corrector 232 is added to FIG. 24 may be used.

また、制御計算機110が、バス120を介して、位置回路107、比較回路108、参照画像作成回路112、ステージ制御回路114、レンズ制御回路124、ブランキング制御回路126、偏向制御回路128、検出器ステージ制御回路130、E×B制御回路133、位置合わせ回路134、歪補正器制御回路135、記憶装置109、メモリ118、及びプリンタ119に接続されている。歪補正器232は、歪補正器制御回路135により制御される。 In addition, the control computer 110 is connected via the bus 120 to the position circuit 107, the comparison circuit 108, the reference image generation circuit 112, the stage control circuit 114, the lens control circuit 124, the blanking control circuit 126, the deflection control circuit 128, the detector It is connected to a stage control circuit 130 , an E×B control circuit 133 , an alignment circuit 134 , a distortion corrector control circuit 135 , a storage device 109 , a memory 118 and a printer 119 . The distortion corrector 232 is controlled by a distortion corrector control circuit 135 .

図28は、実施の形態4における位置合わせ回路の内部構成の一例を示す図である。図28において、形状評価値算出部95、判定部96、及び歪調整処理部97を追加した点以外は、図3と同様である。 FIG. 28 is a diagram showing an example of the internal configuration of an alignment circuit according to the fourth embodiment. 28 is the same as FIG. 3 except that a shape evaluation value calculation unit 95, a determination unit 96, and a distortion adjustment processing unit 97 are added.

コーナー画像抽出部62、コーナー部位置関係算出部64(ビーム位置算出部80、合成部82、及び検出エレメント座標算出部84)、全体位置関係特定部66、回転中心算出部68、ベクトル演算部70、中心対応座標算出部72、シフト量算出部74、回転角度算出部76、シフト処理部78、回転処理部79、形状評価値算出部95、判定部96、及び歪調整処理部97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。コーナー画像抽出部62、コーナー部位置関係算出部64(ビーム位置算出部80、合成部82、及び検出エレメント座標算出部84)、全体位置関係特定部66、回転中心算出部68、ベクトル演算部70、中心対応座標算出部72、シフト量算出部74、回転角度算出部76、シフト処理部78、回転処理部79、形状評価値算出部95、判定部96、及び歪調整処理部97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。 corner image extractor 62, corner positional relationship calculator 64 (beam position calculator 80, synthesizer 82, and detected element coordinate calculator 84), overall positional relationship identifier 66, rotation center calculator 68, vector calculator 70 , the center-corresponding coordinate calculator 72, the shift amount calculator 74, the rotation angle calculator 76, the shift processor 78, the rotation processor 79, the shape evaluation value calculator 95, the determination unit 96, and the distortion adjustment processor 97. "Part" includes a processing circuit, and the processing circuit includes an electric circuit, a computer, a processor, a circuit board, a quantum circuit, a semiconductor device, or the like. Also, each of the "-units" may use a common processing circuit (same processing circuit). Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. corner image extractor 62, corner positional relationship calculator 64 (beam position calculator 80, synthesizer 82, and detected element coordinate calculator 84), overall positional relationship identifier 66, rotation center calculator 68, vector calculator 70 , center-corresponding coordinate calculator 72 , shift amount calculator 74 , rotation angle calculator 76 , shift processor 78 , rotation processor 79 , shape evaluation value calculator 95 , determination unit 96 , and distortion adjustment processor 97 . Input data or calculated results are stored in a memory (not shown) or the memory 118 each time.

図29は、実施の形態4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29において、全体位置関係特定工程(S120)と回転中心算出工程(S122)との間に、形状評価値算出工程(S121-1)、判定工程(S121-2)、及び歪調整工程(S121-3)を追加する点以外は、図4と同様である。 FIG. 29 is a flow chart showing an example of main steps of an inspection method according to the fourth embodiment. In FIG. 29, between the overall positional relationship identifying step (S120) and the rotation center calculating step (S122), a shape evaluation value calculating step (S121-1), a determining step (S121-2), and a distortion adjusting step (S121 -3) is the same as in FIG.

全体位置関係特定工程(S120)までの各工程の内容は実施の形態1と同様である。 The contents of each step up to the overall positional relationship specifying step (S120) are the same as in the first embodiment.

形状評価値算出工程(S121-1)として、全体位置関係を特定した後に、マルチ2次電子ビーム300のビーム分布形状を評価する。具体的には、形状評価値算出部95は、形状評価値Evalを算出する。 As the shape evaluation value calculation step (S121-1), the beam distribution shape of the multi-secondary electron beam 300 is evaluated after specifying the overall positional relationship. Specifically, the shape evaluation value calculator 95 calculates the shape evaluation value Eval.

図30は、実施の形態4における形状評価値を算出する手法を説明するための図である。図30の例では、例えば3×3本のマルチ2次電子ビーム300の位置が示されている。図30に示すように、各ビームの位置の情報から、隣接するビーム間を繋げた辺の長さlk、それぞれ4つの辺によって囲まれる4つの矩形の内角θkを求める。そして、形状評価値算出部95は、図30に示す式を用いて、各辺の長さlkと矩形の内角θkとを用いて形状評価値Evalを算出する。 30A and 30B are diagrams for explaining a method of calculating a shape evaluation value according to the fourth embodiment. FIG. In the example of FIG. 30, for example, the positions of 3×3 multi-secondary electron beams 300 are shown. As shown in FIG. 30, from the position information of each beam, the length lk of the side connecting adjacent beams and the interior angle θk of four rectangles surrounded by the four sides are obtained. Then, the shape evaluation value calculator 95 calculates the shape evaluation value Eval using the length lk of each side and the interior angle θk of the rectangle using the formula shown in FIG.

判定工程(S121-2)として、判定部96は、マルチ2次電子ビーム300のビーム分布形状が所定の範囲内かどうかを判定する。具体的には、形状評価値Evalが所定の範囲内かどうかを判定する。形状評価値Evalが所定の範囲内ではない場合には歪調整工程(S121-3)に進む。形状評価値Evalが所定の範囲内である場合には回転中心算出工程(S122)に進む。 As the determination step (S121-2), the determination unit 96 determines whether the beam distribution shape of the multi-secondary electron beam 300 is within a predetermined range. Specifically, it is determined whether the shape evaluation value Eval is within a predetermined range. If the shape evaluation value Eval is not within the predetermined range, the process proceeds to the distortion adjustment step (S121-3). If the shape evaluation value Eval is within the predetermined range, the process proceeds to the rotation center calculation step (S122).

歪調整工程(S121-3)として、歪調整処理部97は、マルチ2次電子ビーム300のビーム分布形状を調整する。具体的には、歪調整処理部97は、歪補正器制御回路135を制御するコマンドを出力する。歪補正器制御回路135は、歪補正器232の励磁を調整することにより、マルチ2次電子ビーム300のビーム分布形状を調整する。 As the distortion adjustment step (S121-3), the distortion adjustment processor 97 adjusts the beam distribution shape of the multi-secondary electron beam 300. FIG. Specifically, the distortion adjustment processing section 97 outputs a command for controlling the distortion corrector control circuit 135 . The distortion corrector control circuit 135 adjusts the beam distribution shape of the multi-secondary electron beam 300 by adjusting the excitation of the distortion corrector 232 .

図31は、実施の形態4における歪補正器の構成の一例と調整方法の一例を説明するための図である。図31において、歪補正器232は、例えば、C1~C8で示す8極の磁極により構成される。8極の磁極によって、マルチ2次電子ビーム30を取り囲むように配置される。図31の例では、中心側にC1、C2、C5,C6がS極、C3、C4、C7,C8がN極になるように励磁した状態を示す。この場合には、実線で示す向きに磁界が生じる。これにより、x方向では引っ張る方向にローレンツ力が働き、y方向では圧縮方向にローレンツ力が働く。よって、ビーム分布形状はx方向に延び、y方向に縮むように補正される。また、8極の磁極の励磁方向を逆にすれば、点線で示す向きに磁界が生じる。これにより、y方向では引っ張る方向にローレンツ力が働き、x方向では圧縮方向にローレンツ力が働く。よって、ビーム分布形状はy方向に延び、x方向に縮むように補正される。 31A and 31B are diagrams for explaining an example of a configuration of a distortion corrector and an example of an adjustment method according to Embodiment 4. FIG. In FIG. 31, the distortion corrector 232 is composed of, for example, eight magnetic poles indicated by C1 to C8. The eight magnetic poles are arranged to surround the multi-secondary electron beam 30 . In the example of FIG. 31, a state is shown in which C1, C2, C5 and C6 are magnetized toward the center side and C3, C4, C7 and C8 are magnetized to become N poles. In this case, a magnetic field is generated in the direction indicated by the solid line. As a result, the Lorentz force works in the direction of tension in the x direction, and the Lorentz force works in the direction of compression in the y direction. Therefore, the beam distribution shape is corrected to extend in the x direction and shrink in the y direction. Also, if the excitation directions of the eight magnetic poles are reversed, a magnetic field is generated in the direction indicated by the dotted line. As a result, the Lorentz force works in the direction of tension in the y direction, and the Lorentz force works in the direction of compression in the x direction. Therefore, the beam distribution shape is corrected to extend in the y direction and contract in the x direction.

図32は、実施の形態4における歪補正器の構成の他の一例と調整方法の他の一例を説明するための図である。図32において、歪補正器232は、図31と同様、例えば、C1~C8で示す8極の磁極により構成される。図32の例では、中心側にC1、C4、C5,C8がS極、C2、C3、C6,C7がN極になるように励磁した状態を示す。この場合には、実線で示す向きに磁界が生じる。これにより、x方向に対して、135°-315°の方向では引っ張る方向にローレンツ力が働き、45°-225°の方向では圧縮方向にローレンツ力が働く。よって、ビーム分布形状は135°-315°の方向に延び、45°-225°の方向に縮むように補正される。また、8極の磁極の励磁方向を逆にすれば、点線で示す向きに磁界が生じる。これにより、45°-225°の方向では引っ張る方向にローレンツ力が働き、135°-315°の方向では圧縮方向にローレンツ力が働く。よって、ビーム分布形状は45°-225°の方向に延び、135°-315°の方向に縮むように補正される。 32A and 32B are diagrams for explaining another example of the configuration of the distortion corrector and another example of the adjustment method according to Embodiment 4. FIG. In FIG. 32, the distortion corrector 232 is composed of, for example, eight magnetic poles indicated by C1 to C8, as in FIG. In the example of FIG. 32, a state is shown in which C1, C4, C5 and C8 are magnetized toward the center side and C2, C3, C6 and C7 are magnetized to become N poles. In this case, a magnetic field is generated in the direction indicated by the solid line. As a result, the Lorentz force works in the direction of tension in the direction of 135°-315° with respect to the x direction, and the Lorentz force works in the direction of compression in the direction of 45°-225°. Therefore, the beam distribution shape is corrected to extend in the direction of 135°-315° and contract in the direction of 45°-225°. Also, if the excitation directions of the eight magnetic poles are reversed, a magnetic field is generated in the direction indicated by the dotted line. As a result, the Lorentz force works in the direction of tension in the direction of 45°-225°, and the Lorentz force works in the direction of compression in the direction of 135°-315°. Therefore, the beam distribution shape is corrected to extend in the direction of 45°-225° and contract in the direction of 135°-315°.

ビーム分布形状を調整後は、2次ビームスキャン及び画像取得工程(S104)に戻り、ビーム分布形状が所定の範囲内になるまで、2次ビームスキャン及び画像取得工程(S104)から歪調整工程(S121-3)までの各工程を繰り返す。以降の各工程の内容は、実施の形態1と同様である。よって、シフト量は、形状評価値が所定の範囲内の状態で算出されることになる。 After adjusting the beam distribution shape, the process returns to the secondary beam scanning and image acquisition step (S104), and the steps from the secondary beam scanning and image acquisition step (S104) to the distortion adjustment step (S104) are repeated until the beam distribution shape is within a predetermined range. Each step up to S121-3) is repeated. The contents of subsequent steps are the same as in the first embodiment. Therefore, the shift amount is calculated while the shape evaluation value is within a predetermined range.

以上のように、実施の形態4では、全体位置関係を特定した後にビーム分布形状が設計値からずれていた場合に、歪調整を行ってから、位置合わせのフローを進める。これにより、高精度に位置合わせができる。 As described above, in the fourth embodiment, when the beam distribution shape deviates from the design value after specifying the overall positional relationship, the alignment flow is advanced after performing distortion adjustment. This enables highly accurate alignment.

以上の説明において、一連の「~回路」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「~回路」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いてもよい。或いは、異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、FD、或いはROM(リードオンリメモリ)等の記録媒体に記録されればよい。例えば、位置回路107、比較回路108、参照画像作成回路112、ステージ制御回路114、レンズ制御回路124、ブランキング制御回路126、偏向制御回路128、検出器ステージ制御回路130、E×B制御回路133、及び位置合わせ回路134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 (the 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, position circuit 107, comparison circuit 108, reference image generation circuit 112, stage control circuit 114, lens control circuit 124, blanking control circuit 126, deflection control circuit 128, detector stage control circuit 130, E×B control circuit 133 , and alignment circuitry 134 may comprise at least one processing circuitry as described above. For example, the processing within these circuits may be performed by the control computer 110 .

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

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2次電子ビームの位置合わせ方法、マルチ2次電子ビームの位置合わせ装置、及び電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-secondary electron beam alignment methods, multi-secondary electron beam alignment devices, and electron beam inspection devices that have the elements of the present invention and can be appropriately modified in design by those skilled in the art are included in the present invention. Included in scope.

8 1次電子ビーム
20 マルチ1次電子ビーム
22 穴
29 サブ照射領域
30 フレーム領域
31 フレーム画像
32 ストライプ領域
33 矩形領域
34 照射領域
50,52,56 記憶装置
54 フレーム画像作成部
57 位置合わせ部
58 比較部
62 コーナー画像抽出部
64 コーナー部位置関係算出部
66 全体位置関係特定部
68 回転中心算出部
70 ベクトル演算部
72 中心対応座標算出部
74 シフト量算出部
76 回転角度算出部
78 シフト処理部
79 回転処理部
80 ビーム位置算出部
82 合成部
84 検出エレメント座標算出部
90 ビームピッチ算出部
92 判定部
94 ビームピッチ調整処理部
95 形状評価値算出部
96 判定部
97 歪調整処理部
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
130 検出器ステージ制御回路
132 駆動機構
133 E×B制御回路
134 位置合わせ回路
135 歪補正器制御回路
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
224 電磁レンズ
225 検出器アパーチャアレイ基板
226 偏向器
227 回転ステージ
228 x,yステージ
229 検出器ステージ
230,231 アライメントコイル
232 歪補正器
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 20 Multi primary electron beam 22 Hole 29 Sub-irradiation area 30 Frame area 31 Frame image 32 Stripe area 33 Rectangular area 34 Irradiation areas 50, 52, 56 Storage device 54 Frame image creation unit 57 Alignment unit 58 Comparison Section 62 corner image extraction section 64 corner positional relationship calculation section 66 overall positional relationship identification section 68 rotation center calculation section 70 vector calculation section 72 center corresponding coordinate calculation section 74 shift amount calculation section 76 rotation angle calculation section 78 shift processing section 79 rotation Processing unit 80 Beam position calculation unit 82 Synthesis unit 84 Detection element coordinate calculation unit 90 Beam pitch calculation unit 92 Judgment unit 94 Beam pitch adjustment processing unit 95 Shape evaluation value calculation unit 96 Judgment unit 97 Distortion adjustment processing unit 100 Inspection device 101 Substrate 102 Electron beam column 103 Inspection chamber 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 130 Detector stage control circuit 132 Driving mechanism 133 E×B control circuit 134 Alignment circuit 135 Distortion corrector control circuit 142 Driving mechanism 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 Shaping Aperture Array Substrate 205, 206, 207, 224 Electromagnetic Lens 208 Main Deflector 209 Sub Deflector 212 collective blanking deflector 213 limiting aperture substrate 214 E×B separator 216 mirror 218 deflector 222 multi-detector 224 electromagnetic lens 225 detector aperture array substrate 226 deflector 227 rotary stage 228 x, y stage 229 detector stage 230, 231 alignment coil 232 distortion corrector 300 multi secondary electron beam 301 representative secondary electron beam 330 inspection region 332 chip

Claims (9)

ステージ上の対象物面から放出されるマルチ2次電子ビームで、マルチ検出器の格子状に配列された複数の第1の検出エレメント上を走査する工程と、
前記マルチ検出器で前記マルチ2次電子ビームのうちコーナーに位置するコーナービームを含む複数のビームを検出する工程と、
前記コーナービームを含む前記複数のビームと前記複数の第1の検出エレメントのうち前記複数のビームを検出した複数の第2の検出エレメントとの位置関係を算出する工程と、
前記位置関係に基づいて、前記複数の第1の検出エレメントを前記マルチ2次電子ビームに位置合わせするためのシフト量を算出する工程と、
前記シフト量を用いて前記マルチ検出器を前記マルチ2次電子ビームに対して相対的に移動させる工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ2次電子ビームの位置合わせ方法。
scanning a plurality of first detection elements arranged in a grid pattern of a multi-detector with multiple secondary electron beams emitted from an object surface on the stage;
detecting a plurality of beams including a corner beam positioned at a corner among the multiple secondary electron beams with the multi-detector;
calculating a positional relationship between the plurality of beams including the corner beam and a plurality of second detection elements among the plurality of first detection elements that have detected the plurality of beams;
calculating a shift amount for aligning the plurality of first detection elements with the multi-secondary electron beam based on the positional relationship;
using the shift amount to move the multi-detector relative to the multi-secondary electron beam;
A method for aligning multiple secondary electron beams, comprising:
前記位置関係と前記マルチ検出器の回転中心座標とを用いて、前記複数の第1の検出エレメントを前記マルチ2次電子ビームに位置合わせするための回転角度を算出する工程と、
前記回転角度で前記マルチ検出器を前記マルチ2次電子ビームに対して相対的に回転させる工程と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載のマルチ2次電子ビームの位置合わせ方法。
calculating a rotation angle for aligning the plurality of first detection elements with the multi-secondary electron beam using the positional relationship and the rotation center coordinates of the multi-detector;
rotating the multi-detector relative to the multi-secondary electron beam at the rotation angle;
2. The method of aligning multiple secondary electron beams of claim 1, further comprising:
前記マルチ検出器を第1の回転角度で回転させる工程と、
回転後の状態で、前記試料面から放出されるマルチ2次電子ビームで前記複数の第1の検出エレメント上を走査する工程と、
回転後の状態で、前記マルチ検出器で前記コーナービームを含む前記複数のビームを検出する工程と、
前記コーナービームを含む前記複数のビームと回転後の前記複数の第2の検出エレメントとの位置関係を算出する工程と、
前記マルチ検出器を回転させた前記第1の回転角度と、回転前後の前記位置関係とに基づいて、前記マルチ検出器の回転中心座標を算出する工程と、
回転前後の前記位置関係の一方と前記マルチ検出器の回転中心座標とを用いて、前記複数の第1の検出エレメントを前記マルチ2次電子ビームに位置合わせするための第2の回転角度を算出する工程と、
前記第2の回転角度で前記マルチ検出器を前記マルチ2次電子ビームに対して相対的に回転させる工程と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載のマルチ2次電子ビームの位置合わせ方法。
rotating the multi-detector through a first rotation angle;
scanning the multiple secondary electron beams emitted from the sample surface over the plurality of first detection elements in the rotated state;
detecting the plurality of beams, including the corner beam, with the multi-detector in a post-rotation state;
calculating a positional relationship between the plurality of beams including the corner beam and the plurality of second detection elements after rotation;
calculating rotation center coordinates of the multi-detector based on the first rotation angle by which the multi-detector is rotated and the positional relationship before and after the rotation;
A second rotation angle for aligning the plurality of first detection elements with the multi-secondary electron beam is calculated using one of the positional relationships before and after rotation and the rotation center coordinates of the multi-detector. and
rotating the multi-detector relative to the multi-secondary electron beam by the second rotation angle;
2. The method of aligning multiple secondary electron beams of claim 1, further comprising:
前記マルチ2次電子ビームで走査する場合に、前記マルチ2次電子ビームのビーム間ピッチの4倍以上の走査範囲を走査す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2次電子ビームの位置合わせ方法。 4. The multi-secondary electron beam according to any one of claims 1 to 3, wherein when scanning with the multi-secondary electron beam, scanning is performed in a scanning range that is four times or more the inter-beam pitch of the multi-secondary electron beam. E-beam alignment method. 前記シフト量を用いて、前記マルチ2次電子ビームの軌道をシフトさせることにより、前記マルチ検出器を前記マルチ2次電子ビームに対して相対的に移動させることを特徴とする請求項1記載のマルチ2次電子ビームの位置合わせ方法。 2. The method according to claim 1, wherein the shift amount is used to shift the trajectory of the multi-secondary electron beam, thereby moving the multi-detector relative to the multi-secondary electron beam. Alignment method for multiple secondary electron beams. 前記位置関係に基づいて、前記マルチ2次電子ビームのビームピッチを算出する工程と、
前記ビームピッチが所定の範囲内かどうかを判定する工程と、
前記ビームピッチが所定の範囲内ではない場合にビームピッチを調整する工程と、
をさらに備え、
前記シフト量は、前記ビームピッチが所定の範囲内の状態で算出されることを特徴とする請求項1記載のマルチ2次電子ビームの位置合わせ方法。
calculating a beam pitch of the multiple secondary electron beams based on the positional relationship;
determining whether the beam pitch is within a predetermined range;
adjusting the beam pitch if the beam pitch is not within a predetermined range;
further comprising
2. The method of aligning multiple secondary electron beams according to claim 1, wherein the shift amount is calculated with the beam pitch within a predetermined range.
前記マルチ2次電子ビーム全体と、前記複数の第1の検出エレメント全体との全体位置関係を算出する工程と、
前記全体位置関係に基づいて、マルチ2次電子ビームのビーム分布形状を評価するための形状評価値を算出する工程と、
前記形状評価値が所定の範囲内かどうかを判定する工程と、
前記形状評価値が所定の範囲内ではない場合に前記マルチ2次電子ビームのビーム分布形状を調整する工程と、
をさらに備え、
前記シフト量は、前記形状評価値が所定の範囲内の状態で算出されることを特徴とする請求項1記載のマルチ2次電子ビームの位置合わせ方法。
calculating an overall positional relationship between the entire multi-secondary electron beam and the entire plurality of first detection elements;
calculating a shape evaluation value for evaluating a beam distribution shape of the multi-secondary electron beam based on the overall positional relationship;
a step of determining whether the shape evaluation value is within a predetermined range;
adjusting the beam distribution shape of the multi-secondary electron beam when the shape evaluation value is not within a predetermined range;
further comprising
2. The method of aligning multiple secondary electron beams according to claim 1, wherein the shift amount is calculated when the shape evaluation value is within a predetermined range.
ステージと、
前記ステージ上の対象物面をマルチ1次電子ビームで照射する電子光学系と、
格子状に配列された複数の第1の検出エレメントを有し、前記マルチ1次電子ビームの照射によって前記対象物面から放出されるマルチ2次電子ビームのうちコーナーに位置するコーナービームを含む複数のビームを検出するマルチ検出器と、
前記マルチ2次電子ビームで前記複数の第1の検出エレメント上を走査する2次系偏向器と、
前記コーナービームを含む前記複数のビームと前記複数の第1の検出エレメントのうち前記複数のビームを検出した複数の第2の検出エレメントとの位置関係を算出する位置関係算出部と、
前記位置関係に基づいて、前記複数の第1の検出エレメントを前記マルチ2次荷電粒子ビームに位置合わせするためのシフト量を算出するシフト量算出部と、
前記シフト量を用いて前記マルチ検出器を前記マルチ2次電子ビームに対して相対的に移動させる移動機構と、
を備えたことを特徴とするマルチ2次電子ビームの位置合わせ装置。
a stage;
an electron optical system for irradiating an object surface on the stage with multiple primary electron beams;
a plurality of first detection elements arranged in a lattice, including corner beams located at corners of the multi-secondary electron beams emitted from the object surface by the irradiation of the multi-primary electron beams; a multi-detector for detecting beams of
a secondary system deflector that scans the plurality of first detection elements with the multiple secondary electron beams;
a positional relationship calculator that calculates a positional relationship between the plurality of beams including the corner beam and a plurality of second detection elements among the plurality of first detection elements that have detected the plurality of beams;
a shift amount calculation unit that calculates, based on the positional relationship, a shift amount for aligning the plurality of first detection elements with the multiple secondary charged particle beams;
a movement mechanism for moving the multi-detector relative to the multi-secondary electron beam using the shift amount;
A multi-secondary electron beam alignment device comprising:
ステージと、
前記ステージ上の対象物面をマルチ1次電子ビームで照射する電子光学系と、
格子状に配列された複数の第1の検出エレメントを有し、前記マルチ1次電子ビームの照射によって前記対象物面から放出されるマルチ2次電子ビームのうちコーナーに位置するコーナービームを含む複数のビームを検出するマルチ検出器と、
前記マルチ2次電子ビームで前記複数の第1の検出エレメント上を走査する2次系偏向器と、
前記コーナービームを含む前記複数のビームと前記複数の第1の検出エレメントのうち前記複数のビームを検出した複数の第2の検出エレメントとの位置関係を算出する位置関係算出部と、
前記位置関係に基づいて、前記複数の第1の検出エレメントを前記マルチ2次荷電粒子ビームに位置合わせするためのシフト量を算出するシフト量算出部と、
前記シフト量を用いて前記マルチ検出器を前記マルチ2次電子ビームに対して相対的に移動させる移動機構と、
前記ステージ上に載置される被検査基板の2次電子画像を所定の画像と比較する比較部と、
を備え、
前記2次電子画像は、前記ステージ上の被検査基板をマルチ1次電子ビームで照射し、前記マルチ1次電子ビームの照射によって前記被検査基板から放出されるマルチ2次電子ビームを前記マルチ検出器が検出することによって取得されることを特徴とする電子ビーム検査装置。
a stage;
an electron optical system for irradiating an object surface on the stage with multiple primary electron beams;
a plurality of first detection elements arranged in a lattice, including corner beams located at corners of the multi-secondary electron beams emitted from the object surface by the irradiation of the multi-primary electron beams; a multi-detector for detecting beams of
a secondary system deflector that scans the plurality of first detection elements with the multiple secondary electron beams;
a positional relationship calculator that calculates a positional relationship between the plurality of beams including the corner beam and a plurality of second detection elements among the plurality of first detection elements that have detected the plurality of beams;
a shift amount calculation unit that calculates, based on the positional relationship, a shift amount for aligning the plurality of first detection elements with the multiple secondary charged particle beams;
a movement mechanism for moving the multi-detector relative to the multi-secondary electron beam using the shift amount;
a comparison unit that compares a secondary electron image of the substrate to be inspected placed on the stage with a predetermined image;
with
The secondary electron image is obtained by irradiating the substrate to be inspected on the stage with multiple primary electron beams, and performing the multiple detection of the multiple secondary electron beams emitted from the substrate to be inspected by the irradiation of the multiple primary electron beams. An electron beam inspection apparatus, characterized in that it is acquired by detecting a device.
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