JP7126355B2 - 荷電粒子ビーム検査方法 - Google Patents

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Description

本発明は、荷電粒子ビーム検査方法に関する。例えば、電子線によるマルチビームを照射して放出されるパターンの２次電子画像を取得してパターンを検査する検査装置に関する。
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。
そして、多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになっている。近年、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。よって、半導体ウェハ上に転写された超微細パターンの欠陥を検査する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。
検査手法としては、拡大光学系を用いて半導体ウェハやリソグラフィマスク等の試料上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、パターン検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ－ダイ）検査」や、パターン設計されたＣＡＤデータをマスクにパターンを描画する時に描画装置が入力するための装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計パターンデータ）を検査装置に入力して、これをベースに設計画像データ（参照画像）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる光学画像とを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ－データベース）検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、検査対象基板はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。検査対象基板には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。検査対象基板を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。
上述したパターン検査装置では、レーザ光を検査対象基板に照射して、その透過像或いは反射像を撮像することにより、光学画像を取得する。これに対して、直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶようなアレイ配列の複数の電子ビームで構成されるマルチビームを検査対象基板に照射して、検査対象基板から放出される各ビームに対応する２次電子を検出して、パターン像を取得する検査装置の開発も進んでいる。かかるマルチビームを含む電子ビームを用いたパターン検査装置では、検査対象基板の小領域毎に走査して２次電子を検出する。その際、ビームを走査している間は検査対象基板の位置を固定し、走査終了後に次の小領域へと検査対象基板の位置を移動させる、いわゆるステップアンドリピート動作が行われる。直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶようなアレイ配列のマルチビームを用いることで、限られた領域内に多数のビームを配置できるので、一度に多数の小領域の走査を同時に行うことが可能になる。そのため、スループットの向上が期待されている。しかしながら、ステップアンドリピート動作では、ステージの移動毎にステージ位置が安定するまでの整定時間（オーバーヘッド時間）が必要になる。１回の走査範囲（小領域）は小さいため、基板全体を走査するには、ステージのステップ回数が膨大な回数になる。よって、ステップ回数に整定時間を乗じた時間だけ、走査に要しない無駄な時間が発生してしまう。マルチビームを用いて基板上を走査する場合でも、基板１枚について、例えば、８０時間以上の走査に要しない時間が発生してしまうという試算もある。
特許文献１には、マルチビーム型の検査装置において、マルチビームのうち異なる複数のビームを用いて、各画像基準領域内の２次元状のｎ１×ｍ１個の照射単位領域が照射される事が記載されている。
特開２０１７－０９００６３号公報
そこで、本発明の一態様は、電子ビーム間の特性の違いによる試料の欠陥の誤検出を抑制可能な荷電粒子ビーム検査方法を提供する。
本発明の一態様の検査方法は、ステージ上に試料を載置し、ステージの移動をさせながら、複数の荷電粒子ビームのうちの１本の第１の荷電粒子ビームを用いて試料上の第１のビーム走査領域の第１の走査をすることにより、第１のビーム走査領域内の複数の第１の検査単位の第１の検査を行い、ステージの移動をさせながら、複数の荷電粒子ビームのうちの１本の第２の荷電粒子ビームを用いて試料上の第２のビーム走査領域の第２の走査をすることにより、第２のビーム走査領域内の第２の検査単位の第２の検査を行う荷電粒子ビーム検査方法であって、複数の第１の検査単位は互いに重複する検査重複領域を有し、第１のビーム走査領域は、第１の検査単位の、移動の方向に、第１の検査単位のビームマージンを有し、第１の検査単位の移動の方向の長さをＦＳ ｘ 、検査重複領域の移動の方向の長さをＦＯ ｘ 、第１の検査単位の移動の方向に隣接して設けられたビームマージンの長さをＢＭ ｘ 、ｍ及びｎは整数としたときに、第１の荷電粒子ビームと第２の荷電粒子ビームの間隔ＢＰ ｘ は（ＦＳ ｘ －ＦＯ ｘ ）×ｍに等しく、第１のビーム走査領域の、移動の方向の長さＢＳ ｘ は（ＦＳ ｘ －ＦＯ ｘ ）×ｎ＋ＦＯ ｘ ＋ＢＭ ｘ ×２に等しい。
また、本発明の一態様の検査方法は、ステージ上に試料を載置し、ステージの移動をさせながら、複数の荷電粒子ビームのうちの１本の第１の荷電粒子ビームを用いて試料上の第１のビーム走査領域の第１の走査をすることにより、第１のビーム走査領域内の複数の第１の検査単位の第１の検査を行い、ステージの移動をさせながら、複数の荷電粒子ビームのうちの１本の第２の荷電粒子ビームを用いて試料上の第２のビーム走査領域の第２の走査をすることにより、第２のビーム走査領域内の第２の検査単位の第２の検査を行う荷電粒子ビーム検査方法であって、複数の第１の検査単位は互いに重複する検査重複領域を有し、第１のビーム走査領域は、第１の検査単位の、移動の方向に、第１の検査単位のビームマージンを有し、第１の検査単位を取り囲む辺のうちの第１の一辺の長さをＦＳｘ、検査重複領域を取り囲む辺のうちの第１の一辺に平行な第２の一辺の長さをＦＯｘ、第１の検査単位に隣接して設けられたビームマージンの第１の一辺に平行な第３の一辺の長さをＢＭｘ、第１の一辺の移動の方向からのずれ角をθ、ｍ及びｎは整数としたときに、第１の荷電粒子ビームと第２の荷電粒子ビームの間隔ＢＰｘは、（ＦＳｘ－ＦＯｘ）×ｍ／ｃｏｓθであり、第１のビーム走査領域の、移動の方向の長さは（ＦＳｘ－ＦＯｘ）×ｎ＋ＦＯｘ＋ＢＭｘ×２）／ｃｏｓθである。
本発明の一態様によれば、電子ビーム間の特性の違いによる試料の欠陥の誤検出を抑制可能な荷電粒子ビーム検査方法の提供が可能になる。
第１の実施形態におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。 第１の実施形態における成形アパーチャアレイ部材の構成を示す概念図である。 第１の実施形態における検査装置内のビームの軌道を説明するための図である。 第１の実施形態における第１のビーム走査領域Ａ１を説明するための模式図である。 第１の実施形態における第１のビーム走査領域Ａ１、第２のビーム走査領域Ａ２、第３のビーム走査領域Ａ３及び第４のビーム走査領域Ａ４を示す模式図である。 第１の実施形態における荷電粒子ビーム検査方法のフローチャートである。 第２の実施形態における第１のビーム走査領域Ａ１、第２のビーム走査領域Ａ２、第３のビーム走査領域Ａ３、第４のビーム走査領域Ａ４、第５のビーム走査領域Ａ５、第６のビーム走査領域Ａ６、第７のビーム走査領域Ａ７、第８のビーム走査領域Ａ８を示す模式図である。 第２の実施形態における第１のビーム走査領域Ａ１、第２のビーム走査領域Ａ２、第３のビーム走査領域Ａ３、第４のビーム走査領域Ａ４、第５のビーム走査領域Ａ５、第６のビーム走査領域Ａ６、第７のビーム走査領域Ａ７、第８のビーム走査領域Ａ８を示す模式図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた場合について説明する。但し、これに限るものではない。イオンビーム等のその他の荷電粒子ビームを用いても構わない。
（第１の実施形態）
本発明の一態様の荷電粒子ビーム検査方法は、ステージ上に試料を載置し、ステージの移動をさせながら、複数の荷電粒子ビームのうちの１本の第１の荷電粒子ビームを用いて試料上の第１のビーム走査領域の第１の走査をすることにより、第１のビーム走査領域内の第１の検査単位の第１の検査を行い、ステージの移動をさせながら、複数の荷電粒子ビームのうちの１本の第２の荷電粒子ビームを用いて試料上の第２のビーム走査領域の第２の走査をすることにより、第２のビーム走査領域内の第２の検査単位の第２の検査を行う。
図１は、第１の実施形態におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。図１において、基板に形成されたパターンを検査する検査装置１００は、荷電粒子ビーム検査装置の一例である。検査装置１００は、電子光学画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０（制御部）を備えている。電子光学画像取得機構１５０は、電子ビームカラム１０２（電子鏡筒）、検査室１０３、検出回路１０６、ストライプパターンメモリ１２３、ステージ駆動機構１４２、及びレーザ測長システム１２２を備えている。電子ビームカラム１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ基板２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、副偏向器２０９、一括ブランキング偏向器２１２、ビームセパレーター２１４、投影レンズ２２４、２２６、偏向器２２８、及びマルチ検出器２２２が配置されている。
検査室１０３内には、少なくともＸＹ平面上を移動可能なＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、検査対象となるチップパターンが形成された試料１０１が配置される。試料１０１には、露光用マスクやシリコンウェハ等の半導体基板が含まれる。試料１０１は、例えば、パターン形成面を上側に向けてＸＹステージ１０５に配置される。また、ＸＹステージ１０５上には、検査室１０３の外部に配置されたレーザ測長システム１２２から照射されるレーザ測長用のレーザ光を反射するミラー２１６が配置されている。マルチ検出器２２２は、電子ビームカラム１０２の外部で検出回路１０６に接続される。検出回路１０６は、ストライプパターンメモリ１２３に接続される。
制御系回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路１１２、ステージ制御回路１１４、レンズ制御回路１２４、ブランキング制御回路１２６、偏向制御回路１２８、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、モニタ１１７、メモリ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。また、ストライプパターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。また、ＸＹステージ１０５は、ステージ制御回路１１４の制御の下に駆動機構１４２により駆動される。駆動機構１４２では、例えば、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ－Ｙ－θ）モータの様な駆動系が構成され、ＸＹステージ１０５が移動可能となっている。これらの、図示しないＸモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。ＸＹステージ１０５は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。そして、ＸＹステージ１０５の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。レーザ測長システム１２２は、ミラー２１６からの反射光を受光することによって、レーザ干渉法の原理でＸＹステージ１０５の位置を測長する。
電子銃２０１には、図示しない高圧電源回路が接続され、電子銃２０１内の図示しないフィラメントと引出電極間への高圧電源回路からの加速電圧の印加と共に、所定の引出電極の電圧の印加と所定の温度のカソード（フィラメント）の加熱によって、カソードから放出された電子群が加速させられ、電子ビームとなって放出される。照明レンズ２０２、縮小レンズ２０５、対物レンズ２０７、及び投影レンズ２２４，２２６は、例えば電磁レンズが用いられ、共にレンズ制御回路１２４によって制御される。また、ビームセパレーター２１４もレンズ制御回路１２４によって制御される。一括ブランキング偏向器２１２、及び偏向器２２８は、それぞれ少なくとも２極の電極群により構成され、ブランキング制御回路１２６によって制御される。主偏向器２０８、及び副偏向器２０９は、それぞれ少なくとも４極の電極群により構成され、偏向制御回路１２８によって制御される。
試料１０１が複数のチップ（ダイ）パターンが形成された半導体ウェハである場合には、かかるチップ（ダイ）パターンのパターンデータが検査装置１００の外部から入力され、記憶装置１０９に格納される。試料１０１が露光用マスクである場合には、かかる露光用マスクにマスクパターンを形成する基になる設計パターンデータが検査装置１００の外部から入力され、記憶装置１０９に格納される。
ここで、図１では、第１の実施形態を説明する上で必要な構成を記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。
図２は、第１の実施形態における成形アパーチャアレイ部材の構成を示す概念図である。図２において、成形アパーチャアレイ基板２０３には、２次元状（行列状）の横（Ｘ方向）Ｎ列×縦（ｙ方向）Ｎ’段（Ｎは２以上の整数、Ｎ’は１以上の整数）の穴（開口部）２２がｘ，ｙ方向（ｘ：第１の方向、ｙ：第２の方向）に所定の配列ピッチＬで形成されている。なお、マルチビームの縮小倍率がａ倍（マルチビーム径を１／ａに縮小して試料１０１に照射する場合）、試料１０１上でのｘ，ｙ方向に対するマルチビームのビーム間ピッチをｐとする場合、配列ピッチＬは、Ｌ＝（ａ×ｐ）の関係となる。図２の例では、Ｎ＝５、Ｎ’＝５の５×５本のマルチビーム形成用の穴２２が形成される場合を示している。次に検査装置１００における電子光学画像取得機構１５０の動作について説明する。
図３は、第１の実施形態における検査装置内のビームの軌道を説明するための図である。電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ基板２０３全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板２０３には、図２に示すように、矩形の複数の穴２２（開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴２２が含まれる領域を照明する。複数の穴２２の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２をそれぞれ通過することによって、例えば矩形或いは円形の複数の電子ビーム（マルチビーム）（複数の電子ビーム）２０ａ～２０ｄ（図１及び図３の実線）が形成される。
形成されたマルチビーム２０ａ～２０ｄは、その後、クロスオーバー（Ｃ．Ｏ．）を形成し、マルチビーム２０のクロスオーバー位置に配置されたビームセパレーター２１４を通過した後、縮小レンズ２０５によって、縮小され、制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、成形アパーチャアレイ基板２０３と縮小レンズ２０５との間に配置された一括ブランキング偏向器２１２によって、マルチビーム２０ａ～２０ｄ全体が一括して偏向された場合には、制限アパーチャ基板２０６の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２０６によって遮蔽される。一方、一括ブランキング偏向器２１２によって偏向されなかったマルチビーム２０ａ～２０ｄは、図１に示すように制限アパーチャ基板２０６の中心の穴を通過する。かかる一括ブランキング偏向器２１２のＯＮ／ＯＦＦによって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが一括制御される。このように、制限アパーチャ基板２０６は、一括ブランキング偏向器２１２によってビームＯＦＦの状態になるように偏向されたマルチビーム２０ａ～２０ｄを遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ基板２０６を通過したビーム群により、マルチビーム２０ａ～２０ｄが形成される。制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０ａ～２０ｄは、対物レンズ２０７により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像（ビーム径）となり、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって、制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０全体が同方向に一括して偏向され、各ビームの試料１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。かかる場合に、主偏向器２０８によって、各ビームが走査する後述する単位検査領域の基準位置をそれぞれ照射するようにマルチビーム２０全体を一括偏向すると共に、ＸＹステージ１０５の移動に追従するように、トラッキング偏向を行う。そして、副偏向器２０９によって、各ビームがそれぞれ対応する単位検査領域内のＮ×Ｎ’個のサブ領域（後述するグリッド２９）を走査するようにマルチビーム２０全体を一括偏向する。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的には成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２の配列ピッチＬ（＝ａｐ）に上述した所望の縮小率（１／ａ）を乗じたピッチで並ぶことになる。このように、電子ビームカラム１０２は、一度に２次元状のＮ×Ｎ’本のマルチビーム２０を試料１０１に照射する。試料１０１の所望する位置にマルチビーム２０が照射されたことに起因して試料１０１からマルチビーム２０の各ビームに対応する２次電子の束（マルチ２次電子３００）（図１及び図３の点線）が放出される。
試料１０１から放出されたマルチ２次電子３００は、対物レンズ２０７によって、マルチ２次電子３００の中心側に屈折させられ、制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴に向かって進む。制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチ２次電子３００は、縮小レンズ２０５によって光軸とほぼ平行に屈折させられ、ビームセパレーター２１４に進む。
ここで、ビームセパレーター２１４はマルチビーム２０が進む方向（光軸）に直交する面上において電界と磁界を直交する方向に発生させる。電界は電子の進行方向に関わりなく同じ方向に力を及ぼす。これに対して、磁界はフレミング左手の法則に従って力を及ぼす。そのため電子の侵入方向によって電子に作用する力の向きを変化させることができる。ビームセパレーター２１４に上側から侵入してくるマルチビーム２０（１次電子ビーム）には、電界による力と磁界による力が打ち消し合い、マルチビーム２０は下方に直進する。これに対して、ビームセパレーター２１４に下側から侵入してくるマルチ２次電子３００には、電界による力と磁界による力がどちらも同じ方向に働き、マルチ２次電子３００は斜め上方に曲げられる。
斜め上方に曲げられたマルチ２次電子３００は、投影レンズ２２４，２２６によって、屈折させられながらマルチ検出器２２２に投影される。マルチ検出器２２２は、投影されたマルチ２次電子３００を検出する。マルチ検出器２２２は、図示しないダイオード型の２次元センサを有する。そして、マルチビーム２０の各ビームに対応するダイオード型の２次元センサ位置において、マルチ２次電子３００の各２次電子がダイオード型の２次元センサに衝突して、電子を発生し、２次電子画像データを後述する画素毎に生成する。マルチ検出器２２２がマルチ２次電子３００を検出しない場合には、偏向器２２８でマルチ２次電子３００をブランキング偏向することで受光面にマルチ２次電子３００を到達させないようにすればよい。
図４は、本実施形態における第１のビーム走査領域Ａ１を説明するための模式図である。
図４（ａ）は、第１の電子ビームが試料上で第１の走査をする第１のビーム走査領域Ａ１の範囲を説明するための模式図である。図４（ｂ）は、第１のビーム走査領域Ａ１の、ＸＹステージ１０５の移動の方向（Ｘ方向）の長さを説明する一例の図である。
第１の電子ビーム走査領域は、複数の検査フレームを有する。なお「検査フレーム」は「検査単位」の一例である。Ｘ方向フレームサイズはＦＳｘ、Ｙ方向フレームサイズはＦＳｙである。図４においては、各検査フレームの形状はＦＳｘ＝ＦＳｙの正方形である。また、各検査フレームを囲う辺、すなわち、上述の正方形の辺は、ＸＹステージ１０５の移動方向であるＸ方向又はＹ方向に平行である。
複数のフレームは、互いに重複する重なりを有している。Ｘ方向フレーム重なり量はＦＯｘ、Ｙ方向フレーム重なり量はＦＯｙである。
第１のビーム走査領域のＸ方向の幅は、Ｘ方向ビーム走査幅ＢＳｘである。第１のビーム走査領域のＹ方向の幅は、Ｙ方向ビーム走査幅ＢＳｙである。Ｘ方向ビーム走査幅ＢＳｘは、複数のフレームが並んでいる部分よりも、Ｘ方向において、それぞれＸ方向ビームマージンＢＭｘだけ大きい。また、Ｙ方向ビーム走査幅ＢＳｙは、複数のフレームが並んでいる部分よりも、Ｙ方向においてそれぞれＹ方向ビームマージンＢＭｙだけ大きい。
言い換えると、第１のビーム走査領域Ａ１は、第１の検査単位の、ＸＹステージ１０５の移動の方向又はＸＹステージ１０５の移動の方向に垂直な方向に、第１の検査単位のビームマージンを有する。
第１のビーム走査領域における、第１の電子ビームのＸ方向ビーム走査幅ＢＳｘは（ＦＳｘ－ＦＯｘ）×ｎ＋ＦＯｘ＋ＢＭｘ×２に等しい。ｎは整数であり、図４の場合ｎ＝３である。ここで「走査幅」は、第１の電子ビームの移動量と試料の移動量の兼ね合いにより決定される。
第１のビーム走査領域における、第１の電子ビームのＹ方向ビーム走査幅ＢＳｙは（ＦＳｙ－ＦＯｙ）×ｎ＋ＦＯｙ＋ＢＭｙ×２に等しい。ｎは整数であり、図４の場合ｎ＝４である。
図５は、本実施形態における第１のビーム走査領域Ａ１、第２のビーム走査領域Ａ２、第３のビーム走査領域Ａ３、第４のビーム走査領域Ａ４を示す模式図である。
図５（ａ）は、本実施形態における第１のビーム走査領域Ａ１、第２のビーム走査領域Ａ２、第３のビーム走査領域Ａ３、第４のビーム走査領域Ａ４を示す模式図である。なお、第１のビーム走査領域Ａ１について、Ｘ方向ビーム走査幅ＢＳｘ及びＹ方向ビーム走査幅ＢＳｙを示した。
図５（ｂ）は、本実施形態におけるＸ方向ビーム間隔を説明する模式図である。
第１の電子ビームを用いて第１のビーム走査領域Ａ１を検査する。第２の電子ビームを用いて第２のビーム走査領域Ａ２を走査する。第３の電子ビームを用いて第３のビーム走査領域Ａ３を走査する。第４の電子ビームを用いて第４のビーム走査領域Ａ４を走査する。
第１の電子ビームと第２の電子ビーム及び第３の電子ビームと第４の電子ビームは、Ｘ方向において、それぞれＸ方向ビーム間隔ＢＰｘだけ離間して配置されている。また、第１の電子ビームと第３の電子ビーム及び第２の電子ビームと第４の電子ビームは、それぞれＹ方向ビーム間隔ＢＰｙだけ離間して配置されている。複数の電子ビームは、Ｘ方向又はＹ方向に、略等間隔に配置されていることが好ましい。
第１のビーム走査領域Ａ１と第２のビーム走査領域Ａ２、及び第３のビーム走査領域Ａ３と第４のビーム走査領域Ａ４は、Ｘ方向において、互いに重複する、Ｘ方向ビーム重なり量ＢＯｘだけのビーム重複領域を有する。また、第１のビーム走査領域Ａ１と第３のビーム走査領域Ａ３、及び第２のビーム走査領域Ａ２と第４のビーム走査領域Ａ４は、Ｙ方向において、互いに重複する、Ｙ方向ビーム重なり量ＢＯｙだけのビーム重複領域を有する。
図５（ａ）において、第１のビーム走査領域Ａ１、第２のビーム走査領域Ａ２、第３のビーム走査領域Ａ３、第４のビーム走査領域Ａ４それぞれの大きさは互いに等しい。ただし、等しくなくても良い。
図５（ｂ）は、第１の荷電粒子ビームと第２の荷電粒子ビームの間隔と、第１のビーム走査領域Ａ１の、ＸＹステージ１０５の移動の方向に垂直な方向の長さ又はＸＹステージ１０５の移動の方向の長さを説明するための図である。
第１の荷電粒子ビームと第２の荷電粒子ビームの間隔ＢＰｘは、（ＦＳｘ－ＦＯｘ）×ｍに等しい。ｍは整数であり、図５の場合ｍ＝３である。
第１の荷電粒子ビームと第３の荷電粒子ビームの間隔ＢＰｙは、（ＦＳｙ－ＦＯｙ）×ｍに等しい。ｍは整数であり、図５の場合ｍ＝４である。
図６は、本実施形態における荷電粒子ビーム検査方法のフローチャートである。
まず、ＸＹステージ１０５上に、検査対象である試料を載置する（Ｓ１２）。
次に、ＸＹステージ１０５の第１の移動をおこない、検査対象のストライプ領域に複数の電子ビームの照射が可能となるようにする。（Ｓ１４）。
ここでストライプ領域とは、Ｘ方向にＸＹステージ１０５を連続移動させながら複数の電子ビームを走査して検査を行う一領域のことである。Ｙ方向にＸＹステージ１０５を連続移動させながら電子ビームを走査することが出来ない場合には、Ｘ方向のＸＹステージ１０５を連続移動させながら一つのストライプ領域の検査を行い、その後、他の検査対象のストライプ領域に電子ビームを照射して検査が可能となるようにＸＹステージ１０５をＹ方向に移動する。その後、Ｘ方向又はＸ方向と反対の方向にＸＹステージ１０５を連続移動させながら他の未検査のストライプ領域の検査を行うようにする。
次に、複数の電子ビームで構成されるマルチビームを試料に照射する。
次に、ストライプ領域内の検査のため、ＸＹステージ１０５の第２の移動を行う（Ｓ１６）。なお「ＸＹステージ１０５の第２の移動」は、「ＸＹステージ１０５のＸ方向の連続移動」の一例である。
次に、Ｘ方向にＸＹステージ１０５の第２の移動をさせながら、複数の電子ビームのうちの１本の第１の荷電粒子ビームを用いて、試料上の第１のビーム走査領域内の第１の検査フレームの第１の走査をする。これにより、第１のビーム走査領域内の第１の検査を行う（Ｓ１８）。
また、第１の検査と同時に、Ｘ方向にＸＹステージ１０５の連続移動をさせながら、複数の電子ビームのうちの１本の第２の荷電粒子ビームを用いて、試料上の第２のビーム走査領域内の第２の検査フレームの第２の走査をする。これにより、第２のビーム走査領域内の第２の検査を行う（Ｓ２０）。
次に、第１のビーム走査領域内及び第２のビーム走査領域内の全検査フレームの検査が終了したか否かを確認する（Ｓ２２）。
第１のビーム走査領域内及び第２のビーム走査領域内の全検査フレームの検査が終了していない場合には、第１の検査フレーム及び第２の検査フレームと、次に第１の荷電粒子ビームで検査される第３の検査フレーム及び次に第２の荷電粒子ビームで検査される第４の検査フレームが、Ｘ方向のフレーム重なり量ＦＯｘだけ重複するように、ＸＹステージの第３の移動を行う（Ｓ２４）。
第１のビーム走査領域内及び第２のビーム走査領域内の全検査フレームの検査が終了している場合には、検査対象のストライプ領域の検査が終了したか否かを確認する（Ｓ２６）。
検査対象のストライプ領域の検査が終了していない場合には、第１のビーム走査領域及び第２のビーム走査領域と、次に第１の荷電粒子ビームで検査される第３のビーム走査領域及び次に第２の荷電粒子ビームで検査される第４のビーム領域が、Ｘ方向ビーム重なり量ＢＯｘだけ重複するように、ＸＹステージの第４の移動を行う（Ｓ２８）。
検査対象のストライプ領域の検査が終了している場合には、全ストライプの検査が終了しているか否かを確認する（Ｓ３０）。
検査対象のストライプ領域の検査が終了していない場合には、検査対象であったストライプと次に検査対象になるストライプが、Ｙ方向ビーム重なり量ＢＯｙだけ重複するように、ＸＹステージ１０５の第５の移動を行う（Ｓ３２）。
全ストライプの検査が終了していれば、検査を終了する。
なお、ＸＹステージ１０５の移動のさせ方や、ビーム走査の方法は、上記のものに限定されない。
次に、本実施形態の作用効果を記載する。
複数の電子ビームを用いて試料表面に形成されたパターン等を検査する場合、複数の電子ビーム間の位置や明るさ等の特性の調整をすることが難しいという問題がある。仮に検査を行う前に特性を調整したとしても、検査中にずれてきてしまうという問題がある。
特に、複数の電子ビームを用いて一つの検査フレームを検査する場合には、複数の電子ビーム間に位置ずれや階調差が存在することにより、各電子ビームが照射された場所と場所との境界に疑似欠陥が生じる場合がある。
もし、特性のずれが再現性のあるものであれば、あらかじめ特性を補正することも可能である。しかし、特性のずれが、突発的に、または検査中に発生したものである場合には、補正が困難である。
そこで、本実施形態の電子ビーム検査方法では、ステージ上に試料を載置し、ステージの移動をさせながら、複数の荷電粒子ビームのうちの１本の第１の荷電粒子ビームを用いて試料上の第１のビーム走査領域の第１の走査をすることにより、第１のビーム走査領域内の第１の検査単位の第１の検査を行い、ステージの移動をさせながら、複数の荷電粒子ビームのうちの１本の第２の荷電粒子ビームを用いて試料上の第２のビーム走査領域の第２の走査をすることにより、第２のビーム走査領域内の第２の検査単位の第２の検査を行う。
このようにすることにより、それぞれの検査フレーム内には複数の電子ビームで検出された画像が混在しない。そのため、複数の電子ビーム間の位置や明るさ等の特性の違いによる疑似欠陥の発生を抑制することが出来る。
また、本実施形態の電子ビーム検査方法では、複数の第１の検査フレームが第１のビーム走査領域内に設けられており、複数の第１の検査フレームは互いに重複する検査重複領域を有するものとする。
各検査フレームの境界付近に存在する欠陥を検出することは、欠陥検出アルゴリズム上困難なことがある。そこで、複数の第１の検査フレームに、互いに重複する検査重複領域を設ける。これにより、一方の第１の検査フレームにおいては境界付近に存在する欠陥であっても、他方の検査フレームにおいては検査フレームの中央付近に存在することが生じる。そのために、より精度の高い欠陥の検出が可能となる。
また、本実施形態の電子ビーム検査方法では、第１の検査単位の、移動の方向又は移動の方向に垂直な方向に、第１の検査フレームのビームマージンを有するものとする。
複数の電子ビームで検査をおこなう場合、それぞれの電子ビームの間隔を等間隔に制御しようとしても、完全に等間隔にすることは非常に困難である。そのため、電子ビームの間隔の誤差（ズレ）に伴う電子ビームの位置の誤差（ズレ）が発生してしまう。このような誤差（ズレ）が発生した場合であっても、ビームマージンを設けることにより、それぞれの電子ビームの走査領域の境界部分で正しい欠陥検出が可能となる。
第１の検査単位の移動の方向の長さをＦＳｘ、検査重複領域の移動の方向の長さをＦＯｘ、第１の検査単位の移動の方向に隣接して設けられたビームマージンの長さをＢＭｘ、ｍ及びｎは整数としたときに、第１の荷電粒子ビームと第２の荷電粒子ビームの間隔ＢＰｘは（ＦＳｘ－ＦＯｘ）×ｍに等しく、第１のビーム走査領域の、移動の方向の長さＢＳｘは（ＦＳｘ－ＦＯｘ）×ｎ＋ＦＯｘ＋ＢＭｘ×２に等しいとすることにより、互いのビーム走査領域の重なりが少なくなるためにチャージアップが少なくなる。また、無駄なビーム走査領域が少なくなるので検査時間が短縮できる。
本実施形態の電子ビーム検査方法によれば、電子ビーム間の特性の違いによる試料の欠陥の誤検出を抑制可能な電子ビーム検査方法を提供することが可能になる。
（第２の実施形態）
第１の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
図７は、本実施形態における第１のビーム走査領域Ａ１、第２のビーム走査領域Ａ２、第３のビーム走査領域Ａ３、第４のビーム走査領域Ａ４、第５のビーム走査領域Ａ５、第６のビーム走査領域Ａ６、第７のビーム走査領域Ａ７、第８のビーム走査領域Ａ８を示す模式図である。
１本の電子ビーム（第１の電子ビーム）で、第１のビーム走査領域Ａ１を走査する。１本の電子ビーム（第２の電子ビーム）で、第２のビーム走査領域Ａ２を走査する。１本の電子ビーム（第３の電子ビーム）で、第３のビーム走査領域Ａ３を走査する。１本の電子ビーム（第４の電子ビーム）で、第４のビーム走査領域Ａ４を走査する。１本の電子ビーム（第５の電子ビーム）で、第５のビーム走査領域Ａ５を走査する。１本の電子ビーム（第６の電子ビーム）で、第６のビーム走査領域Ａ６を走査する。１本の電子ビーム（第７の電子ビーム）で、第７のビーム走査領域Ａ７を走査する。１本の電子ビーム（第８の電子ビーム）で、第８のビーム走査領域Ａ８を走査する。
本実施形態の電子ビーム検査方法によっても、電子ビーム間の特性の違いによる試料の欠陥の誤検出を抑制可能な電子ビーム検査方法を提供することが可能になる。
（第３の実施形態）
本実施形態の電子ビーム検査方法は、それぞれのビーム走査領域における各検査フレームを囲う辺が、ＸＹステージ１０５の移動の方向に垂直な方向又はＸＹステージ１０５の移動の方向と平行でない点で、第１の実施形態又は第２の実施形態と異なっている。ここで、第１の実施形態又は第２の実施形態と重複する内容については、記載を省略する。
図８は、本実施形態における第１のビーム走査領域Ａ１、第２のビーム走査領域Ａ２、第３のビーム走査領域Ａ３、第４のビーム走査領域Ａ４、第５のビーム走査領域Ａ５、第６のビーム走査領域Ａ６、第７のビーム走査領域Ａ７、第８のビーム走査領域Ａ８を示す模式図である。
図８において、各ビーム走査領域の形状は長方形である。上述の長方形の各辺は、ＸＹステージ１０５の移動方向であるＸ方向又はＹ方向から、４５度のずれ角をもってずれている。
各ビーム走査領域における各検査フレームは、ＦＳｘ＝ＦＳｙの正方形である。この検査フレームを囲う辺、すなわち上述の正方形の辺は、ＸＹステージ１０５の移動方向であるＸ方向又はＹ方向から、４５度のずれ角をもってずれている。
上述の検査フレームを囲う辺の、ＸＹステージ１０５の移動方向からのずれ角θは、３５度以上５５度以下であることが好ましく、４０度以上５０度以下であることがさらに好ましい。電子ビームでパターンの検査を行う場合、パターンのエッジが強く光ることが多い。特にパターンのエッジがＸＹステージの移動方向に対して垂直に配置されている場合に強く光る。あまりに強く光りすぎると、パターンが有する欠陥検出の妨げになるおそれがある。通常パターンのエッジは試料の所定の方向に平行又は垂直に形成されているため、検査フレームを囲う辺を上述の角度にすることにより、パターンのエッジが強く光りすぎることを抑制して、欠陥検出を容易にすることが出来る。
１本の電子ビーム（第１の電子ビーム）で、第１のビーム走査領域Ａ１を走査する。１本の電子ビーム（第２の電子ビーム）で、第２のビーム走査領域Ａ２を走査する。１本の電子ビーム（第３の電子ビーム）で、第３のビーム走査領域Ａ３を走査する。１本の電子ビーム（第４の電子ビーム）で、第４のビーム走査領域Ａ４を走査する。１本の電子ビーム（第５の電子ビーム）で、第５のビーム走査領域Ａ５を走査する。１本の電子ビーム（第６の電子ビーム）で、第６のビーム走査領域Ａ６を走査する。１本の電子ビーム（第７の電子ビーム）で、第７のビーム走査領域Ａ７を走査する。１本の電子ビーム（第８の電子ビーム）で、第８のビーム走査領域Ａ８を走査する。
第１の検査単位を取り囲む辺のうちの第１の一辺の長さをＦＳｘ、検査重複領域を取り囲む辺のうちの第１の一辺に平行な第２の一辺の長さをＦＯｘ、第１の検査単位に隣接して設けられたビームマージンの第１の一辺に平行な第３の一辺の長さをＢＭｘ、第１の一辺の移動の方向（Ｘ方向）からのずれ角をθ、ｍ及びｎは整数としたときに、第１の電子ビームと第２の電子ビームの間隔ＢＰｘは、（ＦＳｘ－ＦＯｘ）×ｍ／ｃｏｓθであることが好ましい。また、第１のビーム走査領域の、移動の方向の長さは（ＦＳｘ－ＦＯｘ）×ｎ＋ＦＯｘ＋ＢＭｘ×２）／ｃｏｓθであることが好ましい。
また、第１の検査単位を取り囲む辺のうちの第１の一辺の長さをＦＳｙ、検査重複領域を取り囲む辺のうちの第１の一辺に平行な第２の一辺の長さをＦＯｙ、第１の検査単位に隣接して設けられたビームマージンの第１の一辺に平行な第３の一辺の長さをＢＭｙ、第１の一辺の移動の方向（Ｙ方向）からのずれ角をθ、ｍ及びｎは整数としたときに、第１の電子ビームと第２の電子ビームの間隔ＢＰｙは、（ＦＳｙ－ＦＯｙ）×ｍ／ｃｏｓθであることが好ましい。また、第１のビーム走査領域の、移動の方向の長さは（ＦＳｙ－ＦＯｙ）×ｎ＋ＦＯｙ＋ＢＭｙ×２）／ｃｏｓθであることが好ましい。
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。
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。上記の実施形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、各実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。
実施形態では、荷電粒子ビーム検査方法の構成やその製造方法等、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる荷電粒子ビーム検査方法の構成を適宜選択して用いることができる。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子ビーム検査方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲によって定義されるものである。
２０ マルチビーム
２２ 穴
２７ 領域
２８，３６ 画素
２９ グリッド
３０，３３０ 検査領域
３１ 走査領域
３２ ストライプ領域
３３ トラッキング領域
３４ 照射領域
３５ フレーム領域
５０，５２ 記憶装置
５６ 分割部
５８ 位置合わせ部
６０ 比較部
１００ 検査装置
１０１ 基板
１０２ 電子ビームカラム
１０３ 検査室
１０６ 検出回路
１０７ 位置回路
１０８ 比較回路
１０９ 記憶装置
１１０ 制御計算機
１１１ 展開回路
１１２ 参照回路
１１４ ステージ制御回路
１１７ モニタ
１１８ メモリ
１１９ プリンタ
１２２ レーザ測長システム
１２０ バス
１２３ ストライプパターンメモリ
１２４ レンズ制御回路
１２６ ブランキング制御回路
１２８ 偏向制御回路
１５０ 光学画像取得部
１６０ 制御系回路
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０５ 縮小レンズ
２０６ 制限アパーチャ基板
２０７ 対物レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１２ 一括ブランキング偏向器
２１４ ビームセパレーター
２１６ ミラー
２２２ マルチ検出器
２２４，２２６ 投影レンズ
２２８ 偏向器
３００ マルチ２次電子
３３２ チップ

Claims (2)

  1. ステージ上に試料を載置し、
    前記ステージの移動をさせながら、複数の荷電粒子ビームのうちの１本の第１の荷電粒子ビームを用いて前記試料上の第１のビーム走査領域の第１の走査をすることにより、前記第１のビーム走査領域内の複数の第１の検査単位の第１の検査を行い、
    前記ステージの前記移動をさせながら、前記複数の荷電粒子ビームのうちの１本の第２の荷電粒子ビームを用いて前記試料上の第２のビーム走査領域の第２の走査をすることにより、前記第２のビーム走査領域内の第２の検査単位の第２の検査を行う荷電粒子ビーム検査方法であって、
    前記複数の第１の検査単位は互いに重複する検査重複領域を有し、
    前記第１のビーム走査領域は、前記第１の検査単位の、前記移動の方向に、前記第１の検査単位のビームマージンを有し、
    前記第１の検査単位の前記移動の方向の長さをＦＳｘ、前記検査重複領域の前記移動の方向の長さをＦＯｘ、前記第１の検査単位の前記移動の方向に隣接して設けられたビームマージンの長さをＢＭｘ、ｍ及びｎは整数としたときに、
    前記第１の荷電粒子ビームと前記第２の荷電粒子ビームの間隔ＢＰｘは（ＦＳｘ－ＦＯｘ）×ｍに等しく、
    前記第１のビーム走査領域の、前記移動の方向の長さＢＳｘは（ＦＳｘ－ＦＯｘ）×ｎ＋ＦＯｘ＋ＢＭｘ×２に等しい、
    荷電粒子ビーム検査方法。
  2. ステージ上に試料を載置し、
    前記ステージの移動をさせながら、複数の荷電粒子ビームのうちの１本の第１の荷電粒子ビームを用いて前記試料上の第１のビーム走査領域の第１の走査をすることにより、前記第１のビーム走査領域内の複数の第１の検査単位の第１の検査を行い、
    前記ステージの前記移動をさせながら、前記複数の荷電粒子ビームのうちの１本の第２の荷電粒子ビームを用いて前記試料上の第２のビーム走査領域の第２の走査をすることにより、前記第２のビーム走査領域内の第２の検査単位の第２の検査を行う荷電粒子ビーム検査方法であって、
    前記複数の第１の検査単位は互いに重複する検査重複領域を有し、
    前記第１のビーム走査領域は、前記第１の検査単位の、前記移動の方向に、前記第１の検査単位のビームマージンを有し、
    前記第１の検査単位を取り囲む辺のうちの第１の一辺の長さをＦＳｘ、前記検査重複領域を取り囲む辺のうちの前記第１の一辺に平行な第２の一辺の長さをＦＯｘ、前記第１の検査単位に隣接して設けられたビームマージンの前記第１の一辺に平行な第３の一辺の長さをＢＭｘ、前記第１の一辺の前記移動の方向からのずれ角をθ、ｍ及びｎは整数としたときに、
    前記第１の荷電粒子ビームと前記第２の荷電粒子ビームの間隔ＢＰｘは、（ＦＳｘ－ＦＯｘ）×ｍ／ｃｏｓθであり、
    前記第１のビーム走査領域の、前記移動の方向の長さは（ＦＳｘ－ＦＯｘ）×ｎ＋ＦＯｘ＋ＢＭｘ×２）／ｃｏｓθである、
    荷電粒子ビーム検査方法。
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