KR102469027B1 - θ 스테이지 기구 및 전자 빔 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 양태의 θ 스테이지 기구는, 고정축과, 고정축의 외주면을 외륜이 구르는 복수의 베어링과, 복수의 베어링의 내륜의 내측으로 삽입된 상태에서 지지되는 복수의 원통 부재와, 복수의 원통 부재 상에 배치되어, 복수의 베어링이 고정축의 외주면을 구름으로써 고정축의 중심을 축으로 회전 방향으로 이동하는 테이블을 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

θ 스테이지 기구 및 전자 빔 검사 장치{θ STAGE MECHANISM AND ELECTRON BEAM INSPECTION APPARATUS}
본 출원은 2020년 9월 4일에 일본에서 출원된 일본 특허 출원 제2020-148731호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 여기에 참조로 포함된다.
본 발명의 일 양태는, θ 스테이지 기구 및 전자 빔 검사 장치에 관한 것이다. 예를 들어, 전자선에 의한 멀티 빔으로 기판을 조사하여 방출되는 패턴의 2차 전자 화상을 사용하여 검사하는 검사 장치 및 검사 장치에 탑재되는 θ 스테이지 기구에 관한 것이다.
근년, 대규모 집적 회로(LSI)의 고집적화 및 대용량화에 수반하여, 반도체 소자에 요구되는 회로 선폭은 더욱 더 좁아져 오고 있다. 그리고, 많은 제조 비용이 드는 LSI의 제조에 있어서, 수율의 향상은 없어서는 안된다. 그러나, LSI를 구성하는 패턴은, 10나노미터 이하의 오더를 맞이하고 있으며, 패턴 결함으로서 검출해야 할 치수도 매우 작은 것으로 되고 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼 상에 전사된 초미세 패턴의 결함을 검사하는 패턴 검사 장치의 고정밀도화가 필요하게 되었다. 그 밖에, 수율을 저하시키는 큰 요인의 하나로서, 반도체 웨이퍼 상에 초미세 패턴을 포토리소그래피 기술로 노광, 전사할 때 사용되는 마스크의 패턴 결함을 들 수 있다. 그 때문에, LSI 제조에 사용되는 전사용 마스크의 결함을 검사하는 패턴 검사 장치의 고정밀도화가 필요해지고 있다.
결함 검사 방법으로는, 전자 빔을 사용하여, 반도체 웨이퍼나 리소그래피마스크 등의 기판 상에 형성되어 있는 패턴을 촬상한 측정 화상과, 설계 데이터의 화상, 혹은 기판 상의 동일 패턴을 촬상한 측정 화상과 비교함으로써 검사를 행하는 방법이 알려져 있다.
여기서, 스테이지 상으로 반송되는 시료의 반송 오차를 수정하기 위해, 스테이지에는 회전 방향으로 이동 가능한 θ 스테이지 기능이 탑재된다. 종래의 θ 스테이지에서는, 정지측의 중심축에서 베어링의 내륜이 지지되고, 베어링의 외륜측에 접속되는 테이블을 회전시키는 구조로 되어 있었다. 이러한 테이블을 지지하기 위해서는 베어링 사이즈가 커지고, 그만큼, 베어링의 유격(소위 덜걱거림)도 커져 버린다. 그 결과, 테이블 상에 적재되는 시료의 기울기에 의해 생기는 시료의 최대 변위량이 커져 버리는 경우가 있다고 하는 문제가 있었다. 시료면의 최대 변위량을 억제하기 위해, 복수단의 베어링에서 테이블을 지지하는 것도 검토되지만, 베어링의 단수가 증가됨에 수반하여, 중심축의 길이를 길게 할 필요가 생기므로, θ 스테이지의 높이 치수가 너무 커져 버린다고 한 문제로 연결된다. 이러한 문제는, 검사 장치에 탑재되는 경우에 한정하는 것은 아니고, 시료를 회전시킬 필요가 있는 θ 스테이지 전반에 마찬가지의 문제가 생길 수 있다.
한편, 전자 빔이 조사되는 시료를 적재하는 스테이지에서는 전자 빔에 부여하는 자장의 영향을 작게 하기 위해, 비자성 재료의 베어링을 사용하는 것이 요구된다. 그러나, 비자성 재료의 베어링에서는 사이즈에 제한이 있고, 큰 사이즈의 제품이 시판되고 있지 않다. 그 때문에, 종래의 θ 스테이지에 탑재하는 경우에도, 베어링 사이즈에 제한이 생긴다. 혹은 특별히 큰 베어링을 제조할 필요가 있고, 비용이 높아져 버린다고 하는 문제도 생긴다.
여기서, 시료를 둘러싸도록 작은 사이즈의 롤러를 시료의 외주에 배치하고, 롤러를 회전시킴으로써, 둘러싼 내측의 시료를 회전시키는 구성이 개시되어 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2015-153860호 공보 참조).
본 발명의 일 양태의 θ 스테이지 기구는,
고정축과,
고정축의 외주면을 외륜이 구르는 복수의 베어링과,
복수의 베어링의 내륜의 내측에 삽입된 상태에서 지지되는 복수의 원통 부재와,
복수의 원통 부재 상에 배치되어, 복수의 베어링이 고정축의 외주면을 구름으로써 고정축의 중심을 축으로 회전 방향으로 이동하는 테이블
을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태의 전자 빔 검사 장치는,
고정축과,
고정축의 외주면을 외륜이 구르는 복수의 베어링과,
복수의 베어링의 내륜의 내측에 삽입된 상태에서 지지되는 복수의 원통 부재와,
복수의 원통 부재 상에 배치되어, 복수의 베어링이 고정축의 외주면을 구름으로써 고정축의 중심을 축으로 회전 방향으로 이동하는 테이블
을 갖는 θ 스테이지 기구와,
θ 스테이지 기구 상에 배치되는 기판을 전자 빔으로 조사하는 전자 빔 칼럼과,
전자 빔의 조사에 의해 기판으로부터 방출되는 2차 전자를 검출하는 검출기와,
검출된 데이터에 기초하는 2차 전자 화상을 피검사 화상으로 하고, 피검사 화상과 참조 화상을 비교하는 비교 회로
를 구비한 것을 특징으로 한다.
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 검사 장치의 구성의 일례를 도시하는 구성도이다.
도 2는, 실시 형태 1의 비교예 1에 있어서의 θ 스테이지의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 3은, 실시 형태 1의 비교예 2에 있어서의 θ 스테이지의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 4는, 실시 형태 1에 있어서의 θ 스테이지의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 5는, 실시 형태 1에 있어서의 θ 스테이지의 구성의 일례를 나타내는 상면도이다.
도 6은, 실시 형태 1에 있어서의 θ 스테이지의 구성 중 베어링이 배치되는 영역을 나타내는 상면도이다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 성형 애퍼처 어레이 기판의 구성을 도시하는 개념도이다.
도 8은, 실시 형태 1에 있어서의 반도체 기판에 형성되는 복수의 칩 영역의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 스캔 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법의 주요부 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 11은, 실시 형태 1에 있어서의 비교 회로 내의 구성의 일례를 도시하는 구성도이다.
이하, 실시 형태에서는, 테이블 상에 적재되는 시료면의 최대 변위량을 작게 하는 것이 가능한 θ 스테이지 기구 및 이것을 탑재하는 장치에 대해 설명한다.
또한, 이하, 실시 형태에서는, 검사 장치의 일례로서, 전자 빔 검사 장치에 대해 설명한다. 단, 이것에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 자외선을 피검사 기판에 조사하고, 피검사 기판을 반사한 광을 사용하여 피검사 화상을 취득하는 검사 장치이어도 상관없다. 또한, 실시 형태에서는, 복수의 전자 빔에 의한 멀티 빔을 사용하여 화상을 취득하는 검사 장치에 대해 설명하지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 하나의 전자 빔에 의한 싱글 빔을 사용하여 화상을 취득하는 검사 장치이어도 상관없다. 또한, 이하에 설명하는 스테이지 기구가 탑재되는 장치는, 검사 장치에 한정되는 것은 아니고, 회전 방향으로 이동 가능한 θ 스테이지를 탑재하는 장치라면 된다. 예를 들어, 묘화 장치에도 적용할 수 있다.
실시 형태 1.
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 검사 장치의 구성의 일례를 도시하는 구성도이다. 도 1에 있어서, 기판에 형성된 패턴을 검사하는 검사 장치(100)는, 멀티 전자 빔 검사 장치의 일례이다. 검사 장치(100)는, 화상 취득 기구(150)(2차 전자 화상 취득 기구), 및 제어계 회로(160)를 구비하고 있다. 화상 취득 기구(150)는, 전자 빔 칼럼(102)(전자 경통) 및 검사실(103)을 구비하고 있다. 전자 빔 칼럼(102) 내에는, 전자총(201), 전자 렌즈(202), 성형 애퍼처 어레이 기판(203), 전자 렌즈(205), 일괄 블랭킹 편향기(212), 제한 애퍼처 기판(213), 전자 렌즈(206), 전자 렌즈(207)(대물 렌즈), 주편향기(208), 부편향기(209), 빔 세퍼레이터(214), 편향기(218), 전자 렌즈(224), 전자 렌즈(226) 및 멀티 검출기(222)가 배치되어 있다. 도 1의 예에 있어서, 전자총(201), 전자 렌즈(202), 성형 애퍼처 어레이 기판(203), 전자 렌즈(205), 일괄 블랭킹 편향기(212), 제한 애퍼처 기판(213), 전자 렌즈(206), 전자 렌즈(207)(대물 렌즈), 주편향기(208) 및 부편향기(209)는, 멀티 1차 전자 빔을 기판(101)에 조사하는 1차 전자 광학계를 구성한다. 빔 세퍼레이터(214), 편향기(218), 전자 렌즈(224) 및 전자 렌즈(226)는, 멀티 2차 전자 빔을 멀티 검출기(222)에 조사하는 2차 전자 광학계를 구성한다.
검사실(103) 내에는, 적어도 XY 방향으로 이동 가능한 스테이지(105)가 배치된다. 스테이지(105)에서는, XY 방향으로 이동 가능한 XY 스테이지(236) 상에, 회전 방향으로 이동 가능한 θ 스테이지(234)가 배치된다. θ 스테이지(234) 상에는, 검사 대상이 되는 기판(101)(시료)이 배치된다. 여기서는, 기판(101)이, θ 스테이지(234) 상에, 예를 들어 3점 지지에 의해 지지된다. 기판(101)에는, 노광용 마스크 기판 및 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판이 포함된다. 기판(101)이 반도체 기판일 경우, 반도체 기판에는 복수의 칩 패턴(웨이퍼 다이)이 형성되어 있다. 기판(101)이 노광용 마스크 기판일 경우, 노광용 마스크 기판에는, 칩 패턴이 형성되어 있다. 칩 패턴은, 복수의 도형 패턴에 의해 구성된다. 이러한 노광용 마스크 기판에 형성된 칩 패턴이 반도체 기판 상에 복수회 노광 전사됨으로써, 반도체 기판에는 복수의 칩 패턴(웨이퍼 다이)이 형성되게 된다. 이하, 기판(101)이 반도체 기판일 경우를 주로 하여 설명한다. 기판(101)은, 예를 들어 패턴 형성면을 상측을 향하여 스테이지(105)에 배치된다. 또한, 스테이지(105) 상에는, 검사실(103)의 외부에 배치된 레이저 측장 시스템(122)으로부터 조사되는 레이저 측장용의 레이저광을 반사하는 미러(216)가 배치되어 있다. 멀티 검출기(222)는, 전자 빔 칼럼(102)의 외부에서 검출 회로(106)에 접속된다.
제어계 회로(160)에서는, 검사 장치(100) 전체를 제어하는 제어 계산기(110)가, 버스(120)를 통하여, 위치 회로(107), 비교 회로(108), 참조 화상 작성 회로(112), 스테이지 제어 회로(114), 렌즈 제어 회로(124), 블랭킹 제어 회로(126), 편향 제어 회로(128), 리타딩 전위 제어 회로(130), 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(109), 모니터(117) 및 메모리(118)에 접속되어 있다. 또한, 편향 제어 회로(128)는, DAC(디지털/아날로그 변환) 증폭기(144, 146, 148)에 접속된다. DAC 증폭기(146)는, 주편향기(208)에 접속되고, DAC 증폭기(144)는, 부편향기(209)에 접속된다. DAC 증폭기(148)는, 편향기(218)에 접속된다.
또한, 검출 회로(106)는, 칩 패턴 메모리(123)에 접속된다. 칩 패턴 메모리(123)는, 비교 회로(108)에 접속되어 있다. 또한, 스테이지(105)는, 스테이지 제어 회로(114)의 제어 하에 구동 기구(142)에 의해 구동된다. 구동 기구(142)에서는 예를 들어 스테이지 좌표계에 있어서의 X 방향, Y 방향으로 구동하는 2축(X-Y) 모터와 같은 구동계가 구성되고, XY 방향으로 XY 스테이지(236)가 이동 가능하게 되어 있다. 또한, θ 스테이지(234) 부근에는, 후술하는 바와 같이 1축의 구동 모터(θ 모터)가 배치되고, 테이퍼 블록을 구동함으로써 회전(θ) 방향으로 θ 스테이지(234)가 이동 가능하게 되어 있다. 이들, 도시하지 않은 X 모터, Y 모터는, 예를 들어 스테핑 모터를 사용할 수 있다. 도시하지 않은 θ 모터는 예를 들어 피에조 구동의 초음파 모터를 사용하면 적합하다. 스테이지(105)는, XYθ 각축의 모터에 의해 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하다. 그리고, 스테이지(105)의 이동 위치는 레이저 측장 시스템(122)에 의해 측정되고, 위치 회로(107)에 공급된다. 레이저 측장 시스템(122)은, 미러(216)로부터의 반사광을 수광함으로써, 레이저 간섭법의 원리로 스테이지(105)의 위치를 측장한다. 스테이지 좌표계는 예를 들어 멀티 1차 전자 빔의 광축(전자 궤도 중심축)에 직교하는 면에 대해, X 방향, Y 방향, θ 방향이 설정된다.
전자 렌즈(202), 전자 렌즈(205), 전자 렌즈(206), 전자 렌즈(207)(대물 렌즈), 전자 렌즈(224), 전자 렌즈(226) 및 빔 세퍼레이터(214)는, 렌즈 제어 회로(124)에 의해 제어된다. 또한, 일괄 블랭킹 편향기(212)는, 2극 이상의 전극에 의해 구성되고, 전극마다 도시하지 않은 DAC 증폭기를 통하여 블랭킹 제어 회로(126)에 의해 제어된다. 부편향기(209)는, 4극 이상의 전극에 의해 구성되고, 전극마다 DAC 증폭기(144)를 통하여 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된다. 주편향기(208)는, 4극 이상의 전극에 의해 구성되고, 전극마다 DAC 증폭기(146)를 통하여 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된다. 편향기(218)는, 4극 이상의 전극에 의해 구성되고, 전극마다 DAC 증폭기(148)를 통하여 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된다. 또한, 기판(101)에는, 리타딩 전위 제어 회로(130)에 의해 제어된 리타딩 전위가 인가된다.
전자총(201)에는, 도시하지 않은 고압 전원 회로가 접속되고, 전자총(201) 내의 도시하지 않은 필라멘트(캐소드)와 인출 전극(애노드) 사이로의 고압 전원 회로로부터의 가속 전압의 인가와 함께, 다른 인출 전극(웨넬트)의 전압의 인가와 소정의 온도의 캐소드 가열에 의해, 캐소드로부터 방출된 전자군이 가속되어, 전자 빔(200)으로 되어 방출된다.
여기서, 도 1에서는, 실시 형태 1을 설명하는데 필요한 구성을 기재하고 있다. 검사 장치(100)에 있어서, 통상, 필요한 그 외의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2는, 실시 형태 1의 비교예 1에 있어서의 θ 스테이지의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 2에 있어서, 실시 형태 1의 비교예 1에 있어서의 θ 스테이지에서는, 정지측의 고정축(502)에 베어링(504)의 내륜이 지지된다. 그리고, 베어링(504)의 외륜을 내주면에 끼워 맞춘 회전축(506) 상에 회전측의 테이블(508)이 배치된다. 테이블(508) 상에는 3개의 지지 핀(510)이 배치되고, 피측정물인 기판(101)이 3개의 지지 핀(510)에 의해 3점 지지된다. 기판(101)과 테이블(508) 사이에는 리타딩 전극(512)이 배치되고, 리타딩 전극(512)에는 리타딩 전위용의 부(負)의 고전위를 인가하기 위한 고전압 인가 배선(514)이 접속된다. 이러한 구성에서는, 베어링(504)의 내부 간극(유격) S를, 회전 중심으로부터 유격 발생 개소까지의 거리 B로 나눈 값이, 기판(101)의 기울기에 의해 생기는 기판(101)의 최대 변위량 R1에 상당하게 된다. 회전축(506), 회전측의 테이블(508), 리타딩 전극(512) 및 기판(101)과 같은 구조물의 하중을 지지하기 위해, 사이즈가 큰 베어링이 필요하게 된다. 사이즈가 커지는 만큼, 베어링의 내부 간극 S는 커진다. 베어링의 내부 간극 S가 커지므로, 기판(101)의 기울기에 의해 생기는 기판(101)의 최대 변위량 R1이 커져 버리는 문제가 있었다. 이래서는, 전자 빔의 조사 위치에 오차가 생겨, 고정밀도의 화상을 얻는 것이 곤란해져 버린다. 또한, 비교예 1에서는, 고전압 인가 배선이 테이블의 외주측에 가까운 위치에 형성된 개구부를 통하여 전극에 접속된다. 예를 들어, -수10kV라는 고전위를 전극에 인가하기 위해, 고전압 인가 배선은 굵고, 구부리기 어렵다. 그 때문에, 가해지는 고전압 인가 배선이 테이블의 회전 이동에 간섭하는 경우가 있다고 하는 문제도 생긴다.
도 3은, 실시 형태 1의 비교예 2에 있어서의 θ 스테이지의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 3에 있어서, 실시 형태 1의 비교예 2에 있어서의 θ 스테이지에서는, 비교예 1의 구성으로부터 베어링(504)를 2단 구성으로 한 경우를 도시하고 있다. 동일 정지측의 고정축(522)에 2단의 베어링(504)을 배치함으로써, 베어링(504)의 내부 간극(유격) S를, 2단의 베어링간의 배치 피치 p로 나눈 값이, 기판(101)의 기울기에 의해 생기는 기판(101)의 최대 변위량 R2에 상당하게 된다. 한편 2단의 베어링(504)을 배치하기 위해, 고정축(522) 및 회전축(526)을 길게 하게 되므로, 비교예 2의 θ 스테이지의 높이 치수 Z2를 비교예 1의 θ 스테이지의 높이 치수 Z1보다도 크게 할 필요가 있다. 여기서, 배치 피치 p를 길게 함으로써 비교예 2에 있어서의 기판(101)에 생기는 최대 변위량 R2를 작게 할 수 있다. 그러나, 허용되는 기울기 각도까지 작게 하기 위해서는, 비교예 2의 θ 스테이지의 높이 치수 Z2가 허용되는 높이 치수보다도 커져 버린다. 그 결과, 검사실(103) 내의 허용 스페이스에 θ 스테이지를 배치하기가 곤란해져 버린다.
도 4는, 실시 형태 1에 있어서의 θ 스테이지의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 5는, 실시 형태 1에 있어서의 θ 스테이지의 구성의 일례를 나타내는 상면도이다.
도 6은, 실시 형태 1에 있어서의 θ 스테이지의 구성 중 베어링이 배치되는 영역을 나타내는 상면도이다. 도 5에서는, 테이블(41) 표면 상으로부터 본 경우를 나타내고 있다. 도 4 및 도 5에 있어서, 실시 형태 1에 있어서의 θ 스테이지(234)(θ 스테이지 기구)는, 정지측의 고정축(40), 복수의 베어링(41), 회전측의 테이블(42), 적어도 하나의 축(43), 적어도 하나의 축(44), 적어도 하나의 고정구(45), 적어도 하나의 베어링 홀더(46), 적어도 하나의 탄성체(47), 전극(48), 복수의 지지 핀(49), 복수의 지지 핀(60), 암(61), 롤러(62), 배선(64), 구동 모터(65)(θ 모터), 테이퍼 블록 홀더(66), 테이퍼 블록(67), 탄성체(68) 및 고정구(69)를 갖는다. 도 4 및 도 5의 예에서는, 3개의 베어링(41), 2개의 축(43), 하나의 축(44), 하나의 고정구(45), 하나의 베어링 홀더(46) 및 하나의 탄성체(47)가 배치되는 경우를 나타내고 있다. 단, 이에 한정하는 것은 아니다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 3개의 베어링(41)은, 고정축(40)의 외주면을 외륜이 구르도록 배치된다. 3개의 베어링(41)은, 고정축(40)의 중심을 축으로 위상을 균등하게 어긋나게 하여 배치되면 적합하다. 도 6의 예에서는, 120°씩 위상을 어긋나게 하여 배치된다. 도 4 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 2개의 축(43)과 하나의 축(44)(복수의 원통 부재)이 3개의 베어링(41)(복수의 베어링)이 내륜의 내측에 삽입된 상태에서 지지된다. 구체적으로는, 2개의 축(43) 중 하나인 축(43a)이 베어링(41a)의 내륜의 내측에 삽입된 상태에서 지지된다. 2개의 축(43)의 다른 하나인 축(43b)이 베어링(41b)의 내륜의 내측에 삽입된 상태에서 지지된다. 나머지 하나의 축(44)은, 베어링(41c)의 내륜의 내측에 삽입된 상태에서 지지된다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 2개의 축(43a, 43b)과 하나의 축(44) 상에 테이블(42)이 배치된다. 복수의 베어링(41) 중 하나 이상의 베어링이 내륜에 삽입되는 축을 통하여 테이블(42)에 고정된다. 구체적으로는, 2개의 축(43a, 43b)의 상면이 테이블(42)의 이면에 접속되어, 고정된다. 나머지 축(44)은, 테이블(42) 이면과는 간극을 두고 배치된다.
축(44)은, 끼워 맞춰진 베어링(41c)과 함께 베어링 홀더(46) 내에 배치된다. 또한, 테이블(42)의 회전 중심으로부터 축(44)을 향한 레이디얼 방향선 상이며 테이블(42)의 외주부 이면에 고정구(45)가 배치되어, 고정된다. 고정구(45)와 베어링 홀더(46) 사이에 탄성체(47)가 압축된 상태에서 배치된다. 탄성체(47)의 일례로서, 스프링을 사용하면 적합하다. 탄성체(47)가 신장되는 방향으로의 탄성력에 의해, 베어링(41c)이 내륜에 삽입되는 축(44)을 통하여 고정축(40)의 외주면측에 여압(pressurized)된다. 이에 의해, 도 6에 도시하는 바와 같이, 3개의 베어링(41)의 내륜이 각각 회전축(40)의 중심측에 눌리고, 내부 간극 내를 자유롭게 움직이는 것이 곤란해진다. 그 때문에, 3개의 베어링(41)의 내부 간극에 의한 유격(소위 덜걱거림)을 없애거나 혹은 경감할 수 있다. 또한, 여압됨으로써 3개의 베어링(41)의 내부 간극에 의한 위치의 어긋남이 생기는 경우에도, 3개의 베어링(41)과 고정축(40) 사이에 간극이 생기지 않도록 할 수 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 테이블(42)에는, 암(61)이 접속된다. 도 5의 예에서는 테이블(42)의 x 방향의 단부로부터 x 방향으로 연장되도록 암(61)이 접속된다. 암(61)의 선단 부근에는 롤러(62)가 회전 가능하게 지지된다. 그리고, 1면이 테이퍼상으로 형성되는 테이퍼 블록(67)의 테이퍼면이 롤러(62)에 맞닿도록 배치된다. 또한, 암(61)과 정지측의 고정구(69) 사이에는, 압축된 탄성체(68)가 배치된다. 탄성체(68)의 신장되는 방향으로의 탄성력에 의해, 암(61)을 통하여 롤러(62)가 테이퍼 블록(67)의 테이퍼면에 압박된다. 탄성체(68)의 일례로서, 스프링을 사용하면 적합하다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 구동 모터(65)는, 1축 방향으로 구동한다. 도 5의 예에서는 예를 들어 x 방향으로 구동한다. 구동 모터(65)에 의해 테이퍼 블록 홀더(66)가 x 방향으로 이동하게 됨으로써, 테이퍼 블록 홀더(66)에 지지되는 테이퍼 블록(67)이 x 방향으로 이동한다. 도 5의 예에서는, 테이퍼 블록(67)이 -x 방향으로 이동함으로써 롤러(62)를 -y 방향으로 누름으로써 암(61)이 눌리고, 3개의 베어링(41)의 외륜이 고정축(40)의 외주면을 구르는 것으로, 테이블(42)이 고정축(40)의 중심을 축으로 시계 방향의 회전 방향으로 이동한다. 반대로, 테이퍼 블록(67)이 +x 방향으로 이동함으로써 탄성체(68)가 롤러(62)를 +y 방향으로 누름으로써 암(61)이 눌리고, 3개의 베어링(41)의 외륜이 고정축(40)의 외주면을 구르는 것으로, 테이블(42)이 고정축(40)의 중심을 축으로 반시계 방향의 회전 방향으로 이동한다. 테이블(42)이 조정 가능한 회전 각도의 범위는 임의로 설정하면 된다. 예를 들어, 몇 도의 각도 범위 내에서 기판(101)의 회전각을 조정한다. 예를 들어, ±0.1°의 범위 내에서 기판(101)의 회전각 θ를 조정한다.
복수의 베어링(41)을 사용하여, 또한, 각 베어링(41) 자체의 회전 중심이 테이블(42)의 회전 중심과는 다른 외측의 위치에 배치함으로써, 각 베어링(41)의 사이즈를 작게 할 수 있다. 상술한 바와 같이, 여압에 의해, 3개의 베어링(41)의 내부 간극에 의한 유격(소위 덜걱거림)을 없애거나 혹은 경감할 수 있지만, 가령, 내부 간극에 의한 유격(소위 덜걱거림)이 생기는 경우에도, 각 베어링(41)에 존재하는 내부 간극 s를 작게 할 수 있으므로, 기판(101)의 기울기에 의해 생기는 기판(101)의 최대 변위량 R을 작게 할 수 있다. 이러한 구성에서는, 베어링의 내부 간극 s(유격)을 회전 중심으로부터 유격 발생 개소까지의 거리 A로 나눈 값이, 기판(101)의 기울기에 의해 생기는 기판(101)의 최대 변위량 R에 상당하게 된다. 또한, 베어링(41)의 사이즈를 작게 할 수 있으므로, 시판 중인 비자성체 재료의 베어링 중에서 임의로 선택할 수 있다. 또한, 소형의 복수의 베어링(41)을 사용하여 θ 스테이지(234)의 회전 기구를 구성함으로써, θ 스테이지(234)의 높이 치수 Z를 작게 할 수 있다.
또한, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 고정축(40)의 중앙부에는 개구부(80)가 형성된다. 바꿔 말하면, 고정축(40)은 중공 구조로 형성된다. 또한, 테이블(42)의 회전 중심 영역을 포함하는 테이블(42)의 중앙부에는, 개구부(82)가 형성된다. 바꿔 말하면, 도 4 및 도 5의 예에 있어서, 테이블의 회전 중심을 포함하는 영역에 개구부(82)가 형성된다.
여기서, 테이블(42) 상에는, 복수의 지지 핀(49)을 통하여 전극(48)이 배치된다. 또한, 테이블(42) 상, 또한 전극(48) 상에는, 복수의 지지 핀(60)을 통하여 기판(101)이 배치된다. 기판(101)은, 예를 들어 3개의 지지 핀(60)에 의해 외주부 부근에서 3점 지지된다. 전극(48)은, 3개의 지지 핀(60)에 의해 둘러싸이는 영역 내에 배치 가능한 사이즈로 형성된다. 전극(48)은, 전극 표면 사이즈가 가능한 한 기판(101)에 접근하도록, 3개의 지지 핀(60)에 의해 둘러싸이는 영역 내에 있어서 외형 사이즈를 가능한 한 크게 형성하는 것이 바람직하다. 전극(48)의 형상은, 예를 들어 원반형, 혹은 직사각반형으로 형성된다. 전극(48)의 형상은, 기판(101)의 형상과 상사 형상이 바람직하다.
전극(48)에 인가되는 전위에 의해 형성되는 전계에 의해, 기판(101)에 부의 리타딩 전위를 인가한다. 전극(48)에 전위를 인가하기 위해서는 고전압 인가 배선이 필요하게 된다. 실시 형태 1에서는, 고전압 인가 배선이 되는 배선(64)이, 외부로부터 고정축(40) 중앙의 개구부(80) 및 테이블(42) 중앙부의 개구부(82)를 지나 전극(48) 이면에 접속된다. 상술한 바와 같이, 예를 들어 -수10kV와 같은 고전위를 전극(48)에 인가하기 위해, 고전압을 인가하는 배선(64)은 굵고, 구부리기 어렵다. 그러나, 실시 형태 1에서는, 배선(64)이 테이블(42)의 회전 중심축에 형성되는 개구부(80, 82)를 지나므로, 배선(64)이 테이블(42)의 회전 이동에 간섭하는 것을 회피할 수 있다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 성형 애퍼처 어레이 기판의 구성을 도시하는 개념도이다. 도 7에 있어서, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는, 2차원상의 가로(x 방향) m1열×세로(y 방향) n1단(m1, n1은, 한쪽이 2 이상의 정수, 다른 쪽이 1 이상의 정수)의 구멍(개구부)(22)이 x, y 방향으로 소정의 배열 피치로 형성되어 있다. 도 7의 예에서는, 23×23의 구멍(개구부)(22)이 형성되어 있는 경우를 나타내고 있다. 각 구멍(22)은, 이상적으로는 모두 동일 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 혹은, 이상적으로는 같은 외경의 원형이어도 상관없다. 이들 복수의 구멍(22)을 전자 빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써, m1×n1개(=N개)의 멀티 1차 전자 빔(20)이 형성되게 된다.
다음에, 검사 장치(100)에 있어서의 화상 취득 기구(150)의 동작에 대해 설명한다.
전자 빔 칼럼(102)은, θ 스테이지(234)(θ 스테이지 기구) 상에 배치되는 기판(101)을 멀티 1차 전자 빔(20)(전자 빔)으로 조사한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다. 전자총(201)(방출원)으로부터 방출된 전자 빔(200)은, 전자 렌즈(202)에 의해 굴절되어, 성형 애퍼처 어레이 기판(203) 전체를 조명한다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 복수의 구멍(22)(개구부)이 형성되고, 전자 빔(200)은, 모든 복수의 구멍(22)이 포함되는 영역을 조명한다. 복수의 구멍(22)의 위치에 조사된 전자 빔(200)의 각 일부가, 이러한 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 구멍(22)을 각각 통과함으로써, 멀티 1차 전자 빔(20)이 형성된다.
형성된 멀티 1차 전자 빔(20)은, 전자 렌즈(205) 및 전자 렌즈(206)에 의해 각각 굴절되어, 중간상 및 크로스오버를 반복하면서, 멀티 1차 전자 빔(20)의 각 빔의 크로스오버 위치(각 빔의 중간 상 위치)에 배치된 빔 세퍼레이터(214)를 통과하여 전자 렌즈(207)(대물 렌즈)로 진행한다. 그리고, 전자 렌즈(207)는, 멀티 1차 전자 빔(20)을 기판(101)에 포커스(합초)한다. 대물 렌즈(207)에 의해 기판(101)(시료)면 상에 초점을 맞춘(합초된) 멀티 1차 전자 빔(20)은, 주편향기(208) 및 부편향기(209)에 의해 일괄해서 편향되고, 각 빔의 기판(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다. 또한, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의해, 멀티 1차 전자 빔(20) 전체가 일괄해서 편향된 경우에는, 제한 애퍼처 기판(213)의 중심 구멍으로부터 위치가 어긋나, 제한 애퍼처 기판(213)에 의해 차폐된다. 한편, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의해 편향되지 않은 멀티 1차 전자 빔(20)은, 도 1에 도시하는 바와 같이 제한 애퍼처 기판(213)의 중심 구멍을 통과한다. 이러한 일괄 블랭킹 편향기(212)의 ON/OFF에 의해, 블랭킹 제어가 행해져, 빔의 ON/OFF가 일괄 제어된다. 이와 같이, 제한 애퍼처 기판(213)은, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의해 빔 OFF의 상태로 되도록 편향된 멀티 1차 전자 빔(20)을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 형성된, 제한 애퍼처 기판(213)을 통과한 빔군에 의해, 검사용(화상 취득용) 멀티 1차 전자 빔(20)이 형성된다.
기판(101)의 원하는 위치에 멀티 1차 전자 빔(20)이 조사되면, 이러한 멀티 1차 전자 빔(20)이 조사된 것에 기인하여 기판(101)으로부터 멀티 1차 전자 빔(20)의 각 빔에 대응하는, 반사 전자를 포함하는 2차 전자의 묶음(멀티 2차 전자 빔(300))이 방출된다.
기판(101)으로부터 방출된 멀티 2차 전자 빔(300)은, 전자 렌즈(207)를 통하여, 빔 세퍼레이터(214)로 진행한다.
여기서, 빔 세퍼레이터(214)는 멀티 1차 전자 빔(20)의 중심 빔이 진행하는 방향(전자 궤도 중심축)으로 직교하는 면 상에 있어서 전계와 자계를 직교하는 방향으로 발생시킨다. 전계는 전자의 진행 방향에 상관없이 동일한 방향으로 힘을 미치게 한다. 이에 대해, 자계는 플레밍 왼손의 법칙에 따라 힘을 미치게 한다. 그 때문에 전자의 침입 방향에 의해 전자에 작용하는 힘의 방향을 변화시킬 수 있다. 빔 세퍼레이터(214)에 상측으로부터 침입해 오는 멀티 1차 전자 빔(20)에는, 전계에 의한 힘과 자계에 의한 힘이 서로 상쇄되어, 멀티 1차 전자 빔(20)은 하방으로 직진한다. 이에 반하여, 빔 세퍼레이터(214)에 하측으로부터 침입해 오는 멀티 2차 전자 빔(300)에는, 전계에 의한 힘과 자계에 의한 힘이 어느 쪽도 같은 방향으로 작용하고, 멀티 2차 전자 빔(300)은 비스듬하게 상방으로 구부러져, 멀티 1차 전자 빔(20)으로부터 분리된다.
비스듬하게 상방으로 구부러져, 멀티 1차 전자 빔(20)으로부터 분리된 멀티 2차 전자 빔(300)은, 편향기(218)에 의해, 더욱 구부러지고, 전자 렌즈(224, 226)에 의해, 굴절되면서 멀티 검출기(222)에 투영된다. 멀티 검출기(222)는, 멀티 1차 전자 빔(20)의 조사에 의해 기판(101)으로부터 방출되는 2차 전자를 검출한다. 구체적으로는, 멀티 검출기(222)는, 투영된 멀티 2차 전자 빔(300)을 검출한다. 멀티 검출기(222)에는, 반사 전자 및 2차 전자가 투영되어도 되고, 반사 전자는 도중에 발산해 버리고 나머지 2차 전자가 투영되어도 된다. 멀티 검출기(222)는, 2차원 센서를 갖는다. 그리고, 멀티 2차 전자 빔(300)의 각 2차 전자가 2차원 센서의 각각 대응하는 영역에 충돌하여, 전자를 발생시키고, 2차 전자 화상 데이터를 화소마다 생성한다. 바꿔 말하면, 멀티 검출기(222)에는, 멀티 1차 전자 빔(20)의 1차 전자 빔마다, 검출 센서가 배치된다. 그리고, 각 1차 전자 빔의 조사에 의해 방출된 대응하는 2차 전자 빔을 검출한다. 따라서, 멀티 검출기(222)의 복수의 검출 센서의 각 검출 센서는, 각각 담당하는 1차 전자 빔의 조사에 기인하는 화상용 2차 전자 빔의 강도 신호를 검출하게 된다. 멀티 검출기(222)에서 검출된 강도 신호는, 검출 회로(106)에 출력된다.
도 8은, 실시 형태 1에 있어서의 반도체 기판에 형성되는 복수의 칩 영역의 일례를 나타내는 도면이다. 도 8에 있어서, 기판(101)이 반도체 기판(웨이퍼)인 경우, 반도체 기판(웨이퍼)의 검사 영역(330)에는, 복수의 칩(웨이퍼 다이)(332)이2차원의 어레이상으로 형성되어 있다. 각 칩(332)에는, 노광용 마스크 기판에 형성된 1칩 분의 마스크 패턴이 도시하지 않은 노광 장치(스테퍼, 스캐너 등)에 의해 예를 들어 1/4로 축소되어 전사되어 있다. 각 칩(332)의 영역은, 예를 들어 y 방향을 향하여 소정의 폭으로 복수의 스트라이프 영역(32)으로 분할된다. 화상 취득 기구(150)에 의한 스캔 동작은, 예를 들어 스트라이프 영역(32)마다 실시된다. 예를 들어, -x 방향으로 스테이지(105)를 이동시키면서, 상대적으로 x 방향으로 스트라이프 영역(32)의 스캔 동작을 진행시켜 간다. 각 스트라이프 영역(32)은, 길이 방향을 향하여 복수의 직사각형 영역(33)으로 분할된다. 대상이 되는 직사각형 영역(33)으로의 빔의 이동은, 주편향기(208)에 의한 멀티 1차 전자 빔(20) 전체에서의 일괄 편향에 의해 행해진다.
도 9는, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 스캔 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 9의 예에서는, 5×5열의 멀티 1차 전자 빔(20)의 경우를 나타내고 있다. 1회의 멀티 1차 전자 빔(20)의 조사에서 조사 가능한 조사 영역(34)은, (기판(101)면 상에 있어서의 멀티 1차 전자 빔(20)의 x 방향의 빔간 피치에 x 방향의 빔수를 곱한 x 방향 사이즈)×(기판(101)면 상에 있어서의 멀티 1차 전자 빔(20)의 y 방향의 빔간 피치에 y 방향의 빔수를 곱한 y 방향 사이즈)로 정의된다. 각 스트라이프 영역(32)의 폭은, 조사 영역(34)의 y 방향 사이즈와 마찬가지로, 혹은 스캔 마진 분 좁게 한 사이즈로 설정하면 적합하다. 도 8의 예에서는, 조사 영역(34)이 직사각형 영역(33)과 동일한 사이즈의 경우를 나타내고 있다. 단, 이것에 한정하는 것은 아니다. 조사 영역(34)이 직사각형 영역(33)보다도 작아도 된다. 혹은 커도 상관없다. 그리고, 멀티 1차 전자 빔(20)의 각 빔은, 자신의 빔이 위치하는 x 방향의 빔간 피치와 y 방향의 빔간 피치로 둘러싸이는 서브 조사 영역(29) 내에 조사되고, 당해 서브 조사 영역(29) 내를 주사(스캔 동작)한다. 멀티 1차 전자 빔(20)을 구성하는 각 1차 전자 빔(10)은, 서로 다른 어느 서브 조사 영역(29)을 담당하게 된다. 그리고, 각 샷 시에, 각 1차 전자 빔(10)은, 담당 서브 조사 영역(29) 내의 동일 위치를 조사하게 된다. 서브 조사 영역(29) 내의 1차 전자 빔(10)의 이동은, 부편향기(209)에 의한 멀티 1차 전자 빔(20) 전체에서의 일괄 편향에 의해 행해진다. 이러한 동작을 반복하고, 하나의 1차 전자 빔(10)으로 하나의 서브 조사 영역(29) 내를 순서대로 조사해 간다. 그리고, 하나의 서브 조사 영역(29)의 스캔이 종료되면, 주편향기(208)에 의한 멀티 1차 전자 빔(20) 전체에서의 일괄 편향에 의해 조사 위치가 같은 스트라이프 영역(32) 내의 인접하는 직사각형 영역(33)으로 이동한다. 이러한 동작을 반복하여, 스트라이프 영역(32) 내를 순서대로 조사해 간다. 하나의 스트라이프 영역(32)의 스캔이 종료되면, 스테이지(105)의 이동 혹은/및 주편향기(208)에 의한 멀티 1차 전자 빔(20) 전체에서의 일괄 편향에 의해 조사 위치가 다음 스트라이프 영역(32)으로 이동한다. 이상과 같이 각 1차 전자 빔(10)의 조사에 의해 서브 조사 영역(29)마다 2차 전자 화상이 취득된다. 이들 서브 조사 영역(29)마다의 2차 전자 화상을 조합함으로써, 직사각형 영역(33)의 2차 전자 화상, 스트라이프 영역(32)의 2차 전자 화상, 혹은 칩(332)의 2차 전자 화상이 구성된다.
또한, 도 9에 도시하는 바와 같이, 각 서브 조사 영역(29)이 직사각형의 복수의 프레임 영역(30)으로 분할되고, 프레임 영역(30) 단위의 2차 전자 화상(피검사 화상)이 검사에 사용된다. 도 9의 예에서는, 하나의 서브 조사 영역(29)이, 예를 들어 4개의 프레임 영역(30)으로 분할되는 경우를 나타내고 있다. 단, 분할되는 수는 4개에 한정되는 것은 아니다. 그 밖의 수로 분할되어도 상관없다.
또한, 예를 들어 x 방향으로 배열되는 복수의 칩(332)을 같은 그룹으로 하고, 그룹마다 예를 들어 y 방향을 향하여 소정의 폭으로 복수의 스트라이프 영역(32)으로 분할되도록 해도 적합하다. 그리고, 스트라이프 영역(32) 사이의 이동은, 칩(332)마다로 한정되는 것은 아니고, 그룹마다로 행해도 적합하다.
여기서, 스테이지(105)가 연속 이동하면서 멀티 1차 전자 빔(20)을 기판(101)에 조사하는 경우, 멀티 1차 전자 빔(20)의 조사 위치가 스테이지(105)의 이동에 추종하도록 주편향기(208)에 의해 일괄 편향에 의한 트래킹 동작이 행해진다. 그 때문에, 멀티 2차 전자 빔(300)의 방출 위치가 멀티 1차 전자 빔(20)의 궤도 중심축에 대해 시시각각 변화한다. 마찬가지로, 서브 조사 영역(29) 내를 스캔할 경우에, 각 2차 전자 빔의 방출 위치는, 서브 조사 영역(29) 내에서 시시각각 변화한다. 이와 같이 방출 위치가 변화한 각 2차 전자 빔을 멀티 검출기(222)의 대응하는 검출 영역 내에 조사시키도록, 편향기(218)는, 멀티 2차 전자 빔(300)을 일괄 편향시킨다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법의 주요부 공정을 도시하는 흐름도이다. 도 10에서, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법은, θ 조정 공정(S101)과, 스캔 공정(S102)과, 참조 화상 작성 공정(S110)과, 위치 정렬량 산출 공정(S130)과비교 공정(S132)과 같은 일련의 공정을 실시한다.
θ 조정 공정(S101)으로서, 도시하지 않은 반송계에 의해 기판(101)이 검사실(103) 내의 θ 스테이지(234) 상에 반송된다. 도시하지 않은 반송계에서는, 검사실(103)에 기판(101)을 반송하기 전에 기판(101)의 배치 각도의 어긋남을 측정해 둔다. 배치 각도의 어긋남 정보는, 스테이지 제어 회로(114)에 출력된다. 스테이지 제어 회로(114)에 의한 제어 하에, 구동 모터(65)는, 배치 각도의 어긋남을 보정하도록, 테이블(42)를 회전 방향으로 보정하는 각도 θ만큼 이동시킨다. 예를 들어, 몇 도의 각도 범위 내에서 기판(101)의 회전각을 조정한다. 예를 들어, ±0.1°의 범위 내에서 기판(101)의 회전 방향의 각도 θ를 조정한다.
스캔 공정(S102)으로서, 화상 취득 기구(150)는, 도형 패턴이 형성된 기판(101)의 화상을 취득한다. 여기서는, 복수의 도형 패턴이 형성된 기판(101)에 멀티 1차 전자 빔(20)을 조사하고, 멀티 1차 전자 빔(20)의 조사에 기인하여 기판(101)으로부터 방출되는 멀티 2차 전자 빔(300)을 검출함으로써, 기판(101)의 2차 전자 화상을 취득한다. 상술한 바와 같이, 멀티 검출기(222)에는, 반사 전자 및 2차 전자가 투영되어도 되고, 반사 전자는 도중에 발산해 버려 나머지 2차 전자(멀티 2차 전자 빔(300))가 투영되어도 된다.
상술한 바와 같이, 멀티 1차 전자 빔(20)의 조사에 기인하여 기판(101)으로부터 방출되는 멀티 2차 전자 빔(300)은, 멀티 검출기(222)에서 검출된다. 멀티 검출기(222)에 의해 검출된 각 서브 조사 영역(29) 내의 화소마다의 2차 전자의 검출 데이터(측정 화상 데이터:2차 전자 화상 데이터: 피검사 화상 데이터)는, 측정순으로 검출 회로(106)에 출력된다. 검출 회로(106) 내에서는, 도시하지 않은 A/D 변환기에 의해, 아날로그의 검출 데이터가 디지털 데이터로 변환되고, 칩 패턴 메모리(123)에 저장된다. 그리고, 얻어진 측정 화상 데이터는, 위치 회로(107)로부터의 각 위치를 나타내는 정보와 함께, 비교 회로(108)에 전송된다.
도 11은, 실시 형태 1에 있어서의 비교 회로 내의 구성의 일례를 도시하는 구성도이다. 도 11에 있어서, 비교 회로(108) 내에는, 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(52, 56), 위치 정렬부(57) 및 비교부(58)가 배치된다. 위치 정렬부(57) 및 비교부(58)와 같은 각 「~부」는, 처리 회로를 포함하고, 이 처리 회로에는, 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 혹은 반도체 장치 등이 포함된다. 또한, 각 「~부」는, 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 사용해도 된다. 혹은, 다른 처리 회로(별도의 처리 회로)를 사용해도 된다. 위치 정렬부(57) 및 비교부(58) 내에 필요한 입력 데이터 혹은 연산된 결과는 그때마다 도시하지 않은 메모리, 혹은 메모리(118)에 기억된다.
비교 회로(108)에서는, 서브 조사 영역(29)마다의 2차 전자 화상의 적어도 일부로 구성되는 피검사 화상과 참조 화상을 비교한다. 피검사 화상으로서, 예를 들어 프레임 영역(30)마다의 2차 전자 화상을 사용한다. 예를 들어, 서브 조사 영역(29)을 4개의 프레임 영역(30)으로 분할한다. 프레임 영역(30)으로서, 예를 들어 512×512 화소의 영역을 사용한다. 구체적으로는 예를 들어 이하와 같이 동작한다.
참조 화상 작성 공정(S110)으로서, 참조 화상 작성 회로(112)는, 기판(101)에 형성된 복수의 도형 패턴의 기초가 되는 설계 데이터에 기초하여, 각 프레임 영역의 측정 화상에 대응하는 참조 화상을 작성한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다. 우선, 기억 장치(109)로부터 제어 계산기(110)를 통하여 설계 패턴 데이터를 판독하고, 판독된 설계 패턴 데이터에 정의된 각 도형 패턴을 2치 내지는 다치의 이미지 데이터로 변환한다.
상술한 바와 같이, 설계 패턴 데이터로 정의되는 도형은, 예를 들어 직사각형이나 삼각형을 기본 도형으로 한 것으로, 예를 들어 도형의 기준 위치에 있어서의 좌표(x, y), 변의 길이, 직사각형이나 삼각형 등의 도형 종을 구별하는 식별자가 되는 도형 코드와 같은 정보로 각 패턴 도형의 형상, 크기, 위치 등을 정의한 도형 데이터가 저장되어 있다.
이러한 도형 데이터가 되는 설계 패턴 데이터가 참조 화상 작성 회로(112)에 입력되면 도형마다 데이터로까지 전개하고, 그 도형 데이터의 도형 형상을 나타내는 도형 코드, 도형 치수 등을 해석한다. 그리고, 소정의 양자화 치수의 그리드를 단위로 하는 칸 내에 배치되는 패턴으로서 2치 내지는 다치의 설계 패턴 화상 데이터에 전개하고, 출력한다. 바꿔 말하면, 설계 데이터를 읽어들이고, 검사 영역을 소정의 치수를 단위로 하는 칸으로서 가상 분할하여 만들어진 칸마다 설계 패턴에 있어서의 도형이 차지하는 점유율을 연산하고, n 비트의 점유율 데이터를 출력한다. 예를 들어, 1개의 칸을 1화소로서 설정하면 적합하다. 그리고, 1화소에 1/28(=1/256)의 분해능을 갖게 하면, 화소 내에 배치되어 있는 도형의 영역 분만 1/256의 소 영역을 할당하여 화소 내의 점유율을 연산한다. 그리고, 8비트의 점유율 데이터로서 작성한다. 이러한 칸(검사 화소)은, 측정 데이터의 화소에 맞추면 된다.
다음에, 참조 화상 작성 회로(112)는, 도형의 이미지 데이터인 설계 패턴의 설계 화상 데이터에, 연산된 계수를 적용한 필터 함수 F를 사용하여 필터 처리를 실시한다. 이에 의해, 화상 강도(농담값)가 디지털값의 설계측의 이미지 데이터인 설계 화상 데이터를 멀티 1차 전자 빔(20)의 조사에 의해 얻어지는 상(像) 생성 특성에 맞출 수 있다. 작성된 참조 화상의 화상 데이터는 비교 회로(108)에 출력된다.
비교 회로(108) 내에 입력된 측정 화상(보정 피검사 화상)은, 기억 장치(56)에 저장된다. 비교 회로(108) 내에 입력된 참조 화상은, 기억 장치(52)에 저장된다.
위치 정렬 공정(S130)으로서, 위치 정렬부(57)는, 프레임 영역(30)마다, 대응하는 프레임 화상(31)(2차 전자 화상)과 참조 화상을 각각 기억 장치로부터 판독하고, 화소보다 작은 서브 화소 단위로, 양쪽 화상을 위치 정렬한다. 예를 들어, 최소 제곱법으로 위치 정렬을 행하면 된다. 화소 사이즈로서, 예를 들어 멀티 1차 전자 빔(20)의 각 빔 사이즈와 동일 정도의 사이즈 영역으로 설정되면 적합하다.
비교 공정(S132)으로서, 비교부(58)는, 프레임 화상(피검사 화상)과 참조 화상을 비교한다. 비교부(58)는, 소정의 판정 조건에 따라 화소마다 양자를 비교하여, 예를 들어 형상 결함과 같은 결함의 유무를 판정한다. 예를 들어, 화소마다의 계조값 차가 판정 임계값 Th보다도 크면 결함으로 판정한다. 그리고, 비교 결과가 출력된다. 비교 결과는, 기억 장치(109), 모니터(117), 혹은 메모리(118)에 출력되거나, 혹은 도시하지 않은 프린터로부터 출력 되면 된다.
상술한 예에서는, 다이-데이터베이스 검사를 행하는 경우를 설명하였지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 다이-다이 검사를 행하는 경우라도 상관없다. 다이-다이 검사를 행하는 경우에는, 이하와 같이 동작한다.
위치 정렬 공정(S130)으로서, 위치 정렬부(57)는, 다이(1)의 프레임 화상(31)(피검사 화상)과, 동일한 패턴이 형성된 다이(2)의 프레임 화상(31)(피검사 화상)을 판독하고, 화소보다 작은 서브 화소 단위로, 양쪽 화상을 위치 정렬한다. 예를 들어, 최소 제곱법으로 위치 정렬을 행하면 된다.
비교 공정(S132)으로서, 비교부(58)는, 다이(1)의 프레임 화상(31)(피검사 화상)과, 다이(2)의 프레임 화상(31)(피검사 화상) 중 한쪽을 참조 화상으로 하여, 양쪽 화상을 비교한다. 비교부(58)는, 소정의 판정 조건에 따라 화소마다 양자를 비교하여, 예를 들어 형상 결함과 같은 결함의 유무를 판정한다. 예를 들어, 화소마다 계조값 차가 판정 임계값 Th보다 크면 결함으로 판정한다. 그리고, 비교 결과가 출력된다. 비교 결과는, 기억 장치(109), 모니터(117), 혹은 메모리(118)에 출력되거나, 혹은 도시하지 않은 프린터로부터 출력되면 된다.
상술한 예에서는, 화소마다 계조값을 사용하여 비교하고 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 프레임 화상(31)로부터 내부의 도형 패턴의 윤곽선을 추출한다. 한편 동일한 프레임 영역(30)의 참조 화상 혹은 설계 데이터로부터, 프레임 영역(30) 내부의 도형 패턴의 윤곽선을 추출한다. 그리고, 프레임 화상(31)으로부터 추출된 도형 패턴의 윤곽선과, 참조 화상 혹은 설계 데이터로부터 추출된 도형 패턴의 윤곽선을 비교해도 된다. 예를 들어, 윤곽선끼리의 거리가 판정 임계값보다 큰 경우에는 결함으로 판정한다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 의하면, 테이블(42) 상에 적재되는 기판(101)면의 최대 변위량 R을 작게 할 수 있다.
이상의 설명에 있어서, 일련의 「~회로」는, 처리 회로를 포함하고, 그 처리 회로에는, 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 혹은 반도체 장치 등이 포함된다. 또한, 각 「~회로」는, 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 사용해도 된다. 혹은, 다른 처리 회로(별도의 처리 회로)를 사용해도 된다. 프로세서 등을 실행시키는 프로그램은, 자기 디스크 장치, 자기 테이프 장치, FD, 혹은 ROM(리드 온리 메모리) 등의 기록 매체에 기록되면 된다. 예를 들어, 위치 회로(107), 비교 회로(108), 참조 화상 작성 회로(112), 스테이지 제어 회로(114), 렌즈 제어 회로(124), 블랭킹 제어 회로(126), 편향 제어 회로(128) 및 리타딩 전위 제어 회로(130)는, 상술한 적어도 하나의 처리 회로로 구성되어도 된다.
이상, 구체예를 참조하면서 실시 형태에 대해 설명했다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되는 것은 아니다. 도 1의 예에서는, 하나의 조사원이 되는 전자총(201)으로부터 조사된 하나의 빔으로부터 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에 의해 멀티 1차 전자 빔(20)을 형성하는 경우를 나타내었지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 복수의 조사원으로부터 각각 1차 전자 빔을 조사함으로써 멀티 1차 전자 빔(20)을 형성하는 양태여도 상관없다.
또한, 장치 구성이나 제어 방법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않는 부분 등에 대해서는 기재를 생략하였지만, 필요로 하는 장치 구성이나 제어 방법을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.
그 밖에, 본 발명의 요소를 구비하여, 당업자가 적절하게 설계 변경할 수 있는 모든 θ 스테이지 기구 및 전자 빔 검사 장치는, 본 발명의 범위에 포함된다.
추가의 이점 및 변형예는 이 기술분야에 숙련된 자에게는 쉽게 이해될 수 있다. 따라서, 본 발명의 더 넓은 개념은 여기에 기재한 특정한 설명 및 대표적인 실시예에 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 청구범위 및 그 균등물로 정의된 전체적인 본 발명의 기술사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변경예가 가능하다.

Claims (10)

  1. 고정축과,
    상기 고정축의 외주면을 외륜이 구르는 복수의 베어링과,
    상기 복수의 베어링의 내륜의 내측에 삽입된 상태에서 지지되는 복수의 원통 부재와,
    상기 복수의 원통 부재 상에 배치되고, 상기 복수의 베어링이 상기 고정축의 외주면을 구름으로써 상기 고정축의 중심을 축으로 회전 방향으로 이동하는 테이블을 구비한 것을 특징으로 하는, θ 스테이지 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 베어링 중 하나 이상의 베어링이 상기 내륜에 삽입되는 원통 부재를 통하여 상기 테이블에 고정되고, 나머지의 적어도 하나의 베어링이 상기 내륜에 삽입되는 원통 부재를 통하여 상기 고정축의 외주면측에 여압(pressurized)되는 것을 특징으로 하는, θ 스테이지 기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정축은 중공 구조로 형성되고,
    상기 테이블은 중앙부에 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는, θ 스테이지 기구.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 테이블 상에 배치된 전극을 더 구비하고,
    외부로부터 상기 고정축의 중공 구조 내 및 상기 테이블의 상기 개구부를 통하여 배선이 상기 전극에 접속되는 것을 특징으로 하는, θ 스테이지 기구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 베어링 중 하나의 베어링이 상기 내륜에 삽입되는 원통 부재를 통하여 상기 고정축의 외주면측에 여압되는 것을 특징으로 하는, θ 스테이지 기구.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 베어링 중 나머지의 베어링이 상기 내륜에 삽입되는 원통 부재를 통하여 상기 테이블에 고정되는 것을 특징으로 하는, θ 스테이지 기구.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 테이블의 회전 중심을 포함하는 영역에 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는, θ 스테이지 기구.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 전극에 상기 배선을 통하여 부의 전위가 인가되는 것을 특징으로 하는, θ 스테이지 기구.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 테이블 상에 상기 전극을 개재하여 기판이 배치되는 것을 특징으로 하는, θ 스테이지 기구.
  10. 고정축과; 상기 고정축의 외주면을 외륜이 구르는 복수의 베어링과; 상기 복수의 베어링의 내륜의 내측에 삽입된 상태에서 지지되는 복수의 원통 부재와; 상기 복수의 원통 부재 상에 배치되고, 상기 복수의 베어링이 상기 고정축의 외주면을 구름으로써 상기 고정축의 중심을 축으로 회전 방향으로 이동하는 테이블을 갖는 θ 스테이지 기구와,
    상기 θ 스테이지 기구 상에 배치되는 기판을 전자 빔으로 조사하는 전자 빔 칼럼과,
    상기 전자 빔의 조사에 의해 상기 기판으로부터 방출되는 2차 전자를 검출하는 검출기와,
    검출된 데이터에 기초하는 2차 전자 화상을 피검사 화상으로 하고, 상기 피검사 화상과 참조 화상을 비교하는 비교 회로를 구비한 것을 특징으로 하는, 전자 빔 검사 장치.
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