KR102532712B1 - 전자 광학계 및 멀티 빔 화상 취득 장치 - Google Patents

전자 광학계 및 멀티 빔 화상 취득 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 태양의 전자 광학계는, 요크를 가지고, 자기장을 발생시켜 상기 요크 내를 통과하는 전자 빔을 굴절시키는 전자기 렌즈와, 상기 요크의 내벽을 따라 배치된, 상기 전자기 렌즈에 의해 생기는 누설 자계를 저감하는 쉴드 코일을 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

전자 광학계 및 멀티 빔 화상 취득 장치 {ELECTRON OPTICAL SYSTEM AND MULTI-BEAM IMAGE ACQUIRING APPARATUS}
본 발명은, 전자 광학계 및 멀티 빔 화상 취득 장치에 관한 것이다. 예를 들면, 전자 선에 의한 멀티 빔을 조사하여 방출되는 패턴의 2 차 전자 화상을 취득하여 패턴을 검사하는 검사 장치에 관한 것이다.
최근, 대규모 집적회로(LSI)의 고집적화 및 대용량화에 수반하여, 반도체 소자에 요구되는 회로 선폭은 점점 좁아지고 있다. 그리고, 많은 제조 코스트가 드는 LSI의 제조에 있어서, 수율의 향상은 빠뜨릴 수 없다. 그러나, 1 기가비트급의 DRAM(랜덤 액세스 메모리)로 대표되듯이, LSI를 구성하는 패턴은, 서브 미크론부터 나노 미터의 오더로 되어 있다. 최근, 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 LSI 패턴 치수의 미세화에 수반하여, 패턴 결함으로서 검출해야 하는 치수도 매우 작은 것으로 되어 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼 상에 전사된 초미세 패턴의 결함을 검사하는 패턴 검사 장치의 고정밀화가 필요해지고 있다. 그 밖에, 수율을 저하시키는 큰 요인의 하나로서, 반도체 웨이퍼 상에 초미세 패턴을 포토리소그래피 기술로 노광, 전사할 때에 사용되는 마스크의 패턴 결함을 들 수 있다. 그 때문에, LSI 제조에 사용되는 전사용 마스크의 결함을 검사하는 패턴 검사 장치의 고정밀화가 필요해지고 있다.
검사 수법으로서는, 반도체 웨이퍼 또는 리소그래피 마스크 등의 기판 상에 형성되어 있는 패턴을 촬상한 측정 화상과, 설계 데이터, 혹은 기판 상의 동일 패턴을 촬상한 측정 화상과 비교함으로써 검사를 행하는 방법이 알려져 있다. 예를 들면, 패턴 검사 방법으로서, 동일 기판 상의 상이한 장소의 동일 패턴을 촬상한 측정 화상 데이터끼리를 비교하는 「die to die(다이-다이) 검사」나, 패턴 설계된 설계 데이터를 베이스로 설계 화상 데이터(참조 화상)를 생성하고, 그와 패턴을 촬상한 측정 데이터가 되는 측정 화상을 비교하는 「die to database(다이-데이터베이스) 검사」가 있다. 촬상된 화상은 측정 데이터로서 비교 회로로 보내어진다. 비교 회로에서는, 화상끼리의 위치 조정 후, 측정 데이터와 참조 데이터를 적절한 알고리즘에 따라 비교하여, 일치하지 않는 경우에는, 패턴 결함 있음이라고 판정한다.
상술한 패턴 검사 장치에는, 레이저광을 검사 대상 기판에 조사하고, 그 투과상 혹은 반사상을 촬상하는 장치 외에, 검사 대상 기판 상을 전자 빔으로 주사(스캔)하고, 전자 빔의 조사에 수반하여 검사 대상 기판으로부터 방출되는 2 차 전자를 검출하고, 패턴상을 취득하는 검사 장치의 개발도 진행되고 있다. 전자 빔을 이용한 검사 장치에서는, 또한, 멀티 빔을 이용한 장치의 개발도 진행되고 있다. 멀티 빔을 이용하는 경우, 멀티 1 차 전자 빔을 전자기 렌즈로 굴절시키면서 시료면에 조사하고, 동일한 궤도로 되돌아오는 멀티 2 차 전자 빔을 멀티 1 차 전자 빔으로부터 분리하여, 검출기로 멀티 2 차 전자 빔을 유도할 필요가 있다. 예를 들면, 빈 필터(Wien filter)를 이용하여 멀티 1 차 전자 빔과 멀티 2 차 전자 빔을 분리한다. 전자 광학계는, 전계와 자계의 고정밀한 기능 제어가 중요하다. 전계와 자계는, 서로 근접하고 있는 경우, 필드가 중첩되어 능력이 저하된다. 그 때문에, 물리적인 보호 쉴드가 이용되지만, 특히 자성 쉴드의 경우는 누설되기 쉬워져, 잔류 자기장이 발생되어 광학 성능이 저하되는 경우가 있다. 수동 쉴드도, 새로운 프린지장이 전자기 회로에 발생되어, 바람직하지 않은 성능이 되는 경우가 있다. 예를 들면, 자성 재료 쉴드를 이용하여 빈 필터 밖으로 누설 자속을 막는 것이 제안되어져 있다(예를 들면, US8,421,029B2 참조). 여기서, 전자기 렌즈로부터의 누설 자기장에 의해 빔이 영향을 받게 되어, 고정밀한 화상을 취득하는 것이 곤란해진다고 하는 문제가 생겨왔다. 그 때문에, 전자기 렌즈로부터의 누설 자기장을 억제하는 것이 요구된다. 이러한 문제는, 검사 장치에 한정되는 것은 아니며, 멀티 빔을 이용하여 화상을 취득하는 장치에 있어서 마찬가지로 생길 수 있다.
본 발명의 일 태양의 전자 광학계는, 요크를 가지고, 자기장을 발생시켜 상기 요크 내를 통과하는 전자 빔을 굴절시키는 전자기 렌즈와, 상기 요크의 내벽을 따라 배치된, 상기 전자기 렌즈에 의해 생기는 누설 자계를 저감하는 쉴드 코일을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양의 멀티 전자 빔 화상 취득 장치는, 요크를 가지고, 자기장을 발생시켜 상기 요크 내를 통과하는 1 차 멀티 전자 빔을 굴절시키는 전자기 렌즈와, 상기 요크의 내벽을 따라 배치된, 상기 전자기 렌즈에 의해 생기는 누설 자계를 저감하는 쉴드 코일과, 상기 요크 내에 배치되고, 상기 전자기 렌즈를 통과한 상기 1 차 멀티 전자 빔이 기판에 조사되는 것에 기인하여 생기는, 반사 전자를 포함하는 2 차 전자 빔을 상기 요크 내에서 상기 1 차 멀티 전자 빔으로부터 분리하는, 자성체를 포함하는 구성물로 구성되는 빔 세퍼레이터와, 분리된 상기 2 차 전자 빔을 검출하는 검출기를 구비한 것을 특징으로 한다.
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 패턴 검사 장치의 구성을 도시한 구성도이다.
도 2는, 실시 형태 1에 있어서의 성형 애퍼쳐 어레이 기판의 구성을 도시한 개념도이다.
도 3(a)는, 실시 형태 1에 있어서의 전자기 렌즈와 쉴드 코일과의 관계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3(b)는, 실시 형태 1에 있어서의 전자기 렌즈와 쉴드 코일과의 관계를 설명하기 위한 상면도이다.
도 4는, 실시 형태 1에 있어서의 빔 세퍼레이터에 의해 생기는 자계의 일예를 나타내는 도면이다.
도 5는, 실시 형태 1에 있어서의 대물 렌즈에 의해 생기는 자계가 빔 세퍼레이터에 미치는 영향의 일예를 나타내는 도면이다.
도 6은, 실시 형태 1에 있어서의 대물 렌즈에 의해 생기는 자계가 빔 세퍼레이터에 영향을 미친 상태에서 빔 세퍼레이터를 구동한 경우의 자계의 일예를 나타내는 도면이다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 대물 렌즈에 의해 자계를 발생시키지 않은 상태에서 빔 세퍼레이터를 구동한 경우의 자계의 일예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 실시 형태 1에 있어서의 보정 후의 빔 세퍼레이터 부근의 자계의 일예를 나타내는 도면이다.
도 9는, 실시 형태 1에 있어서의 쉴드 코일의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 쉴드 코일의 다른 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 11은, 실시 형태 1에 있어서의 쉴드 코일로 누설 자기장을 보정하고 있지 않은 상태에서 촬상된 화상의 일예를 나타내는 도면이다.
도 12는, 실시 형태 1에 있어서의 쉴드 코일로 누설 자기장을 보정한 상태에서 촬상된 화상의 일예를 나타내는 도면이다.
도 13은, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법의 요부 공정을 나타내는 플로우차트도이다.
도 14는, 실시 형태 1에 있어서의 반도체 기판에 형성되는 복수의 칩 영역의 일예를 도시한 도면이다.
도 15는, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 스캔 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은, 실시 형태 1에 있어서의 비교 회로 내의 구성의 일예를 도시하는 구성도이다.
이하, 실시 형태에서는, 멀티 전자 빔 화상 취득 장치의 일예로서, 멀티 전자 빔 검사 장치에 대하여 설명한다. 단, 멀티 전자 빔 화상 취득 장치는, 검사 장치에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 화상이 취득 가능한 멀티 전자 빔을 조사하는 장치라면 상관없다.
실시 형태 1
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 패턴 검사 장치의 구성을 도시한 구성도이다. 도 1에서, 기판에 형성된 패턴을 검사하는 검사 장치(100)는, 멀티 전자 빔 검사 장치의 일예이다. 검사 장치(100)는, 화상 취득 기구(150) 및 제어계 회로(160)를 구비하고 있다. 화상 취득 기구(150)는, 전자 빔 컬럼(102)(전자 경통이라고도 함)(멀티 빔 컬럼의 일예), 검사실(103), 검출 회로(106), 칩 패턴 메모리(123), 스테이지 구동 기구(142), 및 레이저 측장 시스템(122)을 구비하고 있다. 전자 빔 컬럼(102) 내에는, 전자 총(201), 조명 렌즈(202), 성형 애퍼쳐 어레이 기판(203), 전자 렌즈(205), 일괄 블랭킹 편향기(212), 제한 애퍼쳐 기판(206), 전자 렌즈(220), 빔 세퍼레이터(214), 대물 렌즈(207), 쉴드 코일(221), 편향기(208), 투영 렌즈(224), 및 멀티 검출기(222)가 배치되어 있다.
검사실(103) 내에는, 적어도 XY 평면 상을 이동 가능한 XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는, 검사 대상이 되는 기판(101)(시료)이 배치된다. 기판(101)에는, 노광용 마스크 기판 및 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판이 포함된다. 기판(101)이 반도체 기판인 경우, 반도체 기판에는 복수의 칩 패턴(웨이퍼 다이)이 형성되어 있다. 기판(101)이 노광용 마스크 기판인 경우, 노광용 마스크 기판에는, 칩 패턴이 형성되어 있다. 칩 패턴은, 복수의 도형 패턴에 의하여 구성된다. 이러한 노광용 마스크 기판에 형성된 칩 패턴이 반도체 기판 상에 복수 회 노광 전사됨으로써, 반도체 기판에는 복수의 칩 패턴(웨이퍼 다이)이 형성되게 된다. 이하, 기판(101)이 반도체 기판인 경우를 주로 설명한다. 기판(101)은, 예를 들면, 패턴 형성면을 상측을 향해 XY 스테이지(105)에 배치된다. 또한, XY 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 컬럼(102)의 외부에서 검출 회로(106)에 접속된다. 검출 회로(106)는, 칩 패턴 메모리(123)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), 쉴드 코일 제어 회로(121), 렌즈 제어 회로(124), 블랭킹 제어 회로(126), 편향 제어 회로(128), 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(109), 모니터(117), 메모리(118), 및 프린터(119)에 접속되어 있다. 또한, 편향 제어 회로(128)는, DAC(디지털 아날로그 변환) 앰프(144, 148)에 접속된다. DAC 앰프(144)는 편향기(208)에 접속되고, 또한, DAC 앰프(148)는 편향기(219)에 접속되고, 또한, 쉴드 코일 제어 회로(121)는 쉴드 코일(221)에 접속된다.
또한, 칩 패턴 메모리(123)는, 비교 회로(108)에 접속되어 있다. 또한, XY 스테이지(105)는, 스테이지 제어 회로(114)의 제어 하에 구동 기구(142)에 의하여 구동된다. 구동 기구(142)에서는, 예를 들면, 스테이지 좌표계에 있어서의 X 방향, Y 방향, θ 방향으로 구동하는 3 축(X-Y-θ) 모터의 같은 구동계가 구성되고, XY 스테이지(105)가 이동 가능하도록 되어 있다. 이들 도시하지 않은 X 모터, Y 모터, θ 모터는, 예를 들면, 스텝 모터를 이용할 수 있다. XY 스테이지(105)는, XYθ 각 축의 모터에 의하여 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하다. 그리고, XY 스테이지(105)의 이동 위치는 레이저 측장 시스템(122)에 의하여 측정되어, 위치 회로(107)로 공급된다. 레이저 측장 시스템(122)은, 미러(216)로부터의 반사광을 수광함으로써, 레이저 간섭법의 원리로 XY 스테이지(105)의 위치를 측장한다. 스테이지 좌표계는, 예를 들면, 멀티 1 차 전자 빔의 광축에 직교하는 면에 대하여, X 방향, Y 방향, θ 방향이 설정된다.
일괄 블랭킹 편향기(212)는, 적어도 2 극의 전극군에 의하여 구성되어, 블랭킹 제어 회로(126)에 의하여 제어된다. 편향기(208)는, 적어도 4 극의 전극군에 의하여 구성되어, 전극마다 배치되는 DAC 앰프(144)를 통하여, 편향 제어 회로(128)에 의하여 제어된다. 마찬가지로, 편향기(219)는, 적어도 4 극의 전극군에 의해 구성되어, 전극마다 배치되는 DAC 앰프(148)를 통해, 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된다. 쉴드 코일(221)은, 쉴드 코일 제어 회로(121)에 의해 제어된다.
여기서, 도 1에서는, 실시 형태 1을 설명함에 있어서 필요한 구성을 기재하고 있다. 검사 장치(100)에 있어서, 통상, 필요한 그 밖의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2는, 실시 형태 1에 있어서의 성형 애퍼쳐 어레이 기판의 구성을 도시한 개념도이다. 도 2에서, 성형 애퍼쳐 어레이 기판(203)에는, 2 차원 형상의 가로(x 방향) m1 열×세로(y 방향) n1 단(m1, n1는 2 이상의 정수)의 홀(개구부)(22)이 x, y 방향으로 소정의 배열 피치로 형성되어 있다. 도 2의 예에서는, 5Х5의 홀(개구부)(22)이 형성되어 있는 경우를 나타내고 있다. 홀(22)의 배열 수는 이에 한정되는 것은 아니다. 각 홀(22)은, 모두 동일한 외경의 원형으로 형성된다. 혹은, 동일한 치수 형상의 직사각형이여도 상관없다. 이들 복수의 홀(22)을 전자 빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티 빔(20)이 형성되게 된다. 여기에서는, 가로 세로(x, y 방향)가 모두 2 열 이상의 홀(22)이 배치된 예를 나타냈으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 가로 세로(x, y 방향) 중 어느 일방이 복수 열이고 타방은 1 열뿐이여도 상관없다. 또한, 홀(22)의 배열의 방법은, 도 2와 같이, 가로 세로가 격자 형상으로 배치되는 경우에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 세로 방향(y 방향) k 단째의 열과, k+1 단째의 열의 홀끼리가, 가로 방향(x 방향)으로 치수 a만큼 이탈되어 배치되어도 된다. 마찬가지로, 세로 방향(y 방향) k+1 단째의 열과, k+2 단째의 열의 홀끼리가, 가로 방향(x 방향)으로 치수 b만큼 이탈되어 배치되어도 된다.
이어서, 검사 장치(100)에 있어서의 화상 취득 기구(150)의 동작에 대하여 설명한다.
전자 총(201)(방출원)으로부터 방출된 전자 빔(200)은, 조명 렌즈(202)에 의하여 거의 수직으로 성형 애퍼쳐 어레이 기판(203) 전체를 조명한다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 홀(22)(개구부)이 형성되고, 전자 빔(200)은, 모든 복수의 홀(22)이 포함되는 영역을 조명한다. 복수의 홀(22)의 위치에 조사된 전자 빔(200)의 각 일부가, 이러한 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)을 각각 통과함으로써, 예를 들면, 복수의 전자 빔(20a~20c)(멀티 1 차 전자 빔)(20)(도 1의 실선)이 형성된다.
형성된 멀티 1 차 전자 빔(20)은, 전자 렌즈(205)에 의하여 제한 애퍼쳐 기판(206)에 형성된 중심의 홀을 향해 굴절된다. 환언하면, 전자 렌즈(205)는, 멀티 1 차 전자 빔(20)의 입사를 받아, 멀티 1 차 전자 빔(20)을 굴절시킨다. 여기에서는, 전자 렌즈(205)가 제한 애퍼쳐 기판(206)에 형성된 중심의 홀의 위치에 멀티 1 차 전자 빔(20)의 각 빔의 초점 위치가 오도록 굴절시킨다. 여기서, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의하여, 멀티 1 차 전자 빔(20) 전체가 일괄하여 편향된 경우에는, 제한 애퍼쳐 기판(206)의 중심의 홀로부터 위치가 이탈되어, 제한 애퍼쳐 기판(206)에 의하여 차폐된다. 한편, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의하여 편향되지 않은 멀티 1 차 전자 빔(20)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 제한 애퍼쳐 기판(206)의 중심의 홀을 통과한다. 이러한 일괄 블랭킹 편향기(212)의 ON/OFF에 의하여, 멀티 1 차 전자 빔(20) 전체의 일괄된 블랭킹 제어가 행해져, 빔의 ON/OFF가 일괄 제어된다. 이와 같이, 제한 애퍼쳐 기판(206)은, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의하여 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 멀티 1 차 전자 빔(20)을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 형성된, 제한 애퍼쳐 기판(206)을 통과한 빔 군에 의하여, 검사용의 멀티 1 차 전자 빔(20)이 형성된다.
제한 애퍼쳐 기판(206)을 통과한 멀티 1 차 전자 빔(20)은, 전자 렌즈(220)로 진행된다. 전자 렌즈(220)는, 멀티 1 차 전자 빔(20)의 입사를 받아, 멀티 1 차 전자 빔(20)을 굴절시킨다. 멀티 1 차 전자 빔(20)은, 전자 렌즈(220)에 의하여, 중간 상면(I.I.P)을 형성한다. 멀티 빔(20)은, 이러한 중간 상면의 위치에 배치된 빔 세퍼레이터(214)를 통과한 후, 대물 렌즈(207)에 의하여 기판(101)(시료)면 상에 초점이 맞추어져(합초되어), 원하는 축소율의 패턴상(빔 지름)이 되고, 편향기(208)에 의하여, 제한 애퍼쳐 기판(206)을 통과한 멀티 1 차 전자 빔(20) 전체가 동일 방향으로 일괄하여 편향되고, 각 빔의 기판(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다. 실시 형태 1에서는, 예를 들면, XY 스테이지(105)를 연속 이동시키면서 스캔을 행한다. 그 때문에, 편향기(208)는, 더욱 XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록, 트랙킹 편향을 행한다. 그리고, 편향기(208)에 의하여, 각 빔이 각각 대응하는 영역 내를 주사하도록 멀티 1 차 전자 빔(20) 전체를 일괄 편향한다. 한번에 조사되는 멀티 1 차 전자 빔(20)은, 이상적이게는 성형 애퍼쳐 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)의 배열 피치에 원하는 축소율(1/a)을 곱한 피치로 배열된다. 이와 같이, 전자 빔 컬럼(102)은, 한번에 2 차원 형상의 m1×n1 개의 멀티 빔(20)을 기판(101)에 조사한다.
기판(101)의 원하는 위치에 멀티 1 차 전자 빔(20)이 조사된 것에 기인하여 기판(101)으로부터 멀티 1 차 전자 빔(20)의 각 빔에 대응하는, 반사 전자를 포함하는 2 차 전자의 다발(멀티 2 차 전자 빔(300))(도 1의 점선)이 방출된다.
기판(101)으로부터 방출된 멀티 2 차 전자 빔(300)은, 대물 렌즈(207)에 의하여, 멀티 2 차 전자 빔(300)의 중심측으로 굴절되어, 중간 상면 위치에 배치된 빔 세퍼레이터(214)로 진행된다.
여기서, 빔 세퍼레이터(214)는 멀티 빔(20)의 중심 빔이 진행하는 방향(광축)에 직교하는 면 상에서 전계와 자계를 직교하는 방향으로 발생시킨다. 전계는 전자의 진행 방향에 관계없이 동일일 방향으로 힘을 미친다. 이에 대하여, 자계는 프레밍 왼손의 법칙에 따라 힘을 미친다. 그 때문에 전자의 침입 방향에 의해 전자에 작용하는 힘의 방향을 변화시킬 수 있다. 빔 세퍼레이터(214)에 상측으로부터 침입해 오는 멀티 1 차 전자 빔(20)에는, 전계에 의한 힘과 자계에 의한 힘이 상쇄하고, 멀티 1 차 전자 빔(20)은 하방으로 직진한다. 이에 대하여, 빔 세퍼레이터(214)에 하측으로부터 침입해 오는 멀티 2 차 전자 빔(300)에는, 전계에 의한 힘과 자계에 의한 힘이 모두 동일일 방향으로 움직이고, 멀티 2 차 전자 빔(300)은 기울기 상방으로 굽혀져, 멀티 1 차 전자 빔(20)으로부터 분리된다.
기울기 상방으로 굽혀져, 멀티 1 차 전자 빔(20)으로부터 분리된 멀티 2 차 전자 빔(300)은, 편향기(219)에 의하여 더 굽혀져, 투영 렌즈(224)로 진행된다. 그리고, 편향기(219)에 의하여 편향된 멀티 2 차 전자 빔(300)은, 투영 렌즈(224)에 의하여, 굴절되면서 멀티 검출기(222)에 투영된다. 멀티 검출기(222)는, 투영된 멀티 2 차 전자 빔(300)을 검출한다. 멀티 검출기(222)는, 예를 들면, 도시하지 않은 다이오드형의 2 차원 센서를 가진다. 그리고, 멀티 빔(20)의 각 빔에 대응하는 다이오드형의 2 차원 센서 위치에 있어서, 멀티 2 차 전자 빔(300)의 각 2 차 전자가 다이오드형의 2 차원 센서에 충돌하여 전자를 발생하고, 2 차 전자 화상 데이터를 화소마다에 생성한다. 또한, XY 스테이지(105)를 연속 이동시키면서 스캔을 행하므로, 상술한 바와 같이, 트랙킹 편향이 행해진다. 편향기(219)는, 이러한 트랙킹 편향 및 스캔 동작에 수반하는 멀티 1 차 전자 빔(20)의 편향 위치의 이동에 의한 멀티 검출기(222)의 전자 수용면에서의 멀티 2 차 전자 빔(300)의 전자 수용 위치의 이탈을 캔슬하고, 멀티 2 차 전자 빔(300)을 멀티 검출기(222)의 전자 수용면에 있어서의 원하는 위치에 조사시키도록 편향한다. 그리고, 멀티 2 차 전자 빔(300)은, 멀티 검출기(222)에서 검출된다. 멀티 검출기(222)에서 검출된 강도 신호에 의하여, 기판(101) 상의 화상이 형성된다.
도 3(a)는, 실시 형태 1에 있어서의 전자기 렌즈와 쉴드 코일과의 관계를 설명하기 위한 단면도이다. 도 3(b)는, 실시 형태 1에 있어서의 전자기 렌즈와 쉴드 코일과의 관계를 설명하기 위한 상면도이다. 조명 렌즈(202), 전자기 렌즈(205), 전자기 렌즈(220), 및 대물 렌즈(207)라고 하는 멀티 1 차 전자 빔(20)(혹은 전자 빔(200))을 굴절시키는 각 전자기 렌즈는, 멀티 1 차 전자 빔(20)(혹은 전자 빔(200))의 광축을 둘러싸도록 배치되는 코일과 코일을 둘러싸는 요크(폴 피스)로 구성된다. 그리고, 요크에는, 코일로 만들어진 고밀도인 자력선을 멀티 1 차 전자 빔(20)(혹은 전자 빔(200))의 광축측으로 누설시키는 개방부(간극 혹은 갭이라고도 함)가 형성되어 있다. 도 3(a)와 도 3(b)의 예에서는, 일예로서, 대물 렌즈(207)에 대해 설명한다. 도 3(a)와 도 3(b)에서, 대물 렌즈(207)는, 코일(218)과 요크(217)를 가지고 있다. 요크(217)는, 세로로 길게(광축측으로 길게) 형성되어, 예를 들면, 세로로 긴 코일(218)을 내측에 배치한다. 요크(217)는, 상하면의 중앙부가 전자 빔의 통과 영역을 확보하기 위해 개구되어 있고, 수직 방향으로 평행한 통 형상의 도중부터 멀티 1 차 전자 빔(20) 전체의 궤도 중심(광축)측으로 기울기 하방향을 향해 가늘어지고, 기판(101) 근처에서, 코일(218)로 만들어진 고밀도인 자력선을 멀티 1 차 전자 빔(20)(혹은 전자 빔(200))의 광축측으로 누설시키는 개방부가 형성된 형상으로 되어있다. 대물 렌즈(207)에서는, 이러한 개방부 부근의 멀티 1 차 전자 빔(20)의 통과 영역에 고밀도인 자기장을 발생시킨다. 코일(218)은, 요크(217)에 의해 내주면, 외주면, 및 상하면이 둘러싸인 공간 내의, 예를 들면, 상방측으로 모인 위치에 배치된다. 이러한 상태에서 코일(218)에 전류를 흘림으로써, 코일(218)은, 코일(218)보다 내측(광축측)의 공간에서 멀티 1 차 전자 빔(20)의 진행 방향(도 3(a)에서는 하향)으로 자력선을 발생시킨다. 이에 의해, 자기장을 발생시켜 요크(217) 내를 통과하는 멀티 1 차 전자 빔(20)을 굴절시킨다. 동시에, 기판(101)으로부터 방출된 멀티 2 차 전자 빔(300)을 굴절시킨다.
쉴드 코일(221)은, 요크(217)의 내벽을 따라 배치된다. 쉴드 코일(221)은, 대물 렌즈(207)와 동축의 코일로 형성되면 바람직하다. 쉴드 코일(221)은, 요크(217)의 내벽을 따라 멀티 1 차 전자 빔(20)(혹은 전자 빔(200))의 광축을 둘러싸도록 배치된다. 쉴드 코일(221)은, 대물 렌즈(207)(전자기 렌즈)에 의해 생기는 누설 자계를 상쇄한다. 실시 형태 1에서는, 쉴드 코일(221)은, 요크(217)의 내벽을 따라 다단으로 배치된다. 도 3의 예에서는, 요크(217)의 내벽 중, 수직인 벽면을 따라 수직인 벽면과 평행하게 1 단째의 쉴드 코일(10)과 2 단째의 쉴드 코일(12)이 배치된다. 도 3의 예에서는, 2 단의 쉴드 코일이 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 3 단 이상의 쉴드 코일이 배치되어도 바람직하다. 단수를 늘림으로써 제어의 자유도를 늘릴 수 있다. 또한, 1 단만의 쉴드 코일(10)을 배제하는 것은 아니다. 1 단만의 쉴드 코일(10)을 배치해도, 배치한 부근의 누설 자기장을 저감할 수 있다.
쉴드 코일(221)(쉴드 코일(10) 및 쉴드 코일(12))은, 누설 자계를 지우기 위한 자계를 발생하면 되므로, 코일(218) 및 요크(217)에 비해, 두께를 얇게 형성할 수 있다. 멀티 1 차 전자 빔(20)의 진행 방향에 대한 쉴드 코일(10, 12)의 합계의 길이는, 요크(217)의 내벽 중, 수직인 벽면의 길이와 같은 길이로 설정하면 바람직하다. 이에 의해, 넓은 범위에서 쉴드할 수 있다. 단, 이에 한정되는 것은 아니다. 수직인 벽면의 길이보다 짧아도 상관없다. 혹은, 도시하지는 않았으나, 쉴드 코일(12)을, 요크(217)의 내벽 중, 가늘어진 벽면에 접촉하지 않은 정도로 접근하여 수직 방향으로 배치해도 바람직하다. 그 경우, 쉴드 코일(12)에 멀티 빔이나 그 밖의 광학 기기가 간섭하지 않는 범위에서 쉴드 코일(12)의 길이를 설정하면 바람직하다. 가급적 길게 함으로써, 그 만큼 넓은 범위에서 쉴드할 수 있다. 단, 이에 한정되는 것은 아니다. 짧아도 상관없다.
요크(217) 내(요크(217)의 내벽보다 내측)에는, 자성체를 포함하는 구성물로 구성되는 전자 광학 기기가 배치된다. 도 1에 도시한 예에서는, 이러한 전자 광학 기기의 일예로서, 빔 세퍼레이터(214)가 요크(217) 내에 배치된다. 빔 세퍼레이터(214)는, 예를 들면, 빈 필터와 같이, 주위가 자성체로 둘러싸여져 있다. 또한, 도 1에 도시한 예에서는, 이러한 전자 광학 기기의 다른 일예로서, 멀티 2 차 전자 빔을 편향하는 편향기(219)의 적어도 일부가 요크(217) 내에 배치된다. 편향기(219)의 하우징이, 예를 들면, 자성체로 형성된다. 이러한 자성체의 부분이 전자기 렌즈의 누설 자기장의 영향을 받게 된다.
도 4는, 실시 형태 1에 있어서의 빔 세퍼레이터에 의해 생기는 자계의 일예를 나타내는 도면이다. 도 4의 예에서는, 빔 세퍼레이터(214)에 의해 자계를 발생시킨 경우를 나타내고 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 빔 세퍼레이터(214)에 의해 발생시킨 자계는, 빔 세퍼레이터(214)의 외부이다, 예를 들면, 멀티 1 차 전자 빔(20)의 진행 방향의 빔 세퍼레이터(214)의 상류측의 공간, 및 빔 세퍼레이터(214)보다 하류측의 공간에 누설 자기장을 발생시키고 있지 않음을 알 수 있다.
도 5는, 실시 형태 1에 있어서의 대물 렌즈에 의해 생기는 자계가 빔 세퍼레이터에 미치는 영향의 일예를 나타내는 도면이다. 도 5의 예에서는, 빔 세퍼레이터(214)에서자계를 발생시키지 않은 상태에서, 대물 렌즈(207)에 의해 자계를 발생시킨 경우를 나타내고 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본래, 대물 렌즈(207)가 고밀도인 자기장을 발생시키는 영역(요크 개방부)에 대해 상류측의 빔 세퍼레이터(214)의 입사구 부근(A) 및 출사구 부근(B)에서도 자기장이 발생하고 있음을 알 수 있다. 이들 자기장은, 대물 렌즈(207)에 의해 생긴 누설 자기장에 자성체가 영향을 받아 자계의 집중이 생기고 있는 것이다. 마찬가지로, 빔 세퍼레이터(214)보다 더 상류측의 편향기(219)의 입사구 부근(C)에 대해서도 자기장이 발생하고 있음을 알 수 있다. 이러한 자기장에 대해서도 대물 렌즈(207)에 의해 생긴 누설 자기장에 자성체가 영향을 받아 자계의 집중이 생기고 있는 것이다.
도 6은, 실시 형태 1에 있어서의 대물 렌즈에 의해 생기는 자계가 빔 세퍼레이터에 영향을 미친 상태에서 빔 세퍼레이터를 구동한 경우의 자계의 일예를 나타내는 도면이다. 도 6의 예에서는, 대물 렌즈(207)에 의해 자계를 발생시킨 상태에서, 또한, 빔 세퍼레이터(214)에서 자계를 발생시킨 경우를 나타내고 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 빔 세퍼레이터(214)의 입사구 부근(A) 및 출사구 부근(B)의 자기장이, 대물 렌즈(207)에 의해 생긴 누설 자기장과 빔 세퍼레이터(214) 자신의 자기장과의 상호 작용에 의해 더 변화하여 흐트러진 자기장을 형성하고 있다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 대물 렌즈에 의해 자계를 발생시키지 않은 상태에서 빔 세퍼레이터를 구동한 경우의 자계의 일예를 나타내는 도면이다. 도 4에서 설명한 바와 같이, 빔 세퍼레이터(214)에 의해 발생시킨 자계는, 빔 세퍼레이터(214)의 외부인, 멀티 1 차 전자 빔(20)의 진행 방향의 빔 세퍼레이터(214)의 상류측의 공간, 및 빔 세퍼레이터(214)보다 하류측의 공간에 누설 자기장을 발생시키고 있지 않는다. 그 때문에, 대물 렌즈(207)의 요크(217) 내에 배치한 경우에도, 마찬가지로, 빔 세퍼레이터(214)에 의해 발생시킨 자계는, 빔 세퍼레이터(214)의 외부인, 멀티 1 차 전자 빔(20)의 진행 방향의 빔 세퍼레이터(214)의 상류측의 공간, 및 빔 세퍼레이터(214)보다 하류측의 공간에 누설 자기장을 발생시키고 있지 않는다. 또한, 상류측의 편향기(219)의 입사구 부근(C)에 대해서도 누설 자기장을 발생시키고 있지 않는다.
이상과 같이, 누설 자기장의 원인은, 대물 렌즈(207)에 있고, 빔 세퍼레이터(214)에는 없음을 알 수 있었다. 이러한 누설 자기장의 영향에 의해, 빔 궤도가 이탈되어, 고정밀한 화상을 얻는 것이 어렵다. 여기서, 실시 형태 1에서는, 쉴드 코일(221)을 사용하여, 좁은 설치 공간 내에서 효율적으로 누설 자기장을 저감한다. 구체적으로는, 쉴드 코일 제어 회로(121)에 의해, 쉴드 코일(10, 12)에 대하여, 대물 렌즈(207)에 의한 누설 자계를 저감하는 방향으로 여자 전류를 흘린다. 쉴드 코일(10, 12)에 흘리는 여자 전류는, 같은 방향으로 흘려도 상관없다. 실시 형태 1에서는, 2 단의 쉴드 코일(10, 12)을 각각 독립적으로 제어함으로써, 누설 자계의 상태에 맞추어 보정할 수 있다.
도 8은, 실시 형태 1에 있어서의 보정 후의 빔 세퍼레이터 부근의 자계의 일예를 나타내는 도면이다. 상술한 도 6의 보정 전의 상태에서는, 빔 세퍼레이터(214)의 입사구 부근(A) 및 출사구 부근(B)에 대해, 대물 렌즈(207)에 의해 생긴 누설 자기장에 자성체가 영향을 받아 자계의 집중이 생기고 있었다. 이에 대해, 쉴드 코일(221)에 의해 보정함으로써, 도 8에 도시한 바와 같이, 빔 세퍼레이터(214)의 입사구 부근(A) 및 출사구 부근(B)에 생기고 있던 자기장을 실질적으로 없애는 것이 가능함을 알 수 있다. 또한, 상류측의 편향기(219)의 입사구 부근(C)에 대해서도 자계의 집중을 크게 저감할 수 있음을 알 수 있다. 이상과 같이, 실시 형태 1에 의하면, 빔 세퍼레이터(214) 자신에서는, 완전히 막을 수 없는 누설 자기장을 요크(217) 내벽을 따른 쉴드 코일(221)에 의해 보정함으로써, 해소 혹은 저감할 수 있다.
도 9는, 실시 형태 1에 있어서의 쉴드 코일 배치의 변형예를 나타내는 단면도이다. 도 9에서, 대물 렌즈(207)의 구성은 도 3과 같다. 단, 도 9에서는, 요크(217)의 가늘어지는 부분을 강조하여 나타내고 있다. 도 9에서는, 2 단째의 쉴드 코일(12)을, 가늘어지는 요크(217)의 내벽면에 평행하게 배치하는 경우를 나타내고 있다. 그 밖의 구성은 도 3과 같다. 이러한 구성이어도, 누설 자기장을 해소 혹은 저감할 수 있다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 쉴드 코일 배치의 다른 변형예를 나타내는 단면도이다. 도 10의 예에서는, 대물 렌즈(207)의 요크(217)가 멀티 1 차 전자 빔(20)의 진행 방향 하류측에서 가늘어지지 않은 형상을 나타내고 있다. 이러한 경우에는, 요크(217)의 내벽의 방향으로 변화가 생기지 않으므로, 요크(217)의 수직인 내벽면을 따라 평행하게 1 단의 쉴드 코일(221)을 내벽면의 길이와 동등한 길이로 배치해도 바람직하다. 물론, 이러한 경우에도 쉴드 코일을 다단으로 배치해도 바람직하다.
도 11은, 실시 형태 1에 있어서의 쉴드 코일을 설치하지 않고, 누설 자기장을 보정하고 있지 않은 상태에서 촬상된 화상의 일예를 나타내는 도면이다. 도 12는, 실시 형태 1에 있어서의 쉴드 코일을 설치하여, 누설 자기장을 보정한 상태에서 촬상된 화상의 일예를 나타내는 도면이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 대물 렌즈(207)의 요크(217) 내의 자성체 부품(빔 세퍼레이터(214))에서 생기는 누설 자기장에 의한 자계의 집중에 의해, 빔 궤도가 이탈되므로, 초점 위치가 이탈하여, 얻어지는 화상이 흐려진다. 이에 대해, 쉴드 코일(221)에 의해, 대물 렌즈(207)에서 생기는 누설 자기장을 요크(217) 내벽 부근에서 해소 혹은 저감함으로써, 요크(217) 내의 자성체 부품(빔 세퍼레이터(214))에서의 자계의 집중을 억제할 수 있다. 그 때문에, 빔 궤도가 누설 자기장에 기인한 이탈이 생기지 않으므로 초점 위치의 이탈이 억제되어, 도 12에 도시한 바와 같이, 보정 전에 비해 선명한 화상을 얻을 수 있다.
이상의 구성에 의하여, 전자기 렌즈의 누설 자기장을 해소 혹은 저감한 멀티 2 차 전자 빔(300)을 이용하여, 피검사 기판의 패턴 검사를 행한다.
도 13은, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법의 요부 공정을 나타내는 플로우차트도이다. 도 13에서, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법은, 피검사 화상 취득 공정(S202)과, 참조 화상 작성 공정(S204)과, 위치 조정 공정(S206)과, 비교 공정(S208)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다.
피검사 화상 취득 공정(S202)으로서, 화상 취득 기구(150)는, 멀티 1 차 전자 빔(20)을 이용하여 기판(101) 상에 형성되어 패턴의 2 차 전자 화상을 취득한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다.
상술한 바와 같이, 제한 애퍼쳐 기판(206)을 통과한 멀티 1 차 전자 빔(20)은, 빔 세퍼레이터(214)를 통과하여, 대물 렌즈(207)에 의하여 기판(101)(시료)면 상에 초점이 맞추어지고(합초되고), 편향기(208)에 의하여, 각 빔의 기판(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다.
기판(101)의 원하는 위치에 멀티 1 차 전자 빔(20)이 조사된 것에 기인하여 기판(101)으로부터 멀티 1 차 전자 빔(20)에 대응하는, 반사 전자를 포함하는 멀티 2 차 전자 빔(300)이 방출된다. 기판(101)으로부터 방출된 멀티 2 차 전자 빔(300)은, 대물 렌즈(207)를 통과하여, 빔 세퍼레이터(214)로 진행되어, 기울기 상방으로 굽혀진다. 기울기 상방으로 굽혀진 멀티 2 차 전자 빔(300)은, 편향기(219)에서 궤도를 굽혀, 투영 렌즈(224)에 의하여 굴절되면서 멀티 검출기(222)에 투영된다. 이와 같이, 멀티 검출기(222)는, 멀티 1 차 전자 빔(20)이 기판(101)면에 조사된 것에 기인하여 방출되는 반사 전자를 포함하는 멀티 2 차 전자 빔(300)을 검출한다.
도 14는, 실시 형태 1에 있어서의 반도체 기판에 형성되는 복수의 칩 영역의 일예를 도시한 도면이다. 도 14에서, 기판(101)이 반도체 기판(웨이퍼)인 경우, 반도체 기판(웨이퍼)의 검사 영역(330)에는, 복수의 칩(웨이퍼 다이)(332)이 2 차원의 어레이 형상으로 형성되어 있다. 각 칩(332)에는, 노광용 마스크 기판에 형성된 1 칩분의 마스크 패턴이 도시하지 않은 노광 장치(스테퍼)에 의해, 예를 들면, 1/4로 축소되어 전사되어 있다. 각 칩(332) 내는, 예를 들면, 2 차원 형상의 가로(x 방향) m2 열Х세로(y 방향) n2 단(m2, n2는 2 이상의 정수) 개의 복수의 마스크 다이(33)로 분할된다. 실시 형태 1에서는, 이러한 마스크 다이(33)가 단위 검사 영역이 된다.
도 15는, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 스캔 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 15의 예에서는, 5Х5 열의 멀티 1 차 전자 빔(20)의 경우를 도시하고 있다. 1 회의 멀티 1 차 전자 빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)은, (기판(101)면 상에 있어서의 멀티 1 차 전자 빔(20)의 x 방향의 빔 간 피치에 x 방향의 빔 수를 곱한 x 방향 사이즈)Х(기판(101)면 상에 있어서의 멀티 1 차 전자 빔(20)의 y 방향의 빔 간 피치에 y 방향의 빔 수를 곱한 y 방향 사이즈)로 정의된다. 도 15의 예에서는, 조사 영역(34)이 마스크 다이(33)와 동일한 사이즈의 경우를 나타내고 있다. 단, 이에 한정되는 것은 아니다. 조사 영역(34)이 마스크 다이(33)보다 작아도 된다. 혹은 커도 상관없다. 그리고, 멀티 1 차 전자 빔(20)의 각 빔은, 자신의 빔이 위치하는 x 방향의 빔 간 피치와 y 방향의 빔 간 피치로 둘러싸이는 서브 조사 영역(29) 내를 주사(스캔 동작)한다. 멀티 1 차 전자 빔(20)을 구성하는 각 빔은, 서로 상이한 몇 개의 서브 조사 영역(29)을 담당하게 된다. 그리고, 각 샷 시에, 각 빔은, 담당 서브 조사 영역(29) 내의 동일한 위치를 조사하게 된다. 서브 조사 영역(29) 내의 빔의 이동은, 편향기(208)에 의한 멀티 1 차 전자 빔(20) 전체에서의 일괄 편향에 의하여 행해진다. 이러한 동작을 반복하여, 1 개의 빔으로 1 개의 서브 조사 영역(29) 내의 전부를 순서대로 조사해 간다.
이상과 같이, 멀티 1 차 전자 빔(20) 전체에서는, 마스크 다이(33)를 조사 영역(34)으로서 주사(스캔)하게 되지만, 각 빔은, 각각 대응하는 1 개의 서브 조사 영역(29)을 주사하게 된다. 그리고, 1 개의 마스크 다이(33)의 주사(스캔)가 종료되면, 인접하는 다음의 마스크 다이(33)가 조사 영역(34)이 되도록 이동하고, 이러한 인접하는 다음의 마스크 다이(33)의 주사(스캔)를 행한다. 이러한 동작을 반복하여, 각 칩(332)의 주사를 진행시켜 간다. 멀티 1 차 전자 빔(20)의 샷에 의하여, 그때마다, 조사된 위치로부터 2 차 전자가 방출되어, 멀티 검출기(222)에서 검출된다.
이상과 같이 멀티 1 차 전자 빔(20)을 이용하여 주사함으로써, 싱글 빔으로 주사하는 경우보다도 고속으로 스캔 동작(측정)을 할 수 있다. 또한, 스텝 앤드 리핏 동작으로 각 마스크 다이(33)의 스캔을 행해도 되고, XY 스테이지(105)를 연속 이동시키면서 각 마스크 다이(33)의 스캔을 행하는 경우여도 된다. 조사 영역(34)이 마스크 다이(33)보다 작은 경우에는, 해당 마스크 다이(33) 중에서 조사 영역(34)을 이동시키면서 스캔 동작을 행하면 된다.
기판(101)이 노광용 마스크 기판인 경우에는, 노광용 마스크 기판에 형성된 1 칩분의 칩 영역을, 예를 들면, 상술한 마스크 다이(33)의 사이즈로 직사각형 형상으로 복수의 스트라이프 영역으로 분할한다. 그리고, 스트라이프 영역마다에, 상술한 동작과 동일한 주사로 각 마스크 다이(33)를 주사하면 된다. 노광용 마스크 기판에 있어서의 마스크 다이(33)의 사이즈는, 전사 전의 사이즈이므로 반도체 기판의 마스크 다이(33)의 4 배의 사이즈가 된다. 그 때문에, 조사 영역(34)이 노광용 마스크 기판에 있어서의 마스크 다이(33)보다 작은 경우에는, 1 칩분의 스캔 동작이 증가(예를 들면, 4 배)하게 된다. 그러나, 노광용 마스크 기판에는 1 칩분의 패턴이 형성되므로, 4 칩보다 많은 칩이 형성되는 반도체 기판에 비해 스캔 회수는 적어도 된다.
이상과 같이, 화상 취득 기구(150)는, 멀티 1 차 전자 빔(20)을 이용하여, 도형 패턴이 형성된 피검사 기판(101) 상을 주사하고, 멀티 1 차 전자 빔(20)이 조사된 것에 기인하여 피검사 기판(101)으로부터 방출되는, 멀티 2 차 전자(300)를 검출한다. 멀티 검출기(222)에 의해 검출된 각 위치로부터의 2 차 전자의 검출 데이터(측정 화상：2 차 전자 화상：피검사 화상)는, 측정 순으로 검출 회로(106)로 출력된다. 검출 회로(106) 내에서는, 도시하지 않은 A/D 변환기에 의하여, 아날로그의 검출 데이터가 디지털 데이터에 변환되어 칩 패턴 메모리(123)에 저장된다. 이와 같이 하여, 화상 취득 기구(150)는, 기판(101) 상에 형성된 패턴의 측정 화상을 취득한다. 그리고, 예를 들면, 1 개의 칩(332)분의 검출 데이터가 축적된 단계에서, 칩 패턴 데이터로서, 위치 회로(107)로부터의 각 위치를 도시한 정보와 함께, 비교 회로(108)로 전송된다.
참조 화상 작성 공정(S204)으로서, 참조 화상 작성 회로(112)(참조 화상 작성부)는, 피검사 화상에 대응하는 참조 화상을 작성한다. 참조 화상 작성 회로(112)는, 기판(101)에 패턴을 형성하는 기초가 된 설계 데이터, 혹은 기판(101)에 형성된 패턴의 노광 이미지 데이터로 정의된 설계 패턴 데이터에 기초하여, 프레임 영역마다에 참조 화상을 작성한다. 프레임 영역으로서, 예를 들면, 마스크 다이(33)를 이용하면 바람직하다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다. 우선, 기억 장치(109)로부터 제어 계산기(110)를 통해 설계 패턴 데이터를 읽어내고, 읽어내어진 설계 패턴 데이터로 정의된 각 도형 패턴을 2 값 내지는 다값의 이미지 데이터로 변환한다.
여기서, 설계 패턴 데이터로 정의되는 도형은, 예를 들면, 직사각형 또는 삼각형을 기본 도형으로 한 것으로, 예를 들면, 도형의 기준 위치에 있어서의 좌표(x, y), 변의 길이, 직사각형 또는 삼각형 등의 도형종을 구별하는 식별자가 되는 도형 코드라고 하는 정보로 각 패턴 도형의 형태, 크기, 위치 등을 정의한 도형 데이터가 저장되어 있다.
이러한 도형 데이터가 되는 설계 패턴 데이터가 참조 화상 작성 회로(112)에 입력되면, 도형마다의 데이터에까지 전개되고, 그 도형 데이터의 도형 형상을 도시한 도형 코드, 도형 치수 등을 해석한다. 그리고, 소정의 양자화 치수의 그리드를 단위로 하는 눈금 내에 배치되는 패턴으로서, 2 값 내지는 다값의 설계 패턴 화상 데이터에 전개하여 출력한다. 환언하면, 설계 데이터를 읽어들이고, 검사 영역을 소정의 치수를 단위로 하는 눈금으로서 가상 분할하여 생긴 눈금마다에 설계 패턴에 있어서의 도형이 차지하는 점유율을 연산하여, n 비트의 점유율 데이터를 출력한다. 예를 들면, 1 개의 눈금을 1 화소로서 설정하면 바람직하다. 그리고, 1 화소에 1/28(=1/256)의 분해능을 갖게한다고 하면, 화소 내에 배치되어 있는 도형의 영역분만큼 1/256의 소 영역을 할당하여 화소 내의 점유율을 연산한다. 그리고, 8 비트의 점유율 데이터로서 참조 회로(112)로 출력한다. 이러한 눈금(검사 화소)은, 측정 데이터의 화소에 맞추면 된다.
이어서, 참조 화상 작성 회로(112)는, 도형의 이미지 데이터인 설계 패턴의 설계 화상 데이터에 적절한 필터 처리를 실시한다. 측정 화상으로서의 광학 화상 데이터는, 광학계에 의해 필터가 작용한 상태, 환언하면, 연속 변화하는 아날로그 상태에 있으므로, 화상 강도(농담값)가 디지털값의 설계측의 이미지 데이터인 설계 화상 데이터에도 필터 처리를 실시함으로써, 측정 데이터에 맞출 수 있다. 작성된 참조 화상의 화상 데이터는 비교 회로(108)로 출력된다.
도 16은, 실시 형태 1에 있어서의 비교 회로 내의 구성의 일예를 도시하는 구성도이다. 도 16에서, 비교 회로(108) 내에는, 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(50, 52, 56), 피검사 화상 생성부(54), 위치 조정부(57), 및 비교부(58)가 배치된다. 피검사 화상 생성부(54), 위치 조정부(57), 비교부(58)라고 하는 각 「~부」는, 처리 회로를 포함하고, 그 처리 회로에는, 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 혹은, 반도체 장치 등이 포함된다. 또한, 각 「~부」는, 공통된 처리 회로(동일한 처리 회로)를 이용하여도 된다. 혹은, 상이한 처리 회로(다른 처리 회로)를 이용하여도 된다. 피검사 화상 생성부(54), 위치 조정부(57), 및 비교부(58) 내에 필요한 입력 데이터 혹은 연산된 결과는 그때마다 도시하지 않은 메모리, 혹은 메모리(118)에 기억된다.
비교 회로(108) 내에서는, 전송된 스트라이프 패턴 데이터(혹은 칩 패턴 데이터)가, 위치 회로(107)로부터의 각 위치를 나타내는 정보와 함께, 기억 장치(50)에 일시적으로 저장된다. 또한, 전송된 참조 화상 데이터가, 기억 장치(52)에 일시적으로 저장된다.
이어서, 피검사 화상 생성부(54)는, 스트라이프 패턴 데이터(혹은 칩 패턴 데이터)를 이용하여, 소정의 사이즈의 프레임 영역(단위 검사 영역) 마다, 프레임 화상(피검사 화상)을 생성한다. 프레임 화상으로서 예를 들면, 여기에서는, 마스크 다이(33)의 화상을 생성한다. 단, 프레임 영역의 사이즈는 이에 한정되는 것은 아니다. 생성된 프레임 화상(예를 들면, 마스크 다이 화상)은, 기억 장치(56)에 저장된다.
위치 조정 공정(S206)으로서, 위치 조정부(57)는, 피검사 화상이 되는 마스크 다이 화상과, 해당 마스크 다이 화상에 대응하는 참조 화상을 읽어내고, 화소(36)보다 작은 서브 화소 단위로, 양 화상을 위치 조정한다. 예를 들면, 최소 2 승법으로 위치 조정을 행하면 된다.
비교 공정(S208)으로서, 비교부(58)는, 마스크 다이 화상(피검사 화상)과 참조 화상을 비교한다. 비교부(58)는, 소정의 판정 조건에 따라 화소(36)마다 양자를 비교하고, 예를 들면, 형상 결함이라고 하는 결함의 유무를 판정한다. 예를 들면, 화소(36)마다의 계조값 차가 판정 역치(Th)보다 크면 결함이라고 판정한다. 그리고, 비교 결과가 출력된다. 비교 결과는, 기억 장치(109), 모니터(117), 혹은 메모리(118)로 출력된다, 혹은 프린터(119)로부터 출력되면 된다.
또한, 상술한 다이-데이터베이스 검사에 한정되지 않고, 다이-다이 검사를 행해도 상관없다. 다이-다이 검사를 행하는 경우에는, 동일한 패턴이 형성된 마스크 다이(33)의 화상끼리를 비교하면 된다. 따라서, 다이(1)가 되는 웨이퍼 다이(332)(칩)의 일부의 영역의 마스크 다이 화상과, 다이(2)가 되는 별도의 웨이퍼 다이(332)의 대응하는 영역의 마스크 다이 화상을 이용한다. 혹은, 동일한 웨이퍼 다이(332)의 일부의 영역의 마스크 다이 화상을 다이(1)의 마스크 다이 화상으로 하고, 동일한 패턴이 형성된 동일한 웨이퍼 다이(332)의 다른 일부의 마스크 다이 화상을 다이(2)의 마스크 다이 화상으로서 비교해도 상관없다. 이러한 경우에는, 동일한 패턴이 형성된 마스크 다이(33)의 화상끼리의 일방을 참조 화상으로서 이용하면, 상술한 다이-데이터베이스 검사와 같은 수법으로 검사를 할 수 있다.
즉, 위치 조정 공정(S206)으로서, 위치 조정부(57)는, 다이(1)의 마스크 다이 화상과, 다이(2)의 마스크 다이 화상을 읽어내고, 화소(36)보다 작은 서브 화소 단위로, 양 화상을 위치 조정한다. 예를 들면, 최소 2 승법으로 위치 조정을 행하면 된다.
그리고, 비교 공정(S208)으로서, 비교부(58)는, 다이(1)의 마스크 다이 화상과, 다이(2)의 마스크 다이 화상을 비교한다. 비교부(58)는, 소정의 판정 조건에 따라 화소(36)마다 양자를 비교하고, 예를 들면, 형상 결함이라고 하는 결함의 유무를 판정한다. 예를 들면, 화소(36)마다의 계조값 차가 판정 역치(Th)보다 크면 결함이라고 판정한다. 그리고, 비교 결과가 출력된다. 비교 결과는, 기억 장치(109), 모니터(117), 혹은 메모리(118)로 출력되거나, 혹은 프린터(119)로부터 출력되면 된다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 의하면, 전자기 렌즈로부터의 누설 자기장에 의한 전자기 렌즈 내에 배치되는 광학 기기에서 생기는 자기장의 발생을 억제하여, 고정밀한 화상을 취득할 수 있다.
이상의 설명에서, 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, 공통된 처리 회로(동일한 처리 회로)를 이용하여도 된다. 혹은, 상이한 처리 회로(다른 처리 회로)를 이용하여도 된다. 프로세서 등을 실행시키는 프로그램은, 자기 디스크 장치, 자기 테이프 장치, FD, 혹은 ROM(리드 온리 메모리) 등의 기록 매체에 기록되면 된다. 예를 들면, 위치 회로(107), 비교 회로(108), 참조 화상 작성 회로(112), 쉴드 코일 제어 회로(121), 및 편향 제어 회로(128) 등은, 상술한 적어도 1 개의 처리 회로로 구성되어도 된다.
이상, 구체적인 예를 참조하면서 실시 형태에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은, 이들 구체적인 예로 한정되는 것은 아니다.
또한, 장치 구성 또는 제어 수법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대하여서는 기재를 생략했으나, 필요해지는 장치 구성 또는 제어 수법을 적절히 선택하여 이용할 수 있다.
그 밖에, 본 발명의 요소를 구비하여, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 전자 광학계 및 멀티 빔 화상 취득 장치는, 본 발명의 범위에 포함된다.
추가적인 이점 및 수정이 당업자에 의해 쉽게 일어날 것이다. 따라서, 넓은 양상에서의 본 발명은 여기에서 기술되고 나타난 대표적인 실시예와 상세한 설명에 제한되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구범위 및 그 균등 범위에 의해 정의되는 일반적인 발명 개념의 범위 또는 사상에서 벗어나지 않으면서 다양한 수정이 이루어질 수 있다.

Claims (7)

  1. 요크(yoke)와 자기장을 발생시켜 상기 요크 내를 통과하는 전자 빔을 굴절시키는 코일을 포함하는 전자기 렌즈와,
    쉴드 코일로서, 상기 요크의 내벽이 상기 쉴드 코일을 상기 전자기 렌즈의 상기 코일로부터 분리하고 상기 쉴드 코일 전체가 상기 내벽에 의해 둘러싸이고, 상기 전자기 렌즈에 의해 생기는 누설 자계를 저감하는 쉴드 코일을
    구비하고,
    상기 내벽은 스테이지의 표면에 수직인 방향으로 연장되는 부분을 포함하고, 상기 내벽의 상기 부분은 상기 스테이지의 상기 표면에 직교하는 방향으로 연장되는 원통형 내주면을 포함하고, 상기 스테이지의 상기 표면은 상기 전자 빔이 향하는 표면이고,
    상기 쉴드 코일은 상기 내벽의 상기 부분에 의해 둘러싸이는 것인, 전자 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 쉴드 코일은, 상기 통과하는 전자빔의 방향으로 상기 요크의 내벽을 따라 배치된 복수의 코일을 포함하는, 전자 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    적어도 일부가 상기 요크 내에 배치되는 전자 광학 기기로서, 자성체를 포함하는 구성물로 구성되는 전자 광학 기기
    를 더 구비하는 전자 광학계.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전자기 렌즈에는, 1 차 전자 빔과, 상기 1 차 전자 빔과는 역방향으로 나아가고 상기 1 차 전자 빔이 기판에 조사되는 경우 발생하는 반사 전자를 포함하는 2 차 전자 빔이 통과하고,
    상기 전자 광학계는
    상기 1 차 전자 빔과 상기 2 차 전자 빔을 분리하는 빔 세퍼레이터
    를 더 구비하고,
    상기 빔 세퍼레이터는 상기 전자 광학 기기를 구비하는, 전자 광학계.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전자기 렌즈에는, 1 차 전자 빔과, 상기 1 차 전자 빔과는 역방향으로 나아가고 상기 1 차 전자 빔이 기판에 조사되는 경우 발생하는 반사 전자를 포함하는 2 차 전자 빔이 통과하고,
    상기 전자 광학계는
    상기 2 차 전자 빔을 편향하는 편향기
    를 더 구비하고,
    상기 편향기는 상기 전자 광학 기기를 포함하는, 전자 광학계.
  6. 요크와 자기장을 발생시켜 상기 요크 내를 통과하는 1 차 멀티 전자 빔을 굴절시키는 코일을 가지는 전자기 렌즈와,
    쉴드 코일로서, 상기 요크의 내벽이 상기 쉴드 코일을 상기 전자기 렌즈의 상기 코일로부터 분리하고 상기 쉴드 코일 전체가 상기 내벽에 의해 둘러싸이고, 상기 전자기 렌즈에 의해 발생하는 누설 자계를 저감하는 쉴드 코일과,
    상기 요크 내에 배치되고, 상기 전자기 렌즈를 통과한 상기 1 차 멀티 전자 빔이 기판에 조사되는 경우 생기는 반사 전자를 포함하는 2 차 전자 빔을 상기 요크 내에서 상기 1 차 멀티 전자 빔으로부터 분리하는, 자성체를 포함하는 구성물로 구성되는 빔 세퍼레이터와,
    분리된 상기 2 차 전자 빔을 검출하는 검출기
    를 구비하고,
    상기 내벽은 스테이지의 표면에 수직인 방향으로 연장되는 부분을 포함하고, 상기 내벽의 상기 부분은 상기 스테이지의 상기 표면에 직교하는 방향으로 연장되는 원통형 내주면을 포함하고, 상기 스테이지의 상기 표면은 상기 전자 빔이 향하는 표면이고,
    상기 쉴드 코일은 상기 내벽의 상기 부분에 의해 둘러싸이는 것인, 멀티 전자 빔 화상 취득 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 전자기 렌즈에 의해 생기는 누설 자계를 저감하도록 상기 복수의 코일 각각에 여자 전류를 공급함으로써 상기 복수의 코일 각각을 독립적으로 제어하는 쉴드 코일 제어 회로를 더 구비하는 전자 광학계.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7442375B2 (ja) * 2020-04-06 2024-03-04 株式会社ニューフレアテクノロジー マルチ電子ビーム検査装置及びマルチ電子ビーム検査方法
JP2021183942A (ja) * 2020-05-22 2021-12-02 株式会社ニューフレアテクノロジー パターン検査装置及びパターン検査方法
KR20230049740A (ko) * 2020-09-28 2023-04-13 주식회사 히타치하이테크 해석 시스템
KR20230042105A (ko) * 2020-10-28 2023-03-27 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지 빈 필터 및 멀티 전자 빔 검사 장치
NL2034496B1 (en) * 2023-04-04 2024-03-05 Phe Nx Knowledge B V Electro-magnetic lens for charged particle apparatus.

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000173529A (ja) 1997-12-19 2000-06-23 Toshiba Corp 電子ビーム描画方法及びその装置
US20070138390A1 (en) * 2004-04-05 2007-06-21 Hidetoshi Nishiyama Inspection method and inspection system using charged particle beam
US20080135755A1 (en) * 2006-12-11 2008-06-12 Hitachi High-Technologies Corporation Scanning Electron Microscope
US20150294833A1 (en) 2012-10-29 2015-10-15 Hitachi High-Technologies Corporation Charged particle beam apparatus

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4929089B1 (ko) * 1970-05-13 1974-08-01
US3984687A (en) * 1975-03-17 1976-10-05 International Business Machines Corporation Shielded magnetic lens and deflection yoke structure for electron beam column
US4469948A (en) * 1982-01-26 1984-09-04 The Perkin-Elmer Corp. Composite concentric-gap magnetic lens
JPS60178960U (ja) * 1984-05-09 1985-11-28 日本電子株式会社 走査電子顕微鏡用対物レンズ
JPH06325721A (ja) 1993-05-13 1994-11-25 Hitachi Ltd 電子線装置
DE69633505T2 (de) * 1996-07-25 2005-03-03 Advantest Corp. Ablenksystem
JP3449198B2 (ja) * 1997-10-22 2003-09-22 日新電機株式会社 イオン注入装置
WO2001096843A1 (en) * 2000-06-15 2001-12-20 Kla-Tencor, Inc. Apparatus and method for applying feedback control to a magnetic lens
US6768117B1 (en) * 2000-07-25 2004-07-27 Applied Materials, Inc. Immersion lens with magnetic shield for charged particle beam system
JP2002170764A (ja) * 2000-12-04 2002-06-14 Nikon Corp 荷電粒子線露光装置、荷電粒子線露光装置の調整方法及び半導体デバイスの製造方法
JP3968334B2 (ja) * 2002-09-11 2007-08-29 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置及び荷電粒子線照射方法
CN101630623B (zh) 2003-05-09 2012-02-22 株式会社荏原制作所 基于带电粒子束的检查装置及采用了该检查装置的器件制造方法
DE102004019834B4 (de) * 2004-04-23 2007-03-22 Vistec Electron Beam Gmbh Korrekturlinsen-System für ein Partikelstrahl-Projektionsgerät
JP4431459B2 (ja) * 2004-07-29 2010-03-17 株式会社日立ハイテクノロジーズ 集束イオン・ビーム装置及び集束イオン・ビーム照射方法
JP4732917B2 (ja) 2006-02-15 2011-07-27 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査型電子顕微鏡及び欠陥検出装置
JP4716284B2 (ja) * 2006-03-29 2011-07-06 国立大学法人大阪大学 荷電粒子線偏向装置および荷電粒子線照射装置
JP4922962B2 (ja) 2008-02-14 2012-04-25 株式会社日立ハイテクノロジーズ 回路パターンの検査方法及び検査装置
JP5380443B2 (ja) * 2008-06-25 2014-01-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ 半導体検査装置
JP5380206B2 (ja) * 2009-08-27 2014-01-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査型電子顕微鏡装置及びそれを用いた試料の検査方法
CN103038855B (zh) * 2010-10-27 2016-02-03 株式会社Ｐａｒａｍ 电子透镜和电子束装置
DE102011106433B4 (de) * 2011-07-04 2016-10-13 Integrated Dynamics Engineering Gmbh Integrierbare Magnetfeldkompensation für den Einsatz an Raster- und Transmissionselektronenmikroskopen, Schwingungsisolationssystem sowie Verfahren zum Abbilden, Untersuchen und / oder Bearbeiten einer Probe
JP5953314B2 (ja) * 2011-10-31 2016-07-20 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査電子顕微鏡
JP5836838B2 (ja) * 2012-02-27 2015-12-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
US9922799B2 (en) * 2015-07-21 2018-03-20 Hermes Microvision, Inc. Apparatus of plural charged-particle beams
US10460905B2 (en) * 2015-09-23 2019-10-29 Kla-Tencor Corporation Backscattered electrons (BSE) imaging using multi-beam tools
US10453645B2 (en) * 2016-12-01 2019-10-22 Applied Materials Israel Ltd. Method for inspecting a specimen and charged particle multi-beam device
CN106783492A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 聚束科技（北京）有限公司 一种磁透镜及激励电流控制方法
JP6901572B2 (ja) * 2017-09-04 2021-07-14 株式会社日立ハイテク 荷電粒子線装置
WO2019043945A1 (ja) * 2017-09-04 2019-03-07 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
CN112055885A (zh) * 2018-05-02 2020-12-08 Asml荷兰有限公司 电子束装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000173529A (ja) 1997-12-19 2000-06-23 Toshiba Corp 電子ビーム描画方法及びその装置
US20070138390A1 (en) * 2004-04-05 2007-06-21 Hidetoshi Nishiyama Inspection method and inspection system using charged particle beam
US20080135755A1 (en) * 2006-12-11 2008-06-12 Hitachi High-Technologies Corporation Scanning Electron Microscope
US20150294833A1 (en) 2012-10-29 2015-10-15 Hitachi High-Technologies Corporation Charged particle beam apparatus

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