KR20180053227A - 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법 - Google Patents

멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 태양에 따른 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치는, 복수의 홀이 형성되고, 상기 복수의 홀을 하전 입자 빔이 통과함으로써 멀티 빔을 형성하는 애퍼쳐 부재와, 상기 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 온 오프를 전환하는 복수의 블랭커가 배치된 블랭킹 애퍼쳐 어레이와, 묘화 대상의 기판이 재치되고, XY 방향으로 이동 가능한 스테이지와, 상기 스테이지에 설치되고, 상기 멀티 빔 중 1 개의 빔을 통과시키는 검사 애퍼쳐와, 상기 멀티 빔을 편향하는 편향기와, 상기 멀티 빔을 상기 검사 애퍼쳐 상에서 XY 방향으로 스캔하고, 상기 검사 애퍼쳐를 통과한 상기 멀티 빔의 각 빔의 빔 전류를 검출하는 전류 검출기와, 검출된 빔 전류에 기초하여 빔 화상을 작성하고, 상기 빔 화상에 기초하여, 상기 블랭킹 애퍼쳐 어레이 또는 상기 애퍼쳐 부재에 있어서의 결함을 검출하는 제어 계산기를 구비하는 것이다.

Description

멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법 {MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS AND MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING METHOD}
본 발명은, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법에 관한 것이다.
LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스의 회로 선폭은 한층 더 미세화되고 있다. 이들 반도체 디바이스에 회로 패턴을 형성하기 위한 노광용 마스크(스테퍼 또는 스캐너로 이용되는 것은 레티클이라고도 한다.)를 형성하는 방법으로서, 뛰어난 해상성을 가지는 전자 빔 묘화 기술이 이용되고 있다.
전자 빔 묘화 장치로서, 지금까지의 1 개의 빔을 편향하여 기판 상의 필요한 개소에 빔을 조사하는 싱글 빔 묘화 장치를 대신하여, 멀티 빔을 사용한 묘화 장치의 개발이 진행되고 있다. 멀티 빔을 이용함으로써, 1 개의 전자 빔으로 묘화하는 경우에 비해 많은 빔을 조사할 수 있으므로, 스루풋을 대폭 향상시킬 수 있다. 멀티 빔 방식의 묘화 장치에서는, 예를 들면, 전자총으로부터 방출된 전자 빔을 복수의 홀을 가진 애퍼쳐 부재를 통해 멀티 빔을 형성하고, 블랭킹 애퍼쳐 어레이에서 각 빔의 블랭킹 제어를 행하여, 차폐되지 않았던 빔이 광학계로 축소되고, 이동 가능한 스테이지 상에 재치된 기판에 조사된다.
멀티 빔 묘화 장치에서는, 빔 1 개씩에 대해, 빔 전류 또는 포커스가 원하는 값으로 되어있는지, 블랭킹 애퍼쳐 어레이로 온/오프 제어를 행할 수 있을지 등을 검사하는 것이 요구되고 있다. 종래, 블랭킹 애퍼쳐 어레이로 온 하는 빔을 1 개씩 전환하면서, 패러데이 컵을 스캔하여 빔을 검사하고 있었다. 그러나, 멀티 빔은 다수(예를 들면 약 26만 개)의 빔으로 이루어지고, 이러한 검사를 빔 개수 분 반복하여 행하면, 검사에 장시간을 필요로 한다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 멀티 빔의 각 빔의 검사를 단시간에 고정밀도로 행할 수 있는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법을 제공한다.
본 발명의 일 태양에 따른 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치는, 복수의 홀이 형성되고, 상기 복수의 홀을 하전 입자 빔이 통과함으로써 멀티 빔을 형성하는 애퍼쳐 부재와, 상기 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 온 오프를 전환하는 복수의 블랭커가 배치된 블랭킹 애퍼쳐 어레이와, 묘화 대상의 기판이 재치되고, XY 방향으로 이동 가능한 스테이지와, 상기 스테이지에 설치되고, 상기 멀티 빔 중 1 개의 빔을 통과시키는 검사 애퍼쳐와, 상기 멀티 빔을 편향하는 편향기와, 상기 멀티 빔을 상기 검사 애퍼쳐 상에서 XY 방향으로 스캔하고, 상기 검사 애퍼쳐를 통과한 상기 멀티 빔의 각 빔의 빔 전류를 검출하는 전류 검출기와, 검출된 빔 전류에 기초하여 빔 화상을 작성하고, 상기 빔 화상에 기초하여, 상기 블랭킹 애퍼쳐 어레이 또는 상기 애퍼쳐 부재에 있어서의 결함을 검출하는 제어 계산기를 구비하는 것이다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치의 개략도이다.
도 2는, 애퍼쳐 부재의 개략도이다.
도 3(a)은, 통상 모드를 설명하는 도이다.
도 3(b)은, 반전 모드를 설명하는 도이다.
도 4는, 동 실시 형태에 따른 빔 검사부의 개략도이다.
도 5는, 동 실시 형태에 따른 멀티 빔 검사용 애퍼쳐의 사시도이다.
도 6은, 동 실시 형태에 따른 멀티 빔 검사용 애퍼쳐의 평면도이다.
도 7은, 검사용 애퍼쳐에 조사되는 멀티 빔을 도시한 도이다.
도 8은, 동 실시 형태에 따른 멀티 빔 검사 방법을 설명하는 플로우 차트이다.
도 9(a)는, 빔 주사로 얻어지는 화상의 일예를 도시한 도이다.
도 9(b)는, 빔 결손의 일예를 도시한 도이다.
도 9(c)는, 결함 리스트의 일예를 도시한 도이다.
도 10(a)는, 빔 어레이 인식 처리의 예를 도시한 도이다.
도 10(b)는, 빔 어레이 인식 처리의 예를 도시한 도이다.
도 11은, 결함종과 빔 검출 유무와의 관계를 도시한 도이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치의 개략도이다. 본 실시 형태에서는, 하전 입자 빔의 일예로서, 전자 빔을 이용한 구성에 대해 설명한다. 단, 하전 입자 빔은, 전자 빔에 한정되지 않고, 이온 빔 등의 다른 하전 입자 빔이라도 좋다.
이 묘화 장치는, 묘화 대상의 기판(24)에 전자 빔을 조사하여 원하는 패턴을 묘화하는 묘화부(W)와, 묘화부(W)의 동작을 제어하는 제어부(C)를 구비한다.
묘화부(W)는, 전자 빔 경통(2) 및 묘화실(20)을 가지고 있다. 전자 빔 경통(2) 내에는, 전자 총(4), 조명 렌즈(6), 애퍼쳐 부재(8), 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10), 축소 렌즈(12), 얼라인먼트 코일(13), 제한 애퍼쳐 부재(14), 대물 렌즈(16), 및 편향기(18)가 배치되어 있다.
묘화실(20) 내에는, XY 스테이지(22)가 배치된다. XY 스테이지(22) 상에는, 묘화 대상의 기판(24)이 재치되어 있다. 묘화 대상의 기판(24)은, 예를 들면, 웨이퍼 또는 웨이퍼에 엑시머 레이저를 광원으로 한 스테퍼 또는 스캐너 등의 축소 투영형 노광 장치 또는 극단 자외선 노광 장치(EUV)를 이용하여 패턴을 전사하는 노광용의 마스크가 포함된다.
또한, XY 스테이지(22)에는, 기판(24)이 재치되는 위치와는 다른 위치에, 멀티 빔 검사용 애퍼쳐(40)(이하, "검사 애퍼쳐(40)"라고 기재한다) 및 전류 검출기(50)를 가지는 멀티 빔용 빔 검사 장치가 배치되어 있다. 검사 애퍼쳐(40)는, 조정 기구(도시 생략)에 의해 높이가 조정 가능하게 되어 있다. 검사 애퍼쳐(40)는, 기판(24)과 같은 높이 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
전자총(4)으로부터 방출된 전자 빔(30)은, 조명 렌즈(6)에 의해 거의 수직으로 애퍼쳐 부재(8) 전체를 조명한다. 도 2는, 애퍼쳐 부재(8)의 구성을 도시한 개념도이다. 애퍼쳐 부재(8)에는, 세로(y 방향) m열×횡(x 방향) n열(m, n≥≥2)의 홀(개구부)(80)이 소정의 배열 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 예를 들면, 512열×512열의 홀(80)이 형성된다. 각 홀(80)은, 모두 같은 치수 형상의 직사각형(矩形)으로 형성된다. 각 홀(80)은, 같은 지름의 원형이어도 상관없다.
전자 빔(30)은, 애퍼쳐 부재(8)의 모든 홀(80)이 포함되는 영역을 조명한다. 이들 복수의 홀(80)을 전자 빔(30)의 일부가 각각 통과함으로써, 도 1에 도시한 바와 같은 멀티 빔(30a~30e)이 형성되게 된다.
도 2에서는, 종횡(x, y 방향)이 모두 2열 이상의 홀(80)이 배치된 예를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 종횡(x, y 방향) 중 어느 일방이 복수 열이고 타방은 1 열뿐이어도 상관없다.
블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)에는, 애퍼쳐 부재(8)의 각 홀(80)의 배치 위치에 맞추어 관통 홀이 형성되고, 각 관통 홀에는, 쌍이 되는 2 개의 전극으로 이루어지는 블랭커가 각각 배치된다. 각 관통 홀을 통과하는 전자 빔(30a~30e)은, 각각 독립적으로, 블랭커가 인가하는 전압에 의해 편향된다. 이 편향에 의해, 각 빔이 블랭킹 제어된다. 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)에 의해, 애퍼쳐 부재(8)의 복수의 홀(80)을 통과한 멀티 빔의 각 빔에 대하여 블랭킹 편향이 행해진다.
블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)를 통과한 멀티 빔(30a~30e)은, 축소 렌즈(12)에 의해, 각각의 빔 사이즈와 배열 피치가 축소되고, 제한 애퍼쳐 부재(14)에 형성된 중심의 홀을 향해 나아간다. 후술하는 통상 모드에서, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 블랭커에 의해 편향된 전자 빔은, 그 궤도가 변위하여 제한 애퍼쳐 부재(14)의 중심의 홀로부터 위치가 이탈되어, 제한 애퍼쳐 부재(14)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 블랭커에 의해 편향되지 않았던 전자 빔은, 제한 애퍼쳐 부재(14)의 중심의 홀을 통과한다.
제한 애퍼쳐 부재(14)는, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 블랭커에 의해 빔 OFF 상태가 되도록 편향된 각 전자 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 되기까지 제한 애퍼쳐 부재(14)를 통과한 빔이, 1 회분의 샷의 전자 빔이 된다.
제한 애퍼쳐 부재(14)를 통과한 전자 빔(30a~30e)은, 대물 렌즈(16)에 의해 초점이 맞춰져, 기판(24) 상에서 원하는 축소율의 패턴상이 된다. 제한 애퍼쳐 부재(14)를 통과한 각 전자 빔(멀티 빔 전체)은, 편향기(18)에 의해 동일 방향으로 한꺼번에 편향되어 기판(24)에 조사된다.
축소 렌즈(12)의 하방(또는 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)와 축소 렌즈(12)의 사이)에는, 얼라인먼트 코일(13)이 설치되어 있다.
얼라인먼트 코일(13)에 의한 전자 빔의 편향량을 제어함으로써, 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 블랭커에 의해 편향되지 않은 전자 빔이 제한 애퍼쳐 부재(14)의 중심의 홀을 통과하는 "통상 모드"와, 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 블랭커에 의해 편향된 전자 빔이 제한 애퍼쳐 부재(14)의 중심의 홀을 통과하는 "반전 모드"를 전환할 수 있다.
"통상 모드"에서는, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 블랭커에 의해 전압이 인가되지 않고 편향되지 않은 전자 빔이 기판(24)에 조사되고, 소정의 전압(예를 들면 5V)이 인가되어 편향된 전자 빔이 제한 애퍼쳐 부재(14)에 의해 차폐된다.
한편, "반전 모드"에서는, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 블랭커에 의해 소정의 전압(예를 들면 5V)이 인가되어 편향된 전자 빔이 기판(24)에 조사되고, 전압이 인가되지 않고(인가 전압이 0V) 편향되지 않은 전자 빔은 제한 애퍼쳐 부재(14)에 의해 차폐된다.
한 번에 조사되는 멀티 빔은, 이상적으로는 애퍼쳐 부재(8)의 복수의 홀(80)의 배열 피치에, 상술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 배열된다. 이 묘화 장치는, 샷 빔을 연속으로 순서대로 조사해가는 래스터 스캔 방식으로 묘화 동작을 행하여, 원하는 패턴을 묘화할 때, 패턴에 따라 필요한 빔이 블랭킹 제어에 의해 빔 ON으로 제어된다. XY 스테이지(22)가 연속 이동하고 있을 때, 빔의 조사 위치가 XY 스테이지(22)의 이동에 추종하도록 편향기(18)에 의해 제어된다.
제어부(C)는, 제어 계산기(32) 및 제어 회로(34)를 가지고 있다. 제어 계산기(32)는, 빔 어레이 인식부(60), 결함종 판정부(62), 결함 맵 작성부(64) 및 샷 데이터 생성부(66)를 가진다. 제어 계산기(32)의 각부는, 전기 회로 등의 하드웨어로 구성되어도 좋고, 이들 기능을 실행하는 프로그램 등의 소프트웨어로 구성되어도 좋다. 소프트웨어로 구성하는 경우에는, 이들 기능을 실현하는 프로그램을 기록 매체에 수납하여, 전기 회로 등을 포함한 컴퓨터로 읽어들여 실행시켜도 좋다.
샷 데이터 생성부(66)는, 묘화 데이터에 대해 복수 단의 데이터 변환 처리를 행하고, 장치 고유의 샷 데이터를 생성하여, 제어 회로(34)로 출력한다. 샷 데이터에는, 각 샷의 조사량 및 조사 위치 좌표 등이 정의된다. 제어 회로(34)는, 각 샷의 조사량을 전류 밀도로 나누어 조사 시간(t)을 구하고, 대응하는 샷이 행해질 때, 조사 시간(t)만큼 빔 ON하도록, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 대응하는 블랭커에 편향 전압을 인가한다.
제어 회로(34)는, 샷 데이터가 나타내는 위치(좌표)에 각 빔이 편향되도록 편향량을 연산하고, 편향기(18)로 편향 전압을 인가한다. 이에 의해, 그 회에 샷되는 멀티 빔이 한꺼번에 편향된다. 또한, 제어 회로(34)는, 얼라인먼트 코일(13)에 의한 빔 편향량을 제어하여, 통상 모드와 반전 모드를 전환한다.
이러한 묘화 장치에서는, 멀티 빔을 구성하는 다수의 전자 빔의 1 개씩에 대해, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 블랭커가 원하는 전압을 인가하여 온/오프 제어를 행할 수 있을지 등의 검사가 행해진다. 이 검사는, 검사 애퍼쳐(40) 및 전류 검출기(50)를 가지는 멀티 빔용 빔 검사 장치를 이용하여 행해진다.
도 4~도 6를 이용하여 멀티 빔용 빔 검사 장치의 구성에 대해 설명한다. 도 4은 멀티 빔용 빔 검사 장치의 개략 구성도이다. 도 5는 검사 애퍼쳐(40)를 하면측에서 본 사시도이다. 도 6는 검사 애퍼쳐(40)를 상면측에서 본 평면도이다. 또한, 도 4에 도시한 검사 애퍼쳐(40)는, 도 6의 IV-IV 선에서의 절단 단면도로 되어 있다.
검사 애퍼쳐(40)는, 전자 빔이 한 개만 통과하도록 제한하는 것이며, 예를 들면 산란층(41)과 흡수층(43)을 구비하는 것을 이용할 수 있다. 산란층(41)은 흡수층(43) 상에 설치되어 있다. 검사 애퍼쳐(40)는 예를 들면 원형의 평면 형상을 이루고, 중심 축을 따라 관통 홀이 형성되어 있다. 이 관통 홀은, 흡수층(43)의 중심부에 형성된 개구부(44)와, 산란층(41)의 중심부에 형성되어 개구부(44)로 줄지어서는 관통홀(42)로 이루어진다.
검사 애퍼쳐(40)를 제작하는 경우, 예를 들면, Pt 또는 W 등의 저지능(沮止能)이 높은 중금속의 박막을 준비하고, FIB(집속(集束) 이온 빔)를 이용한 에칭에 의해 하면측에 개구부(44)를 형성한다. 이어서, FIB를 이용한 에칭에 의해, 개구부(44)의 저부에, 개구부(44)보다 지름이 작은 관통홀(42)을 형성한다. 중금속 박막 중, 개구부(44)가 형성된 부분이 흡수층(43)에 상당하고, 관통홀(42)이 형성된 부분이 산란층(41)에 상당한다. 또한, 가공의 차례는 이에 한정되지 않는다.
기판(24) 상에서의 멀티 빔의 빔 피치를 P, (1 개의) 빔의 사이즈를 S로 한 경우, 관통홀(42)의 지름 φ1은 S＜φ1＜P-S로 하는 것이 바람직하다. 지름 φ1이 빔 사이즈 S보다 크면, 1 개의 전자 빔이 모두 관통홀(42)을 통과(무산란 투과)할 수 있어서 S/N 비를 높힐 수 있다. 지름 φ1은 빔을 찾아내기 쉽도록, 또한, 이물에 의해 홀이 막히지 않도록 가능한 한 크게 하는 것이 바람직하다.
한편, 지름 φ1이 P－S보다 작으면, 멀티 빔을 스캔한 때에, 인접하는 2 개의 빔(의 일부)이 동시에 관통홀(42)을 통과하지 않는다. 따라서, 관통홀(42)은, 멀티 빔 중, 1 개의 전자 빔만을 통과시킬 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시한 바와 같이, 전자 빔(B1)이 관통홀(42)을 통과할 때, 전자 빔(B1)의 근처의 전자 빔(B2)은 관통홀(42)에 겹쳐지지 않는다.
예를 들면, 도 7에 도시한 바와 같이, 전자 빔(B1)이 관통홀(42)을 통과할 때, 전자 빔(B1)의 1 개 근처의 전자 빔(B2)(전자 빔(B1)의 주변의 8 개의 전자 빔(B2))은, 산란층(41)에 조사되고, 일부는 산란층(41)의 표면에서 반사되지만, 그 대부분은 파선으로 나타낸 바와 같이 산란층(41)으로 침입하여 산란된다. 산란한 전자는, 산란층(41)을 관통하고, 그 일부는 그대로 진공 중을 직진하고, 일부는 흡수층(43)의 표면에서 반사되고, 일부는 흡수층(43)으로 입사하며, 전류 검출기(50)에는 (대부분) 도달하지 않는다. 전자 빔(B1)의 2 개 이상 근처의 전자 빔(B3)은 산란층(41)에서 산란된다. 산란한 전자는 흡수층(43)으로 침입하여 흡수된다.
또한, 검사 애퍼쳐(40)의 구조는 상술한 것에 한정되지 않고, 전자 빔이 한 개만 통과하도록 제한할 수 있는 것을 적용할 수 있다.
관통홀(42) 및 개구부(44)를 통과한 전자 빔(도 3의 전자 빔(B), 도 6의 전자 빔(B1))은, 전류 검출기(50)로 입사하고, 빔 전류가 검출된다. 전류 검출기(50)에는, 예를 들면 SSD(반도체 검출기(solid-state detector))를 이용할 수 있다. 전류 검출기(50)에 의한 검출 결과는 제어 계산기(32)로 통지된다.
이어서, 도 8에 도시한 플로우 차트를 이용하여, 멀티 빔을 구성하는 다수의 전자 빔의 각각에 대해, 정상적으로 온/오프 제어를 행할 수 있는지 검사하고, 온/오프 제어를 행할 수 없는 결함 개소를 특정한 결함 맵을 작성함과 동시에, 결함 종류를 판정하는 방법을 설명한다.
판정하는 결함 종류는, 예를 들면, 블랭커로 전압을 인가하지 못하고, 통상 모드에서 빔이 기판(24)에 상시 조사되는 "상시 온 결함(상시 0V 결함)", 통상 모드에서 빔을 기판(24)에 조사할 수 없는 "상시 오프 결함", 애퍼쳐 부재(8)의 홀(80)의 개구 편차 등이다. "상시 오프 결함"은, 블랭커의 인가 전압이 5V로 고정되는 "상시 5V 결함"과, 애퍼쳐 부재(8)에 홀(80)이 개구되어 있지 않은 "홀 막힘 결함"으로 분류된다.
본 실시 형태에서는, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)를 복수의 검사 영역으로 분할하고, 영역마다 검사(검사 애퍼쳐(40)의 스캔)를 행한다. 이는 빔 스캔에 사용하는 편향기(18)의 최대 편향량이 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 전역을 커버할 수 있을 만큼 크지 않기 때문이다. 그 때문에, 우선, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 영역 분할 수 n(n는 2 이상의 정수)를 결정한다(스텝 S1).
아직 검사를 행하지 않은 영역을 선택하고, 검사 영역을 결정한다(스텝 S2). XY 스테이지(22)를 이동하여, 검사 영역의 빔을 조사 가능한 위치에 검사 애퍼쳐(40)를 배치한다(스텝 S3).
통상 모드에서, 검사 영역의 블랭커의 인가 전압을 0V, 그 밖의 영역(비검사 영역)의 블랭커의 인가 전압을 5V로 하고, 검사 영역의 블랭커에 의해 빔 온으로 여겨진 복수의 빔을 편향기(18)로 XY 방향으로 편향시켜 검사 애퍼쳐(40)를 스캔하고, 관통홀(42)을 통과하는 전자 빔을 차례대로 전환한다(스텝 S4). 전류 검출기(50)가 빔 전류를 검출한다.
제어 계산기(32)는, 전류 검출기(50)에 의해 검출된 빔 전류를 휘도로 변환하고, 편향기(18)의 편향량에 기초하여 빔 화상을 작성하여 화상 해석을 행하고 빔 결손을 검출한다(스텝 S5). 예를 들면, 도 9(a)에 도시한 바와 같은 빔 화상이 작성된다. 이는 검사 영역을 좌하(1, 1), 4×4 어레이로 한 경우의 화상의 일예이다.
이 화상으로부터, 도 9(b)에 도시한 바와 같이, (1, 1) 및 (3, 3)의 빔 결손(상시 오프 결함)이 검출된다. 그리고, 도 9(c)에 도시한 바와 같은 블랭커의 상시 오프 결함의 결함 리스트가 작성된다.
검사 영역의 근방에 상시 온 결함의 빔이 존재하는 경우, 도 10(a)에 도시한 바와 같은 화상이 얻어진다. 빔 어레이 인식부(60)가 검사 영역에 대응하는 빔 어레이 영역을 인식하고, 영역 외의 결함은 무시된다. 예를 들면, 검사 영역이 4×4 어레이인 것은 미리 정해져 있으므로, 빔 어레이 인식부(60)는 4×4 어레이의 사이즈의 영역 내에 포함되는 빔 수가 가장 많아지도록 빔 어레이를 인식한다.
이어서, 통상 모드에서, 검사 영역의 블랭커의 인가 전압을 5V, 비검사 영역의 블랭커의 인가 전압도 5V로 하고, 모든 빔을 오프로 한 상태에서 검사 애퍼쳐(40)를 스캔한다(스텝 S6). 이 경우, 상시 온 결함의 빔의 빔 전류가 전류 검출기(50)에 의해 검출된다.
제어 계산기(32)는, 전류 검출기(50)에 의해 검출된 빔 전류를 휘도로 변환하고, 편향기(18)의 편향량에 기초하여 화상을 작성하고, 화상 해석을 행하여 상시 온 결함의 결함 리스트를 작성한다(스텝 S7). 예를 들면, 도 10(b)에 도시한 바와 같은 화상이 작성된다. 이 화상으로부터 (3, 2)의 빔이 상시 온 결함의 빔인 것을 알 수 있다.
스텝 S5에서 빔 어레이의 위치가 정해져 있으므로, 도 10(b)에 도시한 영역 외의 결함은 무시된다.
이어서, 얼라인먼트 코일(13)의 편향량을 제어하고, 반전 모드로 전환하고, 검사 영역의 블랭커의 인가 전압을 0V, 비검사 영역의 블랭커의 인가 전압도 0V로 하고, 모든 빔을 오프로 한 상태에서 검사 애퍼쳐(40)를 스캔한다(스텝 S8). 이 경우, 상시 5V 결함의 빔의 빔 전류가 전류 검출기(50)에 의해 검출된다.
제어 계산기(32)는, 전류 검출기(50)에 의해 검출된 빔 전류를 휘도로 변환하고, 편향기(18)의 편향량에 기초하여 빔 화상을 작성하고, 화상 해석을 행하고, 상시 5V 결함의 결함 리스트를 작성한다(스텝 S9).
이어서, 반전 모드에서, 검사 영역의 블랭커의 인가 전압을 5V, 그 외의 영역(비검사 영역)의 블랭커의 인가 전압을 0V로 하고, 검사 영역의 블랭커에 의해 빔 온으로 여겨진 복수의 빔을 편향기(18)로 XY 방향으로 편향시켜, 검사 애퍼쳐(40)를 스캔한다(스텝 S10). 전류 검출기(50)가 빔 전류를 검출한다.
제어 계산기(32)는, 전류 검출기(50)에 의해 검출된 빔 전류를 휘도로 변환하고, 편향기(18)의 편향량에 기초하여 화상을 작성하고, 화상 해석을 행하고, 빔 결손(상시 0V 결함 또는 홀 막힘)의 결함 리스트를 작성한다(스텝 S11).
이러한 검사를, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 n 개의 검사 영역 모두에 대하여 행한다(스텝 S2~S12).
모든 검사 영역의 검사 종료 후, 결함종 판정부(62)는, 각 검사 영역의 화상 해석 결과를 비교하고, 결함의 종류를 특정한다(스텝 S13).
도 11에 도시한 바와 같이, 통상 모드에서, 검사 영역의 블랭커의 인가 전압을 0V로 한 경우, 정상적으로 동작하는 블랭커를 통과한 빔과, 상시 0V 결함의 빔이 검출된다.
통상 모드에서, 검사 영역의 블랭커의 인가 전압을 5V로 한 경우, 정상적으로 동작하는 블랭커를 통과한 빔은 검출되지 않고, 상시 0V 결함(상시 온 결함)의 빔이 검출된다.
반전 모드에서, 검사 영역의 블랭커의 인가 전압을 0V로 한 경우, 정상적으로 동작하는 블랭커를 통과한 빔은 검출되지 않고, 상시 5V 결함의 빔이 검출된다.
반전 모드에서, 검사 영역의 블랭커의 인가 전압을 5V로 한 경우, 정상적으로 동작하는 블랭커를 통과한 빔과 상시 5V 결함의 빔이 검출된다.
애퍼쳐 부재(8)에 홀(80)이 개구되어 있지 않은 홀 막힘 결함에서는, 항상 빔이 검출되지 않는다.
도 11에 도시한 바와 같은 관계를 이용하여, 결함종 판정부(62)는, 블랭커의 인가 전압 및 동작 모드(통상 모드/반전 모드)와, 빔의 검출 유무에 기초하여 빔 결함을 검출하고, 결함 종류를 판정한다. 예를 들면, 결함종 판정부(62)는, 통상 모드에서 블랭커의 인가 전압이 0V, 5V의 양쪽 모두에서 검출된 빔에 대응하는 블랭커에, 상시 온 결함(상시 0V 결함)이 생기고 있다고 판정한다.
통상 모드에서 블랭커 인가 전압이 0V, 5V의 양쪽 모두에서 빔이 검출되지 않고, 반전 모드에서 블랭커 인가 전압이 0V, 5V의 양쪽 모두에서 빔이 검출된 경우, 이 빔에 대응하는 블랭커에 상시 5V 결함이 생기고 있다고 판정한다.
통상 모드 및 반전 모드의 양쪽 모두에서, 블랭커 인가 전압이 0V, 5V의 양쪽 모두에서 빔이 검출되지 않은 경우, 애퍼쳐 부재(8)에, 이 빔을 형성해야 할 홀(80)이 개구되어 있지 않은 홀 막힘 결함이 생기고 있다고 판정한다.
상시 온 결함과 상시 오프 결함만을 판정하면 좋은 경우는, 반전 모드에서의 검사(도 8의 스텝 S8~S11)를 생략할 수 있다.
결함종 판정부(62)는, 빔상의 계조(밝기)로부터, 홀(80)의 개구 편차를 판정할 수 있다. 예를 들면, 홀(80)의 개구 사이즈가 소정치보다 작은 경우, 빔상의 계조는 작아진다(어두워진다). 결함종 판정부(62)는, 화상 내의 복수의 빔상의 계조의 평균치를 계산하고, 평균치보다 어느 정도 계조가 작은 빔상에 대해, 홀(80)의 개구 사이즈가 작아지고 있다고 판정한다.
결함 맵 작성부(64)는, 각 검사 영역의 결함 판정 결과에 기초하여, 상시 온 결함 또는 상시 오프 결함의 맵을 작성한다(스텝 S14). 샷 데이터 생성부(66)는, 결함 맵을 참조하여, 결함 또는 홀(80)의 개구 편차를 보정하도록 샷 데이터를 생성한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)를 복수의 검사 영역으로 분할하고, 각 검사 영역의 복수의 빔을 스캔하고, 관통홀(42)을 통과하는 전자 빔을 차례대로 전환함으로써, 각 전자 빔의 검사가 단시간에 행해진다. 블랭커의 인가 전압 또는 얼라인먼트 코일(13)의 편향량을 바꾸어, 빔 검출의 유무를 비교함으로써, 결함의 검출·분류를 단시간에 고정밀도로 행할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태 그대로에 한정되지 않고, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의하여 여러 발명을 형성할 수 있다. 예를 들면, 실시 형태에 나타내는 전 구성 요소로부터 몇 개의 구성 요소를 삭제해도 좋다. 또한, 다른 실시 형태에 걸친 구성 요소를 적절히 조합해도 좋다.

Claims (10)

  1. 복수의 홀이 형성되고, 상기 복수의 홀을 하전 입자 빔이 통과함으로써 멀티 빔을 형성하는 애퍼쳐 부재와,
    상기 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 온 오프를 전환하는 복수의 블랭커가 배치된 블랭킹 애퍼쳐 어레이와,
    묘화 대상의 기판이 재치되고, XY 방향으로 이동 가능한 스테이지와,
    상기 스테이지에 설치되고, 상기 멀티 빔 중 1 개의 빔을 통과시키는 검사 애퍼쳐와,
    상기 멀티 빔을 편향하는 편향기와,
    상기 멀티 빔을 상기 검사 애퍼쳐 상에서 XY 방향으로 스캔하고, 상기 검사 애퍼쳐를 통과한 상기 멀티 빔의 각 빔의 빔 전류를 검출하는 전류 검출기와,
    검출된 빔 전류에 기초하여 빔 화상을 작성하고, 상기 빔 화상에 기초하여, 상기 블랭킹 애퍼쳐 어레이 또는 상기 애퍼쳐 부재에 있어서의 결함을 검출하는 제어 계산기
    를 구비하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블랭킹 애퍼쳐 어레이를 복수의 검사 영역으로 분할하고, 검사 영역 단위로 상기 검사 애퍼쳐의 스캔을 행하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 계산기는, 상기 빔 화상에서, 상기 검사 영역에 대응하는 빔 어레이 영역의 인식을 행하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 블랭커에 의해 편향되지 않은 빔이 상기 기판에 조사되는 통상 모드, 또는 상기 블랭커에 의해 편향된 빔이 상기 기판에 조사되는 반전 모드로 동작 모드를 전환하는 얼라인먼트 코일을 더 구비하고,
    상기 블랭커에 제1 소정 전압을 인가하면 빔이 편향되지 않고, 상기 블랭커에 제2 소정 전압을 인가하면 빔이 편향되고,
    상기 제어 계산기는, 상기 블랭커에 의한 편향의 유무와, 상기 동작 모드를 전환하여 상기 검사 애퍼쳐를 복수 회 스캔하고, 각 스캔에서 검출된 빔 전류에 기초하여 작성된 빔 화상을 비교하여 결함 종류를 판정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어 계산기는, 상기 통상 모드에서, 상기 제2 소정 전압을 인가하도록 제어한 블랭커에 대응하는 빔 전류가 검출된 경우, 이 블랭커에, 상기 제1 소정 전압이 상시 인가되는 상시 온 결함이 생기고 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어 계산기는, 상기 통상 모드에서, 상기 블랭커에 상기 제1 소정 전압을 인가하도록 제어한 때, 및 상기 제2 소정 전압을 인가하도록 제어한 때의 양쪽 모두에서, 해당 블랭커에 대응하는 빔의 빔 전류가 검출되지 않은 경우, 이 빔에, 상기 통상 모드에서는 상기 기판에 조사할 수 없는 상시 오프 결함이 생기고 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어 계산기는, 상기 반전 모드에서, 상기 상시 오프 결함이 생기고 있다고 판정한 빔의 빔 전류가 검출된 경우, 이 빔에 대응하는 블랭커에, 상기 제2 소정 전압이 상시 인가되는 결함이 생기고 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어 계산기는, 상기 반전 모드에서, 상기 상시 오프 결함이 생기고 있다고 판정한 빔의 빔 전류가 검출되지 않은 경우, 이 빔에 대응하는 상기 애퍼쳐 부재의 홀이 막혀있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어 계산기는, 상기 빔 화상에서의 각 빔의 계조에 기초하여, 상기 애퍼쳐 부재에 형성된 홀의 개구 편차를 판정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  10. 하전 입자 빔을 방출하는 공정과,
    애퍼쳐 부재의 복수의 홀을 상기 하전 입자 빔이 통과함으로써 멀티 빔을 형성하는 공정과,
    블랭킹 애퍼쳐 어레이에 설치된 복수의 블랭커를 이용하여, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 공정과,
    묘화 대상의 기판이 재치되는 스테이지에 설치되고, 상기 멀티 빔중 1 개의 빔을 통과시키는 검사 애퍼쳐 상에서, 상기 멀티 빔을 XY 방향으로 스캔하는 공정과,
    상기 검사 애퍼쳐를 통과한 상기 멀티 빔의 각 빔의 빔 전류를 검출하는 공정과,
    검출된 빔 전류에 기초하여 빔 화상을 작성하는 공정과,
    상기 빔 화상에 기초하여, 상기 블랭킹 애퍼쳐 어레이 또는 상기 애퍼쳐 부재에 있어서의 결함을 검출하는 공정
    을 구비하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
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