KR20190131435A - 멀티 전자 빔 화상 취득 장치 및 멀티 전자 빔 화상 취득 방법 - Google Patents

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가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
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Abstract

본 발명의 일 형태는, 멀티 전자 빔 화상 취득 장치 및 멀티 전자 빔 화상 취득 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태의 멀티 전자 빔 화상 취득 장치는, 멀티 전자 빔의 입사를 받아, 멀티 전자 빔을 굴절시키는 전자기 렌즈와, 전자기 렌즈의 자장 중에 배치되며, 멀티 전자 빔의 각 빔을 개별로 궤도 보정 가능하게 구성되고, 가변하는 원하는 개수의 빔을 선택하는 빔 선택 기구와, 멀티 전자 빔 중, 선택되지 않은 빔을 차폐하는 제한 애퍼쳐 기판과, 멀티 전자 빔 중, 선택된 빔의 개수에 따라서, 선택된 빔의 배율을 변경하는 배율 조정 광학계와, 선택된 빔을 시료면에 포커싱하는 대물 렌즈와, 선택된 빔과 선택된 빔이 시료면에 조사된 것에 기인하여 방출되는 반사 전자를 포함하는 2차 전자를 분리하는 빔 세퍼레이터와 빔 세퍼레이터에 의해 분리된 반사 전자를 포함하는 2차 전자를 검출하는 검출기를 구비한다.

Description

멀티 전자 빔 화상 취득 장치 및 멀티 전자 빔 화상 취득 방법{MULTI ELECTRON BEAM IMAGE ACQUIRING APPARATUS AND MULTI ELECTRON BEAM IMAGE ACQUIRING METHOD}
본 발명의 일 형태는, 멀티 전자 빔 화상 취득 장치 및 멀티 전자 빔 화상 취득 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 전자선에 의한 멀티 빔을 조사하여 방출되는 패턴의 2차 전자 화상을 취득하여 패턴을 검사하는 검사 장치에 관한 것이다.
근년, 대규모 집적 회로(LSI)의 고집적화 및 대용량화에 수반하여, 반도체 소자에 요구되는 회로선 폭은 점점 미세화되어가고 있다. 그리고, 막대한 제조 비용이 드는 LSI의 제조에 있어서, 수율의 향상은 빼놓을 수 없다. 그러나, 1기가 비트급의 DRAM(랜덤 액세스 메모리)으로 대표되는 바와 같이, LSI를 구성하는 패턴은, 서브마이크로미터로부터 나노 미터의 오더로 되어 있다. 근년, 반도체 웨이퍼 위에 형성되는 LSI 패턴 치수의 미세화에 수반하여, 패턴 결함으로서 검출되어야 할 치수도 매우 작은 것으로 되었다. 따라서, 반도체 웨이퍼 위에 전사된 초미세 패턴의 결함을 검사하는 패턴 검사 장치의 고정밀도화가 필요하게 되었다. 그 밖에, 수율을 저하시키는 큰 요인의 하나로서, 반도체 웨이퍼 위에 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 필요하게 되었다.
검사 방법으로서는, 반도체 웨이퍼나 리소그래피 마스크 등의 기판 위에 형성되어 있는 패턴을 촬상한 측정 화상과, 설계 데이터, 혹은 기판 위의 동일 패턴을 촬상한 측정 화상과 비교함으로써 검사를 행하는 방법이 알려져 있다. 예를 들어, 패턴 검사 방법으로서, 동일 기판 위의 서로 다른 장소의 동일 패턴을 촬상한 측정 화상 데이터끼리를 비교하는 「die to die(다이-다이) 검사」나, 패턴 설계된 설계 데이터를 기초로 설계 화상 데이터(참조 화상)를 생성하여, 그것과 패턴을 촬상한 측정 데이터로 되는 측정 화상을 비교하는 「die to database(다이-데이터베이스) 검사」가 있다. 촬상된 화상은 측정 데이터로서 비교 회로로 보내진다. 비교 회로에서는, 화상끼리의 위치 정렬 후, 측정 데이터와 참조 데이터를 적절한 알고리즘에 따라서 비교하고, 일치하지 않는 경우에는, 패턴 결함이 있다고 판정한다.
상술한 패턴 검사 장치에는, 레이저광을 검사 대상 기판에 조사하여, 그 투과상 혹은 반사상을 촬상하는 장치 외에, 검사 대상 기판 위를 전자 빔으로 주사(스캔)하여, 전자 빔의 조사에 수반하여 검사 대상 기판으로부터 방출되는 2차 전자를 검출하여, 패턴상을 취득하는 검사 장치의 개발도 진행되고 있다. 전자 빔을 사용한 검사 장치에서는, 멀티 빔을 사용한 장치의 개발도 추가로 진행되고 있다. 멀티 빔 검사에서는, 결함 검출을 고속으로 행한 후에, 고정밀도로 촬상된 상의 관찰을 행하고 싶은 경우가 있다. 그러나, 결함 검출에 사용한 상에서는, 결함의 관찰을 고정밀도로 행하기에는 해상도가 부족하다는 문제가 있었다. 반대로, 해상도를 높이면 멀티 빔의 빔 간 피치 등의 빔 조건이 서로 달라져버리기 때문에 검출기의 검출 소자 피치와 맞지 않게 되어 검출을 할 수 없게 되어버린다. 또한, 해상도를 높인 빔 조건에 검출기의 구조를 맞춰버리면, 스루풋이 저하되어버려 고속의 결함 검사가 곤란해진다. 이와 같이, 고속의 결함 검사와 고정밀도의 관찰을 동일한 검사 장치로 양립시키기에는 한계가 있었다.
여기서, 하전 입자선에 대해서 광축으로부터 떨어지도록 편향되는 오목 렌즈의 기능을 갖는 편향기가 복수 배치된 편향기 어레이, 렌즈 어레이, 및 4극자 어레이를 조합한 수차 보정기를 사용하여 복수의 하전 입자선을 편향시켜, 색 수차나 구면 수차를 보정하는 것이 제안되어 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 공보 2014년 제229481호 참조).
본 발명은, 멀티 전자 빔을 사용하여 화상을 취득하는 경우에, 결함 검사와 고정밀도의 관찰을 동일한 장치로 양립 가능한 멀티 전자 빔 화상 취득 장치 및 멀티 전자 빔 화상 취득 방법을 제공한다.
본 발명의 일 형태의 멀티 전자 빔 화상 취득 장치는,
멀티 전자 빔의 입사를 받아, 멀티 전자 빔을 굴절시키는 전자기 렌즈와,
전자기 렌즈의 자장 중에 배치되며, 멀티 전자 빔의 각 빔을 개별로 궤도 보정 가능하게 구성되고, 가변하는 원하는 개수의 빔을 선택하는 빔 선택 기구와,
멀티 전자 빔 중, 선택되지 않은 빔을 차폐하는 제한 애퍼쳐 기판과,
멀티 전자 빔 중, 선택된 빔의 개수에 따라서, 선택된 빔의 배율을 변경하는 배율 조정 광학계와,
선택된 빔을 시료면에 포커싱하는 대물 렌즈와,
선택된 빔과 선택된 빔이 시료면에 조사된 것에 기인하여 방출되는 반사 전자를 포함하는 2차 전자를 분리하는 빔 세퍼레이터와,
빔 세퍼레이터에 의해 분리된 반사 전자를 포함하는 2차 전자를 검출하는 검출기
를 구비한다.
본 발명의 일 형태의 멀티 전자 빔 화상 취득 방법은,
제1과 제2 모드의 한쪽을 선택하고,
멀티 전자 빔을 굴절시키는 전자기 렌즈의 자장 중에 배치되며, 멀티 전자 빔의 각 빔을 개별로 궤도 보정 가능하게 구성된 빔 선택 기구를 사용하여, 모드에 따라서 가변하는 원하는 개수의 빔을 선택하고,
멀티 전자 빔 중, 선택되지 않은 빔을 차폐하고,
선택된 모드에 따라서, 선택된 빔의 배율을 변경하고,
선택된 빔을 시료면에 포커싱하고,
선택된 빔이 시료면에 조사된 것에 기인하여 방출되는 반사 전자를 포함하는 2차 전자를 검출하여, 시료면의 화상을 취득한다.
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 패턴 검사 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는, 실시 형태 1에 있어서의 성형 애퍼쳐 어레이 기판의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 3은, 실시 형태 1에 있어서의 궤도 보정기의 단면 구성의 일례와 배치 위치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4의 A 내지 C는, 실시 형태 1에 있어서의 궤도 보정기의 각 전극 기판의 일례의 상면도이다.
도 5의 A 및 B는, 실시 형태 1에 있어서의 검사 모드마다의 빔 사이즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 실시 형태 1의 비교예에 있어서의 궤도 보정기에 의한 전자 빔의 궤도 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 궤도 보정기에 의한 전자 빔의 궤도 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은, 실시 형태 1에 있어서의 관찰 모드에서의 배율 조정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법의 주요부 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 반도체 기판에 형성되는 복수의 칩 영역의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 조사 영역과 측정용 화소의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12는, 실시 형태 1에 있어서의 비교 회로 내의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 13은, 실시 형태 1의 변형예 1에 있어서의 궤도 보정기의 중단 전극 기판의 일례의 상면도이다.
도 14는, 실시 형태 1의 변형예 2에 있어서의 궤도 보정기의 일례를 나타내는 단면도이다.
이하, 실시 형태에서는, 멀티 전자 빔을 사용하여 화상을 취득하는 경우에, 결함 검사와 고정밀도의 관찰을 동일한 장치로 양립 가능한 장치 및 방법에 대하여 설명한다.
이하, 실시 형태에서는, 멀티 전자 빔 화상 취득 장치의 일례로서, 멀티 전자 빔 검사 장치에 대하여 설명한다. 단, 멀티 전자 빔 화상 취득 장치는, 검사 장치에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 화상이 취득 가능한 멀티 전자 빔을 조사하는 장치이면 상관없다.
실시 형태 1.
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 패턴 검사 장치의 구성을 나타내는 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), 및 제어계회로(160)를 구비하고 있다. 화상 취득 기구(150)는, 전자 빔 칼럼(102)('전자 경통'이라고도 함)(멀티 빔 칼럼의 일례), 검사실(103), 검출 회로(106), 칩 패턴 메모리(123), 구동 기구(142), 및 레이저 측장 시스템(122)을 구비하고 있다. 전자 빔 칼럼(102) 내에는, 전자총(201), 조명 렌즈(202), 성형 애퍼쳐 어레이 기판(203), 전자기 렌즈(218), 궤도 보정기(220), 일괄 블랭킹 편향기(212), 제한 애퍼쳐 기판(206), 배율 조정 광학계(213), 대물 렌즈(207), 주 편향기(208), 부 편향기(209), 빔 세퍼레이터(214), 투영 렌즈(224), 편향기(228), 및 멀티 검출기(222)가 배치되어 있다. 배율 조정 광학계(213)는, 예를 들어 두 전자기 렌즈(219, 205)에 의해 구성된다.
검사실(103) 내에는, 적어도 XY 평면 위를 이동 가능한 XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 위에는, 검사 대상으로 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 의해 구성된다. 이러한 노광용 마스크 기판에 형성된 칩 패턴이 반도체 기판 위에 복수 회 노광 전사됨으로써, 반도체 기판에는 복수의 칩 패턴(웨이퍼 다이)이 형성되게 된다. 이하, 기판(101)이 반도체 기판인 경우를 주로 하여 설명한다. 기판(101)은, 예를 들어 패턴 형성면을 상측을 향해 XY 스테이지(105)에 배치된다. 또한, XY 스테이지(105) 위에는, 검사실(103)의 외부에 배치된 레이저 측장 시스템(122)으로부터 조사되는 레이저 측장용 레이저광을 반사하는 미러(216)가 배치되어 있다. 멀티 검출기(222)는, 전자 빔 칼럼(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 통해 위치 회로(107), 비교 회로(108), 참조 화상 작성 회로(112), 스테이지 제어 회로(114), 궤도 보정기 제어 회로(121), 렌즈 제어 회로(124), 블랭킹 제어 회로(126), 편향 제어 회로(128), 관찰 위치 제어 회로(130), 모드 선택 회로(132), 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) 증폭기(144, 146, 148)에 접속된다. DAC 증폭기(146)는 주 편향기(208)에 접속되고, DAC 증폭기(144)는 부 편향기(209)에 접속된다. DAC 증폭기(148)는 편향기(228)에 접속된다.
또한, 칩 패턴 메모리(123)는, 비교 회로(108)에 접속되어 있다. 또한, XY 스테이지(105)는, 스테이지 제어 회로(114)의 제어하에 구동 기구(142)에 의해 구동된다. 구동 기구(142)에서는, 예를 들어 스테이지 좌표계에 있어서의 X 방향, Y 방향, θ 방향으로 구동하는 3축(X-Y-θ) 모터와 같은 구동계가 구성되고, XY 스테이지(105)가 이동 가능하게 되어 있다. 이들의, 도시하지 않은 X 모터, Y 모터, θ 모터는, 예를 들어 스텝 모터를 사용할 수 있다. XY 스테이지(105)는, XYθ 각 축의 모터에 의해 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하다. 그리고, XY 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 XY 스테이지(105)의 위치를 측장한다. 스테이지 좌표계는, 예를 들어 멀티 1차 전자 빔의 광축에 직교하는 면에 대해서, X 방향, Y 방향, θ 방향이 설정된다.
전자총(201)에는, 도시하지 않은 고압 전원 회로가 접속되고, 전자총(201) 내의 도시하지 않은 필라멘트와 인출 전극 간으로의 고압 전원 회로로부터의 가속전압의 인가와 함께, 소정의 인출 전극(웨넬트)의 전압의 인가와 소정의 온도의 캐소드 가열에 의해, 캐소드로부터 방출된 전자군이 가속되고, 전자 빔(200)으로 되어 방출된다. 조명 렌즈(202), 대물 렌즈(207), 및 투영 렌즈(224)는, 예를 들어 전자기 렌즈가 사용되고, 전자기 렌즈(218), 및 전자기 렌즈(219, 205)와 함께 렌즈 제어 회로(124)에 의해 제어된다. 또한, 빔 세퍼레이터(214)도 렌즈 제어 회로(124)에 의해 제어된다. 일괄 블랭킹 편향기(212)는, 적어도 2극의 전극군에 의해 구성되며, 블랭킹 제어 회로(126)에 의해 제어된다. 주 편향기(208)는, 적어도 4극의 전극군에 의해 구성되며, 전극마다 배치되는 DAC 증폭기(146)를 통해 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된다. 마찬가지로, 부 편향기(209)는, 적어도 4극의 전극군에 의해 구성되며, 전극마다 배치되는 DAC 증폭기(144)를 통해 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된다. 또한, 궤도 보정기(220)는, 궤도 보정기 제어 회로(121)에 의해 제어된다. 또한, 편향기(228)는, 적어도 4극의 전극으로 구성되며, 전극마다 DAC 증폭기(148)를 통해 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된다.
여기서, 도 1에서는, 실시 형태 1을 설명하는 데 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 나타내는 개념도이다. 도 2에 있어서, 성형 애퍼쳐 어레이 기판(203)에는, 2차원 형상의 가로(x 방향) m1열×세로(y 방향) n1단(m1, n1은 2 이상의 정수)의 구멍(개구부) (22)이 x, y 방향으로 소정의 배열 피치로 형성되어 있다. 도 2의 예에서는, 23×23의 구멍(개구부)(22)이 형성되어 있는 경우를 나타내고 있다. 각 구멍(22)은, 모두 동일 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 또는, 동일한 외경의 원형이어도 상관없다. 이들 복수의 구멍(22)을 전자 빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티 빔(20)이 형성되게 된다. 여기에서는, 가로세로(x, y 방향) 모두 2열 이상의 구멍(22)이 배치된 예를 나타내었지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 가로세로(x, y 방향) 어느 쪽이든 한쪽이 복수 열이고 다른 쪽은 1열뿐이어도 상관없다. 또한, 구멍(22)의 배열 방법은, 도 2와 같이, 가로세로가 격자 형상으로 배치되는 경우에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 세로 방향(y 방향) k단째의 열과, k+1단째의 열의 구멍끼리가, 가로 방향(x 방향)으로 치수 a만큼 어긋나 배치되어도 된다. 마찬가지로, 세로 방향(y 방향) k+1단째의 열과, k+2단째의 열의 구멍끼리가, 가로 방향(x 방향)으로 치수 b만큼 어긋나 배치되어도 된다.
도 3은, 실시 형태 1에 있어서의 궤도 보정기의 단면 구성의 일례와 배치 위치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4의 A 내지 C는, 실시 형태 1에 있어서의 궤도 보정기의 각 전극 기판의 일례의 상면도이다. 도 3 및 도 4의 A 내지 C에 있어서, 궤도 보정기(220)는, 전자기 렌즈(218)의 자장 중에 배치된다. 궤도 보정기(220)는, 서로 소정의 간극을 두고 배치되는, 3단 이상의 전극 기판에 의해 구성된다. 도 3 및 도 4의 A 내지 C의 예에서는, 예를 들어 3단의 전극 기판(10, 12, 14)(복수의 기판)에 의해 구성되는 궤도 보정기(220)가 도시되어 있다. 또한, 도 3 및 도 4의 A 내지 C의 예에서는, 3×3개의 멀티 빔(20)을 사용하는 경우에 대하여 도시되어 있다. 복수의 전극 기판(10, 12, 14)에는, 멀티 빔(20)이 통과하는 복수의 통과 구멍이 형성되어 있다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 상단 전극 기판(10)에는, 멀티 빔(20(e))가 통과하는 위치에 복수의 통과 구멍(11)(개구부)이 형성된다. 마찬가지로, 도 4b에 도시한 바와 같이, 중단 전극 기판(12)에는, 멀티 빔(20(e))가 통과하는 위치에 복수의 통과 구멍(13)(개구부)이 형성된다. 마찬가지로, 도 4c에 도시한 바와 같이, 하단 전극 기판(14)에는, 멀티 빔(20(e))가 통과하는 위치에 복수의 통과 구멍(15)(개구부)이 형성된다. 상단 전극 기판(10)과 하단 전극 기판(14)은, 도전성 재료를 사용하여 형성된다. 또는, 절연 재료의 표면에 도전성 재료의 막을 형성해도 된다. 상단 전극 기판(10)과 하단 전극 기판(14)에는, 궤도 보정기 제어 회로(121)에 의해, 모두 접지 전위(GND)가 인가된다.
한편, 상단 전극 기판(10)과 하단 전극 기판(14)의 사이에 끼워진 중단의 전극 기판(12)에는, 멀티 빔(20)의 각 빔의 통과 구멍(13)마다 통과하는 빔을 집듯이 각각 2극 이상의 전극(16)으로 구성되는 복수의 전극 세트가 배치된다. 도 4b의 예에서는 통과 구멍(13)마다 통과하는 빔을 집듯이 각각 4극의 전극(16a, 16b, 16c, 16d)으로 구성되는 복수의 전극 세트가 배치되는 경우를 나타내고 있다. 전극(16a, 16b, 16c, 16d)은, 도전성 재료로 형성된다. 또한, 전극 기판(12)은, 예를 들어 실리콘재로 형성되며, 예를 들어 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems: 미소 전기 기계 시스템) 기술을 이용하여, 전극 기판(12) 위에 배선층을 형성하여, 각각 대응하는 배선 위에, 전극(16a, 16b, 16c, 16d)이 형성된다. 전극(16a, 16b, 16c, 16d)이 서로 도통하지 않도록 전극 기판(12) 위에 형성된다. 예를 들어, 배선층과 절연층이 실리콘 기판 위에 형성되고, 절연층 위에 전극(16a, 16b, 16c, 16d)을 배치하고, 대응하는 배선에 접속시키면 된다. 통과 구멍(13)용 전극 세트의 전극(16a, 16b, 16c, 16d)에는, 빔마다, 4극 모두에 동일한 전위로 되는 바이어스 전위(제1 궤도 보정 전위)가 개별로 인가 가능하게 구성된다. 바이어스 전위로서, 부(負)의 전위가 인가된다. 또한, 각 전극 세트에서는, 통과 구멍(13)을 사이에 두고 대향하는 2개의 전극(16a, 16b)(혹은/및 16c, 16d) 간에 전위차(전압)가 발생하도록 한쪽의 전극에 필요에 따라서 개별의 편향 전위(제2 궤도 보정 전위)가 인가 가능하게 구성된다. 따라서, 궤도 보정기 제어 회로(121)에는, 통과 구멍(13)마다(빔마다), 바이어스 전위를 인가하기 위한 1개의 전원 회로와, 편향 전위를 인가하기 위한 적어도 2개의 전원 회로가 배치된다. 각 통과 구멍(13)용 전극 세트가 8극으로 구성되는 경우라면, 통과 구멍(13)마다, 바이어스 전위를 인가하기 위한 하나의 전원 회로와, 편향 전위를 인가하기 위한 적어도 네 전원 회로가 배치되게 된다.
화상 취득 기구(150)는, 전자 빔에 의한 멀티 빔(20)을 사용하여, 도형 패턴이 형성된 기판(101)으로부터 도형 패턴의 피검사 화상을 취득한다. 이하, 검사 장치(100)에 있어서의 화상 취득 기구(150)의 동작에 대하여 설명한다. 우선은, 검사 모드에서의 동작을 설명한다.
전자총(201)(방출원)으로부터 방출된 전자 빔(200)은, 조명 렌즈(202)에 의해 거의 수직으로 성형 애퍼쳐 어레이 기판(203) 전체를 조명한다. 성형 애퍼쳐 어레이 기판(203)에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 직사각형의 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 애퍼쳐 어레이 기판(203)의 복수의 구멍(22)을 각각 통과함으로써, 예를 들어 직사각형의 복수의 전자 빔(멀티 빔)(20a 내지 20c)(도 1의 실선)(멀티 1차 전자 빔)이 형성된다.
형성된 멀티 빔(20a 내지 20c)은, 전자기 렌즈(218)에 의해 제한 애퍼쳐 기판(206)에 형성된 중심의 구멍을 향해서 굴절된다. 바꿔 말하면, 전자기 렌즈(218)는, 멀티 빔(20)의 입사를 받아, 멀티 빔(20)을 굴절시킨다. 여기에서는, 전자기 렌즈(218)가 제한 애퍼쳐 기판(206)에 형성된 중심의 구멍 위치에 멀티 빔(20a 내지 20c)의 각 빔의 초점 위치가 오도록 굴절시킨다. 여기서, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의해, 멀티 빔(20a 내지 20c) 전체가 일괄하여 편향된 경우에는, 제한 애퍼쳐 기판(206)의 중심 구멍으로부터 위치가 벗어나, 제한 애퍼쳐 기판(206)에 의해 차폐된다. 한편, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의해 편향되지 않은 멀티 빔(20a 내지 20c)은, 도 1에 도시한 바와 같이 제한 애퍼쳐 기판(206)의 중심 구멍을 통과한다. 이러한 일괄 블랭킹 편향기(212)의 ON/OFF에 의해, 멀티 빔(20) 전체의 일괄된 블랭킹 제어가 행해지고, 빔의 ON/OFF가 일괄 제어된다. 이와 같이, 제한 애퍼쳐 기판(206)은, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의해 빔 OFF의 상태로 되도록 편향된 멀티 빔(20a 내지 20c)을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 형성된, 제한 애퍼쳐 기판(206)을 통과한 빔 군에 의해, 검사용 멀티 빔(20a 내지 20c)이 형성된다. 제한 애퍼쳐 기판(206)을 통과한 멀티 빔(20a 내지 20c)은, 배율 조정 광학계(213)에 의해, 미리 설정되는 원하는 배율로 조정된다. 여기에서는, 멀티 빔(20a 내지 20c)은, 결함 검사용 배율로 조정된다. 원하는 배율로 조정된 멀티 빔(20a 내지 20c)은, 배율 조정 광학계(213)의 전자기 렌즈(205)에 의해, 크로스오버(C.O.)를 형성하고, 이러한 크로스오버의 위치를 빔 세퍼레이터(214) 위치로 조정하고, 빔 세퍼레이터(214)를 통과한 후, 대물 렌즈(207)에 의해 기판(101)(시료)면 위에 초점이 맞춰지고(포커싱되고), 원하는 축소율의 패턴상(빔 직경)으로 되어, 주 편향기(208) 및 부 편향기(209)에 의해, 제한 애퍼쳐 기판(206)을 통과한 멀티 빔(20) 전체가 동일 방향으로 일괄하여 편향되고, 각 빔의 기판(101) 위의 각각의 조사 위치에 조사된다. 이러한 경우에, 주 편향기(208)에 의해, 멀티 빔(20)이 주사하는 마스크 다이의 기준 위치에 멀티 빔(20) 전체를 일괄 편향한다. 실시 형태 1에서는, 검사 모드에 있어서, 예를 들어 XY 스테이지(105)를 연속 이동시키면서 스캔을 행한다. 그 때문에, 주 편향기(208)는, 또한 XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록, 트래킹 편향을 행한다. 그리고, 부 편향기(209)에 의해, 각 빔이 각각 대응하는 영역 내를 주사하도록 멀티 빔(20) 전체를 일괄 편향시킨다. 한번에 조사되는 멀티 빔(20)은, 이상적으로는 성형 애퍼쳐 어레이 기판(203)의 복수의 구멍(22)의 배열 피치에 상술한 원하는 축소율(1/a)을 곱한 피치로 배열하게 된다. 이와 같이, 전자 빔 칼럼(102)은, 한번에 2차원 형상의 m1×n1개의 멀티 빔(20)을 기판(101)에 조사한다.
기판(101)의 원하는 위치에 멀티 빔(20)이 조사된 것에 기인하여 기판(101)으로부터 멀티 빔(20)의 각 빔에 대응하는, 반사 전자를 포함하는 2차 전자의 다발(멀티 2차 전자 빔(300))(도 1의 점선)이 방출된다.
기판(101)으로부터 방출된 멀티 2차 전자 빔(300)은, 대물 렌즈(207)에 의해, 멀티 2차 전자 빔(300)의 중심측으로 굴절되고, 크로스오버 위치에 배치된 빔 세퍼레이터(214)로 진행된다.
여기서, 빔 세퍼레이터(214)는 멀티 빔(20)의 중심 빔이 진행되는 방향(광축)에 직교하는 면 위에 있어서 전계와 자계를 직교하는 방향으로 발생시킨다. 전계는 전자의 진행 방향에 관계없이 동일한 방향으로 힘을 미치게 된다. 이에 비하여, 자계는 플레밍 왼손의 법칙에 따라 힘을 미치게 된다. 그 때문에 전자의 침입 방향에 의해 전자에 작용하는 힘의 방향을 변화시킬 수 있다. 빔 세퍼레이터(214)에 상측으로부터 침입해 오는 멀티 빔(20)(1차 전자 빔)에는, 전계에 의한 힘과 자계에 의한 힘이 서로 상쇄되어, 멀티 빔(20)은 하방으로 직진한다. 이에 비하여, 빔 세퍼레이터(214)에 하측으로부터 침입해 오는 멀티 2차 전자 빔(300)에는, 전계에 의한 힘과 자계에 의한 힘이 어느 쪽도 동일한 방향으로 작용하여, 멀티 2차 전자 빔(300)은 비스듬히 상방으로 구부러진다.
비스듬히 상방으로 구부러진 멀티 2차 전자 빔(300)은, 투영 렌즈(224)에 의해, 굴절되면서 멀티 검출기(222)에 투영된다. 멀티 검출기(222)는, 투영된 멀티 2차 전자 빔(300)을 검출한다. 반사 전자는 광로의 도중에 발산될지도 모르므로, 멀티 검출기(222)는 반사 전자를 검출하지 않아도 상관없다. 멀티 검출기(222)는, 예를 들어 도시하지 않은 다이오드형의 2차원 센서를 갖는다. 그리고, 멀티 빔(20)의 각 빔에 대응하는 다이오드형의 2차원 센서 위치에 있어서, 멀티 2차 전자 빔(300)의 각 2차 전자가 다이오드형의 2차원 센서에 충돌하여, 전자를 발생시키고, 2차 전자 화상 데이터를 화소마다 생성한다. 또한, XY 스테이지(105)를 연속 이동시키면서 스캔을 행하기 때문에, 상술한 바와 같이 트래킹 편향이 행해진다. 이러한 트래킹 편향에 수반하는 편향 위치의 이동에 맞춰서, 편향기(228)는, 멀티 2차 전자 빔(300)을 멀티 검출기(222)의 수광면에 있어서의 원하는 위치에 조사시키도록 편향시킨다. 그리고, 멀티 2차 전자 빔(300)은, 멀티 검출기(222)로 검출된다.
도 5의 A 및 B는, 실시 형태 1에 있어서의 검사 모드별 빔 사이즈를 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 A에서는, 결함 검사를 행하는 검사 모드에서의 멀티 빔(20)의 빔 사이즈의 일례를 나타낸다. 검사 모드에서는, 기판(101) 위에 생긴 결함(17)의 유무 및 그 위치를 검출할 것이 요구된다. 또한, 스루풋을 향상시키기 위해서, 검사 시간의 단축이 요구된다. 그 때문에, 멀티 빔(20)의 각 빔의 빔 사이즈를 결함(17)의 유무를 검출 가능한 정도까지 크게 설정한다. 한편, 결함 검사에 의해 결함(17)의 존재가 검출된 후에 통상 행해지는 관찰 시에는, 검출된 결함(17)의 형상도 식별 가능한 화상이 요구된다. 결함(17)의 형상을 식별 가능하게 하기 위해서는, 도 5의 B에 도시한 바와 같이, 빔 사이즈를 작게 해서 해상도를 높이는 것이 필요해진다. 여기서, 단순하게, 빔 사이즈를 작게 하기 위해서 멀티 빔(20)의 배율을 작게 해버리면, 멀티 빔(20)의 개개의 빔의 빔 사이즈는 작아지지만, 동시에 멀티 빔(20) 전체의 사이즈도 작아져버린다. 이것은, 멀티 빔(20)의 빔 간 피치가 작아짐을 의미한다. 멀티 빔(20)의 빔 간 피치가 바뀌면, 기판(101)면 위에서의 멀티 2차 전자 빔(300)의 방출 위치도 바뀌므로, 멀티 검출기(222)로 검출되는 2차 전자가 멀티 빔(20)의 어느 빔에 대응하는 것인지 식별이 곤란해져버린다. 그 때문에, 종래, 검사 장치로 결함이 검출되면, 예를 들어 별도의 SEM(주사형 전자 현미경) 장치를 사용하여 검출된 결함(17)의 형상을 관찰하고 있었다. 이와 같이, 결함의 관찰을 위해서, 기판(101)을 다른 장치로 대체하는 것은 불편하다. 그래서, 실시 형태 1에서는, 검사 모드와 관찰 모드로 모드를 나누어, 검사 모드에서는, 도 5의 A에 도시한 상대적으로 큰 빔 사이즈의 멀티 빔(20)을 사용하여 결함 검사를 행하고, 관찰 모드에서는, 우선 빔 간 피치가 문제로 되지 않는 하나의 빔으로 빔 개수를 제한한 후, 빔의 배율을 작게 하여, 도 5의 B에 도시한 바와 같이 상대적으로 작은 빔 사이즈의 빔으로 관찰용 화상을 취득한다. 이하, 관찰 모드에서의 화상 취득 기구(150)의 동작을 설명한다.
전자총(201)(방출원)으로부터 방출된 전자 빔(200)의 각 일부가, 성형 애퍼쳐 어레이 기판(203)의 복수의 구멍(22)을 각각 통과함으로써, 예를 들어 직사각형의 복수의 전자 빔(멀티 빔)(20a 내지 20c)(도 1의 실선)(멀티 1차 전자 빔)이 형성되는 점은 마찬가지이다.
형성된 멀티 빔(20a 내지 20c)은, 전자기 렌즈(218)에 의해 제한 애퍼쳐 기판(206)에 형성된 중심의 구멍을 향해서 굴절된다. 바꿔 말하면, 전자기 렌즈(218)는, 멀티 빔의 입사를 받아, 멀티 빔을 굴절시킨다. 여기에서는, 전자기 렌즈(218)가 제한 애퍼쳐 기판(206)에 형성된 중심의 구멍의 위치에 멀티 빔(20a 내지 20c)의 각 빔의 초점 위치가 오도록 굴절시킨다. 여기서, 멀티 빔(20a 내지 20c)이 전자기 렌즈(218)의 자장 중을 통과하고 있는 동안에, 궤도 보정기(220)(빔 선택 기구)는, 멀티 빔(20a 내지 20c)의 각 빔을 개별로 궤도 보정하고, 가변하는 원하는 개수의 빔을 선택한다. 구체적으로는, 궤도 보정기(220)는, 멀티 빔(20)의 각 빔에 개별로 바이어스 전위 혹은/및 편향 전위를 인가함으로써, 빔마다, 개별로 빔 궤도를 보정한다. 도 1의 예에서는, 멀티 빔(20a 내지 20c) 중, 중심 빔(20b)을 선택하여, 나머지 빔(20a, 20c)의 궤도를 제한 애퍼쳐 기판(206)의 중심 구멍으로부터 벗어나도록 궤도 보정한다. 제한 애퍼쳐 기판(206)은, 멀티 빔(20a 내지 20c) 중, 선택되지 않은 빔(20a, 20c)을 차폐한다. 이에 의해, 관찰 모드에서는, 멀티 빔(20a 내지 20c)의 빔 개수를 원하는 1개로 제한할 수 있다. 예를 들어, 궤도 보정기(220)(빔 선택 기구)는, 개별로 빔의 초점 위치를 조정함으로써 원하는 개수의 빔을 선택한다. 구체적으로는, 궤도 보정기(220)는, 바이어스 전위를 개별로 인가함으로써, 개별로 빔의 초점 위치를 조정한다. 초점 위치를 어긋나게 함으로써 빔 궤도상에서 제한 애퍼쳐 기판에 대상 빔을 충돌시켜서 차폐할 수 있다. 검사 모드에서는, 궤도 보정기(220)는, 모든 빔이 제한 애퍼쳐 기판(206)의 중심 구멍을 통과할 수 있도록 제어하면 된다. 예를 들어, 바이어스 전위 혹은/및 편향 전위를 인가하지 않는다. 또는, 억지로 바이어스 전위 혹은/및 편향 전위의 크기를 제어하여, 모든 빔이 제한 애퍼쳐 기판(206)의 중심 구멍을 통과할 수 있도록 제어한다. 여기에서는, 궤도 보정기(220)에 의해 개별로 빔 궤도를 보정하므로, 전자기 렌즈(218)의 여자는 검사 모드와 관찰 모드에서 바꿀 필요는 없다.
도 6은, 실시 형태 1의 비교예에 있어서의 궤도 보정기에 의한 전자 빔의 궤도 보정을 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 있어서, 비교예에서는, 궤도 보정기(221)가 전자기 렌즈(218)의 자장 공간으로부터 벗어난 위치에 배치되는 경우를 나타내고 있다. 도 6의 예에서는, 궤도 보정기(221)로서, 3단의 전극 기판을 사용하고, 멀티 빔 중 중심 빔이 통과하는 부분을 나타내고 있다. 상단 전극 기판과 하단 전극 기판에는 접지 전위를 인가하고, 중단 전극 기판에 부의 바이어스 전위를 인가하는 경우에 대하여 나타내고 있다. 도 6의 예에서는, 중단 전극 기판 위의 4극의 전극에 대해서는 도시를 생략하였다. 도 6의 예에서는, 바이어스 전위만을 인가하는 경우에 대하여 설명한다. 따라서, 도 6의 예에서는, 1개의 빔에 대한 정전 렌즈와 마찬가지의 구성을 나타내고 있다. 예를 들어, -10㎸의 가속 전압으로 방출된 고속으로 이동하는 전자 빔 (e)에 대해서, 전자기 렌즈(218)에 의해 포커싱되는 중간 상의 초점 위치를 변경하기 위해서는, 가속 전압과 동일 정도의 예를 들어, -10㎸ 정도의 바이어스 전위가 필요해진다. 이와 같이, 궤도 보정기(221)에 인가하는 전압이 커져버린다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 궤도 보정기에 의한 전자 빔의 궤도 보정을 설명하기 위한 도면이다. 도 7에 있어서, 실시 형태 1의 궤도 보정기(220)는 전자기 렌즈(218)의 자장 중에 배치된다. 도 7의 예에서는, 궤도 보정기(220)의 3단의 전극 기판 중, 멀티 빔 중 중심 빔이 통과하는 부분을 나타내고 있다. 도 7의 예에서는, 중단 전극 기판(12) 위의 4극의 전극(16)에 대해서는 도시를 생략하였다. 도 7의 예에서는, 설명의 이해를 용이하게 하기 위해서, 바이어스 전위만을 인가하는 경우에 대하여 설명한다. 따라서, 도 7의 예에서는, 1개의 빔에 대한 정전 렌즈와 마찬가지의 구성을 나타내고 있다. 여기서, 예를 들어 -10㎸의 가속 전압으로 방출된 고속으로 이동하는 전자 빔 (e)가 전자기 렌즈(218)의 자장으로 진입하면, 이러한 자장에 의해 전자의 이동 속도가 느려지게 된다. 따라서, 전자기 렌즈(218)에 의해 포커싱되는 중간 상의 초점 위치를 변경하는 경우, 전자의 이동 속도가 느려지고 있는 상태, 바꿔 말하면 전자의 에너지가 작아져 있는 상태에서, 궤도 보정기(220)에 의해 전자 빔의 궤도를 수정하므로, 중단 전극 기판에 인가하는 바이어스 전위는, 예를 들어 -10㎸의 가속 전압에 대해서, 예를 들어 1/100인 -100V 정도로 저감시킬 수도 있다.
궤도 보정기(220)에 의해 개별로 빔 궤도를 보정하는 경우에, 빔마다 4개의 전극(16) 모두에 인가하는 바이어스 전위로 대상 빔의 초점 위치를 어긋나게 하는 것뿐만 아니라, 통과 구멍(13)을 사이에 두고 대향하는 2개의 전극(16a, 16b)(혹은/및 16c, 16d) 간에 전위차(전압)가 발생하도록 편향 전위를 인가하여 개별로 빔 궤도를 보정하고, 빔 개수를 제한하여도 적합하다.
제한 애퍼쳐 기판(206)을 통과한 선택된 빔(20b)은, 배율 조정 광학계(213)에 의해, 미리 설정되는 원하는 배율로 조정된다. 여기에서는, 멀티 빔(20a 내지 20c)은, 관찰 모드용 배율로 조정된다.
도 8은, 실시 형태 1에 있어서의 관찰 모드에서의 배율 조정을 설명하기 위한 도면이다. 도 8에 있어서, 상술한 바와 같이, 궤도 보정기(220)에 의해 선택되지 않은 빔(20a, 20c)은 제한 애퍼쳐 기판(206)으로 차폐된다. 배율 조정 광학계(213)의 전자기 렌즈(219)의 여자를 약화시킴으로써, 굴절률이 약해져서 초점 위치를 하류측(물체면으로부터 멀어지는 방향)으로 이동시킨다. 이에 의해, 빔(20b)의 궤도를, 빔 궤도 A의 상태로부터 빔 궤도 B의 상태로 변화시켜, 전자기 렌즈(205)에 입사한 시점에서의 빔 사이즈를 크게 할 수 있다. 그리고, 배율 조정 광학계(213)의 전자기 렌즈(205)에 의해, 크로스오버(C.O.)를 형성하게 된다. 여기서, 배율 조정 광학계(213)는, 기판(101)면에 조사되는 빔의 크로스오버 위치가, 선택된 빔의 개수에 관계없이 동일한 위치가 되도록, 빔의 배율을 변경한다. 바꿔 말하면, 렌즈 제어 회로(124)는, 관찰 모드에서 선택된 빔(20b)의 크로스오버 위치를 검사 모드에서의 크로스오버 위치로부터 어긋나지 않도록 전자기 렌즈(205)를 제어한다. 이에 의해, 크로스오버 위치와 빔 세퍼레이터(214)의 배치 높이 위치를 동일하게 할 수 있다. 또한, 대물 렌즈(207)에서의 초점 위치를 검사 모드와 관찰 모드의 사이에서 변경할 필요를 없앨 수 있다. 원하는 배율로 조정된 빔(20b)은, 이러한 크로스오버 위치에 배치된 빔 세퍼레이터(214)를 통과한 후, 대물 렌즈(207)에 의해 기판(101)(시료)면 위에 초점이 맞춰지고(포커싱되고), 원하는 축소율의 패턴상(빔 직경 D2)으로 되어, 기판(101) 위에 조사된다. 그 때, 주 편향기(208) 및/혹은 부 편향기(209)에 의해 빔(20b)을 편향함으로써, 관찰하고 싶은 영역의 주사가 가능하다.
기판(101)의 원하는 위치에 빔(20b)이 조사된 것에 기인하여 기판(101)으로부터 반사 전자를 포함하는 2차 전자 빔(도 1의 점선)이 방출된다. 기판(101)으로부터 방출된 2차 전자 빔은, 대물 렌즈(207)를 통과하고, 크로스오버 위치에 배치된 빔 세퍼레이터(214)로 진행한다. 빔 세퍼레이터(214)에 하측으로부터 침입해 오는 2차 전자 빔은, 비스듬히 상방으로 구부러진다. 비스듬히 상방으로 구부러진 2차 전자 빔은, 투영 렌즈(224)에 의해, 굴절되면서 멀티 검출기(222)에 투영된다. 멀티 검출기(222)는, 투영된 2차 전자 빔을 검출한다. 여기서, 크로스오버 위치가 검사 모드와 관찰 모드의 사이에서 변경되지 않으므로, 대물 렌즈(207), 빔 세퍼레이터(214), 및 투영 렌즈(224) 등의 설정을 검사 모드와 관찰 모드의 사이에서 변경할 필요가 없다. 또한, 1차 빔의 개수가 1개밖에 없으므로, 멀티 검출기(222)로 검출되는 2차 전자 빔이 어느 빔에 대응하는 것인지 판단할 것까지도 없다.
이상과 같이, 전자기 렌즈(218)의 자장 중에 배치되는 궤도 보정기(220)에 의해, 빔을 선택함으로써, 검사 모드에서의 멀티 빔(20)의 각 빔의 빔 직경 D1과 관찰 모드에서의 빔(20b)의 빔 직경 D2를 구분지어 사용하여 화상 검출용 2차 전자 빔에 의한 신호를 검출할 수 있다.
도 9는, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법의 주요부 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 9에 있어서, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법은, 모드 선택 공정(S102)과, 빔 선택 (1) 공정(S104)과, 배율 조정 (1) 공정(S105)과, 피검사 화상 취득 공정(S106)과, 참조 화상 작성 공정(S110)과, 위치 정렬 공정(S120)과, 비교 공정(S122)과, 빔 선택 (2) 공정(S204)과, 배율 조정(2) 공정(S205)과, 관찰용 화상 취득 공정(S206)이라는 일련의 공정을 실시한다.
모드 선택 공정(S102)으로서, 모드 선택 회로(132)는, 처리하는 모드로서, 검사 모드(제1 모드)와 관찰 모드(제2 모드) 중 한쪽을 선택한다. 선택된 모드 정보는 궤도 보정기 제어 회로(121)로 출력된다. 검사 모드가 선택된 경우에는 빔 선택 (1) 공정(S104)으로 진행된다. 관찰 모드가 선택된 경우에는 빔 선택 (2) 공정(S204)으로 진행된다. 우선은 검사 모드를 선택하는 경우를 설명한다.
빔 선택 (1) 공정(S104)으로서, 궤도 보정기 제어 회로(121)에 의한 제어하에 멀티 빔을 굴절시키는 전자기 렌즈(218)의 자장 중에 배치되고, 멀티 빔의 각 빔을 개별로 궤도 보정 가능하게 구성된 궤도 보정기(220)를 사용하여, 모드에 따라서 가변하는 원하는 개수의 빔을 선택한다. 여기에서는, 검사 모드가 선택된 경우이므로, 원하는 개수는 전체 빔으로 된다. 따라서, 궤도 보정기(220)는, 멀티 빔(20)의 전부를 선택한다. 예를 들어, 각 빔에 대한 궤도 보정을 하지 않음으로써, 멀티 빔(20)의 전부에 대하여 제한 애퍼쳐 기판(206)을 통과시킨다. 또는, 광학계의 수차 등으로 멀티 빔(20)의 전부가 제한 애퍼쳐 기판(206)의 중심 구멍을 통과하지 않는 경우에는, 수차 등으로 제한 애퍼쳐 기판(206)의 중심 구멍으로부터 어긋난 빔의 궤도를 개별로 보정해도 적합하다.
배율 조정 (1) 공정(S105)으로서, 배율 조정 광학계(213)는, 멀티 빔 중, 선택된 빔의 개수에 따라서, 선택된 빔의 배율을 변경한다. 상술한 바와 같이, 검사 모드에서는, 모든 빔이 선택된다. 그리고, 관찰 모드에 비하여, 각 빔의 빔 사이즈가 큰 사이즈 D1이 되도록, 빔의 배율을 조정한다.
피검사 화상 취득 공정(S106)으로서, 화상 취득 기구(150)는, 멀티 빔(20)을 사용하여, 기판(101)(시료)에 형성된 패턴의 2차 전자 화상을 취득한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다.
선택되고, 배율이 조정된 멀티 빔(20a 내지 20c)은, 상술한 바와 같이, 빔 세퍼레이터(214)를 통과하여, 대물 렌즈(207)에 의해 기판(101)(시료)면 위에 초점이 맞춰지고(포커싱되고), 주 편향기(208) 및 부 편향기(209)에 의해, 각 빔의 기판(101) 위의 각각의 조사 위치에 조사된다.
기판(101)의 원하는 위치에 멀티 빔(20a 내지 20c)이 조사된 것에 기인하여 기판(101)으로부터 멀티 빔(20a 내지 20c)의 각 빔에 대응하는, 반사 전자를 포함하는 2차 전자의 다발(멀티 2차 전자 빔(300))(도 1의 점선)이 방출된다. 기판(101)으로부터 방출된 멀티 2차 전자 빔(300)은, 대물 렌즈(207)를 통과하여, 빔 세퍼레이터(214)로 진행하고, 비스듬히 상방으로 구부러진다. 비스듬히 상방으로 구부러진 멀티 2차 전자 빔(300)은, 투영 렌즈(224)에 의해, 굴절되면서 멀티 검출기(222)에 투영된다. 이와 같이, 멀티 검출기(222)는, 선택된 멀티 빔(20a 내지 20c)이 기판(101)면에 조사된 것에 기인하여 방출되는 반사 전자를 포함하는 멀티 2차 전자 빔(300)을 검출한다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 반도체 기판에 형성되는 복수의 칩 영역의 일례를 나타내는 도면이다. 도 10에 있어서, 기판(101)이 반도체 기판(웨이퍼)인 경우, 반도체 기판(웨이퍼)의 검사 영역(330)에는, 복수의 칩(웨이퍼 다이)(332)이 2차원의 어레이 형상으로 형성되어 있다. 각 칩(332)에는, 노광용 마스크 기판에 형성된 1칩분의 마스크 패턴이 도시하지 않은 노광 장치(스테퍼)에 의해 예를 들어 1/4로 축소되어 전사되어 있다. 각 칩(332) 내는, 예를 들어 2차원 형상의 가로(x 방향) m2열×세로(y 방향) n2단(m2, n2는 2 이상의 정수)개의 복수의 마스크 다이(33)로 분할된다. 실시 형태 1에서는, 이러한 마스크 다이(33)가 단위 검사 영역으로 된다.
도 11은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 조사 영역과 측정용 화소의 일례를 나타내는 도면이다. 도 11에 있어서, 각 마스크 다이(33)는, 예를 들어 멀티 빔의 빔 사이즈로 메쉬 형상의 복수의 메쉬 영역으로 분할된다. 이러한 각 메쉬 영역이, 측정용 화소(36)(단위 조사 영역)로 된다. 도 11의 예에서는, 8×8열의 멀티 빔의 경우를 나타내고 있다. 1회의 멀티 빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)은, (기판(101)면 위에 있어서의 멀티 빔(20)의 x 방향의 빔 간 피치에 x 방향의 빔 수를 곱한 x 방향 사이즈)×(기판(101)면 위에 있어서의 멀티 빔(20)의 y 방향의 빔 간 피치에 y 방향의 빔 수를 곱한 y 방향 사이즈)로 정의된다. 도 11의 예에서는, 조사 영역(34)이 마스크 다이(33)와 동일한 사이즈인 경우를 나타내고 있다. 단, 이것에 한정하는 것은 아니다. 조사 영역(34)이 마스크 다이(33)보다 작아도 된다. 또는 커도 상관없다. 그리고, 조사 영역(34) 내에, 1회의 멀티 빔(20)의 조사로 조사 가능한 복수의 측정용 화소(28)(1샷 시의 빔의 조사 위치)가 도시되어 있다. 바꿔 말하면, 인접하는 측정용 화소(28) 사이의 피치가 멀티 빔의 각 빔 간의 피치로 된다. 도 11의 예에서는, 인접하는 네 측정용 화소(28)로 둘러싸임과 함께, 네 측정용 화소(28) 중 하나의 측정용 화소(28)를 포함하는 정사각형의 영역에서 하나의 서브 조사 영역(29)을 구성한다. 도 11의 예에서는, 각 서브 조사 영역(29)은, 4×4 화소(36)로 구성되는 경우를 나타내고 있다.
실시 형태 1에 있어서의 스캔 동작에서는, 마스크 다이(33)마다 스캔(주사)된다. 도 11의 예에서는, 어떤 하나의 마스크 다이(33)를 주사하는 경우의 일례를 나타내고 있다. 멀티 빔(20)이 모두 사용되는 경우에는, 하나의 조사 영역(34) 내에는, x, y 방향으로(2차원 형상으로) m1×n1개의 서브 조사 영역(29)이 배열되게 된다. 첫 번째의 마스크 다이(33)에 멀티 빔(20)이 조사 가능한 위치에 XY 스테이지(105)를 이동시킨다. 그리고, 주 편향기(208)에 의해, XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록, 트래킹 편향을 행하면서, 트래킹 편향되어 있는 상태에서, 당해 마스크 다이(33)를 조사 영역(34)으로 하여 당해 마스크 다이(33) 내를 주사(스캔 동작)한다. 멀티 빔(20)을 구성하는 각 빔은, 서로 다른 어느 서브 조사 영역(29)을 담당하게 된다. 그리고, 각 샷 시에, 각 빔은, 담당 서브 조사 영역(29) 내의 동일한 위치에 상당하는 하나의 측정용 화소(28)를 조사하게 된다. 도 11의 예에서는, 주 편향기(208)에 의해, 각 빔은, 1샷째에 담당 서브 조사 영역(29) 내의 최하단의 우측부터 1번째의 측정용 화소(36)를 조사하도록 편향된다. 그리고, 1샷째의 조사가 행해진다. 계속해서, 주 편향기(208)에 의해 멀티 빔(20) 전체를 일괄하여 y 방향으로 1 측정용 화소(36)만큼 빔 편향 위치를 시프트시켜, 2샷째에 담당 서브 조사 영역(29) 내의 하측부터 2단째의 우측부터 1번째의 측정용 화소(36)를 조사한다. 마찬가지로, 3샷째에 담당 서브 조사 영역(29) 내 하측부터 3단째의 우측부터 1번째의 측정용 화소(36)를 조사한다. 4샷째에 담당 서브 조사 영역(29) 내 하측부터 4단째의 우측부터 1번째의 측정용 화소(36)를 조사한다. 이어서, 주 편향기(208)에 의해 멀티 빔(20) 전체를 일괄하여 최하단의 우측부터 2번째의 측정용 화소(36)의 위치에 빔 편향 위치를 시프트시켜, 마찬가지로, y 방향을 향하여, 측정용 화소(36)를 순서대로 조사해 간다. 이러한 동작을 반복하여, 하나의 빔으로 하나의 서브 조사 영역(29) 내의 모든 측정용 화소(36)를 순서대로 조사해 간다. 1회의 샷에서는, 성형 애퍼쳐 어레이 기판(203)의 각 구멍(22)을 통과함으로써 형성된 멀티 빔에 의해, 최대로 각 구멍(22)과 동수의 복수의 빔 샷에 따른 멀티 2차 전자 빔(300)이 한번에 검출된다.
이상과 같이, 멀티 빔(20) 전체에서는, 마스크 다이(33)를 조사 영역(34)으로 하여 주사(스캔)하게 되지만, 각 빔은, 각각 대응하는 하나의 서브 조사 영역(29)을 주사하게 된다. 그리고, 하나의 마스크 다이(33)의 주사(스캔)가 종료되면, 인접하는 다음 마스크 다이(33)가 조사 영역(34)이 되도록 이동하여, 이러한 인접하는 다음 마스크 다이(33)의 주사(스캔)를 행한다. 이러한 동작을 반복하여, 각 칩(332)의 주사를 진행시켜 간다. 멀티 빔(20)의 샷에 의해, 그 때마다, 조사된 측정용 화소(36)로부터 2차 전자가 방출되고, 멀티 검출기(222)로 검출된다. 실시 형태 1에서는, 멀티 검출기(222)의 단위 검출 영역 사이즈는, 각 측정용 화소(36)로부터 상방으로 방출된 2차 전자를 측정용 화소(36)별로(혹은 서브 조사 영역(29)별로) 검출하도록 설정된다.
이상과 같이 멀티 빔(20)을 사용하여 주사함으로써, 싱글 빔으로 주사하는 경우보다도 고속으로 스캔 동작(측정)을 할 수 있다. 또한, 스텝 앤드 리피트 동작으로 각 마스크 다이(33)의 스캔을 행해도 되고, XY 스테이지(105)를 연속 이동 시키면서 각 마스크 다이(33)의 스캔을 행하는 경우여도 된다. 조사 영역(34)이 마스크 다이(33)보다도 작은 경우에는, 당해 마스크 다이(33) 중에서 조사 영역(34)을 이동시키면서 스캔 동작을 행하면 된다.
기판(101)이 노광용 마스크 기판인 경우에는, 노광용 마스크 기판에 형성된 1칩분의 칩 영역을 예를 들어 상술한 마스크 다이(33)의 사이즈로 리본형으로 복수의 스트라이프 영역으로 분할한다. 그리고, 스트라이프 영역마다, 상술한 동작과 마찬가지의 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 4배의 사이즈로 된다. 그 때문에, 조사 영역(34)이 노광용 마스크 기판에 있어서의 마스크 다이(33)보다도 작은 경우에는, 1칩분의 스캔 동작이 증가(예를 들어 4배)하게 된다. 그러나, 노광용 마스크 기판에는 1칩분의 패턴이 형성되므로, 4칩보다도 많은 칩이 형성되는 반도체 기판에 비하여 스캔 횟수는 적어도 된다.
이상과 같이, 화상 취득 기구(150)는, 멀티 빔(20)을 사용하여, 도형 패턴이 형성된 피검사 기판(101) 위를 주사하고, 멀티 빔(20)이 조사된 것에 기인하여 피검사 기판(101)으로부터 방출되는, 멀티 2차 전자 빔(300)을 검출한다. 멀티 검출기(222)에 의해 검출된 각 측정용 화소(36)로부터의 2차 전자의 검출 데이터(측정 화상: 2차 전자 화상: 피검사 화상)는, 측정순으로 검출 회로(106)로 출력된다. 검출 회로(106) 내에서는, 도시하지 않은 A/D 변환기에 의해, 아날로그의 검출 데이터가 디지털 데이터로 변환되고, 칩 패턴 메모리(123)에 저장된다. 이와 같이 하여, 화상 취득 기구(150)는, 기판(101) 위에 형성된 패턴의 측정 화상을 취득한다. 그리고, 예를 들어 하나의 칩(332)분의 검출 데이터가 축적된 단계에서, 칩 패턴 데이터로서, 위치 회로(107)로부터의 각 위치를 나타내는 정보와 함께, 비교 회로(108)에 전송된다.
참조 화상 작성 공정(S110)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 기초로 된 설계 데이터, 혹은 기판(101)에 형성된 패턴의 노광 이미지 데이터에 정의된 설계 패턴 데이터에 기초하여, 프레임 영역마다, 참조 화상을 작성한다. 프레임 영역으로서, 예를 들어 마스크 다이(33)를 사용하면 적합하다. 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.
여기서, 설계 패턴 데이터에 정의되는 도형은, 예를 들어 직사각형이나 삼각형을 기본 도형으로 한 것으로, 예를 들어 도형의 기준 위치에 있어서의 좌표(x, y), 변의 길이, 직사각형이나 삼각형 등의 도형종을 구별하는 식별자로 되는 도형 코드와 같은 정보로 각 패턴 도형의 모양, 크기, 위치 등을 정의한 도형 데이터가 저장되어 있다.
이러한 도형 데이터로 되는 설계 패턴 데이터가 참조 화상 작성 회로(112)에 입력되면 도형마다의 데이터에까지 전개되고, 그 도형 데이터의 도형 형상을 나타내는 도형 코드, 도형 치수 등을 해석한다. 그리고, 소정의 양자화 치수의 그리드를 단위로 하는 격자무늬 내에 배치되는 패턴으로서 2치 내지는 다치의 설계 패턴 화상 데이터로 전개하여, 출력한다. 바꿔 말하면, 설계 데이터를 읽어들이고, 검사 영역을 소정의 치수를 단위로 하는 격자무늬로서 가상 분할하여 생긴 격자무늬별로 설계 패턴에 있어서의 도형이 차지하는 점유율을 연산하고, n 비트의 점유율 데이터를 출력한다. 예를 들어, 하나의 격자 무늬를 1화소로서 설정하면 적합하다. 그리고, 1화소에 1/28(=1/256)의 분해능을 갖게 한다고 하면, 화소 내에 배치되어 있는 도형의 영역분만큼 1/256의 소 영역을 할당하여 화소 내의 점유율을 연산한다. 그리고, 8비트의 점유율 데이터로서 참조 회로(112)로 출력한다. 이러한 격자 무늬(검사 화소)는, 측정 데이터의 화소에 맞추면 된다.
다음으로, 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, 바꿔 말하면 연속 변화하는 아날로그 상태에 있기 때문에, 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 12는, 실시 형태 1에 있어서의 비교 회로 내의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다. 도 12에 있어서, 비교 회로(108) 내에는, 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(50, 52, 56), 피검사 화상 생성부(54), 위치 정렬부(57), 및 비교부(58)가 배치된다. 피검사 화상 생성부(54), 위치 정렬부(57), 및 비교부(58)와 같은 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, 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 사용해도 된다. 또는, 서로 다른 처리 회로(각각의 처리 회로)를 사용해도 된다. 피검사 화상 생성부(54), 위치 정렬부(57), 및 비교부(58) 내에 필요한 입력 데이터 혹은 연산된 결과는 그 때마다 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.
다음으로, 피검사 화상 생성부(54)는, 스트라이프 패턴 데이터(혹은 칩 패턴 데이터)를 사용하여, 소정의 사이즈 프레임 영역(단위 검사 영역)마다, 프레임 화상(피검사 화상)을 생성한다. 프레임 화상으로서, 예를 들어 여기서는, 마스크 다이(33)의 화상을 생성한다. 단, 프레임 영역의 사이즈는 이것에 한정하는 것은 아니다. 생성된 프레임 화상(예를 들어 마스크 다이 화상)은, 기억 장치(56)에 저장된다.
위치 정렬 공정(S120)으로서, 위치 정렬부(57)는, 피검사 화상으로 되는 웨이퍼 다이 화상과, 당해 웨이퍼 다이 화상에 대응하는 참조 화상을 판독하고, 화소(36)보다 작은 서브 화소 단위로, 양쪽 화상을 위치 정렬한다. 예를 들어, 최소제곱법으로 위치 정렬을 행하면 된다.
비교 공정(S122)으로서, 비교부(58)는, 웨이퍼 다이 화상(피검사 화상)과 참조 화상을 비교한다. 비교부(58)는, 소정의 판정 조건에 따라서 화소(36)마다 양자를 비교하고, 예를 들어 형상 결함과 같은 결함의 유무를 판정한다. 예를 들어, 화소(36)마다의 계조값 차가 판정 역치 Th보다도 크면 결함으로 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 하여, 결함의 유무 및 결함의 위치가 검출된다. 이어서, 이러한 결함을 관찰한다.
모드 선택 공정(S102)으로서, 모드 선택 회로(132)는, 처리하는 모드로서, 이번에는, 관찰 모드(제2 모드)를 선택한다. 선택된 모드 정보는 궤도 보정기 제어 회로(121)로 출력된다. 이하, 관찰 모드를 선택하는 경우를 설명한다.
빔 선택 (2) 공정(S204)으로서, 궤도 보정기 제어 회로(121)에 의한 제어하에 멀티 빔을 굴절시키는 전자기 렌즈(218)의 자장 중에 배치되고, 멀티 빔의 각 빔을 개별로 궤도 보정 가능하게 구성된 궤도 보정기(220)를 사용하여, 모드에 따라서 가변하는 원하는 개수의 빔을 선택한다. 여기에서는, 관찰 모드가 선택된 경우이므로, 원하는 개수는, 1개가 된다. 따라서, 궤도 보정기(220)는, 멀티 빔(20) 중 1개의 빔(20b)을 선택한다. 예를 들어, 멀티 빔(20) 중, 중심 빔(20b) 이외의 나머지의 각 빔에 대한 궤도 보정을 행한다. 제한 애퍼쳐 기판(206)은, 멀티 빔 중, 선택되지 않은 빔(20a, 20c)을 차폐한다.
배율 조정 (2) 공정(S205)으로서, 배율 조정 광학계(213)는, 멀티 빔 중, 선택된 빔의 개수(선택된 모드)에 따라서, 선택된 빔의 배율을 변경한다. 상술한 바와 같이, 관찰 모드에서는, 1개의 빔이 선택된다. 그리고, 검사 모드에 비하여, 사용 빔의 빔 사이즈가 작은 사이즈 D2가 되도록, 빔의 배율을 조정한다.
관찰용 화상 취득 공정(S206)으로서, 화상 취득 기구(150)는, 멀티 빔(20)을 사용하여, 기판(101)(시료)에 형성된 패턴의 2차 전자 화상을 취득한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다.
우선, 관찰 위치 제어 회로(130)는, 비교 공정(S122)에 의한 비교 결과의 데이터를 기억 장치(109)로부터 판독하고, 결함으로 판정된 위치를 관찰 위치로서 특정한다. 관찰 위치 제어 회로(130)에 의한 제어하에 화상 취득 기구(150)는, 우선은, 선택된 빔(20b)이 관찰 위치를 조사 가능한 위치에 XY 스테이지(105)를 이동시킨다. 그리고, 화상 취득 기구(150)는, 관찰 위치를 포함하는 소정의 사이즈의 화상을 취득한다. 예를 들어, 프레임 영역의 사이즈 혹은 프레임 영역의 사이즈보다도 작은 사이즈의 화상을 취득한다. 예를 들어, 프레임 영역이 512×512화소의 사이즈인 경우에, 관찰용 화상으로서, 결함의 위치를 중심으로 한 예를 들어 15×15화소의 사이즈 화상을 촬상한다.
선택되고, 배율이 조정된 빔(20b)은, 상술한 바와 같이, 빔 세퍼레이터(214)를 통과하여, 대물 렌즈(207)에 의해 기판(101)(시료)면 위에 초점이 맞춰지고(포커싱되고), 원하는 축소율의 패턴 상(빔 직경 D2)으로 되어, 기판(101) 위에 조사된다. 그 때, 주 편향기(208) 및/혹은 부 편향기(209)에 의해 빔(20b)을 편향함으로써, 관찰하고 싶은 영역을 주사한다.
기판(101)의 원하는 위치에 빔(20b)이 조사된 것에 기인하여 기판(101)으로부터 빔(20b)에 대응하는, 반사 전자를 포함하는 2차 전자(2차 전자 빔)(도 1의 점선)가 방출된다. 기판(101)으로부터 방출된 2차 전자 빔은, 대물 렌즈(207)를 통과하여, 빔 세퍼레이터(214)로 진행하여, 비스듬히 상방으로 구부러진다. 비스듬히 상방으로 구부러진 2차 전자 빔은, 투영 렌즈(224)에 의해, 멀티 검출기(222)에 투영된다. 이와 같이, 멀티 검출기(222)는, 선택된 빔(20b)이 기판(101)면에 조사된 것에 기인하여 방출되는 반사 전자를 포함하는 2차 전자 빔을 검출한다. 멀티 검출기(222)에 의해 검출된 2차 전자의 검출 데이터(측정 화상: 2차 전자 화상: 피검사 화상)는, 측정순으로 검출 회로(106)로 출력된다. 검출 회로(106) 내에서는, 도시하지 않은 A/D 변환기에 의해, 아날로그의 검출 데이터가 디지털 데이터로 변환되고, 칩 패턴 메모리(123)에 저장된다. 이와 같이 하여, 화상 취득 기구(150)는, 기판(101) 위에 형성된 결함을 포함하는 관찰용 화상을 취득한다. 취득된 화상은, 예를 들어 모니터(117)에 표시된다. 그리고, 모니터(117)에 표시된 화상을 관찰하면 된다. 빔 사이즈가 작은 빔을 사용하여 주사하고 있으므로, 고해상의 화상을 관찰할 수 있다.
도 13은, 실시 형태 1의 변형예 1에 있어서의 궤도 보정기의 중단 전극 기판의 일례의 상면도이다. 궤도 보정기(220)가 전자기 렌즈(218)의 자장 중에 배치되는 점은 마찬가지이다. 상단 전극 기판(10)의 구성은, 도 4의 A와 마찬가지이다. 하단 전극 기판(14)의 구성은, 도 4의 C와 마찬가지이다. 상단 전극 기판(10)과 하단 전극 기판(14)에는, 궤도 보정기 제어 회로(121)에 의해, 모두 접지 전위(GND)가 인가되는 점은 마찬가지이다.
한편, 상단 전극 기판(10)과 하단 전극 기판(14)의 사이에 끼워진 중단의 전극 기판(12)에는, 도 13에 도시한 바와 같이, 멀티 빔(20)의 각 빔의 통과 구멍(13)마다 통과 구멍(13)을 둘러싸는 환상 전극(17)이 배치된다. 환상 전극(17)은, 도전성 재료로 형성된다. 각 빔에 개별로 바이어스 전위를 인가하는 것뿐이라면, 4극 이상의 전극(16)이 아니라 환형 전극(17)으로도 충분하다. 각 빔에 개별로 바이어스 전위를 인가함으로써, 각 빔의 초점 위치를 개별로 보정할 수 있다. 따라서, 모드에 따른 빔의 선택이 가능하다. 또한, 궤도 보정기(220)는 전자기 렌즈(218)의 자장 중에 배치되므로, 바이어스 전위를 작게 할 수 있는 점은 상술한 바와 같다.
도 14는, 실시 형태 1의 변형예 2에 있어서의 궤도 보정기의 일례를 나타내는 단면도이다. 바이어스 전위가 아니라, 편향 전위를 인가하는 것이면, 3단의 전극 기판은 필요 없고, 1단의 기판이면 된다. 변형예 2에 있어서의 궤도 보정기(220)는, 1단의 기판(204)에 멀티 빔(20)의 각 빔이 통과하는 통과 구멍(13)을 각각 형성하고, 기판(204) 위에 멀티 빔(20)의 각 빔의 통과 구멍(13)마다 통과하는 빔을 집듯이 각각 2극 이상의 전극(16a, 16b)으로 구성되는 복수의 전극 세트를 배치한다. 이러한 궤도 보정기(220)로 개별로 전극(16a, 16b)에 인가하는 전위차에 의한 빔 편향을 행함으로써, 모드에 따른 빔의 선택이 가능하다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 의하면, 멀티 전자 빔을 사용하여 화상을 취득하는 경우에, 결함 검사와 고정밀도의 관찰을 동일한 장치로 양립할 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. 또는, 서로 다른 처리 회로(각각의 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), 관찰 위치 제어 회로(130), 및 모드 선택 회로(132) 등은, 상술한 적어도 하나의 처리 회로로 구성되어도 된다.
이상, 구체예를 참조하면서 실시 형태에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은, 이들 구체예에 한정되는 것은 아니다.
또한, 장치 구성이나 제어 방법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요치 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략하였지만, 필요한 장치 구성이나 제어 방법을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
그 밖에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 멀티 전자 빔 화상 취득 장치 및 멀티 전자 빔 화상 취득 방법은, 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 멀티 전자 빔의 입사를 받아, 상기 멀티 전자 빔을 굴절시키는 전자기 렌즈와,
    상기 전자기 렌즈의 자장 중에 배치되며, 상기 멀티 전자 빔의 각 빔을 개별로 궤도 보정 가능하게 구성되고, 가변하는 원하는 개수의 빔을 선택하는 빔 선택 기구와,
    상기 멀티 전자 빔 중, 선택되지 않은 빔을 차폐하는 제한 애퍼쳐 기판과,
    상기 멀티 전자 빔 중, 선택된 빔의 개수에 따라서, 선택된 빔의 배율을 변경하는 배율 조정 광학계와,
    선택된 빔을 시료면에 포커싱하는 대물 렌즈와,
    선택된 빔과 선택된 빔이 시료면에 조사된 것에 기인하여 방출되는 2차 전자를 분리하는 빔 세퍼레이터와,
    상기 빔 세퍼레이터에 의해 분리된 2차 전자를 검출하는 검출기
    를 구비한 멀티 전자 빔 화상 취득 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 빔 선택 기구는, 개별로 빔의 초점 위치를 조정함으로써 상기 원하는 개수의 빔을 선택하는 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 화상 취득 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배율 조정 광학계는, 선택된 빔의 개수에 관계없이 상기 시료면에 조사되는 빔의 크로스오버를, 상기 빔 세퍼레이터 위치가 되도록, 상기 빔의 배율을 변경하는 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 화상 취득 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배율 조정 광학계는, 적어도 2개의 전자기 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 화상 취득 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 대물 렌즈는, 상기 배율이 변경된 경우에서도 초점 위치를 변경하지 않는 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 화상 취득 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 빔 선택 기구는,
    상기 멀티 전자 빔이 통과하는 복수의 통과 구멍이 각각 형성된 복수 단의 기판과,
    상기 복수의 통과 구멍의 통과 구멍마다 당해 통과 구멍을 통과하는 빔을 집듯이 2극 이상의 전극이 상기 복수 단의 기판의 하나에 배치된 복수의 전극 세트
    를 갖는 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 화상 취득 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 통과 구멍마다의 상기 2극 이상의 전극에는, 통과 구멍마다 바이어스 전위가 인가됨으로써 개별로 각 빔의 초점 위치가 조정되는 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 화상 취득 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 빔 선택 기구에 의한 궤도 수정이 행해지지 않는 경우에, 상기 멀티 전자 빔의 모든 빔이 상기 제한 애퍼쳐 기판을 통과하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 화상 취득 장치.
  9. 모드로서, 제1과 제2 모드의 한쪽을 선택하고,
    멀티 전자 빔을 굴절시키는 전자기 렌즈의 자장 중에 배치되며, 상기 멀티 전자 빔의 각 빔을 개별로 궤도 보정 가능하게 구성된 빔 선택 기구를 사용하여, 모드에 따라서 가변하는 원하는 개수의 빔을 선택하고,
    상기 멀티 전자 빔 중, 선택되지 않은 빔을 차폐하고,
    선택된 모드에 따라서, 선택된 빔의 배율을 변경하고,
    선택된 빔을 시료면에 포커싱하고,
    선택된 빔이 상기 시료면에 조사된 것에 기인하여 방출되는 2차 전자를 검출하여, 상기 시료면의 패턴의 화상을 취득하는 멀티 전자 빔 화상 취득 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 모드로서, 제1 모드와 제2 모드가 미리 설정되어 있으며,
    상기 제1 모드에 있어서, 상기 멀티 전자 빔의 모든 빔을 선택하고,
    상기 제2 모드에 있어서, 상기 멀티 전자 빔의 1개의 빔을 선택하는 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 화상 취득 방법.
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