TW202228219A - θ載物台機構及電子束檢查裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明的一個方式的θ載物台機構的特徵在於包括：固定軸；多個軸承，外圈在固定軸的外周面滾動；多個圓筒構件，以插入多個軸承的內圈的內側的狀態被支撐；以及工作台，配置在多個圓筒構件上，藉由多個軸承在固定軸的外周面滾動而以固定軸的中心為軸沿旋轉方向移動。

Description

θ載物台機構及電子束檢查裝置
本發明的一形態是有關於一種θ載物台機構及電子束檢查裝置。例如，是有關於一種使用藉由由電子束所產生的多射束照射基板後放出的圖案的二次電子圖像來進行檢查的檢查裝置、以及搭載在檢查裝置上的θ載物台機構。
近年來，伴隨大規模積體電路（Large Scale Integrated circuit，LSI）的高積體化及大容量化，半導體元件所要求的電路線寬變得越來越窄。而且，對於花費極大的製造成本的LSI的製造而言，良率的提昇不可或缺。但是，構成LSI的圖案正在接近10奈米以下的等級，必須作為圖案缺陷進行檢測的尺寸亦變得極小。因此，需要對已被轉印至半導體晶圓上的超微細圖案的缺陷進行檢查的圖案檢查裝置的高精度化。此外，作為使良率下降的大的因素之一，可列舉利用光微影技術將超微細圖案曝光、轉印至半導體晶圓上時所使用的遮罩的圖案缺陷。因此，需要對LSI製造中所使用的轉印用遮罩的缺陷進行檢查的圖案檢查裝置的高精度化。
作為缺陷檢查方法，已知有如下的方法：藉由將對使用電子束形成於半導體晶圓或微影遮罩等基板上的圖案進行拍攝所得的測定圖像與設計資料的圖像、或拍攝基板上的同一圖案所得的測定圖像進行比較來進行檢查。
此處，為了修正傳送到載物台上的試樣的傳送誤差，在載物台上搭載可在旋轉方向上移動的θ載物台功能。在以往的θ載物台中，設為由靜止側的中心軸支撐軸承的內圈，使與軸承的外圈側連接的工作台旋轉的結構。為了支撐該工作台，軸承尺寸變大，相應地，軸承的遊隙（所謂晃動）亦變大。其結果，存在因載置在工作台上的試樣的傾斜而產生的試樣的最大位移量變大的問題。為了抑制試樣面的最大位移量，亦研究用多級軸承支撐工作台，但隨著軸承級數的增加，需要加長中心軸的長度，從而導致θ載物台的高度尺寸過大的問題。所述問題並不限於搭載在檢查裝置上的情況，需要使試樣旋轉的θ載物台整體都會產生同樣的問題。
另一方面，在載置被電子束照射的試樣的載物台上，為了減小磁場對電子束的影響，需要使用非磁性材料的軸承。但是，非磁性材料的軸承中尺寸存在限制，大尺寸的產品沒有市售。因此，即使在搭載於以往的θ載物台的情況下，軸承尺寸亦會受到限制。或者需要製造特別大的軸承，亦產生成本變高的問題。
此處，揭示了以包圍試樣的方式在試樣的外周配置小尺寸的輥，使輥旋轉，藉此使所包圍的內側的試樣旋轉的結構（例如，參照日本專利特開2015-153860號公報）。
本發明的一個方式的θ載物台機構的特徵在於包括： 固定軸； 多個軸承，外圈在固定軸的外周面滾動； 多個圓筒構件，以插入多個軸承的內圈的內側的狀態被支撐；以及 工作台，配置在多個圓筒構件上，藉由多個軸承在固定軸的外周面滾動而以固定軸的中心為軸在旋轉方向上移動。
本發明的一形態的電子束檢查裝置的特徵在於包括： θ載物台機構，包括： 固定軸； 多個軸承，外圈在固定軸的外周面滾動； 多個圓筒構件，以插入到多個軸承的內圈的內側的狀態被支撐；以及 工作台，配置在多個圓筒構件上，藉由多個軸承在固定軸的外周面滾動而以固定軸的中心為軸在旋轉方向上移動； 電子束柱，藉由電子束照射配置在θ載物台機構上的基板； 檢測器，檢測由於電子束的照射而自基板放出的二次電子；以及 比較電路，將基於檢測出的資料的二次電子圖像作為被檢查圖像，對被檢查圖像及參照圖像進行比較。
以下，在實施方式中，說明能夠減小載置於工作台上的試樣面的最大位移量的θ載物台機構以及搭載該θ載物台機構的裝置。
另外，以下，於實施方式中，對作為檢查裝置的一例的電子束檢查裝置進行說明。但是，並不限定於此。例如，亦可為下述檢查裝置，即：將紫外線照射至被檢查基板，使用在被檢查基板反射的光來取得被檢查圖像。另外，於實施方式中，對使用由多條電子束產生的多射束來取得圖像的檢查裝置進行說明，但並不限定於此。亦可為使用由一條電子束產生的單射束來取得圖像的檢查裝置。另外，搭載以下說明的載物台機構的裝置不限於檢查裝置，只要是搭載能夠沿旋轉方向移動的θ載物台的裝置即可。例如，亦可適用於描繪裝置。
實施方式1. 圖1是表示實施方式1的檢查裝置的結構的一例的結構圖。於圖1中，對已形成於基板的圖案進行檢查的檢查裝置100是多電子束檢查裝置的一例。檢查裝置100包括圖像取得機構150（二次電子圖像取得機構）、及控制系統電路160。圖像取得機構150包括電子束柱102（電子鏡筒）及檢查室103。於電子束柱102內，配置有：電子槍201、電磁透鏡202、成形孔徑陣列基板203、電磁透鏡205、批量消隱偏轉器（blanking deflector）212、限制孔徑基板213、電磁透鏡206、電磁透鏡207（物鏡）、主偏轉器208、副偏轉器209、射束分離器（beam separator）214、偏轉器218、電磁透鏡224、電磁透鏡226、以及多檢測器222。於圖1的例子中，電子槍201、電磁透鏡202、成形孔徑陣列基板203、電磁透鏡205、批量消隱偏轉器212、限制孔徑基板213、電磁透鏡206、電磁透鏡207（物鏡）、主偏轉器208、以及副偏轉器209，構成將多一次電子束照射至基板101的一次電子光學系統。射束分離器214、偏轉器218、電磁透鏡224、及電磁透鏡226構成將多二次電子束照射至多檢測器222的二次電子光學系統。
於檢查室103內，配置至少能夠在XY方向上移動的載物台105。於載物台105上，於能夠在XY方向上移動的XY載物台236上，配置能夠在旋轉方向上移動的θ載物台234。在θ載物台234上，配置成為檢查對象的基板101（試樣）。此處，基板101例如藉由三點支撐而支撐在θ載物台234上。基板101包括曝光用遮罩基板、及矽晶圓等半導體基板。當基板101為半導體基板時，於半導體基板形成有多個晶片圖案（晶圓晶粒）。當基板101為曝光用遮罩基板時，於曝光用遮罩基板形成有晶片圖案。晶片圖案包含多個圖形圖案。將已形成於所述曝光用遮罩基板的晶片圖案多次曝光轉印至半導體基板上，藉此於半導體基板形成多個晶片圖案（晶圓晶粒）。以下，主要對基板101為半導體基板的情況進行說明。基板101例如使圖案形成面朝向上側而配置於載物台105。另外，於載物台105上，配置有將自配置於檢查室103的外部的雷射測長系統122照射的雷射測長用的雷射光予以反射的鏡子216。多檢測器222於電子束柱102的外部與檢測電路106連接。
於控制系統電路160中，對檢查裝置100整體進行控制的控制計算機110經由匯流排120而與位置電路107、比較電路108、參照圖像製作電路112、載物台控制電路114、透鏡控制電路124、消隱控制電路126、偏轉控制電路128、減速（retarding）電位控制電路130、磁碟裝置等記憶裝置109、監視器117、及記憶體118連接。另外，偏轉控制電路128與數位-類比轉換（Digital-to-Analog Conversion，DAC）放大器144、DAC放大器146、DAC放大器148連接。DAC放大器146與主偏轉器208連接，DAC放大器144與副偏轉器209連接。DAC放大器148與偏轉器218連接。
另外，檢測電路106與晶片圖案記憶體123連接。晶片圖案記憶體123與比較電路108連接。另外，於載物台控制電路114的控制下，藉由驅動機構142來驅動載物台105。於驅動機構142中，例如構成如於載物台座標系中的X方向、Y方向上進行驅動的二軸（X-Y）馬達般的驅動系統，XY載物台236變得可於XY方向上移動。另外，如後所述，在θ載物台234附近配置有1軸的驅動馬達（θ馬達），藉由驅動錐形塊，θ載物台234能夠在旋轉（θ）方向上移動。該些未圖示的X馬達、Y馬達例如可使用步進馬達。未圖示的θ馬達例如較佳使用壓電驅動的超音波馬達。載物台105藉由XYθ各軸的馬達而可於水平方向及旋轉方向上移動。而且，載物台105的移動位置藉由雷射測長系統122來測定，並被供給至位置電路107。雷射測長系統122接收來自鏡子216的反射光，藉此以雷射干涉法的原理對載物台105的位置進行測長。載物台座標系例如相對於與多一次電子束的光軸（電子軌道中心軸）正交的面，設定X方向、Y方向、θ方向。
電磁透鏡202、電磁透鏡205、電磁透鏡206、電磁透鏡207（物鏡）、電磁透鏡224、電磁透鏡226、及射束分離器214由透鏡控制電路124來控制。又，批量消隱偏轉器212包括兩極以上的電極，針對各電極經由未圖示的DAC放大器而由消隱控制電路126來控制。副偏轉器209包括四極以上的電極，針對各電極經由DAC放大器144而由偏轉控制電路128來控制。主偏轉器208包括四極以上的電極，針對各電極經由DAC放大器146而由偏轉控制電路128來控制。偏轉器218包括四極以上的電極，針對各電極經由DAC放大器148而由偏轉控制電路128來控制。另外，對基板101施加由減速電位控制電路130控制的減速電位。
於電子槍201，連接有未圖示的高壓電源電路，藉由對電子槍201內的未圖示的燈絲（陰極）與引出電極（陽極）間施加來自高壓電源電路的加速電壓，並且藉由另一引出電極（韋乃特）的電壓的施加與陰極的以規定溫度進行的加熱，使自陰極放出的電子群加速，成為電子束200而被放出。
此處，圖1中記載了於對實施方式1進行說明方面必要的結構。對於檢查裝置100而言，通常亦可包括必要的其他結構。
圖2是表示實施方式1的比較例1中的θ載物台的一例的剖面圖。圖2中，在實施方式1的比較例1中的θ載物台中，軸承504的內圈由靜止側的固定軸502支撐。而且，在將軸承504的外圈嵌合在內周面的旋轉軸506上配置旋轉側的工作台508。在工作台508上配置3個支撐銷510，作為被測定物的基板101由3個支撐銷510進行3點支撐。在基板101與工作台508之間配置減速電極512，對減速電極512連接用於施加減速電位用的負的高電位的高電壓施加配線514。在該結構中，將軸承504的內部間隙（遊隙）S除以自旋轉中心到遊隙產生處的距離B而得到的值相當於因基板101的傾斜而產生的基板101的最大位移量R1。為了支撐旋轉軸506、旋轉側的工作台508、減速電極512以及基板101這些結構物的載荷，需要尺寸大的軸承。尺寸越大，軸承的內部間隙S就變得越大。由於軸承的內部間隙S變大，因此存在因基板101的傾斜而產生的基板101的最大位移量R1變大的問題。若如此，電子束的照射位置產生誤差，難以獲得高精度的圖像。另外，在比較例1中，高電壓施加配線穿過形成在接近工作台的外周側的位置的開口部而與電極連接。例如，由於向電極施加-數10 kV的高電位，因此高電壓施加配線粗而不易彎曲。因此，亦產生所述高電壓施加配線有時會干擾工作台的旋轉移動的問題。
圖3是表示實施方式1的比較例2中的θ載物台的一例的剖面圖。圖3中，示出了在實施方式1的比較例2中的θ載物台中，自比較例1的結構將軸承504設為兩級結構的情況。藉由在相同靜止側的固定軸522上配置兩級軸承504，將軸承504的內部間隙（遊隙）S除以兩級軸承之間的配置間距p而得到的值相當於基板101的傾斜產生的基板101的最大位移量R2。另一方面，由於配置兩級軸承504，因此使固定軸522及旋轉軸526變長，從而需要使比較例2的θ載物台的高度尺寸Z2大於比較例1的θ載物台的高度尺寸Z1。此處，藉由加長配置間距p，可減小比較例2中的基板101上產生的最大位移量R2。但是，為了減小到所允許的傾斜角度，比較例2的θ載物台的高度尺寸Z2會大於所允許的高度尺寸。其結果，難以在檢查室103內的允許空間配置θ載物台。
圖4是表示實施方式1中的θ載物台的結構的一例的剖面圖。 圖5是表示實施方式1中的θ載物台的結構的一例的俯視圖。 圖6是表示實施方式1中的θ載物台的結構中配置軸承的區域的俯視圖。圖5中，示出了自工作台42表面上觀察的情況。在圖4及圖5中，實施方式1中的θ載物台234（θ載物台機構）包括：靜止側的固定軸40、多個軸承41、旋轉側的工作台42、至少一個軸43、至少一個軸44、至少一個固定件45、至少一個軸承架46、至少一個彈性體47、電極48、多個支撐銷49、多個支撐銷60、臂61、輥62、配線64、驅動馬達65（θ馬達）、錐形塊保持器66、錐形塊67、彈性體68、及固定件69。在圖4及圖5的例子中，示出配置三個軸承41、兩個軸43、一個軸44、一個固定件45、一個軸承架46、以及一個彈性體47的情況。但是，並不限於此。
如圖6所示，三個軸承41配置成外圈在固定軸40的外周面上滾動。3個軸承41較佳為以固定軸40的中心為軸均等地錯開相位地配置。在圖6的例子中，各錯開120°的相位來配置。如圖4及圖6所示，兩個軸43與一個軸44（多個圓筒構件）以插入三個軸承41（多個軸承）的內圈的內側的狀態被支撐。具體而言，作為兩個軸43的其中一個的軸43a以插入軸承41a的內圈的內側的狀態被支撐。作為兩個軸43的另一個的軸43b以插入軸承41b的內圈的內側的狀態被支撐。剩餘的一個軸44以插入軸承41c的內圈的內側的狀態被支撐。如圖4所示，在兩個軸43a、43b及一個軸44上配置工作台42。多個軸承41中的一個以上的軸承經由插入內圈的軸而固定於工作台42。具體而言，兩個軸43a、43b的上表面連接在工作台42的背面，並被固定。剩餘的軸44與工作台42的背面隔開間隙地配置。
軸44與所嵌合的軸承41c一起配置在軸承架46內。另外，在自工作台42的旋轉中心朝向軸44的徑向線上、且為工作台42的外周部背面配置並固定固定件45。彈性體47以壓縮的狀態配置在固定件45與軸承架46之間。作為彈性體47的一例，較佳使用彈簧。藉由彈性體47向延伸方向的彈力，軸承41c經由插入內圈的軸44而被向固定軸40的外周面側加壓。藉此，如圖6所示，三個軸承41的內圈分別被向固定軸40的中心側按壓，從而難以在內部間隙內自由移動。因此，能夠消除或減輕3個軸承41的內部間隙引起的遊隙（所謂晃動）。並且，即使由於被加壓而產生由三個軸承41的內部間隙引起的位置偏移的情況下，亦可在三個軸承41與固定軸40之間不產生間隙。
如圖5所示，對工作台42連接臂61。在圖5的例子中，臂61連接成自工作台42的x方向端部向x方向延伸。輥62可旋轉地被支撐在臂61的前端附近。而且，配置成其中一面形成為錐形的錐形塊67的錐形面與輥62抵接。另外，在臂61與靜止側的固定件69之間配置經壓縮的彈性體68。藉由彈性體68在延伸方向上的彈性力，輥62經由臂61被按壓到錐形塊67的錐形面上。作為彈性體68的一例，較佳使用彈簧。
如圖5所示，驅動馬達65在一個軸方向上驅動。在圖5的例子中，例如在x方向上驅動。藉由錐形塊保持器66利用驅動馬達65在x方向上移動，由錐形塊保持器66所支撐的錐形塊67在x方向上移動。在圖5的例子中，錐形塊67向-x方向移動，從而將輥62向-y方向按壓，從而臂61被按壓，三個軸承41的外圈在固定軸40的外周面上滾動，從而工作台42以固定軸40的中心為軸沿順時針旋轉方向移動。相反，藉由錐形塊67向+x方向移動，彈性體68將輥62向+y方向按壓，從而臂61被按壓，三個軸承41的外圈在固定軸40的外周面滾動，從而工作台42以固定軸40的中心為軸沿逆時針旋轉方向移動。工作台42可調整的旋轉角度的範圍可任意設定。例如，在幾度的角度範圍內調整基板101的旋轉角。例如，在±0.1°的範圍內調整基板101的旋轉角θ。
藉由使用多個軸承41並且將各軸承41自身的旋轉中心配置在與工作台42的旋轉中心不同的外側的位置，能夠減小各軸承41的尺寸。如上所述，藉由加壓，可消除或減輕3個軸承41的內部間隙引起的遊隙（所謂晃動），但即使在產生由內部間隙引起的遊隙（所謂晃動）的情況下，亦能夠減小存在於各軸承41的內部間隙S，因此能夠減小由基板101的傾斜產生的基板101的最大位移量R。在該結構中，將軸承的內部間隙S（遊隙）除以自旋轉中心到遊隙產生位置的距離A而得到的值相當於因基板101的傾斜而產生的基板101的最大位移量R。另外，由於能夠減小軸承41的尺寸，因此可自市售的非磁性體材料的軸承中任意選擇。另外，使用小型的多個軸承41構成θ載物台234的旋轉機構，可減小θ載物台234的高度尺寸Z。
另外，如圖4及圖5所示，在固定軸40的中央部形成開口部80。換言之，固定軸40形成為中空結構。另外，在包含工作台42的旋轉中心區域的工作台42的中央部形成開口部82。換言之，在圖4及圖5的示例中，在包括工作台的旋轉中心的區域形成開口部82。
此處，在工作台42上經由多個支撐銷49配置電極48。另外，在工作台42上，且在電極48上，經由多個支撐銷60配置基板101。基板101例如由3根支撐銷60在外周部附近進行3點支撐。電極48以能夠配置在由三根支撐銷60所包圍的區域內的尺寸形成。電極48較佳為在由3根支撐銷60包圍的區域內盡可能增大外形尺寸來形成，以使電極表面尺寸盡可能接近基板101。電極48的形狀例如形成為圓盤型或矩形盤型。電極48的形狀理想的是與基板101的形狀為相似形狀。
利用藉由施加在電極48上的電位而形成的電場，向基板101施加負的減速電位。為了向電極48施加電位，需要高電壓施加配線。在實施方式1中，成為高電壓施加配線的配線64自外部穿過固定軸40中央的開口部80及工作台42中央部的開口部82而連接於電極48背面。如上所述，例如由於向電極48施加例如-數10 kV的高電位，因此施加高電壓的配線64粗而難以彎曲。但是，在實施方式1中，由於配線64穿過形成在工作台42的旋轉中心軸上的開口部80、開口部82，因此能夠避免配線64干擾工作台42的旋轉移動。
圖7是表示實施方式1中的成形孔徑陣列基板的結構的概念圖。在圖7中，於成形孔徑陣列基板203，二維狀的橫（x方向）m 1行×縱（y方向）n 1段（m 1、n 1中的一者為2以上的整數，另一者為1以上的整數）的孔（開口部）22在x方向、y方向上以規定的排列間距形成。於圖7的例子中，示出形成有23×23的孔（開口部）22的情況。各孔22理想的是均由相同尺寸形狀的矩形形成。或者，理想的是亦可為相同外徑的圓形。藉由電子束200的一部分分別穿過該些多個孔22，而形成m 1×n 1條（=N條）多一次電子束20。
接著，對檢查裝置100中的圖像取得機構150的運作進行說明。
電子束柱102利用多一次電子束20（電子束）照射配置在θ載物台234（θ載物台機構）上的基板101。具體而言，如下般進行運作。自電子槍201（放出源）放出的電子束200由電磁透鏡202折射，而對成形孔徑陣列基板203整體進行照明。如圖7所示，於成形孔徑陣列基板203上，形成有多個孔22（開口部），電子束200對包含多個孔22全體的區域進行照明。照射至多個孔22的位置的電子束200的各一部分分別穿過所述成形孔徑陣列基板203的多個孔22，藉此形成多一次電子束20。
所形成的多一次電子束20由電磁透鏡205、及電磁透鏡206分別折射，一面反覆形成中間像及交叉（cross over），一面穿過配置於多一次電子束20的各射束的交叉位置（各射束的中間像位置）的射束分離器214而前進至電磁透鏡207（物鏡）。然後，電磁透鏡207將多一次電子束20聚焦（對焦）於基板101。藉由物鏡207而焦點對準（對焦）於基板101（試樣）面上的多一次電子束20由主偏轉器208及副偏轉器209批量偏轉，並照射至各射束在基板101上的各自的照射位置。再者，在多一次電子束20整體由批量消隱偏轉器212批量偏轉的情況下，各射束的位置偏離限制孔徑基板213的中心孔，而由限制孔徑基板213遮蔽。另一方面，未由批量消隱偏轉器212偏轉的多一次電子束20如圖1所示般穿過限制孔徑基板213的中心孔。藉由所述批量消隱偏轉器212的開/關（ON/OFF）來進行消隱控制，而對射束的開/關（ON/OFF）進行批量控制。如此般，限制孔徑基板213遮蔽藉由批量消隱偏轉器212而以射束變成關的狀態的方式進行了偏轉的多一次電子束20。而且，藉由自射束變成開至射束變成關為止所形成的穿過了限制孔徑基板213的射束群，形成檢查用（圖像取得用）的多一次電子束20。
當多一次電子束20被照射至基板101的所期望的位置上時，由於所述多一次電子束20的照射，自基板101放出與多一次電子束20的各射束對應的包含反射電子的二次電子的射束（多二次電子束300）。
自基板101放出的多二次電子束300穿過電磁透鏡207而前進至射束分離器214。
此處，射束分離器214在與多一次電子束20的中心射束前進的方向（電子軌道中心軸）正交的面上，沿正交的方向產生電場與磁場。電場不論電子的前進方向均朝相同的方向施力。相對於此，磁場依照弗萊明左手定則（Fleming's left hand rule）施力。因此，可藉由電子的侵入方向來使作用於電子的力的方向變化。對於自上側侵入射束分離器214的多一次電子束20而言，電場所形成的力與磁場所形成的力抵消，多一次電子束20向下方直線前進。相對於此，對於自下側侵入射束分離器214的多二次電子束300而言，電場所形成的力與磁場所形成的力均沿相同的方向發揮作用，使多二次電子束300向斜上方彎曲，而自多一次電子束20分離。
向斜上方彎曲而自多一次電子束20分離的多二次電子束300藉由偏轉器218而進一步彎曲，並一面由電磁透鏡224、電磁透鏡226折射一面投影至多檢測器222。多檢測器222檢測藉由多一次電子束20的照射而自基板101放出的二次電子。具體而言，多檢測器222對經投影的多二次電子束300進行檢測。於多檢測器222可投影反射電子及二次電子，亦可投影反射電子在中途發散而殘留的二次電子。多檢測器222具有二維感測器。而且，多二次電子束300的各二次電子碰撞二維感測器的各個對應區域以產生電子，並針對各畫素而生成二次電子圖像資料。換言之，於多檢測器222，針對多一次電子束20的各一次電子束，配置有檢測感測器。而且，檢測藉由各一次電子束的照射而放出的對應的二次電子束。因此，多檢測器222的多個檢測感測器的各檢測感測器，檢測各自負責的由一次電子束的照射引起的圖像用的二次電子束的強度訊號。由多檢測器222檢測到的強度訊號被輸出至檢測電路106。
圖8是表示實施方式1中的形成於半導體基板的多個晶片區域的一例的圖。於圖8中，當基板101為半導體基板（晶圓）時，於半導體基板（晶圓）的檢查區域330，多個晶片（晶圓晶粒）332形成為二維的陣列狀。藉由未圖示的曝光裝置（步進機、掃描器等），將已形成於曝光用遮罩基板的一個晶片份額的遮罩圖案例如縮小成1/4而轉印至各晶片332。各晶片332的區域，例如向y方向以規定的寬度分割成多個條紋區域32。由圖像取得機構150執行的掃描動作，例如針對各條紋區域32而進行實施。例如，一面於-x方向上使載物台105移動，一面相對地在x方向上進行條紋區域32的掃描動作。各條紋區域32向長度方向被分割成多個矩形區域33。射束朝成為對象的矩形區域33的移動，藉由由主偏轉器208執行的多一次電子束20整體的批量偏轉而進行。
圖9是用於說明實施方式1中的多射束的掃描動作的圖。於圖9的例子中，示出5×5行的多一次電子束20的情況。藉由多一次電子束20的一次照射而可照射的照射區域34由（基板101面上的多一次電子束20的x方向的射束間間距乘以x方向的射束數所得的x方向尺寸）×（基板101面上的多一次電子束20的y方向的射束間間距乘以y方向的射束數所得的y方向尺寸）來定義。較佳的是各條紋區域32的寬度設定為與照射區域34的y方向尺寸相同、或者設定為經縮窄掃描餘裕份額的尺寸。於圖8的例子中，示出照射區域34與矩形區域33相同尺寸的情況。但是，並不限定於此。照射區域34亦可小於矩形區域33。或者亦可大於矩形區域33。然後，多一次電子束20的各射束照射至由自身的射束所在的x方向的射束間間距與y方向的射束間間距包圍的子照射區域29內，並在所述子照射區域29內進行掃描（掃描動作）。構成多一次電子束20的各一次電子束10負責互不相同的任一個子照射區域29。而且，於各發射時，各一次電子束10對負責子照射區域29內的相同位置進行照射。一次電子束10於子照射區域29內的移動，藉由由副偏轉器209執行的多一次電子束20整體的批量偏轉而進行。重覆所述運作，藉由一條一次電子束10在一個子照射區域29內依次進行照射。然後，若一個子照射區域29的掃描結束，則照射位置因由主偏轉器208執行的多一次電子束20整體的批量偏轉而朝相同條紋區域32內的鄰接的矩形區域33移動。重覆所述運作，而於條紋區域32內依次進行照射。若一個條紋區域32的掃描結束，則照射位置因載物台105的移動或/及由主偏轉器208執行的多一次電子束20整體的批量偏轉而朝下一條紋區域32移動。如以上所述般藉由各一次電子束10的照射而取得各子照射區域29的二次電子圖像。藉由組合該些各子照射區域29的二次電子圖像，而構成矩形區域33的二次電子圖像、條紋區域32的二次電子圖像、或者晶片332的二次電子圖像。
再者，如圖9所示，各子照射區域29被分割成矩形的多個圖框區域30，於檢查中使用圖框區域30單位的二次電子圖像（被檢查圖像）。於圖9的例子中，示出一個子照射區域29例如被分割成四個圖框區域30的情況。但是，所分割的數目並不限定於四個。亦可分割成其他數目。
再者，較佳的是例如將在x方向上排列的多個晶片332視為相同的群組，針對各群組例如向y方向以規定的寬度分割成多個條紋區域32。而且，較佳的是條紋區域32間的移動並不限定於各晶片332，而是針對各群組而進行。
此處，於一面將載物台105連續移動一面將多一次電子束20照射至基板101的情況下，以多一次電子束20的照射位置追隨載物台105的移動的方式進行由主偏轉器208進行批量偏轉而實施的追蹤動作。因此，多二次電子束300的放出位置相對於多一次電子束20的軌道中心軸而時刻變化。同樣地，於在子照射區域29內進行掃描的情況下，各二次電子束的放出位置在子照射區域29內時刻變化。如此般偏轉器218以使已變化放出位置的各二次電子束照射至多檢測器222的對應的檢測區域內的方式，將多二次電子束300進行批量偏轉。
圖10是示出實施方式1中的檢查方法的主要步驟的流程圖。於圖10中，實施方式1中的檢查方法實施：θ調整步驟（S101）、掃描步驟（S102）、參照圖像製作步驟（S110）、對位量算出步驟（S130）、比較步驟（S132）這一系列的步驟。
作為θ調整步驟（S101），利用未圖示的傳送系統將基板101傳送到檢查室103內的θ載物台234上。在未圖示的傳送系統中，在向檢查室103傳送基板101之前，預先測定基板101的配置角度的偏差。配置角度的偏差信息被輸出到載物台控制電路114。在載物台控制電路114的控制下，驅動馬達65使工作台42沿旋轉方向移動校正的角度θ，以校正配置角度的偏差。例如，在幾度的角度範圍內調整基板101的旋轉角。例如，在±0.1°範圍內調整基板101的旋轉方向的角度θ。
作為掃描步驟（S102），圖像取得機構150取得已形成圖形圖案的基板101的圖像。此處，對已形成多個圖形圖案的基板101照射多一次電子束20，並檢測因多一次電子束20的照射而自基板101放出的多二次電子束300，藉此取得基板101的二次電子圖像。如上文所述般，於多檢測器222可投影反射電子及二次電子，亦可投影反射電子在中途發散而殘留的二次電子（多二次電子束300）。
如上文所述般，因多一次電子束20的照射而自基板101放出的多二次電子束300是由多檢測器222檢測。由多檢測器222檢測到的各子照射區域29內的各畫素的二次電子的檢測資料（測定圖像資料：二次電子圖像資料：被檢查圖像資料），依照測定順序被輸出至檢測電路106。於檢測電路106內，藉由未圖示的A/D轉換器，將類比檢測資料轉換成數位資料，並保存於晶片圖案記憶體123。然後，所獲得的測定圖像資料與來自位置電路107的表示各位置的資訊一起被傳送至比較電路108。
圖11是表示實施方式1的比較電路內的結構的一例的結構圖。在圖11中，在比較電路108內配置磁碟裝置等記憶裝置52、記憶裝置56、對位部57、及比較部58。對位部57及比較部58等各「～部」包括處理電路，該處理電路包括電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或半導體裝置等。另外，各「～部」亦可使用共同的處理電路（同一個處理電路）。或者，亦可使用不同的處理電路（各別的處理電路）。對位部57及比較部58內所需的輸入資料或運算結果每次記憶在未圖示的記憶體或記憶體118中。
比較電路108中，將由每個子照射區域29的二次電子圖像的至少一部分構成的被檢查圖像與參照圖像進行比較。例如，使用每個圖框區域30的二次電子圖像作為被檢查圖像。例如，將子照射區域29分割成4個圖像區域30。作為圖框區域30，例如使用512×512畫素的區域。具體而言，例如如下般進行運作。
作為參照圖像製作步驟（S110），參照圖像製作電路112根據成為形成在基板101上的多個圖形圖案的基礎的設計資料，製作與各圖框區域的測定圖像相對應的參照圖像。具體而言，如以下方式運作。首先，經由控制計算機110而自記憶裝置109讀出設計圖案資料，將由經讀出的設計圖案資料所定義的各圖形圖案轉換成二值或多值的影像資料。
如上文所述般，由設計圖案資料所定義的圖形例如將長方形或三角形作為基本圖形，例如，保存有如下圖形資料：利用圖形的基準位置的座標（x,y）、邊的長度、作為對長方形或三角形等圖形種類進行區分的識別符的圖形碼等資訊，對各圖案圖形的形狀、大小、位置等進行了定義。
若成為所述圖形資料的設計圖案資料被輸入參照圖像製作電路112，則展開至各圖形的資料為止，並對所述圖形資料的表示圖形形狀的圖形碼、圖形尺寸等進行解釋。而且，作為配置於將規定的量子化尺寸的網格作為單位的柵格內的圖案，展開成二值或多值的設計圖案圖像資料，並輸出。換言之，讀入設計資料，演算設計圖案中的圖形於將檢查區域設為將規定的尺寸作為單位的柵格進行假想分割而成的各柵格中所佔的佔有率，並輸出n位元的佔有率資料。例如，較佳為將一個柵格設定為一個畫素。而且，若使一個畫素具有1/2 8（=1/256）的解析度，則與配置於畫素內的圖形的區域份額相應地分配1/256的小區域並演算畫素內的佔有率。然後，製作為8位元的佔有率資料。所述柵格（檢查畫素）只要與測定資料的畫素一致即可。
接著，參照圖像製作電路112對作為圖形的影像資料的設計圖案的設計圖像資料，使用應用運算出的係數的濾波函數F實施濾波處理。藉此，可使圖像強度（濃淡值）為數位值的設計側的影像資料的設計圖像資料符合藉由多一次電子束20的照射而獲得的圖像生成特性。經製作的參照圖像的圖像資料被輸出至比較電路108。
輸入到比較電路108內的測定圖像（校正被檢查圖像）被保存在記憶裝置56中。輸入到比較電路108內的參照圖像保存在記憶裝置52中。
作為對位步驟（S130），對位部57按照每個圖框區域30，分別自記憶裝置讀出對應的圖框圖像31（二次電子圖像）及參照圖像，以較畫素小的子畫素單位對兩個圖像進行對位。例如，用最小二乘法進行對位即可。作為畫素尺寸，例如較佳設定在與多一次電子束20的各射束尺寸相同尺寸的區域。
作為比較步驟（S132），比較部58對圖框圖像（被檢查圖像）與參照圖像進行比較。比較部58按照規定的判定條件針對各畫素對兩者進行比較，例如，判定有無形狀缺陷等缺陷。例如，若各畫素的灰度值差較判定臨限值Th大，則判定為缺陷。然後，輸出比較結果。比較結果被輸出至記憶裝置109、監視器117或記憶體118，或者由未圖示的打印機輸出。
在所述例子中，說明了進行晶粒-資料庫（die-database）檢查的情況，但並不限於此。亦可為進行晶粒-晶粒（die-die）檢查的情況。進行晶粒-晶粒檢查時，如以下般進行運作。
作為對位步驟（S130），對位部57讀出晶粒1的圖框圖像31（被檢查圖像）及形成了相同圖案的晶粒2的圖框圖像31（被檢查圖像），以較畫素小的子畫素單位對兩個圖像進行對位。例如，用最小二乘法進行對位即可。
作為比較步驟（S132），比較部58將晶粒1的圖框圖像31（被檢查圖像）與晶粒2的圖框圖像31（被檢查圖像）的一方作為參照圖像，對兩個圖像進行比較。比較部58根據規定的判定條件針對各畫素對兩者進行比較，例如判定有無形狀缺陷等缺陷。例如，若每個畫素的灰度值差大於判定臨限值Th，則判定為缺陷。然後，輸出比較結果。比較結果輸出到記憶裝置109、監視器117或記憶體118，或者由未圖示的打印機輸出。
在所述例子中，使用每個畫素的灰度值進行比較，但不限於此。例如，自圖框圖像31中提取內部圖形圖案的輪廓線。另一方面，自相同的圖框區域30的參照圖像或設計資料中提取圖框區域30內部的圖形圖案的輪廓線。然後，可對自圖框圖像31中提取出的圖形圖案的輪廓線及自參照圖像或設計資料中提取出的圖形圖案的輪廓線進行比較。例如，輪廓線間的距離大於判定臨限值時，判定為缺陷。
如上所述，根據實施方式1，能夠減小載置於工作台42上的基板101面的最大位移量R。
於以上的說明中，一系列的「～電路」包括處理電路，於所述處理電路包括電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或半導體裝置等。另外，各「～電路」亦可使用共同的處理電路（同一個處理電路）。或者，亦可使用不同的處理電路（各別的處理電路）。使處理器等執行的程式只要記錄於磁碟裝置、磁帶裝置、FD（flexible disc，軟碟）或ROM（唯讀記憶體）等記錄介質即可。例如，位置電路107、比較電路108、參照圖像製作電路112、載物台控制電路114、透鏡控制電路124、消隱控制電路126、偏轉控制電路128、及減速電位控制電路130亦可包含所述至少一個處理電路。
以上，一面參照具體例一面對實施方式進行了說明。但是，本發明並不限定於所述具體例。於圖1的例子中，示出藉由成形孔徑陣列基板203根據自作為一個照射源的電子槍201照射的一條射束而形成多一次電子束20的情況，但並不限定於此。亦可為藉由自多個照射源分別照射一次電子束而形成多一次電子束20的形態。
另外，省略裝置結構或控制方法等在本發明的說明中不直接需要的部分等的記載，但可適宜選擇使用需要的裝置結構或控制方法。
另外，具備本發明的要素、本領域技術人員可適當變更設計的所有θ載物台機構及電子束檢查裝置都包含在本發明的範圍內。
10:一次電子束 20:多一次電子束 22:孔 29:子照射區域 30:圖框區域 31:圖框圖像 32:條紋區域 33:矩形區域 34:照射區域 40、502、522:固定軸 41、41a、41b、41c、504:軸承 42、508:工作台 43、43a、43b、44:軸 45、69:固定件 46:軸承架 47:彈性體 48:電極 49、60:支撐銷 52、56:記憶裝置 57:對位部 58:比較部 61:臂 62:輥 64:配線 65:驅動馬達 66:錐形塊保持器 67:錐形塊 68:彈性體 80、82:開口部 100:檢查裝置 101:基板 102:電子束柱 103:檢查室 105:載物台 106:檢測電路 107:位置電路 108:比較電路 109:記憶裝置 110:控制計算機 112:參照圖像製作電路 114:載物台控制電路 117:監視器 118:記憶體 120:匯流排 122:雷射測長系統 123:晶片圖案記憶體 124:透鏡控制電路 126:消隱控制電路 128:偏轉控制電路 130:減速電位控制電路 142:驅動機構 144、146、148:DAC放大器 150:圖像取得機構 160:控制系統電路 200:電子束 201:電子槍 202:電磁透鏡 203:成形孔徑陣列基板 205、206、207、224、226:電磁透鏡 208:主偏轉器 209:副偏轉器 212:批量消隱偏轉器 213:限制孔徑基板 214:射束分離器 216:鏡子 218:偏轉器 222:多檢測器 234:θ載物台 236:XY載物台 300:多二次電子束 330:檢查區域 332:晶片（晶圓晶粒） 506、526:旋轉軸 510:支撐銷 512:減速電極 514:高電壓施加配線 R、R1、R2:最大位移量 S:內部間隙（遊隙） Z、Z1、Z2:高度尺寸 S101:θ調整步驟 S102:掃描步驟 S110:參照圖像製作步驟 S130:對位量算出步驟/對位步驟 S132:比較步驟 A、B:距離 p:配置間距
圖1是表示實施方式1中的檢查裝置的結構的一例的結構圖。 圖2是表示實施方式1的比較例1中的θ載物台的一例的剖面圖。 圖3是表示實施方式1的比較例2中的θ載物台的一例的剖面圖。 圖4是表示實施方式1中的θ載物台的結構的一例的剖面圖。 圖5是表示實施方式1中的θ載物台的結構的一例的俯視圖。 圖6是表示實施方式1中的θ載物台的結構中配置軸承的區域的俯視圖。 圖7是表示實施方式1中的成形孔徑陣列基板的結構的概念圖。 圖8是表示在實施方式1的半導體基板上形成的多個晶片區域的一例的圖。 圖9是用於說明實施方式1中的多射束的掃描動作的圖。 圖10是表示實施方式1中的檢查方法的主要部分步驟的流程圖。 圖11是表示實施方式1的比較電路內的結構的一例的結構圖。
40:固定軸
41:軸承
42:工作台
43:軸
44:軸
45:固定件
46:軸承架
47:彈性體
48:電極
49:支撐銷
60:支撐銷
61:臂
62:輥
64:配線
80:開口部
82:開口部
101:基板
234:θ載物台
A:距離
R:最大位移量
Z:最高尺寸

Claims (10)

  1. 一種θ載物台機構，其特徵在於包括： 固定軸； 多個軸承，外圈在所述固定軸的外周面滾動； 多個圓筒構件，以插入所述多個軸承的內圈的內側的狀態被支撐；以及 工作台，配置在所述多個圓筒構件上，藉由所述多個軸承在所述固定軸的外周面滾動而以所述固定軸的中心為軸在旋轉方向上移動。
  2. 如請求項1所述的θ載物台機構，其中，所述多個軸承中的一個以上的軸承經由插入所述內圈的圓筒構件而固定於所述工作台，剩餘的至少一個軸承經由插入所述內圈的圓筒構件而被向所述固定軸的外周面側加壓。
  3. 如請求項1所述的θ載物台機構，其中，所述固定軸形成為中空結構， 所述工作台在中央部形成開口部。
  4. 如請求項3所述的θ載物台機構，其中，更包括配置在所述工作台上的電極， 配線自外部穿過所述固定軸的中空結構內及所述工作台的所述開口部而連接於所述電極。
  5. 如請求項1所述的θ載物台機構，其中，所述多個軸承中的一個軸承經由插入所述內圈的圓筒構件而被向所述固定軸的外周面側加壓。
  6. 如請求項5所述的θ載物台機構，其中，所述多個軸承中的剩餘的軸承經由插入所述內圈的圓筒構件而固定於所述工作台。
  7. 如請求項3所述的θ載物台機構，其中，在所述工作台的包括旋轉中心的區域形成開口部。
  8. 如請求項4所述的θ載物台機構，其中，經由所述配線向所述電極施加負電位。
  9. 如請求項4所述的θ載物台機構，其中，在所述工作台上經由所述電極而配置基板。
  10. 一種電子束檢查裝置，其特徵在於，包括： θ載物台機構，包括： 固定軸； 多個軸承，外圈在所述固定軸的外周面滾動； 多個圓筒構件，以插入所述多個軸承的內圈的內側的狀態被支撐；以及 工作台，配置在所述多個圓筒構件上，藉由所述多個軸承在所述固定軸的外周面滾動而以所述固定軸的中心為軸在旋轉方向上移動， 電子束柱，利用電子束照射配置在所述θ載物台機構上的基板； 檢測器，檢測由於所述電子束的照射而自所述基板放出的二次電子；以及 比較電路，將基於檢測出的資料的二次電子圖像作為被檢查圖像，對所述被檢查圖像與參照圖像進行比較。
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