TWI705231B - 位移計測裝置及電子束檢查裝置 - Google Patents

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TWI705231B
TWI705231B TW107142049A TW107142049A TWI705231B TW I705231 B TWI705231 B TW I705231B TW 107142049 A TW107142049 A TW 107142049A TW 107142049 A TW107142049 A TW 107142049A TW I705231 B TWI705231 B TW I705231B
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小川力
長浜博幸
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日商紐富來科技股份有限公司
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Abstract

本發明的一個態樣之位移計測裝置，具備：照明光學系統，對於試料面從斜方向照射光；及感測器，接收來自受到光照射的試料面之反射光；及光學系統，將在相對於試料面之傅立葉面之反射光予以分歧；及相機，拍攝在傅立葉面分歧出的光；及重心偏移量演算處理電路，因應在傅立葉面拍攝出的光的光量分布，演算在感測器的受光面之反射光的重心偏移量；及計測處理電路，利用使用重心偏移量而修正了藉由感測器接收的反射光的重心位置而成之修正重心位置的資訊，藉由光槓桿法計測試料面的高度方向位移。

Description

位移計測裝置及電子束檢查裝置
本發明有關位移(displacement)計測裝置、電子束檢查裝置。例如，有關測定照射電子束而取得放出之圖樣像的2次電子圖像來檢查圖樣之檢查裝置的試料的高度位移之手法。
近年來隨著大規模積體電路(LSI)的高度積體化及大容量化，對半導體裝置要求之電路線寬愈來愈變狹小。近年來，隨著形成於半導體晶圓上之LSI圖樣尺寸的微細化，必須檢測出圖樣缺陷之尺寸亦成為極小。因此，檢查LSI圖樣的缺陷之圖樣檢查裝置必須高精度化。
作為檢查手法，已知有下述方法，即，將以規定的倍率拍攝形成於基板上之圖樣而得之測定圖像，和設計資料或拍攝基板上的同一圖樣而得之測定圖像予以比較，藉此進行檢查。例如，作為圖樣檢查方法，有將拍攝同一基板上的相異場所之同一圖樣而得之測定圖像資料彼此比較之「die to die(晶粒-晶粒)檢查」、或生成設計圖樣的圖像資料(參照圖像)，而將其和拍攝圖樣而得之測定圖像比較之「die to database(晶粒-資料庫)檢查」。該檢查裝置中的 檢查方法中，下述這樣的檢查裝置的開發亦在進行中，即，檢查對象基板被載置於平台上，將電子束所造成的多射束照射至基板，檢測從基板放出的和各射束相對應之2次電子，來取得圖樣像(例如參照日本特開2011-155119號公報)。使用了多射束的圖樣檢查裝置中，會將藉由多射束獲得的2次電子圖像和參照圖像比較。
此處，圖樣檢查裝置中，必須將照射至作為檢查對象的基板之電子束的焦點合焦。然而，作為檢查對象的基板面的高度，並不均一而是會變化。作為該基板面的高度位移的原因之一例，可以舉出基板的撓曲或平台走行時的平台的上下移動等。
因此，該檢查裝置中，會計測基板的高度位移。作為基板的位移計測的手法的1種，可舉出光槓桿式的位移測定裝置。然而，將位移計測用的射束照射至檢查對象的基板時，若在該射束的照射位置有圖樣存在，則會因該圖樣而產生繞射光。然後，因該繞射光的影響，接收的光的測定位置可能有發生偏離之情形。其結果，會有導致高度位移的計測值發生誤差之情形。
本發明的一個態樣，在於提供一種當測定形成有圖樣之基板的高度位移的情形下，可修正高度位移的計測誤差之位移計測裝置、電子束檢查裝置。
本發明的一個態樣之位移計測裝置，具備： 照明光學系統，對於試料面從斜方向照射光；及感測器，接收來自受到光照射的試料面之反射光；及光學系統，具有配置於相對於試料面之傅立葉面的半反射鏡，將前述傅立葉面之反射光予以分歧；及相機，拍攝在傅立葉面分歧出的光；及重心偏移量演算處理電路，因應拍攝在傅立葉面分歧出的光而得之光的光量分布，演算在感測器的受光面之反射光的重心偏移量；及計測處理電路，利用使用重心偏移量而修正了藉由感測器接收的反射光的重心位置而成之修正重心位置的資訊，藉由光槓桿法計測試料面的高度方向位移；及形成有針孔之可搬入搬出的針孔基板，配置於和前述傅立葉面共軛的位置；前述照明光學系統，將通過了前述針孔之針孔像的前述光，對於前述試料面從斜方向照射。
本發明的一個態樣之電子束檢查裝置，具備：照明光學系統，對於形成有圖形圖樣之試料的試料面從斜方向照射光；及感測器，接收來自受到光照射的試料面之反射光；及光學系統，具有配置於相對於試料面之傅立葉面的半反射鏡，將前述傅立葉面之反射光予以分歧；及相機，拍攝在傅立葉面分歧出的光；及重心偏移量演算處理電路，因應拍攝在傅立葉面分歧出的光而得之光的光量分布，演算在感測器的受光面之反 射光的重心偏移量；及計測處理電路，利用使用重心偏移量而修正了藉由感測器接收的反射光的重心位置而成之修正重心位置的資訊，藉由光槓桿法計測試料面的高度方向位移；及形成有針孔之可搬入搬出的針孔基板，配置於和前述傅立葉面共軛的位置；及2次電子圖像取得機構，使用試料面的高度方向位移的測定值一面調整電子束的對焦位置一面藉由對焦位置受到調整的電子束來掃描試料面，檢測藉由電子束之掃描而從試料放出的包含反射電子之2次電子，取得圖形圖樣的2次電子圖像；及比較處理電路，使用參照圖像，將2次電子圖像和參照圖像比較；前述照明光學系統，將通過了前述針孔之針孔像的前述光，對於前述試料面從斜方向照射。
10:光
11:針孔
12:光源
14:針孔基板
15:設計位置
16:鏡
17:射束偏移對映
18:透鏡
19:鏡
20(20a~e):電子束(多射束)
22:孔
28:測定用像素
29:子照射區域
33:光罩晶粒
34:照射區域
36:測定用像素(單位照射區域)
40:鏡
42:透鏡
44:鏡
46:半反射鏡
48:感測器
49:相機
50、52、54:記憶裝置
55:射束偏移對映作成部
56:重心偏移量演算部
57:重心修正部
58:z位移計測部
100:檢查裝置
101:基板
102:電子束鏡柱(電子鏡筒)
103:檢查室
105:平台
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
112:參照圖像作成電路
114:平台控制電路
117:監視器
118:記憶體
119:印表機
120:匯流排
122:雷射測長系統
123:條紋圖樣記憶體
124:透鏡控制電路
126:遮沒控制電路
128:偏向控制電路
140:高度位移計測電路
142:自動對焦電路
144:驅動機構
150:圖像取得機構(2次電子圖像取得機構)
160:控制系統電路(控制部)
201:電子槍
202:照明透鏡
203:成形孔徑陣列基板
205:縮小透鏡
206:限制孔徑基板
207:對物透鏡
208:主偏向器
209:副偏向器
210:集體遮沒偏向器
212:投光裝置
213:照明光學系統
214:受光裝置
215:成像光學系統
216:鏡
222:檢測器
330:檢查區域
332:晶片(晶圓晶粒)
400:位移計測裝置
圖1為實施形態1中的圖樣檢查裝置的構成示意概念圖。
圖2為實施形態1中的成形孔徑陣列基板的構成示意概念圖。
圖3為實施形態1中的形成於基板之複數個晶片區域的一例示意圖。
圖4為實施形態1中的多射束的照射區域與測定用像素 的一例示意圖。
圖5為實施形態1中的位移計測裝置的構成示意圖。
圖6為實施形態1中的光槓桿法的原理說明用圖。
圖7A與圖7B為實施形態1中的反射光與繞射光之一例示意圖。
圖8為實施形態1中的圖樣檢查方法的主要工程示意流程圖。
圖9A與圖9B為實施形態1中的針孔的位置與針孔像的計測位置之關係的一例示意圖。
圖10為實施形態1中的射束偏移對映的一例示意圖。
圖11為實施形態1中的在傅立葉面之光量分布的一例示意圖。
圖12為實施形態1中的對焦位置調整的方式的一例說明用圖。
圖13為實施形態1中的對焦位置調整的方式的另一例說明用圖。
以下，實施形態中，說明一種當測定形成有圖樣之基板的高度位移的情形下，可修正高度位移的計測誤差之位移計測裝置及使用其之檢查裝置。
實施形態1.
以下，實施形態中，作為拍攝形成於被檢查基板上之 圖樣(取得被檢查圖像)的手法的一例，說明將電子束所造成的多射束照射至被檢查基板來拍攝2次電子像之情形。但，並不限於此。作為拍攝形成於被檢查基板上之圖樣的手法，例如亦可為將1道電子束所造成的單射束照射至被檢查基板來拍攝2次電子像(取得被檢查圖像)之情形。
圖1為實施形態1中的圖樣檢查裝置的構成示意概念圖。圖1中，檢查形成於基板之圖樣的檢查裝置100，為電子束檢查裝置及圖樣檢查裝置的一例。檢查裝置100，具備圖像取得機構150(2次電子圖像取得機構)及控制系統電路160(控制部)。圖像取得機構150，具備電子束鏡柱102(電子鏡筒)、檢查室103、投光裝置212、受光裝置214、檢測電路106、條紋圖樣記憶體123、雷射測長系統122及驅動機構144。在電子束鏡柱102內，配置有電子槍201、照明透鏡202、成形孔徑陣列基板203、縮小透鏡205、限制孔徑基板206、對物透鏡207、主偏向器208、副偏向器209、集體遮沒偏向器210及檢測器222。
投光裝置212及受光裝置214，例如在檢查室103上夾著電子束鏡柱102而配置。但，並不限於此。投光裝置212及受光裝置214，亦可為配置於檢查室103內或電子束鏡柱102內之情形。
在檢查室103內，配置有可於XYZ方向移動之平台105。在平台105上，配置有作為檢查對象之形成有複數個圖形圖樣之基板101。基板101中，包含曝光用光罩或矽晶圓等的半導體基板。基板101，例如以圖樣形成面朝向上 側而被配置於平台105。此外，在平台105上，配置有將從配置於檢查室103的外部之雷射測長系統122照射的雷射測長用雷射光予以反射之鏡216。檢測器222，於電子束鏡柱102的外部連接至檢測電路106。檢測電路106，連接至條紋圖樣記憶體123。
控制系統電路160中，控制檢查裝置100全體之控制計算機110，係透過匯流排120，連接至位置電路107、比較電路108、參照圖像作成電路112、平台控制電路114、透鏡控制電路124、遮沒控制電路126、偏向控制電路128、高度位移計測電路140、自動對焦電路142、磁碟裝置等的記憶裝置109、監視器117、記憶體118及印表機119。此外，條紋圖樣記憶體123，連接至比較電路108。此外，平台105，在平台控制電路114的控制之下藉由驅動機構144而被驅動。此外，平台105，可藉由於X方向、Y方向及θ方向驅動之3軸(X-Y-θ)馬達這樣的驅動系統而移動。這些未圖示之X馬達、Y馬達、θ馬達，例如能夠使用步進馬達。又，平台105，可使用壓電元件等而於Z方向移動。又，平台105的移動位置，會藉由雷射測長系統122而被測定，被供給至位置電路107。雷射測長系統122，接收來自鏡216的反射光，藉此以雷射干涉法的原理來將平台105的位置予以測長。
實施形態1中的位移計測裝置400，具有圖1所示之投光裝置212、受光裝置214及高度位移計測電路140。從投光裝置212照射出的光自斜方向照射至基板101，在基板 101面被反射，反射光在受光裝置214被接收。使用該接收到的光的位移量，藉由光槓桿法計測基板101面的高度方向位移。
在電子槍201，連接有未圖示之高壓電源電路，從高壓電源電路對於電子槍201內的未圖示陰極與陽極間施加加速電壓，並且藉由施加規定的偏壓與規定溫度之陰極加熱，從陰極放出的電子群會受到加速，而成為電子束被放出。照明透鏡202、縮小透鏡205及對物透鏡207，例如是使用電子透鏡，皆藉由透鏡控制電路124而受到控制。集體遮沒偏向器210，例如由2極的電極對所構成，藉由遮沒控制電路126而受到控制。主偏向器208及副偏向器209，各自由至少4極的電極群所構成，藉由偏向控制電路128而受到控制。
當基板101為曝光用光罩的情形下，例如藉由電子束描繪裝置等未圖示的描繪裝置在曝光用光罩形成複數個圖形圖樣時，該描繪裝置中使用的描繪資料會從檢查裝置100的外部輸入，被存儲於記憶裝置109。當基板101為半導體基板的情形下，將曝光用光罩的光罩圖樣曝光轉印至半導體基板時定義著基板上的曝光影像之曝光影像資料會從檢查裝置100的外部輸入，被存儲於記憶裝置109。曝光影像資料，例如可藉由未圖示之空間像拍攝裝置等來作成。
此處，圖1中記載了用以說明實施形態1所必要之構成。對檢查裝置100而言，通常具備必要的其他構成亦無 妨。
圖2為實施形態1中的成形孔徑陣列基板的構成示意概念圖。圖2中，在成形孔徑陣列基板203，有2維狀的橫(x方向)n1列×縱(y方向)m1列(n1，m1一方為1以上的整數、另一方為2以上的整數)的孔(開口部)22以規定的排列間距形成為矩陣狀。圖2中，例如於橫縱(x，y方向)形成512×512列的孔22。各孔22均形成為相同尺寸形狀的矩形。或者是相同外徑的圓形亦可。電子束200的一部分各自通過該些複數個孔22，藉此會形成多射束20。在此，雖然揭示了於橫縱(x，y方向)均配置了2列以上的孔22之例子，但並不限於此。例如，亦可為在橫縱(x，y方向)的其中一方有複數列，而另一方僅有1列。此外，孔22的排列方式，亦不限於如圖2般配置成橫縱為格子狀之情形。例如，縱方向(y方向)第k段的列及第k+1段的列的孔，彼此亦可於橫方向(x方向)錯開尺寸a而配置。同樣地，縱方向(y方向)第k+1段的列及第k+2段的列的孔，彼此亦可於橫方向(x方向)錯開尺寸b而配置。
接下來說明檢查裝置100中的圖像取得機構150的動作。從電子槍201(放出部)放出之電子束200，會藉由照明透鏡202而近乎垂直地對成形孔徑陣列基板203全體做照明。在成形孔徑陣列基板203，形成有矩形的複數個孔22(開口部)，電子束200係對包含所有複數個孔22之區域做照明。照射至複數個孔22的位置之電子束200的各一部分，會分別通過該成形孔徑陣列基板203的複數個孔22， 藉此形成例如矩形形狀的複數個電子束(多射束)20a~e。
藉由成形孔徑陣列基板203而形成的多射束20a~e，會藉由縮小透鏡205而被縮小，朝向形成於限制孔徑基板206之中心的孔行進。此處，當藉由配置於縮小透鏡205與限制孔徑基板206之間的集體遮沒偏向器210，而多射束20a~20e全體被集體偏向的情形下，位置會偏離限制孔徑基板206的中心的孔，而藉由限制孔徑基板206被遮蔽。另一方面，未藉由集體遮沒偏向器210被偏向的多射束20a~20e，會如圖1所示通過限制孔徑基板206的中心的孔。藉由該集體遮沒偏向器210的ON/OFF，來進行遮沒控制，射束的ON/OFF受到集體控制。像這樣，限制孔徑基板206，是將藉由集體遮沒偏向器210而被偏向成為射束OFF的狀態之多射束20a~20e予以遮蔽。然後，從成為射束ON起算至成為射束OFF為止形成之通過了限制孔徑基板206的多射束20a~20e，會藉由對物透鏡207而焦點被合焦於基板101面上，成為期望之縮小率的圖樣像(射束徑)，然後藉由主偏向器208及副偏向器209，通過了限制孔徑基板206的多射束20全體朝同方向被整體偏向，照射至各射束於基板101上的各自之照射位置。該情形下，藉由主偏向器208，將多射束20全體予以集體偏向至多射束20所掃描之光罩晶粒的基準位置。當一面使平台105連續移動一面進行掃描的情形下，會進一步以跟隨平台105的移動之方式來進行追蹤偏向。然後，藉由副偏向器209，將多射束20全體做集體偏向以便各射束掃描各自相對應之區域 內。一次所照射之多射束20，理想上會成為以成形孔徑陣列基板203的複數個孔22的排列間距乘上上述期望之縮小率(1/a)而得之間距而並排。像這樣，電子束鏡柱102，一次會將二維狀的m1×n1道的多射束20照射至基板101。由於多射束20被照射至基板101的期望之位置，從基板101會放出和多射束20的各射束相對應之包含反射電子之2次電子的束(多2次電子300)。從基板101放出的多2次電子300，入射至檢測器222藉此被檢測。此處，多2次電子300，相較於照射用的多射束20其運動能量小。因此，合適是亦構成為，藉由未圖示之偏向器等使基板101面上產生弱電場，藉此不會使藉由大的加速電壓而受到加速之照射用的多射束20偏向，而僅使運動能量小的多2次電子300朝檢測器222側偏向。
圖3為實施形態1中的形成於基板之複數個晶片區域的一例示意圖。圖3中，揭示基板101為半導體基板(晶圓)之情形。圖3中，在基板101的檢查區域330，有複數個晶片(晶圓晶粒)332形成為2維的陣列狀。對於各晶片332，藉由未圖示之曝光裝置(步進機)，形成於曝光用光罩基板之1晶片份的光罩圖樣例如會被縮小成1/4而被轉印。各晶片332內，例如被分割成2維狀的橫(x方向)m2列×縱(y方向)n2段(m2，n2為2以上的整數)個的複數個光罩晶粒33。實施形態1中，該光罩晶粒33成為單位檢查區域。
圖4為實施形態1中的多射束的照射區域與測定用像素的一例示意圖。圖4中，各光罩晶粒33，例如以多射束的 射束尺寸被分割成網目狀的複數個網目區域。該各網目區域，成為測定用像素36(單位照射區域)。圖4例子中，揭示8×8列的多射束之情形。1次的多射束20的照射所可照射之照射區域34，是由(多射束20的x方向的射束間間距乘上x方向的射束數而得之x方向尺寸)×(多射束20的y方向的射束間間距乘上y方向的射束數而得之y方向尺寸)來定義。圖4例子中，揭示照射區域34和光罩晶粒33為相同尺寸之情形。但，並不限於此。照射區域34亦可比光罩晶粒33還小。或較大亦無妨。又，揭示在照射區域34內，一次的多射束20的照射所可照射之複數個測定用像素28(1擊發時的射束的照射位置)。換言之，相鄰測定用像素28間的間距會成為多射束的各射束間的間距。圖4例子中，藉由被相鄰4個測定用像素28所包圍，且包括4個測定用像素28當中的1個測定用像素28之正方形的區域，來構成1個子照射區域29。圖4例子中，揭示各子照射區域29由4×4像素36所構成之情形。
實施形態1中的掃描動作中，是對每一光罩晶粒33掃描(scan)。圖4例子中，揭示掃描某1個光罩晶粒33之情形的一例。當多射束20全部被使用的情形下，在1個照射區域34內，會成為於x，y方向有(2維狀地)m1×n1個的子照射區域29排列。使平台105移動至多射束20可照射至第1個的光罩晶粒33之位置。藉由主偏向器208，將多射束20全體予以集體偏向至多射束20所掃描之光罩晶粒33的基準位置。在該位置使平台105停止，將該光罩晶粒33訂為照射 區域34而掃描該光罩晶粒33內(掃描動作)。當一面使平台105連續移動一面進行掃描的情形下，藉由主偏向器208，進一步以跟隨平台105的移動之方式來進行追蹤偏向。構成多射束20的各射束，會負責彼此相異之其中一個子照射區域29。然後，於各擊發時，各射束，會照射相當於負責子照射區域29內的同一位置之1個測定用像素28。圖4例子中，藉由副偏向器209，各射束，於第1擊發會被偏向以便照射負責子照射區域29內的從最下段右邊起算第1個的測定用像素36。然後，進行第1擊發之照射。接著，藉由副偏向器209將多射束20全體集體朝y方向使射束偏向位置偏移恰好1個測定用像素36份，於第2擊發照射負責子照射區域29內的從下方數來第2段的右邊起算第1個的測定用像素36。同樣地，於第3擊發會照射負責子照射區域29內的從下方數來第3段的右邊起算第1個的測定用像素36。於第4擊發會照射負責子照射區域29內的從下方數來第4段的右邊起算第1個的測定用像素36。接下來，藉由副偏向器209將多射束20全體集體使射束偏向位置偏移至從最下段右邊數來第2個測定用像素36的位置，同樣地，朝向y方向依序逐漸照射測定用像素36。反覆該動作，以1個射束依序逐漸照射1個子照射區域29內的所有測定用像素36。1次的擊發中，藉由因通過成形孔徑陣列基板203的各孔22而形成之多射束，最大會一口氣檢測對應於和各孔22同數量的複數個擊發之多2次電子300。
像以上這樣，多射束20全體而言，會將光罩晶粒33訂 為照射區域34而掃描(scan)，但各射束會掃描各自相對應之1個子照射區域29。然後，若1個光罩晶粒33的掃描(scan)結束，則移動而使得鄰接的下一光罩晶粒33成為照射區域34，進行該鄰接的下一光罩晶粒33之掃描(scan)。反覆該動作，逐漸進行各晶片332的掃描。每次藉由多射束20之擊發，會從被照射的各測定用像素36放出2次電子，多2次電子300在檢測器222受到檢測。實施形態1中，檢測器222的單位檢測區域尺寸，會對每一測定用像素36(或每一子照射區域29)檢測從各測定用像素36朝上方放出的多2次電子300。
像以上這樣藉由使用多射束20做掃描，相較於以單射束掃描的情形能夠高速地達成掃描動作(測定)。另，亦可藉由步進及重複(step-and-repeat)動作來進行各光罩晶粒33之掃描，亦可一面使平台105連續移動一面進行各光罩晶粒33之掃描。當照射區域34比光罩晶粒33還小的情形下，只要在該光罩晶粒33中一面使照射區域34移動一面進行掃描動作即可。
當基板101為曝光用光罩基板的情形下，會將形成於曝光用光罩基板之1晶片份的晶片區域例如以上述的光罩晶粒33的尺寸予以長條狀地分割成複數個條紋區域。然後，對每一條紋區域，藉由和上述動作同樣的掃描來掃描各光罩晶粒33即可。曝光用光罩基板中的光罩晶粒33的尺寸，為轉印前的尺寸，故為半導體基板的光罩晶粒33的4倍尺寸。因此，當照射區域34比曝光用光罩基板中的光罩 晶粒33還小的情形下，1晶片份的掃描動作會增加(例如4倍)。但，在曝光用光罩基板是形成1晶片份的圖樣，故比起形成有比4晶片還多的晶片之半導體基板，掃描次數只需較少。
像以上這樣，圖像取得機構150，使用多射束20掃描形成有圖形圖樣之被檢查基板101上，而檢測因受到多射束20照射而從被檢查基板101放出的多2次電子300。藉由檢測器222檢測出的來自各測定用像素36之2次電子的檢測資料(測定圖像；2次電子圖像；被檢查圖像)，會依測定順序被輸出至檢測電路106。在檢測電路106內，藉由未圖示之A/D變換器，類比的檢測資料被變換成數位資料，存儲於條紋圖樣記憶體123。依此方式，圖像取得機構150，取得形成於基板101上之圖樣的測定圖像。然後，例如在蓄積了1個晶片332份的檢測資料之階段，會作為或晶片圖樣資料，和來自位置電路107的示意各位置之資訊一起被轉送至比較電路108。
此處，作為檢查對象的基板101，表面未必是完全的平面。由於表面的凹凸、基板的撓曲、平台走行時的平台的上下移動等，基板面的高度位置多半不會均一而是會變化。故，在掃描動作期間，若將焦點位置固定於1點則會發生焦點偏離。因此，檢查裝置100中，必須將照射至作為檢查對象的基板101之多射束20(電子束)的焦點合焦。因此，檢查裝置100中，會使用位移計測裝置400來計測基板101的高度位移。然後，將測定出的基板101的高度位移 △z利用於自動對焦。實施形態1中，作為基板的位移計測的手法的1種，係使用光槓桿式的位移計測裝置。該位移計測裝置400中使用的光的點徑，比形成於基板101上之圖樣尺寸還大，因此形成於基板101上之圖樣的凹凸所造成的基板101的高度位移，會藉由位移計測裝置400中的測定值而被平均化。但，表面的凹凸、基板的撓曲、平台走行時的平台的上下移動等所造成的基板101的高度位移的波長，係比光的點徑還大，因此可充分地測定。
圖5為實施形態1中的位移計測裝置的構成示意圖。圖5中，位移計測裝置400，具有投光裝置212、受光裝置214及高度位移計測電路140。
在投光裝置212內，配置有光源12、可搬入搬出的針孔基板14、鏡16、透鏡18及鏡19。藉由鏡16、透鏡18及鏡19來構成照明光學系統213。在照明光學系統213，除鏡16、透鏡18及鏡19以外，亦可配置透鏡或/鏡等光學元件。此外，作為光源12，例如使用LED、或光纖等亦合適。
在受光裝置214內，配置有鏡40、透鏡42、鏡44、半反射鏡46、感測器48及相機49。藉由鏡40、透鏡42及鏡44來構成成像光學系統215。在成像光學系統215，除鏡40、透鏡42及鏡44以外，亦可配置透鏡或/鏡等光學元件。此外，作為感測器48，使用PSD(Position Sensitive Detector)感測器(光位置感測器)為合適。
在受光裝置214內，半反射鏡46(光學系統)配置於和 基板101面相對之傅立葉面。此外，相機49，配置於供藉由半反射鏡46而分歧出的光入射之位置。作為傅立葉面的一例，例如下述位置屬之，即，從透鏡42起算朝和基板101面側相反側遠離了相對於透鏡42而言恰好和基板101面側的透鏡42的焦點距離相同之距離的位置。
在高度位移計測電路140內，配置有磁碟裝置等的記憶裝置50，52，54、射束偏移對映作成部55、重心偏移量演算部56、重心修正部57及z位移計測部58。射束偏移對映作成部55、重心偏移量演算部56、重心修正部57及z位移計測部58這些各「~部」，包含處理電路，該處理電路中包含電子電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或半導體裝置等。此外，各「~部」亦可使用共通的處理電路(同一處理電路)。或是，亦可使用相異的處理電路(個別的處理電路)。在射束偏移對映作成部55、重心偏移量演算部56、重心修正部57及z位移計測部58內必要的輸入資料或演算出的結果會隨時被記憶於未圖示之記憶體。
圖6為實施形態1中的光槓桿法的原理說明用圖。圖6中，若光10從角度θ的斜方向照射至基板101面上，則會從基板101以角度θ反射，反射光11(實線)被輸出。此處，當基板101面於高度方向位移了恰好△z的情形下，從同一位置照射的光10，會在比前次還朝基板面方向(x方向)臨面(靠近)恰好位移x之位置撞上基板101，從基板101以角度θ反射，反射光11(虛線)被輸出。故，在基板101面的高度位置位移恰好△z之前和之後，反射光的光軸(重心)會位移 恰好△L。此處，位移x，能夠由以下的式(1)定義。
(1) x=△z/tanθ
此外，反射光的重心間距離△L，能夠由以下的式(2)定義。
(2) △L=2x‧Sinθ
故，重心間距離△L，能夠變換成以下的式(3)。
(3) △L=2‧△z/tanθ‧Sinθ
是故，基板101面的高度位移△z，能夠由以下的式(4)定義。
(4) △z=△L‧tanθ/(2‧Sinθ)
故，於事先固定了光的入射角度θ之狀態下，以感測器測定重心間距離△L，藉此便能演算高度位移△z。然而，若在基板101上的位移計測用的光線(射束)的照射位置有圖樣存在，則會因該圖樣而產生繞射光。因該繞射光的影響，高度位移的計測值可能有發生偏離之情形。
圖7A與圖7B為實施形態1中的反射光與繞射光之一例示意圖。圖7A中，揭示相對於基板101之傅立葉面中的光的通過區域的一例。當在基板101沒有圖樣存在的情形下，只不過照射至基板101的光的反射光(0次光)會入射至成像光學系統215側，繞射光不會生成。因此，在相對於基板101面之傅立葉面上，圖7A所示之光的區域當中，繞射光(1次光)的通過區域不會出現，而是反射光(0次光)通過。另一方面，當在基板101有圖樣存在的情形下，除照射至基板101的光的反射光(0次光)以外，該圖樣引起的繞 射光(1次光)也會入射至成像光學系統215側。因此，在相對於基板101面之傅立葉面上，如圖7A所示，除反射光(0次光)的通過區域以外，會在反射光(0次光)的通過區域的例如兩側產生繞射光(1次光)的通過區域。該繞射光(1次光)的出現方式和圖樣相依，因此相異的圖樣下繞射光(1次光)的出現方式會相異。因此，未必總是同一位置會成為繞射光(1次光)的通過區域。
此處，即使生成了繞射光(1次光)的情形下，只要位移計測裝置400的成像光學系統215完全無像差，則成像光學系統215所造成的成像面亦即感測器48面上，如圖7B所示，照射至基板101的光的反射光(0次光)和繞射光(1次光)會完全疊合，因此和繞射光(1次光)的出現方式無關，因此，藉由成像光學系統215而成像於感測器48面上之光的重心位置會成為反射光(0次光)的重心位置。故，計測出的光的重心位置不會發生偏離。然而，要將位移計測裝置400的成像光學系統215製作成完全無像差有實質上的困難。
當在位移計測裝置400的成像光學系統215有像差存在的情形下，由於該像差，構成反射光(0次光)及繞射光(1次光)之光線群的各光線會因應像差而受到折射，因此藉由成像光學系統215而成像於感測器48面上之光的重心位置會從反射光(0次光)的重心位置偏離。又，該偏離會因繞射光(1次光)的出現方式而變化。因此，作為光槓桿法的參數之重心間距離△L的基礎即重心位置G中會包含誤差。
另，即使當位移計測裝置400的成像光學系統215有像差存在的情形下，當在基板101沒有圖樣存在的情形下，繞射光(1次光)不會生成，故即使因應在基板101的各高度位置之像差而反射光(0次光)受到折射的情形下，在基板101的各高度位置之反射光(0次光)也不受繞射光的影響。因此，即使在各自的重心位置G包含誤差的情形下，在相對距離亦即重心間距離△L下，該誤差會被抵消。
故，當反射光(0次光)及繞射光(1次光)等所造成的光的光量分布在傅立葉面產生，並且在位移計測裝置400的成像光學系統215有像差存在的情形下，未被抵消的誤差會被包含於作為光槓桿法的參數之重心間距離△L。其結果，會變得難以計測基板101面的高精度的高度位移△z。鑑此，實施形態1中，是因應在相對於基板101面之傅立葉面上的光的光量分布，來算出示意重心位置的偏離之重心偏移量，而修正測定出的重心間距離△L。
圖8為實施形態1中的圖樣檢查方法的主要工程示意流程圖。圖8中，實施形態1中的圖樣檢查方法，係實施基板設置工程(S102)、針孔基板搬入工程(S104)、針孔像位置計測工程(S106)、針孔位置變更工程(S108)、射束偏移對映作成工程(S110)、針孔基板搬出工程(S112)、光線重心測定工程(S114)、光量分布測定工程(S116)、重心偏移量演算工程(S118)、重心修正工程(S120)、高度位移量演算工程(S122)、掃描(自動對焦)工程(S202)、及檢查工程(S206)這一連串工程。
該一連串工程當中，基板設置工程(S102)、針孔基板搬入工程(S104)、針孔像位置計測工程(S106)、針孔位置變更工程(S108)、射束偏移對映作成工程(S110)、針孔基板搬出工程(S112)、光線重心測定工程(S114)、光量分布測定工程(S116)、重心偏移量演算工程(S118)、重心修正工程(S120)、及高度位移量演算工程(S122)，係作為實施形態1中的位置位移計測方法而被實施。
此外，基板設置工程(S102)、針孔基板搬入工程(S104)、針孔像位置計測工程(S106)、針孔位置變更工程(S108)、射束偏移對映作成工程(S110)、及針孔基板搬出工程(S112)，係作為檢查處理的前處理而被實施。此外，光線重心測定工程(S114)、光量分布測定工程(S116)、重心偏移量演算工程(S118)、重心修正工程(S120)、高度位移量演算工程(S122)之各工程，和掃描(自動對焦)工程(S202)係被並行地實施。
作為基板設置工程(S102)，未圖示之評估基板被配置於平台105上。此時，評估基板上的高度位置，合適是設定於設計上的對物透鏡的焦點位置。可使用未形成有圖樣的基板來作為評估基板。此外，可設計成不使該評估基板的高度位置變動。
作為針孔基板搬入工程(S104)，將針孔基板14搬入至投光裝置212內的光軸上，將形成有針孔之針孔基板14配置於相對於基板101面之傅立葉面的共軛位置。針孔基板14的搬入，可使用未圖示之驅動裝置，亦可藉由人工作業 配置於規定的位置。
作為針孔像位置計測工程(S106)，從光源12將光照射至針孔基板14，形成針孔像(孔徑像)。然後，藉由照明光學系統213將孔徑像的光照射至基板101上。
接下來，從基板101反射之孔徑像的反射光，藉由成像光學系統215而在感測器48的受光面成像。感測器48中，藉由演算來計測而輸出入射的孔徑像的反射光的位置。作為感測器48，例如當使用PSD感測器的情形下，從PSD感測器的受光區域的兩端的輸出端子輸出之電流，會藉由和從光的入射位置至輸出端子為止之距離成比例的電阻而變化。故由從兩端的輸出端子輸出之電流的比，便能求出在感測器上之光點的重心位置G。
作為針孔位置變更工程(S108)，使針孔基板14移動，變更針孔的位置。然後，返回針孔像位置計測工程(S106)，計測在該針孔的位置之針孔像的反射光的位置(重心位置G)。一面將針孔的位置予以可變地變更一面反覆同樣的動作。
圖9A與圖9B為實施形態1中的針孔的位置與針孔像的計測位置之關係的一例示意圖。圖9A中，揭示在傅立葉面的共軛位置之針孔11的位置。針孔11的位置，例如依序被變更成格子狀的各點的位置。然後，在針孔11的各位置之針孔像13的計測位置如圖9B所示。各位置的針孔像，能夠視同為構成位移計測裝置400的反射光之光線群中的各位置的光線。當在成像光學系統215有像差存在的情形下， 針孔像13的光線會因像差而受到折射，因此針孔像13會在因應像差而從設計位置15偏移了的位置(重心位置G)被計測到。成像光學系統215的像差為一定，因此各位置的針孔像的距設計位置15之偏移量(偏離量)，會和位置相依而成為一定值。此外，針孔基板14配置於傅立葉面的共軛位置，故即使評估基板的Z方向的高度位置變化了的情形下針孔像的位置仍不變。又，針孔基板14配置於傅立葉面的共軛位置，故各位置的針孔像的距設計位置15之偏移量(偏離量)，會和在受光裝置214側的傅立葉面之各位置的光線的偏離量一致。故，只要計測各位置的針孔像的距設計位置15之偏移量(偏離量)，那麼受光裝置214側的傅立葉面中通過該位置的光線在感測器48面上偏移了多少，可以不管基板101的Z方向的高度位置而得知該偏移量(偏離量)。
作為射束偏移對映作成工程(S110)，射束偏移對映作成部55，輸入感測器48中的測定結果，而作成示意在傅立葉共軛面之針孔11的各位置(在傅立葉面之光線的各位置)、與各自的位置下之在感測器48面之偏移量(偏離量)之關係的射束偏移對映。
圖10為實施形態1中的射束偏移對映的一例示意圖。圖10例子中，作為射束偏移對映17，揭示將感測器48的受光面與傅立葉面分割成x，y方向的2維狀的複數個網目區域，而對傅立葉面上的每一網目區域，定義通過該區域的光線的在感測器48的受光面之射束偏移量(偏離量)f(x，y) 之2維對映。圖10例子中雖揭示2維對映，但並不限於此。高度位移為1維方向的位移，故重心間距離△L亦只要能夠在1維方向測定即可。故，針對射束偏移對映17，亦只要作成沿著高度位移的方向之1維對映即可。作成的射束偏移對映17，被存儲於記憶裝置54。換言之，記憶裝置54中，記憶著射束偏移對映，該射束偏移對映分別定義了和在傅立葉面的共軛位置之針孔像(孔徑像)的各位置相對應之，在感測器48的受光面之針孔像(孔徑像)的距設計位置之重心偏移量。形成於作為檢查對象的基板101之圖樣，通常是於每一基板相異。然而，只要檢查裝置100的位移計測裝置400不變，則光學系統的像差本身不會變化。故，只要對每一檢查裝置100，或對每一位移計測裝置400作成射束偏移對映17，則即使作為檢查對象的基板101改變的情形下仍能流用。
作為針孔基板搬出工程(S112)，從投光裝置212內的光軸上將針孔基板14搬出。針孔基板14的搬出，可使用未圖示之驅動裝置，亦可藉由人工作業搬出。
實施了以上的前處理之後，將用於實際的檢查之形成有圖樣之基板101配置於平台105上。然後，實施檢查處理。
作為掃描(自動對焦)工程(S202)，圖像取得機構150，藉由多射束20掃描(scan)基板101面。掃描(scan)的方式如上所述。然後，和該掃描動作並行地，實施以下說明之從光線重心測定工程(S114)至高度位移量演算工程(S122)為 止之工程，即時地測定照射至基板101面之光點的修正重心位置G’。然後，計測高度位移量△z。
作為光線重心測定工程(S114)，位移計測裝置400，測定和基板101的高度位置相對應之光的重心位置G。具體而言，投光裝置212的照明光學系統213，對於形成有圖形圖樣之基板101的基板面，從斜方向照射光。然後，從投光裝置212照射的光藉由基板101被反射，被反射的反射光藉由感測器48而接收。然後，藉由以感測器48測定出的測定值來獲得反射光的點的重心位置G。如上述般，作為感測器48，例如當使用PSD感測器的情形下，由從PSD感測器的受光區域的兩端的輸出端子輸出之電流的比，能夠求出在感測器上之光點的重心位置G。獲得的光點的重心位置G的資訊(測定值)，被存儲於記憶裝置50。
作為光量分布測定工程(S116)，相機49，拍攝在傅立葉面分歧出的光。拍攝出的資料(光量分布g(x，y))，被存儲於記憶裝置52。光量分布g(x，y)的各要素，可使用藉由搭載於相機49之各位置(座標)的受光元件而接收的光量。
圖11為實施形態1中的在傅立葉面之光量分布的一例示意圖。圖11例子中，揭示針對1次方向(例如x方向)的光量。拍攝出的在傅立葉面之光的光量分布g(x，y)，會因形成於基板101的圖樣而相異。如上述般，例如繞射光的1次光的在傅立葉面之通過區域會相異。
作為重心偏移量演算工程(S118)，重心偏移量演算部 56，因應在傅立葉面拍攝出的光的光量分布g(x，y)，演算在感測器48的受光面之反射光的重心偏移量△G。重心偏移量演算部56，使用射束偏移對映17來演算和光量分布g(x，y)相應之反射光的重心偏移量△G。具體而言，重心偏移量演算部56，從記憶裝置54讀出射束偏移對映17，演算將在各位置之射束偏移對映17中定義的射束偏移量(偏離量)f(x，y)與拍攝出的在傅立葉面之光的光量分布g(x，y)相乘而得之值的和，除以在各位置之光量分布g(x，y)的和而成之值。反射光的重心偏移量△G，能夠由以下的式(5)定義。
(5) △G=Σf(x，y)‧g(x，y)/Σg(x，y)
若在傅立葉面之光的光量分布g(x，y)相異，則獲得之反射光的重心偏移量△G亦會相異。
作為重心修正工程(S120)，重心修正部57，演算從依藉由感測器48測定出的測定值而得的光的重心位置G修正了和在傅立葉面拍攝出的光的光量分布g(x，y)相應之重心偏移量△G而成之修正重心位置G’。修正重心位置G’，能夠由以下的式(6)定義。
(6) G’=G-△G
作為高度位移量演算工程(S122)，z位移計測部58(計測部)，利用使用重心偏移量△G而修正了藉由感測器48接收的反射光的重心位置G而成之修正重心位置G’的資訊，藉由光槓桿法計測基板101(試料)面的高度方向位移△z。重心間距離△L，能夠藉由得到的重心偏移量△G、與在作 為基準的高度方向位置z0測定出之感測器48面的光點之修正重心位置G0’的差(△L=G’-G0’)來獲得。然後，如上述式(4)所示，使用該重心間距離△L便能演算基板101(試料)面的高度方向位移△z。
另，如上述般，光線重心測定工程(S114)、光量分布測定工程(S116)、重心偏移量演算工程(S118)、重心修正工程(S120)、高度位移量演算工程(S122)這一連串工程，和掃描(自動對焦)工程(S202)係被並行地實施。但，例如於基板101的掃描開始前，在基板101作為基準的高度方向位置z0，實施從光線重心測定工程(S114)至重心修正工程(S120)為止之工程，藉此便能計測上述在作為基準的高度方向位置z0測定出之光點之修正重心位置G0’。
像以上這樣，實施形態1中，使用傅立葉面中的光量分布g(x，y)與示意事先測定出之光學系統的像差引起的感測器48中的測定誤差之射束偏移對映17，便能演算和光量分布g(x，y)相應之重心偏移量△G。故，以重心偏移量△G來修正感測器測定值，藉此便能不管圖樣引起的繞射光的產生，而測定高精度的光的重心位置(修正重心位置G’)。故，能夠不管圖樣引起的繞射光的產生，而計測基板101(試料)面的高精度的高度方向位移△z。伴隨掃描動作而位移之，即時計測出的基板101面的高度方向位移△z，會被輸出至自動對焦電路142。
圖12為實施形態1中的對焦位置調整的方式的一例說明用圖。自動對焦電路142，透過透鏡控制電路124，使用 基板101面的高度方向位移△z的測定值，調整對於對物透鏡207之激磁值。然後，對物透鏡207，如圖12所示，於多射束20的掃描中，因應變化之基板101面的高度方向位移△z的測定值來調整(自動對焦)多射束20的對焦位置。
然後，圖像取得機構150(2次電子圖像取得部)，一面使用基板101面的高度方向位移的測定值來調整多射束20(電子束)的對焦位置一面藉由對焦位置受到調整的多射束20來掃描基板101面，檢測藉由多射束20之掃描而從基板101放出的包含反射電子之2次電子，取得形成於基板101之圖形圖樣的2次電子圖像。
此處，自動對焦的方式，不限於對物透鏡207所做的調整。
圖13為實施形態1中的對焦位置調整的方式的另一例說明用圖。圖13例子中，藉由平台105來調整(自動對焦)對焦位置。具體而言，自動對焦電路142，透過平台控制電路114，使用基板101面的高度方向位移△z的測定值來調整控制平台105的高度位置之控制值。控制值被輸出至驅動機構144，驅動機構144(平台驅動機構)，於多射束20的掃描中，使用變化之基板101面的高度方向位移△z的測定值來使平台105的高度變化，藉此調整多射束20的對焦位置。
像以上這樣，一面進行自動對焦一面掃描之結果而獲得之圖形圖樣的2次電子圖像，如上述般被轉送至比較電路108。
作為檢查工程(S206)，比較電路108使用參照圖像，檢查2次電子圖像。具體而言係如以下般動作。
當進行晶粒-晶粒檢查的情形下，是將拍攝同一基板101上的相異場所的同一圖樣而得之測定圖像資料彼此比較。因此，圖像取得機構150，使用多射束20(電子束)，從同一圖形圖樣彼此(第1與第2圖形圖樣)形成於相異位置之基板101，取得一方的圖形圖樣(第1圖形圖樣)與另一方的圖形圖樣(第2圖形圖樣)各自之2次電子圖像亦即測定圖像。該情形下，取得的一方的圖形圖樣的測定圖像成為參照圖像，另一方的圖形圖樣的測定圖像成為被檢查圖像。取得的一方的圖形圖樣(第1圖形圖樣)與另一方的圖形圖樣(第2圖形圖樣)的圖像，可位於同一晶片圖樣資料內，亦可被分成相異的晶片圖樣資料。以下，實施形態1中，主要說明進行晶粒-晶粒檢查之情形。另，以下構成，針對進行晶粒-資料庫檢查之情形亦能適用。
圖像比較，例如是將光罩晶粒33的圖像彼此比較。被轉送至比較電路108的測定資料當中，作為被檢查圖像的光罩晶粒33的圖像(光罩晶粒圖像)與和被檢查圖像相對應之作為參照圖像的光罩晶粒33的圖像(光罩晶粒圖像)，在比較電路108內首先進行對位。對位，例如合適是藉由最小平方法等來進行。
然後，在比較電路108內，將被檢查圖像與參照圖像依每一像素比較。使用規定的判定閾值而遵照規定的判定條件依每個像素比較兩者，例如判定有無形狀缺陷這些缺 陷。例如，若每個像素的階度值差比判定閾值Th還大則判定為缺陷。然後，比較結果被輸出。比較結果，可藉由記憶裝置109、監視器117、或記憶體118、或是印表機119被輸出。
或是，從被檢查圖像與參照圖像各自生成圖像內的圖形圖樣的輪廓線。然後，將匹配的圖形圖樣的輪廓線彼此的偏離予以比較即可。例如，若輪廓線彼此的偏離比判定閾值Th’還大則判定為缺陷。然後，比較結果被輸出。比較結果，可藉由記憶裝置109、監視器117、或記憶體118、或是印表機119被輸出。
另，上述例子中，雖說明了進行晶粒-晶粒檢查之情形，但進行晶粒-資料庫檢查的情形下亦能同樣適用。該情形下，參照圖像作成電路112，基於作為在基板101形成圖樣的基礎之設計圖樣資料、或是形成於基板101之圖樣的曝光影像資料，來對每一光罩晶粒作成參照圖像。具體而言係如以下般動作。首先，從記憶裝置109通過控制計算機110讀出設計圖樣資料(曝光影像資料)，將讀出的設計圖樣資料中定義之各圖形圖樣變換成2元值或多元值的影像資料。
此處，設計圖樣資料中定義之圖形，例如是以長方形或三角形作為基本圖形之物，例如，存儲有藉由圖形的基準位置之座標(x、y)、邊的長度、區別長方形或三角形等圖形種類之作為識別符的圖形代碼這些資訊來定義各圖樣圖形的形狀、大小、位置等而成之圖形資料。
該作為圖形資料的設計圖樣資料一旦被輸入至參照圖像作成電路112，就會擴展到每個圖形的資料，而解譯示意該圖形資料的圖形形狀之圖形代碼、圖形尺寸等。然後，將2元值或多元值之設計圖樣圖像資料予以擴展、輸出，作為配置於以規定的量子化尺寸的格子為單位之棋盤格內的圖樣。換言之，將設計資料讀入，對於將檢查區域予以假想分割成以規定尺寸為單位之棋盤格而成的每個棋盤格，演算設計圖樣中的圖形所占之占有率，而輸出n位元的占有率資料。例如，合適是將1個棋盤格設定作為1像素。然後，若訂定令1像素具有1/28(=1/256)的解析力，則將1/256的小區域恰好分配至配置於像素內之圖形的區域份，來演算像素內的占有率。然後，輸出至參照圖像作成電路112作為8位元的占有率資料。該棋盤格(檢查像素)，可契合於測定資料的像素。
接下來，參照圖像作成電路112，對圖形的影像資料亦即設計圖樣的設計圖像資料施加適當的濾波處理。作為測定圖像之光學圖像資料，係處於由於光學系統而濾波起作用之狀態，換言之處於連續變化的類比狀態，因此藉由對圖像強度(濃淡值)為數位值之設計側的影像資料亦即設計圖像資料也施加濾波處理，便能契合測定資料。
當曝光影像資料被存儲作為每一像素的階度資料的情形下，可使用作為對象之光罩晶粒的曝光影像資料來作為參照圖像。曝光影像資料，若為藉由座標(x、y)、邊的長度、圖形代碼這些資訊定義著各圖樣圖形的形狀、大小、 位置等之圖形資料，則可藉由和上述的設計圖樣資料同樣的手法來作成參照圖像。作成的參照圖像的圖像資料被輸出至比較電路108。比較電路108內之處理內容，可和上述進行晶粒對晶粒檢查的情形同樣。
像以上這樣，按照實施形態1，當測定形成有圖樣之基板的高度位移的情形下，能夠修正高度位移的計測誤差。
以上說明中，一連串的「~電路」包含處理電路，該處理電路中，包含電子電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或是半導體裝置等。此外，各「~電路」亦可使用共通的處理電路(同一處理電路)。或是，亦可使用相異的處理電路(個別的處理電路)。令處理器等執行之程式，可記錄於磁碟裝置、磁帶裝置、FD、或是ROM(唯讀記憶體)等的記錄媒體。例如，位置電路107、比較電路108、參照圖像作成電路112、高度位移計測電路140及自動對焦電路142等，亦可藉由上述的至少1個處理電路來構成。
以上已一面參照具體例一面針對實施形態做了說明。但，本發明並非限定於該些具體例。上述的實施形態中，作為搭載位移計測裝置之檢查裝置，雖說明了使用電子束所造成的多射束之檢查裝置，但並不限於此。即使在搭載於其他檢查裝置的情形下仍能適用。此外，上述的位移計測裝置，不限於搭載於檢查裝置之情形，亦可為搭載於其他的裝置之情形。或是，亦可為單獨使用之情形。無論如 何，只要是使用了將光從斜方向照射至形成有圖樣之試料的表面，而接收來自試料面的反射光藉此測定試料的高度方向位移之光槓桿法的位移計測裝置，便能適用上述實施形態之位移計測裝置。
此外，上述的實施形態中，雖說明了光線重心測定工程(S114)、光量分布測定工程(S116)、重心偏移量演算工程(S118)、重心修正工程(S120)、高度位移量演算工程(S122)這一連串工程，和掃描(自動對焦)工程(S202)係被並行地實施之情形，但並不限於此。例如，在掃描(自動對焦)工程(S202)之前，亦可事先一面使平台105移動一面計測基板101上的高度位移量。然後，於掃描(自動對焦)工程(S202)時，使用事先計測好的基板101上的高度位移量，來實施自動對焦亦合適。
此外，針對裝置構成或控制手法等對於本發明說明非直接必要之部分等雖省略記載，但能夠適當選擇使用必要之裝置構成或控制手法。
其他具備本發明之要素，且所屬技術領域者可適當變更設計之所有位移計測裝置及電子束檢查裝置，均包含於本發明之範圍。
雖已說明了本發明的幾個實施形態，但該些實施形態僅是提出作為例子，並非意圖限定發明範圍。該些新穎之實施形態，可以其他各種形態來實施，在不脫離發明要旨之範圍內，能夠進行各種省略、置換、變更。該些實施形態或其變形，均包含於發明範圍或要旨當中，且包含於申 請專利範圍所記載之發明及其均等範圍內。
10:光
11:針孔
12:光源
14:針孔基板
16:鏡
18:透鏡
19:鏡
40:鏡
42:透鏡
44:鏡
46:半反射鏡
48:感測器
49:相機
50、52、54:記憶裝置
55:射束偏移對映作成部
56:重心偏移量演算部
57:重心修正部
58:z位移計測部
101:基板
140:高度位移計測電路
212:投光裝置
213:照明光學系統
214:受光裝置
215:成像光學系統

Claims (6)

  1. 一種位移計測裝置，具備：照明光學系統，對於試料面從斜方向照射光；及感測器，接收來自受到前述光照射的前述試料面之反射光；及光學系統，具有配置於相對於前述試料面之傅立葉面的半反射鏡，將前述傅立葉面之前述反射光予以分歧；及相機，拍攝在前述傅立葉面分歧出的光；及重心偏移量演算處理電路，因應拍攝在前述傅立葉面分歧出的光而得之光的光量分布，演算在前述感測器的受光面之前述反射光的重心偏移量；及計測處理電路，利用使用前述重心偏移量而修正了藉由前述感測器接收的前述反射光的重心位置而成之修正重心位置的資訊，藉由光槓桿法計測前述試料面的高度方向位移；及形成有針孔之可搬入搬出的針孔基板，配置於和前述傅立葉面共軛的位置；前述照明光學系統，將通過了前述針孔之針孔像的前述光，對於前述試料面從斜方向照射。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之位移計測裝置，其中，更具備：記憶裝置，記憶射束偏移對映，該射束偏移對映分別定義了和在前述傅立葉面的共軛位置之孔徑像的各位 置相對應之，在前述感測器的受光面之前述孔徑像的距設計位置之重心偏移量，前述重心偏移量演算處理電路，使用前述射束偏移對映來演算和前述光量分布相應之前述反射光的重心偏移量。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之位移計測裝置，其中，更具備：重心修正電路，演算將藉由前述感測器接收的前述反射光的重心位置予以修正而成之修正重心位置。
  4. 一種電子束檢查裝置，具備：照明光學系統，對於形成有圖形圖樣之試料的試料面從斜方向照射光；及感測器，接收來自受到前述光照射的前述試料面之反射光；及光學系統，具有配置於相對於前述試料面之傅立葉面的半反射鏡，將前述傅立葉面之前述反射光予以分歧；及相機，拍攝在前述傅立葉面分歧出的光；及重心偏移量演算處理電路，因應拍攝在前述傅立葉面分歧出的光而得之光的光量分布，演算在前述感測器的受光面之前述反射光的重心偏移量；及計測處理電路，利用使用前述重心偏移量而修正了藉由前述感測器接收的前述反射光的重心位置而成之修正重心位置的資訊，藉由光槓桿法計測前述試料面的高度方向 位移；及形成有針孔之可搬入搬出的針孔基板，配置於和前述傅立葉面共軛的位置；及2次電子圖像取得機構，使用前述試料面的高度方向位移的測定值一面調整電子束的對焦位置一面藉由前述對焦位置受到調整的電子束來掃描前述試料面，檢測藉由前述電子束之掃描而從前述試料放出的包含反射電子之2次電子，取得前述圖形圖樣的2次電子圖像；及比較處理電路，使用參照圖像，將前述2次電子圖像和前述參照圖像比較；前述照明光學系統，將通過了前述針孔之針孔像的前述光，對於前述試料面從斜方向照射。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電子束檢查裝置，其中，前述2次電子圖像取得機構，具有將前述電子束成像於前述試料面之對物透鏡，前述對物透鏡，於前述電子束的掃描中，使用變化之前述試料面的高度方向位移的測定值來調整前述電子束的對焦位置。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之電子束檢查裝置，其中，前述2次電子圖像取得機構，具有：平台，載置前述試料；及平台驅動機構，驅動前述平台； 前述平台驅動機構，於前述電子束的掃描中，使用變化之前述試料面的高度方向位移的測定值來使前述平台高度變化，藉此調整前述電子束的對焦位置。
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