JP2021169972A

JP2021169972A - Pattern inspection device and pattern inspection method

Info

Publication number: JP2021169972A
Application number: JP2020073481A
Authority: JP
Inventors: 和彦井上; Kazuhiko Inoue
Original assignee: Nuflare Technology Inc
Current assignee: Nuflare Technology Inc
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2021-10-28

Abstract

PURPOSE: To provide an apparatus that is able to measure a variation in an amount of electrical current in each beam of a multi-beam during an image acquisition operation while restricting an increase in inspection time.CONSTITUTION: An inspection device 100 according to one aspect of the present invention includes: a shaping aperture array substrate 203 that forms a multi-primary electron beam; a main deflector 208 and a sub- deflector 219 by which a sample surface on which a pattern is formed is scanned with the multi-primary electron beam by deflecting the multi-primary electron beam; a multi-detector 222 that detects a multi-secondary electron beam emitted as a result of scanning the sample surface with the multi-primary electron beam; a collective deflector 212 that collectively deflects the multi-primary electron beams in synchronism with a scanning standby time for waiting for scanning the sample surface; a multi-current detector 215 that detects a current value of the deflected multi-primary electron beam in synchronization with the scanning standby time; and a comparator circuit 108 that compares a first image of a pattern based on the detected multi-secondary electron beam and a second image corresponding to the first image.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関する。例えば、電子ビームを用いて撮像された図形パターンの画像を検査する手法に関する。 The present invention relates to a pattern inspection device and a pattern inspection method. For example, the present invention relates to a method of inspecting an image of a graphic pattern captured by using an electron beam.

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。 In recent years, with the increasing integration and capacity of large-scale integrated circuits (LSIs), the circuit line width required for semiconductor devices has become narrower and narrower. These semiconductor elements use an original image pattern (also referred to as a mask or reticle, hereinafter collectively referred to as a mask) on which a circuit pattern is formed, and the pattern is exposed and transferred onto a wafer by a reduction projection exposure apparatus called a stepper. Manufactured by forming a circuit.

そして、多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになっている。近年、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。よって、半導体ウェハ上に転写された超微細パターンの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。その他、歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。 Further, improvement of yield is indispensable for manufacturing LSI, which requires a large manufacturing cost. However, as represented by 1-gigabit class DRAM (random access memory), the patterns constituting the LSI are on the order of submicron to nanometer. In recent years, with the miniaturization of LSI pattern dimensions formed on semiconductor wafers, the dimensions that must be detected as pattern defects have become extremely small. Therefore, it is necessary to improve the accuracy of the pattern inspection apparatus for inspecting the defects of the ultrafine pattern transferred on the semiconductor wafer. In addition, one of the major factors for reducing the yield is a pattern defect of a mask used when exposing and transferring an ultrafine pattern on a semiconductor wafer by photolithography technology. Therefore, it is required to improve the accuracy of the pattern inspection apparatus for inspecting defects of the transfer mask used in LSI manufacturing.

検査装置では、例えば、電子ビームを使ったマルチビームを検査対象基板に照射して、検査対象基板から放出される各ビームに対応する２次電子を検出して、パターン画像を撮像する。そして撮像された測定画像と、設計データ、あるいは基板上の同一パターンを撮像した測定画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、同一基板上の異なる場所の同一パターンを撮像した測定画像データ同士を比較する「ｄｉｅｔｏｄｉｅ（ダイ−ダイ）検査」や、パターン設計された設計データをベースに設計画像データ（参照画像）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる測定画像とを比較する「ｄｉｅｔｏｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）検査」がある。撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。 In the inspection device, for example, a multi-beam using an electron beam is irradiated to the inspection target substrate, secondary electrons corresponding to each beam emitted from the inspection target substrate are detected, and a pattern image is captured. Then, there is known a method of performing an inspection by comparing the captured measurement image with the design data or the measurement image obtained by capturing the same pattern on the substrate. For example, "die to die inspection" that compares measurement image data obtained by imaging the same pattern at different locations on the same substrate, or design image data (reference image) based on pattern-designed design data. There is a "die to database (die database) inspection" that generates a data and compares it with a measurement image that is measurement data obtained by imaging a pattern. The captured image is sent to the comparison circuit as measurement data. In the comparison circuit, after the images are aligned with each other, the measurement data and the reference data are compared according to an appropriate algorithm, and if they do not match, it is determined that there is a pattern defect.

ここで、電子ビームを使ったマルチビームでは、一部のビームに電流値の低下等の異常が生じる可能性がある。マルチビームの各ビームの電流量が検査途中、特に画像取得動作途中で変動した場合、検査画像上での階調値が変動する要因になる。その結果、パターンの検査において、誤検出が生じることにつながる。しかしながら、従来、検査途中での異常を知らせる機能が無いため、疑似欠陥が発生し得る。例えば、ストライプ領域のスキャン動作が終わった後に、マルチビームの照射位置にステージ上のファラディーカップが位置するようにステージを移動させて、ファラディーカップでビーム電流量を測定することも考えられる。しかしながら、かかる手法では、電流検出のための時間が余分に必要となり、検査時間の増加につながってしまう。 Here, in the multi-beam using the electron beam, there is a possibility that an abnormality such as a decrease in the current value may occur in some of the beams. If the current amount of each beam of the multi-beam fluctuates during the inspection, especially during the image acquisition operation, the gradation value on the inspection image becomes a factor to fluctuate. As a result, erroneous detection occurs in the pattern inspection. However, conventionally, since there is no function of notifying an abnormality during inspection, a pseudo defect may occur. For example, after the scanning operation of the stripe region is completed, the stage may be moved so that the faradi cup on the stage is located at the irradiation position of the multi-beam, and the beam current amount may be measured by the faradi cup. However, such a method requires extra time for current detection, which leads to an increase in inspection time.

ここで、検査画像を生成する検査装置ではないが、マルチビーム描画装置において、ストライプ領域毎に、一部の参照ビームの電流値をステージ上のファラディーカップで測定して、電子銃の電流調整を行う技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。 Here, although it is not an inspection device that generates an inspection image, in a multi-beam drawing device, the current value of a part of the reference beam is measured by a patent cup on the stage for each stripe region, and the current of the electron gun is adjusted. (See, for example, Patent Document 1).

特開２０１４−１７９３８３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-179383

そこで、本発明の一態様は、検査時間の増加を抑制しながら、画像取得動作途中でのマルチビームの各ビームの電流量の変動を測定可能な装置及び方法を提供する。 Therefore, one aspect of the present invention provides an apparatus and a method capable of measuring the fluctuation of the current amount of each beam of the multi-beam during the image acquisition operation while suppressing the increase in the inspection time.

本発明の一態様のパターン検査装置は、
マルチ１次電子ビームを形成するマルチビーム形成機構と、
マルチ１次電子ビームを偏向することにより、パターンが形成された試料面上をマルチ１次電子ビームで走査する第１の偏向器と、
マルチ１次電子ビームで試料面上を走査することに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを検出するマルチ２次電子ビーム検出器と、
試料面上の走査を待機する走査待機時間に同期して、マルチ１次電子ビームを一括して偏向する第２の偏向器と、
走査待機時間に同期して、偏向された前記マルチ１次電子ビームの電流値を検出する電流検出器と、
検出されたマルチ２次電子ビームに基づくパターンの第１の画像と、第１の画像に対応する第２の画像とを比較する比較部と、
を備えたことを特徴とする。 The pattern inspection device of one aspect of the present invention is
A multi-beam formation mechanism that forms a multi-primary electron beam,
A first deflector that scans the patterned sample surface with the multi-primary electron beam by deflecting the multi-primary electron beam, and
A multi-secondary electron beam detector that detects the multi-secondary electron beam emitted by scanning the sample surface with the multi-primary electron beam, and
A second deflector that collectively deflects the multi-primary electron beam in synchronization with the scan waiting time that waits for scanning on the sample surface, and
A current detector that detects the current value of the deflected multi-primary electron beam in synchronization with the scanning standby time, and
A comparison unit that compares the first image of the pattern based on the detected multi-secondary electron beam with the second image corresponding to the first image.
It is characterized by being equipped with.

走査待機時間として、第１の偏向器による走査用のビーム偏向の振り戻し時間を用いると好適である。 As the scanning standby time, it is preferable to use the swing-back time of the beam deflection for scanning by the first deflector.

また、試料を載置するステージをさらに備え、
試料の検査領域は、複数のストライプ領域に分割され、
走査待機時間として、複数のストライプ領域のストライプ領域間のステージの移動時間を用いても好適である。 In addition, it is equipped with a stage on which the sample is placed.
The inspection area of the sample is divided into multiple striped areas.
It is also preferable to use the moving time of the stage between the stripe regions of the plurality of stripe regions as the scanning standby time.

また、試料面から放出されるマルチ２次電子ビームをマルチ１次電子ビームから分離するビームセパレーターをさらに備え、
電流検出器は、ビームセパレーターよりもマルチ１次電子ビームの進行方向の上流側に配置されると好適である。 Further, a beam separator for separating the multi-secondary electron beam emitted from the sample surface from the multi-primary electron beam is further provided.
It is preferable that the current detector is arranged upstream of the beam separator in the traveling direction of the multi-primary electron beam.

また、検出されたマルチ１次電子ビームの電流値の変動量に応じて第１の画像を補正する補正処理部をさらに備え、
比較部は、補正された第１の画像を用いて比較すると好適である。 Further, a correction processing unit for correcting the first image according to the amount of fluctuation of the detected current value of the multi-primary electron beam is further provided.
It is preferable that the comparison unit uses the corrected first image for comparison.

本発明の一態様のパターン検査方法は、
マルチ１次電子ビームを形成する工程と、
第１の偏向器を用いてマルチ１次電子ビームを偏向することにより、パターンが形成された試料面上をマルチ１次電子ビームで走査する工程と、
マルチ１次電子ビームで試料面上を走査することに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを検出する工程と、
試料面上の走査を待機する走査待機時間に同期して、第２の偏向器を用いてマルチ１次電子ビームを一括して偏向する工程と、
走査待機時間に同期して、偏向されたマルチ１次電子ビームの電流値を電流検出器で検出する工程と、
検出されたマルチ２次電子ビームに基づくパターンの第１の画像と、第１の画像に対応する第２の画像とを比較する工程と、
を備えたことを特徴とする。 The pattern inspection method of one aspect of the present invention is
The process of forming a multi-primary electron beam and
A step of scanning the patterned sample surface with the multi-primary electron beam by deflecting the multi-primary electron beam using the first deflector, and
The process of detecting the multi-secondary electron beam emitted due to scanning on the sample surface with the multi-primary electron beam, and
A process of collectively deflecting the multi-primary electron beam using a second deflector in synchronization with the scanning waiting time of waiting for scanning on the sample surface, and
A process of detecting the current value of the deflected multi-primary electron beam with a current detector in synchronization with the scanning standby time, and
A step of comparing the first image of the pattern based on the detected multi-secondary electron beam with the second image corresponding to the first image, and
It is characterized by being equipped with.

本発明の一態様によれば、検査時間の増加を抑制しながら、画像取得動作途中でのマルチビームの各ビームの電流量の変動を測定できる。そのため、リアルタイムでの画像補正ができ、高精度なパターン検査ができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to measure the fluctuation of the current amount of each beam of the multi-beam during the image acquisition operation while suppressing the increase in the inspection time. Therefore, image correction can be performed in real time, and highly accurate pattern inspection can be performed.

実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the pattern inspection apparatus in Embodiment 1. FIG. 実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the molded aperture array substrate in Embodiment 1. FIG. 実施の形態１における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the plurality of chip regions formed on the semiconductor substrate in Embodiment 1. FIG. 実施の形態１における画像取得処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the image acquisition process in Embodiment 1. FIG. 実施の形態１におけるマルチ電流検出器の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the multi-current detector in Embodiment 1. FIG. 実施の形態１におけるビーム偏向と電流検出タイミングとの関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the beam deflection and the current detection timing in Embodiment 1. FIG. 実施の形態１における比較回路内の構成を示す内部構成図の一例である。This is an example of an internal configuration diagram showing a configuration in the comparison circuit according to the first embodiment. 実施の形態２におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the pattern inspection apparatus in Embodiment 2. FIG. 実施の形態２における収差補正器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the aberration corrector in Embodiment 2.

実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。図１において、基板に形成されたパターンを検査する検査装置１００は、電子ビーム検査装置の一例である。検査装置１００は、画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０（制御部）を備えている。画像取得機構１５０は、電子ビームカラム１０２（電子鏡筒）、検査室１０３、検出回路１０６、チップパターンメモリ１２３、ステージ駆動機構１４２、及びレーザ測長システム１２２を備えている。電子ビームカラム１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、電磁レンズ２０５、一括偏向器２１２、制限アパーチャ基板２１３、マルチ電流検出器２１５、電磁レンズ２０６，２０７、主偏向器２０８、副偏向器２０９、ビームセパレーター２１４、偏向器２１８、投影レンズ２２４，２２６、及びマルチ検出器２２２が配置されている。 Embodiment 1.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a pattern inspection device according to the first embodiment. In FIG. 1, the inspection device 100 for inspecting a pattern formed on a substrate is an example of an electron beam inspection device. The inspection device 100 includes an image acquisition mechanism 150 and a control system circuit 160 (control unit). The image acquisition mechanism 150 includes an electron beam column 102 (electron lens barrel), an examination room 103, a detection circuit 106, a chip pattern memory 123, a stage drive mechanism 142, and a laser length measurement system 122. In the electron beam column 102, an electron gun 201, an illumination lens 202, a molded aperture array substrate 203, an electromagnetic lens 205, a batch deflector 212, a limiting aperture substrate 213, a multi-current detector 215, an electromagnetic lens 206, 207, and a main deflection A device 208, a sub-deflector 209, a beam separator 214, a deflector 218, a projection lens 224, 226, and a multi-detector 222 are arranged.

電子銃２０１、電磁レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、電磁レンズ２０５、一括偏向器２１２、制限アパーチャ基板２１３、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９によって１次電子光学系を構成する。また、電磁レンズ２０７、ビームセパレーター２１４、偏向器２１８、及び電磁レンズ２２４，２２６によって２次電子光学系を構成する。 Electron gun 201, electromagnetic lens 202, molded aperture array substrate 203, electromagnetic lens 205, batch deflector 212, limiting aperture substrate 213, electromagnetic lens 206, electromagnetic lens 207 (objective lens), main deflector 208, and sub-deflector 209. The primary electron optical system is constructed by the above. Further, the secondary electron optical system is composed of the electromagnetic lens 207, the beam separator 214, the deflector 218, and the electromagnetic lenses 224 and 226.

検査室１０３内には、少なくともＸＹ方向に移動可能なステージ１０５が配置される。ステージ１０５上には、検査対象となる基板１０１（試料）が配置される。基板１０１には、露光用マスク基板、及びシリコンウェハ等の半導体基板が含まれる。基板１０１が半導体基板である場合、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成されている。基板１０１が露光用マスク基板である場合、露光用マスク基板には、チップパターンが形成されている。チップパターンは、複数の図形パターンによって構成される。かかる露光用マスク基板に形成されたチップパターンが半導体基板上に複数回露光転写されることで、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成されることになる。以下、基板１０１が半導体基板である場合を主として説明する。基板１０１は、例えば、パターン形成面を上側に向けてステージ１０５に配置される。また、ステージ１０５上には、検査室１０３の外部に配置されたレーザ測長システム１２２から照射されるレーザ測長用のレーザ光を反射するミラー２１６が配置されている。 In the examination room 103, a stage 105 that can move at least in the XY direction is arranged. A substrate 101 (sample) to be inspected is arranged on the stage 105. The substrate 101 includes an exposure mask substrate and a semiconductor substrate such as a silicon wafer. When the substrate 101 is a semiconductor substrate, a plurality of chip patterns (wafer dies) are formed on the semiconductor substrate. When the substrate 101 is an exposure mask substrate, a chip pattern is formed on the exposure mask substrate. The chip pattern is composed of a plurality of graphic patterns. By exposing and transferring the chip pattern formed on the exposure mask substrate to the semiconductor substrate a plurality of times, a plurality of chip patterns (wafer dies) are formed on the semiconductor substrate. Hereinafter, the case where the substrate 101 is a semiconductor substrate will be mainly described. The substrate 101 is arranged on the stage 105, for example, with the pattern forming surface facing upward. Further, on the stage 105, a mirror 216 that reflects the laser beam for laser length measurement emitted from the laser length measuring system 122 arranged outside the examination room 103 is arranged.

また、マルチ検出器２２２は、電子ビームカラム１０２の外部で検出回路１０６に接続される。検出回路１０６は、チップパターンメモリ１２３に接続される。 Further, the multi-detector 222 is connected to the detection circuit 106 outside the electron beam column 102. The detection circuit 106 is connected to the chip pattern memory 123.

また、マルチ電流検出器２１５は、電子ビームカラム１０２内で、ビームセパレーター２１４よりもマルチ１次電子ビーム２０の進行方向の上流側に配置される。マルチ電流検出器２１５は、電子ビームカラム１０２の外部で検出回路１３０に接続される。 Further, the multi-current detector 215 is arranged in the electron beam column 102 on the upstream side in the traveling direction of the multi-primary electron beam 20 with respect to the beam separator 214. The multi-current detector 215 is connected to the detection circuit 130 outside the electron beam column 102.

制御系回路１６０では、検査装置１００全体を制御する制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、ステージ制御回路１１４、レンズ制御回路１２４、電流検出偏向制御回路１２６、偏向制御回路１２８、補正回路１３２、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、モニタ１１７、メモリ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。また、偏向制御回路１２８は、ＤＡＣ（デジタルアナログ変換）アンプ１４４，１４６，１４８に接続される。ＤＡＣアンプ１４６は、主偏向器２０８に接続され、ＤＡＣアンプ１４４は、副偏向器２０９に接続される。ＤＡＣアンプ１４８は、偏向器２１８に接続される。検出回路１３０は、補正回路１３２に接続される。 In the control system circuit 160, the control computer 110 that controls the entire inspection device 100 uses the position circuit 107, the comparison circuit 108, the reference image creation circuit 112, the stage control circuit 114, the lens control circuit 124, and the current detection via the bus 120. It is connected to a deflection control circuit 126, a deflection control circuit 128, a correction circuit 132, a storage device 109 such as a magnetic disk device, a monitor 117, a memory 118, and a printer 119. Further, the deflection control circuit 128 is connected to a DAC (digital-to-analog conversion) amplifier 144, 146, 148. The DAC amplifier 146 is connected to the main deflector 208, and the DAC amplifier 144 is connected to the sub-deflector 209. The DAC amplifier 148 is connected to the deflector 218. The detection circuit 130 is connected to the correction circuit 132.

また、チップパターンメモリ１２３は、補正回路１３２に接続されている。また、ステージ１０５は、ステージ制御回路１１４の制御の下に駆動機構１４２により駆動される。駆動機構１４２では、例えば、ステージ座標系におけるＸ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系が構成され、ＸＹθ方向にステージ１０５が移動可能となっている。これらの、図示しないＸモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。ステージ１０５は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。そして、ステージ１０５の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。レーザ測長システム１２２は、ミラー２１６からの反射光を受光することによって、レーザ干渉法の原理でステージ１０５の位置を測長する。ステージ座標系は、例えば、マルチ１次電子ビーム２０の光軸に直交する面に対して、１次座標系のＸ方向、Ｙ方向、θ方向が設定される。 Further, the chip pattern memory 123 is connected to the correction circuit 132. Further, the stage 105 is driven by the drive mechanism 142 under the control of the stage control circuit 114. In the drive mechanism 142, for example, a drive system such as a three-axis (XY−θ) motor that drives in the X direction, the Y direction, and the θ direction in the stage coordinate system is configured, and the stage 105 can move in the XYθ direction. It has become. As these X motors, Y motors, and θ motors (not shown), for example, step motors can be used. The stage 105 can be moved in the horizontal direction and the rotational direction by a motor of each axis of XYθ. Then, the moving position of the stage 105 is measured by the laser length measuring system 122 and supplied to the position circuit 107. The laser length measuring system 122 measures the position of the stage 105 by the principle of the laser interferometry method by receiving the reflected light from the mirror 216. In the stage coordinate system, for example, the X direction, the Y direction, and the θ direction of the primary coordinate system are set with respect to the plane orthogonal to the optical axis of the multi-primary electron beam 20.

電磁レンズ２０２、電磁レンズ２０５、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７、電磁レンズ２２４，２２６、及びビームセパレーター２１４は、レンズ制御回路１２４により制御される。また、一括偏向器２１２は、２極以上の電極により構成され、電極毎に図示しないＤＡＣアンプを介して電流検出偏向制御回路１２６により制御される。副偏向器２０９は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１４４を介して偏向制御回路１２８により制御される。主偏向器２０８は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１４６を介して偏向制御回路１２８により制御される。偏向器２１８は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１４８を介して偏向制御回路１２８により制御される。 The electromagnetic lens 202, the electromagnetic lens 205, the electromagnetic lens 206, the electromagnetic lens 207, the electromagnetic lenses 224,226, and the beam separator 214 are controlled by the lens control circuit 124. Further, the batch deflector 212 is composed of electrodes having two or more poles, and each electrode is controlled by a current detection deflection control circuit 126 via a DAC amplifier (not shown). The sub-deflector 209 is composed of electrodes having four or more poles, and each electrode is controlled by the deflection control circuit 128 via the DAC amplifier 144. The main deflector 208 is composed of electrodes having four or more poles, and each electrode is controlled by a deflection control circuit 128 via a DAC amplifier 146. The deflector 218 is composed of electrodes having four or more poles, and each electrode is controlled by a deflection control circuit 128 via a DAC amplifier 148.

電子銃２０１には、図示しない高圧電源回路が接続され、電子銃２０１内の図示しないフィラメントと引出電極間への高圧電源回路からの加速電圧の印加と共に、所定の引出電極（ウェネルト）の電圧の印加と所定の温度のカソードの加熱によって、カソードから放出された電子群が加速させられ、電子ビーム２００となって放出される。 A high-voltage power supply circuit (not shown) is connected to the electron gun 201, and an acceleration voltage from the high-voltage power supply circuit is applied between the filament and the extraction electrode (not shown) in the electron gun 201, and the voltage of a predetermined extraction electrode (Wehnelt) is applied. By the application and heating of the cathode at a predetermined temperature, the electron group emitted from the cathode is accelerated and emitted as an electron beam 200.

ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。 Here, FIG. 1 describes a configuration necessary for explaining the first embodiment. The inspection apparatus 100 may usually have other necessary configurations.

図２は、実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。図２において、成形アパーチャアレイ基板２０３には、２次元状の横（ｘ方向）ｍ_１列×縦（ｙ方向）ｎ_１段（ｍ_１，ｎ_１は２以上の整数）の穴（開口部）２２がｘ，ｙ方向に所定の配列ピッチで形成されている。図２の例では、２３×２３の穴（開口部）２２が形成されている場合を示している。各穴２２は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ外径の円形であっても構わない。これらの複数の穴２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチ１次電子ビーム２０が形成されることになる。成形アパーチャアレイ基板２０３には、マルチ１次電子ビームを形成するマルチビーム形成機構の一例となる。次に、２次電子画像を取得する場合における画像取得機構１５０の動作について説明する。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of the molded aperture array substrate according to the first embodiment. In FIG. 2, the molded aperture array substrate 203 has _{holes (openings) of two-dimensional horizontal (x direction) m 1} row × vertical (y direction) n ₁ step (m ₁ and n ₁ are integers of 2 or more). ) 22 are formed at a predetermined arrangement pitch in the x and y directions. In the example of FIG. 2, a case where a 23 × 23 hole (opening) 22 is formed is shown. Each hole 22 is formed by a rectangle having the same dimensions and shape. Alternatively, it may be a circle having the same outer diameter. A part of the electron beam 200 passes through each of these plurality of holes 22, so that the multi-primary electron beam 20 is formed. The molded aperture array substrate 203 is an example of a multi-beam forming mechanism for forming a multi-primary electron beam. Next, the operation of the image acquisition mechanism 150 in the case of acquiring a secondary electronic image will be described.

画像取得機構１５０は、電子ビームによるマルチビーム２０を用いて、図形パターンが形成された基板１０１から図形パターンの被検査画像を取得する。以下、検査装置１００における画像取得機構１５０の動作について説明する。 The image acquisition mechanism 150 acquires an image to be inspected of the graphic pattern from the substrate 101 on which the graphic pattern is formed by using the multi-beam 20 using the electron beam. Hereinafter, the operation of the image acquisition mechanism 150 in the inspection device 100 will be described.

電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、電磁レンズ２０２によって屈折させられ、成形アパーチャアレイ基板２０３全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板２０３には、図２に示すように、複数の穴２２（開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴２２が含まれる領域を照明する。複数の穴２２の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２をそれぞれ通過することによって、マルチ１次電子ビーム２０が形成される。 The electron beam 200 emitted from the electron gun 201 (emission source) is refracted by the electromagnetic lens 202 to illuminate the entire molded aperture array substrate 203. As shown in FIG. 2, a plurality of holes 22 (openings) are formed in the molded aperture array substrate 203, and the electron beam 200 illuminates an area including all the plurality of holes 22. The multi-primary electron beam 20 is formed by each part of the electron beam 200 irradiated to the positions of the plurality of holes 22 passing through the plurality of holes 22 of the molded aperture array substrate 203.

形成されたマルチ１次電子ビーム２０は、電磁レンズ２０５、及び電磁レンズ２０６によってそれぞれ屈折させられ、中間像およびクロスオーバーを繰り返しながら、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームの中間像面（像面共役位置：Ｉ．Ｉ．Ｐ．）に配置されたビームセパレーター２１４を通過して電磁レンズ２０７に進む。また、マルチ１次電子ビーム２０のクロスオーバー位置付近に、通過孔が制限された制限アパーチャ基板２１３を配置することで、散乱ビームを遮蔽できる。 The formed multi-primary electron beam 20 is refracted by the electromagnetic lens 205 and the electromagnetic lens 206, respectively, and the intermediate image plane (image plane) of each beam of the multi-primary electron beam 20 is repeated while repeating the intermediate image and the crossover. It passes through the beam separator 214 arranged at the conjugate position (IP) and proceeds to the electromagnetic lens 207. Further, the scattered beam can be shielded by arranging the limiting aperture substrate 213 having a limited passage hole near the crossover position of the multi-primary electron beam 20.

マルチ１次電子ビーム２０が電磁レンズ２０７（対物レンズ）に入射すると、電磁レンズ２０７は、マルチ１次電子ビーム２０を基板１０１にフォーカスする。対物レンズ２０７により基板１０１（試料）面上に焦点が合わされ（合焦され）たマルチ１次電子ビーム２０は、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって一括して偏向され、各ビームの基板１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。 When the multi-primary electron beam 20 is incident on the electromagnetic lens 207 (objective lens), the electromagnetic lens 207 focuses the multi-primary electron beam 20 on the substrate 101. The multi-primary electron beam 20 focused (focused) on the surface of the substrate 101 (sample) by the objective lens 207 is collectively deflected by the main deflector 208 and the sub-deflector 209, and the substrate 101 of each beam is deflected collectively. Each of the above irradiation positions is irradiated.

基板１０１の所望する位置にマルチ１次電子ビーム２０が照射されると、かかるマルチ１次電子ビーム２０が照射されたことに起因して基板１０１からマルチ１次電子ビーム２０の各ビームに対応する、反射電子を含む２次電子の束（マルチ２次電子ビーム３００）が放出される。 When the multi-primary electron beam 20 is irradiated to a desired position of the substrate 101, it corresponds to each beam of the multi-primary electron beam 20 from the substrate 101 due to the irradiation of the multi-primary electron beam 20. , A bundle of secondary electrons including reflected electrons (multi-secondary electron beam 300) is emitted.

基板１０１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００は、電磁レンズ２０７を通って、ビームセパレーター２１４に進む。 The multi-secondary electron beam 300 emitted from the substrate 101 passes through the electromagnetic lens 207 and proceeds to the beam separator 214.

ここで、ビームセパレーター２１４はマルチ１次電子ビーム２０の中心ビームが進む方向（軌道中心軸）に直交する面上において電界と磁界を直交する方向に発生させる。電界は電子の進行方向に関わりなく同じ方向に力を及ぼす。これに対して、磁界はフレミング左手の法則に従って力を及ぼす。そのため電子の侵入方向によって電子に作用する力の向きを変化させることができる。ビームセパレーター２１４に上側から侵入してくるマルチ１次電子ビーム２０には、電界による力と磁界による力が打ち消し合い、マルチ１次電子ビーム２０は下方に直進する。これに対して、ビームセパレーター２１４に下側から侵入してくるマルチ２次電子ビーム３００には、電界による力と磁界による力がどちらも同じ方向に働き、マルチ２次電子ビーム３００は斜め上方に曲げられ、マルチ１次電子ビーム２０から分離する。 Here, the beam separator 214 generates an electric field and a magnetic field in a direction orthogonal to the direction (center axis of the orbit) in which the central beam of the multi-primary electron beam 20 travels. The electric field exerts a force in the same direction regardless of the traveling direction of the electron. On the other hand, the magnetic field exerts a force according to Fleming's left-hand rule. Therefore, the direction of the force acting on the electron can be changed depending on the invasion direction of the electron. The force due to the electric field and the force due to the magnetic field cancel each other out to the multi-primary electron beam 20 that invades the beam separator 214 from above, and the multi-primary electron beam 20 travels straight downward. On the other hand, in the multi-secondary electron beam 300 that invades the beam separator 214 from below, both the force due to the electric field and the force due to the magnetic field act in the same direction, and the multi-secondary electron beam 300 is obliquely upward. It is bent and separated from the multi-primary electron beam 20.

斜め上方に曲げられ、マルチ１次電子ビーム２０から分離したマルチ２次電子ビーム３００は、偏向器２１８によって、さらに曲げられ、電磁レンズ２２４，２２６によって、屈折させられながらマルチ検出器２２２に投影される。マルチ検出器２２２（マルチ２次電子ビーム検出器）は、投影されたマルチ２次電子ビーム３００を検出する。マルチ検出器２２２は、複数の検出エレメント（例えば図示しないダイオード型の２次元センサ）を有する。そして、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームは、マルチ検出器２２２の検出面において、マルチ２次電子ビーム３００の各２次電子ビームに対応する検出エレメントに衝突して、電子を発生し、２次電子画像データを画素毎に生成する。マルチ検出器２２２にて検出された強度信号は、検出回路１０６に出力される。各１次電子ビームは、基板１０１上における自身のビームが位置するｘ方向のビーム間ピッチとｙ方向のビーム間ピッチとで囲まれるサブ照射領域内に照射され、当該サブ照射領域内を走査（スキャン動作）する。 The multi-secondary electron beam 300, which is bent diagonally upward and separated from the multi-primary electron beam 20, is further bent by the deflector 218 and projected onto the multi-detector 222 while being refracted by the electromagnetic lenses 224 and 226. NS. The multi-detector 222 (multi-secondary electron beam detector) detects the projected multi-secondary electron beam 300. The multi-detector 222 has a plurality of detection elements (for example, a diode type two-dimensional sensor (not shown)). Then, each beam of the multi-primary electron beam 20 collides with a detection element corresponding to each secondary electron beam of the multi-secondary electron beam 300 on the detection surface of the multi-detector 222 to generate electrons. Next electronic image data is generated for each pixel. The intensity signal detected by the multi-detector 222 is output to the detection circuit 106. Each primary electron beam is irradiated in a sub-irradiation region surrounded by an inter-beam pitch in the x direction and an inter-beam pitch in the y direction in which its own beam is located on the substrate 101, and scans the sub-irradiation region ( Scan operation).

図３は、実施の形態１における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。図３において、半導体基板（ウェハ）１０１の検査領域３３０には、複数のチップ（ウェハダイ）３３２が２次元のアレイ状に形成されている。各チップ３３２には、露光用マスク基板に形成された１チップ分のマスクパターンが図示しない露光装置（ステッパ）によって例えば１／４に縮小されて転写されている。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a plurality of chip regions formed on the semiconductor substrate according to the first embodiment. In FIG. 3, a plurality of chips (wafer dies) 332 are formed in a two-dimensional array in the inspection region 330 of the semiconductor substrate (wafer) 101. A mask pattern for one chip formed on an exposure mask substrate is transferred to each chip 332 by being reduced to, for example, 1/4 by an exposure device (stepper) (not shown).

図４は、実施の形態１における画像取得処理を説明するための図である。図４に示すように、各チップ３３２の領域は、例えばｙ方向に向かって所定の幅で複数のストライプ領域３２に分割される。画像取得機構１５０によるスキャン動作は、例えば、ストライプ領域３２毎に実施される。例えば、−ｘ方向にステージ１０５を移動させながら、相対的にｘ方向にストライプ領域３２のスキャン動作を進めていく。各ストライプ領域３２は、長手方向に向かって複数の矩形領域３３に分割される。対象となる矩形領域３３へのビームの移動は、主偏向器２０８によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって行われる。 FIG. 4 is a diagram for explaining the image acquisition process according to the first embodiment. As shown in FIG. 4, the region of each chip 332 is divided into a plurality of stripe regions 32 with a predetermined width in the y direction, for example. The scanning operation by the image acquisition mechanism 150 is performed, for example, for each stripe region 32. For example, while moving the stage 105 in the −x direction, the scanning operation of the stripe region 32 is relatively advanced in the x direction. Each stripe region 32 is divided into a plurality of rectangular regions 33 in the longitudinal direction. The movement of the beam to the rectangular region 33 of interest is performed by batch deflection of the entire multi-primary electron beam 20 by the main deflector 208.

図４の例では、例えば、５×５列のマルチ１次電子ビーム２０の場合を示している。１回のマルチ１次電子ビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４は、（基板１０１面上におけるマルチ１次電子ビーム２０のｘ方向のビーム間ピッチにｘ方向のビーム数を乗じたｘ方向サイズ）×（基板１０１面上におけるマルチ１次電子ビーム２０のｙ方向のビーム間ピッチにｙ方向のビーム数を乗じたｙ方向サイズ）で定義される。照射領域３４が、マルチ１次電子ビーム２０の視野となる。そして、マルチ１次電子ビーム２０を構成する各１次電子ビーム１０は、自身のビームが位置するｘ方向のビーム間ピッチとｙ方向のビーム間ピッチとで囲まれるサブ照射領域２９内に照射され、当該サブ照射領域２９内を走査（スキャン動作）する。各１次電子ビーム１０は、互いに異なるいずれかのサブ照射領域２９を担当することになる。そして、各１次電子ビーム１０は、担当サブ照射領域２９内の同じ位置を照射することになる。副偏向器２０９（第１の偏向器）は、マルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向することにより、パターンが形成された基板１０１面上をマルチ１次電子ビームで走査する。言い換えれば、サブ照射領域２９内の１次電子ビーム１０の移動は、副偏向器２０９によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって行われる。かかる動作を繰り返し、１つの１次電子ビーム１０で１つのサブ照射領域２９内を順に照射していく。 In the example of FIG. 4, for example, the case of a multi-primary electron beam 20 in a 5 × 5 row is shown. The irradiation region 34 that can be irradiated by one irradiation of the multi-primary electron beam 20 is (the x-direction obtained by multiplying the x-direction beam-to-beam pitch of the multi-primary electron beam 20 on the substrate 101 surface by the number of beams in the x-direction. Size) × (size in the y direction obtained by multiplying the pitch between beams in the y direction of the multi-primary electron beam 20 on the surface of the substrate 101 by the number of beams in the y direction). The irradiation region 34 becomes the field of view of the multi-primary electron beam 20. Then, each of the primary electron beams 10 constituting the multi-primary electron beam 20 is irradiated in the sub-irradiation region 29 surrounded by the inter-beam pitch in the x-direction and the inter-beam pitch in the y direction in which the own beam is located. , Scan (scan operation) in the sub-irradiation area 29. Each primary electron beam 10 is responsible for any of the sub-irradiation regions 29 that are different from each other. Then, each primary electron beam 10 irradiates the same position in the responsible sub-irradiation region 29. The sub-deflector 209 (first deflector) scans the surface of the substrate 101 on which the pattern is formed with the multi-primary electron beam by collectively deflecting the multi-primary electron beam 20. In other words, the movement of the primary electron beam 10 within the sub-irradiation region 29 is performed by the collective deflection of the entire multi-primary electron beam 20 by the sub-deflector 209. This operation is repeated to sequentially irradiate the inside of one sub-irradiation region 29 with one primary electron beam 10.

各ストライプ領域３２の幅は、照射領域３４のｙ方向サイズと同様、或いはスキャンマージン分狭くしたサイズに設定すると好適である。図４の例では、照射領域３４が矩形領域３３と同じサイズの場合を示している。但し、これに限るものではない。照射領域３４が矩形領域３３よりも小さくても良い。或いは大きくても構わない。そして、マルチ１次電子ビーム２０を構成する各１次電子ビーム１０は、自身のビームが位置するサブ照射領域２９内に照射され、当該サブ照射領域２９内を走査（スキャン動作）する。そして、１つのサブ照射領域２９のスキャンが終了したら、主偏向器２０８によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって照射位置が同じストライプ領域３２内の隣接する矩形領域３３へと移動する。かかる動作を繰り返し、ストライプ領域３２内を順に照射していく。１つのストライプ領域３２のスキャンが終了したら、ステージ１０５の移動或いは／及び主偏向器２０８によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって照射領域３４が次のストライプ領域３２へと移動する。以上のように各１次電子ビーム１０の照射によってサブ照射領域２９毎のスキャン動作および２次電子画像の取得が行われる。これらのサブ照射領域２９毎の２次電子画像を組み合わせることで、矩形領域３３の２次電子画像、ストライプ領域３２の２次電子画像、或いはチップ３３２の２次電子画像が構成される。また、実際に画像比較を行う場合には、各矩形領域３３内のサブ照射領域２９をさらに複数のフレーム領域３０に分割して、フレーム領域３０毎のフレーム画像３１について比較することになる。図４の例では、１つの１次電子ビーム１０によってスキャンされるサブ照射領域２９を例えばｘ，ｙ方向にそれぞれ２分割することによって形成される４つのフレーム領域３０に分割する場合を示している。 It is preferable that the width of each stripe region 32 is set to a size similar to the y-direction size of the irradiation region 34 or narrowed by the scan margin. In the example of FIG. 4, the case where the irradiation area 34 has the same size as the rectangular area 33 is shown. However, it is not limited to this. The irradiation area 34 may be smaller than the rectangular area 33. Alternatively, it may be large. Then, each primary electron beam 10 constituting the multi-primary electron beam 20 is irradiated in the sub-irradiation region 29 in which its own beam is located, and scans (scans) in the sub-irradiation region 29. Then, when the scanning of one sub-irradiation region 29 is completed, the main deflector 208 moves to the adjacent rectangular region 33 in the stripe region 32 having the same irradiation position by the collective deflection of the entire multi-primary electron beam 20. This operation is repeated to irradiate the inside of the stripe region 32 in order. After scanning one striped region 32 is complete, the irradiated region 34 moves to the next striped region 32 by moving the stage 105 and / and batch deflection of the entire multi-primary electron beam 20 by the main deflector 208. As described above, by irradiating each of the primary electron beams 10, the scanning operation for each sub-irradiation region 29 and the acquisition of the secondary electron image are performed. By combining the secondary electron images for each of the sub-irradiation regions 29, a secondary electron image of the rectangular region 33, a secondary electron image of the stripe region 32, or a secondary electron image of the chip 332 is formed. Further, when actually performing image comparison, the sub-irradiation region 29 in each rectangular region 33 is further divided into a plurality of frame regions 30, and the frame image 31 for each frame region 30 is compared. In the example of FIG. 4, a case is shown in which the sub-irradiation region 29 scanned by one primary electron beam 10 is divided into four frame regions 30 formed by dividing the sub-irradiation region 29 into two in the x and y directions, for example. ..

ここで、ステージ１０５が連続移動しながらマルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に照射する場合、マルチ１次電子ビーム２０の照射位置がステージ１０５の移動に追従するように主偏向器２０８によって一括偏向によるトラッキング動作が行われる。そのため、マルチ２次電子ビーム３００の放出位置がマルチ１次電子ビーム２０の軌道中心軸に対して刻々と変化する。同様に、サブ照射領域２９内をスキャンする場合に、各２次電子ビームの放出位置は、サブ照射領域２９内で刻々と変化する。このように放出位置が変化した各２次電子ビームをマルチ検出器２２２の対応する検出領域内に照射させるように、偏向器２１８は、マルチ２次電子ビーム３００を一括偏向する。 Here, when the substrate 101 is irradiated with the multi-primary electron beam 20 while the stage 105 continuously moves, the main deflector 208 collectively deflects the irradiation position of the multi-primary electron beam 20 so as to follow the movement of the stage 105. Tracking operation is performed by. Therefore, the emission position of the multi-secondary electron beam 300 changes every moment with respect to the orbital central axis of the multi-primary electron beam 20. Similarly, when scanning the inside of the sub-irradiation region 29, the emission position of each secondary electron beam changes every moment in the sub-irradiation region 29. The deflector 218 collectively deflects the multi-secondary electron beam 300 so that each secondary electron beam whose emission position has changed is irradiated into the corresponding detection region of the multi-detector 222.

以上のように、画像取得機構１５０は、ストライプ領域３２毎に、スキャン動作をすすめていく。上述したように、マルチ１次電子ビーム２０を照射して、マルチ１次電子ビーム２０の照射に起因して基板１０１から放出されるマルチ２次電子ビーム３００は、マルチ検出器２２２で検出される。検出されるマルチ２次電子ビーム３００には、反射電子が含まれていても構わない。或いは、反射電子は、２次電子光学系を移動中に発散し、マルチ検出器２２２まで到達しない場合であっても構わない。マルチ検出器２２２によって検出された各サブ照射領域２９内の画素毎の２次電子の検出データ（測定画像データ：２次電子画像データ：被検査画像データ）は、測定順に検出回路１０６に出力される。検出回路１０６内では、図示しないＡ／Ｄ変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ１２３に格納される。そして、得られた測定画像データは、位置回路１０７からの各位置を示す情報と共に、補正回路１３２を経由して比較回路１０８に転送される。 As described above, the image acquisition mechanism 150 promotes the scanning operation for each stripe area 32. As described above, the multi-secondary electron beam 300 emitted from the substrate 101 due to the irradiation of the multi-primary electron beam 20 by irradiating the multi-primary electron beam 20 is detected by the multi-detector 222. .. The detected multi-secondary electron beam 300 may contain backscattered electrons. Alternatively, the backscattered electrons may diverge while moving through the secondary electron optics system and may not reach the multi-detector 222. The secondary electron detection data (measured image data: secondary electron image data: inspected image data) for each pixel in each sub-irradiation region 29 detected by the multi-detector 222 is output to the detection circuit 106 in the order of measurement. NS. In the detection circuit 106, analog detection data is converted into digital data by an A / D converter (not shown) and stored in the chip pattern memory 123. Then, the obtained measurement image data is transferred to the comparison circuit 108 via the correction circuit 132 together with the information indicating each position from the position circuit 107.

一方、参照画像作成回路１１２は、基板１０１に形成された複数の図形パターンの元になる設計データに基づいて、フレーム領域３０毎に、フレーム画像３１に対応する参照画像を作成する。具体的には、以下のように動作する。まず、記憶装置１０９から制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、この読み出された設計パターンデータに定義された各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換する。 On the other hand, the reference image creation circuit 112 creates a reference image corresponding to the frame image 31 for each frame region 30 based on the design data that is the basis of the plurality of graphic patterns formed on the substrate 101. Specifically, it operates as follows. First, the design pattern data is read from the storage device 109 through the control computer 110, and each graphic pattern defined in the read design pattern data is converted into binary or multi-valued image data.

上述したように、設計パターンデータに定義される図形は、例えば長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納されている。 As described above, the figure defined in the design pattern data is, for example, a basic figure of a rectangle or a triangle. For example, the coordinates (x, y) at the reference position of the figure, the length of the side, the rectangle or the triangle, etc. Graphical data that defines the shape, size, position, etc. of each pattern graphic is stored with information such as a graphic code that serves as an identifier that distinguishes the graphic types of.

かかる図形データとなる設計パターンデータが参照画像作成回路１１２に入力されると図形ごとのデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の設計パターン画像データに展開し、出力する。言い換えれば、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算し、ｎビットの占有率データを出力する。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２^８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、８ビットの占有率データとなる。かかるマス目（検査画素）は、測定データの画素に合わせればよい。 When the design pattern data to be the graphic data is input to the reference image creation circuit 112, it is expanded to the data for each graphic, and the graphic code, the graphic dimension, etc. indicating the graphic shape of the graphic data are interpreted. Then, it is developed into binary or multi-valued design pattern image data as a pattern arranged in a grid having a grid of predetermined quantization dimensions as a unit and output. In other words, the design data is read, the inspection area is virtually divided into squares with a predetermined dimension as a unit, the occupancy rate of the figure in the design pattern is calculated for each square, and the n-bit occupancy rate data is obtained. Output. For example, it is preferable to set one square as one pixel. Then, when to have a resolution of 1/2 8 ^{(= 1/256)} to 1 pixel, the occupancy rate of the pixel allocated the small area region amount corresponding 1/256 of figures are arranged in a pixel Calculate. Then, it becomes 8-bit occupancy rate data. Such squares (inspection pixels) may be matched with the pixels of the measurement data.

次に、参照画像作成回路１１２は、図形のイメージデータである設計パターンの設計画像データに、所定のフィルタ関数を使ってフィルタ処理を施す。これにより、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである設計画像データをマルチ１次電子ビーム２０の照射によって得られる像生成特性に合わせることができる。作成された参照画像の画素毎の画像データは比較回路１０８に出力される。 Next, the reference image creation circuit 112 filters the design image data of the design pattern, which is the image data of the figure, by using a predetermined filter function. Thereby, the design image data in which the image intensity (shade value) is the image data on the design side of the digital value can be matched with the image generation characteristics obtained by the irradiation of the multi-primary electron beam 20. The image data for each pixel of the created reference image is output to the comparison circuit 108.

そして、フレーム領域３０毎に、フレーム画像と参照画像とが比較されることになるが、ここで、上述したように、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０の電流量が検査途中、特に画像取得動作途中で変動した場合、検査画像上での階調値が変動する要因になる。その結果、パターンの検査において、誤検出が生じることにつながる。また、例えば、ストライプ領域３２のスキャン動作が終わった後に、マルチ１次電子ビーム２０の照射位置にステージ１０５上のファラディーカップが位置するようにステージ１０５を移動させて、ファラディーカップでビーム電流量を測定することも考えられる。しかしながら、かかる手法では、電流検出のための時間が余分に必要となり、検査時間の増加につながってしまう。そこで、実施の形態１では、基板１０１上のマルチ１次電子ビーム２０での走査を待機する走査待機時間に同期して、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０の電流値を測定する。具体的には、以下のように動作する。 Then, the frame image and the reference image are compared for each frame region 30, and as described above, the current amount of each primary electron beam 10 of the multi-primary electron beam 20 is in the process of being inspected. In particular, if it fluctuates during the image acquisition operation, it becomes a factor that the gradation value on the inspection image fluctuates. As a result, erroneous detection occurs in the pattern inspection. Further, for example, after the scanning operation of the stripe region 32 is completed, the stage 105 is moved so that the farady cup on the stage 105 is positioned at the irradiation position of the multi-primary electron beam 20, and the beam current is generated by the faradi cup. It is also possible to measure the amount. However, such a method requires extra time for current detection, which leads to an increase in inspection time. Therefore, in the first embodiment, the current value of each primary electron beam 10 of the multi-primary electron beam 20 is measured in synchronization with the scanning standby time of waiting for scanning by the multi-primary electron beam 20 on the substrate 101. do. Specifically, it operates as follows.

図５は、実施の形態１におけるマルチ電流検出器の構成を説明するための図である。図５において、マルチ電流検出器２１５の検出面には、マルチ１次電子ビーム２０と同様に複数の検出素子１１がアレイ配置される。ここでは画像を生成することを目的とするものではないため、単に、各検出素子１１に突入した１次電子ビーム１０の電流値が測定できれば良い。よって、２次電子画像を生成するためのマルチ検出器２２２よりも簡易な構造のもので構わない。 FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of the multi-current detector according to the first embodiment. In FIG. 5, a plurality of detection elements 11 are arranged in an array on the detection surface of the multi-current detector 215, similarly to the multi-primary electron beam 20. Since the purpose here is not to generate an image, it is sufficient that the current value of the primary electron beam 10 that has entered each detection element 11 can be measured. Therefore, a structure having a simpler structure than the multi-detector 222 for generating a secondary electron image may be used.

図６は、実施の形態１におけるビーム偏向と電流検出タイミングとの関係の一例を示す図である。図６に示すように、ステージ１０５が連続移動しながらマルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に照射する場合、マルチ１次電子ビーム２０の照射位置がステージ１０５の移動に追従するように主偏向器２０８によって一括偏向によるトラッキング動作が行われる。１回のトラッキング動作にかかる時間がスキャン時間となる。そして、スキャン時間内に、副偏向器２０９による、ｘ、ｙ方向への一括偏向により、各１次電子ビーム１０は、自身のビームが位置するサブ照射領域２９内を走査する。図６の例では、サブ照射領域２９内でのｘ方向の位置が固定された状態でｙ方向へのラインスキャンが実施され、ｙ方向の終端までラインスキャンが進んだ後に、ｘ方向の位置が隣の画素へと移動し、また、同様に、ｘ方向の位置が固定された状態でｙ方向へのラインスキャンが実施される。かかる動作を繰り返すことでサブ照射領域２９内の全体がスキャンされる。そして、１つのサブ照射領域２９のスキャンが終了したら、トラッキング動作がリセットされ、主偏向器２０８によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって照射位置が、元のトラッキング動作の開始位置に振り戻される。同様に、副偏向器２０９によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって照射位置が、元のスキャン開始位置に振り戻される。ステージ１０５は例えば連続移動により移動しているので、かかるビーム偏向の振り戻しにより、マルチ１次電子ビーム２０の照射位置が同じストライプ領域３２内の隣接する矩形領域３３へと移動する。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between the beam deflection and the current detection timing in the first embodiment. As shown in FIG. 6, when the substrate 101 is irradiated with the multi-primary electron beam 20 while the stage 105 continuously moves, the main deflector so that the irradiation position of the multi-primary electron beam 20 follows the movement of the stage 105. The tracking operation by batch deflection is performed by 208. The time required for one tracking operation is the scan time. Then, within the scanning time, each primary electron beam 10 scans in the sub-irradiation region 29 in which its own beam is located by batch deflection in the x and y directions by the sub-deflector 209. In the example of FIG. 6, the line scan in the y direction is performed with the position in the x direction fixed in the sub-irradiation region 29, and after the line scan proceeds to the end in the y direction, the position in the x direction is set. It moves to the adjacent pixel, and similarly, a line scan in the y direction is performed with the position in the x direction fixed. By repeating this operation, the entire sub-irradiation region 29 is scanned. Then, when the scanning of one sub-irradiation region 29 is completed, the tracking operation is reset, and the irradiation position is swung to the original tracking operation start position by the collective deflection of the entire multi-primary electron beam 20 by the main deflector 208. Returned. Similarly, the irradiation position is swung back to the original scan start position by the collective deflection of the entire multi-primary electron beam 20 by the sub-deflector 209. Since the stage 105 is moving, for example, by continuous movement, the beam deflection is swung back to move the irradiation position of the multi-primary electron beam 20 to the adjacent rectangular region 33 in the same stripe region 32.

かかるマルチ１次電子ビーム２０の照射位置の振り戻しの期間は、基板１０１上のスキャンを待機するスキャン待機時間（走査待機時間）となる。そこで、実施の形態１では、主偏向器２０８および副偏向器２０９（第１の偏向器）による走査用のビーム偏向の振り戻し時間であるスキャン待機時間を利用して、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０の電流値を検出する。具体的には、画像取得用のビーム偏向を担う主偏向器２０８及び副偏向器２０９よりも上流側に配置される一括偏向器２１２（第２の偏向器）でスキャン待機時間と同期してマルチ１次電子ビーム２０全体を一括して偏向する。ここでは、マルチ電流検出器２１５に向けてマルチ１次電子ビーム２０を一括偏向する。マルチ電流検出器２１５の検出面は、一括偏向器２１２により偏向されるマルチ１次電子ビーム２０の中心軸軌道に直交する向きになるように斜めに配置される。 The period for swinging back the irradiation position of the multi-primary electron beam 20 is the scan waiting time (scanning standby time) for waiting for scanning on the substrate 101. Therefore, in the first embodiment, the multi-primary electron beam 20 utilizes the scan waiting time, which is the swing-back time of the beam deflection for scanning by the main deflector 208 and the sub-deflector 209 (first deflector). The current value of each primary electron beam 10 is detected. Specifically, the main deflector 208, which is responsible for beam deflection for image acquisition, and the batch deflector 212 (second deflector), which is arranged upstream of the sub-deflector 209, are used in synchronization with the scan standby time. The entire primary electron beam 20 is deflected at once. Here, the multi-primary electron beam 20 is collectively deflected toward the multi-current detector 215. The detection surface of the multi-current detector 215 is arranged obliquely so as to be orthogonal to the central axis orbit of the multi-primary electron beam 20 deflected by the collective deflector 212.

ここで、図１の例では、主偏向器２０８および副偏向器２０９の２段偏向によりスキャン動作を行う構成について説明しているが、これに限るものではない。１段の偏向器、例えば、主偏向器２０８でトラッキング動作を行いながらサブ照射領域２９内のスキャン動作を行っても構わない。或いは３段以上の偏向器でスキャン動作を行っても構わない。 Here, in the example of FIG. 1, a configuration in which a scanning operation is performed by two-stage deflection of the main deflector 208 and the sub-deflector 209 is described, but the present invention is not limited to this. The scanning operation in the sub-irradiation region 29 may be performed while the tracking operation is performed by the one-stage deflector, for example, the main deflector 208. Alternatively, the scanning operation may be performed with a deflector having three or more stages.

マルチ電流検出器２１５は、スキャン待機時間に同期して、一括偏向器２１２により偏向されたマルチ１次電子ビーム２０の電流値を検出する。具体的には、マルチ電流検出器２１５では、各検出素子１１が、マルチ１次電子ビーム２０のうち、担当１次電子ビーム１０の電流値を測定する。一括偏向器２１２及びマルチ電流検出器２１５は、主偏向器２０８及び副偏向器２０９よりもマルチ１次電子ビーム２０の進行方向の上流側に配置される。主偏向器２０８及び副偏向器２０９よりも上流側でビーム偏向されたマルチ１次電子ビーム２０の電流値をマルチ電流検出器２１５で検出することにより、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によるビームの振り戻しの影響を排除できる。また、一括偏向器２１２及びマルチ電流検出器２１５は、ビームセパレーター２１４よりもマルチ１次電子ビーム２０の進行方向の上流側に配置される。ビームセパレーター２１４よりも上流側でビーム偏向されたマルチ１次電子ビーム２０の電流値をマルチ電流検出器２１５で検出することにより、２次電子ビームの影響を排除できる。 The multi-current detector 215 detects the current value of the multi-primary electron beam 20 deflected by the batch deflector 212 in synchronization with the scan standby time. Specifically, in the multi-current detector 215, each detection element 11 measures the current value of the primary electron beam 10 in charge of the multi-primary electron beam 20. The batch deflector 212 and the multi-current detector 215 are arranged upstream of the main deflector 208 and the sub-deflector 209 in the traveling direction of the multi-primary electron beam 20. By detecting the current value of the multi-primary electron beam 20 beam-deflected on the upstream side of the main deflector 208 and the sub-deflector 209 with the multi-current detector 215, the beam by the main deflector 208 and the sub-deflector 209 is detected. The effect of turning back can be eliminated. Further, the batch deflector 212 and the multi-current detector 215 are arranged on the upstream side in the traveling direction of the multi-primary electron beam 20 with respect to the beam separator 214. By detecting the current value of the multi-primary electron beam 20 beam-deflected on the upstream side of the beam separator 214 with the multi-current detector 215, the influence of the secondary electron beam can be eliminated.

また、制限アパーチャ基板２１３には、通常のスキャン動作時にマルチ１次電子ビーム２０全体が通過する通過孔の他に、一括偏向器２１２で偏向されたマルチ１次電子ビーム２０を通過させる通過孔が形成される。通過孔のサイズを調整することで、マルチ電流検出器２１５の各検出素子１１が誤って他のビームの電流値を測定しないように制御できる。 Further, the limiting aperture substrate 213 has a passage hole through which the entire multi-primary electron beam 20 passes during normal scanning operation, and a passage hole through which the multi-primary electron beam 20 deflected by the batch deflector 212 passes. It is formed. By adjusting the size of the passage hole, each detection element 11 of the multi-current detector 215 can be controlled so as not to erroneously measure the current value of another beam.

マルチ電流検出器２１５で測定された各１次電子ビーム１０の電流値データは、測定順に検出回路１３０に出力される。検出回路１３０内では、図示しないＡ／Ｄ変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、補正回路１３２に出力される。サブ照射領域２９のスキャン動作毎に各１次電子ビーム１０の電流値が測定されるので、検査途中、特に画像取得動作途中のリアルタイムの電流値データを得ることができる。 The current value data of each primary electron beam 10 measured by the multi-current detector 215 is output to the detection circuit 130 in the order of measurement. In the detection circuit 130, analog detection data is converted into digital data by an A / D converter (not shown) and output to the correction circuit 132. Since the current value of each primary electron beam 10 is measured for each scanning operation of the sub-irradiation region 29, it is possible to obtain real-time current value data during the inspection, particularly during the image acquisition operation.

補正回路１３２（補正処理部）は、転送された被検査画像データ（フレーム画像データ）（第１の画像）を入力する。そして、補正回路１３２は、検出されたマルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０の電流値の変動量に応じて被検査画像データを補正する。具体的には、電流値の変動に応じてゲインを変動させる。電流値が小さくなった１次電子ビーム１０で撮像された画素データについては、ゲインを大きくすることで階調値を補正する。逆に、電流値が大きくなった１次電子ビーム１０で撮像された画素データについては、ゲインを小さくすることで階調値を補正する。補正回路１３２は、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０の電流値を測定する毎に、各ビームで撮像された画像のゲイン値を調整する。これにより、リアルタイムで画像補正ができる。補正された被検査画像データ（フレーム画像データ）（第１の画像）は、比較回路１０８に転送される。 The correction circuit 132 (correction processing unit) inputs the transferred image data to be inspected (frame image data) (first image). Then, the correction circuit 132 corrects the image data to be inspected according to the amount of fluctuation of the current value of each primary electron beam 10 of the detected multi-primary electron beam 20. Specifically, the gain is fluctuated according to the fluctuation of the current value. For the pixel data captured by the primary electron beam 10 in which the current value is reduced, the gradation value is corrected by increasing the gain. On the contrary, for the pixel data captured by the primary electron beam 10 having a large current value, the gradation value is corrected by reducing the gain. The correction circuit 132 adjusts the gain value of the image captured by each beam each time the current value of each primary electron beam 10 of the multi-primary electron beam 20 is measured. As a result, image correction can be performed in real time. The corrected image to be inspected image data (frame image data) (first image) is transferred to the comparison circuit 108.

上述した例では、サブ照射領域２９のスキャン動作を行うごとに、ビーム偏向の振り戻し時間に同期して、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０の電流値を測定する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、図４に示すように、ストライプ領域３２間のステージの移動時間もスキャン待機時間となる。そこで、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０の電流値を測定するスキャン待機時間として、複数のストライプ領域３２のストライプ領域間のステージ１０５の移動時間を用いても好適である。電流値を測定する動作の内容は上述した内容と同様である。 In the above-described example, a case where the current value of each primary electron beam 10 of the multi-primary electron beam 20 is measured in synchronization with the swing-back time of the beam deflection is described every time the scanning operation of the sub-irradiation region 29 is performed. However, it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 4, the moving time of the stage between the stripe areas 32 is also the scan waiting time. Therefore, it is also preferable to use the moving time of the stage 105 between the stripe regions of the plurality of stripe regions 32 as the scan standby time for measuring the current value of each primary electron beam 10 of the multi-primary electron beam 20. The content of the operation for measuring the current value is the same as the content described above.

図７は、実施の形態１における比較回路内の構成を示す内部構成図の一例である。図７において、比較回路１０８内には、磁気ディスク装置等の記憶装置５０，５２、位置合わせ部５７、及び比較処理部５８が配置される。位置合わせ部５７、及び比較処理部５８といった各「〜部」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「〜部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。位置合わせ部５７、及び比較処理部５８内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度図示しないメモリに記憶される。 FIG. 7 is an example of an internal configuration diagram showing a configuration in the comparison circuit according to the first embodiment. In FIG. 7, storage devices 50 and 52 such as a magnetic disk device, an alignment unit 57, and a comparison processing unit 58 are arranged in the comparison circuit 108. Each "-part" such as the alignment unit 57 and the comparison processing unit 58 includes a processing circuit, and the processing circuit includes an electric circuit, a computer, a processor, a circuit board, a quantum circuit, a semiconductor device, or the like. .. Further, a common processing circuit (same processing circuit) may be used for each “~ part”. Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. The input data or the calculated result required in the alignment unit 57 and the comparison processing unit 58 are stored in a memory (not shown) each time.

比較回路１０８内では、転送された被検査画像データ（フレーム画像データ）が、位置回路１０７からの各位置を示す情報と共に、記憶装置５０に一時的に格納される。また、転送された参照画像データが、記憶装置５２に一時的に格納される。 In the comparison circuit 108, the transferred image data to be inspected (frame image data) is temporarily stored in the storage device 50 together with the information indicating each position from the position circuit 107. Further, the transferred reference image data is temporarily stored in the storage device 52.

そして、位置合わせ部５７は、フレーム領域３０毎に、被検査画像となるフレーム画像（第１の画像）と、当該フレーム画像に対応する参照画像（第２の画像）とを読み出し、画素３６より小さいサブ画素単位で、両画像を位置合わせする。例えば、最小２乗法で位置合わせを行えばよい。 Then, the alignment unit 57 reads out the frame image (first image) to be the image to be inspected and the reference image (second image) corresponding to the frame image for each frame area 30, and reads from the pixel 36. Align both images in small sub-pixel units. For example, the alignment may be performed by the method of least squares.

そして、比較部５８は、フレーム画像（第１の画像）と、参照画像（第２の画像）とを比較する。比較部５８は、所定の判定条件に従って画素３６毎に両者を比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素３６毎の階調値差が判定閾値Ｔｈよりも大きければ欠陥と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置１０９、モニタ１１７、若しくはメモリ１１８に出力される、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。 Then, the comparison unit 58 compares the frame image (first image) with the reference image (second image). The comparison unit 58 compares the two for each pixel 36 according to a predetermined determination condition, and determines the presence or absence of a defect such as a shape defect. For example, if the gradation value difference for each pixel 36 is larger than the determination threshold value Th, it is determined as a defect. Then, the comparison result is output. The comparison result may be output to the storage device 109, the monitor 117, or the memory 118, or may be output from the printer 119.

なお、上述したダイ−データベース検査の他、同一基板上の異なる場所の同一パターンを撮像した測定画像データ同士を比較するダイ−ダイ検査を行っても好適である。或いは、自己の測定画像だけを用いて検査しても構わない。 In addition to the die-database inspection described above, it is also preferable to perform a die-die inspection in which measurement image data obtained by capturing the same pattern at different locations on the same substrate are compared with each other. Alternatively, the inspection may be performed using only the self-measured image.

以上のようにして、スキャン動作の途中で測定された各１次電子ビーム１０の電流値の変動に応じてリアルタイムに補正されたフレーム画像を使って、欠陥の有無及び欠陥の位置が検出される。 As described above, the presence or absence of defects and the positions of defects are detected using the frame image corrected in real time according to the fluctuation of the current value of each primary electron beam 10 measured during the scanning operation. ..

以上のように、実施の形態１によれば、各１次電子ビーム１０の電流値の測定タイミングをスキャン待機時間に同期させるので、検査時間の増加を抑制しながら、画像取得動作途中でのマルチビームの各ビームの電流量の変動を測定できる。そのため、リアルタイムでの画像補正ができ、高精度なパターン検査ができる。 As described above, according to the first embodiment, since the measurement timing of the current value of each primary electron beam 10 is synchronized with the scan standby time, the multi in the middle of the image acquisition operation while suppressing the increase in the inspection time. The fluctuation of the current amount of each beam of the beam can be measured. Therefore, image correction can be performed in real time, and highly accurate pattern inspection can be performed.

実施の形態２．
実施の形態２では、さらに、多極子電極アレイが搭載された収差補正器を配置すると共に、収差補正器に各１次電子ビーム１０の電流検出機能を追加した構成を説明する。以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様である。 Embodiment 2.
In the second embodiment, a configuration will be described in which an aberration corrector equipped with a multi-pole electrode array is further arranged, and a current detection function for each primary electron beam 10 is added to the aberration corrector. Hereinafter, the contents other than the points particularly described are the same as those in the first embodiment.

図８は、実施の形態２におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。図８において、電子ビームカラム１０２内に、収差補正器２２０が追加された点以外は、図１と同様である。図８において、収差補正器２２０は、電磁レンズ２０５の磁場内に配置されると好適である。一括偏向器２１２は、収差補正器２２０よりも上流側に配置される。 FIG. 8 is a configuration diagram showing the configuration of the pattern inspection device according to the second embodiment. FIG. 8 is the same as FIG. 1 except that the aberration corrector 220 is added to the electron beam column 102. In FIG. 8, it is preferable that the aberration corrector 220 is arranged in the magnetic field of the electromagnetic lens 205. The batch deflector 212 is arranged on the upstream side of the aberration corrector 220.

図９は、実施の形態２における収差補正器の構成を示す図である。収差補正器２２０は、互いに所定の隙間を開けて配置される、３段以上の電極基板により構成される。図９では、中段電極基板１２が示されている。中段電極基板１２を挟む上下の電極基板の図示は省略している。中段電極基板１２には、マルチ１次電子ビーム２０が通過する位置に複数の通過孔１３（開口部）が形成される。通過孔１３毎に通過するビームを挟むようにそれぞれ例えば８極の電極１６で構成される複数の電極セットが配置される場合を示している。各電極１６は、導電性材料で形成される。また、電極基板１２は、例えば、シリコン材で形成され、例えば、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ：微小電気機械システム）技術を用いて、電極基板１２上に配線層を形成して、それぞれ対応する配線上に、各電極１６が形成される。各電極１６が互いに導通しないように電極基板１２上に形成される。 FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an aberration corrector according to the second embodiment. The aberration corrector 220 is composed of three or more stages of electrode substrates arranged with a predetermined gap between them. In FIG. 9, the middle electrode substrate 12 is shown. The upper and lower electrode substrates sandwiching the middle electrode substrate 12 are not shown. A plurality of passage holes 13 (openings) are formed in the middle electrode substrate 12 at positions through which the multi-primary electron beam 20 passes. The case where a plurality of electrode sets composed of, for example, 8-pole electrodes 16 are arranged so as to sandwich a beam passing through each of the passing holes 13 is shown. Each electrode 16 is made of a conductive material. Further, the electrode substrate 12 is formed of, for example, a silicon material, and for example, using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology, a wiring layer is formed on the electrode substrate 12, and the corresponding wirings are formed. Each electrode 16 is formed on the top. The electrodes 16 are formed on the electrode substrate 12 so that they do not conduct with each other.

また、図９に示すように、例えば、中段電極基板１２には、複数の通過孔１３の形成領域の隣の領域に、マルチ電流検出器２１５が配置される。マルチ電流検出器２１５には、マルチ１次電子ビーム２０が衝突する位置に複数の検出素子１１が配置される。図９の例では、３×３本のマルチ１次電子ビーム１０を用いる場合について示している。 Further, as shown in FIG. 9, for example, on the middle electrode substrate 12, a multi-current detector 215 is arranged in a region adjacent to a region where a plurality of passage holes 13 are formed. In the multi-current detector 215, a plurality of detection elements 11 are arranged at positions where the multi-primary electron beam 20 collides. In the example of FIG. 9, a case where a 3 × 3 multi-primary electron beam 10 is used is shown.

また、図示しない上下の電極基板にも、それぞれマルチ１次電子ビーム２０が通過する位置に複数の通過孔（開口部）が形成される。図示しない上下の電極基板には、グランド電位がそれぞれ印加される。図示しない上下の電極基板におけるマルチ電流検出器２１５に対応する開口部は、マルチ１次電子ビーム２０全体が通過可能なサイズに形成されると好適である。 Further, a plurality of passage holes (openings) are formed in the upper and lower electrode substrates (not shown) at positions where the multi-primary electron beam 20 passes. Ground potentials are applied to the upper and lower electrode substrates (not shown). It is preferable that the openings corresponding to the multi-current detector 215 in the upper and lower electrode substrates (not shown) are formed in a size that allows the entire multi-primary electron beam 20 to pass through.

マルチ１次電子ビーム２０の１次電子ビーム１０毎に、それぞれ個別に８極の電極１６の電位を制御することで、像面湾曲、非点、及び／或いはディストーション等の収差を個別に補正できる。 By individually controlling the potentials of the 8-pole electrodes 16 for each of the primary electron beams 10 of the multi-primary electron beam 20, aberrations such as curvature of field, astigmatism, and / or distortion can be individually corrected. ..

そして、上述したスキャン待機時間に、一括偏向器２１２によりマルチ１次電子ビーム２０全体をマルチ電流検出器２１５に向けて一括して偏向する。これにより、マルチ電流検出器２１５は、スキャン待機時間に同期して、一括偏向器２１２により偏向されたマルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０の電流値を検出する。 Then, during the scan standby time described above, the entire multi-primary electron beam 20 is collectively deflected toward the multi-current detector 215 by the batch deflector 212. As a result, the multi-current detector 215 detects the current value of each primary electron beam 10 of the multi-primary electron beam 20 deflected by the batch deflector 212 in synchronization with the scan standby time.

以上のように、収差補正器２２０を配置する場合には、収差補正器２２０にマルチ電流検出器２１５を搭載できる。 As described above, when the aberration corrector 220 is arranged, the multi-current detector 215 can be mounted on the aberration corrector 220.

以上の説明において、一連の「〜回路」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「〜回路」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録されればよい。例えば、位置回路１０７、比較回路１０８、及び参照画像作成回路１１２等は、上述した少なくとも１つの処理回路で構成されても良い。 In the above description, the series of "~ circuits" includes a processing circuit, and the processing circuit includes an electric circuit, a computer, a processor, a circuit board, a quantum circuit, a semiconductor device, and the like. Further, a common processing circuit (same processing circuit) may be used for each “~ circuit”. Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. The program for executing the processor or the like may be recorded on a recording medium such as a magnetic disk device, a magnetic tape device, an FD, or a ROM (read-only memory). For example, the position circuit 107, the comparison circuit 108, the reference image creation circuit 112, and the like may be configured by at least one of the above-mentioned processing circuits.

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。 The embodiment has been described above with reference to a specific example. However, the present invention is not limited to these specific examples.

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。 In addition, although the description of parts that are not directly necessary for the description of the present invention, such as the device configuration and control method, is omitted, the required device configuration and control method can be appropriately selected and used.

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのパターン検査装置及びパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。 In addition, all pattern inspection devices and pattern inspection methods that include the elements of the present invention and can be appropriately redesigned by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.

１０１次電子ビーム
１１検出素子
１２中段電極基板
１３通過孔
１６電極
２０マルチ１次電子ビーム
２２穴
２９サブ照射領域
３０フレーム領域
３１フレーム画像
３２ストライプ領域
３３矩形領域
３４照射領域
５０，５２記憶装置
５７位置合わせ部
５８比較処理部
１００検査装置
１０１基板
１０２電子ビームカラム
１０３検査室
１０６検出回路
１０７位置回路
１０８比較回路
１０９記憶装置
１１０制御計算機
１１２参照画像作成回路
１１４ステージ制御回路
１１７モニタ
１１８メモリ
１１９プリンタ
１２０バス
１２２レーザ測長システム
１２３チップパターンメモリ
１２４レンズ制御回路
１２６電流検出偏向制御回路
１２８偏向制御回路
１３０検出回路
１３２補正回路
１４２ステージ駆動機構
１５０画像取得機構
１６０制御系回路
２００電子ビーム
２０１電子銃
２０２照明レンズ
２０３成形アパーチャアレイ基板
２０５縮小レンズ
２０７対物レンズ
２０８主偏向器
２０９副偏向器
２１２一括偏向器
２１３制限アパーチャ基板
２１４ビームセパレーター
２１５マルチ電流検出器
２１６ミラー
２１８偏向器
２２０収差補正器
２２２マルチ検出器
２２４，２２６投影レンズ
３００マルチ２次電子ビーム
３３０検査領域
３３２チップ 10 Primary electron beam 11 Detection element 12 Middle-stage electrode substrate 13 Passing hole 16 Electrode 20 Multi-primary electron beam 22 Hole 29 Sub-irradiation area 30 Frame area 31 Frame image 32 Stripe area 33 Rectangular area 34 Irradiation area 50, 52 Storage device 57 Alignment unit 58 Comparison processing unit 100 Inspection device 101 Board 102 Electrode ray column 103 Inspection room 106 Detection circuit 107 Position circuit 108 Comparison circuit 109 Storage device 110 Control computer 112 Reference image creation circuit 114 Stage control circuit 117 Monitor 118 Memory 119 Printer 120 Bus 122 Laser length measurement system 123 Chip pattern memory 124 Lens control circuit 126 Current detection Deflection control circuit 128 Deflection control circuit 130 Detection circuit 132 Correction circuit 142 Stage drive mechanism 150 Image acquisition mechanism 160 Control system circuit 200 Electron beam 201 Electron gun 202 Lighting Lens 203 Molded aperture array substrate 205 Reduction lens 207 Objective lens 208 Main deflector 209 Sub-deflector 212 Collective deflector 213 Limitation aperture substrate 214 Beam separator 215 Multi-current detector 216 Mirror 218 Deflector 220 Abrasive corrector 222 Multi-detector 224 , 226 Projection lens 300 Multi-secondary electron beam 330 Inspection area 332 Chip

Claims

マルチ１次電子ビームを形成するマルチビーム形成機構と、
前記マルチ１次電子ビームを偏向することにより、パターンが形成された試料面上を前記マルチ１次電子ビームで走査する第１の偏向器と、
前記マルチ１次電子ビームで前記試料面上を走査することに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを検出するマルチ２次電子ビーム検出器と、
前記試料面上の走査を待機する走査待機時間に同期して、前記マルチ１次電子ビームを一括して偏向する第２の偏向器と、
前記走査待機時間に同期して、偏向された前記マルチ１次電子ビームの電流値を検出する電流検出器と、
検出された前記マルチ２次電子ビームに基づく前記パターンの第１の画像と、前記第１の画像に対応する第２の画像とを比較する比較部と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。 A multi-beam formation mechanism that forms a multi-primary electron beam,
A first deflector that scans the patterned sample surface with the multi-primary electron beam by deflecting the multi-primary electron beam.
A multi-secondary electron beam detector that detects a multi-secondary electron beam emitted by scanning the sample surface with the multi-primary electron beam, and a multi-secondary electron beam detector.
A second deflector that collectively deflects the multi-primary electron beam in synchronization with the scanning waiting time that waits for scanning on the sample surface.
A current detector that detects the current value of the deflected multi-primary electron beam in synchronization with the scanning standby time, and
A comparison unit that compares the first image of the pattern based on the detected multi-secondary electron beam with the second image corresponding to the first image.
A pattern inspection device characterized by being equipped with.

前記走査待機時間として、前記第１の偏向器による走査用のビーム偏向の振り戻し時間を用いることを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。 The pattern inspection apparatus according to claim 1, wherein as the scanning standby time, a swing-back time of beam deflection for scanning by the first deflector is used.

前記試料を載置するステージをさらに備え、
前記試料の検査領域は、複数のストライプ領域に分割され、
前記走査待機時間として、前記複数のストライプ領域のストライプ領域間の前記ステージの移動時間を用いることを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。 Further equipped with a stage on which the sample is placed,
The inspection area of the sample is divided into a plurality of stripe areas.
The pattern inspection apparatus according to claim 1, wherein the moving time of the stage between the stripe regions of the plurality of stripe regions is used as the scanning standby time.

前記試料面から放出される前記マルチ２次電子ビームを前記マルチ１次電子ビームから分離するビームセパレーターをさらに備え、
前記電流検出器は、前記ビームセパレーターよりも前記マルチ１次電子ビームの進行方向の上流側に配置されることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のパターン検査装置。 A beam separator for separating the multi-secondary electron beam emitted from the sample surface from the multi-primary electron beam is further provided.
The pattern inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the current detector is arranged on the upstream side in the traveling direction of the multi-primary electron beam with respect to the beam separator.

検出された前記マルチ１次電子ビームの電流値の変動量に応じて前記第１の画像を補正する補正処理部をさらに備え、
前記比較部は、補正された第１の画像を用いて比較することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のパターン検査装置。 A correction processing unit that corrects the first image according to the detected fluctuation amount of the current value of the multi-primary electron beam is further provided.
The pattern inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the comparison unit compares using a corrected first image.

マルチ１次電子ビームを形成する工程と、
第１の偏向器を用いて前記マルチ１次電子ビームを偏向することにより、パターンが形成された試料面上を前記マルチ１次電子ビームで走査する工程と、
前記マルチ１次電子ビームで前記試料面上を走査することに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを検出する工程と、
前記試料面上の走査を待機する走査待機時間に同期して、第２の偏向器を用いて前記マルチ１次電子ビームを一括して偏向する工程と、
前記走査待機時間に同期して、偏向された前記マルチ１次電子ビームの電流値を電流検出器で検出する工程と、
検出された前記マルチ２次電子ビームに基づく前記パターンの第１の画像と、前記第１の画像に対応する第２の画像とを比較する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン検査方法。 The process of forming a multi-primary electron beam and
A step of scanning the patterned sample surface with the multi-primary electron beam by deflecting the multi-primary electron beam using the first deflector.
A step of detecting a multi-secondary electron beam emitted due to scanning on the sample surface with the multi-primary electron beam, and a step of detecting the multi-secondary electron beam.
A step of collectively deflecting the multi-primary electron beam by using a second deflector in synchronization with the scanning waiting time of waiting for scanning on the sample surface.
A step of detecting the current value of the deflected multi-primary electron beam with a current detector in synchronization with the scanning standby time, and
A step of comparing the first image of the pattern based on the detected multi-secondary electron beam with the second image corresponding to the first image.
A pattern inspection method characterized by being equipped with.

前記走査待機時間として、前記第１の偏向器による走査用のビーム偏向の振り戻し時間を用いることを特徴とする請求項６記載のパターン検査方法。 The pattern inspection method according to claim 6, wherein as the scanning standby time, the swing-back time of the beam deflection for scanning by the first deflector is used.

前記試料の検査領域は、複数のストライプ領域に分割され、
前記走査待機時間として、前記複数のストライプ領域のストライプ領域間の前記試料を載置するステージの移動時間を用いることを特徴とする請求項６記載のパターン検査方法。 The inspection area of the sample is divided into a plurality of stripe areas.
The pattern inspection method according to claim 6, wherein the scanning standby time uses the moving time of the stage on which the sample is placed between the stripe regions of the plurality of stripe regions.

前記試料面から放出される前記マルチ２次電子ビームは、ビームセパレーターにより前記マルチ１次電子ビームから分離され、
前記電流検出器は、前記ビームセパレーターよりも前記マルチ１次電子ビームの進行方向の上流側に配置されることを特徴とする請求項６〜８いずれかに記載のパターン検査方法。 The multi-secondary electron beam emitted from the sample surface is separated from the multi-primary electron beam by a beam separator.
The pattern inspection method according to any one of claims 6 to 8, wherein the current detector is arranged on the upstream side of the beam separator on the upstream side in the traveling direction of the multi-primary electron beam.

検出された前記マルチ１次電子ビームの電流値の変動量に応じて前記第１の画像を補正する工程をさらに備え、
補正された第１の画像と前記第２の画像とが比較されることを特徴とする請求項６〜９いずれかに記載のパターン検査方法。 A step of correcting the first image according to the amount of fluctuation of the detected current value of the multi-primary electron beam is further provided.
The pattern inspection method according to any one of claims 6 to 9, wherein the corrected first image is compared with the second image.