KR102191812B1 - 멀티 전자 빔 조사 장치, 멀티 전자 빔 검사 장치 및 멀티 전자 빔 조사 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 태양의 멀티 전자 빔 조사 장치는, 입사되는 멀티 전자 빔을 굴절시키는 전자 렌즈와, 전자 렌즈의 자장 중에 배치되고, 상기 멀티 전자 빔의 각 빔에 대하여 개별적으로 바이어스 전위와 편향 전위를 인가 가능한 수차 보정기와, 각 빔이 바이어스 전위와 편향 전위에 의하여 개별적으로 궤도가 수정된 상기 멀티 전자 빔을 시료면에 합초하는 대물 렌즈를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

멀티 전자 빔 조사 장치, 멀티 전자 빔 검사 장치 및 멀티 전자 빔 조사 방법 {MULTIPLE ELECTRON BEAM IRRADIATION APPARATUS, MULTIPLE ELECTRON BEAM INSPECTION APPARATUS AND MULTIPLE ELECTRON BEAM IRRADIATION METHOD}
본 출원은 2018년 5월 18일에 출원된 미국 특허 출원 제62/673,660에 기초하고 그 우선권을 주장한 것으로서, 그 모든 내용이 여기에서 참조로 포함된다.
본 발명은, 멀티 전자 빔 조사 장치, 멀티 전자 빔 검사 장치 및 멀티 전자 빔 조사 방법에 관한 것이다. 예를 들면, 전자선에 의한 멀티 빔을 조사하여 방출되는 패턴의 2 차 전자 화상을 취득하여 패턴을 검사하는 검사 장치에 관한 것이다.
최근, 대규모 집적회로(LSI)의 고집적화 및 대용량화에 수반하여, 반도체 소자에 요구되는 회로 선폭은 점점 좁아지고 있다. 그리고, 많은 제조 코스트가 드는 LSI의 제조에 있어서, 수율의 향상은 빠뜨릴 수 없다. 그러나, 1 기가비트급의 DRAM(랜덤 액세스 메모리)로 대표되듯이, LSI를 구성하는 패턴은, 서브 미크론부터 나노 미터의 오더로 되어 있다. 최근, 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 LSI 패턴 치수의 미세화에 수반하여, 패턴 결함으로서 검출해야 하는 치수도 매우 작은 것으로 되어 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼 상에 전사된 초미세 패턴의 결함을 검사하는 패턴 검사 장치의 고정밀화가 필요해지고 있다. 그 밖에, 수율을 저하시키는 큰 요인의 하나로서, 반도체 웨이퍼 상에 초미세 패턴을 포토리소그래피 기술로 노광, 전사할 때에 사용되는 마스크의 패턴 결함을 들 수 있다. 그 때문에, LSI 제조에 사용되는 전사용 마스크의 결함을 검사하는 패턴 검사 장치의 고정밀화가 필요해지고 있다.
검사 수법으로서는, 반도체 웨이퍼 또는 리소그래피 마스크 등의 기판 상에 형성되어 있는 패턴을 촬상한 측정 화상과, 설계 데이터, 혹은 기판 상의 동일 패턴을 촬상한 측정 화상과 비교함으로써 검사를 행하는 방법이 알려져 있다. 예를 들면, 패턴 검사 방법으로서, 동일 기판 상의 상이한 장소의 동일 패턴을 촬상한 측정 화상 데이터끼리를 비교하는 「die　to　die(다이-다이) 검사」나, 패턴 설계된 설계 데이터를 베이스로 설계 화상 데이터(참조 화상)를 생성하고, 그와 패턴을 촬상한 측정 데이터가 되는 측정 화상을 비교하는 「die　to　database(다이-데이터베이스) 검사」가 있다. 촬상된 화상은 측정 데이터로서 비교 회로로 보내어진다. 비교 회로에서는, 화상끼리의 위치 맞춤 후, 측정 데이터와 참조 데이터를 적절한 알고리즘에 따라 비교하여, 일치하지 않는 경우에는, 패턴 결함 있음이라고 판정한다.
상술한 패턴 검사 장치에서는, 레이저광을 검사 대상 기판에 조사하고, 그 투과상 혹은 반사상을 촬상하는 장치의 외에, 검사 대상 기판 상을 전자 빔으로 주사(스캔)하고, 전자 빔의 조사에 수반하여 검사 대상 기판으로부터 방출되는 2 차 전자를 검출하고, 패턴상을 취득하는 검사 장치의 개발도 진행되고 있다. 전자 빔을 이용한 검사 장치에서는, 또한, 멀티 빔을 이용한 장치의 개발도 진행되고 있다. 멀티 빔에서는, 시야(FOV)를 크게 하면, 광학계의 수차에 의하여 빔의 둔해짐이 커져버린다. 여기서, 하전 입자선에 대하여 광축으로부터 멀어지도록 편향하는 오목 렌즈의 기능을 가지는 편향기가 복수 배치된 편향기 어레이, 렌즈 어레이, 및 사극자 어레이를 조합한 수차 보정기를 사용하여 복수의 하전 입자선을 편향하고, 색 수차 또는 구면 수차를 보정하는 것이 제안되어 있다(JP 2014－229481A). 둔해짐의 보정을 빔마다 행하면, 수차 보정기의 보정 전극에 인가하는 전압이 크고, 전극에서 방전을 일으키는 경우가 있어, 고속으로 전환하는 것이 곤란하다.
본 발명의 일 태양의 멀티 전자 빔 조사 장치는, 입사되는 멀티 전자 빔을 굴절시키는 전자 렌즈와, 상기 전자 렌즈의 자장 중에 배치되고, 상기 멀티 전자 빔의 각 빔에 대하여 개별적으로 바이어스 전위와 편향 전위를 인가 가능한 수차 보정기와, 각 빔이 바이어스 전위와 편향 전위에 의하여 개별적으로 궤도가 수정된 상기 멀티 전자 빔을 시료면에 합초(合焦)하는 대물 렌즈를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양의 멀티 전자 빔 검사 장치는, 입사되는 1 차 멀티 전자 빔을 굴절시키는 전자 렌즈와, 상기 전자 렌즈의 자장 중에 배치되고, 상기 1 차 멀티 전자 빔의 각 빔에 대하여 개별적으로 바이어스 전위와 편향 전위를 인가 가능한 수차 보정기와, 각 빔이 바이어스 전위와 편향 전위에 의하여 개별적으로 궤도가 수정된 상기 1 차 멀티 전자 빔을 시료면에 합초하는 대물 렌즈와, 상기 시료에 상기 1 차 멀티 전자 빔이 조사된 것에 기인하여 방출되는 2 차 멀티 전자 빔을 검출하는 검출기를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양의 멀티 전자 빔 조사 방법은, 전자 렌즈에 멀티 전자 빔의 입사를 받고, 상기 전자 렌즈에 의하여 상기 멀티 전자 빔을 굴절시키고, 상기 전자 렌즈의 자장 중에 배치되는 수차 보정기에 의하여, 상기 멀티 전자 빔의 각 빔에 대하여 개별적으로 바이어스 전위와 편향 전위를 인가하고, 각 빔이 상기 바이어스 전위와 편향 전위에 의하여 개별적으로 궤도가 수정된 상기 멀티 전자 빔을 대물 렌즈에 의하여 시료면에 결상하는 것을 특징으로 한다.
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 패턴 검사 장치의 구성을 도시한 구성도이다.
도 2는, 실시 형태 1에 있어서의 성형 애퍼처 어레이 기판의 구성을 도시한 개념도이다.
도 3은, 실시 형태 1에 있어서의 수차 보정기의 단면 구성의 일예와 배치 위치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4(a) 내지 도 4(c)는, 실시 형태 1에 있어서의 수차 보정기의 각 전극 기판의 일예의 상면도이다.
도 5는, 실시 형태 1의 비교예에 있어서의 수차 보정기에 의한 전자 빔의 궤도 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 실시 형태 1에 있어서의 수차 보정기에 의한 전자 빔의 궤도 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7(a) 및 도 7(b)는, 실시 형태 1에 있어서의 조사되는 빔 사이즈의 일예를 도시한 도면이다.
도 8(a) 및 도 8(b)는, 실시 형태 1에 있어서의 디스토션의 일예를 도시한 도면이다.
도 9(a) 및 도 9(b)는, 실시 형태 1에 있어서의 비점(非點)의 일예를 도시한 도면이다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔 검사 방법의 요부 공정의 일예를 나타내는 플로우차트도이다.
도 11은, 실시 형태 1에 있어서의 반도체 기판에 형성되는 복수의 칩 영역의 일예를 도시한 도면이다.
도 12는, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 조사 영역과 측정용 화소와의 일예를 도시한 도면이다.
도 13은, 실시 형태 1에 있어서의 비교 회로 내의 구성의 일예를 나타내는 구성도이다.
도 14(a) 내지 도 14(c)는, 실시 형태 1의 변형예에 있어서의 수차 보정기의 각 전극 기판의 일예의 상면도이다.
도 15는, 실시 형태 2에 있어서의 전극 세트의 그룹화를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은, 실시 형태 2의 변형예에 있어서의 전극 세트의 그룹화와 전극 배열의 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 실시 형태에서는, 멀티 전자 빔을 조사하는 경우에, 종래보다 작은 전위로 수차 혹은/및 왜곡 등을 작게할 수 있는 장치 및 방법에 대하여 설명한다.
실시 형태 1
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 패턴 검사 장치의 구성을 도시한 구성도이다. 도 1에서, 기판에 형성된 패턴을 검사하는 검사 장치(100)는, 전자 빔 검사 장치의 일예이다. 또한, 검사 장치(100)는, 멀티 전자 빔 검사 장치의 일예이다. 또한, 검사 장치(100)는, 전자 빔 조사 장치의 일예이다. 또한, 검사 장치(100)는, 멀티 전자 빔 조사 장치의 일예이다. 검사 장치(100)는, 화상 취득 기구(150), 및 제어계 회로(160)를 구비하고 있다. 화상 취득 기구(150)는, 전자 빔 컬럼(102)(전자 경통이라고도 함)(멀티 빔 컬럼의 일예), 검사실(103), 검출 회로(106), 칩 패턴 메모리(123), 스테이지 구동 기구(142), 및 레이저 측장 시스템(122)을 구비하고 있다. 전자 빔 컬럼(102) 내에는, 전자 총(201), 조명 렌즈(202), 성형 애퍼처 어레이 기판(203), 전송 렌즈(218, 219), 수차 보정기(220), 축소 렌즈(205), 제한 애퍼처 기판(206), 대물 렌즈(207), 주편향기(208), 부편향기(209), 일괄 블랭킹 편향기(212), 빔 세퍼레이터(214), 투영 렌즈(224, 226), 편향기(228), 및 멀티 검출기(222)가 배치되어 있다.
검사실(103) 내에는, 적어도 XY 평면 상을 이동 가능한 XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는, 검사 대상이 되는 기판(101)(시료)이 배치된다. 기판(101)에는, 노광용 마스크 기판, 및 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판이 포함된다. 기판(101)이 반도체 기판인 경우, 반도체 기판에는 복수의 칩 패턴(웨이퍼 다이)이 형성되어 있다. 기판(101)이 노광용 마스크 기판인 경우, 노광용 마스크 기판에는, 칩 패턴이 형성되어 있다. 칩 패턴은, 복수의 도형 패턴에 의하여 구성된다. 이러한 노광용 마스크 기판에 형성된 칩 패턴이 반도체 기판 상에 복수 회 노광 전사됨으로써, 반도체 기판에는 복수의 칩 패턴(웨이퍼 다이)이 형성되게 된다. 이하, 기판(101)이 반도체 기판인 경우를 주로 설명한다. 기판(101)은, 예를 들면, 패턴 형성면을 상측을 향해 XY 스테이지(105)에 배치된다. 또한, XY 스테이지(105) 상에는, 검사실(103)의 외부에 배치된 레이저 측장 시스템(122)으로부터 조사되는 레이저 측장용의 레이저광을 반사하는 미러(216)가 배치되어 있다. 멀티 검출기(222)는, 전자 빔 컬럼(102)의 외부에서 검출 회로(106)에 접속된다. 검출 회로(106)는, 칩 패턴 메모리(123)에 접속된다.
제어계 회로(160)에서는, 검사 장치(100) 전체를 제어하는 제어 계산기(110)가, 버스(120)를 통하여, 위치 회로(107), 비교 회로(108), 참조 화상 작성 회로(112), 스테이지 제어 회로(114), 수차 보정기 제어 회로(121), 렌즈 제어 회로(124),블랭킹 제어 회로(126), 편향 제어 회로(128), 보정 데이터 생성 회로(130), 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(109), 모니터(117), 메모리(118), 및 프린터(119)에 접속되어 있다. 또한, 편향 제어 회로(128)는, DAC(디지털 아날로그 변환) 앰프(144, 146, 148)에 접속된다. DAC 앰프(146)는, 주편향기(208)에 접속되고, DAC 앰프(144)는, 부편향기(209)에 접속된다.
또한, 칩 패턴 메모리(123)는, 비교 회로(108)에 접속되어 있다. 또한, XY 스테이지(105)는, 스테이지 제어 회로(114)의 제어 하에 구동 기구(142)에 의하여 구동된다. 구동 기구(142)에서는, 예를 들면, 스테이지 좌표계에 있어서의 X 방향, Y 방향, θ방향으로 구동하는 3 축(X－Y－θ) 모터와 같은 구동계가 구성되고, XY 스테이지(105)가 이동 가능하도록 되어 있다. 이들 도시하지 않은 X 모터, Y 모터, θ 모터는, 예를 들면, 스텝 모터를 이용할 수 있다. XY 스테이지(105)는, XYθ 각 축의 모터에 의하여 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하다. 그리고, XY 스테이지(105)의 이동 위치는 레이저 측장 시스템(122)에 의하여 측정되어, 위치 회로(107)로 공급된다. 레이저 측장 시스템(122)은, 미러(216)로부터의 반사광을 수광함으로써, 레이저 간섭법의 원리로 XY 스테이지(105)의 위치를 측장한다. 스테이지 좌표계는, 예를 들면, 멀티 1 차 전자 빔의 광축에 직교하는 면에 대하여, X 방향, Y 방향, θ방향이 설정된다.
전자 총(201)에는, 도시하지 않은 고압 전원 회로가 접속되고, 전자 총(201) 내의 도시하지 않은 필라멘트와 인출 전극 간으로의 고압 전원 회로로부터의 가속 전압의 인가와 함께, 소정의 인출 전극(웨네트)의 전압의 인가와 소정의 온도의 캐소드의 가열에 의하여, 캐소드로부터 방출된 전자군이 가속되어, 전자 빔(200)이 되어 방출된다. 조명 렌즈(202), 전송 렌즈(218), 전송 렌즈(219), 축소 렌즈(205), 대물 렌즈(207), 및 투영 렌즈(224, 226)는, 예를 들면, 전자 렌즈가 이용되고, 함께 렌즈 제어 회로(124)에 의하여 제어된다. 또한, 빔 세퍼레이터(214)도 렌즈 제어 회로(124)에 의하여 제어된다. 일괄 블랭킹 편향기(212)는, 적어도 2 극의 전극군에 의하여 구성되어, 블랭킹 제어 회로(126)에 의하여 제어된다. 주편향기(208)는, 적어도 4 극의 전극군에 의하여 구성되어, 전극마다 배치되는 DAC 앰프(146)를 통하여, 편향 제어 회로(128)에 의하여 제어된다. 마찬가지로, 부편향기(209)는, 적어도 4 극의 전극군에 의하여 구성되어, 전극마다 배치되는 DAC 앰프(144)를 통하여, 편향 제어 회로(128)에 의하여 제어된다. 또한, 수차 보정기(220)는, 수차 보정기 제어 회로(121)에 의하여 제어된다. 또한, 편향기(228)는, 적어도 4 극의 전극으로 구성되고, 전극마다 배치되는 DAC 앰프(148)를 통하여, 편향 제어 회로(128)로 제어된다.
여기서, 도 1에서는, 실시 형태 1을 설명함에 있어서 필요한 구성을 기재하고 있다. 검사 장치(100)에 있어서, 통상, 필요한 그 밖의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2는, 실시 형태 1에 있어서의 성형 애퍼처 어레이 기판의 구성을 도시한 개념도이다. 도 2에서, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는, 2 차원 형상의 가로(x 방향) m1 열×세로(y 방향) n1 단(m1, n1는 2 이상의 정수)의 홀(개구부)(22)이 x, y 방향으로 소정의 배열 피치로 형성되어 있다. 도 2의 예에서는, 23×23의 홀(개구부)(22)이 형성되는 경우를 나타내고 있다. 각 홀(22)은, 모두 동일한 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 혹은, 동일한 외경의 원형이어도 상관없다. 이들 복수의 홀(22)을 전자 빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티 빔(20)이 형성되게 된다. 여기에서는, 가로 세로(x, y 방향)가 모두 2 열 이상의 홀(22)이 배치된 예를 나타냈으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 가로 세로(x, y 방향) 중 어느 일방이 복수 열이고 타방은 1 열뿐이어도 상관없다. 또한, 홀(22)의 배열의 방법은, 도 2와 같이, 가로 세로가 격자 형상으로 배치되는 경우에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 세로 방향(y 방향) k 단째의 열과, k＋1 단째의 열의 홀끼리가, 가로 방향(x 방향)으로 치수 a만큼 이탈되어 배치되어도 된다. 마찬가지로, 세로 방향(y 방향) k＋1 단째의 열과, k＋2 단째의 열의 홀끼리가, 가로 방향(x 방향)으로 치수 b만큼 이탈되어 배치되어도 된다.
도 3은, 실시 형태 1에 있어서의 수차 보정기의 단면 구성의 일예와 배치 위치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 4(a) 내지 도 4(c)는, 실시 형태 1에 있어서의 수차 보정기의 각 전극 기판의 일예의 상면도이다. 도 3 및 도 4(a) 내지 도 4(c)에서, 수차 보정기(220)는, 전송 렌즈(218)의 자장 중에 배치된다. 수차 보정기(220)는, 서로 소정의 간극을 두고 배치되는, 3 단 이상의 전극 기판에 의해 구성된다. 도 3 및 도 4(a) 내지 도 4(c)의 예에서는, 예를 들면, 3 단의 전극 기판(10, 12, 14)(복수의 기판)에 의해 구성되는 수차 보정기(220)가 도시되어 있다. 또한, 도 3 및 도 4(a) 내지 도 4(c)의 예에서는, 3Х3 개의 멀티 빔(20)을 이용하는 경우에 대해 도시하고 있다. 복수의 전극 기판(10, 12, 14)에는, 멀티 빔(20)이 통과하는 복수의 통과 홀이 형성되어 있다. 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 상단 전극 기판(10)에는, 멀티 빔(20)(e)이 통과하는 위치에 복수의 통과 홀(11)(개구부)이 형성된다. 마찬가지로, 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 중단 전극 기판(12)에는, 멀티 빔(20)(e)이 통과하는 위치에 복수의 통과 홀(13)(개구부)이 형성된다. 마찬가지로, 도 4(c)에 도시한 바와 같이, 하단 전극 기판(14)에는, 멀티 빔(20)(e)이 통과하는 위치에 복수의 통과 홀(15)(개구부)이 형성된다. 상단 전극 기판(10)과 하단 전극 기판(14)은, 도전성 재료를 이용하여 형성된다. 혹은, 절연 재료의 표면에 도전성 재료의 막을 형성해도 된다. 상단 전극 기판(10)과 하단 전극 기판(14)에는, 수차 보정기 제어 회로(121)에 의해, 모두 그라운드 전위(GND)가 인가된다.
한편, 상단 전극 기판(10)과 하단 전극 기판(14)에 개재된 중단의 전극 기판(12)에는, 멀티 빔(20)의 각 빔의 통과 홀(13)마다 각각 통과하는 빔을 개재하도록 각각 4 극 이상의 전극(16a, 16b, 16c, 16d)으로 구성되는 복수의 전극 세트가 배치된다. 전극(16a, 16b, 16c, 16d)은, 도전성 재료로 형성된다. 또한, 전극 기판(12)은, 예를 들면, 실리콘재로 형성되고, 예를 들면, MEMS(Micro　Electro　Mechanical　Systems：미소 전기 기계 시스템) 기술을 이용하여, 전극 기판(12) 상에 배선층을 형성하고, 각각 대응하는 배선 상에, 전극(16a, 16b, 16c, 16d)이 형성된다. 전극(16a, 16b, 16c, 16d)이 서로 도통하지 않도록 전극 기판(12) 상에 형성된다. 예를 들면, 배선층과 절연층이 실리콘 기판 상에 형성되고, 절연층 상에 전극(16a, 16b, 16c, 16d)을 배치하여, 대응하는 배선에 접속시키면 된다. 통과 홀(13)용의 전극 세트의 전극(16a, 16b, 16c, 16d)에는, 빔마다, 4 극 전부에 동일한 전위가 되는 바이어스 전위(제1 궤도 보정 전위)가 개별적으로 인가 가능하도록 구성된다. 바이어스 전위로서, 음의 전위가 인가된다. 또한, 각 전극 세트에서는, 통과 홀(13)을 개재하여 대향하는 2 개의 전극(16a, 16b)(혹은/및 16c, 16d) 간에 전위차(전압)가 생기도록 일방의 전극에 필요에 따라 개별의 편향 전위(제2 궤도 보정 전위)가 인가 가능하도록 구성된다. 따라서, 수차 보정기 제어 회로(121)에는, 통과 홀(13)마다(빔마다)에, 바이어스 전위를 인가하기 위한 1 개의 전원 회로와, 편향 전위를 인가하기 위한 적어도 2 개의 전원 회로가 배치된다. 각 통과 홀(13)용의 전극 세트가 8 극으로 구성되는 경우라면, 통과 홀(13)마다, 바이어스 전위를 인가하기 위한 1 개의 전원 회로와, 편향 전위를 인가하기 위한 적어도 4 개의 전원 회로가 배치되게 된다.
화상 취득 기구(150)는, 전자 빔에 의한 멀티 빔(20)을 이용하여, 도형 패턴이 형성된 기판(101)으로부터 도형 패턴의 피검사 화상을 취득한다. 이하, 검사 장치(100)에 있어서의 화상 취득 기구(150)의 동작에 대하여 설명한다.
전자 총(201)(방출원)으로부터 방출된 전자 빔(200)은, 조명 렌즈(202)에 의하여 거의 수직으로 성형 애퍼처 어레이 기판(203) 전체를 조명한다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 직사각형의 복수의 홀(22)(개구부)이 형성되고, 전자 빔(200)은, 모든 복수의 홀(22)이 포함되는 영역을 조명한다. 복수의 홀(22)의 위치에 조사된 전자 빔(200)의 각 일부가, 이러한 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)을 각각 통과함으로써, 예를 들면, 직사각형의 복수의 전자 빔(멀티 빔)(20a~20c)(도 1의 실선)(멀티 1 차 전자 빔)이 형성된다.
형성된 멀티 빔(20a~20c)은, 전송 렌즈(218, 219)에 의하여 전송된다. 환언하면, 전송 렌즈(218, 219)는, 멀티 빔(20)의 입사를 받아 멀티 빔(20)을 굴절시킨다. 멀티 빔(20a~20c)이 전송 렌즈(218)의 자장 중을 통과하고 있는 동안에, 수차 보정기(220)는, 멀티 빔(20)의 각 빔에 개별적으로 바이어스 전위를 인가함으로써, 빔마다 기판(101)면 상에서의 초점 위치를 보정하여 상면(像面) 수차를 보정함과 동시에, 각 빔에 대하여 개별적으로 독립하여 편향 전위를 인가함으로써 개별적으로 빔 궤도를 수정하고, 비점, 및/혹은 왜곡(위치 이탈)을 개별적으로 보정한다.
개별적으로 빔 궤도가 보정된 멀티 빔(20a~20c)은, 그 후, 크로스오버(C.O.)를 형성하고, 멀티 빔(20)의 각 빔의 크로스오버 위치에 배치된 빔 세퍼레이터(214)를 통과한 후, 축소 렌즈(205)에 의하여 축소되어, 제한 애퍼처 기판(206)에 형성된 중심의 홀을 향해 나아간다. 여기서, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의하여, 멀티 빔(20a~20c) 전체가 일괄하여 편향된 경우에는, 제한 애퍼처 기판(206)의 중심의 홀로부터 위치가 이탈되어, 제한 애퍼처 기판(206)에 의하여 차폐된다. 한편, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의하여 편향되지 않은 멀티 빔(20a~20c)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 제한 애퍼처 기판(206)의 중심의 홀을 통과한다. 이러한 일괄 블랭킹 편향기(212)의 ON/OFF에 의하여, 블랭킹 제어가 행해지고, 빔의 ON/OFF가 일괄 제어된다. 이와 같이, 제한 애퍼처 기판(206)은, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의하여 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 멀티 빔(20a~20c)을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 형성된, 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 빔 군에 의하여, 검사용의 멀티 빔(20a~20c)이 형성된다.
제한 애퍼처 기판(206)을 통과하고, 수차 보정기(220)에 의하여 각 빔이 바이어스 전위와 편향 전위에 의하여 개별적으로 궤도가 수정된 멀티 빔(20a~20c)은, 대물 렌즈(207)에 의해 기판(101)(시료)면 상에 초점이 맞추어져(합초되어), 원하는 축소율의 패턴상(빔 지름)이 되고, 주편향기(208) 및 부편향기(209)에 의하여, 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 멀티 빔(20) 전체가 동일 방향으로 일괄하여 편향되고, 각 빔의 기판(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다. 이러한 경우에, 주편향기(208)에 의하여, 멀티 빔(20)이 주사하는 마스크 다이의 기준 위치에 멀티 빔(20) 전체를 일괄 편향한다. 실시 형태 1에서는, 예를 들면, XY 스테이지(105)를 연속 이동시키면서 스캔을 행한다. 그 때문에, 주편향기(208)는, 더욱 XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록 트랙킹 편향을 행한다. 그리고, 부편향기(209)에 의하여, 각 빔이 각각 대응하는 영역 내를 주사하도록 멀티 빔(20) 전체를 일괄 편향한다. 한번에 조사되는 멀티 빔(20)은, 이상적이게는 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)의 배열 피치에 상술한 원하는 축소율(1/a)을 곱한 피치로 배열된다. 이와 같이, 전자 빔 컬럼(102)은, 한번에 2 차원 형상의 m1×n1 개의 멀티 빔(20)을 기판(101)에 조사한다.
기판(101)의 원하는 위치에 멀티 빔(20)이 조사된 것에 기인하여 기판(101)으로부터 멀티 빔(20)의 각 빔에 대응하는, 반사 전자를 포함하는 2 차 전자의 다발(멀티 2 차 전자 빔(300))(도 1의 점선)이 방출된다.
기판(101)으로부터 방출된 멀티 2 차 전자 빔(300)은, 대물 렌즈(207)에 의하여, 멀티 2 차 전자 빔(300)의 중심측으로 굴절되어, 제한 애퍼처 기판(206)에 형성된 중심의 홀을 향해 나아간다. 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 멀티 2 차 전자 빔(300)은, 축소 렌즈(205)를 통하여, 빔 세퍼레이터(214)로 진행된다.
여기서, 빔 세퍼레이터(214)는 멀티 빔(20)이 진행하는 방향(광축)에 직교하는 면 상에서 전계와 자계를 직교하는 방향으로 발생시킨다. 전계는 전자의 진행 방향에 관계없이 동일한 방향으로 힘을 미친다. 이에 대하여, 자계는 프레밍 왼손 법칙에 따라 힘을 미친다. 그 때문에 전자의 침입 방향에 의해 전자에 작용하는 힘의 방향을 변화시킬 수 있다. 빔 세퍼레이터(214)에 상측으로부터 침입해 오는 멀티 빔(20)(1 차 전자 빔)에는, 전계에 의한 힘과 자계에 의한 힘이 상쇄하고, 멀티 빔(20)은 하방으로 직진한다. 이에 대하여, 빔 세퍼레이터(214)에 하측으로부터 침입해 오는 멀티 2 차 전자 빔(300)에는, 전계에 의한 힘과 자계에 의한 힘이 모두 동일한 방향으로 움직이고, 멀티 2 차 전자 빔(300)은 기울기 상방으로 굽혀진다.
기울기 상방으로 굽혀진 멀티 2 차 전자 빔(300)은, 투영 렌즈(224, 226)에 의하여, 굴절되면서 멀티 검출기(222)에 투영된다. 멀티 검출기(222)는, 투영된 멀티 2 차 전자 빔(300)을 검출한다. 멀티 검출기(222)는, 예를 들면, 도시하지 않은 다이오드형의 2 차원 센서를 가진다. 그리고, 멀티 빔(20)의 각 빔에 대응하는 다이오드형의 2 차원 센서 위치에 있어서, 멀티 2 차 전자 빔(300)의 각 2 차 전자가 다이오드형의 2 차원 센서에 충돌하여 전자를 발생하고, 2 차 전자 화상 데이터를 후술하는 화소마다에 생성한다. 또한, XY 스테이지(105)를 연속 이동시키면서 스캔을 행하므로, 상술한 바와 같이 트랙킹 편향이 행해진다. 이러한 트랙킹 편향에 수반하는 편향 위치의 이동에 맞추어, 편향기(228)는, 멀티 2 차 전자 빔(300)을 멀티 검출기(222)의 수광면에 있어서의 원하는 위치에 조사시키도록 편향한다. 그리고, 멀티 2 차 전자 빔(300)은, 멀티 검출기(222)에서 검출된다.
도 5는, 실시 형태 1의 비교예에 있어서의 수차 보정기에 의한 전자 빔의 궤도 보정을 설명하기 위한 도면이다. 도 5에서, 비교예에서는, 수차 보정기(221)가 전송 렌즈(218)의 자장 공간으로부터 벗어난 위치에 배치되는 경우를 나타내고 있다. 도 5의 예에서는, 수차 보정기(221)로서, 3 단의 전극 기판을 이용하여, 멀티 빔 중 중심 빔이 통과하는 부분을 나타내고 있다. 상단 전극 기판과 하단 전극 기판에는 그라운드 전위를 인가하고, 중단 전극 기판에 음의 바이어스 전위를 인가하는 경우에 대하여 도시하고 있다. 도 5의 예에서는, 중단 전극 기판 상의 4 극의 전극에 대해서는 도시를 생략하고 있다. 도 5의 예에서는, 바이어스 전위만을 인가하는 경우에 대하여 설명한다. 따라서, 도 5의 예에서는, 1 개의 빔에 대한 정전 렌즈와 같은 구성을 나타내고 있다. 검사 장치(100)에서의 취득하는 화상의 시야의 크기를 크게 하면 수차가 커진다. 또한, 각 빔의 기판(101) 상에서의 조사 위치의 설계 위치로부터의 이탈(왜곡)은, 빔의 샷마다 부편향기(209) 등에 의한 편향 위치에 의하여 변화하므로, 후술하는 바와 같이, 왜곡 보정을 맞추어 행하는 경우에는, 샷마다 다이나믹하게 보정할 필요가 생긴다. 이러한 수차를 비교예의 수차 보정기(221)로 보정하기 위하여, 예를 들면, －10kV의 가속 전압으로 방출된 고속으로 이동하는 전자 빔(e)에 대하여, 전송 렌즈(218)에 의하여 합초되는 중간상의 초점 위치를 변경하기 위해서는, 가속 전압과 동일한 정도의 예를 들면, －10kV 정도의 바이어스 전위가 필요해진다. 이와 같이, 수차 보정기(221)에 인가하는 전압이 너무 크므로, 전극 기판 간에 방전이 일어나고, 수차 보정기(221)에 의하여 빔의 샷마다 초점 위치를 다이나믹하게 보정하는 고속 전환 동작을 행하는 것이 곤란해지는 경우가 있을 수 있다. 또한, 전압이 크므로 정정(整正) 시간도 길게 필요해져, 점점 고속 전환 동작이 곤란해진다.
도 6은, 실시 형태 1에 있어서의 수차 보정기에 의한 전자 빔의 궤도 보정을 설명하기 위한 도면이다. 도 6에서, 실시 형태 1의 수차 보정기(220)는 전송 렌즈(218)의 자장 중에 배치된다. 도 6의 예에서는, 수차 보정기(220)의 3 단의 전극 기판 중, 멀티 빔 중 중심 빔이 통과하는 부분을 나타내고 있다. 도 6의 예에서는, 중단 전극 기판(12) 상의 4 극의 전극(16)에 대해서는 도시를 생략하고 있다. 도 6의 예에서는, 설명의 이해를 용이하게 하기 위하여, 바이어스 전위만을 인가하는 경우에 대하여 설명한다. 따라서, 도 6의 예에서는, 1 개의 빔에 대한 정전 렌즈와 같은 구성을 나타내고 있다. 검사 장치(100)에서의 취득하는 화상의 시야의 크기를 크게 하면 수차가 커진다. 또한, 각 빔의 기판(101) 상에서의 조사 위치의 설계 위치로부터의 이탈(왜곡)은, 빔의 샷마다 부편향기(209) 등에 의한 편향 위치에 의하여 변화하므로, 후술하는 바와 같이, 왜곡 보정을 맞추어 행하는 경우에는, 샷마다 다이나믹하게 보정할 필요가 생긴다. 수차 보정기(220)는, 바이어스 전위를 가변으로 제어하는 것에 의하여, 멀티 빔(20)의 각 빔의 초점 위치를 개별적으로 보정한다. 여기서, 예를 들면, －10kV의 가속 전압으로 방출된 고속으로 이동하는 전자 빔(e)이 전송 렌즈(218)의 자장에 진입하면, 이러한 자장에 의하여 전자의 이동 속도가 느려진다. 따라서, 전송 렌즈(218)에 의하여 합초되는 중간상의 초점 위치를 변경하는 경우, 전자의 이동 속도가 늦어지고 있는 상태, 환언하면 전자의 에너지가 작아지고 있는 상태에서, 수차 보정기(220)에 의하여 전자 빔의 궤도를 수정하므로, 중단 전극 기판에 인가하는 바이어스 전위는, 예를 들면 -10kV의 가속 전압에 대하여, 예를 들면, 1/100인 -100V 정도로 저감할 수도 있다. 따라서, 전극 기판 간에 방전이 일어나지 않고, 수차 보정기(220)에 의하여 빔의 샷마다 초점 위치를 다이나믹하게 보정하는 고속 동작을 행하는 것이 가능해진다. 또한, 인가하는 바이어스 전위를 작게 할 수 있으므로, 그 만큼, 정정 시간도 짧게 할 수 있다. 따라서, 동작 전환 시간을 단축할 수 있고, 고속 전환 동작을 용이하게 할 수 있다. 이에 의하여, 상면 수차(상면 만곡)를 다이나믹하게 보정할 수 있다.
도 7(a) 및 도 7(b)는, 실시 형태 1에 있어서의 조사되는 빔 사이즈의 일예를 도시한 도면이다. 도 7(a) 및 도 7(b)의 예에서는, 멀티 빔(20) 중, 중심 빔(31a)을 중심으로 x 방향으로 배열된 5 개의 빔의 기판(101) 상에 조사되는 빔 사이즈의 일예를 나타내고 있다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)이 x, y 방향으로 소정의 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다면, 이상적이게는, 도 7(b)에 도시한 바와 같이, 기판(101) 상에 조사되는 멀티 빔(20)의 빔 사이즈는 모두 같은 사이즈로 배열될 것이다. 그러나, 조명 렌즈(202), 전송 렌즈(218, 219), 축소 렌즈(205), 및/혹은 대물 렌즈(207)라고 하는 전자 렌즈 등의 광학계를 사용함으로써, 상면 만곡 등에 의해, 도 7(a)에 도시하듯이, 중심 빔(31a), 빔(31b), 빔(31c)의 순서로 기판(101) 상에서의 빔 사이즈가 커져 버린다. 즉, 외측의 빔일수록, 기판(101) 상에서의 빔 사이즈가 커져버린다. 빔 사이즈의 변화는, 어느 정도의 경향은 존재한다고 해도, 빔마다 달라져버린다. 패턴 검사에서는, 빔 사이즈가 다르면, 2 차 전자의 방출 수가 변화하므로 검출되는 감도가 달라져버린다. 그 때문에, 취득되는 상이 달라져버려, 유사 결함을 일으키기 쉬워짐과 동시에, 결함을 놓쳐버리게 되기도 한다. 상면 만곡은, 기판(101) 상에서의 각 빔의 초점 위치를 이탈시킴으로써 보정할 수 있다. 이에, 실시 형태 1에서, 수차 보정기(220)는, 멀티 빔(20)의 각 빔의 초점 위치를 개별적으로 보정하여 상면 만곡을 보정한다. 이러한 경우에, 수차 보정기(220)는, 도 7(b)에 도시한 바와 같이, 멀티 빔(20) 중, 중심 빔의 빔 지름과 외측의 빔의 빔 지름이 같은 사이즈가 되도록 보정한다. 환언하면, 수차 보정기(220)에 의하여, 작은 빔 사이즈를 큰 빔 사이즈에 맞춘다. 또한 환언하면, 가장 큰 빔 사이즈에, 다른 빔의 빔 사이즈를 맞춘다. 빔 사이즈는 기판(101) 상에서의 초점 위치를 이탈시킴(보정함)으로써 조정할 수 있다. 큰 빔 사이즈에 맞추므로 둔해짐이 커지지만, 빔 간에서의 검출 감도를 맞출 수 있다.
또한, 도 6의 예에서는, 4 극의 전극(16)의 도시를 생략하였으나, 실시 형태 1에서는, 상면 수차(상면 만곡)의 보정 외에, 또한, 각 빔의 기판(101) 상에서의 조사 위치의 설계 위치로부터의 이탈(왜곡 수차) 및 비점의 보정도 동시에 행한다.
도 8(a) 및 도 8(b)는, 실시 형태 1에 있어서의 왜곡 수차(디스토션)의 일예를 도시한 도면이다. 도 8(a) 및 도 8(b)의 예에서는, 5Х5 개의 멀티 빔(20)을 이용한 경우에 대하여 도시하고 있다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)이 x, y 방향으로 소정의 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있으면, 이상적이게는, 도 8(b)에 도시한 바와 같이, 기판(101) 상에 조사되는 멀티 빔(20)의 조사 위치(19)도 소정의 축소율로 매트릭스 형상으로 배치될 것이다. 그러나, 조명 렌즈(202), 전송 렌즈(218, 219), 축소 렌즈(205), 및/혹은 대물 렌즈(207)라고 하는 전자 렌즈 등의 광학계를 사용함으로써, 도 8(a)에 도시한 바와 같이, 디스토션(왜곡 수차)이 발생되어 버린다. 디스토션의 형태는 조건에 따라, 준형(樽型) 또는 핀쿠션형이라고 불리우는 분포를 취한다. 일반적으로는 자기 렌즈의 디스토션은 반경 방향에 추가로 회전 방향의 이탈도 발생한다. 도 8(a)에서는, 회전 성분이 생기지 않는 조건에서의 예를 나타내고 있다. 멀티 빔(20)에 생기는 디스토션의 방향 및 위치 이탈량은, 어느 정도의 경향은 존재한다고 해도, 빔마다 달라져버린다. 그 때문에, 이러한 디스토션을 보정하기 위해서는, 개별 빔마다 보정할 필요가 있다. 이에, 실시 형태 1에서는, 수차 보정기(220)를 이용하여 빔마다 빔 궤도를 보정한다.
도 9(a) 및 도 9(b)는, 실시 형태 1에 있어서의 비점의 일예를 도시한 도면이다. 도 9(a) 및 도 9(b)의 예에서는, 3Х3 개의 멀티 빔(20)을 이용한 경우에 대하여 도시하고 있다. 도 9(b)에 도시한 바와 같이, 이상적이게는, 각 빔은, 원형으로 조사된다. 그러나, 조명 렌즈(202), 전송 렌즈(218, 219), 축소 렌즈(205), 및/혹은 대물 렌즈(207)라고 하는 전자 렌즈 등의 광학계를 사용함으로써, 도 9(a)에 도시한 바와 같이, 비점 수차가 생겨버리는 경우가 있다. 그 때문에, 도 9(a)에 도시한 바와 같이, 기판(101)(시료)면 상에서 x, y 방향의 2 차 방향으로 초점 위치가 이탈되어, 초점 위치에서 빔이 이른바 타원 형상이 되고, 조사되는 빔에 둔해짐이 생겨버린다. 멀티 빔(20)에 생기는 비점의 방향 및 위치 이탈량은, 멀티 빔(20)의 중심으로부터 방사 형상으로 연장되도록 타원 형상이 되는 경향이 있지만, 빔마다 달라져버린다. 그 때문에, 이러한 비점을 보정하기 위해서는, 개별 빔마다 보정할 필요가 있다. 이에, 실시 형태 1에서는, 디스토션 외에, 또한, 비점에 대해서도 수차 보정기(220)를 이용하여 빔마다 빔 궤도를 보정한다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔 검사 방법의 요부 공정의 일예를 나타내는 플로우차트도이다. 도 10에서, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔 검사 방법은, 상면 만곡량 측정 공정(S102)과, 바이어스 전위 연산 공정(S103)과, 디스토션 및 비점 측정 공정(S104)과, 보정 데이터 생성 공정(S105)과, 피검사 화상 취득 공정(S106)과, 다이나믹 보정 공정(S108)과, 참조 화상 작성 공정(S110)과, 위치 맞춤 공정(S120)과, 비교 공정(S122)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다. 도 10에 도시하는 상면 만곡량 측정 공정(S102)과, 디스토션 및 비점 측정 공정(S104)과, 보정 데이터 생성 공정(S105)과, 다이나믹 보정 공정(S108)과, 피검사 화상 취득 공정(S106)이란, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔 조사 방법의 요부 공정이기도 하다.
상면 만곡량 측정 공정(S102)으로서, 우선, 검사 장치(100)를 사용하여, 상면 만곡을 측정한다. 측정 결과는, 기억 장치(109)에 저장해둔다.
바이어스 전위 연산 공정(S103)으로서, 보정 데이터 생성 회로(130)는, 측정된 상면 만곡을 보정하는 수차 보정기(220)의 각 빔용의 전극(16)에 인가하는 빔마다의 개별의 바이어스 전위를 연산한다. 혹은, 실험에 의하여, 각 빔의 바이어스 전위를 가변으로 하면서, 상면 만곡을 보정하는 각 빔의 바이어스 전위를 조정해도 된다. 조정된 상면 만곡을 보정하는 각 빔용의 바이어스 전위의 데이터는, 보정 데이터 생성 회로(130)로 출력된다.
디스토션 및 비점 측정 공정(S104)으로서, 검사 장치(100)를 사용하여, 디스토션 및 비점을 측정한다. 단, 이러한 양은, 성형 애퍼처의 위치에 따른 빔의 형상, 성형 애퍼처의 가공 오차에 의한 양과, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 같은 홀(22)을 통과한 같은 위치의 빔(이하, 같은 빔)을 이용하는 경우에도, 샷마다의 주편향기(208) 및 부편향기(209)에 의한 편향량에 따라, 상이해지는 양과의 합계로 이루어진다. 따라서, 각 샷 상태에서 생기는 디스토션 및 비점을 측정한다. 측정 결과는, 기억 장치(109)에 저장해둔다. 또한, 상면 만곡의 보정에 의하여 디스토션 및 비점이 변화하는 경우가 있으므로, 상면 만곡을 보정하는 각 빔의 바이어스 전위를 인가한 상태에서 디스토션 및 비점을 측정하면 바람직하다.
보정 데이터 생성 공정(S105)으로서, 보정 데이터 생성 회로(130)는, 바이어스 전위의 데이터 외에, 디스토션 및 비점을 보정하기 위한 편향 전위를 연산하고, 샷마다의 편향량에 대응하는 수차 보정기(220)의 각 빔용의 전극(16)에 인가하기 위한 빔마다의 개별의 편향 전위의 데이터를 생성한다. 생성된 각 빔용의 개별의 바이어스 전위의 데이터와 개별의 편향 전위의 데이터는, 샷 순서대로 수차 보정기 제어 회로(121)로 출력된다. 멀티 빔(20)의 샷 순서의 조사 위치는, 검사 시켄스에 의하여 정해지므로, 보정 데이터 생성 회로(130) 내에서, 이러한 검사 시켄스에 따라, 각 빔용의 개별의 바이어스 전위의 데이터와 개별의 편향 전위의 데이터를 미리 순서를 바꾸어두면 된다.
피검사 화상 취득 공정(S106)으로서, 화상 취득 기구(150)는, 수차 보정기(220)를 통과한 멀티 빔(20)을 사용하여, 기판(101)(시료)에 형성된 패턴의 2 차 전자 화상을 취득한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다. 상술한 바와 같이, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에 의하여 형성된 멀티 빔(20a~20c)은, 전송 렌즈(218, 219)에 의하여 전송된다.
전송 렌즈(218)의 자장을 통과 중, 후술하는 바와 같이 수차 보정기(220)에 의하여 멀티 빔(20a~20c)은 개별적으로 빔 궤도가 보정되게 된다. 개별적으로 빔 궤도가 보정된 멀티 빔(20a~20c)은, 그 후, 빔 세퍼레이터(214), 축소 렌즈(205), 일괄 블랭킹 편향기(212), 및 제한 애퍼처 기판(206)을 통과하고, 대물 렌즈(207)에 의하여 기판(101)(시료)면 상에 초점이 맞추어져(합초되어), 주편향기(208) 및 부편향기(209)에 의해, 각 빔의 기판(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다.
기판(101)의 원하는 위치에 멀티 빔(20)이 조사된 것에 기인하여 기판(101)으로부터 멀티 빔(20)의 각 빔에 대응하는, 반사 전자를 포함하는 2 차 전자의 다발(멀티 2 차 전자 빔(300))(도 1의 점선)이 방출된다. 기판(101)으로부터 방출된 멀티 2 차 전자 빔(300)은, 대물 렌즈(207), 축소 렌즈(205)를 통과하고, 빔 세퍼레이터(214)로 진행되어, 기울기 상방으로 굽혀진다. 기울기 상방으로 굽혀진 멀티 2 차 전자 빔(300)은, 투영 렌즈(224, 226)에 의하여 굴절되면서 멀티 검출기(222)에 투영된다.
도 11은, 실시 형태 1에 있어서의 반도체 기판에 형성되는 복수의 칩 영역의 일예를 도시한 도면이다. 도 11에서, 기판(101)이 반도체 기판(웨이퍼)인 경우, 반도체 기판(웨이퍼)의 검사 영역(330)에는, 복수의 칩(웨이퍼 다이)(332)이 2 차원의 어레이 형상으로 형성되어 있다. 각 칩(332)에는, 노광용 마스크 기판에 형성된 1 칩분의 마스크 패턴이 도시하지 않은 노광 장치(스테퍼)에 의해, 예를 들면, 1/4로 축소되어 전사되어 있다. 각 칩(332) 내는, 예를 들면, 2 차원 형상의 가로(x 방향) m2 열Х세로(y 방향) n2 단(m2, n2는 2 이상의 정수) 개의 복수의 마스크 다이(33)로 분할된다. 실시 형태 1에서는, 이러한 마스크 다이(33)가 단위 검사 영역이 된다.
도 12는, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 조사 영역과 측정용 화소와의 일예를 도시한 도면이다. 도 12에서, 각 마스크 다이(33)는, 예를 들면, 멀티 빔의 빔 사이즈로 메쉬 형상의 복수의 메쉬 영역에 분할된다. 이러한 각 메쉬 영역이, 측정용 화소(36)(단위 조사 영역)가 된다. 도 12의 예에서는, 9Х9 열의 멀티 빔의 경우를 나타내고 있다. 1 회의 멀티 빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)은, (기판(101)면 상에 있어서의 멀티 빔(20)의 x 방향의 빔 간 피치에 x 방향의 빔수를 곱한 x 방향 사이즈)Х(기판(101)면 상에 있어서의 멀티 빔(20)의 y 방향의 빔 간 피치에 y 방향의 빔수를 곱한 y 방향 사이즈)로 정의된다. 도 12의 예에서는, 조사 영역(34)이 마스크 다이(33)와 동일한 사이즈의 경우를 나타내고 있다. 단, 이에 한정되는 것은 아니다. 조사 영역(34)이 마스크 다이(33)보다 작아도 된다. 혹은 커도 상관없다. 그리고, 조사 영역(34) 내에, 1 회의 멀티 빔(20)의 조사로 조사 가능한 복수의 측정용 화소(28)(1 샷 시의 빔의 조사 위치)이 나타내어져 있다. 환언하면, 인접하는 측정용 화소(28) 간의 피치가 멀티 빔의 각 빔 간의 피치가 된다. 도 12의 예에서는, 인접하는 4 개의 측정용 화소(28)로 둘러싸임과 동시에, 4 개의 측정용 화소(28) 중 하나의 측정용 화소(28)를 포함한 정사각형의 영역에서 1 개의 서브 조사 영역(29)을 구성한다. 도 12의 예에서는, 각 서브 조사 영역(29)은, 4Х4 화소(36)로 구성되는 경우를 나타내고 있다.
실시 형태 1에 있어서의 스캔 동작으로는, 마스크 다이(33)마다에 스캔(주사)된다. 도 12의 예에서는, 어느 하나의 마스크 다이(33)를 주사하는 경우의 일예를 나타내고 있다. 멀티 빔(20)이 모두 사용되는 경우에는, 하나의 조사 영역(34) 내에는, x, y 방향으로(2 차원 형상으로) m1Хn1 개의 서브 조사 영역(29)이 배열되게 된다. 1 번째의 마스크 다이(33)에 멀티 빔(20)이 조사 가능한 위치로 XY 스테이지(105)를 이동시킨다. 그리고, 편향기(208)에 의하여, XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록, 트랙킹 편향을 행하면서, 트랙킹 편향되고 있는 상태에서, 해당 마스크 다이(33)를 조사 영역(34)으로서 해당 마스크 다이(33) 내를 주사(스캔 동작)한다. 멀티 빔(20)을 구성하는 각 빔은, 서로 상이한 어느 한 서브 조사 영역(29)를 담당하게 된다. 그리고, 각 샷 시에, 각 빔은, 담당 서브 조사 영역(29) 내의 동일한 위치에 상당하는 1 개의 측정용 화소(28)를 조사하게 된다. 도 12의 예에서는, 편향기(208)에 의하여, 각 빔은, 1 샷째에 담당 서브 조사 영역(29) 내의 최하단의 오른쪽으로부터 1 번째의 측정용 화소(36)를 조사하도록 편향된다. 그리고, 1 샷째의 조사가 행해진다. 이어서, 편향기(208)에 의해 멀티 빔(20) 전체를 일괄하여 y 방향으로 1 측정용 화소(36)분만큼 빔 편향 위치를 시프트시키고, 2 샷째에 담당 서브 조사 영역(29) 내의 아래로부터 2 단째의 오른쪽으로부터 1 번째의 측정용 화소(36)를 조사한다. 마찬가지로, 3 샷째에 담당 서브 조사 영역(29) 내의 아래로부터 3 단째의 오른쪽으로부터 1 번째의 측정용 화소(36)를 조사한다. 4 샷째에 담당 서브 조사 영역(29) 내의 아래로부터 4 단째의 오른쪽으로부터 1 번째의 측정용 화소(36)를 조사한다. 이어서, 편향기(208)에 의해 멀티 빔(20) 전체를 일괄하여 최하단의 오른쪽으로부터 2 번째의 측정용 화소(36)의 위치로 빔 편향 위치를 시프트시키고, 마찬가지로 y 방향을 향하여, 측정용 화소(36)를 순서대로 조사해 간다. 이러한 동작을 반복하여, 1 개의 빔으로 1 개의 서브 조사 영역(29) 내의 모든 측정용 화소(36)를 순서대로 조사해 간다. 1 회의 샷으로는, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 각 홀(22)을 통과함으로써 형성된 멀티 빔에 의하여, 최대로 각 홀(22)과 동일한 수의 빔 샷에 따른 멀티 2 차 전자 빔(300)이 한번에 검출된다.
이상과 같이, 멀티 빔(20) 전체에서는, 마스크 다이(33)를 조사 영역(34)으로서 주사(스캔)하게 되지만, 각 빔은, 각각 대응하는 1 개의 서브 조사 영역(29)을 주사하게 된다. 그리고, 1 개의 마스크 다이(33)의 주사(스캔)가 종료되면, 인접하는 다음의 마스크 다이(33)가 조사 영역(34)이 되도록 이동하고, 이러한 인접하는 다음의 마스크 다이(33)의 주사(스캔)를 행한다. 이러한 동작을 반복하여, 각 칩(332)의 주사를 진행시켜 간다. 멀티 빔(20)의 샷에 의하여, 그때마다, 조사된 측정용 화소(36)로부터 2 차 전자 빔이 방출되고, 멀티 검출기(222)에서 검출된다. 실시 형태 1에서는, 멀티 검출기(222)의 단위 검출 영역 사이즈는, 각 측정용 화소(36)로부터 상방으로 방출된 2 차 전자를 측정용 화소(36)마다(혹은 서브 조사 영역(29)마다) 검출한다.
이상과 같이 멀티 빔(20)을 이용하여 주사함으로써, 싱글 빔으로 주사하는 경우보다도 고속으로 스캔 동작(측정)을 할 수 있다. 또한, 스텝 앤드 리핏 동작으로 각 마스크 다이(33)의 스캔을 행해도 되고, XY 스테이지(105)를 연속 이동시키면서 각 마스크 다이(33)의 스캔을 행하는 경우여도 된다. 조사 영역(34)이 마스크 다이(33)보다 작은 경우에는, 해당 마스크 다이(33) 중에서 조사 영역(34)을 이동시키면서 스캔 동작을 행하면 된다.
기판(101)이 노광용 마스크 기판인 경우에는, 노광용 마스크 기판에 형성된 1 칩분의 칩 영역을, 예를 들면, 상술한 마스크 다이(33)의 사이즈로 직사각형 형상으로 복수의 스트라이프 영역으로 분할한다. 그리고, 스트라이프 영역마다에, 상술한 동작과 동일한 주사로 각 마스크 다이(33)를 주사하면 된다. 노광용 마스크 기판에 있어서의 마스크 다이(33)의 사이즈는, 전사 전의 사이즈이므로 반도체 기판의 마스크 다이(33)의 4 배의 사이즈가 된다. 그 때문에, 조사 영역(34)이 노광용 마스크 기판에 있어서의 마스크 다이(33)보다 작은 경우에는, 1 칩분의 스캔 동작이 증가(예를 들면, 4 배)하게 된다. 그러나, 노광용 마스크 기판에는 1 칩분의 패턴이 형성되므로, 4 칩보다 많은 칩이 형성되는 반도체 기판에 비해 스캔 회수는 적어도 된다.
이상과 같이, 화상 취득 기구(150)는, 멀티 빔(20)을 이용하여, 도형 패턴이 형성된 피검사 기판(101) 상을 주사하고, 멀티 빔(20)이 조사된 것에 기인하여 피검사 기판(101)으로부터 방출되는, 멀티 2 차 전자 빔(300)을 검출한다. 멀티 검출기(222)에 의해 검출된 각 측정용 화소(36)로부터의 2 차 전자의 검출 데이터(2 차 전자 화상：측정 화상：피검사 화상)는, 측정 순으로 검출 회로(106)로 출력된다. 검출 회로(106) 내에서는, 도시하지 않은 A/D 변환기에 의하여, 아날로그의 검출 데이터가 디지털 데이터로 변환되어 칩 패턴 메모리(123)에 저장된다. 이와 같이 하여, 화상 취득 기구(150)는, 기판(101) 상에 형성된 패턴의 측정 화상을 취득한다. 그리고, 예를 들면, 1 개의 칩(332)분의 검출 데이터가 축적된 단계에서, 칩 패턴 데이터로서, 위치 회로(107)로부터의 각 위치를 도시한 정보와 함께, 비교 회로(108)로 전송된다.
다이나믹 보정 공정(S108)으로서, 피검사 화상 취득 공정(S106)과 병행하여, 전송 렌즈(218)의 자장 중에 배치된 수차 보정기(220)는, 복수의 전극 세트의 전극 세트마다, 4 극 이상의 전극(16)을 이용하여, 대응하는 빔의 상면 만곡을 개별적으로 보정한다. 또한, 수차 보정기(220)는, 복수의 전극 세트의 전극 세트마다, 4 극 이상의 전극(16)을 이용하여, 대응하는 빔의 비점 수차를 개별적으로 보정한다. 또한, 수차 보정기(220)는, 복수의 전극 세트의 전극 세트마다, 4 극 이상의 전극(16)을 이용하여, 대응하는 빔의 기판(101)(시료)면 상에서의 설계 위치로부터의 왜곡(디스토션)을 개별적으로 보정한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다. 수차 보정기 제어 회로(121)로부터 상면 만곡을 보정하는 각 빔의 개별 바이어스 전위와, 디스토션 및 비점을 보정하는 각 빔의 개별 편향 전위가 인가된 수차 보정기(220)에 의해, 전송 렌즈(218)를 통과 중의 멀티 빔(20)의 각 빔의 궤도가 보정된다. 수차 보정기(220)에 의한 개별의 바이어스 전위의 데이터와 개별의 편향 전위의 데이터는, 샷마다 멀티 빔(20)의 일괄 편향되는 편향량에 따라 다이나믹하게 제어된다.
참조 화상 작성 공정(S110)으로서, 참조 화상 작성 회로(112)(참조 화상 작성부)는, 피검사 화상에 대응하는 참조 화상을 작성한다. 참조 화상 작성 회로(112)는, 기판(101)에 패턴을 형성하는 기초가 된 설계 데이터, 혹은 기판(101)에 형성된 패턴의 노광 이미지 데이터로 정의된 설계 패턴 데이터에 기초하여, 프레임 영역마다에 참조 화상을 작성한다. 프레임 영역으로서, 예를 들면, 마스크 다이(33)를 이용하면 바람직하다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다. 우선, 기억 장치(109)로부터 제어 계산기(110)를 통해 설계 패턴 데이터를 읽어내고, 읽어내어진 설계 패턴 데이터로 정의된 각 도형 패턴을 2 값 내지는 다값의 이미지 데이터로 변환한다.
여기서, 설계 패턴 데이터로 정의되는 도형은, 예를 들면, 직사각형 또는 삼각형을 기본 도형으로 한 것으로, 예를 들면, 도형의 기준 위치에 있어서의 좌표(x, y), 변의 길이, 직사각형 또는 삼각형 등의 도형종을 구별하는 식별자가 되는 도형 코드라고 하는 정보로 각 패턴 도형의 형태, 크기, 위치 등을 정의한 도형 데이터가 저장되어 있다.
이러한 도형 데이터가 되는 설계 패턴 데이터가 참조 화상 작성 회로(112)에 입력되면, 도형마다의 데이터에까지 전개되고, 그 도형 데이터의 도형 형상을 도시한 도형 코드, 도형 치수 등을 해석한다. 그리고, 소정의 양자화 치수의 그리드를 단위로 하는 눈금 내에 배치되는 패턴으로서, 2 값 내지는 다값의 설계 패턴 화상 데이터에 전개하여 출력한다. 환언하면, 설계 데이터를 읽어들이고, 검사 영역을 소정의 치수를 단위로 하는 눈금으로서 가상 분할하여 생긴 눈금마다에 설계 패턴에 있어서의 도형이 차지하는 점유율을 연산하여, n 비트의 점유율 데이터를 출력한다. 예를 들면, 1 개의 눈금을 1 화소로서 설정하면 바람직하다. 그리고, 1 화소에 1/28(=1/256)의 분해능을 갖게한다고 하면, 화소 내에 배치되어 있는 도형의 영역분만큼 1/256의 소 영역을 할당하여 화소 내의 점유율을 연산한다. 그리고, 8 비트의 점유율 데이터로서 참조 회로(112)로 출력한다. 이러한 눈금(검사 화소)은, 측정 데이터의 화소에 맞추면 된다.
이어서, 참조 화상 작성 회로(112)는, 도형의 이미지 데이터인 설계 패턴의 설계 화상 데이터에 적절한 필터 처리를 실시한다. 측정 화상으로서의 광학 화상 데이터는, 광학계에 의해 필터가 작용한 상태, 환언하면, 연속 변화하는 아날로그 상태에 있으므로, 화상 강도(농담값)가 디지털값의 설계측의 이미지 데이터인 설계 화상 데이터에도 필터 처리를 실시함으로써, 측정 데이터에 맞출 수 있다. 작성된 참조 화상의 화상 데이터는 비교 회로(108)로 출력된다.
도 13은, 실시 형태 1에 있어서의 비교 회로 내의 구성의 일예를 나타내는 구성도이다. 도 13에서, 비교 회로(108) 내에는, 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(50, 52, 56), 피검사 화상 생성부(54), 위치 맞춤부(57), 및 비교부(58)가 배치된다. 피검사 화상 생성부(54), 위치 맞춤부(57), 및 비교부(58)라고 하는 각 「~부」는, 처리 회로를 포함하고, 그 처리 회로에는, 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 혹은, 반도체 장치 등이 포함된다. 또한, 각 「~부」는, 공통된 처리 회로(동일한 처리 회로)를 이용하여도 된다. 혹은, 상이한 처리 회로(다른 처리 회로)를 이용하여도 된다. 피검사 화상 생성부(54), 위치 맞춤부(57), 및 비교부(58) 내에 필요한 입력 데이터 혹은 연산된 결과는 그때마다 도시하지 않은 메모리, 혹은 메모리(118)에 기억된다.
비교 회로(108) 내에서는, 전송된 스트라이프 패턴 데이터(혹은 칩 패턴 데이터)가, 위치 회로(107)로부터의 각 위치를 나타내는 정보와 함께, 기억 장치(50)에 일시적으로 저장된다. 또한, 전송된 참조 화상 데이터가, 기억 장치(52)에 일시적으로 저장된다.
이어서, 피검사 화상 생성부(54)는, 스트라이프 패턴 데이터(혹은 칩 패턴 데이터)를 이용하여, 소정의 사이즈의 프레임 영역(단위 검사 영역)마다, 프레임 화상(피검사 화상)을 생성한다. 프레임 화상으로서, 예를 들면, 여기에서는, 마스크 다이(33)의 화상을 생성한다. 단, 프레임 영역의 사이즈는 이에 한정되는 것은 아니다. 생성된 프레임 화상(예를 들면, 마스크 다이 화상)은, 기억 장치(56)에 저장된다.
위치 맞춤 공정(S120)으로서, 위치 맞춤부(57)는, 피검사 화상이 되는 마스크 다이 화상과, 해당 마스크 다이 화상에 대응하는 참조 화상을 읽어내고, 화소(36)보다 작은 서브 화소 단위로, 양 화상을 위치 맞춤한다. 예를 들면, 최소 2 승법으로 위치 맞춤을 행하면 된다.
비교 공정(S122)으로서, 비교부(58)는, 마스크 다이 화상(피검사 화상)과 참조 화상을 비교한다. 비교부(58)는, 소정의 판정 조건에 따라 화소(36)마다 양자를 비교하고, 예를 들면, 형상 결함이라고하는 결함의 유무를 판정한다. 예를 들면, 화소(36)마다의 계조값 차가 판정 역치(Th)보다 크면 결함이라고 판정한다. 그리고, 비교 결과가 출력된다. 비교 결과는, 기억 장치(109), 모니터(117), 혹은 메모리(118)로 출력된다, 혹은 프린터(119)로부터 출력되면 된다.
도 14(a) 내지 도 14(c)는, 실시 형태 1의 변형예에 있어서의 수차 보정기의 각 전극 기판의 일예의 상면도이다. 도 14(a) 내지 도 14(c)에서, 수차 보정기(220)이 전송 렌즈(218)의 자장 중에 배치되는 점은 동일하다. 도 14(a)에 도시한 바와 같이, 상단 전극 기판(10)의 구성은 도 4(a)와 같다. 그리고, 도 14(c)에 도시한 바와 같이, 하단 전극 기판(14)의 구성은 도 4(c)와 같다. 상단 전극 기판(10)과 하단 전극 기판(14)에는, 수차 보정기 제어 회로(121)에 의해, 모두 그라운드 전위(GND)가 인가되는 점은 동일하다.
한편, 상단 전극 기판(10)과 하단 전극 기판(14)에 개재된 중단의 전극 기판(12)에는, 도 14(b)에 도시한 바와 같이, 멀티 빔(20)의 각 빔의 통과 홀(13)마다 통과 홀(13)을 둘러싸는 환상 전극(17)이 배치된다. 환상 전극(17)은, 도전성 재료로 형성된다. 각 빔에 개별적으로 바이어스 전위를 거는 것뿐이라면, 4 극 이상의 전극(16)이 아니라 환상 전극(17)으로 충분하다. 각 빔에 개별적으로 바이어스 전위를 인가함으로써, 각 빔의 초점 위치를 개별적으로 보정할 수 있다. 따라서, 상면 만곡의 보정, 및 기판(101) 상에서의 빔 사이즈의 조정을 할 수 있다. 또한, 수차 보정기(220)는 전송 렌즈(218)의 자장 중에 배치되므로, 바이어스 전위를 작게 할 수 있는 점은 상술한 대로이다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 의하면, 멀티 전자 빔을 조사하는 경우에, 종래보다 작은 전위로 수차 혹은/및 왜곡 등을 작게 할 수 있다. 따라서, 방전을 일으키는 일 없이 전위의 고속 전환이 가능해져, 샷마다의 각 빔의 다이나믹한 궤도 보정을 할 수 있다.
실시 형태 2
상술한 실시 형태 1에서는, 수차 보정기(220)의 각 통과 홀(13)의 전극 세트(4 극의 전극(16a, 16b, 16c, 16d))에 인가하는 바이어스 전위 및 편향 전위를 개별 제어하는 경우에 대하여 설명하였다. 따라서, 통과 홀(13)마다(빔마다)에, 바이어스 전위를 인가하기 위한 1 개의 전원 회로와 편향 전위를 인가하기 위한 적어도 2 개의 전원 회로가 필요하다. 비점 보정용의 편향 전위를 인가하기 위한 전원 회로와 왜곡 보정용의 편향 전위를 인가하기 위한 전원 회로를 별도로 이용하는 경우에는, 또한, 전원 회로의 수가 증가하게 된다. 만일, 각 통과 홀(13)용의 전극 세트가 8 극으로 구성되는 경우라면, 통과 홀(13)마다 바이어스 전위를 인가하기 위한 1 개의 전원 회로와, 편향 전위를 인가하기 위한 적어도 4 개의 전원 회로가 필요하다. 실시 형태 2에서는, 이러한 전원 회로의 저감을 가능케하는 구성에 대하여 설명한다. 검사 장치(100)의 구성은 도 1과 같다. 또한, 실시 형태 2에 있어서의 멀티 빔 검사 방법의 요부 공정의 일예를 나타내는 플로우차트도는 도 10과 같다. 이하, 특별히 설명하는 점 이외의 내용은 실시 형태 1과 같다.
도 15는, 실시 형태 2에 있어서의 전극 세트의 그룹화를 설명하기 위한 도면이다. 도 15의 예에서는, 13Х13 개의 멀티 빔을 이용하는 경우에 대하여 도시하고 있다. 도 15에서, 수차 보정기(220)의 중단 전극 기판(12) 상에는, 멀티 빔의 배열 수에 맞추어 13Х13 개의 통과 홀(13)이 형성되어 있다. 또한, 각 통과 홀(13)의 주위에는, 각각, 도시하지 않은 4 극 이상의 전극(16a, 16b, 16c, 16d)으로 구성되는 전극 세트가 배치된다. 여기서, 상면 만곡에 의한 차이는, 중심 빔으로부터 외측으로 방사 형상으로 순서대로 커진다. 이에, 실시 형태 2에서는, 중심 빔으로부터 외측으로 향하는 복수의 동심원으로 복수의 통과 홀(13)(및 전극 세트)을 그룹화한다. 도 15의 예에서는, 중심 빔을 포함하는 원 내에 위치하는 통과 홀(13)(및 전극 세트)을 그룹 1(G1), 그룹 1의 외측이며 그룹 1의 하나 외측의 원 내에 위치하는 통과 홀(13)(및 전극 세트)을 그룹 2(G2), 그룹 2의 외측이며 그룹 2의 하나 외측의 원 내에 위치하는 통과 홀(13)(및 전극 세트)을 그룹 3(G3), 그룹 3의 외측이며 그룹 3의 하나 외측의 원 내에 위치하는 통과 홀(13)(및 전극 세트)을 그룹 4(G4), 및 그룹 4의 외측이며 그룹 4의 하나 외측의 원 내에 위치하는 통과 홀(13)(및 전극 세트)을 그룹 5(G5)로 그룹화 처리를 행한다. 같은 그룹 내의 각 빔에 생기는 상면 만곡의 양은 동일한 정도가 되므로, 같은 보정량으로의 보정으로 충분하다. 이에, 실시 형태 2에서는, 이러한 그룹마다, 각 통과 홀(13)(빔)에 대응하는 전극 세트(4 극의 전극(16a, 16b, 16c, 16d))에 인가하는 바이어스 전위를 공통화한다. 이에 의하여, 바이어스 전위를 인가하기 위한 전원 회로를 그룹마다 공통화할 수 있다. 환언하면, 바이어스 전위를 인가하기 위한 전원 회로를 그룹 수까지 저감할 수 있다.
여기서, 중심 빔으로부터 외측으로 방사 형상으로 순서대로 커지는 현상으로서, 도 9(b)에 도시한 바와 같이, 비점도 마찬가지이다. 비점을 보정하려면, 빔마다의 4 극 이상의 전극(16a, 16b, 16c, 16d)을 대향하는 전극 간에서 전위차를 일으키게 할 필요가 있다. 그러나, 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 각 통과 홀(13) 주위에 배치되는 4 극 이상의 전극(16a, 16b, 16c, 16d)은, x, y 좌표계에 따라 배치된다. 그 때문에, 배열의 방향이 방사 형상으로는 되지 않으므로, 같은 그룹 내여도 전극(16a, 16c)(전극(16b, 16d)에는 GND 전위를 인가)에 인가하는 편향 전위를 공통화할 수 없다.
도 16은, 실시 형태 2의 변형예에 있어서의 전극 세트의 그룹화와 전극 배열의 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 16의 예에서는, 도 15의 예와 마찬가지로, 13Х13 개의 멀티 빔을 이용하는 경우에 대하여 도시하고 있다. 도 16에서, 수차 보정기(220)의 중단 전극 기판(12) 상에는, 멀티 빔의 배열 수에 맞추어 13Х13 개의 통과 홀(13)이 형성되어 있다. 또한, 각 통과 홀(13)의 주위에는, 각각, 도시하지 않은 4 극 이상의 전극(16a, 16b, 16c, 16d)으로 구성되는 전극 세트가 배치된다. 여기서, 도 16의 예에서는, 각 통과 홀(13)의 주위에 배치되는 전극(16a, 16b, 16c, 16d)의 배치 방향을, 중심 빔(광축)을 축으로 하여 위상에 맞추어 회전시킨다. 환언하면, 각 통과 홀(13)의 주위에 배치되는 전극(16a, 16b, 16c, 16d)의 배치 방향을 방사 방향에 맞춘다. 이에 의하여, 바이어스 전위 만이 아니라 편향 전위에 대해서도, 같은 그룹 내의 각 빔에 생기는 비점의 이탈량은 동일한 정도가 되므로, 비점 보정분에 대해서는 같은 보정량으로 충분하다. 따라서, 도 16에서는, 바이어스 전위를 인가하기 위한 전원 회로를 그룹마다 공통화할 수 있음과 동시에, 비점 보정용의 편향 전위를 인가하기 위한 전원 회로를 그룹마다 공통화할 수 있다. 환언하면, 비점 보정용의 편향 전위를 인가하기 위한 전원 회로를 그룹 수까지 저감할 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 2에 의하면, 동심원에서의 그룹화에 의해, 수차 보정기(220)의 중단 전극 기판(12)의 전극(16)에 전위를 인가하는 전원 회로를 공통화할 수 있어, 전원 회로의 수를 대폭 저감할 수 있다.
이상의 설명에서, 일련의 「~회로」는, 처리 회로를 포함하고, 그 처리 회로에는, 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 혹은, 반도체 장치 등이 포함된다. 또한, 각 「~회로」는, 공통된 처리 회로(동일한 처리 회로)를 이용하여도 된다. 혹은, 상이한 처리 회로(다른 처리 회로)를 이용하여도 된다. 프로세서 등을 실행시키는 프로그램은, 자기 디스크 장치, 자기 테이프 장치, FD, 혹은 ROM(리드 온리 메모리) 등의 기록 매체에 기록되면 된다. 예를 들면, 위치 회로(107), 비교 회로(108), 참조 화상 작성 회로(112), 보정 데이터 생성 회로(130) 등은, 상술한 적어도 1 개의 처리 회로로 구성되어도 된다.
이상, 구체적인 예를 참조하면서 실시 형태에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은, 이들 구체적인 예로 한정되는 것은 아니다.
또한, 장치 구성 또는 제어 수법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략했으나, 필요해지는 장치 구성 또는 제어 수법을 적절히 선택하여 이용할 수 있다.
그 밖에, 본 발명의 요소를 구비하여, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 멀티 전자 빔 조사 장치, 멀티 전자 빔 검사 장치 및 멀티 전자 빔 조사 방법은, 본 발명의 범위에 포함된다.
추가적인 이점과 변경이 통상의 기술자에 의해 쉽게 이루어질 것이다. 따라서, 본 발명은 넓은 측면에서 여기에서 설명되고 도시된 대표적 실시예와 특정 세부 사항에 제한되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구항에 의해 정의되는 일반적인 발명 개념과 그 균등물의 범위 또는 사상에서 벗어나지 않으면서, 다양한 수정이 이루어질 수 있다.

Claims (10)

  1. 입사되는 멀티 전자 빔 전체를 하나의 자장에 의해 굴절시키는 전자 렌즈와,
    상기 멀티 전자 빔 전체를 굴절시키는 상기 전자 렌즈의 상기 하나의 자장 중에 배치되고, 상기 멀티 전자 빔의 각 빔에 대하여, 통과하는 빔에 개별적으로 바이어스 전위와 편향 전위를 인가하는 각각 4 극 이상의 전극으로 구성된 복수의 전극 세트를 가지는 수차 보정기와,
    각 빔이 상기 바이어스 전위와 상기 편향 전위에 의하여 개별적으로 궤도가 수정된 상기 멀티 전자 빔을 시료면에 합초(合焦)하는 대물 렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 조사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수차 보정기는,
    상기 멀티 전자 빔이 통과하는 복수의 통과 홀이 형성된 복수의 기판과,
    상기 멀티 전자 빔의 각 빔의 통과 홀마다 각각 통과하는 빔을 개재하도록 상기 복수의 기판의 중단의 기판 상에 배치되는 4 극 이상의 전극으로 구성되는 상기 복수의 전극 세트를 가지는 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 조사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수차 보정기는, 상기 복수의 전극 세트의 전극 세트마다, 상기 4 극 이상의 전극을 이용하여, 대응하는 빔의 비점 수차를 개별적으로 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 조사 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 수차 보정기는, 상기 복수의 전극 세트의 전극 세트마다, 상기 4 극 이상의 전극을 이용하고, 대응하는 빔의 상기 시료면 상에서의 설계 위치로부터의 왜곡을 개별적으로 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 조사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수차 보정기는, 상기 멀티 전자 빔 중, 중심 빔의 빔 지름과 외측의 빔의 빔 지름이 상기 시료면 상에서 같은 사이즈가 되도록 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 조사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수차 보정기는, 상기 멀티 전자 빔의 각 빔의 초점 위치를 개별적으로 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 조사 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 기판의 상단의 기판과 하단의 기판에는, 그라운드 전위가 인가되는 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 조사 장치.
  8. 입사되는 1 차 멀티 전자 빔 전체를 하나의 자장에 의해 굴절시키는 전자 렌즈와,
    상기 1차 멀티 전자 빔 전체를 굴절시키는 상기 전자 렌즈의 상기 하나의 자장 중에 배치되고, 상기 1 차 멀티 전자 빔의 각 빔에 대하여, 통과하는 빔에 개별적으로 바이어스 전위와 편향 전위를 인가하는 각각 4 극 이상의 전극으로 구성되는 복수의 전극 세트를 가지는 수차 보정기와,
    각 빔이 바이어스 전위와 편향 전위에 의하여 개별적으로 궤도가 수정된 상기 1 차 멀티 전자 빔을 시료면에 합초하는 대물 렌즈와,
    상기 시료에 상기 1 차 멀티 전자 빔이 조사된 것에 기인하여 방출되는 2 차 멀티 전자 빔을 검출하는 검출기를 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 검사 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    검출된 2 차 멀티 전자 빔의 상을 검사 화상으로 하여, 상기 검사 화상과 참조 화상을 비교하는 비교 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 검사 장치.
  10. 전자 렌즈에 멀티 전자 빔의 입사를 받고, 상기 전자 렌즈의 하나의 자장에 의하여 상기 멀티 전자 빔 전체를 굴절시키고,
    상기 멀티 전자 빔 전체를 굴절시키는 상기 전자 렌즈의 상기 하나의 자장 중에 배치되는, 상기 멀티 전자 빔의 각 빔에 대하여, 통과하는 빔에 개별적으로 바이어스 전위와 편향 전위를 인가하는 각각 4 극 이상의 전극으로 구성되는 복수의 전극 세트를 가지는 수차 보정기에 의하여, 상기 멀티 전자 빔의 각 빔에 대하여 개별적으로 바이어스 전위와 편향 전위를 인가하고,
    각 빔이 상기 바이어스 전위와 편향 전위에 의하여 개별적으로 궤도가 수정된 상기 멀티 전자 빔을 대물 렌즈에 의하여 시료면에 결상하는 것을 특징으로 하는 멀티 전자 빔 조사 방법.
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