KR102195522B1 - 멀티 빔 검사 장치 및 멀티 검출기의 감도 수선 방법 - Google Patents

멀티 빔 검사 장치 및 멀티 검출기의 감도 수선 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 멀티 빔 검사 장치 및 멀티 검출기의 감도 수선 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 태양의 멀티 빔 검사 장치는, 멀티 1 차 전자 빔이 시료에 조사됨으로써 생기는 멀티 2 차 전자 빔 중, 각각이 대응하는 2 차 전자 빔의 조사를 받음과 동시에, 2 차 전자 빔의 조사를 받는 것이 가능한 영역이 2 차 전자 빔의 조사 스팟 사이즈보다 넓어지도록 형성된 복수의 검출 화소를 가지는, 멀티 2 차 전자 빔을 검출하는 멀티 검출기와, 멀티 검출기에 의해 검출된 멀티 2 차 전자 빔의 정보를 이용하여, 패턴을 검사하는 검사부와, 복수의 검출 화소로의 멀티 2 차 전자 빔의 조사 위치를 이동시키는 이동부와, 복수의 검출 화소 중 적어도 1 개의 검출 화소의 감도가 열화되어 있는지의 여부를 판정하는 열화 판정부와, 적어도 1 개의 검출 화소의 감도가 열화되어 있는 경우에, 복수의 검출 화소로의 멀티 2 차 전자 빔의 조사 위치의 이동처를 각각 대응하는 동일한 검출 화소 내로 설정하는 설정부를 구비한다.

Description

멀티 빔 검사 장치 및 멀티 검출기의 감도 수선 방법 {MULTI-BEAM INSPECTION APPARATUS AND SENSITIVITY REPAIRING METHOD OF MULTI-INSTPECTOR}
본 발명은, 멀티 빔 검사 장치 및 멀티 검출기의 감도 수선 방법에 관한 것이다. 예를 들면, 멀티 빔을 이용하여 검사용의 화상을 취득하기 위한 멀티 검출기의 감도의 열화를 수선하는 수법에 관한 것이다.
최근, 대규모 집적회로(LSI)의 고집적화 및 대용량화에 수반하여, 반도체 소자에 요구되는 회로 선폭은 점점 좁아지고 있다. 이들 반도체 소자는, 회로 패턴이 형성된 원화 패턴(마스크 혹은 레티클이라고도 함. 이하, 마스크라고 총칭함.)을 이용하여, 이른바 스테퍼라고 불리우는 축소 투영 노광 장치로 웨이퍼 상에 패턴을 노광 전사하여 회로 형성함으로써 제조된다.
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 행할 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. 이러한 검사 장치에 있어서의 검사 방법으로는, 검사 대상 기판은 스테이지 상에 재치되고, 스테이지가 움직이는 것에 의해 광속(光束)이 시료 상을 주사하여, 검사가 행해진다. 검사 대상 기판에는, 광원 및 조명 광학계에 의해 광속이 조사된다. 검사 대상 기판을 투과 혹은 반사한 빛은 광학계를 통하여 센서 상에 결상된다. 센서로 촬상된 화상은 측정 데이터로서 비교 회로로 보내어진다. 비교 회로에서는, 화상끼리의 위치 조정 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 촬상함으로써 광학 화상을 취득한다. 이에 대하여, 검사 대상 기판 상을 전자 빔으로 주사(스캔)하고, 전자 빔의 조사에 수반하여 검사 대상 기판으로부터 방출되는 2 차 전자를 검출하여, 패턴상을 취득하는 검사 장치의 개발도 진행되고 있다. 전자 빔을 이용한 검사 장치에서는, 또한 멀티 빔을 이용한 장치의 개발도 진행되고 있다. 멀티 빔 검사 장치에서는, 한번에 복수의 2 차 전자 빔을 검출할 필요가 있으므로, 복수의 검출기가 필요해진다(예를 들면, 일본 특허 공개 공보 제2009-009882호 참조). 빔마다의 검출기를 복수 대 늘어놓게 되면 넓은 배치 공간이 필요하게 될 뿐만 아니라, 고정밀도의 위치 조정이 필요해지므로, 다화소의 멀티 검출기가 유효하다. 여기서, 멀티 검출기에 있어서, 어느 한 화소로 검출 감도가 열화된 경우, 주변의 화소의 정보를 사용하여, 측정된 화상을 보정하거나, 혹은 멀티 검출기 자체를 교환할 필요가 있었다. 화소수가 전자 빔수와 동등한 경우, 주변의 화소의 정보를 이용하여 보정하게 되면 검사에 요구되는 패턴 치수 정밀도에 대하여, 빔 1 개분당 정보의 비중이 크다. 그 때문에, 이러한 감도 열화된 화소로부터의 정보의 결락(欠落)이 결함 검사의 정밀도를 크게 열화시켜 버린다고 하는 문제가 있었다. 또한, 일부의 화소가 열화할 때마다, 멀티 검출기 전체를 교환하게 되면, 멀티 검출기에 드는 코스트가 증대될 뿐만 아니라, 검사 장치의 가동률이 나빠져 버린다고 하는 문제가 있었다. 따라서, 멀티 검출기의 수명을 늘이는 것이 바람직하다. 이러한 문제는, 검사 장치에 한정되지 않고, 멀티 빔을 이용하여 화상을 취득하는 장치에서도 동일하게 생길 수 있다.
본 발명의 일 태양은, 멀티 빔을 이용하여 화상을 취득하는 경우에 있어서의 멀티 검출기의 수명을 늘이는 것이 가능한 멀티 빔 검사 장치 및 멀티 검출기의 감도 수선 방법을 제공한다.
본 발명의 일 태양의 멀티 빔 검사 장치는, 패턴이 형성된 시료를 재치하는 스테이지와, 시료에 멀티 1 차 전자 빔을 조사하는 멀티 빔 컬럼과, 멀티 1 차 전자 빔이 시료에 조사됨으로써 생기는 멀티 2 차 전자 빔 중, 각각이 대응하는 2 차 전자 빔의 조사를 받음과 동시에, 2 차 전자 빔의 조사를 받는 것이 가능한 영역이 2 차 전자 빔의 조사 스팟 사이즈보다 넓어지도록 형성된 복수의 검출 화소를 가지는, 멀티 2 차 전자 빔을 검출하는 멀티 검출기와, 멀티 검출기에 의해 검출된 멀티 2 차 전자 빔의 정보를 이용하여, 패턴을 검사하는 검사 처리 회로와, 복수의 검출 화소로의 멀티 2 차 전자 빔의 조사 위치를 이동시키는 이동 기구와, 복수의 검출 화소 중 적어도 1 개의 검출 화소의 감도가 열화되어 있는지의 여부를 판정하는 열화 판정 처리 회로와, 적어도 1 개의 검출 화소의 감도가 열화되어 있는 경우에, 복수의 검출 화소로의 멀티 2 차 전자 빔의 조사 위치의 이동처를 각각 대응하는 동일한 검출 화소 내로 설정하는 설정 처리 회로를 구비한다.
본 발명의 일 태양의 멀티 검출기의 감도 수선 방법은, 멀티 1 차 전자 빔이 평가 패턴에 조사됨으로써 생기는 멀티 2 차 전자 빔을, 각각이 대응하는 2 차 전자 빔의 조사를 받음과 동시에, 2 차 전자 빔의 조사를 받는 것이 가능한 영역이 2 차 전자 빔의 조사 스팟 사이즈보다 넓어지도록 형성된 복수의 검출 화소를 가지는 멀티 검출기에 의해 검출하고, 복수의 검출 화소 중 적어도 1 개의 검출 화소의 감도가 열화되어 있는지의 여부를 판정하고, 적어도 1 개의 검출 화소의 감도가 열화되어 있는 경우에, 복수의 검출 화소로의 멀티 2 차 전자 빔의 조사 위치를 각각 대응하는 검출 화소 내에서 이동시키고, 적어도 1 개의 검출 화소의 감도가 열화되어 있는 경우에, 복수의 검출 화소로의 멀티 2 차 전자 빔의 조사 위치의 이동처를 각각 대응하는 동일한 검출 화소 내로 설정한다.
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 멀티 검출기의 구성과, 멀티 검출기에 조사되는 2 차 전자 빔을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 실시 형태 1에 있어서의 열화 화소 탐색 회로의 내부 구성의 일예를 도시한 블럭도이다.
도 5는, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 요부 공정의 일부를 도시한 플로우차트도이다.
도 6은, 실시 형태 1에 있어서의 평가 패턴의 일예를 도시한 도면이다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 화소 시프트의 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은, 실시 형태 1에 있어서의 조사 위치 조정 회로의 내부 구성의 일예를 도시한 블럭도이다.
도 9는, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 요부 공정의 잔부를 도시한 플로우차트도이다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 검출 화소 내를 이동하는 조사 위치의 일예를 도시한 도면이다.
도 11은, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법의 요부 공정을 도시한 플로우차트도이다.
도 12는, 실시 형태 1에 있어서의 반도체 기판에 형성되는 복수의 칩 영역의 일예를 도시한 도면이다.
도 13은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 조사 영역과 측정용 화소와의 일예를 도시한 도면이다.
도 14는, 실시 형태 2에 있어서의 조사 위치 조정 회로의 내부 구성의 일예를 도시한 블럭도이다.
도 15는, 실시 형태 2에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 요부 공정의 잔부를 도시한 플로우차트도이다.
도 16은, 실시 형태 3에 있어서의 조사 위치 조정 회로의 내부 구성의 일예를 도시한 블럭도이다.
도 17은, 실시 형태 3에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 요부 공정의 잔부를 도시한 플로우차트도이다.
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 빔 검사 장치의 일예이다. 또한, 검사 장치(100)는, 전자 빔 화상 취득 장치의 일예이다. 또한, 검사 장치(100)는, 멀티 빔 화상 취득 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), 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. 또한, 멀티 검출기(222)는, 검출 스테이지(221) 상에 배치되고, 검출 스테이지(221)의 이동에 의하여, 2 차원으로 이동 가능하게 배치된다.
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 의해 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. 또한, XY 스테이지(105) 상에는, 후술하는 평가 패턴이 형성된 평가 마크(217)가 배치되어 있다. 평가 마크(217) 표면의 높이 위치는 기판(101)면과 실질적으로 동일한 높이 위치에 배치된다. 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), 렌즈 제어 회로(124), 블랭킹 제어 회로(126), 편향 제어 회로(128), 평가 패턴 측정 회로(130), 열화 화소 탐색 회로(132), 조사 위치 조정 회로(134), 검출기 구동 제어 회로(136), 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)에 접속된다. DAC 앰프(144)는, 주편향기(208)에 접속되고, DAC 앰프(146)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 의해 구동된다. 구동 기구(142)에서는, 예를 들면, 스테이지 좌표계에 있어서의 X 방향, Y 방향, θ방향으로 구동하는 3축(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, XYθ각 축의 모터에 의해 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하다. 그리고, XY 스테이지(105)의 이동 위치는 레이저 측장 시스템(122)에 의해 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.
또한, 검출 스테이지(221)는, 검출기 구동 제어 회로(136)의 제어 하에 도시하지 않은 구동 기구에 의해 구동된다. 예를 들면, 2 차 전자 검출 좌표계에 있어서의 X 방향, Y 방향, θ 방향으로 구동하는 3축(X-Y-θ) 모터와 같은 구동계가 구성되고, 검출 스테이지(221)가 이동 가능하도록 되어 있다. 2 차 전자 검출 좌표계는, 예를 들면, 멀티 2 차 전자 빔의 광축에 직교하는 면에 대하여, X 방향, Y 방향, θ 방향이 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 가속되고, 전자 빔(200)이 되어 방출된다. 조명 렌즈(202), 축소 렌즈(205), 대물 렌즈(207), 및 투영 렌즈(224, 226)는, 예를 들면, 전자 렌즈가 이용되고, 모두 렌즈 제어 회로(124)에 의해 제어된다. 또한, 빔 세퍼레이터(214)도 렌즈 제어 회로(124)에 의해 제어된다. 일괄 블랭킹 편향기(212) 및 편향기(228)는, 각각 적어도 2 극의 전극군에 의해 구성되어, 블랭킹 제어 회로(126)에 의해 제어된다. 주편향기(208)는, 적어도 4 극의 전극군에 의해 구성되고, 전극마다에 배치되는 DAC 앰프(144)를 통하여, 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된다. 마찬가지로, 부편향기(209)는, 적어도 4 극의 전극군에 의해 구성되고, 전극마다에 배치되는 DAC 앰프(146)를 통하여, 편향 제어 회로(128)에 의해 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 형성되어 있는 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.
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 의해 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~20d)(도 1의 실선)(멀티 1 차 전자 빔)이 형성된다.
형성된 멀티 빔(20a~20d)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, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)과 축소 렌즈(205)와의 사이에 배치된 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의하여, 멀티 빔(20a~20d) 전체가 일괄하여 편향된 경우에는, 제한 애퍼처 기판(206)의 중심의 홀로부터 위치가 이탈되어, 제한 애퍼처 기판(206)에 의해 차폐된다. 한편, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의해 편향되지 않은 멀티 빔(20a~20d)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 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 멀티 빔(20a~20d)을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고나서 빔 OFF가 될 때가지 형성된, 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 빔 군에 의하여, 검사용의 멀티 빔(20a~20d)이 형성된다. 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 멀티 빔(20a~20d)은, 대물 렌즈(207)에 의해 시료(101)면 상에 초점이 맞추어져, 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)에 의해 광축과 거의 평행하게 굴절되어, 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.
도 3은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 검출기의 구성과, 멀티 검출기에 조사되는 2 차 전자 빔을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에서, 멀티 검출기(222)는, 복수의 검출 화소(223)를 가진다. 멀티 검출기(222)는, 복수의 검출 화소(223)를 이용하여 멀티 2 차 전자 빔(300)을 검출한다. 복수의 검출 화소(223)는, 멀티 빔(20)이 기판(101)에 조사됨으로써 생기는 멀티 2 차 전자 빔(300) 중, 각각이 대응하는 2 차 전자 빔(11)의 조사를 받는다. 또한, 복수의 검출 화소(223)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 2 차 전자 빔(11)의 조사를 받는 것이 가능한 수광 영역이 2 차 전자 빔(11)의 조사 스팟 사이즈보다 넓어지도록 형성된다. 예를 들면, 각 검출 화소(223)의 수광 영역 사이즈가 직사각형의 1~2 mm각인데 반해, 멀티 2 차 전자 빔(300)의 각 2 차 전자 빔(11)의 조사 스팟의 직경이 200~300μm로 구성되면 바람직하다. 따라서, 각 검출 화소(223)는, 대응하는 2 차 전자 빔(300)의 조사를 받는 경우에, 그 수광 영역의 일부밖에 사용하고 있지 않다. 멀티 검출기(222)에서는, 복수의 검출 화소(223)가 멀티 2 차 전자 빔(300)의 조사를 계속 받음으로써, 각각의 검출 화소(223)에서의 검출 감도가 열화되어 버린다. 검출 화소(223)의 열화는, 복수의 검출 화소(223)에서 개별적으로 생긴다. 그 때문에, 어느 한 화소로 검출 감도가 열화된 경우, 주변의 화소의 정보를 사용하여, 측정된 화상을 보정하거나, 혹은 멀티 검출기 자체를 교환할 필요가 있었다. 검출 화소(223)의 화소수가 멀티 2 차 전자 빔(300)의 수와 동등한 경우, 주변의 화소의 정보를 이용하여 보정하게 되면 검사에 요구되는 패턴 치수 정밀도에 대하여, 빔 1 개분당 정보의 비중이 크다. 그 때문에, 이러한 감도 열화된 화소로부터의 정보의 결락이 결함 검사의 정밀도를 크게 열화시켜 버린다. 또한, 일부의 화소가 열화할 때마다, 멀티 검출기(222) 전체를 교환하게 되면, 멀티 검출기(222)에 드는 코스트가 증대될 뿐만 아니라, 검사 장치(100)의 가동률이 나빠져 버린다. 이에, 실시 형태 1에서는, 이하에 설명하듯이, 멀티 검출기(222)의 수명을 늘인다.
도 4는, 실시 형태 1에 있어서의 열화 화소 탐색 회로의 내부 구성의 일예를 도시한 블럭도이다. 도 4에서, 열화 화소 탐색 회로(132) 내에는, 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(54), 콘트라스트 연산부(50), 비교부(52), 화소 지정부(56), 판정부(58), 시프트 처리부(60), 콘트라스트 연산부(62), 비교부(64), 및 열화 판정부(66)가 배치된다. 콘트라스트 연산부(50), 비교부(52), 화소 지정부(56), 판정부(58), 시프트 처리부(60), 콘트라스트 연산부(62), 비교부(64), 및 열화 판정부(66)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. 콘트라스트 연산부(50), 비교부(52), 화소 지정부(56), 판정부(58), 시프트 처리부(60), 콘트라스트 연산부(62), 비교부(64), 및 열화 판정부(66) 내에 필요한 입력 데이터 혹은 연산된 결과는 그때마다 도시하지 않은 메모리에 기억된다.
도 5는, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 요부 공정의 일부를 도시한 플로우차트도이다. 도 5에서, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 일부는, 스테이지 이동 공정(S102)과, 스캔 공정(S104)과, 콘트라스트 연산 공정(S106)과, 판정 공정(S108)과, 화소 지정 공정(S110)과, 판정 공정(S112)과, 화소 시프트 공정(S114)과, 스캔 공정(S116)과, 콘트라스트 연산 공정(S118)과, 판정 공정(S120)과, 열화 판정 공정(S122)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다. 도 5의 예에서는, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 일부로서, 멀티 검출기(222)의 복수의 검출 화소(223) 중에, 검출 감도가 열화된 검출 화소(열화 화소)의 유무를 판정하는 방법, 환언하면, 열화 화소의 탐색 방법을 나타내고 있다.
스테이지 이동 공정(S102)으로서, 평가 패턴 측정 회로(130)에 의한 제어 하에서 스테이지 제어 회로(114)는, XY 스테이지(105) 상의 평가 마크(217)가 멀티 빔(20)의 조사 영역 내에 들어가도록, XY 스테이지(105)를 이동시킨다.
스캔 공정(S104)으로서, 평가 패턴 측정 회로(130)에 의한 제어 하에서, 화상 취득 기구(150)는, 평가 패턴을 이용하여, 평가 패턴을 멀티 빔(20)으로 주사한다. 그리고, 평가 패턴을 멀티 빔(20)으로 주사하여 얻어지는 멀티 2 차 전자 빔(300)을, 멀티 검출기(222)를 이용하여 검출한다.
도6은, 실시 형태 1에 있어서의 평가 패턴의 일예를 도시한 도면이다. 도6에서, 평가 마크(217)에는, 멀티 빔(20)의 기판(101) 상의 배열 피치로 멀티 빔(20)의 빔 갯수 이상의 복수의 직사각형의 도형 패턴(13)이 형성된다. 도6에서, 점선의 1 구획(10)은 각 1 차 전자 빔의 주사 범위를 나타내고, 각 도형 패턴(13)은, x, y 방향에 대하여 대응하는 1 차 전자 빔의 주사 범위보다 작은 사이즈로 형성된다. 그리고, 각 구획(10)으로부터의 2 차 전자 빔은 멀티 검출기(222)가 대응하는 검출 화소(223)에 입사된다. 멀티 빔(20)의 각 1 차 전자 빔이 대응하는 도형 패턴(13) 상을 주사한 경우에, 패턴(13)의 형상은 각 검출 화소(223)에서 시계열로 취득된 정보로부터 재구축된 화상으로 하여 인식된다. 도6의 예에서는, 각 검출 화소(223)가 1 회의 스캔 동작에서 복수의 도형 패턴(13)을 검출하지 않고 1 개의 도형 패턴(13)을 검출하도록, 복수의 도형 패턴(13)은 멀티 빔(20)의 기판(101) 상의 배열 피치로 배치된다. 그리고, 화상 취득 기구(150)는, 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된 주편향기(208)를 사용하여, 평가 패턴을 멀티 빔(20)의 조사 영역 내에 붙들고, 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된 부편향기(209)를 사용하여, 멀티 빔(20) 전체를 일괄하여 편향하면서 멀티 빔(20)의 각 1 차 전자 빔이 대응하는 도형 패턴(13) 상을 주사(스캔)한다.
그리고, 멀티 빔(20)의 조사에 의해 평가 마크(217)로부터 방출된 멀티 2 차 전자 빔(300)을 멀티 검출기(222)로 검출한다. 검출된 데이터는, 측정 순으로 검출 회로(106)로 출력된다. 검출 회로(106) 내에서는, 도시하지 않은 A/D 변환기에 의하여, 아날로그의 검출 데이터가 디지털 데이터로 변환되고, 칩 패턴 메모리(123)에 저장된다. 각 검출 화소(223)에 의해 검출된 2 차 전자의 상이, 대응하는 도형 패턴(13)의 측정 화상이 된다. 이와 같이 하여, 화상 취득 기구(150)는, 평가 마크(217) 상에 형성된 평가 패턴의 측정 화상을 취득한다.
콘트라스트 연산 공정(S106)으로서, 콘트라스트 연산부(50)(제1 콘트라스트 연산부)는, 평가 패턴을 멀티 빔(20)으로 주사하여 얻어지는 멀티 2 차 전자 빔(300)을 멀티 검출기(222)에 의해 검출한 경우에 있어서의 검출 결과로부터 복수의 검출 화소(223)의 검출 화소마다에 2 차 전자 빔상의 콘트라스트를 연산한다. 구체적으로는, 각 검출 화소(223)에 의해 검출된 대응하는 도형 패턴(13)의 2 차 전자상으로부터 도형 패턴(13) 부분과 도형 패턴(13)의 주위 부분과의 사이에서의 콘트라스트의 값을 연산한다. 예를 들면, 검출 강도의 차분값을 연산한다.
판정 공정(S108)으로서, 비교부(52)(제1 비교부)는, 검출 화소(223)마다에, 연산된 콘트라스트의 값과 미리 취득된 기준 콘트라스트의 값을 비교하여, 비교 결과에 기초하여, 감도가 열화하고 있을 가능성이 있는 열화 검출 화소 후보의 유무를 판정한다. 기준 콘트라스트는, 검사 장치(100)에 사용하고 있는 멀티 검출기(222)를 검사 장치(100)에 탑재한 시점 혹은 탑재 전에 미리, 상술한 평가 패턴의 2 차 전자상을 검출하고, 이러한 검출 결과로부터 복수의 검출 화소(223)의 검출 화소마다에 2 차 전자 빔상의 기준 콘트라스트를 연산해 둔다. 탑재 전에 기준 콘트라스트를 취득하는 경우에는, 평가용의 검사 장치 혹은 화상 취득 장치에 장착하고, 실험에 의해 구해두면 된다. 기준 콘트라스트와의 비교에 의하여, 현재의 검출 화소(223)의 검출 감도를 평가할 수 있다. 여기에서는, 연산된 콘트라스트(C)와 기준 콘트라스트(C0)와의 차분값(C-C0)이 역치(Th1)보다 커지는 열화 검출 화소 후보가 되는 검출 화소(223)의 유무를 판정한다. 연산된 콘트라스트(C)와 기준 콘트라스트(C0)와의 차분값(C-C0)이 역치(Th1)보다 커지는 검출 화소(223)가 존재하지 않는 경우에는, 열화 판정 공정(S122)으로 진행된다. 연산된 콘트라스트(C)와 기준 콘트라스트(C0)와의 차분값(C-C0)이 역치(Th1)보다 커지는 검출 화소(223)가 한 개라도 존재하는 경우에는, 화소 지정 공정(S110)으로 진행된다. 열화 검출 화소 후보의 정보는, 기억 장치(54)에 저장된다.
화소 지정 공정(S110)으로서, 화소 지정부(56)는, 열화 검출 화소 후보가 되는 검출 화소(223)에 인접하는 인접 검출 화소를 지정한다. 복수의 검출 화소(223)가 열화 검출 화소 후보에 포함되어 있는 경우에는, 각각의 열화 검출 화소 후보에 대하여, 동일한 방향에 인접하는 인접 검출 화소를 지정한다. 예를 들면, x 방향에 인접하는 인접 검출 화소를 지정한다.
판정 공정(S112)으로서, 판정부(58)는, 지정된 인접 검출 화소가 열화 검출 화소 후보로 되어 있는지의 여부를 판정한다. 복수의 검출 화소(223)가 열화 검출 화소 후보에 포함되어 있는 경우에, 열화 검출 화소 후보마다에, 마찬가지로 지정된 인접 검출 화소가 열화 검출 화소 후보로 되어 있는지의 여부를 판정한다. 모두 열화 검출 화소 후보의 인접 검출 화소 중, 한 개라도 열화 검출 화소 후보로 되어 있는 경우에는 화소 지정 공정(S110)으로 되돌아온다. 모두 열화 검출 화소 후보의 인접 검출 화소가 열화 검출 화소 후보로 되어 있지 않은 경우에는, 화소 시프트 공정(S114)으로 진행된다.
모두 열화 검출 화소 후보의 인접 검출 화소 중, 한 개라도 열화 검출 화소 후보로 되어 있는 경우, 화소 지정 공정(S110)으로 되돌아오고, 판정 공정(S112)에서 모두 열화 검출 화소 후보의 인접 검출 화소가 열화 검출 화소 후보로 되어 있지 않다고 판정될 때까지, 화소 지정 공정(S110)과, 판정 공정(S112)을 반복한다. 이러한 경우에, 화소 지정 공정(S110)에서는, 그 때까지 지정한 인접 방향과 상이한 방향에 인접하는 인접 검출 화소를 지정한다. 예를 들면, 열화 검출 화소 후보를 중심에 인접하는 8 방향에 대해 모두 지정해도 어느 한 인접 검출 화소가 열화 검출 화소 후보로 되어 버리는 경우, 그 취지의 에러 표시를 행하여 종료한다. 혹은, 열화 검출 화소 후보를 중심으로 8 방향의 2 개 근방의 인접 검출 화소를 순서대로 지정해도 된다. 그럼에도 어느 한 인접 검출 화소가 열화 검출 화소 후보로 되어 버리는 경우, 3개 근방, 4 개 근방, ??이라고 순서대로 지정 범위를 확대해도 상관없다. 이러한 경우에는 지정할 수 있는 인접 검출 화소가 없어진 시점에서 그 취지의 에러 표시를 행하여 종료한다. 혹은, 열화 검출 화소 후보마다 정상의 인접 검출 화소를 찾아내어 판정해도 바람직하다. 전자는 한 번의 시프트로 모든 열화 검출 화소 후보에 대해 판정할 수 있는 메리트가 있으나, 조합에 제한이 있으므로 검색에 시간을 필요로 할 가능성도 있다. 한편, 후자는 열화 검출 화소 후보마다 검색과 판정을 행하므로, 언뜻 보면 효율이 나쁘게도 생각되지만, 토탈로서는 검색 시간을 짧게 할 수 있는 경우도 있다.
화소 시프트 공정(S114)으로서, 시프트 처리부(60)는, 열화 검출 화소 후보가 존재하는 경우에, 멀티 2 차 전자 빔(300)의 각 2 차 전자 빔이 조사하는 검출 화소(223)를 시프트시킨다. 여기에서는, 모두 열화 검출 화소 후보의 인접 검출 화소가 열화 검출 화소 후보로 되어 있지 않다고 판정된 인접 검출 화소에, 열화 검출 화소 후보에 조사되어 있던 2 차 전자 빔이 조사되도록 시프트한다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 화소 시프트의 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 예에서는, 좌표(x-1, y)의 검출 화소(223)가 열화 검출 화소 후보로 되어 있는 경우에 대해 나타내고 있다. 예를 들면, x 방향으로 1 개 근방의 인접 검출 화소가 열화 검출 화소 후보로 되어 있지 않다고 판정된 경우, 멀티 2 차 전자 빔(300)의 각 2 차 전자 빔이 조사하는 검출 화소(223)를 x 방향으로 1 개 근방의 검출 화소(223)로 시프트한다. 구체적으로는, 시프트 처리부(60)는, 검출기 구동 제어 회로(136)로 검출 스테이지(221)를 이동시키는 제어 신호를 출력한다. 그리고, 검출기 구동 제어 회로(136)는, 검출 스테이지(221)(이동부, 이동 기구의 일예)를 이동시킴으로써, 기계적으로 멀티 2 차 전자 빔(300)에 대한 복수의 검출 화소(223)의 배치 위치를 이동시킨다. 혹은, 시프트 처리부(60)는, 편향 제어 회로(128)로 편향기(228)의 편향 위치를 이동시키는 제어 신호를 출력한다. 그리고, 편향 제어 회로(128)는, 편향기(228)(이동부, 이동 기구의 다른 일예)의 편향 위치를 이동시킴으로써, 전자 광학적으로 복수의 검출 화소(223)로의 멀티 2 차 전자 빔(300)의 조사 위치를 이동시켜도 된다. 어쨌든, 여기에서는, 각 2 차 전자 빔(11)이 조사하는 검출 화소(223)가 다른 검출 화소(223)로 바뀌도록 시프트한다. 그 결과, 도 7에 도시한 바와 같이, 좌표(x-1, y)의 검출 화소(223)에 조사되어 있던 2 차 전자 빔(12)은, 좌표(x, y)의 검출 화소(223)에 조사되도록 조사 위치가 시프트된다. 멀티 2 차 전자 빔(300)이 일괄하여 시프트되므로, 예를 들면, 좌표(x-1, y＋1)의 검출 화소(223)에 조사되어 있던 2 차 전자 빔(11)은, 좌표(x, y＋1)의 검출 화소(223)에 조사되도록 조사 위치가 시프트된다. 마찬가지로 좌표(x, y＋1)의 검출 화소(223)에 조사되어 있던 2 차 전자 빔(11)은, 좌표(x＋1, y＋1)의 검출 화소(223)에 조사되도록 조사 위치가 시프트된다. 마찬가지로 좌표(x, y)의 검출 화소(223)에 조사되어 있던 2 차 전자 빔(11)은, 좌표(x＋1, y)의 검출 화소(223)에 조사되도록 조사 위치가 시프트된다. 마찬가지로 좌표(x-1, y-1)의 검출 화소(223)에 조사되어 있던 2 차 전자 빔(11)은, 좌표(x, y-1)의 검출 화소(223)에 조사되도록 조사 위치가 시프트된다. 마찬가지로 좌표(x, y-1)의 검출 화소(223)에 조사되어 있던 2 차 전자 빔(11)은, 좌표(x＋1, y-1)의 검출 화소(223)에 조사되도록 조사 위치가 시프트된다. 멀티 2 차 전자 빔(300)의 일괄 시프트에 의하여, 멀티 검출기(222)의 복수의 검출 화소(223) 중, 1 열분의 검출 화소(223)에는 2 차 전자 빔(11)이 각각 조사되지 않게 되지만, 여기에서는, 열화 화소의 탐색을 실시하기 위해 행할 뿐이므로, 검사 대상 기판(101)의 화상 취득에 영향을 미치는 것은 아니다.
스캔 공정(S116)으로서, 평가 패턴 측정 회로(130)에 의한 제어의 아래 화상 취득 기구(150)는, 평가 패턴을 이용하여, 평가 패턴을 멀티 빔(20)으로 주사한다. 그리고, 평가 패턴을 멀티 빔(20)으로 주사하여 얻어지는 멀티 2 차 전자 빔(300)을, 멀티 검출기(222)를 이용하여 검출한다.
그리고, 멀티 빔(20)의 조사에 의해 평가 마크(217)로부터 방출된 멀티 2 차 전자 빔(300)을 멀티 검출기(222)로 검출한다. 검출된 데이터는, 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. 각 검출 화소(223)에 의해 검출된 2 차 전자의 상이, 대응하는 도형 패턴(13)의 측정 화상이 된다. 이와 같이 하여, 화상 취득 기구(150)는, 평가 마크(217) 상에 형성된 평가 패턴의 측정 화상을 취득한다. 여기에서는, 멀티 빔(20)의 조사에 의해 방출되는 멀티 2 차 전자 빔(300)의 각 2 차 전자 빔(11)이 조사하는 멀티 검출기(222)의 검출 화소(223)가 적어도 1 화소분 시프트되어 있다. 따라서, 상술한 열화 검출 화소 후보에는, 스캔 공정(S104) 시에 조사한 2 차 전자 빔(11)과는 상이한 2 차 전자 빔(11)이 조사되어 있다.
콘트라스트 연산 공정(S118)으로서, 콘트라스트 연산부(62)(제2 콘트라스트 연산부)는, 열화 검출 화소 후보에 대하여, 검출 화소(223)가 시프트된 상태에서, 평가 패턴을 멀티 빔(20)으로 주사하여 얻어지는 멀티 2 차 전자 빔(300)을 멀티 검출기(222)에 의해 검출한 경우에 있어서의 열화 검출 화소 후보의 검출 결과로부터 2 차 전자 빔상의 콘트라스트를 연산한다. 구체적으로는, 열화 검출 화소 후보가 된 각 검출 화소(223)에 의해 검출된 대응하는 도형 패턴(13)의 2 차 전자상으로부터 도형 패턴(13) 부분과 도형 패턴(13)의 주위 부분과의 사이에서의 콘트라스트의 값을 연산한다. 예를 들면, 검출 강도의 차분값을 연산한다.
판정 공정(S120)으로서, 비교부(64)(제2 비교부)는, 열화 검출 화소 후보에 대하여, 연산된 콘트라스트와 미리 취득된 기준 콘트라스트를 비교한다. 기준 콘트라스트는, 상술한 대로이다. 여기에서는, 열화 검출 화소 후보에 대하여 연산된 콘트라스트(C)와 해당 열화 검출 화소 후보의 기준 콘트라스트(C0)와의 차분값(C-C0)이 역치(Th1)보다 큰지의 여부를 판정한다.
열화 판정 공정(S122)으로서, 열화 판정부(66)는, 복수의 검출 화소(223) 중 적어도 1 개의 검출 화소의 감도가 열화되어 있는지의 여부를 판정한다. 여기에서는, 열화 판정부(66)는, 검출 화소(223)가 시프트된 상태에서 얻어진 열화 검출 화소 후보의 비교 결과에 기초하여, 열화 검출 화소 후보의 감도가 열화되어 있는지의 여부를 판정한다. 우선, 판정 공정(S120)에서 열화 검출 화소 후보에 대하여 연산된 콘트라스트(C)와 기준 콘트라스트(C0)와의 차분값(C-C0)이 역치(Th1)보다 큰 경우, 열화 판정부(66)는, 해당 열화 검출 화소 후보의 검출 화소(223)의 감도가 열화되어 있다고 판정한다. 조사되는 2 차 전자 빔(11)을 전환하여도 콘트라스트(C)가 기준 콘트라스트(C0)와 괴리하는 경우이므로, 해당 열화 검출 화소 후보의 검출 화소(223)의 감도가 열화되어 있다고 판정할 수 있다.
한편, 판정 공정(S120)에서, 열화 검출 화소 후보에 대하여 연산된 콘트라스트(C)와 기준 콘트라스트(C0)와의 차분값(C-C0)이 역치(Th1)보다 크지 않은 경우, 열화 판정부(66)는, 해당 열화 검출 화소 후보의 검출 화소(223)의 감도가 열화되어 있지 않고, 대신에 스캔 공정(S104) 시에 조사한 2 차 전자 빔(11)의 빔 이상이라고 판정한다. 그리고, 이러한 취지를 나타낸 경고를 출력하여 열화 화소 탐색을 종료한다.
또한, 판정 공정(S108)에서 연산된 콘트라스트(C)와 기준 콘트라스트(C0)와의 차분값(C-C0)이 역치(Th1)보다 커지는 검출 화소(223)가 존재하지 않는 경우에는, 열화 판정부(66)는, 모든 검출 화소(223)의 감도가 양호하다고 판정한다. 그리고, 판정 결과를 출력하여 열화 화소 탐색을 종료한다.
이상과 같이 하여, 열화 화소 탐색 회로(132)는, 복수의 검출 화소(223)에 대해 열화 화소를 탐색한다. 그리고, 탐색되어 검출 감도가 열화되었다고 판정된 열화 화소의 정보는, 조사 위치 조정 회로(134)로 출력된다.
도 8은, 실시 형태 1에 있어서의 조사 위치 조정 회로의 내부 구성의 일예를 도시한 블럭도이다. 도 8에서, 실시 형태 1에 있어서의 조사 위치 조정 회로(134) 내에는, 시프트 후보 위치 연산부(70), 선택부(72), 설정부(74), 및 이동 처리부(76)가 배치된다. 시프트 후보 위치 연산부(70), 선택부(72), 설정부(74), 및 이동 처리부(76)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. 시프트 후보 위치 연산부(70), 선택부(72), 설정부(74), 및 이동 처리부(76) 내에 필요한 입력 데이터 혹은 연산된 결과는 그때마다 도시하지 않은 메모리에 기억된다.
도 9는, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 요부 공정의 잔부를 도시한 플로우차트도이다. 도 9에서, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 잔부는, 시프트 후보 위치 연산 공정(S202)과, 시프트 후보 위치 선택 공정(S204)과, 시프트 위치 설정 공정(S270)과, 조사 위치 이동 공정(S272)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다. 도 9의 예에서는, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 잔부로서, 탐색된 열화 화소의 감도를 수선하는 방법을 나타내고 있다.
시프트 후보 위치 연산 공정(S202)으로서, 시프트 후보 위치 연산부(70)는, 멀티 검출기(222)의 각 검출 화소(223)를 조사하고 있는 대응 2 차 전자 빔(11)이, 향후, 동일한 검출 화소 내에서 이동 가능한 조사 가능 위치(시프트 후보 위치)를 연산한다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 검출 화소 내를 이동하는 조사 위치의 일예를 도시한 도면이다. 멀티 검출기(222)의 각 검출 화소(223)의 수광 영역 사이즈는, 2 차 전자 빔(11)의 조사 스팟 사이즈보다 넓어지도록 형성되어 있다. 따라서, 각 2 차 전자 빔(11)은, 대응하는 검출 화소(223)의 수광 영역의 일부에 조사되어 있는 것에 지나지 않다. 그리고, 검출 화소(223)의 감도가 열화하는 것은, 이러한 2 차 전자 빔(11)의 조사 스팟 부분이다. 이에, 실시 형태 1에서는, 2 차 전자 빔(11)의 조사 스팟을 동일한 검출 화소 내에서 이동시킨다. 도 10의 예에서는, 각 검출 화소(223)의 수광 영역의 좌상 모서리의 위치로부터 x 방향으로, 2 차 전자 빔(11)의 조사 스팟 사이즈와 동등, 혹은 그것보다 약간 큰 피치로 순서대로 조사 위치를 시프트시킨다. 그리고, 우단부에 도달하면, -y 방향으로 동일한 피치로 이탈시키고, 이번엔 -x 방향으로, 이러한 피치로 순서대로 조사 위치를 시프트시킨다. 이러한 사행(蛇行)하는 시프트 동작을 반복함으로써, 감도의 열화 부분으로부터 정상 부분으로 조사 위치를 이동시킬 수 있다. 이에, 시프트 후보 위치 연산부(70)는, 검출 화소(223)의 수광 영역 중, 아직 조사 위치가 되어 있지 않은 나머지 조사 가능한 시프트 후보 위치의 좌표를 연산한다. 나머지 조사 가능한 시프트 후보 위치의 좌표는, 예를 들면, 도 10에 도시한 사행 궤도를 따라 순서대로 연산한다.
시프트 후보 위치 선택 공정(S204)으로서, 선택부(72)는, 연산된, 나머지 조사 가능한 시프트 후보 위치의 좌표 중에서 1 개를 선택한다. 실시 형태 1에서는, 선택부(72)는, 예를 들면, 도 10에 도시한 사행 궤도를 따라 인접하는 시프트 후보 위치의 좌표를 선택하면 된다.
시프트 위치 설정 공정(S270)으로서, 설정부(74)는, 적어도 1 개의 검출 화소(223)의 감도가 열화되어 있는 경우에, 복수의 검출 화소(223)로의 멀티 2 차 전자 빔(300)의 조사 위치의 이동처(시프트 위치)를 각각 대응하는 동일한 검출 화소(223) 내로 설정한다. 구체적으로는, 선택된 시프트 후보 위치의 좌표로 설정한다.
조사 위치 이동 공정(S272)으로서, 이동 처리부(76)는, 검출기 구동 제어 회로(136)로 검출 스테이지(221)를 이동시키는 제어 신호를 출력한다. 그리고, 검출기 구동 제어 회로(136)는, 검출 스테이지(221)(이동부의 일예)를 이동시킴으로써, 기계적으로 멀티 2 차 전자 빔(300)에 대한 복수의 검출 화소(223)의 배치 위치를 이동시킨다. 검출 스테이지(221)의 이동에 의하여, 복수의 검출 화소(223)로의 멀티 2 차 전자 빔(300)의 조사 위치를 검출 화소(223)의 수광 영역 내에서 시프트 위치로 이동시킨다. 혹은, 이동 처리부(76)는, 편향 제어 회로(128)로 편향기(228)의 편향 위치를 이동시키는 제어 신호를 출력한다. 그리고, 편향 제어 회로(128)는, 편향기(228)(이동부의 다른 일예)의 편향 위치를 이동시킴으로써, 전자 광학적으로 복수의 검출 화소(223)로의 멀티 2 차 전자 빔(300)의 조사 위치를 시프트 위치로 이동시켜도 된다. 어쨌든, 여기에서는, 각 2 차 전자 빔(11)이 조사하는 동일한 검출 화소(223) 내에서 조사 위치가 시프트 위치로 바뀌도록 조사 위치를 이동시킨다. 그 결과, 도 10에 도시한 바와 같이, 각 검출 화소(223)에 있어서의 2 차 전자 빔(11)의 조사 위치가 동일한 검출 화소(223) 내에서 근방의 조사 위치(시프트 위치)로 이동한다.
이상에 의하여, 각 검출 화소(223)에서는, 아직 2 차 전자 빔(11)의 검출에 사용되어 있지 않은 새로운 위치에서 2 차 전자 빔(11)의 검출을 할 수 있다. 이에 의하여, 열화 화소의 감도를 개선시킬 수 있다. 따라서, 멀티 검출기(222)의 감도를 수선할 수 있다. 도 5 및 도 8에 도시한 멀티 검출기(222)의 감도 수선 방법의 플로우는, 검사 대상 기판(101)의 검사 처리를 실시하기 전에 매회 실시하면 바람직하다. 혹은, 기판(101)마다는 아니고, 정기적으로 실시해도 된다. 그리고, 감도가 수선된 멀티 검출기(222)를 사용하여, 검사 대상 기판(101)의 검사 처리를 행한다.
도 11은, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법의 요부 공정을 도시한 플로우차트도이다. 도 11에서, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법은, 2 차 전자 화상 취득 공정(S302)과, 참조 화상 작성 공정(S304)과, 위치 조정 공정(S306)과, 비교 공정(S308)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다.
2 차 전자 화상 취득 공정(S302)으로서, 화상 취득 기구(150)는, 멀티 빔(20)을 이용하여 도형 패턴이 형성된 피검사 기판(101)의 2 차 전자 화상을 취득한다.
도 12는, 실시 형태 1에 있어서의 반도체 기판에 형성되는 복수의 칩 영역의 일예를 도시한 도면이다. 도 12에서, 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 13은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 조사 영역과 측정용 화소와의 일예를 도시한 도면이다. 도 13에서, 각 마스크 다이(33)는, 예를 들면, 멀티 빔(20)의 빔 1 개당 빔 사이즈로 메쉬 형상의 복수의 메쉬 영역으로 분할된다. 이러한 각 메쉬 영역이, 측정용 화소(36)(단위 조사 영역)가 된다. 도 13의 예에서는, 8Х8 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 빔간 피치에 x 방향의 빔수를 곱한 x 방향 사이즈)×(기판(101)면 상에 있어서의 멀티 빔(20)의 y 방향의 빔간 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)가 나타내어져 있다. 환언하면, 인접하는 측정용 화소(28) 간의 피치가 멀티 빔의 각 빔 간의 피치가 된다. 도 13의 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 13의 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 13의 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, 주편향기(208)에 의하여, XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록, 트랙킹 편향을 행하면서, 트랙킹 편향되고 있는 상태에서, 부편향기(209)에 의하여, 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)을 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, 부편향기(209)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, 부편향기(209)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, 부편향기(209)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 복수의 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 각 검출 화소(223)는, 각 측정용 화소(36)로부터 상방으로 방출된 2 차 전자 빔(11)을 측정용 화소(36)마다(혹은 서브 조사 영역(29)마다)로 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.
참조 화상 작성 공정(S304)으로서, 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, 마스크 다이마다에 참조 화상을 작성한다. 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 데이터로 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 출력되어, 비교 회로(108) 내의 도시하지 않은 메모리에 저장된다.
그리고, 비교 회로(108)(검사부, 검사 처리 회로)는, 멀티 검출기(222)에 의해 검출된 멀티 2 차 전자 빔(300)의 정보를 이용하여, 기판(101)에 형성된 패턴을 검사한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다.
위치 조정 공정(S306)으로서, 비교 회로(108)는, 피검사 화상이 되는 마스크 다이 화상과 참조 화상이 되는 마스크 다이 화상과의 위치 조정을 행한다. 예를 들면, 최소 2 승법을 이용하여 위치 조정을 행한다. 여기에서는, 피검사 화상으로서, 예를 들면, 마스크 다이 화상을 이용한다.
비교 공정(S308)으로서, 비교 회로(108)는, 기판(101)으로부터 측정된 측정 화상과, 대응하는 참조 화상을 비교한다. 구체적으로는, 위치 조정된 피검사 화상과 참조 화상을, 화소마다 비교한다. 소정의 판정 역치를 이용하여 소정의 판정 조건에 따라 화소마다에 양자를 비교하고, 예를 들면, 형상 결함이라고 하는 결함의 유무를 판정한다. 예를 들면, 화소마다의 계조값 차가 판정 역치(Th)보다 크면 결함 후보라고 판정한다. 그리고, 비교 결과가 출력된다. 비교 결과는, 기억 장치(109), 모니터(117), 혹은 메모리(118)로 출력된다, 혹은 프린터(119)로부터 출력되면 된다.
상술한 다이-데이터베이스 검사 외에, 다이-다이 검사를 행해도 된다. 다이-다이 검사를 행하는 경우, 동일 기판(101) 상의 상이한 장소의 동일 패턴을 촬상한 측정 화상 데이터끼리를 비교한다. 그 때문에, 화상 취득 기구(150)는, 멀티 빔(20)(전자 빔)을 이용하여, 동일한 도형 패턴끼리(제1 및 제2 도형 패턴)가 상이한 위치에 형성된 기판(101)으로부터 일방의 도형 패턴(제1 도형 패턴)과 타방의 도형 패턴(제2 도형 패턴)의 각각의 2 차 전자 화상인 측정 화상을 취득한다. 이러한 경우, 취득되는 일방의 도형 패턴의 측정 화상이 참조 화상이 되고, 타방의 도형 패턴의 측정 화상이 피검사 화상이 된다. 취득되는 일방의 도형 패턴(제1 도형 패턴)과, 타방의 도형 패턴(제2 도형 패턴)의 화상은, 동일한 칩 패턴 데이터 내에 있어도 되고, 상이한 칩 패턴 데이터로 나누어져 있어도 된다. 검사의 방법은, 다이-데이터베이스 검사와 동일해도 상관없다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 의하면, 멀티 빔(20)을 이용하여 화상을 취득하는 경우에 있어서의 멀티 검출기(222)의 수명을 늘일 수 있다. 그 때문에, 검사 장치(100)의 가동률을 향상시킬 수 있다.
실시 형태 2
실시 형태 1에서는, 멀티 검출기(222)의 검출 화소(223)의 수광 영역 내의 2 차 전자 빔(11)의 조사 위치를 미리 설정된 순서로 시프트해 가는 경우에 대하여 설명했으나, 멀티 검출기(222)의 수선 방법은 이에 한정되는 것은 아니다. 실시 형태 2에서는, 시프트되는 위치의 최적화를 도모하는 구성에 대하여 설명한다. 실시 형태 2에 있어서의 검사 장치(100)의 구성은, 도 1과 같다. 또한, 실시 형태 2에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 요부 공정의 일부는, 도 5와 같다. 또한, 실시 형태 2에 있어서의 검사 방법의 요부 공정은 도 11과 같다. 이하, 특별히 설명하는 점 이외의 내용은, 실시 형태 1과 같다.
우선은, 실시 형태 1와 마찬가지로, 도 5에 도시한 검출 감도가 열화된 검출 화소(열화 화소)의 유무를 판정하는 방법의 각 공정, 환언하면, 열화 화소의 탐색 방법의 각 공정을 실시한다. 이에 의하여, 어느 검출 화소(223)가 열화 화소인지를 알 수 있다.
도 14는, 실시 형태 2에 있어서의 조사 위치 조정 회로의 내부 구성의 일예를 도시한 블럭도이다. 도 14에서, 실시 형태 2에 있어서의 조사 위치 조정 회로(134) 내에는, 도 8에 도시한 내부 구성에, 추가로 콘트라스트 연산부(80), 평균값 연산부(82), 편차 연산부(84), 평균값 비교부(86), 편차 비교부(88), 판정부(90), 및 변경부(92)가 배치된다. 시프트 후보 위치 연산부(70), 선택부(72), 설정부(74), 이동 처리부(76), 콘트라스트 연산부(80), 평균값 연산부(82), 편차 연산부(84), 평균값 비교부(86), 편차 비교부(88), 판정부(90), 및 변경부(92)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. 시프트 후보 위치 연산부(70), 선택부(72), 설정부(74), 이동 처리부(76), 콘트라스트 연산부(80), 평균값 연산부(82), 편차 연산부(84), 평균값 비교부(86), 편차 비교부(88), 판정부(90), 및 변경부(92) 내에 필요한 입력 데이터 혹은 연산된 결과는 그때마다 도시하지 않은 메모리에 기억된다.
도 15는, 실시 형태 2에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 요부 공정의 잔부를 도시한 플로우차트도이다. 도 15에서, 실시 형태 2에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 잔부는, 시프트 후보 위치 연산 공정(S212)과, 시프트 후보 위치 선택 공정(S214)과, 조사 위치 이동 공정(S216)과, 스캔 공정(S218)과, 콘트라스트 연산 공정(S220)과, 평균값 연산 공정(S222)과, 판정 공정(S224)과, 편차 연산 공정(S226)과, 판정 공정(S228)과, 판정 공정(S230)과, 시프트 후보 위치 변경 공정(S232)과, 시프트 위치 설정 공정(S270)과, 조사 위치 이동 공정(S272)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다. 도 15의 예에서는, 도 5에 도시한 멀티 검출기(222)의 감도 수선 방법의 요부 공정의 일부에 계속되는, 실시 형태 2에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 잔부를 나타내고 있다.
시프트 후보 위치 연산 공정(S212)으로서, 시프트 후보 위치 연산부(70)는, 멀티 검출기(222)의 각 검출 화소(223)를 조사하고 있는 대응 2 차 전자 빔(11)이, 향후, 동일한 검출 화소 내에서 이동 가능한 조사 가능 위치(시프트 후보 위치)를 연산한다. 그리고, 연산된 각 시프트 후보 위치(좌표)에는, 인덱스 번호(i)=1~N(N은 자연수)가 부여된다. 도 10의 예에서 설명한 바와 같이, 2 차 전자 빔(11)의 조사 스팟 사이즈와 동등, 혹은 그보다 약간 큰 피치로 시프트시키는 경우를 상정한 2 차 전자 빔(11)의 조사 가능 위치(시프트 후보 위치)를 연산한다. 시프트 위치의 인덱스 번호(i)는, 예를 들면, 도 10에 도시한 사행 궤도를 따라 순서대로 부여된다. 환언하면 인덱스 번호(i)는, 예를 들면, 좌표 순으로 부여된다.
시프트 후보 위치 선택 공정(S214)으로서, 선택부(72)는, 적어도 1 개의 시프트 후보 위치 중에서 1 개의 시프트 후보 위치를 선택한다. 여기에서는, 인덱스 번호(i)=1을 선택한다.
조사 위치 이동 공정(S216)으로서, 검출 스테이지(221)(이동부)는, 멀티 2 차 전자 빔(200)의 조사 위치를 각각 대응하는 검출 화소(223) 내에서 이동시킨다. 이동 처리부(76)는, 검출기 구동 제어 회로(136)로 검출 스테이지(221)를 이동시키는 제어 신호를 출력한다. 그리고, 검출기 구동 제어 회로(136)는, 검출 스테이지(221)(이동부의 일예)를 이동시킴으로써, 기계적으로 멀티 2 차 전자 빔(300)에 대한 복수의 검출 화소(223)의 배치 위치를 이동시킨다. 검출 스테이지(221)의 이동에 의하여, 복수의 검출 화소(223)로의 멀티 2 차 전자 빔(300)의 조사 위치를 검출 화소(223)의 수광 영역 내에서 인덱스 번호(i)의 시프트 후보 위치로 가이동시킨다. 후술하는 바와 같이, 시프트 위치의 최적화를 위하여 필요한 공정을 반복하므로, 검출 스테이지(221)(이동부)는, 멀티 2 차 전자 빔(200)의 조사 위치를 각각 대응하는 검출 화소(223) 내에서 적어도 1 회 이동시킨다. 혹은, 이동 처리부(76)는, 편향 제어 회로(128)로 편향기(228)의 편향 위치를 이동시키는 제어 신호를 출력한다. 그리고, 편향 제어 회로(128)는, 편향기(228)(이동부의 다른 일예)의 편향 위치를 이동시킴으로써, 전자 광학적으로 복수의 검출 화소(223)로의 멀티 2 차 전자 빔(300)의 조사 위치를 인덱스 번호(i)의 시프트 후보 위치로 가이동시켜도 된다. 이러한 경우, 편향기(228)(이동부의 다른 일예)는, 멀티 2 차 전자 빔(200)의 조사 위치를 각각 대응하는 검출 화소(223) 내에서 적어도 1 회 이동시키게 된다. 어쨌든, 여기에서는, 각 2 차 전자 빔(11)이 조사하는 동일한 검출 화소(223) 내에서 조사 위치가 바뀌도록 조사 위치를 이동시킨다.
스캔 공정(S218)으로서, 평가 패턴 측정 회로(130)에 의한 제어 하에서, 화상 취득 기구(150)는, 평가 패턴을 이용하여, 평가 패턴을 멀티 빔(20)으로 주사한다. 그리고, 평가 패턴을 멀티 빔(20)으로 주사하여 얻어지는 멀티 2 차 전자 빔(300)을, 멀티 검출기(222)를 이용하여 검출한다.
그리고, 멀티 빔(20)의 조사에 의해 평가 마크(217)로부터 방출된 멀티 2 차 전자 빔(300)을 멀티 검출기(222)로 검출한다. 검출된 데이터는, 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. 각 검출 화소(223)에 의해 검출된 2 차 전자의 상이, 대응하는 도형 패턴(13)의 측정 화상이 된다. 이와 같이 하여, 화상 취득 기구(150)는, 평가 마크(217) 상에 형성된 평가 패턴의 측정 화상을 취득한다. 여기에서는, 멀티 빔(20)의 조사에 의해 방출되는 멀티 2 차 전자 빔(300)의 각 2 차 전자 빔(11)이 멀티 검출기(222)의 검출 화소(223) 내를 조사하는 조사 위치가 인덱스 번호(i)의 위치로 가이동되어 있다.
콘트라스트 연산 공정(S220)으로서, 콘트라스트 연산부(80)는, 멀티 2 차 전자 빔(300)의 조사 위치가 적어도 1 회 이동된 각 상태에서, 평가 패턴을 이용하여, 평가 패턴을 멀티 빔(20)으로 주사하여 얻어지는 멀티 2 차 전자 빔(300)을 멀티 검출기(222)에 의해 검출한 경우에 있어서의 검출 결과로부터 복수의 검출 화소(223)의 검출 화소마다에 2 차 전자 빔상의 콘트라스트를 연산한다. 구체적으로는, 각 검출 화소(223)에 의해 검출된 대응하는 도형 패턴(13)의 2 차 전자상으로부터 도형 패턴(13) 부분과 도형 패턴(13)의 주위 부분과의 사이에서의 콘트라스트의 값을 연산한다. 예를 들면, 검출 강도의 차분값을 연산한다.
평균값 연산 공정(S222)으로서, 평균값 연산부(82)는, 인덱스 번호(i)의 시프트 후보 위치에서 각 2 차 전자 빔(11)을 검출한 경우에 있어서의 복수의 검출 화소(223)의 전체 검출 화소에 있어서의 콘트라스트의 평균값(Cave)을 연산한다.
판정 공정(S224)으로서, 평균값 비교부(86)는, 연산된 콘트라스트의 평균값(Cave)과 평균값 역치(Thave)를 비교한다. 구체적으로는, 평균값 비교부(86)는, 인덱스 번호(i)의 시프트 후보 위치에서 각 2 차 전자 빔(11)을 검출한 경우에 있어서의 전체 검출 화소(223)에 있어서의 콘트라스트의 평균값(Cave)이 평균값 역치(Thave)보다 큰지의 여부를 판정한다. 전체 검출 화소(223)에 있어서의 콘트라스트의 평균값(Cave)이 평균값 역치(Thave)보다 큰 경우에, 편차 연산 공정(S226)으로 진행된다. 전체 검출 화소(223)에 있어서의 콘트라스트의 평균값(Cave)이 평균값 역치(Thave)보다 크지 않은 경우에, 판정 공정(S230)으로 진행된다.
편차 연산 공정(S226)으로서, 편차 연산부(84)는, 복수의 검출 화소(223)의 전체 검출 화소에 있어서의 콘트라스트의 편차(Csig)를 연산한다. 콘트라스트의 편차(Csig)로서, 예를 들면, 전체 검출 화소(223)의 콘트라스트치의 표준 편차를 연산한다.
판정 공정(S228)으로서 편차 비교부(88)는, 연산된 콘트라스트의 편차(Csig)와 편차 역치(Thsig)를 비교한다. 구체적으로는, 편차 비교부(88)는, 인덱스 번호(i)의 시프트 후보 위치에서 각 2 차 전자 빔(11)을 검출한 경우에 있어서의 전체 검출 화소(223)에 있어서의 콘트라스트의 편차(Csig)가 편차 역치(Thsig)보다 작은지의 여부를 판정한다. 전체 검출 화소(223)에 있어서의 콘트라스트의 편차(Csig)가 편차 역치(Thsig)보다 작은 경우에, 시프트 후보 위치 변경 공정(S232)으로 진행된다. 전체 검출 화소(223)에 있어서의 콘트라스트의 편차(Csig)가 편차 역치(Thsig)보다 작지 않은 경우에, 판정 공정(S230)으로 진행된다.
판정 공정(S230)으로서, 판정부(90)는, 현재 설정되어 있는 인덱스 번호(i)가 최종 번호의 N인지의 여부를 판정한다. 인덱스 번호(i)가 최종 번호의 N이 아닌 경우, 시프트 후보 위치 변경 공정(S232)으로 진행된다. 인덱스 번호(i)가 최종 번호의 N인 경우, 멀티 검출기(222)의 교환을 재촉하는 알람을 출력하여 종료한다.
시프트 후보 위치 변경 공정(S232)으로서, 변경부(92)는, 현재 설정되어 있는 인덱스 번호(i)의 시프트 후보 위치를, 연산된 복수의 시프트 후보 위치 중에서 별도의 1 개의 시프트 후보 위치로 변경한다. 여기에서는, 인덱스 번호(i)에 1을 가산한 인덱스 번호의 시프트 후보 위치로 변경한다. 또한, 시프트 후보 위치 변경 공정(S232)을 실시하는 경우에는, 인덱스 번호(i)가 아직 최종 번호의 N은 아니었을 것이므로, 시프트 후보 위치 연산 공정(S212)에서 복수의 시프트 후보 위치가 연산되어 있음은 말할 필요도 없다.
그리고, 조사 위치 이동 공정(S216)으로 되돌아오고, 판정 공정(S228)에서 전체 검출 화소(223)에 있어서의 콘트라스트의 편차(Csig)가 편차 역치(Thsig)보다 작다고 판정될 때까지, 혹은 판정 공정(S230)에서 인덱스 번호(i)가 최종 번호의 N이라고 판정될 때까지, 조사 위치 이동 공정(S216)으로부터 시프트 후보 위치 변경 공정(S232)까지의 각 공정을 반복한다. 이상에 의하여, 콘트라스트의 평균값(Cave)이 평균값 역치(Thave)보다 크고, 일방 콘트라스트의 편차(Csig)가 편차 역치(Thsig)보다 작은 시프트 후보 위치를 찾아낼 수 있다.
시프트 위치 설정 공정(S270)으로서, 설정부(74)는, 적어도 1 개의 검출 화소(223)의 감도가 열화되어 있는 경우에, 복수의 검출 화소(223)로의 멀티 2 차 전자 빔(300)의 조사 위치의 이동처를 각각 대응하는 동일한 검출 화소(223) 내로 설정한다. 구체적으로는, 설정부(74)는, 콘트라스트의 평균값(Cave)의 비교 결과와 콘트라스트의 편차(Csig)의 비교 결과에 기초하여, 멀티 2 차 전자 빔(300)의 조사 위치의 이동처를 각각 대응하는 검출 화소 내로 설정한다. 추가로 말하면, 설정부(74)는, 시프트 위치의 좌표를, 콘트라스트의 평균값(Cave)이 평균값 역치(Thave)보다 크고, 일방 콘트라스트의 편차(Csig)가 편차 역치(Thsig)보다 작은 시프트 후보 위치의 좌표로 설정한다.
조사 위치 이동 공정(S272)으로서, 이동 처리부(76)는, 검출기 구동 제어 회로(136)로 검출 스테이지(221)를 이동시키는 제어 신호를 출력한다. 그리고, 검출기 구동 제어 회로(136)는, 검출 스테이지(221)(이동부의 일예)를 이동시킴으로써, 기계적으로 멀티 2 차 전자 빔(300)에 대한 복수의 검출 화소(223)의 배치 위치를 이동시킨다. 검출 스테이지(221)의 이동에 의하여, 복수의 검출 화소(223)로의 멀티 2 차 전자 빔(300)의 조사 위치를 검출 화소(223)의 수광 영역 내에서 시프트 위치로 이동시킨다. 혹은, 이동 처리부(76)는, 편향 제어 회로(128)로 편향기(228)의 편향 위치를 이동시키는 제어 신호를 출력한다. 그리고, 편향 제어 회로(128)는, 편향기(228)(이동부의 다른 일예)의 편향 위치를 이동시킴으로써, 전자 광학적으로 복수의 검출 화소(223)로의 멀티 2 차 전자 빔(300)의 조사 위치를 시프트 위치로 이동시켜도 된다. 어쨌든, 여기에서는, 각 2 차 전자 빔(11)이 조사하는 동일한 검출 화소(223) 내에서 조사 위치가 바뀌도록 조사 위치를 이동시킨다. 그 결과, S270에서 지정한 조사 위치, 예를 들면, 도 10의 예에 도시한 바와 같이, 각 검출 화소(223)에 있어서의 2 차 전자 빔(11)의 조사 위치가 동일한 검출 화소(223) 내에서 근방의 조사 위치로 이동한다.
이상에 의하여, 각 검출 화소(223)에서는, 검출 화소(223)의 수광 영역 중, 아직 2 차 전자 빔(11)의 검출에 사용되지 않고, 콘트라스트의 평균값(Cave)이 평균값 역치(Thave)보다 크고, 일방 콘트라스트의 편차(Csig)가 편차 역치(Thsig)보다 작은 시프트 위치에서 2 차 전자 빔(11)의 검출을 할 수 있다. 이에 의하여, 열화 화소의 감도를 개선시킬 수 있다. 따라서, 멀티 검출기(222)의 감도를 수선할 수 있다. 도 5 및 도 8에 도시한 멀티 검출기(222)의 감도 수선 방법의 플로우는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 검사 대상 기판(101)의 검사 처리를 실시하기 전에 매회 실시하면 바람직하다. 혹은, 기판(101)마다는 아니고, 정기적으로 행해도 된다. 그리고, 감도가 수선된 멀티 검출기(222)를 사용하여, 검사 대상 기판(101)의 검사 처리를 행한다. 실시 형태 2에 있어서의 검사 방법의 요부 공정은, 도 11과 같다.
이상과 같이, 실시 형태 2에 의하면, 검출 화소(223)의 수광 영역 내의 시프트 위치를 실시 형태 1보다도 적합화할 수 있다. 따라서, 멀티 빔(20)을 이용하여 화상을 취득하는 경우에 있어서의 멀티 검출기(222)의 수명을 실시 형태 1보다도 고정밀도로 늘일 수 있다. 그 때문에, 검사 장치(100)의 가동률을 향상시킬 수 있다.
실시 형태 3
실시 형태 2에서는, 예를 들면, 좌표 순으로 부여된 인덱스 순으로 각 인덱스 번호의 시프트 후보 위치(조사 가능 위치)가 검출 화소(223)의 수광 영역 내의 시프트 위치에 적합한지의 여부를 확인해 가는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 적합화하는 시프트 위치를 탐색하는 수법은 이에 한정되는 것은 아니다. 실시 형태 3에서는, 시프트 위치의 최적화를 도모하는 구성의 다른 태양에 대하여 설명한다. 실시 형태 3에 있어서의 검사 장치(100)의 구성은, 도 1과 같다. 또한, 실시 형태 3에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 요부 공정의 일부는, 도 5와 같다. 또한, 실시 형태 3에 있어서의 검사 방법의 요부 공정은 도 11과 같다. 이하, 특별히 설명하는 점 이외의 내용은, 실시 형태 1 혹은 2와 같다.
우선은, 실시 형태 1과 마찬가지로, 도 5에 도시한 검출 감도가 열화된 검출 화소(열화 화소)의 유무를 판정하는 방법의 각 공정, 환언하면, 열화 화소의 탐색 방법의 각 공정을 실시한다. 이에 의하여, 어느 검출 화소(223)가 열화 화소인지를 알 수 있다.
도 16은, 실시 형태 3에 있어서의 조사 위치 조정 회로의 내부 구성의 일예를 도시한 블럭도이다. 도 16에서, 실시 형태 3에 있어서의 조사 위치 조정 회로(134) 내에는, 추가로, 소트 처리부(96), 선택부(97), 판정부(98), 및 변경부(99)가 추가 배치된 점 이외는, 도 14와 같다. 시프트 후보 위치 연산부(70), 선택부(72), 설정부(74), 이동 처리부(76), 콘트라스트 연산부(80), 평균값 연산부(82), 편차 연산부(84), 평균값 비교부(86), 편차 비교부(88), 판정부(90), 변경부(92), 소트 처리부(96), 선택부(97), 판정부(98), 및 변경부(99)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. 시프트 후보 위치 연산부(70), 선택부(72), 설정부(74), 이동 처리부(76), 콘트라스트 연산부(80), 평균값 연산부(82), 편차 연산부(84), 평균값 비교부(86), 편차 비교부(88), 판정부(90), 변경부(92), 소트 처리부(96), 선택부(97), 판정부(98), 및 변경부(99) 내에 필요한 입력 데이터 혹은 연산된 결과는 그때마다 도시하지 않은 메모리에 기억된다.
도 17은, 실시 형태 3에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 요부 공정의 잔부를 도시한 플로우차트도이다. 도 17에서, 실시 형태 2에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 잔부는, 시프트 후보 위치 연산 공정(S212)과, 시프트 후보 위치 선택 공정(S214)과, 조사 위치 이동 공정(S216)과, 스캔 공정(S218)과, 콘트라스트 연산 공정(S220)과, 평균값 연산 공정(S222)과, 편차 연산 공정(S226)과, 판정 공정(S230)과, 시프트 후보 위치 변경 공정(S232)과, 편차 소트 처리 공정(S250)과, 시프트 후보 위치 선택 공정(S252)과, 판정 공정(S254)과, 판정 공정(S256)과, 판정 공정(S258)과, 변경 공정(S260)과, 시프트 위치 설정 공정(S270)과, 조사 위치 이동 공정(S272)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다. 도 17의 예에서는, 도 5에 도시한 멀티 검출기(222)의 감도 수선 방법의 요부 공정의 일부에 계속되는, 실시 형태 3에 있어서의 멀티 검출기의 감도 수선 방법의 잔부를 나타내고 있다.
시프트 후보 위치 연산 공정(S212)과, 시프트 후보 위치 선택 공정(S214)과, 조사 위치 이동 공정(S216)과, 스캔 공정(S218)과, 콘트라스트 연산 공정(S220)과, 평균값 연산 공정(S222)과, 편차 연산 공정(S226)의 각 공정의 내용은, 실시 형태 2와 같다.
판정 공정(S230)으로서, 판정부(90)는, 현재 설정되어 있는 인덱스 번호(i)가 최종 번호의 N인지의 여부를 판정한다. 인덱스 번호(i)가 최종 번호의 N이 아닌 경우, 시프트 후보 위치 변경 공정(S232)으로 진행된다. 인덱스 번호(i)가 최종 번호의 N인 경우, 편차 소트 처리 공정(S250)으로 진행된다.
시프트 후보 위치 변경 공정(S232)으로서, 변경부(92)는, 현재 설정되어 있는 인덱스 번호(i)의 시프트 후보 위치를, 연산된 복수의 시프트 후보 위치 중에서 별도의 1 개의 시프트 후보 위치로 변경한다. 여기에서는, 인덱스 번호(i)에 1을 가산한 인덱스 번호의 시프트 위치로 변경한다. 또한, 시프트 후보 위치 변경 공정(S232)을 실시하는 경우에는, 인덱스 번호(i)가 아직 최종 번호의 N은 아니었을 것이므로, 시프트 후보 위치 연산 공정(S212)에서 복수의 시프트 후보 위치가 연산되어 있음은 말할 필요도 없다.
이상과 같이 하여, 연산된 모든 시프트 후보 위치에 대하여, 전체 검출 화소(223)에 있어서의 콘트라스트의 평균값(Cave)과, 전체 검출 화소(223)에 있어서의 콘트라스트의 편차(Csig)를 취득한다.
편차 소트 처리 공정(S250)으로서, 소트 처리부(96)는, 연산된 모든 시프트 후보 위치에 대하여, 콘트라스트의 편차(Csig)가 작은 순으로 배열이 변경되는 소트 처리를 행한다. 그리고, 연산된 모든 시프트 후보 위치에 대하여, 콘트라스트의 편차(Csig)가 작은 순으로 다시 인덱스 번호(i＇)=1~N를 부여한다. 시프트 후보 위치의 수는 변하지 않으므로, 인덱스 번호(i＇)는 1~N의 값을 받는다.
시프트 후보 위치 선택 공정(S252)으로서, 선택부(97)는, 콘트라스트의 편차(Csig)가 작은 순으로 배열된 복수의 시프트 후보 위치 중에서, 배열 순에 따라 1 개의 시프트 후보 위치를 선택한다. 여기에서는, 인덱스 번호(i＇)=1을 선택한다.
판정 공정(S254)으로서, 평균값 비교부(86)는, 연산된 콘트라스트의 평균값(Cave)과 평균값 역치(Thave)를 비교한다. 구체적으로는, 평균값 비교부(86)는, 인덱스 번호(i)의 시프트 후보 위치에서 각 2 차 전자 빔(11)을 검출한 경우에 있어서의 전체 검출 화소(223)에 있어서의 콘트라스트의 평균값(Cave)이 평균값 역치(Thave)보다 큰지의 여부를 판정한다. 전체 검출 화소(223)에 있어서의 콘트라스트의 평균값(Cave)이 평균값 역치(Thave)보다 큰 경우에, 판정 공정(S256)으로 진행된다. 전체 검출 화소(223)에 있어서의 콘트라스트의 평균값(Cave)이 평균값 역치(Thave)보다 크지 않은 경우에, 판정 공정(S258)으로 진행된다.
판정 공정(S256))으로서, 편차 비교부(88)는, 연산된 콘트라스트의 편차(Csig)와 편차 역치(Thsig)를 비교한다. 구체적으로는, 편차 비교부(88)는, 인덱스 번호(i＇)의 시프트 후보 위치에서 각 2 차 전자 빔(11)을 검출한 경우에 있어서의 전체 검출 화소(223)에 있어서의 콘트라스트의 편차(Csig)가 편차 역치(Thsig)보다 작은지의 여부를 판정한다. 전체 검출 화소(223)에 있어서의 콘트라스트의 편차(Csig)가 편차 역치(Thsig)보다 작은 경우에, 시프트 위치 설정 공정(S270)으로 진행된다. 전체 검출 화소(223)에 있어서의 콘트라스트의 편차(Csig)가 편차 역치(Thsig)보다 작지 않은 경우에, 판정 공정(S258)으로 진행된다.
판정 공정(S258)으로서, 판정부(98)는, 현재 설정되어 있는 인덱스 번호(i＇)가 최종 번호의 N인지의 여부를 판정한다. 인덱스 번호(i＇)가 최종 번호의 N이 아닌 경우, 변경 공정(S260)으로 진행된다. 인덱스 번호(i＇)가 최종 번호의 N인 경우, 멀티 검출기(222)의 교환을 재촉하는 알람을 출력하여 종료한다.
변경 공정(S260)으로서, 변경부(99)는, 현재 설정되어 있는 인덱스 번호(i＇)의 시프트 후보 위치를, 콘트라스트의 편차(Csig)가 작은 순으로 배열된 복수의 시프트 후보 위치 중에서, 배열 순에 따라 별도의 1 개의 시프트 후보 위치로 변경한다. 여기에서는, 인덱스 번호(i＇)에 1을 가산한 인덱스 번호의 시프트 후보 위치로 변경한다.
그리고, 판정 공정(S254)으로 되돌아오고, 판정 공정(S254)에서 전체 검출 화소(223)에 있어서의 콘트라스트의 평균값(Cave)이 평균값 역치(Thave)보다 크다고 판정될 때까지, 혹은 판정 공정(S258)에서 인덱스 번호(i＇)가 최종 번호의 N이라고 판정될 때까지, 판정 공정(S254)으로부터 변경 공정(S260)까지의 각 공정을 반복한다. 이상에 의하여, 콘트라스트의 평균값(Cave)이 평균값 역치(Thave)보다 크고, 또한 콘트라스트의 편차(Csig)가 편차 역치(Thsig)보다 작은 시프트 후보 위치를 콘트라스트의 편차(Csig)가 작은 순으로 탐색할 수 있다.
시프트 위치 설정 공정(S270)으로서, 설정부(74)는, 적어도 1 개의 검출 화소(223)의 감도가 열화되어 있는 경우에, 복수의 검출 화소(223)로의 멀티 2 차 전자 빔(300)의 조사 위치의 이동처를 각각 대응하는 동일한 검출 화소(223) 내로 설정한다. 구체적으로는, 설정부(74)는, 콘트라스트의 평균값(Cave)의 비교 결과와 콘트라스트의 편차(Csig)의 비교 결과에 기초하여, 멀티 2 차 전자 빔(300)의 조사 위치의 이동처를 각각 대응하는 검출 화소 내로 설정한다. 추가로 말하면, 설정부(74)는, 콘트라스트의 편차(Csig)가 작은 조사 위치가 우선 선택되고, 콘트라스트의 평균값(Cave)이 평균값 역치(Thave)보다 크고, 또한 콘트라스트의 편차(Csig)가 편차 역치(Thsig)보다 작은 시프트 후보 위치의 좌표로 시프트 위치의 좌표를 최종적으로 설정한다.
조사 위치 이동 공정(S272)으로서, 이동 처리부(76)는, 검출기 구동 제어 회로(136)로 검출 스테이지(221)를 이동시키는 제어 신호를 출력한다. 그리고, 검출기 구동 제어 회로(136)는, 검출 스테이지(221)(이동부의 일예)를 이동시킴으로써, 기계적으로 멀티 2 차 전자 빔(300)에 대한 복수의 검출 화소(223)의 배치 위치를 이동시킨다. 검출 스테이지(221)의 이동에 의하여, 복수의 검출 화소(223)로의 멀티 2 차 전자 빔(300)의 조사 위치를 검출 화소(223)의 수광 영역 내에서 시프트 위치로 이동시킨다. 혹은, 이동 처리부(76)는, 편향 제어 회로(128)로 편향기(228)의 편향 위치를 이동시키는 제어 신호를 출력한다. 그리고, 편향 제어 회로(128)는, 편향기(228)(이동부의 다른 일예)의 편향 위치를 이동시킴으로써, 전자 광학적으로 복수의 검출 화소(223)로의 멀티 2 차 전자 빔(300)의 조사 위치를 시프트 위치로 이동시켜도 된다. 어쨌든, 여기에서는, 각 2 차 전자 빔(11)이 조사하는 동일한 검출 화소(223) 내에서 조사 위치가 바뀌도록 조사 위치를 이동시킨다. 그 결과, S270에서 지정한 위치, 예를 들면, 도 10의 예에 도시한 바와 같이, 각 검출 화소(223)에 있어서의 2 차 전자 빔(11)의 조사 위치가 동일한 검출 화소(223) 내에서 근방의 조사 위치로 이동한다.
이상에 의하여, 각 검출 화소(223)에서는, 검출 화소(223)의 수광 영역 중, 아직 2 차 전자 빔(11)의 검출에 사용되지 않고, 콘트라스트의 평균값(Cave)이 평균값 역치(Thave)보다 크고, 일방 콘트라스트의 편차(Csig)가 편차 역치(Thsig)보다 작은 시프트 위치에서 2 차 전자 빔(11)의 검출을 할 수 있다. 이에 의하여, 열화 화소의 감도를 개선시킬 수 있다. 따라서, 멀티 검출기(222)의 감도를 수선할 수 있다. 도 5 및 도 8에 도시한 멀티 검출기(222)의 감도 수선 방법의 플로우는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 검사 대상 기판(101)의 검사 처리를 실시하기 전에 매회 실시하면 바람직하다. 혹은, 기판(101)마다는 아니고, 정기적으로 행해도 된다. 그리고, 감도가 수선된 멀티 검출기(222)를 사용하여, 검사 대상 기판(101)의 검사 처리를 행한다. 실시 형태 2에 있어서의 검사 방법의 요부 공정은, 도 11과 같다.
이상과 같이, 실시 형태 3에 의하면, 콘트라스트의 편차(Csig)가 작은 순으로 시프트 후보 위치를 탐색할 수 있다. 따라서, 검출 화소(223)의 수광 영역 내의 시프트 위치를 실시 형태 2보다도 최적화할 수 있다. 따라서, 멀티 빔(20)을 이용하여 화상을 취득하는 경우에 있어서의 멀티 검출기(222)의 수명을 실시 형태 2보다 고정밀도로 늘일 수 있다. 그 때문에, 검사 장치(100)의 가동률을 향상시킬 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), 평가 패턴 측정 회로(130), 열화 화소 탐색 회로(132), 및 조사 위치 조정 회로(134) 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 패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법은, 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 몇 가지 실시 형태를 설명했으나, 이들 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는, 그 밖에의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태 또는 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 동시에, 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 패턴이 형성된 시료를 재치하는 스테이지와,
    상기 시료에 멀티 1 차 전자 빔을 조사하는 멀티 빔 컬럼과,
    상기 멀티 1 차 전자 빔이 상기 시료에 조사됨으로써 생기는 멀티 2 차 전자 빔 중, 각각이 대응하는 2 차 전자 빔의 조사를 받음과 동시에, 상기 2 차 전자 빔의 조사를 받는 것이 가능한 영역이 상기 2 차 전자 빔의 조사 스팟 사이즈보다 넓어지도록 형성된 복수의 검출 화소를 가지는, 상기 멀티 2 차 전자 빔을 검출하는 멀티 검출기와,
    상기 멀티 검출기에 의해 검출된 상기 멀티 2 차 전자 빔의 정보를 이용하여, 상기 패턴을 검사하는 검사 처리 회로와,
    상기 복수의 검출 화소로의 상기 멀티 2 차 전자 빔의 조사 위치를 이동시키는 이동 기구와,
    상기 복수의 검출 화소 중 적어도 1 개의 검출 화소의 감도가 열화되어 있는지의 여부를 판정하는 열화 판정 처리 회로와,
    상기 적어도 1 개의 검출 화소의 감도가 열화되어 있는 경우에, 상기 복수의 검출 화소로의 상기 멀티 2 차 전자 빔의 조사 위치의 이동처를 각각 대응하는 동일한 검출 화소 내로 설정하는 설정 처리 회로
    를 구비한 멀티 빔 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    평가 패턴을 이용하여, 상기 평가 패턴을 상기 멀티 1 차 전자 빔으로 주사하여 얻어지는 멀티 2 차 전자 빔을 상기 멀티 검출기에 의해 검출한 경우에 있어서의 검출 결과로부터 상기 복수의 검출 화소의 검출 화소마다에 2 차 전자 빔상의 콘트라스트를 연산하는 제1 콘트라스트 연산 처리 회로와,
    상기 검출 화소마다에, 연산된 콘트라스트와 미리 취득된 기준 콘트라스트를 비교하고, 비교 결과에 기초하여, 상기 감도가 열화되어 있을 가능성이 있는 열화 검출 화소 후보의 유무를 판정하는 제1 비교 처리 회로와,
    상기 열화 검출 화소 후보가 존재하는 경우에, 상기 멀티 2 차 전자 빔의 각 2 차 전자 빔이 조사하는 검출 화소를 시프트시키는 시프트 처리 회로와,
    상기 열화 검출 화소 후보에 대하여, 상기 검출 화소가 시프트된 상태에서, 상기 평가 패턴을 상기 멀티 1 차 전자 빔으로 주사하여 얻어지는 멀티 2 차 전자 빔을 상기 멀티 검출기에 의해 검출한 경우에 있어서의 상기 열화 검출 화소 후보의 검출 결과로부터 2 차 전자 빔상의 콘트라스트를 연산하는 제2 콘트라스트 연산 처리 회로와,
    상기 열화 검출 화소 후보에 대하여, 연산된 콘트라스트와 미리 취득된 상기 기준 콘트라스트를 비교하는 제2 비교 처리 회로
    를 더 구비하고
    상기 열화 판정 처리 회로는, 상기 검출 화소가 시프트된 상태에서 얻어진 상기 열화 검출 화소 후보의 비교 결과에 기초하여, 상기 열화 검출 화소 후보의 감도가 열화되어 있는지의 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 멀티 빔 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동 기구는, 상기 멀티 2 차 전자 빔의 조사 위치를 각각 대응하는 검출 화소 내에서 적어도 1 회 이동시키고,
    상기 멀티 2 차 전자 빔의 조사 위치가 상기 적어도 1 회 이동된 각 상태에서, 평가 패턴을 이용하여, 상기 평가 패턴을 상기 멀티 1 차 전자 빔으로 주사하여 얻어지는 멀티 2 차 전자 빔을 상기 멀티 검출기에 의해 검출한 경우에 있어서의 검출 결과로부터 상기 복수의 검출 화소의 검출 화소마다에 2 차 전자 빔상의 콘트라스트를 연산하는 콘트라스트 연산 처리 회로와,
    상기 복수의 검출 화소의 전체 검출 화소에 있어서의 상기 콘트라스트의 평균값을 연산하는 평균값 연산 처리 회로와,
    연산된 콘트라스트의 평균값과 평균값 역치를 비교하는 평균값 비교 처리 회로와,
    상기 복수의 검출 화소의 전체 검출 화소에 있어서의 상기 콘트라스트의 편차를 연산하는 편차 연산 처리 회로와,
    연산된 콘트라스트의 편차와 편차 역치를 비교하는 편차 비교 처리 회로
    를 더 구비하고,
    상기 설정 처리 회로는, 상기 평균값의 비교 결과와 상기 편차의 비교 결과에 기초하여, 상기 멀티 2 차 전자 빔의 조사 위치의 이동처를 각각 대응하는 검출 화소 내로 설정하는 것을 특징으로 하는 멀티 빔 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동 기구는, 기계적으로 상기 멀티 2 차 전자 빔에 대한 상기 복수의 검출 화소의 배치 위치를 이동시키는 것을 특징으로 하는 멀티 빔 검사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이동 기구는, 전자 광학적으로 상기 복수의 검출 화소로의 상기 멀티 2 차 전자 빔의 조사 위치를 이동시키는 것을 특징으로 하는 멀티 빔 검사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이동 기구는, 상기 멀티 검출기를 재치하는, 이동 가능한 검출 스테이지를 가지는 것을 특징으로 하는 멀티 빔 검사 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 검출 스테이지의 이동에 의하여, 상기 멀티 2 차 전자 빔의 각 2 차 전자 빔이 조사하는 동일한 검출 화소 내에서 각 2 차 전자 빔의 조사 위치가 바뀌는 것을 특징으로 하는 멀티 빔 검사 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동 기구는, 상기 멀티 2 차 전자 빔을 상기 멀티 검출기로 편향하는 편향기를 가지는 것을 특징으로 하는 멀티 빔 검사 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 편향기에 의해 상기 멀티 2 차 전자 빔의 편향 위치를 이동시킴에 의하여, 상기 멀티 2 차 전자 빔의 각 2 차 전자 빔이 조사하는 동일한 검출 화소 내에서 각 2 차 전자 빔의 조사 위치가 바뀌는 것을 특징으로 하는 멀티 빔 검사 장치.
  10. 멀티 1 차 전자 빔이 평가 패턴에 조사됨으로써 생기는 멀티 2 차 전자 빔을, 각각이 대응하는 2 차 전자 빔의 조사를 받음과 동시에, 상기 2 차 전자 빔의 조사를 받는 것이 가능한 영역이 상기 2 차 전자 빔의 조사 스팟 사이즈보다 넓어지도록 형성된 복수의 검출 화소를 가지는 멀티 검출기에 의해 검출하고,
    상기 복수의 검출 화소 중 적어도 1 개의 검출 화소의 감도가 열화되어 있는지의 여부를 판정하고,
    상기 적어도 1 개의 검출 화소의 감도가 열화되어 있는 경우에, 상기 복수의 검출 화소로의 상기 멀티 2 차 전자 빔의 조사 위치를 각각 대응하는 검출 화소 내에서 이동시키고,
    상기 적어도 1 개의 검출 화소의 감도가 열화되어 있는 경우에, 상기 복수의 검출 화소로의 상기 멀티 2 차 전자 빔의 조사 위치의 이동처를 각각 대응하는 동일한 검출 화소 내로 설정하는 멀티 검출기의 감도 수선 방법.
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