KR20220133976A - 멀티 전자 빔 검사 장치 및 그 조정 방법 - Google Patents

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코이치 이시이
카즈히코 이노우에
쇼헤이 미카미
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가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
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Abstract

멀티 빔 중, 원하는 1 개의 빔을 소경 애퍼처로 신속하게 위치 조정한다. 멀티 전자 빔 검사 장치는, 멀티 전자 빔 전체를 통과시키는 제1 통과 홀, 상기 멀티 전자 빔 중, 1 개의 빔이 통과 가능한 제2 통과 홀, 제1 슬릿, 및 상기 제1 슬릿과는 비평행이 되는 제2 슬릿이 설치된 빔 선택 애퍼처 기판과, 상기 빔 선택 애퍼처 기판을 이동시키는 애퍼처 이동부와, 상기 멀티 전자 빔 중, 상기 제1 슬릿을 통과한 빔의 전류, 및 상기 제2 슬릿을 통과한 빔의 전류를 검출하는 제1 검출기와, 상기 제1 통과 홀을 통과한 상기 멀티 전자 빔이 기판에 조사되는 것에 기인하여, 상기 기판으로부터 방출되는, 반사 전자를 포함하는 멀티 2 차 전자 빔을 검출하는 제2 검출기를 구비하고, 상기 제2 검출기로부터의 출력 신호에 기초하여 상기 기판의 검사를 행한다.

Description

멀티 전자 빔 검사 장치 및 그 조정 방법
본 발명은 멀티 전자 빔 검사 장치 및 그 조정 방법에 관한 것이다.
LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로 선 폭은 해마다 미세화되고 있다. 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위하여서는, 축소 투영형 노광 장치를 이용하여, 석영 상에 형성된 고정밀도의 원화 패턴을 웨이퍼 상에 축소 전사하는 수법이 채용되어 있다.
다대한 제조 코스트가 드는 LSI의 제조에 있어서, 수율의 향상은 빠뜨릴 수 없다. 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 필요시되고 있다.
또한, 수율을 저하시키는 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 필요시되고 있다.
패턴 결함의 검사 수법으로서는, 반도체 웨이퍼나 리소그래피 마스크 등의 기판 상에 형성되어 있는 패턴을 촬상한 측정 화상과, 설계 데이터 또는 기판 상의 동일 패턴을 촬상한 측정 화상을 비교하는 방법이 알려져 있다. 예를 들면, 동일 기판 상의 상이한 장소의 동일 패턴을 촬상한 측정 화상 데이터끼리를 비교하는 [die to die(다이-다이) 검사] 또는, 패턴 설계된 설계 데이터를 베이스로 설계 화상 데이터(참조 화상)를 생성하고, 그것과 패턴을 촬상한 측정 데이터가 되는 측정 화상을 비교하는 [die to database(다이-데이터 베이스) 검사]를 들 수 있다. 비교한 화상이 일치하지 않는 경우, 패턴 결함 있음이라고 판정된다.
검사 대상의 기판 상을 전자 빔으로 주사(스캔)하고, 전자 빔의 조사에 수반하여 기판으로부터 방출되는 2 차 전자를 검출하고, 패턴상을 취득하는 검사 장치의 개발이 진행되고 있다. 전자 빔을 이용한 검사 장치로서, 멀티 빔을 이용한 장치의 개발도 진행되고 있다. 멀티 빔의 조사에 있어서, 빔의 흐려짐이나 왜곡의 보정을 행하기 위하여, 검사 장치의 조정이 행해진다.
검사 장치의 조정에서는, 멀티 빔 중, 특정의 1 개의 빔을 선택하여 사용하는 경우가 있다. 종래, 특정의 1 개의 빔을 선택하기 위하여, 도 16에 도시하는 바와 같은, 1 개의 빔만 통과시키는 소경(小徑) 애퍼처(810)가 설치된 애퍼처 기판(800)을 멀티 빔(820)으로 2 차원 주사하고, 소경 애퍼처(810)를 통과한 빔을 검출기로 검출하고 있었다. 멀티 빔(820) 중 어느 한 빔이 소경 애퍼처(810)를 통과할 때마다 검출기로 신호가 검출된다. 각 빔의 검출 위치 및 애퍼처 기판(800)의 이동량으로부터, 빔 분포를 나타내는 화상(멀티 빔상)을 생성하고, 목적으로 하는 빔이 소경 애퍼처(810)를 통과하도록 애퍼처 기판(800)을 배치하고 있었다.
그러나, 이러한 종래의 수법은, 멀티 빔상을 얻기 위하여, 멀티 빔(820)의 각 빔이 소경 애퍼처(810)를 통과하도록 애퍼처 기판을 2 차원 주사할 필요가 있다거나 2 차원 주사해도 반드시 멀티 빔이 소경 애퍼처(810)를 통과한다고는 한정하지 않고, 애퍼처 기판 자체의 위치 조정을 수반하는 것 등으로부터, 검사 장치의 조정에 다대한 시간을 필요로 하고 있었다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 공보 제2005-317412호
특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 공보 제2006-024624호
특허 문헌 3 : 일본 특허 공개 공보 제2019-204694호
특허 문헌 4 : 일본 특허 공개 공보 제2018-067605호
특허 문헌 5 : 일본 특허 공개 공보 제2019-036403호
본 발명은, 멀티 빔 중, 원하는 1 개의 빔을 소경 애퍼처로 신속하게 위치 조정할 수 있는 멀티 전자 빔 검사 장치 및 그 조정 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 일 태양에 의한 멀티 전자 빔 검사 장치는, 검사용 전자 빔을 방출하는 전자 총과, 복수의 통과 홀이 형성되고, 상기 복수의 통과 홀을 상기 검사용 전자 빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티 전자 빔을 형성하는 애퍼처 어레이 기판과, 상기 멀티 전자 빔 전체를 통과시키는 제1 통과 홀, 상기 멀티 전자 빔 중, 1 개의 빔이 통과 가능한 제2 통과 홀, 제1 슬릿, 및 상기 제1 슬릿과는 비평행이 되는 제2 슬릿이 설치된 빔 선택 애퍼처 기판과, 상기 빔 선택 애퍼처 기판을 이동시키는 애퍼처 이동부와, 상기 멀티 전자 빔 중, 상기 제1 슬릿을 통과한 빔의 전류, 및 상기 제2 슬릿을 통과한 빔의 전류를 검출하는 제1 검출기와, 상기 제1 통과 홀을 통과한 상기 멀티 전자 빔이 스테이지에 재치된 피검사 기판에 조사되는 것에 기인하여, 상기 피검사 기판으로부터 방출되는, 반사 전자를 포함하는 멀티 2 차 전자 빔을 검출하는 제2 검출기를 구비하고, 상기 제2 검출기로부터의 출력 신호에 기초하여 상기 피검사 기판의 검사를 행하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 의한 멀티 전자 빔 검사 장치의 조정 방법은, 패턴이 형성된 기판에 멀티 전자 빔이 조사됨으로써 기인하고, 상기 기판으로부터 방출되는, 반사 전자를 포함하는 멀티 2 차 전자 빔을 검출하고, 검출한 상기 멀티 2 차 전자 빔의 정보를 이용하여, 상기 패턴을 검사하는 멀티 전자 빔 검사 장치의 조정 방법으로서, 상기 멀티 전자 빔 중, 1 개의 빔이 통과 가능한 통과 홀, 제1 슬릿, 및 상기 제1 슬릿과는 비평행이 되는 제2 슬릿이 설치된 빔 선택 애퍼처 기판을 소정 방향으로 이동시키면서, 상기 멀티 전자 빔 중, 상기 제1 슬릿을 통과한 빔의 전류를 검출하는 공정과, 상기 빔 선택 애퍼처 기판을 상기 소정 방향으로 이동시키면서, 상기 멀티 전자 빔 중, 상기 제2 슬릿을 통과한 빔의 전류를 검출하는 공정과, 상기 제1 슬릿을 통과한 빔의 전류 및 상기 제2 슬릿을 통과한 빔의 전류의 검출 결과에 기초하여, 상기 멀티 전자 빔의 분포 정보를 산출하는 공정과, 상기 멀티 전자 빔의 분포 정보에 기초하여 상기 빔 선택 애퍼처 기판을 이동시키고, 상기 멀티 전자 빔의 소정의 1 개의 빔을 상기 통과 홀에 위치 조정하는 공정과, 상기 통과 홀을 통과한 빔을 이용하여 빔 조정을 행하는 공정을 구비하는 것이다.
본 발명에 의하면, 멀티 빔 중, 원하는 1 개의 빔을 소경 애퍼처로 신속하게 위치 조정할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 의한 패턴 검사 장치의 개략 구성도이다.
도 2는, 성형 애퍼처 어레이 기판의 평면도이다.
도 3은, 빔 선택 애퍼처 기판의 평면도이다.
도 4a는, 슬릿의 스캔예를 도시하는 도면이다.
도 4b는, 슬릿의 스캔예를 도시하는 도면이다.
도 5a는, 슬릿으로 스캔한 때의 검출 결과의 예를 도시하는 도면이다.
도 5b는, 멀티 빔의 예를 도시하는 도면이다.
도 6(a)는, 슬릿으로 스캔한 때의 검출 결과의 예를 도시하는 도면이다.
도 6(b)는, 좌표 변환의 예를 도시하는 도면이다.
도 7은, 멀티 빔의 빔 존재 범위를 도시하는 도면이다.
도 8a는, 멀티 빔의 회전예를 도시하는 도면이다.
도 8b는, 멀티 빔의 회전예를 도시하는 도면이다.
도 9a는, 슬릿으로 스캔한 때의 검출 결과의 예를 도시하는 도면이다.
도 9b는, 슬릿으로 스캔한 때의 검출 결과의 예를 도시하는 도면이다.
도 10은, 빔 선택 애퍼처 기판의 평면도이다.
도 11은, 멀티 빔의 빔 존재 범위를 도시하는 도면이다.
도 12는, 빔 선택 애퍼처 기판의 평면도이다.
도 13은, 개구부에서 스캔한 때의 검출 결과의 예를 도시하는 도면이다.
도 14a는, 개구부에서 스캔한 때의 검출 결과의 예를 도시하는 도면이다.
도 14b는, 개구부에서 스캔한 때의 검출 결과의 예를 도시하는 도면이다.
도 15는, 빔 선택 애퍼처 기판의 평면도이다.
도 16은, 소경 애퍼처의 스캔예를 도시하는 도면이다.
이하, 실시 형태에 있어서, 피검사 기판 상에 형성된 패턴을 촬상하는(피검사 화상을 취득하는) 수법의 일예로서, 전자 빔에 의한 멀티 빔을 피검사 기판에 조사하여 2 차 전자상을 촬상하는 구성에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 패턴 검사 장치의 개략 구성을 도시한다. 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.
도 1에 도시한 바와 같이, 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 경통) 및 검사실(103)을 구비하고 있다. 전자 빔 컬럼(102) 내에는, 전자 총(201), 전자기 렌즈(202), 성형 애퍼처 어레이 기판(203), 전자기 렌즈(205), 정전 렌즈(210), 일괄 블랭킹 편향기(212), 제한 애퍼처 기판(213), 빔 선택 애퍼처 기판(230), 전자기 렌즈(206), 편향기(211), 검출기(240)(제1 검출기), 전자기 렌즈(207)(대물 렌즈), 주편향기(208), 부편향기(209), 빔 세퍼레이터(214), 편향기(218), 전자기 렌즈(224), 및 멀티 검출기(222)(제2 검출기)가 배치되어 있다.
검사실(103) 내에는, XYZ 방향으로 이동 가능한 스테이지(105)가 배치된다. 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. 노광용 마스크 기판에 형성된 칩 패턴이 반도체 기판 상에 복수 회 노광 전사됨으로써, 반도체 기판에는 복수의 칩 패턴(웨이퍼 다이)이 형성되게 된다.
기판(101)은, 패턴 형성면을 상측을 향해 스테이지(105)에 배치된다. 또한, 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), 렌즈 제어 회로(124), 블랭킹 제어 회로(126), 편향 제어 회로(128), 애퍼처 제어 회로(130), 빔 분포 산출 회로(140), 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(109, 111), 모니터(117), 메모리(118), 및 프린터(119)에 접속되어 있다.
편향 제어 회로(128)는, 도시하지 않은 DAC(디지털 아날로그 변환) 앰프를 통하여, 주편향기(208), 부편향기(209), 편향기(211), 편향기(218)에 접속된다.
칩 패턴 메모리(123)는, 비교 회로(108)에 접속되어 있다.
스테이지(105)는, 스테이지 제어 회로(114)의 제어 하에 구동 기구(142)에 의하여 구동된다. 스테이지(105)는, 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하다. 또한, 스테이지(105)는, 높이 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
레이저 측장 시스템(122)은, 미러(216)로부터의 반사광을 수광함으로써, 레이저 간섭법의 원리로 스테이지(105)의 위치를 측장한다. 레이저 측장 시스템(122)에 의하여 측정된 스테이지(105)의 이동 위치는, 위치 회로(107)에 통지된다.
전자기 렌즈(202), 전자기 렌즈(205), 전자기 렌즈(206), 전자기 렌즈(207)(대물 렌즈), 정전 렌즈(210), 전자기 렌즈(224), 및 빔 세퍼레이터(214)는, 렌즈 제어 회로(124)에 의하여 제어된다.
정전 렌즈(210)는, 예를 들면, 중앙부가 개구된 3 단 이상의 전극 기판에 의하여 구성되고, 중단(???i) 전극 기판이 도시하지 않은 DAC 앰프를 통하여 렌즈 제어 회로(124)에 의하여 제어된다. 정전 렌즈(210)의 상단 및 하단 전극 기판에는, 그라운드 전위가 인가된다.
일괄 블랭킹 편향기(212)는, 2 극 이상의 전극에 의하여 구성되고, 전극마다 도시하지 않은 DAC 앰프를 통하여 블랭킹 제어 회로(126)에 의하여 제어된다.
부편향기(209)는, 4 극 이상의 전극에 의하여 구성되고, 전극마다 DAC 앰프를 통하여 편향 제어 회로(128)에 의하여 제어된다. 주편향기(208)는, 4 극 이상의 전극에 의하여 구성되고, 전극마다 DAC 앰프를 통하여 편향 제어 회로(128)에 의하여 제어된다. 편향기(218)는, 4 극 이상의 전극에 의하여 구성되고, 전극마다 DAC 앰프를 통하여 편향 제어 회로(128)에 의하여 제어된다. 편향기(211)는, 2 극 이상의 전극에 의하여 구성되고, 전극마다 DAC 앰프를 통하여 편향 제어 회로(128)에 의하여 제어된다.
빔 선택 애퍼처 기판(230)은, 멀티 빔(20)의 진행 방향에 있어서, 제한 애퍼처 기판(213)보다 하류측, 편향기(211)보다 상류측에 배치되고, 멀티 빔(20) 중 개별 빔을 선택적으로 단독으로 통과, 혹은 전체 빔을 통과시킬 수 있다. 빔 선택 애퍼처 기판(230)은, 애퍼처 제어 회로(130)의 제어 하에, 애퍼처 구동 기구(132)에 의하여 구동된다. 빔 선택 애퍼처 기판(230)은, 수평 방향(X 방향 및 Y 방향)으로 이동 가능하도록 되어 있다.
검출기(240)는, 편향기(211)에 의하여 편향된 빔의 전류를 검출한다. 검출기(240)에 의한 검출 신호는, 빔 분포 산출 회로(140)로 출력된다. 검출기(240)에는, 예를 들면, 패러데이 컵 또는 포토 다이오드를 이용할 수 있다.
전자 총(201)에는, 도시하지 않은 고압 전원 회로가 접속되고, 전자 총(201) 내의 도시하지 않은 필라멘트(캐소드)와 인출 전극(애노드) 간으로의 고압 전원 회로로부터의 가속 전압의 인가와 함께, 별도의 인출 전극(웨네르트)의 전압의 인가와 소정 온도의 캐소드의 가열에 의하여, 캐소드로부터 방출된 전자군이 가속되고, 전자 빔(200)이 되어 방출된다.
도 2는, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 구성을 나타내는 개념도이다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는, 개구부(22)가 x, y 방향으로 소정 배열 피치로 2 차원 형상으로 형성되어 있다. 각 개구부(22)는, 모두 같은 치수 형상의 직사각형 또는 원형이다. 이들 복수의 개구부(22)를 전자 빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티 빔(20)이 형성된다.
이어서, 검사 장치(100)에 있어서의 화상 취득 기구(150)의 동작에 대하여 설명한다.
전자 총(201)(방출원)으로부터 방출된 전자 빔(200)은, 전자기 렌즈(202)에 의하여 굴절되어, 성형 애퍼처 어레이 기판(203) 전체를 조명한다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 개구(22)가 형성되고, 전자 빔(200)은, 복수의 개구부(22)가 포함되는 영역을 조명한다. 복수의 개구부(22)의 위치에 조사된 전자 빔(200)의 각 일부가, 복수의 개구부(22)를 각각 통과함으로써, 멀티 빔(20)(멀티 1 차 전자 빔)이 형성된다.
형성된 멀티 빔(20)은, 전자기 렌즈(205) 및 전자기 렌즈(206)에 의하여 굴절되고, 결상 및 크로스오버를 반복하면서, 빔 선택 애퍼처 기판(230)의 대 통과홀(31)(도 3 참조) 및 멀티 빔(20)의 각 빔의 크로스오버 위치에 배치된 빔 세퍼레이터(214)를 통과하여 전자기 렌즈(207)(대물 렌즈)로 진행된다. 그리고, 전자기 렌즈(207)가, 멀티 빔(20)을 기판(101)에 포커스한다. 전자기 렌즈(207)에 의하여 기판(101)(시료)면 상에 초점이 맞춰진(합초(????)된) 멀티 빔(20)은, 주편향기(208) 및 부편향기(209)에 의하여 일괄 편향되어, 각 빔의 기판(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다.
또한, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의하여, 멀티 빔(20) 전체가 일괄 편향된 경우에는, 제한 애퍼처 기판(213)의 중심의 홀에서 위치가 이탈되어, 제한 애퍼처 기판(213)에 의하여 차폐된다. 한편, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의하여 편향되지 않은 멀티 빔(20)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 제한 애퍼처 기판(213)의 중심의 홀을 통과한다. 일괄 블랭킹 편향기(212)의 ON/OFF에 의하여, 블랭킹 제어가 행해지고, ON/OFF가 일괄 제어된다.
기판(101)의 원하는 위치에 멀티 빔(20)이 조사되면, 기판(101)으로부터 멀티 빔(20)(멀티 1 차 전자 빔)의 각 빔에 대응하는, 반사 전자를 포함하는 2 차 전자의 다발(멀티 2 차 전자 빔(300))이 방출된다.
기판(101)으로부터 방출된 멀티 2 차 전자 빔(300)은, 전자기 렌즈(207)를 통하여, 빔 세퍼레이터(214)로 진행된다.
빔 세퍼레이터(214)는, 멀티 빔(20)의 중심 빔이 진행하는 방향(궤도 중심축)에 직교하는 면 상에서, 전계와 자계를 직교하는 방향으로 발생시킨다. 전계는 전자의 진행 방향에 상관없이 같은 방향으로 힘을 미친다. 이에 대하여, 자계는 프레밍 왼손 법칙에 따라 힘을 미친다. 그 때문에 전자의 진입 방향에 의하여 전자에 작용하는 힘의 방향을 변화시킬 수 있다.
빔 세퍼레이터(214)에 상측으로부터 진입해 오는 멀티 빔(20)에는, 전계에 의한 힘과 자계에 의한 힘이 서로 상쇄되고, 멀티 빔(20)은 하방으로 직진한다. 이에 대하여, 빔 세퍼레이터(214)에 하측으로부터 진입해오는 멀티 2 차 전자 빔(300)에는, 전계에 의한 힘과 자계에 의한 힘이 모두 같은 방향으로 작용하고, 멀티 2 차 전자 빔(300)은 기울기 상방으로 굽혀져, 멀티 빔(20)으로부터 분리된다.
기울기 상방으로 굽혀지고, 멀티 빔(20)으로부터 분리된 멀티 2 차 전자 빔(300)은, 편향기(218)에 의하여 편향되고, 전자기 렌즈(224)에 의하여 굴절되어, 멀티 검출기(222)에 투영된다. 도 1에서는, 멀티 2 차 전자 빔(300)의 궤도를 굴절시키지 않고 간략화하여 도시하고 있다.
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, 센서 내부에서 전자를 상배(像培)시키고, 증폭된 신호로 화소마다 2 차 전자 화상 데이터를 생성한다.
멀티 검출기(222)에 의하여 검출된 2 차 전자의 검출 데이터(측정 화상: 2 차 전자 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.
참조 화상 작성 회로(112)는, 기판(101)에 패턴을 형성하는 토대가 된 설계 데이터, 또는 기판(101)에 형성된 패턴의 노광 이미지 데이터에 정의된 설계 패턴 데이터에 기초하여, 마스크 다이마다 참조 화상을 작성한다. 예를 들면, 기억 장치(109)로부터 제어 계산기(110)를 통해 설계 패턴 데이터를 판독하고, 판독된 설계 패턴 데이터에 정의된 각 도형 패턴을 2 값 내지는 다값의 이미지 데이터로 변환한다.
설계 패턴 데이터에 정의되는 도형은, 예를 들면, 직사각형이나 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.
도형 데이터가 되는 설계 패턴 데이터가 참조 화상 작성 회로(112)에 입력되면, 도형마다의 데이터에까지 전개되고, 그 도형 데이터의 도형 형상을 나타내는 도형 코드, 도형 치수 등을 해석한다. 그리고, 소정의 양자화 치수의 그리드를 단위로 하는 바둑판 눈금 내에 배치되는 패턴으로서, 2 값 내지는 다값의 설계 패턴의 화상 데이터로 전개하여 출력한다.
바꾸어 말하면, 설계 데이터를 판독하고, 검사 영역을 소정의 치수를 단위로 하는 바둑판 눈금으로서 가상 분할할 수 있던 바둑판 눈금마다, 설계 패턴에 있어서의 도형이 차지하는 점유율을 연산하고, n 비트의 점유율 데이터를 출력한다. 예를 들면, 1 개의 바둑판 눈금을 1 화소로서 설정하면 바람직하다. 그리고, 1 화소에 1/28(=1/256)의 분해능을 갖게한다고 하면, 화소 내에 배치되어 있는 도형의 영역분만큼 1/256의 소영역을 할당하여, 화소 내의 점유율을 연산한다. 그리고, 8 비트의 점유율 데이터로서 참조 회로(112)로 출력한다. 바둑판 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 의하여 필터가 작용된 상태, 바꾸어 말하면, 연속 변화하는 아날로그 상태에 있다. 그 때문에, 화상 강도(농담값)가 디지털값의 설계측의 이미지 데이터인 설계 패턴의 화상 데이터에도 필터 처리를 실시함으로써, 측정 데이터에 맞출 수 있다. 작성된 참조 화상의 화상 데이터는 비교 회로(108)로 출력된다.
비교 회로(108)는, 기판(101)으로부터 측정된 측정 화상(피검사 화상)과, 대응하는 참조 화상을 비교한다. 구체적으로는, 위치 조정된 피검사 화상과 참조 화상을, 화소마다 비교한다. 소정의 판정 역치를 이용하여 소정의 판정 조건에 따라 화소마다 양자를 비교하여, 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) 또는 메모리(118)에 저장되어도 되고, 모니터(117)에 표시되어도 되며, 프린터(119)로부터 프린트 출력되어도 된다.
상술한 다이-데이터 베이스 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. 이 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. 검사 방법은 다이-데이터 베이스 검사와 같아도 상관없다.
멀티 빔을 기판(101)에 조사하여 검사를 행하기 전에, 시료면에서의 포커스 조정, 비점 조정 등의 조정 작업을 행할 필요가 있다. 이 조정 작업은, 복수의 빔을 사용하면 행할 수 없으므로, 빔 선택 애퍼처 기판(230)을 이용하여, 멀티 빔 중, 특정의 1 개의 빔을 선택하여 조정 작업에 사용한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 빔 선택 애퍼처 기판(230)에는, 멀티 빔(20) 전체를 통과시키는 대 통과홀(31)(대경(大徑) 애퍼처), 멀티 빔(20) 중 1 개의 빔을 통과시키는 소 통과홀(32)(소경(小徑) 애퍼처), 및 2 개의 슬릿(33, 34)이 형성되어 있다. 이러한 통과 홀 및 슬릿은, 예를 들면, 대 통과홀(31), 슬릿(33), 슬릿(34), 소 통과홀(32)의 순으로, x 방향으로 간격을 두고 배치된다. 또한, x 방향은, 빔 선택 애퍼처 기판(230)이 빔 중심 축으로 향하는 방향으로 한다.
소 통과홀(32)의 지름은, 빔 선택 애퍼처 기판(230)의 표면에서의 1 개의 빔의 사이즈보다 크다. 또한, 소 통과홀(32)의 지름은, 빔 피치(인접하는 빔의 간격)로부터 1 개의 빔의 사이즈를 줄인 값보다 작다. 이에 의하여, 인접하는 2 개의 빔이 동시에 소 통과홀(32)을 통과하는 것을 방지할 수 있다.
슬릿(33, 34)은, 대 통과홀(31)과 소 통과홀(32)의 사이에 설치되어 있다. 예를 들면, 슬릿(33)은, x 방향과 직교하는 y 방향을 따라 연재하고 있고, 슬릿(34)은 y 방향에 대해 각도(θ)를 이루는 경사 방향으로 연재하고 있다. 여기서, 경사각(θ)(슬릿(33)의 연재 방향과 슬릿(34)의 연재 방향과의 교차 각도)은, 0°<θ<90° (또는 90°<θ<180°)이다. 즉, 슬릿(34)은, 슬릿(33)에 대하여 비평행이다. 또한, 슬릿(34)의 연재 방향과, 슬릿(33)의 연재 방향과는 직교하지 않는다. 경사각(θ)은 5°이상 85° 이하(또는 95° 이상 175° 이하)가 바람직하다. 단, 후술하는 바와 같이, 경사각(θ)은 45° 및 135°이외로 설정할 필요가 있다.
슬릿(33, 34)의 폭은, 빔 선택 애퍼처 기판(230)의 표면에서의 빔 피치로부터 1 개의 빔의 사이즈를 줄인 값보다 작다. 또한, 멀티 빔(20)의 상이한 빔이 슬릿(33)과 슬릿(34)을 동시에 통과하지 않도록, 슬릿(33)과 슬릿(34)은 멀티 빔(20)의 빔 사이즈 이상으로 이격되어 있다.
멀티 빔(20) 중, 특정의 1 개의 빔을 소 통과홀(32)로 위치 조정하고, 통과시키기 위해서는, 멀티 빔의 분포 정보(각 빔의 위치 정보)를 취득할 필요가 있다.
본 실시 형태에서는, 멀티 빔(20)을 슬릿(33, 34)에서 순서대로 스캔하고, 슬릿(33, 34)을 통과한 빔을 편향기(211)로 편향하여 검출기(240)로 검출한다. 검출기(240)의 검출 결과로부터, 멀티 빔의 분포 정보를 취득한다.
멀티 빔(20)을 슬릿(33, 34)에서 스캔할 때에는, 빔 선택 애퍼처 기판(230)을 애퍼처 구동 기구(132)에 의하여 이동시킨다. 예를 들면, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 빔 선택 애퍼처 기판(230)을 -x 방향으로 이동시킨다. 이에 의하여, 멀티 빔(20)이 빔 선택 애퍼처 기판(230) 상을 상대적으로 +x 방향으로 이동하고, 슬릿(33, 34)에 의하여 차례대로 스캔된다.
도 5a는, 슬릿(33)에서 멀티 빔(20)을 스캔한 때의 검출기(240)의 검출 결과의 일예를 나타낸다. 여기에서는, 설명의 편의 상, 도 5b에 도시한 바와 같이, 멀티 빔(20)이 9 개(=3×3)의 빔(B1~B9)으로 이루어지고, 빔 선택 애퍼처 기판(230) 표면에서의 빔 사이즈가 일정값(D×D)으로 제어되어 있는 것으로 한다. 또한, 빔(B1~B9)은, x 방향 및 y 방향에 따라 소정 피치로 배열되어 있는 것으로 한다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 빔(B1~B3)이 슬릿(33)을 통과할 때, 빔(B4~B6)이 슬릿(33)을 통과할 때, 빔(B7~B9)이 슬릿(33)을 통과할 때에, 각각 검출 결과에 피크가 나타난다. 빔 분포 산출 회로(140)는, 애퍼처 제어 회로(130)로부터 빔 선택 애퍼처 기판(230)의 이동량의 정보(이동 지령량)를 취득하고, 검출기(240)의 검출 파형과 조합하여, x 방향에 있어서의 멀티 빔(20)의 존재 범위를 산출한다.
도 6(a)는, 슬릿(34)에서 멀티 빔(20)을 스캔한 때의 검출기(240)의 검출 결과의 일예를 나타낸다. 위치(x1)는, 슬릿(34)의 길이 방향의 일단측에 빔(B1)이 겹쳐지기 시작한 위치이다. 위치(x2)는, 슬릿(34)의 길이 방향의 타단측을 빔(B9)이 통과되는 것이 종료된 위치이다.
빔 분포 산출 회로(140)는, 슬릿(34)의 경사각(θ)을 고려하여, 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 좌표 변환을 행하고, 경사 방향(슬릿(34)의 연재 방향에 대해 직교하는 방향)에 있어서의 멀티 빔(20)의 존재 범위를 산출한다. 예를 들면, |x1-x2|가, |x1-x2|(sinθ+cosθ)가 되도록, 도 6(a)의 파형을 x 방향(도면 중에서 가로 방향)으로 줄임으로써, 도 6(b)에 도시하는 파형이 얻어진다.
도 5a 및 도 6(b)에 도시하는 정보로부터, 도 7에 도시한 바와 같이, 멀티 빔(20)의 존재 범위가 결정된다. 빔 분포 산출 회로(140)는, 검출기(240)의 출력 파형을 해석하여, 멀티 빔(20)의 분포 정보를 산출한다.
멀티 빔(20)이 슬릿(33)에 대하여 직각 평행으로 되어있는 경우에는, 슬릿(33)에서 멀티 빔(20)을 스캔한 때의 검출기(240)의 출력 파형의 폭(a)은, 멀티 빔(20)의 빔 사이즈(D)와 동일해지고(a=D), 슬릿(34)에서 멀티 빔(20)을 스캔한 때의 검출기(240)의 출력 파형(변환 후의 파형)의 폭(b)은, b=D(sinθ+cosθ)가 된다. 이 경우에는, 빔 피치(PB)는 출력 파형의 피크 간 거리(L)와 동일하다고 판단할 수 있고, 파형의 피크는 빔 위치와 일치한다. 또한, 멀티 빔(20)의 중심 빔은, 빔 존재 범위의 중심에 위치한다.
빔 분포 산출 회로(140)는, 이러한 정보로부터, 멀티 빔(20)의 각 빔의 위치를 특정할 수 있다.
멀티 빔(20)이 슬릿(33)에 대하여 직각 평행 위치로부터 회전하고, 빔(B1~B9)의 배열 방향이, x 방향 및 y 방향에 대해 비평행이 되는 경우에는, 슬릿(33)에서 멀티 빔(20)을 스캔한 때의 검출기(240)의 출력 파형의 폭(a)은, 멀티 빔(20)의 빔 사이즈(D)보다 커진다(a>D). 또한, 슬릿(34)에서 멀티 빔(20)을 스캔한 때의 검출기(240)의 출력 파형의 폭(b)은, b<D(sinθ+cosθ)가 된다. 멀티 빔(20)의 중심 빔은, 빔 존재 범위의 중심에 위치한다.
빔 분포 산출 회로(140)는, 이하의 수학식을 이용하여, 멀티 빔(20)의 회전 각도(φ) 및 빔 피치(PB)를 산출한다.
Figure pct00001
상기의 수식으로부터는, 멀티 빔(20)의 회전 각도(φ)의 절대값은 결정되지만, 부호가 결정되지 않아, 회전 각도(φ)는 한번에 결정되지 않는다. 즉, 도 8a 및 도 8b에 도시한 바와 같이, 멀티 빔(20)이 시계 방향으로 회전하고 있는지, 또는 반시계 방향으로 회전하고 있는지가 정해지지 않는다.
도 9a는, 반시계 방향으로 5о 회전하고 있는 멀티 빔(20)을 슬릿(34)에서 스캔한 경우의 검출기(240)의 출력 파형을 나타내며, 도 9b는, 시계 방향으로 5о 회전하고 있는 멀티 빔(20)을 슬릿(34)에서 스캔한 경우의 검출기(240)의 출력 파형을 나타낸다. 슬릿(34)의 경사각(θ은 40о로 하고 있다. 도 9a 및 도 9b로부터 알 수 있듯이, 멀티 빔(20)이 시계 방향으로 회전하고 있는 경우와, 반시계 방향으로 회전하고 있는 경우에서, 슬릿(34)에서 멀티 빔(20)을 스캔한 때의 검출기(240)의 출력 파형의 주파수 또는 피크가 상이하다.
그 때문에, 미리 멀티 빔(20)의 회전 각도(φ)를 나누고, 복수의 회전 각도(φ)에 대하여, 슬릿(34)에서 멀티 빔(20)을 스캔한 때의 검출기(240)의 출력 파형을 구해 둔다. 혹은, 계산에 의하여 같은 출력 파형을 구해 둔다. 구한 출력 파형은, 스캔 파형 정보로서, 기억 장치(111)에 저장된다.
빔 분포 산출 회로(140)는, 기억 장치(111)에 저장된 스캔 파형 정보를 참조하여, 슬릿(34)에서 멀티 빔(20)을 스캔한 때의 검출기(240)의 출력 파형의 주파수 또는 피크로부터, 멀티 빔(20)의 회전 각도(φ)를 한번에 결정한다. 빔 분포 산출 회로(140)는, 빔 존재 범위, 상기의 수식으로부터 구한 빔 피치, 출력 파형으로부터 구한 회전 각도(φ) 등을 이용하여, 멀티 빔(20)의 각 빔의 위치를 특정한다.
또한, 슬릿(34)의 경사각(θ이 45°(Y 축을 기준으로 역방향으로 기울어지는 경우(이하, 「역방향의 경우」라고 함)는 135°)인 경우, 멀티 빔(20)이 시계 방향으로 회전하고 있는 경우와, 반시계 방향으로 회전하고 있는 경우에서, 슬릿(34)에서 멀티 빔(20)을 스캔한 때의 검출기(240)의 출력 파형이 같아져, 회전 각도(φ)를 한번에 결정할 수 없다. 그 때문에, 상술한 바와 같이, 슬릿(34)의 경사각(θ)은 45°(역방향의 경우는 135°) 이외로 설정한다. 또한, 슬릿(34)의 경사각(θ과 45°와의 차를 Δθ로 하면, Δθ가 1° 이하, 또는 40° 이상이 되면 회전 각도(φ)의 극성이 바뀌었을 때의 파형 차이가 작아진다. 따라서, 슬릿(34)의 경사각(θ)은 5° 이상 44° 이하, 또는 46° 이상 85° 이하(역방향의 경우는, 95° 이상 134° 이하, 또는 136° 이상 175° 이하)인 것이 바람직하다.
이와 같이 하여, 멀티 빔(20)의 각 빔의 위치를 특정한 후, 빔 선택 애퍼처 기판(230)을 이동하여, 특정의 1 개의 빔을 소 통과홀(32)로 위치 조정한다. 소 통과홀(32)을 통과한 1 개의 빔을 이용하여, 시료면에서의 포커스 조정, 비점 조정 등의 조정 작업을 행한다.
본 실시 형태에서는, 2 개의 슬릿(33, 34)에서 멀티 빔(20)을 일 방향으로(1 회) 스캔하여, 슬릿(33, 34)을 통과한 빔의 전류를 검출하고, 검출한 파형으로부터 멀티 빔의 분포 정보가 얻어진다. 도 16에 도시한 바와 같이, 멀티 빔(820)으로 소경 애퍼처(810)를 2 차원 주사하는 수법과 비교하여, 멀티 빔의 분포 정보를 용이하게 취득할 수 있고, 멀티 빔 중, 원하는 1 개의 빔을 소경 애퍼처로 신속하게 위치 조정할 수 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 빔 선택 애퍼처 기판(230)에, 슬릿(33)과 직교하는 방향(예를 들면, x 방향)으로 연재하는 슬릿(35)을 더 설치해도 된다. 슬릿(35)이 멀티 빔(20)을 y 방향을 따라 스캔하도록, 빔 선택 애퍼처 기판(230)을 이동시키면, 도 11에 도시한 바와 같이, x 방향의 멀티 빔 존재 범위(a1)에 추가하여, y 방향의 멀티 빔 존재 범위(a2)를 알 수 있다. 이 이후는 상기 실시 형태와 같으며, a1, a2가 D와 동일한 경우에는, 멀티 빔(20)은 빔 선택 애퍼처 기판(230)과 직각 평행의 위치 관계에 있다고 판단되고, D보다 큰 경우에는 직각 평행 위치로부터 회전하고 있다고 판단된다. 슬릿(34)은 멀티 빔(20)이 회전하고 있는 경우의 각도를 특정하기 위하여 이용된다. 슬릿(35)에서 멀티 빔(20)을 스캔한 때의 검출기(240)의 출력 파형을 더 이용하면, 서로 직교하는 방향의 빔 존재 범위를 특정할 수 있으므로, 빔 존재 위치의 보다 정확한 특정이 가능해진다. 또한, a1, a2를 비교함으로써 멀티 빔 분포 형상의 이상을 검지할 수도 있게 된다.
상기 실시 형태에서는, 연재 방향이 상이한 2 개의 슬릿(33, 34)을 설치하는 예에 대하여 설명하였으나, 도 12에 도시한 바와 같이, 연재 방향이 상이한 2 개의 변(s1, s2)을 가지는 개구부(36)를 설치해도 된다. 도 12에 도시하는 예에서는, 변(s1)이 y 방향에 대해 각도(θ)를 이루는 경사 방향으로 연재하고, 변(s2)이 y 방향을 따라 연재하고 있다.
도 12에 도시하는 빔 선택 애퍼처 기판(230)을 -x 방향으로 이동시키고, 멀티 빔(20)이 개구부(36)를 +x 방향으로 스캔한 경우의 검출기(240)의 검출 결과의 일예를 도 13에 도시한다. 개구부(36)의 스캔에서는, 멀티 빔(20)은, 변(s1 및 s2)을 통하여 개구부(36)를 가로지른다.
도 13에 도시한 바와 같이, 검출기(240)의 출력 파형으로부터, 빔 피치, x 방향에 있어서의 멀티 빔(20)의 존재 범위(a), 및 경사 방향(변(s1)의 연재 방향에 대해 직교하는 방향)에 있어서의 멀티 빔(20)의 존재 범위(b)가 구해진다.
a=D, b=D(sinθ+cosθ)이면, 멀티 빔(20)과 빔 선택 애퍼처 기판(230)은 직각 평행의 위치 관계이며, 계단 형상으로 나타나는 파형의 계단 간격을 빔 피치로서 특정할 수 있다. 또한, 중앙의 빔 위치는, 도 13의 x 방향 빔 존재 위치의 중앙의 계단 위치(도면에서는 오른쪽으로부터 2 번째) 중앙이 된다.
한편, a>D, b<D(sinθ+cosθ)인 경우에는, 멀티 빔(20)은 빔 선택 애퍼처 기판(230)과 직각 평행의 위치 관계로부터 회전하고 있다고 판단된다. 회전하고 있는 경우에는, 상기 실시 형태와 같이, 회전각의 절대값은 알지만, 회전 방향은 특정할 수 없다. 회전 방향은 변(s1)이 멀티 빔(20)을 통과할 때의 검출기(240)의 출력 파형 형상에 의하여 특정할 수 있다.
도 14a 및 도 14b는, 멀티 빔(20)이 빔 선택 애퍼처 기판(230)에 대하여 5° 기울어져 있는 경우와, -5° 기울어져 있는 경우의 파형을 나타낸다. 변(s1)에 의하여 형성되는 파형의 계단 수가 상이함을 알 수 있다. 이 파형의 상위를 이용하여 회전각을 판단한다.
구체적으로는, 빔 분포 산출 회로(140)가 기억 장치(111)에 미리 저장된 스캔 파형 정보를 참조하여, 개구부(36)의 변(s1)이 멀티 빔(20)을 스캔한 때의 검출기(240)의 출력 파형의 계단 수로부터, 멀티 빔(20)의 회전 각도(φ)를 한번에 결정한다. 빔 분포 산출 회로(140)는, 빔 존재 범위, 수식 1로부터 구한 빔 피치, 출력 파형으로부터 구한 회전 각도(φ) 등을 이용하여, 멀티 빔(20)의 각 빔의 위치를 특정한다.
개구부(36)는, 멀티 빔(20)이 변(s1)과 변(s2)에 동시에 겹쳐지지 않는 것과 같은 사이즈인 것이 바람직하다. 개구부(36)의 형상은 삼각형으로 한정되지 않고, 사각형이나 오각형 등의 다각형으로 해도 된다.
도 15에 도시한 바와 같이, 개구부(36)가, 대 통과홀(31)의 기능을 겸하고 있어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 슬릿(33~35), 개구부(36)를 통과한 빔의 전류를 검출기(240)로 검출하는 구성에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 빔 선택 애퍼처 기판(230) 자체가 검출기가 되어 있어도 된다. 이 경우에는, 얻어지는 데이터는 반전하지만(빔 선택 애퍼처 기판(230)에 빔 조사한 경우에만 전류가 관측됨), 같은 순서로 빔 위치의 특정이 가능하다. 또한, 검출기(240)는 빔 선택 애퍼처 기판(230)으로부터 멀티 검출기(222)의 사이라면 설치할 수 있다. 예를 들면, 멀티 검출기(222)를 검출기(240)로서 사용하는 것도 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 전자 빔을 이용하는 예에 대하여 설명하였으나, 이온 빔 등의 다른 하전 입자 빔을 이용해도 된다.
본 발명을 특정 태양을 이용하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 의도와 범위를 떨어뜨리지 않고 다양한 변경이 가능함은 당업자에게 분명하다.　본 출원은, 2020 년 8 월 19 일자로 출원된 일본 특허 출원 제2020-138777호에 기초하고 있으며, 그 전체가 인용에 의하여 원용된다.
20 : 멀티 1 차 전자 빔
31 : 대 통과홀
32 : 소 통과홀
33, 34, 35 : 슬릿
100 : 검사 장치
101 : 기판
102 : 전자 빔 컬럼
103 : 검사실
201 : 전자 총
222 : 멀티 검출기
230 : 빔 선택 애퍼처 기판
300 : 멀티 2 차 전자 빔

Claims (20)

  1. 검사용 전자 빔을 방출하는 전자 총과,
    복수의 통과 홀이 형성되고, 상기 복수의 통과 홀을 상기 검사용 전자 빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티 전자 빔을 형성하는 애퍼처 어레이 기판과,
    상기 멀티 전자 빔 전체를 통과시키는 제1 통과 홀, 상기 멀티 전자 빔 중, 1 개의 빔이 통과 가능한 제2 통과 홀, 제1 슬릿, 및 상기 제1 슬릿과는 비평행이 되는 제2 슬릿이 설치된 빔 선택 애퍼처 기판과,
    상기 빔 선택 애퍼처 기판을 이동시키는 애퍼처 이동부와,
    상기 멀티 전자 빔 중, 상기 제1 슬릿을 통과한 빔의 전류, 및 상기 제2 슬릿을 통과한 빔의 전류를 검출하는 제1 검출기와,
    상기 제1 통과 홀을 통과한 상기 멀티 전자 빔이 스테이지에 재치된 피검사 기판에 조사되는 것에 기인하여, 상기 피검사 기판으로부터 방출되는, 반사 전자를 포함하는 멀티 2 차 전자 빔을 검출하는 제2 검출기
    를 구비하고,
    상기 제2 검출기로부터의 출력 신호에 기초하여 상기 피검사 기판의 검사를 행하는 멀티 전자 빔 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 슬릿의 연재 방향과 상기 빔 선택 애퍼처 기판의 이동 방향과는 직교하고,
    상기 제1 슬릿의 연재 방향과 상기 제2 슬릿의 연재 방향과의 교차 각도(θ가 0о<θо 또는 45о<θо인 것을 특징으로 하는, 멀티 전자 빔 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 슬릿의 연재 방향과 상기 제2 슬릿의 연재 방향과의 교차 각도(θ가 5о 이상 44о 이하, 또는 46о 이상 85о 이하인 것을 특징으로 하는, 멀티 전자 빔 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 슬릿 및 상기 제2 슬릿의 폭은, 상기 빔 선택 애퍼처 기판의 표면에서의 상기 멀티 전자 빔의 빔 피치로부터 1 개의 빔의 사이즈를 줄인 값보다 작은 것을 특징으로 하는, 멀티 전자 빔 검사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 슬릿과 상기 제2 슬릿은, 상기 빔 선택 애퍼처 기판의 표면에서의 상기 멀티 전자 빔의 빔 사이즈 이상으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는, 멀티 전자 빔 검사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 애퍼처 이동부로부터의 상기 빔 선택 애퍼처 기판의 이동량 정보와, 상기 제1 검출기 또는 상기 제2 검출기로부터의 검출 신호를 이용하여, 상기 멀티 전자 빔의 존재 범위, 빔 피치 및 회전 각도를 산출하는 빔 분포 산출 회로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 멀티 전자 빔 검사 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 애퍼처 이동부는, 상기 멀티 전자 빔의 존재 범위, 빔 피치 및 회전 각도에 기초하여, 상기 멀티 전자 빔 중, 특정의 1 개의 빔만이 상기 제2 통과 홀을 통과하도록 상기 빔 선택 애퍼처 기판을 이동시키는 것을 특징으로 하는, 멀티 전자 빔 검사 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 슬릿의 연재 방향과 상기 빔 선택 애퍼처 기판의 이동 방향과는 직교하고,
    상기 빔 분포 산출 회로는, 상기 제2 슬릿을 통과한 빔의 전류의 검출 결과, 및 상기 제1 슬릿의 연재 방향과 상기 제2 슬릿의 연재 방향과의 교차 각도(θ에 기초하여, 상기 제2 슬릿의 연재 방향에 대해 직교하는 방향에 있어서의 상기 멀티 전자 빔의 분포 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는, 멀티 전자 빔 검사 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 빔 선택 애퍼처 기판에는, 상기 제1 슬릿의 연재 방향과 직교하는 방향으로 연재하는 제3 슬릿이 더 설치되어 있고,
    상기 애퍼처 이동부는, 상기 빔 선택 애퍼처 기판을 제1 슬릿의 연재 방향과 직교하는 방향으로 이동함으로써, 상기 멀티 전자 빔의 일부가 상기 제1 슬릿 및 상기 제2 슬릿을 통과하도록 함과 동시에, 상기 빔 선택 애퍼처 기판을 상기 제1 슬릿의 연재 방향과 평행한 방향으로 이동함으로써, 상기 멀티 전자 빔의 일부가 상기 제3 슬릿을 통과하도록 하고,
    상기 제1 검출기는, 상기 제1 슬릿을 통과한 빔의 전류, 상기 제2 슬릿을 통과한 빔의 전류, 및 상기 제3 슬릿을 통과한 빔의 전류를 검출하는 것을 특징으로 하는, 멀티 전자 빔 검사 장치.
  10. 검사용 전자 빔을 방출하는 전자 총과,
    복수의 통과 홀이 형성되고, 상기 복수의 통과 홀을 상기 검사용 전자 빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티 전자 빔을 형성하는 애퍼처 어레이 기판과,
    상기 멀티 전자 빔 전체를 통과시키는 제1 통과 홀과, 상기 멀티 전자 빔 중, 1 개의 빔이 통과 가능한 제2 통과 홀과, 제1 변 및 상기 제1 변과는 비평행이 되는 제2 변을 가지는 개구부가 설치된 빔 선택 애퍼처 기판과,
    상기 멀티 전자 빔이, 상기 제1 변 및 상기 제2 변을 통하여 상기 개구부를 가로지르도록 상기 빔 선택 애퍼처 기판을 이동시키는 애퍼처 이동부와,
    상기 멀티 전자 빔 중, 상기 개구부를 통과한 빔의 전류를 검출하는 제1 검출기와,
    상기 제1 통과 홀을 통과한 상기 멀티 전자 빔이 스테이지에 재치된 피검사 기판에 조사되는 것에 기인하여, 상기 피검사 기판으로부터 방출되는, 반사 전자를 포함하는 멀티 2 차 전자 빔을 검출하는 제2 검출기
    를 구비하고,
    상기 제2 검출기로부터의 출력 신호에 기초하여 상기 기판의 검사를 행하는 멀티 전자 빔 검사 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 애퍼처 이동부로부터의 상기 빔 선택 애퍼처 기판의 이동량 정보와, 상기 제1 검출기 또는 상기 제2 검출기로부터의 검출 신호를 이용하여, 상기 멀티 전자 빔의 존재 범위, 빔 피치 및 회전 각도를 산출하는 빔 분포 산출 회로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 멀티 전자 빔 검사 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 애퍼처 이동부는, 상기 멀티 전자 빔의 존재 범위, 빔 피치 및 회전 각도에 기초하여, 상기 멀티 전자 빔 중, 특정의 1 개의 빔만이 상기 제2 통과 홀을 통과하도록 상기 빔 선택 애퍼처 기판을 이동시키는 것을 특징으로 하는, 멀티 전자 빔 검사 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 변은, 상기 빔 선택 애퍼처 기판의 이동 방향에 대해 경사지는 방향으로 연재하고,
    상기 제2 변은, 상기 이동 방향에 대해 직교하는 방향으로 연재하고,
    상기 빔 분포 산출 회로는, 상기 제1 검출기 또는 상기 제2 검출기의 출력 파형으로부터, 상기 멀티 전자 빔의 빔 피치, 상기 이동 방향에 있어서의 상기 멀티 전자 빔의 존재 범위, 및 상기 제1 변의 연재 방향에 대해 직교하는 방향에 있어서의 상기 멀티 전자 빔의 존재 범위를 구하는 것을 특징으로 하는, 멀티 전자 빔 검사 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 빔 분포 산출 회로는, 상기 제1 검출기 또는 상기 제2 검출기의 출력 파형의 형상, 및 상기 제1 변이 상기 멀티 전자 빔을 스캔한 때의 상기 제1 검출기 또는 상기 제2 검출기의 출력 파형의 계단 수로부터, 상기 멀티 전자 빔의 회전 각도를 구하는 것을 특징으로 하는, 멀티 전자 빔 검사 장치.
  15. 패턴이 형성된 기판에 멀티 전자 빔이 조사됨으로써 기인하고, 상기 기판으로부터 방출되는, 반사 전자를 포함하는 멀티 2 차 전자 빔을 검출하고, 검출한 상기 멀티 2 차 전자 빔의 정보를 이용하여, 상기 패턴을 검사하는 멀티 전자 빔 검사 장치의 조정 방법으로서,
    상기 멀티 전자 빔 중, 1 개의 빔이 통과 가능한 통과 홀, 제1 슬릿, 및 상기 제1 슬릿과는 비평행이 되는 제2 슬릿이 설치된 빔 선택 애퍼처 기판을 소정 방향으로 이동시키면서, 상기 멀티 전자 빔 중, 상기 제1 슬릿을 통과한 빔의 전류를 검출하는 공정과,
    상기 빔 선택 애퍼처 기판을 상기 소정 방향으로 이동시키면서, 상기 멀티 전자 빔 중, 상기 제2 슬릿을 통과한 빔의 전류를 검출하는 공정과,
    상기 제1 슬릿을 통과한 빔의 전류 및 상기 제2 슬릿을 통과한 빔의 전류의 검출 결과에 기초하여, 상기 멀티 전자 빔의 분포 정보를 산출하는 공정과,
    상기 멀티 전자 빔의 분포 정보에 기초하여 상기 빔 선택 애퍼처 기판을 이동시키고, 상기 멀티 전자 빔의 소정의 1 개의 빔을 상기 통과 홀에 위치 조정하는 공정과,
    상기 통과 홀을 통과한 빔을 이용하여 빔 조정을 행하는 공정
    을 구비하는 멀티 전자 빔 검사 장치의 조정 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 슬릿의 연재 방향과 상기 소정 방향과는 직교하고,
    상기 제1 슬릿의 연재 방향과 상기 제2 슬릿의 연재 방향과의 교차 각도(θ가 0о<θо 또는 45о<θо인 것을 특징으로 하는, 멀티 전자 빔 검사 장치의 조정 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 슬릿의 연재 방향과 상기 제2 슬릿의 연재 방향과의 교차 각도(θ가 5о 이상 44о 이하, 또는 46о 이상 85о 이하인 것을 특징으로 하는, 멀티 전자 빔 검사 장치의 조정 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제2 슬릿을 통과한 빔의 전류의 검출 결과, 및 상기 교차 각도(θ에 기초하여, 상기 제2 슬릿의 연재 방향에 대해 직교하는 방향에 있어서의 상기 멀티 전자 빔의 분포 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는, 멀티 전자 빔 검사 장치의 조정 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제1 슬릿 및 상기 제2 슬릿의 폭은, 상기 빔 선택 애퍼처 기판의 표면에서의 상기 멀티 전자 빔의 빔 피치로부터 1 개의 빔의 사이즈를 줄인 값보다 작은 것을 특징으로 하는, 멀티 전자 빔 검사 장치의 조정 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제1 슬릿과 상기 제2 슬릿은, 상기 빔 선택 애퍼처 기판의 표면에서의 상기 멀티 전자 빔의 빔 사이즈 이상으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는, 멀티 전자 빔 검사 장치의 조정 방법.
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