TW202139241A - 多電子束檢查裝置以及多電子束檢查方法 - Google Patents

多電子束檢查裝置以及多電子束檢查方法 Download PDF

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Abstract

本發明的一態樣提供一種多電子束檢查裝置以及多電子束檢查方法，即便於發生在每個射束的感測器中混入其他射束的二次電子的所謂串擾的情況下，亦可高精度地進行檢查。本發明的一態樣的多電子束檢查裝置的特徵在於包括：二次電子圖像獲取機構，對形成有圖案的試樣照射多一次電子束，並檢測由於多一次電子束照射至所述試樣而射出的多二次電子束，以獲取包含串擾成分的二次電子圖像；修正電路，使用用於自二次電子圖像中去除串擾成分的預先設定的增益資訊，生成自二次電子圖像中去除了所述串擾成分的修正二次電子圖像；以及比較電路，對修正二次電子圖像與規定的圖像進行比較。

Description

多電子束檢查裝置以及多電子束檢查方法
本發明是有關於一種多電子束檢查裝置以及多電子束檢查方法。例如，有關於一種檢查裝置，使用照射由電子射線產生的多射束後所射出的圖案的二次電子圖像來進行檢查。
近年來，伴隨大規模積體電路（Large Scale Integrated circuit，LSI）的高積體化及大容量化，半導體元件所要求的電路線寬變得越來越窄。而且，對於花費很大的製造成本的LSI的製造而言，良率的提高不可或缺。但是，如以1吉位元組（gigabyte）級的動態隨機存取記憶體（Dynamic Random Access Memory，DRAM）（隨機存取記憶體）為代表般，構成LSI的圖案自次微米（submicron）級變成奈米級。近年來，隨著在半導體晶圓上形成的LSI圖案尺寸的微細化，必須作為圖案缺陷進行檢測的尺寸亦變得極小。因此，對被轉印至半導體晶圓上的超微細圖案的缺陷進行檢查的圖案檢查裝置需要高精度化。此外，作為使良率降低的一大因素，可列舉當藉由光微影技術將超微細圖案曝光、轉印至半導體晶圓上時所使用的遮罩的圖案缺陷。因此，對LSI製造中所使用的轉印用遮罩的缺陷進行檢查的檢查裝置需要高精度化。
作為檢查手法，已知有如下方法：藉由將拍攝半導體晶圓或微影遮罩等的基板上所形成的圖案所得的測定圖像與設計資料、或拍攝基板上的同一圖案所得的測定圖像加以比較來進行檢查。例如，作為圖案檢查方法，有「晶粒-晶粒（die to die）檢查」或「晶粒-資料庫（die to database）檢查」，所述「晶粒-晶粒（die to die）檢查」是對拍攝同一基板上的不同部位的同一圖案所得的測定圖像資料彼此進行比較，所述「晶粒-資料庫（die to database）檢查」以進行了圖案設計的設計資料為基礎生成設計圖像資料（參照圖像），並對其與拍攝圖案所得的作為測定資料的測定圖像進行比較。經拍攝的圖像作為測定資料而被發送至比較電路。在比較電路中進行圖像彼此的對位後，依照適當的演算法對測定資料與參照資料進行比較，在不一致的情況下，判定為有圖案缺陷。
關於所述圖案檢查裝置，除對檢查對象基板照射雷射光並拍攝其透射像或反射像的裝置以外，亦正在開發如下的檢查裝置：利用一次電子束在檢查對象基板上進行掃描（掃瞄（scan）），對伴隨一次電子束的照射而自檢查對象基板射出的二次電子進行檢測，以獲取圖案像。在使用電子束的檢查裝置中，亦正在進一步開發使用多電子束的裝置。在使用多電子束的檢查裝置中，配置對因多一次電子束的各射束的照射而產生的二次電子進行檢測的感測器，來獲取每個射束的圖像。然而，存在如下問題：由於同時照射多一次電子束，故發生在每個射束的感測器中混入其他射束的二次電子的所謂串擾（crosstalk）。串擾成為雜訊因素，使測定圖像的圖像精度劣化，進而使檢查精度劣化。為了避免串擾，需要減小試樣面上的一次電子束的電子能量等，但因此會減少產生的二次電子數量。因此，為了獲得所期望的圖像精度所需的二次電子數量，需要延長照射時間，處理量（throughput）劣化。
此處，為了消除多個二次電子束間的串擾，例如如日本專利特開2002-260571號公報所示，揭示了一種使一次電子束間的間隔大於二次光學系統的像差的手法。
[發明所欲解決之課題]
本發明的一態樣提供一種多電子束檢查裝置以及多電子束檢查方法，即便於發生在每個射束的感測器中混入其他射束的二次電子的所謂串擾的情況下，亦可高精度地進行檢查。
本發明的一態樣的多電子束檢查裝置，包括： 二次電子圖像獲取機構，對形成有圖案的試樣照射多一次電子束，並檢測由於多一次電子束照射至所述試樣而射出的多二次電子束，以獲取包含串擾成分的二次電子圖像； 修正電路，使用用於自二次電子圖像中去除串擾成分的預先設定的增益資訊，生成自二次電子圖像中去除了所述串擾成分的修正二次電子圖像；以及 比較電路，對修正二次電子圖像與規定的圖像進行比較。
本發明的一態樣的多電子束檢查方法，其中， 對形成有圖案的試樣照射多一次電子束，並檢測由於多一次電子束照射至試樣而射出的多二次電子束，以獲取包含串擾成分的二次電子圖像， 使用用於自二次電子圖像中去除串擾成分的預先設定的增益資訊，生成自二次電子圖像中去除了串擾成分的修正二次電子圖像， 對所述修正二次電子圖像與規定的圖像進行比較，並輸出結果。
根據本發明的一態樣，即便於發生在每個射束的感測器中混入其他射束的二次電子的所謂串擾的情況下，亦可高精度地進行檢查。
圖1是表示實施方式1中的圖案檢查裝置的結構的一例的結構圖。在圖1中，對形成於基板的圖案進行檢查的檢查裝置100是多電子束檢查裝置的一例。檢查裝置100包括圖像獲取機構150（二次電子圖像獲取機構）、及控制系統電路160。圖像獲取機構150包括電子束柱102（電子鏡筒）及檢查室103。在電子束柱102內，配置有電子槍201、電磁透鏡202、成形孔徑陣列基板203、射束選擇孔徑基板219、電磁透鏡205、批量消隱偏轉器212、限制孔徑基板213、電磁透鏡206、電磁透鏡207（物鏡）、主偏轉器208、副偏轉器209、射束分離器214、偏轉器218、電磁透鏡224、電磁透鏡226及多檢測器222。在圖1的例子中，電子槍201、電磁透鏡202、成形孔徑陣列基板203、射束選擇孔徑基板219、電磁透鏡205、批量消隱偏轉器212、限制孔徑基板213、電磁透鏡206、電磁透鏡207（物鏡）、主偏轉器208及副偏轉器209構成對基板101照射多一次電子束的一次電子光學系統。射束分離器214、偏轉器218、電磁透鏡224及電磁透鏡226構成對多檢測器222照射多二次電子束的二次電子光學系統。
在檢查室103內，至少配置可於XYZ方向上移動的載台105。在載台105上配置作為檢查對象的基板101（試樣）。基板101包含曝光用遮罩基板、及矽晶圓等半導體基板。在基板101為半導體基板的情況下，在半導體基板形成有多個晶片圖案（晶圓晶粒）。在基板101為曝光用遮罩基板的情況下，在曝光用遮罩基板形成有晶片圖案。晶片圖案包含多個圖形圖案。藉由將形成於所述曝光用遮罩基板的晶片圖案多次曝光轉印至半導體基板上，會於半導體基板形成多個晶片圖案（晶圓晶粒）。以下，主要對基板101為半導體基板的情況進行說明。基板101例如使圖案形成面朝向上側而配置於載台105。另外，在載台105上，配置有將自配置於檢查室103的外部的雷射測長系統122照射的雷射測長用的雷射光反射的反射鏡216。多檢測器222在電子束柱102的外部連接於檢測電路106。
在控制系統電路160中，對檢查裝置100整體進行控制的控制計算機110經由匯流排120而連接於位置電路107、比較電路108、參照圖像製作電路112、載台控制電路114、透鏡控制電路124、消隱控制電路126、偏轉控制電路128、二次電子強度測定電路129、增益計算電路130、修正電路132、逆矩陣計算電路134、磁碟裝置等記憶裝置109、監視器117、記憶體118、以及列印機119。另外，偏轉控制電路128連接於數位類比轉換（Digital to Analog Conversion，DAC）放大器144、數位類比轉換放大器146、數位類比轉換放大器148。DAC放大器146連接於主偏轉器208，DAC放大器144連接於副偏轉器209。DAC放大器148連接於偏轉器218。
另外，檢測電路106連接於晶片圖案記憶體123及二次電子強度測定電路129。晶片圖案記憶體123連接於比較電路108。另外，在載台控制電路114的控制下，藉由驅動機構142來驅動載台105。在驅動機構142中，例如構成如在載台座標系中的X方向、Y方向、θ方向上進行驅動的三軸（X-Y-θ）馬達般的驅動系統，使得載台105可在XYθ方向上移動。該些未圖示的X馬達、Y馬達、θ馬達例如可使用步進馬達。載台105藉由XYθ各軸的馬達而可在水平方向及旋轉方向上移動。進而，在驅動機構142中，例如使用壓電元件等對載台105進行控制以使其能夠在Z方向（高度方向）上移動。而且，載台105的移動位置藉由雷射測長系統122來測定，並被供給至位置電路107。雷射測長系統122接收來自反射鏡216的反射光，藉此以雷射干涉法的原理對載台105的位置進行測長。載台座標系例如相對於與多一次電子束的光軸（電子軌道中心軸）正交的面來設定X方向、Y方向、θ方向。
電磁透鏡202、電磁透鏡205、電磁透鏡206、電磁透鏡207（物鏡）、電磁透鏡224、電磁透鏡226、及射束分離器214由透鏡控制電路124控制。另外，批量消隱偏轉器212包括兩極以上的電極，且經由未圖示的DAC放大器由消隱控制電路126對每個電極進行控制。副偏轉器209包括四極以上的電極，且經由DAC放大器144由偏轉控制電路128對每個電極進行控制。主偏轉器208包括四極以上的電極，且經由DAC放大器146由偏轉控制電路128對每個電極進行控制。偏轉器218包括四極以上的電極，且經由DAC放大器148由偏轉控制電路128對每個電極進行控制。
另外，射束選擇孔徑基板219例如在中心部形成有可供一條量的射束通過的通過孔，且藉由未圖示的驅動機構而可在與多一次電子束的軌道中心軸（光軸）正交的方向（二維方向）上移動。
在電子槍201連接有未圖示的高壓電源電路，藉由自高壓電源電路對電子槍201內的未圖示的燈絲（陰極）與引出電極（陽極）間施加加速電壓，並且藉由另一引出電極（韋乃特（Wehnelt））的電壓的施加與規定的溫度的陰極的加熱，自陰極射出的電子群被加速，變成電子束200而射出。
此處，圖1中記載了在對實施方式1進行說明方面必要的結構。對於檢查裝置100而言，通常亦可包括必要的其他結構。
圖2是表示實施方式1中的成形孔徑陣列基板的結構的概念圖。在圖2中，在成形孔徑陣列基板203，在x方向、y方向上以規定的排列間距形成有二維狀的橫（x方向）m1行×縱（y方向）n1層（m1、n1中的一者2以上的整數，另一者為1以上的整數）的孔（開口部）22。在圖2的例子中示出了形成有23×23的孔（開口部）22的情況。各孔22理想的是均形成為相同尺寸形狀的矩形。或者，理想的是亦可為相同外徑的圓形。藉由電子束200的一部分分別通過所述多個孔22而形成m1×n1條（=N條）多一次電子束20。
接下來，對檢查裝置100中的圖像獲取機構150的動作進行說明。
自電子槍201（射出源）射出的電子束200由電磁透鏡202折射，並將成形孔徑陣列基板203整體照明。如圖2所示，在成形孔徑陣列基板203形成有多個孔22（開口部），電子束200將包含多個孔22全體的區域照明。照射至多個孔22的位置處的電子束200的各一部分分別通過所述成形孔徑陣列基板203的多個孔22，藉此形成多一次電子束20。在通常的圖像獲取時，射束選擇孔徑基板219退避至不幹擾多一次電子束20的位置。
所形成的多一次電子束20由電磁透鏡205及電磁透鏡206分別折射，一邊反覆形成中間像及交叉，一邊通過配置於多一次電子束20的各射束的交叉位置處的射束分離器214而前進至電磁透鏡207（物鏡）。然後，電磁透鏡207將多一次電子束20聚焦（對焦）於基板101。藉由電磁透鏡207（物鏡）而焦點在基板101（試樣）上聚集（對焦）的多一次電子束20由主偏轉器208及副偏轉器209批量偏轉，並照射至各射束在基板101上的各自的照射位置。再者，在多一次電子束20整體由批量消隱偏轉器212批量偏轉的情況下，位置自限制孔徑基板213的中心的孔偏離，從而由限制孔徑基板213遮蔽。另一方面，未由批量消隱偏轉器212偏轉的多一次電子束20如圖1所示般通過限制孔徑基板213的中心的孔。藉由所述批量消隱偏轉器212的接通/斷開（ON/OFF）來進行消隱控制，從而對射束的接通/斷開（ON/OFF）進行批量控制。如此般，限制孔徑基板213將由批量消隱偏轉器212偏轉成射束斷開狀態的多一次電子束20遮蔽。而且，藉由自射束接通至射束斷開為止所形成的通過了限制孔徑基板213的射束群，形成檢查用（圖像獲取用）的多一次電子束20。
若多一次電子束20照射至基板101的所期望的位置，則由於所述多一次電子束20的照射，自基板101射出與多一次電子束20的各射束對應的包含反射電子的二次電子的射束（多二次電子束300）。
自基板101射出的多二次電子束300穿過電磁透鏡207而前進至射束分離器214。
此處，射束分離器214在與多一次電子束20的中心射束前進的方向（電子軌道中心軸）正交的面上，沿正交的方向產生電場與磁場。電場與電子的行進方向無關地沿相同方向施力。相對於此，磁場依照弗萊明左手定則（Fleming's left hand rule）施力。因此，可藉由電子的侵入方向來使作用於電子的力的朝向變化。對於自上側侵入射束分離器214的多一次電子束20而言，電場所形成的力與磁場所形成的力抵消，多一次電子束20向下方直線前進。相對於此，對於自下側侵入射束分離器214的多二次電子束300而言，電場所形成的力與磁場所形成的力均沿相同方向發揮作用，使多二次電子束300向斜上方彎曲，從而自多一次電子束20分離。
向斜上方彎曲而自多一次電子束20分離的多二次電子束300藉由偏轉器218而進一步彎曲，並一邊由電磁透鏡224、電磁透鏡226折射一邊投影至多檢測器222。多檢測器222對經投影的多二次電子束300進行檢測。在多檢測器222中，亦可投影有反射電子及二次電子，亦可投影有反射電子在中途發散而殘留的二次電子。多檢測器222具有後述的二維感測器。而且，多二次電子束300的各二次電子碰撞二維感測器的各個對應區域以產生電子，並按照每個畫素來生成二次電子圖像資料。換言之，在多檢測器222中，針對多一次電子束20的每個一次電子束10i（i表示索引。若為23×23條多一次電子束20，則i=1～529）配置檢測感測器。而且，檢測因各一次電子束10i的照射而射出的對應的二次電子束。因此，多檢測器222的多個檢測感測器的各檢測感測器分別檢測因所負責的一次電子束10i的照射而產生的圖像用二次電子束的強度訊號。由多檢測器222檢測出的強度訊號被輸出至檢測電路106。
圖3是表示實施方式1中的半導體基板上所形成的多個晶片區域的一例的圖。在圖3中，當基板101為半導體基板（晶圓）時，在半導體基板（晶圓）的檢查區域330，多個晶片（晶圓晶粒）332形成為二維的陣列狀。藉由未圖示的曝光裝置（步進機），將形成於曝光用遮罩基板的一個晶片量的遮罩圖案縮小成例如1/4而轉印至各晶片332。各晶片332的區域例如朝向y方向而以規定的寬度被分割成多個條紋區域32。利用圖像獲取機構150的掃瞄動作例如是針對每個條紋區域32來實施。例如，一邊使載台105在-x方向上移動，一邊相對地在x方向上開展條紋區域32的掃瞄動作。各條紋區域32朝向長度方向而被分割成多個圖框區域33。射束向作為對象的圖框區域33的移動是藉由主偏轉器208對多一次電子束20整體的批量偏轉來進行。
圖4是用於說明實施方式1中的多射束的掃瞄動作的圖。在圖4的例子中，示出了5×5行的多一次電子束20的情況。藉由多一次電子束20的一次照射而可照射的照射區域34由（基板101面上的多一次電子束20的x方向的射束間間距乘以x方向的射束數量而得的x方向尺寸）×（基板101面上的多一次電子束20的y方向的射束間間距乘以y方向的射束數量而得的y方向尺寸）來定義。各條紋區域32的寬度較佳為與照射區域34的y方向尺寸相同地設定，或者設定為縮小了掃瞄餘裕量的尺寸。在圖3及圖4的例子中，示出了照射區域34與圖框區域33為相同尺寸的情況。但並不限於此。照射區域34可小於圖框區域33。或者亦可大於圖框區域33。而且，多一次電子束20的各射束照射至自身的射束所處的由x方向的射束間間距與y方向的射束間間距包圍的子照射區域29內，並在所述子照射區域29內進行掃描（掃瞄動作）。構成多一次電子束20的各一次電子束10負責相互不同的任意子照射區域29。而且，在各發射時，各一次電子束10照射所負責的子照射區域29內的相同位置。子照射區域29內的一次電子束10的移動是藉由副偏轉器209對多一次電子束20整體的批量偏轉來進行。重覆進行所述動作，從而由一個一次電子束10依次照射一個子照射區域29內。然後，在一個子照射區域29的掃瞄結束後，藉由主偏轉器208對多一次電子束20整體的批量偏轉，照射位置移動至同一條紋區域32內的鄰接的圖框區域33。重覆進行所述動作，從而依次照射條紋區域32內。在一個條紋區域32的掃瞄結束後，藉由載台105的移動或/及主偏轉器208對多一次電子束20整體的批量偏轉，照射位置移動至下一條紋區域32。如上所述，藉由各一次電子束10i的照射而獲取每個子照射區域29的二次電子圖像。藉由將所述每個子照射區域29的二次電子圖像組合，構成圖框區域33的二次電子圖像、條紋區域32的二次電子圖像、或晶片332的二次電子圖像。
再者，例如亦較佳為將沿x方向排列的多個晶片332設為同一組，在每個組中例如朝向y方向以規定的寬度分割成多個條紋區域32。而且，條紋區域32間的移動並不限於每個晶片332，亦較佳為按照每個組來進行。
此處，當在載台105連續移動的同時對基板101照射多一次電子束20時，藉由主偏轉器208來進行利用批量偏轉的追蹤動作，以使多一次電子束20的照射位置追隨載台105的移動。因此，多二次電子束300的射出位置相對於多一次電子束20的軌道中心軸時刻變化。同樣地，當在子照射區域29內掃瞄時，各二次電子束的射出位置在子照射區域29內時刻變化。偏轉器218對多二次電子束300進行批量偏轉，以使射出位置如上所述般變化的各二次電子束照射至多檢測器222的對應的檢測區域內。
圖5是表示實施方式1中的每1條一次電子束的二次電子束的擴散的一例的圖。在圖5的例子中示出了5×5行的多一次電子束20的情況。在多檢測器222中，二維狀地配置有與多一次電子束20的數量對應的多個檢測感測器223。多個檢測感測器223是用於檢測在由於多一次電子束20照射至基板101而射出的多二次電子束300中，由於分別預先設定的一次電子束10照射至基板101而射出的二次電子束12的感測器。然而，為了在使用檢查裝置100的檢查處理中獲得所期望的處理量，需要以與處理量對應的電子能量照射基板101。該情況下，存在會發生在每個一次電子束10的檢測感測器223中混入其他一次電子束10的二次電子的所謂串擾的問題。在圖5的例子中，示出了預定入射至左起第二行、下起第四層的檢測感測器223的二次電子束12的一部分二次電子混入周圍的其他檢測感測器223的狀態。雖然因所述一次電子束10的照射而產生的二次電子束12的大部分入射至預先設定用於所述一次電子束10的檢測感測器223，但一部分二次電子會入射至周圍的其他射束用的檢測感測器223。多一次電子束20在基板101上的電子能量越大，二次電子的分佈越廣。在利用多射束的掃瞄動作中會同時照射多一次電子束20，因此在由每個射束的檢測感測器223檢測出的二次電子資料中亦包含因其他的一次電子束的照射而產生的二次電子資訊。此種串擾成為雜訊因素，會使測定圖像的圖像精度劣化。
另一方面，在對測定圖像進行檢查時使用的作為比較對象的參照圖像例如是基於作為基板101上所形成的圖形圖案的基礎的設計資料來製作。因此，若對包含串擾像的測定圖像（被檢查圖像；二次電子圖像）與基於設計資料而製作的參照圖像進行比較，則可發生所謂的疑似缺陷，即，儘管不為缺陷，但由於圖像存在差異，故判定為缺陷。如此，串擾使檢查精度劣化。為了避免串擾，需要減小基板101面上的一次電子束10的電子能量等，但因此會減少產生的二次電子數量。因此，為了獲得所期望的圖像精度所需的二次電子數量，需要延長照射時間，處理量劣化。因此，在實施方式1中，藉由求出串擾成分的增益矩陣，並預先計算所述增益的逆矩陣，從而利用逆矩陣對掃瞄圖像進行修正，以去除串擾成分。以下進行具體說明。
圖6是表示實施方式1中的檢查方法的主要部分步驟的流程圖。在圖6中，實施方式1中的檢查方法實施二次電子強度測定步驟（S102）、增益計算步驟（S104）、逆矩陣計算步驟（S108）、二次電子圖像獲取步驟（S110）、圖像修正步驟（S112）、參照圖像製作步驟（S114）、對位步驟（S120）、以及比較步驟（S122）此一連串的步驟。
作為二次電子強度測定步驟（S102），二次電子強度測定電路129針對多一次電子束20的每個一次電子束10，測定由多檢測器222中的各檢測感測器223檢測的二次電子強度。具體而言，如以下般運作。首先，使射束選擇孔徑基板219移動，自多一次電子束20中選擇通過射束選擇孔徑基板219的通過孔的一條一次電子束10。其他的一次電子束10由射束選擇孔徑基板219遮蔽。然後，使用所述一條一次電子束10在評價基板的子照射區域29內進行掃描。掃描的方法如上所述，藉由副偏轉器209所進行的偏轉來使一次電子束10的照射位置（畫素）依次移動。此處，只要可知藉由同一一次電子束的照射的由各檢測感測器223檢測的二次電子強度的差異即可，因此，例如可對未形成圖案的評價基板1照射一次電子束10。藉由如此般採用未形成圖案的評價基板，可獲得每個子照射區域的特性變得均勻的效果。但是，亦可使用形成有評價圖案的評價基板2。
圖7是用於說明實施方式1中的子照射區域的掃描與測定的二次電子強度的圖。在圖7中，例如示出了在N×N條的多一次電子束20中利用射束1在子照射區域29內進行掃描的情況。子照射區域29例如以n×n畫素的尺寸構成。例如，包含1000×1000畫素。作為畫素尺寸，例如較佳為以與一次電子束10的射束尺寸相同的尺寸程度構成。但是，並不限於此。畫素尺寸亦可小於一次電子束10的射束尺寸。或者，雖然圖像的解析度會變低，但畫素尺寸亦可大於一次電子束10的射束尺寸。當利用射束1依次照射各畫素時，因射束1向各畫素的照射而產生的二次電子束依次被多檢測器222的射束1用的檢測感測器223檢測。若二次電子束的分佈如圖5所示般比對象射束用的檢測感測器223的區域廣，則同時亦可依次被其他的射束用的檢測感測器223檢測。由多檢測器222檢測出的強度訊號按照測定順序被輸出至檢測電路106。在檢測電路106內，類比的檢測資料藉由未圖示的類比數位（Analog to Digital，A/D）轉換器被轉換為數位資料，並被輸出至二次電子強度測定電路129。二次電子強度測定電路129使用所輸入的強度訊號，測定由將各畫素的二次電子強度i（1,1）～二次電子強度i（n,n）作為要素的映射構成的二次電子強度I（1,1）。各畫素的二次電子強度i（a,b）的（a,b）表示各畫素的座標。a=1～n中的任一值，b=1～n中的任一值。
圖8是表示實施方式1中的二次電子強度映射的一例的圖。在圖8中，作為二次電子強度映射的要素的二次電子強度I（A,B）的A表示射束編號，B表示檢測感測器編號。A=1～N中的任一值，B=1～N中的任一值。藉由使用射束1在射束1用的子照射區域29內進行掃描，可測定二次電子強度I（1,1）～二次電子強度I（1,N）。使射束選擇孔徑基板219移動，依次選擇作為對象的一次電子束10，藉此，例如可使用射束2來測定二次電子強度I（2,1）～二次電子強度I（2,N），可使用射束3來測定二次電子強度I（3,1）～二次電子強度I（3,N）。藉由同樣地使用各一次電子束10進行測定，二次電子強度測定電路129可測定子照射區域29單位（一次電子束單位）的二次電子強度I（1,1）～二次電子強度I（N,N）。所測定的二次電子強度I（1,1）～二次電子強度I（N,N）的資訊被輸出至增益計算電路130。
作為增益計算步驟（S104），增益計算電路130針對每個檢測感測器223且針對每個一次電子束10計算增益值。具體而言，增益計算電路130相對於由檢測感測器223檢測的因所述一次電子束10的照射而產生的二次電子束12的強度值，計算由相同檢測感測器223檢測的因另一一次電子束10而產生的二次電子束12的強度值的比例，來作為增益值，檢測感測器223用於檢測因所述一次電子束10的照射而產生的二次電子束12。
圖9是表示實施方式1中的增益矩陣的一例的圖。在圖9中，作為增益矩陣G的各要素的增益值G（A,B）的A表示射束編號。B表示檢測感測器編號。A=1～N中的任一值，B=1～N中的任一值。射束k（一次電子束）用的檢測感測器k中的射束m（一次電子束）的增益值G（m,k）由以下的式（1）定義。
（1）    G（m,k）=I（m,k）/I（k,k）
藉由針對每個檢測感測器223且針對每個一次電子束10計算增益值，如圖9所示，可獲取增益值G（1,1）～增益值G（N,N）。而且，可製作將所述增益值G（1,1）～增益值G（N,N）作為要素的增益矩陣。再者，如根據式（1）亦明確般，關於射束編號與檢測感測器編號相同的增益值G（1,1）、增益值G（2,2）、···、增益值G（N,N），由於均為1，故可省略計算。
圖10是表示實施方式1中的各增益值的結構的一例的圖。如圖7所示，各二次電子強度I（1,1）～I（N,N）分別由將各畫素的二次電子強度i（1,1）～二次電子強度i（n,n）作為要素的映射構成，因此如圖10所示，關於各增益值G（1,1）～G（N,N），亦分別由將各畫素的增益值g（1,1）～增益值g（n,n）作為要素的映射構成。換言之，在每個畫素中增益值可不同。所製作的增益矩陣G的資訊被儲存於記憶裝置109中。
圖11是表示實施方式1中的包含串擾像成分的二次電子圖像P'、增益矩陣G、及不含串擾像成分的二次電子圖像P的關係式的圖。在圖11中，各一次電子束10的每個子照射區域29的包含串擾像成分的二次電子圖像的集合P'=（P1'、P2'、···、PN'）可由增益矩陣G與各一次電子束10的每個子照射區域29的不含串擾像成分的二次電子圖像的集合P=（P1、P2、···、PN）的積定義。若簡單記載，則包含串擾像成分的二次電子圖像P'、增益矩陣G、及不含串擾像成分的二次電子圖像P的關係可由以下的矩陣式（2）定義。 （2）     P'=G･P
因此，藉由求出增益矩陣G的逆矩陣即增益逆矩陣G-1 ，如以下的式（3）所示，可由包含串擾像成分的二次電子圖像P'求出不含串擾像成分的二次電子圖像P。 （3）     P= G-1 ･P'
作為逆矩陣計算步驟（S108），逆矩陣計算電路134（逆矩陣計算部）根據將所述多個感測器的每個感測器且所述多一次電子束的每個一次電子束的增益值作為要素的圖9所示的增益矩陣G，計算該增益矩陣G的逆矩陣即增益逆矩陣G-1 （增益資訊），來作為增益資訊。逆矩陣計算的手法可使用以往的手法。
圖12是表示實施方式1中的增益逆矩陣G-1 的一例的圖。在圖12中，作為增益逆矩陣G-1 的各要素的逆增益值G-1 （A,B）的A表示射束編號。B表示檢測感測器編號。A=1～N中的任一值，B=1～N中的任一值。藉由該計算，如圖12所示，可獲取將每個檢測感測器223且每個一次電子束10的逆增益值G-1 （1,1）～逆增益值G-1 （N,N）作為要素的增益逆矩陣G-1 。經該計算而得的增益逆矩陣G-1 的增益資訊被儲存於記憶體118或記憶裝置109中。
在實施以上的步驟作為預處理後，將作為被檢查對象的基板101配置於載台105上，進行實際的檢查處理。
作為二次電子圖像獲取步驟（S110），圖像獲取機構150（二次電子圖像獲取機構）對形成有多個圖形圖案的基板101照射多一次電子束20，並檢測由於多一次電子束20照射至基板101而射出的多二次電子束300，以獲取每個子照射區域29的包含串擾成分的二次電子圖像。如上所述，在多檢測器222中，亦可投影有反射電子及二次電子，亦可投影有反射電子在中途發散而殘留的二次電子。
如上所述，在進行圖像的獲取時，照射多一次電子束20，並由多檢測器222檢測包含因多一次電子束20的照射而自基板101射出的反射電子的多二次電子束300。由多檢測器222檢測出的各子照射區域29內的每個畫素的二次電子的檢測資料（測定圖像資料；二次電子圖像資料；被檢查圖像資料）按照測定順序被輸出至檢測電路106。在檢測電路106內，類比的檢測資料藉由未圖示的A/D轉換器被轉換為數位資料，並被儲存於晶片圖案記憶體123中。而且，所獲得的測定圖像資料與來自位置電路107的顯示各位置的資訊一起被傳送至修正電路132。此處所獲得的每個畫素的二次電子圖像資料中當然仍包含串擾像成分。
作為圖像修正步驟（S112），修正電路132（修正部）使用預先在逆矩陣計算步驟（S108）中記憶於記憶體118或記憶裝置109中的增益資訊（增益逆矩陣G-1 ），生成自二次電子圖像中去除了串擾成分的修正二次電子圖像。具體而言，修正電路132藉由將獲取的每個子照射區域29的包含串擾像成分的二次電子圖像與自記憶體118或記憶裝置109讀出的增益逆矩陣G-1 相乘，而生成去除了串擾成分的每個子照射區域29的修正二次電子圖像。
圖13是表示實施方式1中的包含串擾像成分的二次電子圖像P'、增益逆矩陣G-1 、及去除了串擾像成分的二次電子圖像P的關係式的圖。在圖13中，各一次電子束10的每個子照射區域29的去除了串擾像成分的二次電子圖像的集合P=（P1、P2、···、PN）可由增益逆矩陣G-1 與各一次電子束10的每個子照射區域29的包含串擾像成分的二次電子圖像的集合P'=（P1'、P2'、···、PN'）的積定義。若簡單記載，則去除了串擾像成分的修正二次電子圖像P可依照式（3），由增益逆矩陣G-1 、及包含串擾像成分的二次電子圖像P'求出。修正後的修正二次電子圖像P的圖像資料與來自位置電路107的顯示各位置的資訊一起被傳送至比較電路108。
作為參照圖像製作步驟（S114），參照圖像製作電路112基於作為基板101上所形成的多個圖形圖案的基礎的設計資料，製作與遮罩晶粒圖像對應的參照圖像。具體而言，如以下般運作。首先，經由控制計算機110而自記憶裝置109中讀出設計圖案資料，將由讀出的該設計圖案資料所定義的各圖形圖案轉換成二值或多值的影像資料。
如上所述般由設計圖案資料所定義的圖形例如為將長方形或三角形作為基本圖形者，例如，儲存有利用圖形的基準位置中的座標（x，y）、邊的長度、作為對長方形或三角形等圖形種類進行區分的識別符的圖形碼等資訊，對各圖案圖形的形狀、大小、位置等進行了定義的圖形資料。
若作為所述圖形資料的設計圖案資料被輸入至參照圖像製作電路112，則展開至各圖形的資料為止，並對該圖形資料的表示圖形形狀的圖形碼、圖形尺寸等進行解釋。而且，作為配置於將規定的量子化尺寸的格子作為單位的柵格內的圖案，展開成二值或多值的設計圖案圖像資料，並予以輸出。換言之，讀入設計資料，計算設計圖案中的圖形在將檢查區域設為以規定的尺寸為單位的柵格進行假想分割而成的每個柵格中所佔的佔有率，並輸出n位元的佔有率資料。例如，較佳為將一個柵格作為一個畫素來進行設定。而且，若使一個畫素具有1/28（=1/256）的解析力，則與配置於畫素內的圖形的區域相應地分配1/256的小區域並計算畫素內的佔有率。而且，成為8位元的佔有率資料。所述柵格（檢查畫素）只要與測定資料的畫素相匹配即可。
接著，參照圖像製作電路112使用規定的濾波函數對作為圖形的影像資料的設計圖案的設計圖像資料實施濾波處理。藉此，可使作為圖像強度（濃淡值）為數位值的設計側的影像資料的設計圖像資料與藉由多一次電子束20的照射而得的像生成特性相匹配。所製作的參照圖像的每個畫素的圖像資料被輸出至比較電路108。
圖14是表示實施方式1中的比較電路內的結構的一例的結構圖。在圖14中，在比較電路108內配置磁碟裝置等記憶裝置52、記憶裝置56、對位部57、及比較部58。對位部57及比較部58等各「～部」包含處理電路，所述處理電路包含電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或半導體裝置等。另外，各「～部」可使用共同的處理電路（同一處理電路）。或者，亦可使用不同的處理電路（各別的處理電路）。對位部57及比較部58內所需要的輸入資料或經計算的結果隨時被儲存於未圖示的記憶體、或記憶體118中。
在實施方式1中，將藉由一個一次電子束10i的掃瞄動作而獲取的子照射區域29進一步分割成多個遮罩晶粒區域，將遮罩晶粒區域用作被檢查圖像的單位區域。再者，各遮罩晶粒區域較佳構成為邊緣區域相互重疊，以免圖像留白。
在比較電路108內，經傳送的修正二次電子圖像資料作為每個遮罩晶粒區域的遮罩晶粒圖像（被檢查圖像）而被臨時儲存於記憶裝置56中。同樣地，經傳送的參照圖像作為每個遮罩晶粒區域的參照圖像被臨時儲存於記憶裝置52中。
作為對位步驟（S120），對位部57讀出作為被檢查圖像的遮罩晶粒圖像、及對應於所述遮罩晶粒圖像的參照圖像，並以比畫素小的子畫素單位對兩圖像進行對位。例如，利用最小平方法進行對位即可。
作為比較步驟（S122），比較部58對遮罩晶粒圖像（修正二次電子圖像）與參照圖像（規定的圖像的一例）進行比較。換言之，比較部58針對每個畫素，對參照圖像資料與去除了串擾像成分的修正二次電子圖像資料進行比較。比較部58依照規定的判定條件，針對每個畫素將兩者加以比較，從而判定例如形狀缺陷等缺陷的有無。例如，若每個畫素的灰階值差比判定臨限值Th大，則判定為缺陷。而且，輸出比較結果。比較結果被輸出至記憶裝置109、監視器117、或記憶體118，或者自列印機119輸出即可。
在上述例子中，對進行晶粒-資料庫檢查的情況進行了說明，但並不限於此。由於被檢查圖像去除了串擾像成分，因此亦可為進行晶粒-晶粒檢查的情況。對進行晶粒-晶粒檢查的情況進行說明。
作為對位步驟（S120），對位部57讀出晶粒1的遮罩晶粒圖像（修正被檢查圖像）、以及形成有相同圖案的晶粒2的遮罩晶粒圖像（修正被檢查圖像），並以比畫素小的子畫素單位對兩圖像進行對位。例如，利用最小平方法進行對位即可。
作為比較步驟（S122），比較部58對晶粒1的遮罩晶粒圖像（修正被檢查圖像）與晶粒2的遮罩晶粒圖像（修正被檢查圖像）進行比較。比較部58依照規定的判定條件，針對每個畫素將兩者加以比較，從而判定例如形狀缺陷等缺陷的有無。例如，若每個畫素的灰階值差比判定臨限值Th大，則判定為缺陷。然後，輸出比較結果。比較結果被輸出至記憶裝置109、監視器117、或記憶體118。
如上所述，根據實施方式1，即便於發生在每個射束的感測器中混入其他射束的二次電子的所謂串擾的情況下，亦可高精度地進行檢查。
在以上的說明中，一連串的「～電路」包含處理電路，所述處理電路包含電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或半導體裝置等。另外，各「～電路」可使用共同的處理電路（同一處理電路）。或者，亦可使用不同的處理電路（各別的處理電路）。使處理器等執行的程式只要被記錄於磁碟裝置、磁帶裝置、軟性磁碟（Flexible Disk，FD）、或唯讀記憶體（Read Only Memory，ROM）等記錄介質中即可。例如，位置電路107、比較電路108、參照圖像製作電路112、載台控制電路114、透鏡控制電路124、消隱控制電路126、偏轉控制電路128、二次電子強度測定電路129、增益計算電路130、修正電路132、及逆矩陣計算電路134可包含上述的至少一個處理電路。
以上，一邊參照具體例一邊對實施方式進行了說明。但是，本發明並不限定於該些具體例。在圖1的例子中，示出了藉由成形孔徑陣列基板203、利用自作為一個照射源的電子槍201照射的一條射束形成多一次電子束20的情況，但並不限於此。亦可為藉由自多個照射源分別照射一次電子束來形成多一次電子束20的態樣。
另外，省略裝置結構或控制手法等在本發明的說明中不直接需要的部分等的記載，但可適宜選擇使用需要的裝置結構或控制手法。
此外，具備本發明的要素、且本領域從業人員可適宜進行設計變更的所有多電子束檢查裝置以及多電子束檢查方法包含於本發明的範圍內。
10:一次電子束 12:二次電子束 20:多一次電子束 22:孔/開口部 29:子照射區域 32:條紋區域 33:圖框區域 34:照射區域 52、56:記憶裝置 57:對位部 58:比較部 100:檢查裝置 101:基板/試樣 102:電子束柱/電子鏡筒 103:檢查室 105:載台 106:檢測電路 107:位置電路 108:比較電路 109:記憶裝置 110:控制計算機 112:參照圖像製作電路 114:載台控制電路 117:監視器 118:記憶體 119:列印機 120:匯流排 122:雷射測長系統 123:晶片圖案記憶體 124:透鏡控制電路 126:消隱控制電路 128:偏轉控制電路 129:二次電子強度測定電路 130:增益計算電路 132:修正電路/修正部 134:逆矩陣計算電路/逆矩陣計算部 142:驅動機構 144、146、148:DAC放大器 150:圖像獲取機構/二次電子圖像獲取機構 160:控制系統電路 200:電子束 201:電子槍 202:電磁透鏡 203:成形孔徑陣列基板 205、206、224、226:電磁透鏡 207:電磁透鏡/物鏡 208:主偏轉器 209:副偏轉器 212:批量消隱偏轉器 213:限制孔徑基板 214:射束分離器 216:反射鏡 218:偏轉器 219:射束選擇孔徑基板 222:多檢測器 223:檢測感測器 300:多二次電子束 330:檢查區域 332:晶片 G:增益矩陣 g（1,1）～g（n,n）:各畫素的增益值 G（1,1）～G（N,N）、G（m,k）:增益值 G-1 :增益逆矩陣 G-1 （1,1）～G-1 （N,N）:逆增益值 i（1,1）～i（n,n）:各畫素的二次電子強度 I（1,1）～I（N,N）:二次電子強度 P1～PN:不含串擾像成分的二次電子圖像/去除了串擾像成分的二次電子圖像 P1'～PN':包含串擾像成分的二次電子圖像 S102:二次電子強度測定步驟 S104:增益計算步驟 S108:逆矩陣計算步驟 S110:二次電子圖像獲取步驟 S112:圖像修正步驟 S114:參照圖像製作步驟 S120:對位步驟 S122:比較步驟 x、y:方向
圖1是表示實施方式1中的圖案檢查裝置的結構的一例的結構圖。 圖2是表示實施方式1中的成形孔徑陣列基板的結構的概念圖。 圖3是表示實施方式1中的半導體基板上所形成的多個晶片區域的一例的圖。 圖4是用於說明實施方式1中的多射束的掃瞄動作的圖。 圖5是表示實施方式1中的每1條一次電子束的二次電子束的擴散的一例的圖。 圖6是表示實施方式1中的檢查方法的主要部分步驟的流程圖。 圖7是用於說明實施方式1中的子照射區域的掃描與測定的二次電子強度的圖。 圖8是表示實施方式1中的二次電子強度映射的一例的圖。 圖9是表示實施方式1中的增益矩陣的一例的圖。 圖10是表示實施方式1中的各增益值的結構的一例的圖。 圖11是表示實施方式1中的包含串擾像成分的二次電子圖像P'、增益矩陣G、及不含串擾像成分的二次電子圖像P的關係式的圖。 圖12是表示實施方式1中的增益逆矩陣的一例的圖。 圖13是表示實施方式1中的包含串擾像成分的二次電子圖像P'、增益逆矩陣G-1、及去除了串擾像成分的二次電子圖像P的關係式的圖。 圖14是表示實施方式1中的比較電路內的結構的一例的結構圖。
20:多一次電子束
100:檢查裝置
101:基板/試樣
102:電子束柱/電子鏡筒
103:檢查室
105:載台
106:檢測電路
107:位置電路
108:比較電路
109:記憶裝置
110:控制計算機
112:參照圖像製作電路
114:載台控制電路
117:監視器
118:記憶體
119:列印機
120:匯流排
122:雷射測長系統
123:晶片圖案記憶體
124:透鏡控制電路
126:消隱控制電路
128:偏轉控制電路
129:二次電子強度測定電路
130:增益計算電路
132:修正電路/修正部
134:逆矩陣計算電路/逆矩陣計算部
142:驅動機構
144、146、148:DAC放大器
150:圖像獲取機構/二次電子圖像獲取機構
160:控制系統電路
200:電子束
201:電子槍
202:電磁透鏡
203:成形孔徑陣列基板
205、206、224、226:電磁透鏡
207:電磁透鏡/物鏡
208:主偏轉器
209:副偏轉器
212:批量消隱偏轉器
213:限制孔徑基板
214:射束分離器
216:反射鏡
218:偏轉器
219:射束選擇孔徑基板
222:多檢測器
300:多二次電子束

Claims (10)

  1. 一種多電子束檢查裝置，包括： 二次電子圖像獲取機構，對形成有圖案的試樣照射多一次電子束，並檢測由於所述多一次電子束照射至所述試樣而射出的多二次電子束，以獲取包含串擾成分的二次電子圖像； 修正電路，使用用於自所述二次電子圖像中去除所述串擾成分的預先設定的增益資訊，生成自所述二次電子圖像中去除了所述串擾成分的修正二次電子圖像；以及 比較電路，對所述修正二次電子圖像與規定的圖像進行比較。
  2. 如請求項1所述的多電子束檢查裝置，其中，所述二次電子圖像獲取機構具有配置有多個感測器的多檢測器，所述多個感測器用於檢測在由於所述多一次電子束照射至所述試樣而射出的多二次電子束中，由於分別預先設定的一次電子束照射至所述試樣而射出的二次電子束， 所述多電子束檢查裝置更包括增益計算電路，所述增益計算電路針對所述多個感測器的每個感測器、且針對所述多一次電子束的每個一次電子束，相對於由所述感測器檢測的因所述一次電子束的照射而產生的二次電子束的強度值，計算由同一感測器檢測的因另一一次電子束而產生的二次電子束的強度值的比例，來作為增益值，所述感測器用於檢測因所述一次電子束的照射而產生的二次電子束。
  3. 如請求項2所述的多電子束檢查裝置，更包括逆矩陣計算電路，所述逆矩陣計算電路計算將所述多個感測器的每個感測器且所述多一次電子束的每個一次電子束的增益值作為要素的增益矩陣的逆矩陣，來作為所述增益資訊， 所述修正電路藉由將獲取的二次電子圖像與所述逆矩陣相乘，而生成去除了所述串擾成分的修正二次電子圖像。
  4. 如請求項1所述的多電子束檢查裝置，更包括射束選擇孔徑基板，自所述多一次電子束中選擇一條一次電子束。
  5. 如請求項3所述的多電子束檢查裝置，其中，所述增益矩陣中包含增益值為1的多個要素。
  6. 一種多電子束檢查方法，其中， 對形成有圖案的試樣照射多一次電子束，並檢測由於所述多一次電子束照射至所述試樣而射出的多二次電子束，以獲取包含串擾成分的二次電子圖像， 使用用於自所述二次電子圖像中去除所述串擾成分的預先設定的增益資訊，生成自所述二次電子圖像中去除了所述串擾成分的修正二次電子圖像， 對所述修正二次電子圖像與規定的圖像進行比較，並輸出結果。
  7. 如請求項6所述的多電子束檢查方法，其中，多個感測器用於檢測在由於所述多一次電子束照射至所述試樣而射出的多二次電子束中，由於分別預先設定的一次電子束照射至所述試樣而射出的二次電子束，針對所述多個感測器的每個感測器、且針對所述多一次電子束的每個一次電子束，相對於由所述感測器檢測的因所述一次電子束的照射而產生的二次電子束的強度值，計算由同一感測器檢測的因另一一次電子束而產生的二次電子束的強度值的比例，來作為增益值，所述感測器用於檢測因所述一次電子束的照射而產生的二次電子束。
  8. 如請求項7所述的多電子束檢查方法，其中，計算將所述多個感測器的每個感測器且所述多一次電子束的每個一次電子束的增益值作為要素的增益矩陣的逆矩陣，來作為所述增益資訊， 藉由將獲取的二次電子圖像與所述逆矩陣相乘，而生成去除了所述串擾成分的所述修正二次電子圖像。
  9. 如請求項6所述的多電子束檢查方法，其中，使用射束選擇孔徑基板，自所述多一次電子束中選擇一條一次電子束。
  10. 如請求項8所述的多電子束檢查方法，其中，所述增益矩陣中包含增益值為1的多個要素。
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