TWI775448B - 多電子束檢查裝置及其調整方法 - Google Patents

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Abstract

將多射束中的所期望的一條射束快速對位於小徑孔徑。多電子束檢查裝置包括：射束選擇孔徑基板，設置有使多電子束整體穿過的第一穿過孔、所述多電子束中的一條射束能夠穿過的第二穿過孔、第一狹縫、及與所述第一狹縫為非平行的第二狹縫；孔徑移動部，使所述射束選擇孔徑基板移動；第一檢測器，對所述多電子束中的穿過所述第一狹縫的射束的電流、及穿過所述第二狹縫的射束的電流進行檢測；以及第二檢測器，對因穿過所述第一穿過孔的所述多電子束照射至基板而自所述基板放出的、包含反射電子的多二次電子束進行檢測；所述多電子束檢查裝置基於來自所述第二檢測器的輸出訊號進行所述基板的檢查。

Description

多電子束檢查裝置及其調整方法
本發明是有關於一種多電子束檢查裝置及其調整方法。
伴隨著大型積體電路（large scale integration，LSI）的高積體化，半導體元件所要求的電路線寬度逐年微細化。為了於半導體元件形成所期望的電路圖案，採用下述方法，即：使用縮小投影型曝光裝置，將形成於石英上的高精度的原畫圖案縮小轉印至晶圓上。
對於花費極大的製造成本的LSI的製造而言，良率的提昇不可或缺。伴隨形成於半導體晶圓上的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，需要對已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的高精度化。
又，作為使良率下降的因素之一，可列舉利用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，需要對LSI製造中所使用的轉印用遮罩的缺陷進行檢查的圖案檢查裝置的高精度化。
作為圖案缺陷的檢查方法，已知有如下的方法：對拍攝形成於半導體晶圓或微影遮罩等基板上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進行比較。例如，可列舉將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的「晶粒-晶粒（die to die）檢查」，或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），並將其與拍攝圖案所得的作為測定資料的測定圖像進行比較的「晶粒-資料庫（die to database）檢查」。於所比較的圖像不一致的情況下，判定為有圖案缺陷。
正在開發如下的檢查裝置：利用電子束在檢查對象的基板上進行掃描（scan），對伴隨電子束的照射而自基板放出的二次電子進行檢測，並取得圖案像。作為使用電子束的檢查裝置，亦正在開發使用多射束的裝置。在多射束的照射時，為了進行射束的模糊或畸變的修正，而進行檢查裝置的調整。
於檢查裝置的調整中，存在選擇多射束中的特定的一條射束來使用的情況。先前，為了選擇特定的一條射束，而利用多射束820對如圖16所示的設置有僅使一條射束穿過的小徑孔徑（aperture）810的孔徑基板800進行二維掃描，並利用檢測器對穿過小徑孔徑810的射束進行檢測。每當多射束820的任一射束穿過小徑孔徑810時，均利用檢測器來檢測訊號。根據各射束的檢測位置及孔徑基板800的移動量，生成表示射束分佈的圖像（多射束像），以目標射束穿過小徑孔徑810的方式配置孔徑基板800。
然而，此種先前的方法為了獲得多射束像而需要以多射束820的各射束穿過小徑孔徑810的方式對孔徑基板進行二維掃描，或者即便進行了二維掃描但多射束未必一定穿過小徑孔徑810，並且伴隨著孔徑基板自身的位置的調整等，因此檢查裝置的調整需要大量的時間。
專利文獻1：日本專利特開2005-317412號公報 專利文獻2：日本專利特開2006-24624號公報 專利文獻3：日本專利特開2019-204694號公報 專利文獻4：日本專利特開2018-67605號公報 專利文獻5：日本專利特開2019-36403號公報
本發明的課題在於提供一種可將多射束中的所期望的一條射束快速對位於小徑孔徑的多電子束檢查裝置及其調整方法。
本發明的一形態的多電子束檢查裝置包括：電子槍，放出檢查用電子束；孔徑陣列基板，形成有多個穿過孔，藉由所述檢查用電子束的一部分分別穿過所述多個穿過孔而形成多電子束；射束選擇孔徑基板，設置有使所述多電子束整體穿過的第一穿過孔、所述多電子束中的一條射束能夠穿過的第二穿過孔、第一狹縫、及與所述第一狹縫為非平行的第二狹縫；孔徑移動部，使所述射束選擇孔徑基板移動；第一檢測器，檢測所述多電子束中的穿過所述第一狹縫的射束的電流、及穿過所述第二狹縫的射束的電流； 以及第二檢測器，檢測因穿過所述第一穿過孔的所述多電子束照射至載置於平台的被檢查基板而自所述被檢查基板放出的、包含反射電子的多二次電子束，所述多電子束檢查裝置基於來自所述第二檢測器的輸出訊號來進行所述被檢查基板的檢查。
本發明的一形態的多電子束檢查裝置的調整方法用於多電子束檢查裝置，所述多電子束檢查裝置檢測藉由多電子束照射至形成有圖案的基板而產生並自所述基板放出的、包含反射電子的多二次電子束，且使用所檢測到的所述多二次電子束的資訊對所述圖案進行檢查；所述多電子束檢查裝置的調整方法包括：一面使射束選擇孔徑基板於規定方向上移動一面對所述多電子束中的穿過所述第一狹縫的射束的電流進行檢測的步驟，所述射束選擇孔徑基板設置有所述多電子束中的一條射束能夠穿過的穿過孔、第一狹縫、及與所述第一狹縫為非平行的第二狹縫；一面使所述射束選擇孔徑基板於所述規定方向上移動，一面對所述多電子束中的穿過所述第二狹縫的射束的電流進行檢測的步驟；基於穿過所述第一狹縫的射束的電流及穿過所述第二狹縫的射束的電流的檢測結果，算出所述多電子束的分佈資訊的步驟；基於所述多電子束的分佈資訊使所述射束選擇孔徑基板移動，而將所述多電子束的規定的一條射束對位於所述穿過孔的步驟；以及使用穿過所述穿過孔的射束來進行射束調整的步驟。 [發明的效果]
根據本發明，可將多射束中的所期望的一條射束快速對位於小徑孔徑。
以下，於實施方式中，作為對在被檢查基板上形成的圖案進行拍攝的（取得被檢查圖像）方法的一例，對將由電子束產生的多射束照射至被檢查基板並拍攝二次電子像的結構進行說明。
圖1表示本發明的實施方式的圖案檢查裝置的概略結構。於圖1中，對形成於基板的圖案進行檢查的檢查裝置100是電子束檢查裝置的一例。又，檢查裝置100是多射束檢查裝置的一例。又，檢查裝置100是電子束圖像取得裝置的一例。又，檢查裝置100是多射束圖像取得裝置的一例。
如圖1所示，檢查裝置100包括圖像取得機構150、及控制系統電路160。圖像取得機構150包括電子束柱102（電子鏡筒）及檢查室103。於電子束柱102內，配置有電子槍201、電磁透鏡202、成形孔徑陣列基板203、電磁透鏡205、靜電透鏡210、批量遮沒偏轉器212、限制孔徑基板213、射束選擇孔徑基板230、電磁透鏡206、偏轉器211、檢測器240（第一檢測器）、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、以及多檢測器222（第二檢測器）。
於檢查室103內配置有能夠於XYZ方向移動的平台105。於平台105上配置有成為檢查對象的基板101（試樣）。於基板101包含曝光用遮罩基板、及矽晶圓等半導體基板。當基板101為半導體基板時，於半導體基板形成有多個晶片圖案（晶圓晶粒（wafer die））。當基板101為曝光用遮罩基板時，於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。將形成於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，藉此於半導體基板形成多個晶片圖案（晶圓晶粒）。
基板101使圖案形成面朝向上側而配置於平台105。另外，於平台105上配置有鏡子216，所述鏡子216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予以反射。
多檢測器222在電子束柱102的外部與檢測電路106連接。檢測電路106與晶片圖案記憶體123連接。
於控制系統電路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與位置電路107、比較電路108、參照圖像製作電路112、平台控制電路114、透鏡控制電路124、遮沒控制電路126、偏轉控制電路128、孔徑控制電路130、射束分佈算出電路140、磁碟裝置等儲存裝置109、儲存裝置111、監視器117、記憶體118、以及列印機119連接。
偏轉控制電路128經由未圖示的數位-類比轉換（Digital-to-Analog Conversion，DAC）放大器與主偏轉器208、副偏轉器209、偏轉器211、偏轉器218連接。
晶片圖案記憶體123與比較電路108連接。
平台105於平台控制電路114的控制下由驅動機構142驅動。平台105能夠於水平方向及旋轉方向上移動。又，平台105能夠於高度方向上移動。
雷射測長系統122藉由接收來自鏡子216的反射光，根據雷射干涉法的原理對平台105的位置進行測長。由雷射測長系統122測定到的平台105的移動位置被通知給位置電路107。
電磁透鏡202、電磁透鏡205、電磁透鏡206、電磁透鏡207（物鏡）、靜電透鏡210、電磁透鏡224、及射束分離器214由透鏡控制電路124控制。
靜電透鏡210例如包含中央部開口的三段以上的電極基板，中段電極基板經由未圖示的DAC放大器而由透鏡控制電路124控制。對靜電透鏡210的上段電極基板及下段電極基板施加接地電位。
批量遮沒偏轉器212包括兩極以上的電極，針對每一電極經由未圖示的DAC放大器而由遮沒控制電路126來控制。
副偏轉器209包括四極以上的電極，針對每一電極經由DAC放大器而由偏轉控制電路128來控制。主偏轉器208包括四極以上的電極，針對每一電極經由DAC放大器而由偏轉控制電路128來控制。偏轉器218包括四極以上的電極，針對每一電極經由DAC放大器而由偏轉控制電路128來控制。偏轉器211包括兩極以上的電極，針對每一電極經由DAC放大器而由偏轉控制電路128來控制。
射束選擇孔徑基板230於多射束20的行進方向上配置於較限制孔徑基板213更靠下游側、較偏轉器211更靠上游側，可使多射束20中的個別射束選擇性地單獨穿過、或者可使全部射束穿過。射束選擇孔徑基板230於孔徑控制電路130的控制下由孔徑驅動機構132驅動。射束選擇孔徑基板230能夠於水平方向（x方向及y方向）上移動。
檢測器240檢測經偏轉器211偏轉的射束的電流。由檢測器240產生的檢測訊號朝射束分佈算出電路140輸出。對於檢測器240，例如可使用法拉第杯（Faraday cup）或光電二極體（photodiode）。
於電子槍201連接有未圖示的高壓電源電路，藉由對電子槍201內的未圖示的長絲（陰極）與引出電極（陽極）間施加來自高壓電源電路的加速電壓，並且藉由另一引出電極（韋乃特（Wehnelt））的電壓的施加與陰極的以規定溫度進行的加熱，使自陰極放出的電子群加速，形成電子束200而被放出。
圖2是表示成形孔徑陣列基板203的結構的概念圖。於成形孔徑陣列基板203，開口部22於x方向、y方向上以規定的排列間距形成為二維狀。各開口部22均為相同尺寸形狀的矩形或圓形。藉由電子束200的一部分分別穿過該些多個開口部22而形成多射束20。
接著，對檢查裝置100中的圖像取得機構150的運作進行說明。
自電子槍201（放出源）放出的電子束200被電磁透鏡202折射而對成形孔陣列基板203整體進行照明。如圖2所示，於成形孔陣列基板203形成有多個開口部22，電子束200對包含多個開口部22的區域進行照明。照射至多個開口部22的位置的電子束200的各一部分分別穿過多個開口部22，藉此形成多射束20（多一次電子束）。
所形成的多射束20被電磁透鏡205及電磁透鏡206折射，一邊重覆成像及交叉（cross over），一邊穿過射束選擇孔徑基板230的大穿過孔31（參照圖3）及配置於多射束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將多射束20對焦於基板101。藉由電磁透鏡207而焦點對準（聚焦）於基板101（試樣）面上的多射束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，於多射束20整體由批量遮沒偏轉器212批量偏轉的情況下，其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，未由批量遮沒偏轉器212偏轉的多射束20如圖1所示般穿過限制孔徑基板213的中心的孔。藉由批量遮沒偏轉器212的開/關（ON/OFF）來進行遮沒控制，而對射束的開/關（ON/OFF）進行批量控制。
當多射束20照射至基板101的所期望的位置時，自基板101放出與多射束20（多1次電子束）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放出的多二次電子束300通過電磁透鏡207而前進至射束分離器214。
射束分離器214在與多射束20的中心射束前進的方向（軌道中心軸）正交的面上，沿正交的方向產生電場與磁場。不論電子的行進方向如何，電場均朝相同的方向施力。相對於此，磁場依照弗萊明左手定則（Fleming's left hand rule）施力。因此，可根據電子的進入方向來使作用於電子的力的方向變化。
對於自上側進入射束分離器214的多射束20而言，電場所形成的力與磁場所形成的力抵消，而多射束20向下方直線前進。相對於此，對於自下側進入射束分離器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的方向發揮作用，使多二次電子束300向斜上方彎曲，而自多射束20分離。
向斜上方彎曲而自多射束20分離的多二次電子束300經偏轉器218偏轉，並經電磁透鏡224折射而投影至多檢測器222。於圖1中，未使多二次電子束300的軌道折射而簡略化地示出。
多檢測器222對經投影的多二次電子束300進行檢測。多檢測器222例如具有未圖示的二極體型的二維感測器。而且，於與多射束20的各射束對應的二極體型的二維感測器位置處，多二次電子束300的各二次電子碰撞二極體型的二維感測器，使電子在感測器內部倍增，利用經放大的訊號針對每一畫素生成二次電子圖像資料。
由多檢測器222檢測到的二次電子的檢測資料（測定圖像：二次電子圖像：被檢查圖像），依照測定順序輸出至檢測電路106。於檢測電路106內，藉由未圖示的A/D轉換器，將類比檢測資料轉換成數位資料，並保存於晶片圖案記憶體123。如此般，圖像取得機構150取得形成於基板101上的圖案的測定圖像。
參照圖像製作電路112基於成為在基板101形成圖案的基礎的設計資料、或由形成於基板101的圖案的曝光影像資料所定義的設計圖案資料，針對每一遮罩晶粒製作參照圖像。例如，自儲存裝置109經由控制計算機110而讀出設計圖案資料，將由所讀出的設計圖案資料定義的各圖形圖案轉換成二值或多值的影像資料。
由設計圖案資料定義的圖形例如將長方形或三角形作為基本圖形，例如，保存有如下圖形資料：利用圖形的基準位置的座標（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、位置等進行定義。
若作為圖形資料的設計圖案資料被輸入至參照圖像製作電路112，則展開至每一圖形的資料為止，並對所述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網格（grid）為單位的柵格內的圖案，展開成二值或多值的設計圖案的圖像資料並予以輸出。
換言之，讀入設計資料，在將檢查區域設為以規定的尺寸為單位的柵格來進行假想分割而成的每一柵格中，演算設計圖案中的圖形所佔的佔有率，並輸出n位元的佔有率資料。例如，較佳為將一個柵格設定為一個畫素。而且，若使一個畫素具有1/28 （=1/256）的解析度，則與配置於畫素內的圖形的區域份額相應地分配1/256的小區域並演算畫素內的佔有率。然後，作為8位元的佔有率資料而輸出至參照圖像製作電路112。柵格(檢查畫素)只要與測定資料的畫素一致即可。
接著，參照圖像製作電路112對作為圖形的影像資料的設計圖案的設計圖像資料實施適當的濾波處理。作為測定圖像的光學圖像資料處於濾波器藉由光學系統對其發揮作用的狀態，換言之處於連續變化的類比狀態。因此，對圖像強度(濃淡值)為數位值的設計側的影像資料即設計圖案的圖像資料亦實施濾波處理，藉此可與測定資料一致。將所製作的參照圖像的圖像資料輸出至比較電路108。
比較電路108對自基板101測定到的測定圖像(被檢查圖像)、與所對應的參照圖像進行比較。具體而言，將經對位的被檢查圖像與參照圖像針對每一畫素進行比較。針對每一畫素，使用規定的判定臨限值並依照規定的判定條件對兩者進行比較，並判定有無例如形狀缺陷等缺陷。例如，若各畫素的灰階值差較判定臨限值Th大，則判定為缺陷候補。然後，輸出比較結果。比較結果可保存於儲存裝置109或記憶體118，亦可顯示於監視器117，還可自列印機119印刷輸出。
除了上文所述的晶粒-資料庫檢查以外，亦可進行晶粒-晶粒檢查。於進行晶粒-晶粒檢查的情況下，對拍攝同一基板101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。因此，圖像取得機構150使用多射束20(電子束)，自相同的圖形圖案彼此(第一圖形圖案與第二圖形圖案)形成於不同的位置的基板101中取得其中一個圖形圖案（第一圖形圖案）與另一個圖形圖案（第二圖形圖案）的各自的二次電子圖像即測定圖像。此情況下，所取得的其中一個圖形圖案的測定圖像成為參照圖像，另一圖形圖案的測定圖像成為被檢查圖像。所取得的其中一個圖形圖案（第一圖形圖案）與另一個圖形圖案（第二圖形圖案）的圖像可位於相同的晶片圖案資料內，亦可分成不同的晶片圖案資料。檢查方法可與晶粒-資料庫檢查相同。
在將多射束照射至基板101而進行檢查之前，有時需要進行在試樣面上的對焦調整、像散調整等調整作業。若使用多個射束則無法進行所述調整作業，因此使用射束選擇孔徑基板230來選擇多射束中的特定的一條射束，並於調整作業中使用。
如圖3所示，於射束選擇孔徑基板230形成有使多射束20整體穿過的大穿過孔31（大徑孔徑）、使多射束20中的一條射束穿過的小穿過孔32（小徑孔徑）、以及兩個狹縫33、34。該些穿過孔及狹縫例如依照大穿過孔31、狹縫33、狹縫34、小穿過孔32的順序於x方向上空開間隔而配置。再者，所謂x方向是指射束選擇孔徑基板230朝向射束中心軸的方向。
小穿過孔32的直徑大於在射束選擇孔徑基板230的表面上的一條射束的尺寸。又，小穿過孔32的直徑小於自射束間距（相鄰的射束的間隔）減去一條射束的尺寸所得的值。藉此，可防止相鄰的兩條射束同時穿過小穿過孔32。
狹縫33、狹縫34設置於大穿過孔31與小穿過孔32之間。例如，狹縫33沿著與x方向正交的y方向延伸，狹縫34於相對於y方向形成角度θ的傾斜方向上延伸。此處，傾斜角θ（狹縫33的延伸方向與狹縫34的延伸方向的交叉角度）為0°＜θ＜90°（或90°＜θ＜180°）。即，狹縫34相對於狹縫33為非平行。又，狹縫34的延伸方向不與狹縫33的延伸方向正交。傾斜角θ較佳為5°以上且85°以下（或95°以上且175°以下）。然而，如後文所述般，傾斜角θ需要設為45°及135°以外的角度。
狹縫33、狹縫34的寬度小於自射束選擇孔徑基板230的表面上的射束間距減去一條射束的尺寸所得的值。又，狹縫33與狹縫34隔開多射束20的射束尺寸以上，使得多射束20的不同射束不同時穿過狹縫33與狹縫34。
為了將多射束20中的特定的一條射束對位於小穿過孔32，並使其穿過，需要取得多射束的分佈資訊（各射束的位置資訊）。
於本實施方式中，利用狹縫33、狹縫34依次對多射束20進行掃描，利用偏轉器211將穿過狹縫33、狹縫34的射束予以偏轉，並利用檢測器240進行檢測。根據檢測器240的檢測結果而取得多射束的分佈資訊。
在利用狹縫33、狹縫34對多射束20進行掃描時，藉由孔徑驅動機構132使射束選擇孔徑基板230移動。例如，如圖4a、圖4b所示，使射束選擇孔徑基板230朝-x方向移動。藉此，多射束20在射束選擇孔徑基板230上相對性地朝+x方向移動，而被狹縫33、狹縫34依次掃描。
圖5a表示利用狹縫33對多射束20進行掃描時的檢測器240的檢測結果的一例。此處，為了便於說明，而如圖5b所示，設為多射束20包括九條（=3×3）射束B1～B9，且將射束選擇孔徑基板230表面上的射束尺寸控制為固定值D×D。又，射束B1～射束B9設為沿著x方向及y方向以規定的間距排列。
如圖5a所示，於射束B1～射束B3穿過狹縫33時、射束B4～射束B6穿過狹縫33時、射束B7～射束B9穿過狹縫33時，分別於檢測結果中顯現峰值。射束分佈算出電路140自孔徑控制電路130取得射束選擇孔徑基板230的移動量的資訊（移動指令量），與檢測器240的檢測波形組合，而算出多射束20在x方向上的存在範圍。
圖6a表示利用狹縫34對多射束20進行掃描時的檢測器240的檢測結果的一例。位置x1是射束B1開始與狹縫34的長度方向的一端側重合的位置。位置x2是射束B9結束穿過狹縫34的長度方向的另一端側的位置。
射束分佈算出電路140考慮到狹縫34的傾斜角θ，如圖6b所示般進行座標轉換，算出在斜向方向（相對於狹縫34的延伸方向正交的方向）上的多射束20的存在範圍。例如，藉由以|x1-x2|成為|x1-x2|（sinθ+cosθ）的方式將圖6a的波形在x方向（圖中橫向方向）上縮小，而獲得圖6b所示的波形。
根據圖5a及圖6b所示的資訊，如圖7所示，決定多射束20的存在範圍。射束分佈算出電路140對檢測器240的輸出波形進行解析，算出多射束20的分佈資訊。
於多射束20相對於狹縫33為直角平行的情況下，利用狹縫33對多射束20進行掃描時的檢測器240的輸出波形的寬度a等於多射束20的射束尺寸D（a=D），利用狹縫34對多射束20進行掃描時的檢測器240的輸出波形（轉換後的波形）的寬度b為b=D（sinθ+cosθ）。於此情況下，可判斷為射束間距PB 等於輸出波形的峰值間距離L，而波形的峰值與射束位置一致。又，多射束20的中心射束位於射束存在範圍的中心。
射束分佈算出電路140可根據該些資訊來特定多射束20的各射束的位置。
於多射束20相對於狹縫33自直角平行位置進行旋轉，而射束B1～射束B9的排列方向相對於x方向及y方向成為非平行的情況下，利用狹縫33對多射束20進行掃描時的檢測器240的輸出波形的寬度a大於多射束20的射束尺寸D（a＞D）。又，利用狹縫34對多射束20進行掃描時的檢測器240的輸出波形的寬度b為b＜D（sinθ+cosθ）。多射束20的中心射束位於射束存在範圍的中心。
射束分佈算出電路140利用以下的數式算出多射束20的旋轉角度ψ及射束間距PB 。
[數式1]
Figure 02_image001
Figure 02_image003
根據所述數式，確定多射束20的旋轉角度ψ的絕對值，但並未確定符號，從而未將旋轉角度ψ確定成唯一。即，如圖8a、圖8b所示般，不確定多射束20是順時針旋轉抑或是逆時針旋轉。
圖9a示出利用狹縫34對逆時針旋轉5°的多射束20進行掃描的情況下的檢測器240的輸出波形，圖9b示出利用狹縫34對順時針旋轉5°的多射束20進行掃描的情況下的檢測器240的輸出波形。狹縫34的傾斜角θ為40°。如根據圖9a、圖9b可知般，於多射束20順時針旋轉的情況與逆時針旋轉的情況下，利用狹縫34對多射束20進行掃描時的檢測器240的輸出波形的頻率或峰值不同。
因此，預先偏擺多射束20的旋轉角度ψ，針對多個旋轉角度ψ，預先求出利用狹縫34對多射束20進行掃描時的檢測器240的輸出波形。或者藉由計算而預先求出同樣的輸出波形。所求出的輸出波形作為掃描波形資訊而保存於儲存裝置111。
射束分佈算出電路140參照保存於儲存裝置111的掃描波形資訊，根據利用狹縫34對多射束20進行掃描時的檢測器240的輸出波形的頻率或峰值，將多射束20的旋轉角度ψ決定成唯一。射束分佈算出電路140使用射束存在範圍、根據所述數式求出的射束間距、根據輸出波形求出的旋轉角度ψ等，來特定多射束20的各射束的位置。
再者，當狹縫34的傾斜角θ為45°（以Y軸為基準向反方向傾斜的情況（以下，稱為「反方向的情況」）下為135°）時，於多射束20順時針旋轉的情況與逆時針旋轉的情況下，利用狹縫34對多射束20進行掃描時的檢測器240的輸出波形相同，從而無法將旋轉角度ψ決定成唯一。因此，如上文所述般，將狹縫34的傾斜角θ設定為45°（反方向的情況下為135°）以外的角度。又，當將狹縫34的傾斜角θ與45°的差設為Δθ時，若Δθ為1°以下或者40°以上，則旋轉角度ψ的極性變化時的波形差異變小。因此，狹縫34的傾斜角θ較佳為5°以上且44°以下、或46°以上且85°以下（反方向的情況下，為95°以上且134°以下、或136°以上且175°以下）。
如此般，在對多射束20的各射束的位置予以特定之後，移動射束選擇孔徑基板230，而將特定的一條射束對位於小穿過孔32。使用穿過小穿過孔32的一條射束，進行在試樣面上的對焦調整、像散調整等調整作業。
於本實施方式中，利用兩個狹縫33、34於一方向上（一次）掃描多射束20，檢測穿過狹縫33、34的射束的電流，根據所檢測到的波形而獲得多射束的分佈資訊。與如圖16所示般利用多射束820對小徑孔徑810進行二維掃描的方法相比，可容易地取得多射束的分佈資訊，從而可將多射束中的所期望的一條射束快速對位於小徑孔徑。
如圖10所示，亦可於射束選擇孔徑基板230更設置在與狹縫33正交的方向（例如x方向）上延伸的狹縫35。若以狹縫35沿著y方向對多射束20進行掃描的方式使射束選擇孔徑基板230移動，則如圖11所示般，除了可獲知x方向上的多射束存在範圍（a1 ）以外，亦可獲知y方向上的多射束存在範圍（a2 ）。之後，與所述實施方式同樣，於a1 、a2 等於D的情況下，判斷為多射束20處於與射束選擇孔徑基板230直角平行的位置關係，於大於D的情況下，判斷為自直角平行位置進行了旋轉。狹縫34用來特定多射束20旋轉時的角度。若進一步使用由狹縫35對多射束20進行掃描時的檢測器240的輸出波形，則可對相互正交的方向上的射束存在範圍予以特定，因此能夠更準確地特定射束存在位置。又，藉由對a1 、a2 進行比較，亦可檢測多射束分佈形狀的異常。
於所述實施方式中，對設置延伸方向不同的兩個狹縫33、34的例子進行了說明，但亦可如圖12所示，設置具有延伸方向不同的兩條邊s1、s2的開口部36。於圖12所示的例子中，邊s1在相對於y方向形成角度θ的傾斜方向上延伸，邊s2沿著y方向延伸。
使圖12所示的射束選擇孔徑基板230朝-x方向移動，將多射束20在+x方向上對開口部36進行掃描的情況下的檢測器240的檢測結果的一例示於圖13。於開口部36的掃描中，多射束20通過邊s1及邊s2而橫穿開口部36。
如圖13所示，根據檢測器240的輸出波形求出射束間距、x方向上的多射束20的存在範圍a、及傾斜方向（相對於邊s1的延伸方向正交的方向）上的多射束20的存在範圍b。
若a=D、b=D（sinθ+cosθ），則多射束20與射束選擇孔徑基板230為直角平行的位置關係，而可將呈現為步階狀的波形的步階間隔特定為射束間距。又，中央的射束位置成為圖13的x方向射束存在位置的中央的步階位置（圖中自右起第二個）中央。
另一方面，於a＞D、b＜D（sinθ+cosθ）的情況下，判斷為多射束20根據與射束選擇孔徑基板230直角平行的位置關係進行了旋轉。於進行了旋轉的情況下，與所述實施方式同樣地可知旋轉角的絕對值，但無法特定旋轉方向。旋轉方向可藉由邊s1穿過多射束20時的檢測器240的輸出波形形狀來特定。
圖14a、圖14b示出多射束20相對於射束選擇孔徑基板230傾斜5°的情況、與傾斜-5°的情況的波形。可知藉由邊s1形成的波形的步階數不同。利用所述波形的不同來判斷旋轉角。
具體而言，射束分佈算出電路140參照預先保存於儲存裝置111的掃描波形資訊，根據開口部36的邊s1對多射束20進行掃描時的檢測器240的輸出波形的步階數，將多射束20的旋轉角度ψ決定成唯一。射束分佈算出電路140使用射束存在範圍、根據數式1求出的射束間距、根據輸出波形求出的旋轉角度ψ等，來特定多射束20的各射束的位置。
開口部36較佳為如多射束20不與邊s1及邊s2同時重合般的尺寸。開口部36的形狀並不限定於三角形，亦可為四邊形或五邊形等多邊形。
如圖15所示，開口部36亦可兼具大穿過孔31的功能。
於所述實施方式中，對於利用檢測器240來檢測穿過狹縫33～狹縫35、開口部36的射束的電流的結構進行了說明，但並不限於此，射束選擇孔徑基板230自身亦可為檢測器。於此情況下所獲得的資料反轉（僅在射束照射至射束選擇孔徑基板230的情況下對電流進行觀測），但能夠依照同樣的順序進行射束位置的特定。又，檢測器240若在射束選擇孔徑基板230至多檢測器222之間則可進行設置。例如，能夠將多檢測器222用作檢測器240。
於所述實施方式中，對使用電子束的例子進行了說明，但亦可使用離子束等其他帶電粒子束。
使用特定的形態對本發明詳細地進行了說明，但所屬技術領域中具有通常知識者當知，在不脫離本發明的意圖與範圍的情況下能夠進行各種變更。 本申請案基於2020年8月19日提出申請的日本專利申請案2020-138777，並藉由引用而援用其全部內容。
20:多一次電子束（多射束、電子束） 22:開口部 31:大穿過孔（大徑孔徑） 32:小穿過孔（小徑孔徑） 33、34、35:狹縫 36:開口部 100:檢查裝置 101:基板（試樣） 102:電子束柱（電子鏡筒） 103:檢查室 105:平台 106:檢測電路 107:位置電路 108:比較電路 109:儲存裝置 110:控制計算機 111:儲存裝置 112:參照圖像製作電路 114:平台控制電路 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:遮沒控制電路 128:偏轉控制電路 130:孔徑控制電路 132:孔徑驅動機構 140:射束分佈算出電路 142:驅動機構 150:圖像取得機構 160:控制系統電路 200:電子束 201:電子槍（放出源） 202、205、206、224:電磁透鏡 203:成形孔徑陣列基板 207:電磁透鏡（物鏡） 208:主偏轉器 209:副偏轉器 210:靜電透鏡 211:偏轉器 212:批量遮沒偏轉器 213:限制孔徑基板 214:射束分離器 216:鏡子 218:偏轉器 222:多檢測器（第二檢測器） 230:射束選擇孔徑基板 240:檢測器（第一檢測器） 300:多二次電子束 800:孔徑基板 810:小徑孔徑 820:多射束 a:檢測器的輸出波形的寬度、多射束的存在範圍 a1 、a2 :多射束存在範圍 b:檢測器的輸出波形（轉換後的波形）的寬度、多射束的存在範圍 B1～B9:射束 D:射束尺寸 L:輸出波形的峰值間距離 PB :射束間距 s1、s2:邊 x、y:方向 x1、x2:位置 ψ:多射束的旋轉角度 θ:傾斜角、第一狹縫的延伸方向與第二狹縫的延伸方向的交叉角度
圖1是本發明的實施方式的圖案檢查裝置的概略結構圖。 圖2是成形孔徑陣列基板的平面圖。 圖3是射束選擇孔徑基板的平面圖。 圖4a、圖4b是表示狹縫的掃描例的圖。 圖5a是表示利用狹縫進行掃描時的檢測結果的例子的圖，圖5b是表示多射束的例子的圖。 圖6a是表示利用狹縫進行掃描時的檢測結果的例子的圖，圖6b是表示座標轉換的例子的圖。 圖7是表示多射束的射束存在範圍的圖。 圖8a、圖8b是表示多射束的旋轉例的圖。 圖9a、圖9b是表示利用狹縫進行掃描時的檢測結果的例子的圖。 圖10是射束選擇孔徑基板的平面圖。 圖11是表示多射束的射束存在範圍的圖。 圖12是射束選擇孔徑基板的平面圖。 圖13是表示利用開口部進行掃描時的檢測結果的例子的圖。 圖14a、圖14b是表示利用開口部進行掃描時的檢測結果的例子的圖。 圖15是射束選擇孔徑基板的平面圖。 圖16是表示小徑孔徑的掃描例的圖。
20:多一次電子束(多射束、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:平台
106:檢測電路
107:位置電路
108:比較電路
109:儲存裝置
110:控制計算機
111:儲存裝置
112:參照圖像製作電路
114:平台控制電路
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:遮沒控制電路
128:偏轉控制電路
130:孔徑控制電路
132:孔徑驅動機構
140:射束分佈算出電路
142:驅動機構
150:圖像取得機構
160:控制系統電路
200:電子束
201:電子槍(放出源)
202、205、206、224:電磁透鏡
203:成形孔徑陣列基板
207:電磁透鏡(物鏡)
208:主偏轉器
209:副偏轉器
210:靜電透鏡
211:偏轉器
212:批量遮沒偏轉器
213:限制孔徑基板
214:射束分離器
216:鏡子
218:偏轉器
222:多檢測器(第二檢測器)
230:射束選擇孔徑基板
240:檢測器(第一檢測器)
300:多二次電子束

Claims (20)

  1. 一種多電子束檢查裝置，包括：電子槍，放出檢查用電子束；孔徑陣列基板，形成有多個穿過孔，藉由所述檢查用電子束的一部分分別穿過所述多個穿過孔而形成多電子束；射束選擇孔徑基板，設置有使所述多電子束整體穿過的第一穿過孔、所述多電子束中的一條射束能夠穿過的第二穿過孔、第一狹縫、及與所述第一狹縫為非平行的第二狹縫；孔徑移動部，使所述射束選擇孔徑基板移動；第一檢測器，對所述多電子束中的穿過所述第一狹縫的射束的電流、及穿過所述第二狹縫的射束的電流進行檢測；以及第二檢測器，對包含反射電子的多二次電子束進行檢測，所述多二次電子束是因為穿過所述第一穿過孔的所述多電子束照射至載置於平台的被檢查基板，而自所述被檢查基板放出，所述多電子束檢查裝置基於來自所述第二檢測器的輸出訊號進行所述被檢查基板的檢查。
  2. 如請求項1所述的多電子束檢查裝置，其中所述第一狹縫的延伸方向與所述射束選擇孔徑基板的移動方向正交，所述第一狹縫的延伸方向與所述第二狹縫的延伸方向的交叉角度θ為0°<θ<45°或45°<θ<90°。
  3. 如請求項2所述的多電子束檢查裝置，其中所述第一狹縫的延伸方向與所述第二狹縫的延伸方向的交叉角度θ為5°以上且44°以下、或46°以上且85°以下。
  4. 如請求項1所述的多電子束檢查裝置，其中所述第一狹縫及所述第二狹縫的寬度小於自所述射束選擇孔徑基板的表面上的所述多電子束的射束間距減去一條射束的尺寸所得的值。
  5. 如請求項1所述的多電子束檢查裝置，其中所述第一狹縫與所述第二狹縫隔開所述射束選擇孔徑基板的表面上的所述多電子束的射束尺寸以上。
  6. 如請求項1所述的多電子束檢查裝置，其中更包括射束分佈算出電路，所述射束分佈算出電路使用來自所述孔徑移動部的所述射束選擇孔徑基板的移動量資訊、及來自所述第一檢測器或所述第二檢測器的檢測訊號，算出所述多電子束的存在範圍、射束間距及旋轉角度。
  7. 如請求項6所述的多電子束檢查裝置，其中所述孔徑移動部基於所述多電子束的存在範圍、射束間距及旋轉角度，以所述多電子束中的僅特定的一條射束穿過所述第二穿過孔的方式使所述射束選擇孔徑基板移動。
  8. 如請求項6所述的多電子束檢查裝置，其中所述第一狹縫的延伸方向與所述射束選擇孔徑基板的移動方向正交，所述射束分佈算出電路基於穿過所述第二狹縫的射束的電流的檢測結果、及所述第一狹縫的延伸方向與所述第二狹縫的延伸方向的交叉角度θ，算出在相對於所述第二狹縫的延伸方向正交的方向上的所述多電子束的分佈資訊。
  9. 如請求項1所述的多電子束檢查裝置，其中於所述 射束選擇孔徑基板更設置第三狹縫，所述第三狹縫在與所述第一狹縫的延伸方向正交的方向上延伸，所述孔徑移動部藉由使所述射束選擇孔徑基板在與第一狹縫的延伸方向正交的方向上移動，而使所述多電子束的一部分穿過所述第一狹縫及所述第二狹縫，且藉由使所述射束選擇孔徑基板在與所述第一狹縫的延伸方向平行的方向上移動，而使所述多電子束的一部分穿過所述第三狹縫，所述第一檢測器對穿過所述第一狹縫的射束的電流、穿過所述第二狹縫的射束的電流、及穿過所述第三狹縫的射束的電流進行檢測。
  10. 一種多電子束檢查裝置，包括：電子槍，放出檢查用電子束；孔徑陣列基板，形成有多個穿過孔，藉由所述檢查用電子束的一部分分別穿過所述多個穿過孔而形成多電子束；射束選擇孔徑基板，設置有使所述多電子束整體穿過的第一穿過孔、所述多電子束中的一條射束能夠穿過的第二穿過孔、以及具有第一邊及與所述第一邊為非平行的第二邊的開口部；孔徑移動部，以所述多電子束通過所述第一邊及所述第二邊並橫穿所述開口部的方式使所述射束選擇孔徑基板移動；第一檢測器，對所述多電子束中的穿過所述開口部的射束的電流進行檢測；以及第二檢測器，對包含反射電子的多二次電子束進行檢測，所述多二次電子束是因為穿過所述第一穿過孔的所述多電子束照射 至載置於平台的被檢查基板，而自所述被檢查基板放出，且所述多電子束檢查裝置基於來自所述第二檢測器的輸出訊號進行所述基板的檢查。
  11. 如請求項10所述的多電子束檢查裝置，其中更包括射束分佈算出電路，所述射束分佈算出電路使用來自所述孔徑移動部的所述射束選擇孔徑基板的移動量資訊、及來自所述第一檢測器或所述第二檢測器的檢測訊號，算出所述多電子束的存在範圍、射束間距及旋轉角度。
  12. 如請求項11所述的多電子束檢查裝置，其中所述孔徑移動部基於所述多電子束的存在範圍、射束間距及旋轉角度，以所述多電子束中的僅特定的一條射束穿過所述第二穿過孔的方式使所述射束選擇孔徑基板移動。
  13. 如請求項11所述的多電子束檢查裝置，其中所述第一邊在相對於所述射束選擇孔徑基板的移動方向傾斜的方向上延伸，所述第二邊於相對於所述移動方向正交的方向上延伸，所述射束分佈算出電路根據所述第一檢測器或所述第二檢測器的輸出波形，求出所述多電子束的射束間距、所述移動方向上的所述多電子束的存在範圍、及相對於所述第一邊的延伸方向正交的方向上的所述多電子束的存在範圍。
  14. 如請求項13所述的多電子束檢查裝置，其中所述射束分佈算出電路根據所述第一檢測器或所述第二檢測器的輸 出波形的形狀、及所述第一邊對所述多電子束進行掃描時的所述第一檢測器或所述第二檢測器的輸出波形的步階數，求出所述多電子束的旋轉角度。
  15. 一種多電子束檢查裝置的調整方法，用於多電子束檢查裝置，所述多電子束檢查裝置對包含反射電子的多二次電子束進行檢測，所述多二次電子束是因為多電子束照射至形成有圖案的基板，而自所述基板放出，並使用所檢測到的所述多二次電子束的資訊來檢查所述圖案，且所述多電子束檢查裝置的調整方法包括：一面使射束選擇孔徑基板於規定方向上移動，一面對所述多電子束中的穿過第一狹縫的射束的電流進行檢測的步驟，所述射束選擇孔徑基板設置有所述多電子束中的一條射束能夠穿過的穿過孔、所述第一狹縫、及與所述第一狹縫為非平行的第二狹縫；一面使所述射束選擇孔徑基板於所述規定方向上移動，一面對所述多電子束中的穿過所述第二狹縫的射束的電流進行檢測的步驟；基於穿過所述第一狹縫的射束的電流及穿過所述第二狹縫的射束的電流的檢測結果，算出所述多電子束的分佈資訊的步驟；基於所述多電子束的分佈資訊使所述射束選擇孔徑基板移動，將所述多電子束的規定的一條射束對位於所述穿過孔的步驟；以及使用穿過所述穿過孔的射束來進行射束調整的步驟。
  16. 如請求項15所述的多電子束檢查裝置的調整方 法，其中所述第一狹縫的延伸方向與所述規定方向正交，所述第一狹縫的延伸方向與所述第二狹縫的延伸方向的交叉角度θ為0°<θ<45°或45°<θ<90°。
  17. 如請求項16所述的多電子束檢查裝置的調整方法，其中所述第一狹縫的延伸方向與所述第二狹縫的延伸方向的交叉角度θ為5°以上且44°以下、或46°以上且85°以下。
  18. 如請求項16所述的多電子束檢查裝置的調整方法，其中基於穿過所述第二狹縫的射束的電流的檢測結果、及所述交叉角度θ，算出在相對於所述第二狹縫的延伸方向正交的方向上的所述多電子束的分佈資訊。
  19. 如請求項15所述的多電子束檢查裝置的調整方法，其中所述第一狹縫及所述第二狹縫的寬度小於自所述射束選擇孔徑基板的表面上的所述多電子束的射束間距減去一條射束的尺寸所得的值。
  20. 如請求項15所述的多電子束檢查裝置的調整方法，其中所述第一狹縫與所述第二狹縫隔開所述射束選擇孔徑基板的表面上的所述多電子束的射束尺寸以上。
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