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JP2018010714A - Wien filter - Google Patents

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JP2018010714A
JP2018010714A JP2016133540A JP2016133540A JP2018010714A JP 2018010714 A JP2018010714 A JP 2018010714A JP 2016133540 A JP2016133540 A JP 2016133540A JP 2016133540 A JP2016133540 A JP 2016133540A JP 2018010714 A JP2018010714 A JP 2018010714A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wien filter capable of simply achieving convergence in two directions.SOLUTION: A wien filter comprises: a plurality of electromagnetic poles 90 of which eight or more are arranged at regular angle intervals as a center of an optical axis of a secondary beam, and is formed by a conductive material and a soft magnetic material; a coil wound to the circumference of each of the plurality of electromagnetic poles 90; and a shield member 91 arranged so as to cover the circumference of the plurality of electromagnetic poles 90. A uniform parallel electric field is applied to the plurality of electromagnetic poles 90 to a direction where a primary beam is deflected so as to be generated in an optical axis vicinity of a secondary beam. Different currents are applied to the coil to the direction where the primary beam is deflected so as to generate a uniform parallel magnetic field in the optical axis vicinity. A first beam hole 92 in which the primary beam makes incident from an oblique upper direction, a second beam hole 93 in which the primary beam is emitted and in which a secondary beam makes incident, and a third beam hole 94 in which the secondary beam is emitted are provided in the shield member 91, and an output surface 92b of the first beam hole 92 is not horizontal.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、直交する電界と磁界から構成され、電子ビームのエネルギー分離器であるウィーンフィルターに関する。   The present invention relates to a Wien filter which is composed of orthogonal electric and magnetic fields and is an energy separator for an electron beam.

従来の半導体検査装置として、ステージの連続的な移動に伴う試料の移動と偏向手段による試料への電子照射によって試料から出射した電子ビーム(以下二次ビームと記す)の軌道の偏向とを同期させて制御することで、二次元CCDセンサ上で二次ビームの像を停止させ、その同期期間中に試料の同じ検出領域の像を二次元CCDセンサの同じ個所に投影させるようにした電子像追従式の電子光学装置を用いた電子線検査装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。   As a conventional semiconductor inspection apparatus, the movement of the sample accompanying the continuous movement of the stage is synchronized with the deflection of the trajectory of the electron beam (hereinafter referred to as secondary beam) emitted from the sample by electron irradiation to the sample by the deflecting means. The secondary image is stopped on the two-dimensional CCD sensor, and the image of the same detection area of the sample is projected on the same part of the two-dimensional CCD sensor during the synchronization period. 2. Description of the Related Art An electron beam inspection apparatus using a type of electron optical device is known (see, for example, Patent Document 1).

また、試料に照射する電子ビーム(以下一次ビームと記す)の試料へ入射するエネルギーが数eVになると、照射領域の電流密度の均一化のみならず、試料への入射角分布の均一性も求められるようになり、それも考慮した電子光学系の設計が必要になる。   Further, when the energy of the electron beam irradiated to the sample (hereinafter referred to as the primary beam) reaches several eV, not only the current density in the irradiation region is uniform, but also the uniformity of the incident angle distribution on the sample is obtained. Therefore, it is necessary to design an electron optical system that takes this into consideration.

ウィーンフィルターで光軸が曲げられる一次ビームにおいて、電界方向と磁界方向の集束特性の差が生じることについては、特許文献2で述べられているが、一次ビームの曲げ角度が45°程度になると、もはや収差と呼べない程の著しい差が生じる。   In the primary beam whose optical axis is bent by the Wien filter, the difference in the focusing characteristics between the electric field direction and the magnetic field direction is described in Patent Document 2, but when the bending angle of the primary beam is about 45 °, There is a significant difference that can no longer be called aberration.

特許第4332922号公報Japanese Patent No. 4332922 特許第3014210号公報Japanese Patent No. 3014210

一次ビームの電子光学系を設計する上で、段落0004で記したような電界方向と磁界方向の集束特性の差はない方が好ましい。さらに、それはウィーンフィルター単体で実現できる方が好ましい。特許文献2では、電極の角度を変化させる事で実現しているが、多極子の電磁極で構成されるウィーンフィルターにおいては、そのような構成は採用しづらい。   In designing the primary beam electron optical system, it is preferable that there is no difference in focusing characteristics between the electric field direction and the magnetic field direction as described in paragraph 0004. Furthermore, it is preferable that it can be realized by a Wien filter alone. In Patent Document 2, this is realized by changing the angle of the electrode. However, such a configuration is difficult to employ in a Wien filter including multipole electromagnetic poles.

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、多極子の電磁極で構成され、かつ一次ビームの電界方向と磁界方向の集束特性の差が生じにくいウィーンフィルターを提供する。   The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. An object of the present invention is to provide a Wien filter which is composed of multipole electromagnetic poles and hardly causes a difference in focusing characteristics between an electric field direction and a magnetic field direction of a primary beam.

本発明の一態様によれば、試料に一次ビームを照射し、これによって前記試料から発生した二次ビームに基づいて前記試料の検査を行う検査装置に用いられ、斜め上方から入射した前記一次ビームの向きをほぼ鉛直下方向に変えて出射し、かつ、鉛直上向きに入射した前記二次ビームの向きをほとんど変えずに出射させるウィーンフィルターであって、前記二次ビームの光軸を中心として等角度間隔で8個以上配置され、導電材料かつ軟磁性材料からなる電磁極と、それぞれの前記電磁極の周りに巻回されたコイルと、前記電磁極の周囲を覆うように配置されるシールド部材と、を備え、前記電磁極には、一次ビームが偏向する方向に均一平行電界を二次ビームの光軸近傍に発生させるように、それぞれ異なる電位を印加可能であり、前記コイルには、一次ビームが偏向する方向に均一平行磁界を二次ビームの光軸近傍に発生させるように、それぞれ異なる電流を印加可能であり、前記シールド部材には、斜め上方から前記一次ビームが入射する第1ビーム孔と、前記電磁極により偏向された前記一次ビームが出射し、かつ、前記試料から発生した前記二次ビームが入射する第2ビーム孔と、前記二次ビームが出射する第3ビーム孔と、が設けられ、前記第1ビーム孔の出口面は非水平である、ウィーンフィルターが提供される。
前記第1ビーム孔の出口面が非水平であることで、斜め上方から入射される一次ビームの集束特性を改善できる。
According to an aspect of the present invention, the primary beam incident on the sample is irradiated from a diagonally upper direction, and is used in an inspection apparatus that inspects the sample based on the secondary beam generated from the sample. Is a Wien filter that emits with the direction of the substantially vertical downward direction emitted and changes the direction of the secondary beam incident vertically upward, with the optical axis of the secondary beam as the center, etc. Eight or more electromagnetic poles arranged at angular intervals and made of a conductive material and a soft magnetic material, a coil wound around each of the electromagnetic poles, and a shield member arranged to cover the periphery of the electromagnetic poles And different potentials can be applied to the electromagnetic poles so that a uniform parallel electric field is generated in the vicinity of the optical axis of the secondary beam in the direction in which the primary beam is deflected. Different currents can be applied to the shield member so that a uniform parallel magnetic field is generated in the vicinity of the optical axis of the secondary beam in the direction in which the primary beam is deflected, and the primary beam is applied to the shield member obliquely from above. An incident first beam hole, a first beam deflected by the electromagnetic pole is emitted, a second beam hole from which the secondary beam generated from the sample is incident, and a second beam emitted from the secondary beam. A Wien filter is provided, wherein three beam holes are provided, and an exit surface of the first beam hole is non-horizontal.
Since the exit surface of the first beam hole is non-horizontal, it is possible to improve the focusing characteristics of the primary beam incident from obliquely above.

望ましくは、前記第1ビーム孔の出口面と水平面との間の角度は、前記一次ビームの電界方向の集束特性と、磁界方向の集束特性と、に応じて設定される。   Preferably, the angle between the exit surface of the first beam hole and the horizontal plane is set according to a focusing characteristic in the electric field direction and a focusing characteristic in the magnetic field direction of the primary beam.

前記第1ビーム孔の出口面と水平面との間の角度は、前記一次ビームの電界方向の集束特性と、磁界方向の集束特性と、のずれを減少させる角度に設定されてもよい。   The angle between the exit surface of the first beam hole and the horizontal plane may be set to an angle that reduces a deviation between the focusing characteristic in the electric field direction and the focusing characteristic in the magnetic field direction of the primary beam.

また、前記第1ビーム孔の出口面と水平面との間の角度は、前記一次ビームの電界方向の集束位置と、磁界方向の集束位置と、のずれを減少させる角度に設定されてもよい。   The angle between the exit surface of the first beam hole and the horizontal plane may be set to an angle that reduces the deviation between the focusing position of the primary beam in the electric field direction and the focusing position in the magnetic field direction.

斜め上方45度から前記一次ビームが前記第1ビーム孔に入射し、前記第1ビーム孔の出口面と水平面との間の角度は、略90度であってもよい。   The primary beam may be incident on the first beam hole from 45 degrees obliquely above, and an angle between the exit surface of the first beam hole and a horizontal plane may be approximately 90 degrees.

また、前記電磁極は、前記均一平行電界および前記均一平行磁界に加えて、四極子電界または四極子磁界を重畳してもよい。   The electromagnetic pole may superimpose a quadrupole electric field or a quadrupole magnetic field in addition to the uniform parallel electric field and the uniform parallel magnetic field.

本発明によれば、新たな光学要素を付加することなく、一次ビームの二方向集束を達成できる。また、シールド部材の形状を変化させるだけなので、特許文献2のように、電極や磁極の形状を非対称に変化させる必要がないので、より簡便に二方向集束が実現でき、同時に二次ビームの直進性を損ないがちな要因がない。   According to the present invention, bi-directional focusing of the primary beam can be achieved without adding a new optical element. Further, since only the shape of the shield member is changed, there is no need to change the shape of the electrodes and magnetic poles asymmetrically as in Patent Document 2, so that bi-directional focusing can be realized more easily, and the secondary beam advances at the same time. There are no factors that tend to impair sex.

本発明の一実施形態に係る検査装置の主要構成要素を示す立面図である。It is an elevation view which shows the main components of the inspection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示す検査装置の主要構成要素の平面図であって、図1の線B−Bに沿って見た図である。It is the top view of the main components of the inspection apparatus shown in FIG. 1, Comprising: It is the figure seen along line BB of FIG. 本発明の一実施形態に係る電子光学装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electron optical apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図3に示す電子光学装置におけるビーム経路を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the beam path | route in the electron optical apparatus shown in FIG. (a)本発明の一実施形態に係る二次ビームがウエハの移動に追従するように二次ビームを偏向する高速偏向器の動作を説明する図である。 (b)本発明の一実施形態に係る照射領域と視野領域との関係を示す図である。 (c)本発明の一実施形態に係る照射領域と視野領域との関係を示す図である。(A) It is a figure explaining operation | movement of the high-speed deflector which deflects a secondary beam so that the secondary beam which concerns on one Embodiment of this invention follows the movement of a wafer. (B) It is a figure which shows the relationship between the irradiation area | region which concerns on one Embodiment of this invention, and a visual field area | region. (C) It is a figure which shows the relationship between the irradiation area | region and visual field area | region which concern on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る高速偏向器と結像レンズと中間電極との組み合わせユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the combination unit of the high-speed deflector, imaging lens, and intermediate electrode which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るシミュレーション装置の動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of the simulation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. (a)本実施形態に係るウィーンフィルター726の断面図である。(b)本実施形態に係るウィーンフィルター726における一次ビームB1〜B4の出射位置を示す図である。(A) It is sectional drawing of the Wien filter 726 which concerns on this embodiment. (B) It is a figure which shows the radiation | emission position of primary beam B1-B4 in the Wien filter 726 which concerns on this embodiment. 複数の電磁極90を模式的に示す斜視図である。4 is a perspective view schematically showing a plurality of electromagnetic poles 90. FIG. シールド部材91の断面を斜めから見た図を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the figure which looked at the cross section of the shield member 91 from diagonally. 本実施形態に係るウィーンフィルター726における一次ビームB1〜B4の電界方向及び磁界方向の集束特性を示す図である。It is a figure which shows the focusing characteristic of the electric field direction of the primary beams B1-B4 in the Wien filter 726 which concerns on this embodiment, and a magnetic field direction. 変形例に係るウィーンフィルター726の断面図である。It is sectional drawing of the Wien filter 726 which concerns on a modification. (a)比較例に係るウィーンフィルター726’の断面図である。(b)本実施形態に係るウィーンフィルター726’における一次ビームB1〜B4の出射位置を示す図である。(A) It is sectional drawing of Wien filter 726 'which concerns on a comparative example. (B) It is a figure which shows the radiation | emission position of primary beam B1-B4 in Wien filter 726 'which concerns on this embodiment. 比較例に係るウィーンフィルター726’における一次ビームB1〜B4の電界方向及び磁界方向の集束特性を示す図である。It is a figure which shows the focusing characteristic of the electric field direction of the primary beams B1-B4 in the Wien filter 726 'which concerns on a comparative example, and a magnetic field direction. 電子発生源としての電子銃721、一次光学系72、二次光学系74および検出器761の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the electron gun 721, the primary optical system 72, the secondary optical system 74, and the detector 761 as an electron generation source. 二次光学系74における2次放出電子の軌道を模式的に示す図。The figure which shows typically the orbit of the secondary emission electron in the secondary optical system. イメージトラッキング機能を説明する図。The figure explaining an image tracking function. イメージトラッキング機能を説明する図。The figure explaining an image tracking function. イメージトラッキング機能を説明する図。The figure explaining an image tracking function. イメージトラッキング機能を説明する図。The figure explaining an image tracking function. E×Bフィルタ1022の模式的断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an E × B filter 1022. E×Bフィルタ1022の模式的上面図。FIG. 6 is a schematic top view of an E × B filter 1022. E×Bフィルタ1022における電磁極の模式的断面図。The typical sectional view of the electromagnetic pole in ExB filter 1022. FIG. 図18Aにおける破線部分の正規化した電界および磁界を模式的に示す図。The figure which shows typically the electric field and magnetic field which normalized the broken-line part in FIG. 18A. 図18Aにおける破線部分の正規化した電界および磁界を模式的に示す図。The figure which shows typically the electric field and magnetic field which normalized the broken-line part in FIG. 18A. 検出器761に投影される電子像の歪を計算したシミュレーション結果。The simulation result which calculated the distortion of the electronic image projected on the detector 761. FIG. 検出器761に投影される電子像の歪を計算したシミュレーション結果。The simulation result which calculated the distortion of the electronic image projected on the detector 761. FIG.

以下、本発明の実施の形態の検査装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する場合の一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。   Hereinafter, an inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below shows an example when the present invention is implemented, and the present invention is not limited to the specific configuration described below. In carrying out the present invention, a specific configuration according to the embodiment may be adopted as appropriate.

図1及び図2において、本実施形態による検査装置1の主要構成要素が立面及び平面で示されている。
本実施形態による検査装置1は、複数枚の試料を収納したカセットを保持するカセットホルダ10と、ミニエンバイロメント装置20と、ワーキングチャンバを画成する主ハウジング30と、ミニエンバイロメント装置20と主ハウジング30との間に配置されていて、二つのローディングチャンバを画成するローダハウジング40と、試料をカセットホルダ10から主ハウジング30内に配置されたステージ装置50上に装填するローダー60と、主ハウジング30に取り付けられた電子光学装置70と、光学顕微鏡3000と、走査型電子顕微鏡(SEM)3002と、を備え、それらは図1及び図2に示されるような位置関係で配置されている。検査装置1は、更に、真空の主ハウジング30内に配置されたプレチャージユニット81と、試料に電位を印加する電位印加機構と、電子ビームキャリブレーション機構と、ステージ装置50上での試料の位置決めを行うためのアライメント制御装置87を構成する光学顕微鏡871と、を備えている。
In FIG.1 and FIG.2, the main component of the inspection apparatus 1 by this embodiment is shown by the elevation and the plane.
The inspection apparatus 1 according to the present embodiment includes a cassette holder 10 that holds a cassette that stores a plurality of samples, a mini-environment device 20, a main housing 30 that defines a working chamber, a mini-environment device 20, and a main A loader housing 40 disposed between the housing 30 and defining two loading chambers; a loader 60 for loading a sample from the cassette holder 10 onto a stage device 50 disposed in the main housing 30; An electron optical device 70 attached to the housing 30, an optical microscope 3000, and a scanning electron microscope (SEM) 3002 are provided and are arranged in a positional relationship as shown in FIGS. 1 and 2. The inspection apparatus 1 further includes a precharge unit 81 disposed in the vacuum main housing 30, a potential application mechanism that applies a potential to the sample, an electron beam calibration mechanism, and positioning of the sample on the stage device 50. And an optical microscope 871 constituting an alignment control device 87 for performing the above.

ここで試料とは、露光用マスク、EUVマスク、ナノインプリント用マスク(及びテンプレート)、半導体ウエハ、光学素子用基板、光回路用基板等である。これらは、パターンを有するものとパターンがないものとがある。パターンが有るものは、凹凸のあるものとないものとが有る。凹凸のないパターンは、異なった材料によるパターン形成がなされている。パターンがないものには、酸化膜がコーティングされているものと、酸化膜がコーティングされていないものとが有る。   Here, the sample is an exposure mask, EUV mask, nanoimprint mask (and template), semiconductor wafer, optical element substrate, optical circuit substrate, or the like. Some of these have a pattern and some have no pattern. Some of them have a pattern and some do not. Patterns with no irregularities are formed with different materials. Those without a pattern include those coated with an oxide film and those not coated with an oxide film.

<カセットホルダ>
カセットホルダ10は、複数枚(例えば25枚)の試料が上下方向に平行に並べられた状態で収納されたカセットc(例えば、アシスト社製のSMIF、FOUPのようなクローズドカセット)を複数個(この実施形態では2個)保持するようになっている。このカセットホルダとしては、カセットをロボット等により搬送してきて自動的にカセットホルダ10に装填する場合にはそれに適した構造のものを、また人手により装填する場合にはそれに適したオープンカセット構造のものをそれぞれ任意に選択して設置できるようになっている。カセットホルダ10は、この実施形態では、自動的にカセットcが装填される形式であり、例えば昇降テーブル11と、その昇降テーブル11を上下移動させる昇降機構12とを備え、カセットcは昇降テーブル上に図2で鎖線図示の状態で自動的にセット可能になっていて、セット後、図2で実線図示の状態に自動的に回転されてミニエンバイロメント装置20内の第1の搬送ユニット61の回動軸線に向けられる。また、昇降テーブル11は図1で鎖線図示の状態に降下される。このように、自動的に装填する場合に使用するカセットホルダ、或いは人手により装填する場合に使用するカセットホルダはいずれも公知の構造のものを適宜使用すればよいので、その構造及び機能の詳細な説明は省略する。
<Cassette holder>
The cassette holder 10 includes a plurality of cassettes c (for example, closed cassettes such as SMIF and FOUP manufactured by Assist) in which a plurality of samples (for example, 25 sheets) are stored in a state of being arranged in parallel in the vertical direction. 2 in this embodiment). As this cassette holder, a cassette having a structure suitable for the case where the cassette is transported by a robot or the like and automatically loaded into the cassette holder 10, or an open cassette having a structure suitable for the manual loading is used. Each can be selected and installed. In this embodiment, the cassette holder 10 is of a type in which the cassette c is automatically loaded. For example, the cassette holder 10 includes an elevating table 11 and an elevating mechanism 12 that moves the elevating table 11 up and down. 2 can be automatically set in the state shown by the chain line in FIG. 2, and after the setting, the first transport unit 61 in the mini-environment apparatus 20 is automatically rotated to the state shown in the solid line in FIG. Directed to the pivot axis. Further, the lifting table 11 is lowered to the state shown by the chain line in FIG. As described above, the cassette holder used for automatic loading or the cassette holder used for manual loading may be a known structure as appropriate. Description is omitted.

なお、カセットc内に収納される試料は、検査を受ける試料であり、そのような検査は、半導体製造工程中で試料を処理するプロセスの後、若しくはプロセスの途中で行われる。具体的には、成膜工程、CMP、イオン注入等を受けた試料、表面にパターンが形成された試料、又はパターンが未だに形成されていない試料が、カセット内に収納される。カセットc内に収容される試料は多数枚上下方向に隔ててかつ平行に並べて配置されているため、任意の位置の試料を第1の搬送ユニット61で保持できるように、第1の搬送ユニット61のアーム612を上下移動できるようになっている。   The sample stored in the cassette c is a sample to be inspected, and such inspection is performed after or during the process of processing the sample in the semiconductor manufacturing process. Specifically, a sample subjected to a film forming process, CMP, ion implantation, or the like, a sample having a pattern formed on the surface, or a sample in which a pattern has not yet been formed is stored in a cassette. Since a large number of samples accommodated in the cassette c are arranged side by side in parallel in the vertical direction, the first transport unit 61 can hold the sample at an arbitrary position by the first transport unit 61. The arm 612 can be moved up and down.

<ミニエンバイロメント装置>
図1及び図2において、ミニエンバイロメント装置20は、雰囲気制御されるようになっているミニエンバイロメント空間21を画成するハウジング22と、ミニエンバイロメント空間21内で清浄空気のような気体を循環して雰囲気制御するための気体循環装置23と、ミニエンバイロメント空間21内に供給された空気の一部を回収して排出する排出装置24と、ミニエンバイロメント空間21内に配設されていて検査対象としての試料を粗位置決めするプリアライナ25とを備えている。
<Mini-environment device>
1 and 2, a mini-environment device 20 includes a housing 22 that defines a mini-environment space 21 that is controlled in atmosphere, and a gas such as clean air in the mini-environment space 21. A gas circulation device 23 for circulating and controlling the atmosphere, a discharge device 24 for collecting and discharging a part of the air supplied into the mini-environment space 21, and a mini-environment space 21 are provided. And a pre-aligner 25 for roughly positioning a sample to be inspected.

ハウジング22は、頂壁221、底壁222及び四周を囲む周壁223を有し、ミニエンバイロメント空間21を外部から遮断する構造になっている。ミニエンバイロメント空間を雰囲気制御するために、気体循環装置23は、ミニエンバイロメント空間21内において、頂壁221に取り付けられていて、気体(この実施形態では空気)を清浄にして一つ又はそれ以上の気体吹き出し口(図示せず)を通して清浄空気を真下に向かって層流状に流す気体供給ユニット231と、ミニエンバイロメント空間21内において底壁222の上に配置されていて、底に向かって流れ下った空気を回収する回収ダクト232と、回収ダクト232と気体供給ユニット231とを接続して回収された空気を気体供給ユニット231に戻す導管233とを備えている。この実施形態では、気体供給ユニット231は供給する空気の約20%をハウジング22の外部から取り入れて清浄にするようになっているが、この外部から取り入れられる気体の割合は任意に選択可能である。気体供給ユニット231は、清浄空気をつくりだすための公知の構造のHEPA若しくはULPAフィルタを備えている。清浄空気の層流状の下方向の流れすなわちダウンフローは、主に、ミニエンバイロメント空間21内に配置された第1の搬送ユニット61による搬送面を通して流れるように供給され、搬送ユニットにより発生する虞のある塵埃が試料に付着するのを防止するようになっている。したがって、ダウンフローの噴出口は必ずしも図示のように頂壁に近い位置である必要はなく、搬送ユニットによる搬送面より上側にあればよい。また、ミニエンバイロメント空間全面に亘って流す必要もない。なお、場合によっては、清浄空気としてイオン風を使用することによって清浄度を確保することができる。また、ミニエンバイロメント空間内には清浄度を観察するためのセンサを設け、清浄度が悪化したときに装置をシャットダウンすることもできる。ハウジング22の周壁223のうちカセットホルダ10に隣接する部分には出入り口225が形成されている。出入り口225近傍には公知の構造のシャッタ装置を設けて出入り口225をミニエンバイロメント装置側から閉じるようにしてもよい。試料近傍でつくる層流のダウンフローは、例えば0.3ないし0.4m/secの流速でよい。気体供給ユニットはミニエンバイロメント空間21内でなくその外側に設けてもよい。   The housing 22 has a top wall 221, a bottom wall 222, and a peripheral wall 223 that surrounds the four circumferences, and has a structure that blocks the mini-environment space 21 from the outside. In order to control the atmosphere of the mini-environment space, the gas circulation device 23 is attached to the top wall 221 in the mini-environment space 21 to clean the gas (in this embodiment, air) and / or A gas supply unit 231 for flowing clean air in a laminar flow through the above gas outlet (not shown) and a bottom wall 222 in the mini-environment space 21 are arranged on the bottom wall 222 and directed toward the bottom. A recovery duct 232 for recovering the air that has flowed down, and a conduit 233 for connecting the recovery duct 232 and the gas supply unit 231 and returning the recovered air to the gas supply unit 231. In this embodiment, the gas supply unit 231 takes about 20% of the supplied air from the outside of the housing 22 and cleans it. However, the ratio of the gas taken in from the outside can be arbitrarily selected. . The gas supply unit 231 includes a HEPA or ULPA filter having a known structure for producing clean air. The laminar flow of the clean air, that is, the downward flow, that is, the downflow is mainly supplied to flow through the transport surface by the first transport unit 61 disposed in the mini-environment space 21 and is generated by the transport unit. This prevents dust having a possibility of adhering to the sample. Therefore, it is not always necessary that the downflow jet outlet is located close to the top wall as shown in the drawing, and it is sufficient if it is above the transport surface of the transport unit. Moreover, there is no need to flow over the entire mini-environment space. In some cases, cleanliness can be ensured by using ion wind as clean air. Further, a sensor for observing the cleanliness can be provided in the mini-environment space, and the apparatus can be shut down when the cleanliness deteriorates. An entrance / exit 225 is formed in a portion of the peripheral wall 223 of the housing 22 adjacent to the cassette holder 10. A shutter device having a known structure may be provided in the vicinity of the doorway 225 so that the doorway 225 is closed from the mini-environment device side. The laminar flow downflow created in the vicinity of the sample may be, for example, a flow rate of 0.3 to 0.4 m / sec. The gas supply unit may be provided outside the mini-environment space 21 instead of inside it.

排出装置24は、第1の搬送ユニット61の試料搬送面より下側の位置で第1の搬送ユニット61の下部に配置された吸入ダクト241と、ハウジング22の外側に配置されたブロワー(図示せず)と、吸入ダクト241とブロワーとを接続する導管(図示せず)と、を備えている。この排出装置24は、第1の搬送ユニット61の周囲を流れ下り、第1の搬送ユニット61により発生する可能性のある塵埃を含んだ気体を、吸入ダクト241により吸引し、導管及びブロワーを介してハウジング22の外側に排出する。この場合、ハウジング22の近くに引かれた排気管(図示せず)内に排出してもよい。   The discharge device 24 includes a suction duct 241 disposed below the first transport unit 61 at a position below the sample transport surface of the first transport unit 61, and a blower (not shown) disposed outside the housing 22. And a conduit (not shown) connecting the suction duct 241 and the blower. The discharge device 24 flows down around the first transport unit 61, sucks in gas containing dust that may be generated by the first transport unit 61 by the suction duct 241, and passes through the conduit and the blower. To the outside of the housing 22. In this case, the air may be discharged into an exhaust pipe (not shown) drawn near the housing 22.

ミニエンバイロメント空間21内に配置されたプリアライナ25は、試料に形成されたオリエンテーションフラット(円形の試料の外周に形成された平坦部分を言い、以下においてオリフラと呼ぶ)や、試料の外周縁に形成された一つ又はそれ以上のV型の切欠きすなわちノッチを光学的に或いは機械的に検出して試料の軸線O−Oの周りの回転方向の位置を約±1度の精度で予め位置決めしておくようになっている。プリアライナ25は検査対象の座標を決める機構の一部を構成し、検査対象の粗位置決めを担当する。このプリアライナ25自体は公知の構造のものでよいので、その構造、動作の説明は省略する。   The pre-aligner 25 disposed in the mini-environment space 21 is formed on an orientation flat formed on the sample (referred to as a flat portion formed on the outer periphery of a circular sample, hereinafter referred to as an orientation flat) or on the outer periphery of the sample. One or more V-shaped notches or notches are detected optically or mechanically to pre-position the rotational position around the specimen axis OO with an accuracy of about ± 1 degree. It is supposed to keep. The pre-aligner 25 constitutes a part of the mechanism for determining the coordinates of the inspection object and is responsible for the rough positioning of the inspection object. Since the pre-aligner 25 itself may have a known structure, the description of the structure and operation is omitted.

なお、図示しないが、プリアライナ25の下部にも排出装置用の回収ダクトを設けて、プリアライナ25から排出された塵埃を含んだ空気を外部に排出するようにしてもよい。   Although not shown, a recovery duct for a discharge device may be provided below the pre-aligner 25 so that air containing dust discharged from the pre-aligner 25 may be discharged to the outside.

<主ハウジング>
図1及び図2において、ワーキングチャンバ31を画成する主ハウジング30は、ハウジング本体32を備え、そのハウジング本体32は、台フレーム36上に配置された振動遮断装置すなわち防振装置37の上に載せられたハウジング支持装置33によって支持されている。ハウジング支持装置33は矩形に組まれたフレーム構造体331を備えている。ハウジング本体32はフレーム構造体331上に配設固定されていて、フレーム構造体上に載せられた底壁321と、頂壁322と、底壁321及び頂壁322に接続されて四周を囲む周壁323とを備えていてワーキングチャンバ31を外部から隔離している。底壁321は、この実施形態では、上に載置されるステージ装置50等の機器による加重で歪みの発生しないように比較的肉厚の厚い鋼板で構成されているが、その他の構造にしてもよい。この実施形態において、ハウジング本体32及びハウジング支持装置33は、剛構造に組み立てられていて、台フレーム36が設置されている床からの振動がこの剛構造に伝達されるのを防振装置37で阻止するようになっている。ハウジング本体32の周壁323のうち後述するローダハウジングに隣接する周壁には試料出し入れ用の出入り口325が形成されている。
<Main housing>
1 and 2, a main housing 30 that defines a working chamber 31 includes a housing main body 32, and the housing main body 32 is placed on a vibration isolating device, that is, a vibration isolating device 37 disposed on a base frame 36. It is supported by the mounted housing support device 33. The housing support device 33 includes a frame structure 331 assembled in a rectangular shape. The housing main body 32 is disposed and fixed on the frame structure 331, and is connected to the bottom wall 321 mounted on the frame structure, the top wall 322, the bottom wall 321 and the top wall 322, and surrounds the circumference. 323 to isolate the working chamber 31 from the outside. In this embodiment, the bottom wall 321 is composed of a relatively thick steel plate so as not to be distorted by weighting by equipment such as the stage device 50 placed on the bottom wall 321. Also good. In this embodiment, the housing body 32 and the housing support device 33 are assembled in a rigid structure, and vibration from the floor on which the base frame 36 is installed is transmitted to the rigid structure by the vibration isolator 37. It comes to stop. An entrance / exit 325 for taking in and out the sample is formed in the peripheral wall 323 of the housing body 32 adjacent to the loader housing described later.

なお、防振装置37は、空気バネ、磁気軸受け等を有するアクティブ式のものでも、或いはこれらを有するパッシブ式のもよい。いずれも公知の構造のものでよいので、それ自体の構造及び機能の説明は省略する。ワーキングチャンバ31は公知の構造の真空装置(図示せず)により真空雰囲気に保たれるようになっている。台フレーム36の下には装置全体の動作を制御する制御装置2が配置されている。   The vibration isolator 37 may be an active type having an air spring, a magnetic bearing or the like, or a passive type having these. Since any of them may have a known structure, description of its own structure and function is omitted. The working chamber 31 is maintained in a vacuum atmosphere by a known vacuum device (not shown). A control device 2 that controls the operation of the entire apparatus is disposed under the base frame 36.

<ローダハウジング>
図1及び図2において、ローダハウジング40は、第1のローディングチャンバ41と第2のローディングチャンバ42とを画成するハウジング本体43を備えている。ハウジング本体43は底壁431と、頂壁432と、四周を囲む周壁433と、第1のローディングチャンバ41と第2のローディングチャンバ42とを仕切る仕切壁434とを有していて、両ローディングチャンバを外部から隔離できるようになっている。仕切壁434には両ローディングチャンバ間で試料のやり取りを行うための開口すなわち出入り口435が形成されている。また、周壁433のミニエンバイロメント装置及び主ハウジングに隣接した部分には出入り口436及び437が形成されている。このローダハウジング40のハウジング本体43は、ハウジング支持装置33のフレーム構造体331上に載置されてそれによって支持されている。したがって、このローダハウジング40にも床の振動が伝達されないようになっている。ローダハウジング40の出入り口436とミニエンバイロメント装置20のハウジング22の出入り口226とは整合されていて、そこにはミニエンバイロメント空間21と第1のローディングチャンバ41との連通を選択的に阻止するシャッタ装置27が設けられている。シャッタ装置27は、出入り口226及び436の周囲を囲んで周壁433と密に接触して固定されたシール材271、シール材271と協働して出入り口を介しての空気の流通を阻止する扉272と、その扉を動かす駆動装置273とを有している。また、ローダハウジング40の出入り口437とハウジング本体32の出入り口325とは整合されていて、そこには第2のローディングチャンバ42とワーキンググチャンバ31との連通を選択的に密封阻止するシャッタ装置45が設けられている。シャッタ装置45は、出入り口437及び325の周囲を囲んで周壁433及び323と密に接触してそれらに固定されたシール材451、シール材451と協働して出入り口を介しての空気の流通を阻止する扉452と、その扉を動かす駆動装置453とを有している。更に、仕切壁434に形成された開口には、扉461によりそれを閉じて第1及び第2のローディングチャンバ間の連通を選択的に密封阻止するシャッタ装置46が設けられている。これらのシャッタ装置27、45及び46は、閉じ状態にあるとき各チャンバを気密シールできるようになっている。これらのシャッタ装置は公知のものでよいので、その構造及び動作の詳細な説明は省略する。なお、ミニエンバイロメント装置20のハウジング22の支持方法とローダハウジングの支持方法が異なり、ミニエンバイロメント装置20を介して床からの振動がローダハウジング40、主ハウジング30に伝達されるのを防止するために、ハウジング22とローダハウジング40との間には出入り口の周囲を気密に囲むように防振用のクッション材を配置しておけばよい。
<Loader housing>
1 and 2, the loader housing 40 includes a housing body 43 that defines a first loading chamber 41 and a second loading chamber 42. The housing main body 43 includes a bottom wall 431, a top wall 432, a peripheral wall 433 that surrounds the four circumferences, and a partition wall 434 that partitions the first loading chamber 41 and the second loading chamber 42. Can be isolated from the outside. The partition wall 434 is formed with an opening, that is, an entrance / exit 435 for exchanging samples between both loading chambers. In addition, entrances 436 and 437 are formed in a portion of the peripheral wall 433 adjacent to the mini-environment device and the main housing. The housing main body 43 of the loader housing 40 is placed on and supported by the frame structure 331 of the housing support device 33. Therefore, the floor vibration is not transmitted to the loader housing 40. The entrance / exit 436 of the loader housing 40 and the entrance / exit 226 of the housing 22 of the mini-environment device 20 are aligned with each other, and there is a shutter that selectively blocks communication between the mini-environment space 21 and the first loading chamber 41. A device 27 is provided. The shutter device 27 surrounds the entrances 226 and 436 and seals 271 fixed in close contact with the peripheral wall 433, and a door 272 that prevents air from flowing through the entrances in cooperation with the seal 271. And a driving device 273 for moving the door. Further, the entrance / exit 437 of the loader housing 40 and the entrance / exit 325 of the housing main body 32 are aligned with each other, and there is a shutter device 45 that selectively blocks the communication between the second loading chamber 42 and the working chamber 31. Is provided. The shutter device 45 surrounds the entrances and exits 437 and 325 and in close contact with the peripheral walls 433 and 323 and cooperates with the sealing material 451 and the sealing material 451 fixed to them, and allows air to flow through the entrance and exit. It has a door 452 for blocking and a driving device 453 for moving the door. Further, the opening formed in the partition wall 434 is provided with a shutter device 46 which is closed by a door 461 and selectively prevents communication between the first and second loading chambers. These shutter devices 27, 45 and 46 are adapted to hermetically seal each chamber when in the closed state. Since these shutter devices may be known ones, detailed description of their structure and operation will be omitted. The support method of the housing 22 of the mini-environment device 20 and the support method of the loader housing are different, and vibrations from the floor are prevented from being transmitted to the loader housing 40 and the main housing 30 via the mini-environment device 20. Therefore, an anti-vibration cushion material may be disposed between the housing 22 and the loader housing 40 so as to airtightly surround the doorway.

第1のローディングチャンバ41内には、複数(本実施形態では2枚)の試料を上下に隔てて水平の状態で支持するサンプルラック47が配設されている。サンプルラック47は、矩形の基板471の四隅に互いに隔てて直立状態で固定された支柱を備え、各支柱472にはそれぞれ2段の支持部が形成され、その支持部の上に試料Wの周縁を載せて保持するようになっている。そして後述する第1及び第2の搬送ユニットのアームの先端を隣接する支柱間から試料に接近させてアームにより試料を把持するようになっている。   In the first loading chamber 41, a sample rack 47 is disposed that supports a plurality (two in this embodiment) of samples in a horizontal state with a vertical separation. The sample rack 47 includes support columns fixed in an upright state at four corners of a rectangular substrate 471, and each support column 472 has a two-stage support portion formed on the support portion. Is placed and held. The tips of the arms of the first and second transfer units described later are brought close to the sample from between the adjacent columns, and the sample is held by the arm.

ローディングチャンバ41及び42は、図示しない真空ポンプを含む公知の構造の真空排気装置(図示せず)によって高真空状態(真空度としては10-5〜10-6Pa)に雰囲気制御され得るようになっている。この場合、第1のローディングチャンバ41を低真空チャンバとして低真空雰囲気に保ち、第2のローディングチャンバ42を高真空チャンバとして高真空雰囲気に保ち、試料の汚染防止を効果的に行うこともできる。このような構造を採用することによってローディングチャンバ41及び42内に収容されていて次に欠陥検査される試料をワーキングチャンバ31内に遅滞なく搬送することができる。このようなローディングチャンバ41及び42を採用することによって、欠陥検査のスループットを向上させ、更に保管状態が高真空状態であることを要求されるレーザ光源周辺の真空度を可能な限り高真空度状態にすることができる。 The loading chambers 41 and 42 can be controlled in a high vacuum state (the degree of vacuum is 10 −5 to 10 −6 Pa) by an evacuation apparatus (not shown) having a known structure including a vacuum pump (not shown). It has become. In this case, the first loading chamber 41 can be maintained as a low vacuum chamber in a low vacuum atmosphere, and the second loading chamber 42 can be maintained as a high vacuum chamber in a high vacuum atmosphere to effectively prevent sample contamination. By adopting such a structure, the sample accommodated in the loading chambers 41 and 42 and to be inspected next can be transported into the working chamber 31 without delay. By adopting such loading chambers 41 and 42, the throughput of defect inspection is improved, and the degree of vacuum around the laser light source that is required to be stored in a high vacuum state is as high as possible. Can be.

第1及び第2のローディングチャンバ41及び42には、それぞれ真空排気配管と不活性ガス(例えば乾燥純窒素)用のベント配管(それぞれ図示せず)が接続されている。これによって、各ローディングチャンバ内の大気圧状態は不活性ガスベント(不活性ガスを注入して不活性ガス以外の酸素ガス等が表面に付着するのを防止する)によって達成される。このような不活性ガスベントを行う装置自体は公知の構造のものでよいので、その詳細な説明は省略する。   A vacuum exhaust pipe and a vent pipe (not shown) for an inert gas (for example, dry pure nitrogen) are connected to the first and second loading chambers 41 and 42, respectively. Thereby, the atmospheric pressure state in each loading chamber is achieved by an inert gas vent (injecting an inert gas to prevent oxygen gas other than the inert gas from adhering to the surface). Since the apparatus for performing such an inert gas vent itself may have a known structure, a detailed description thereof will be omitted.

<ステージ装置>
ステージ装置50は、主ハウジング30の底壁321上に配置された固定テーブル51と、固定テーブル上でY方向(図1において紙面に垂直の方向)に移動するYテーブル52と、Yテーブル上でX方向(図1において左右方向)に移動するXテーブル53と、Xテーブル上で回転可能な回転テーブル54と、回転テーブル54上に配置されたホルダ55とを備えている。そのホルダ55の試料載置面551上に試料を解放可能に保持する。ホルダは、試料を機械的に或いは静電チャック方式で解放可能に把持できる公知の構造のものでよい。ステージ装置50は、サーボモータ、エンコーダ及び各種のセンサ(図示せず)を用いて、上記のような複数のテーブルを動作させることにより、載置面551上でホルダに保持された試料を電子光学装置70から照射される電子ビームに対してX方向、Y方向及びZ方向(図1において上下方向)に、更に試料の支持面に鉛直な軸線の回り方向(θ方向)に高い精度で位置決めできるようになっている。なお、Z方向の位置決めは、例えばホルダ上の載置面の位置をZ方向に微調整可能にしておけばよい。この場合、載置面の基準位置を微細径レーザによる位置測定装置(干渉計の原理を使用したレーザ干渉測距装置)によって検知し、その位置を図示しないフィードバック回路によって制御したり、それと共に或いはそれに代えて試料のノッチ或いはオリフラの位置を測定して試料の電子ビームに対する平面位置、回転位置を検知し、回転テーブルを微小角度制御可能なステッピングモータなどにより回転させて制御したりする。ワーキングチャンバ内での塵埃の発生を極力防止するために、ステージ装置50用のサーボモータ521、531及びエンコーダ522、532は、主ハウジング30の外側に配置されている。なお、ステージ装置50は、例えばステッパー等で使用されている公知の構造のものでよいので、その構造及び動作の詳細な説明は省略する。また、上記レーザ干渉測距装置も公知の構造のものでよいので、その構造、動作の詳細な説明は省略する。
<Stage device>
The stage device 50 includes a fixed table 51 disposed on the bottom wall 321 of the main housing 30, a Y table 52 that moves in the Y direction (a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1) on the fixed table, and a Y table. An X table 53 that moves in the X direction (left-right direction in FIG. 1), a rotary table 54 that can rotate on the X table, and a holder 55 that is arranged on the rotary table 54 are provided. The sample is releasably held on the sample placement surface 551 of the holder 55. The holder may have a known structure capable of releasably gripping the sample mechanically or by an electrostatic chuck method. The stage device 50 operates a plurality of tables as described above by using a servo motor, an encoder, and various sensors (not shown), thereby causing the sample held by the holder on the mounting surface 551 to be electro-optically. Positioning can be performed with high accuracy in the X direction, Y direction, and Z direction (up and down direction in FIG. 1) with respect to the electron beam emitted from the apparatus 70, and further in the direction around the vertical axis (θ direction) on the sample support surface. It is like that. For positioning in the Z direction, for example, the position of the mounting surface on the holder may be finely adjusted in the Z direction. In this case, the reference position of the mounting surface is detected by a position measuring device (laser interference distance measuring device using the principle of an interferometer) using a fine-diameter laser, and the position is controlled by a feedback circuit (not shown). Instead, the position of the notch or orientation flat of the sample is measured to detect the planar position and rotation position of the sample with respect to the electron beam, and the rotation table is rotated by a stepping motor capable of controlling a minute angle or the like. Servo motors 521 and 531 for the stage device 50 and encoders 522 and 532 are disposed outside the main housing 30 in order to prevent dust from being generated in the working chamber as much as possible. Note that the stage device 50 may have a known structure used in, for example, a stepper and the like, and a detailed description of the structure and operation will be omitted. Also, since the laser interference distance measuring device may have a known structure, detailed description of the structure and operation is omitted.

電子ビームに対する試料の回転位置やX、Y位置を後述する信号検出系或いは画像処理系に予め入力することで、検査の際に得られる試料の回転位置やX、Y位置を示す信号の基準化を図ることもできる。更に、このホルダに設けられた試料チャック機構は、試料をチャックするための電圧を静電チャックの電極に与えられるようになっていて、試料の外周部の3点(好ましくは周方向に等隔に隔てられた)を押さえて位置決めするようになっている。試料チャック機構は、二つの固定位置決めピンと、一つの押圧式クランプピンとを備えている。クランプピンは、自動チャック及び自動リリースを実現できるようになっており、かつ電圧印加の導通箇所を構成している。   Standardization of the signal indicating the rotation position and X and Y position of the sample obtained during inspection by inputting the rotation position and X and Y position of the sample with respect to the electron beam in advance to a signal detection system or image processing system described later. Can also be planned. Further, the sample chuck mechanism provided in the holder is adapted to apply a voltage for chucking the sample to the electrode of the electrostatic chuck, and is provided at three points (preferably equally spaced in the circumferential direction) of the outer periphery of the sample. It is designed to press and hold (separated). The sample chuck mechanism includes two fixed positioning pins and one pressing clamp pin. The clamp pin can realize automatic chucking and automatic release, and constitutes a conduction point for voltage application.

なお、この実施形態では図2で左右方向に移動するテーブルをXテーブルとし、上下方向に移動するテーブルをYテーブルとしたが、同図で左右方向に移動するテーブルをYテーブルとし、上下方向に移動するテーブルをXテーブルとしてもよい。   In this embodiment, the table that moves in the left-right direction in FIG. 2 is the X table and the table that moves in the up-down direction is the Y table. However, the table that moves in the left-right direction in FIG. The moving table may be an X table.

図1及び図2に示すように、本実施の形態のステージ装置1は、第1及び第2の試料Wを載置して連続的に移動し、第1の電子光学装置701の一次光学系76が第1の試料Wに一次ビームを照射している間に、第2の電子光学装置702の一次光学系は第2の試料に一次ビームを照射するようになっている。このような態様によれば、複数の試料Wの検査に要する時間を大幅に短縮することができる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the stage apparatus 1 of the present embodiment places the first and second samples W and moves continuously, and the primary optical system of the first electron optical apparatus 701. While 76 is irradiating the first sample W with the primary beam, the primary optical system of the second electron optical device 702 irradiates the second sample with the primary beam. According to such an aspect, the time required for the inspection of the plurality of samples W can be significantly shortened.

<ローダー>
ローダー60は、ミニエンバイロメント装置20のハウジング22内に配置されたロボット式の第1の搬送ユニット61と、第2のローディングチャンバ42内に配置されたロボット式の第2の搬送ユニット63とを備えている。
<Loader>
The loader 60 includes a robot-type first transfer unit 61 arranged in the housing 22 of the mini-environment device 20 and a robot-type second transfer unit 63 arranged in the second loading chamber 42. I have.

第1の搬送ユニット61は、駆動部611に関して軸線O1−O1の回りで回転可能になっている多節のアーム612を有している。多節のアームとしては任意の構造のものを使用できるが、この実施形態では、互いに回動可能に取り付けられた三つの部分を有している。第1の搬送ユニット61のアーム612の一つの部分すなわち最も駆動部611側の第1の部分は、駆動部611内に設けられた公知の構造の駆動機構(図示せず)により回転可能な軸613に取り付けられている。アーム612は、軸613により軸線O1−O1の回りで回動できると共に、部分間の相対回転により全体として軸線O1−O1に関して半径方向に伸縮可能になっている。アーム612の軸613から最も離れた第3の部分の先端には、公知の構造の機械式チャック又は静電チャック等の試料を把持する把持装置616が設けられている。駆動部611は、公知の構造の昇降機構615により上下方向に移動可能になっている。 The first transport unit 61 has a multi-node arm 612 that is rotatable about the axis O 1 -O 1 with respect to the drive unit 611. As the multi-node arm, an arbitrary structure can be used, but in this embodiment, the multi-node arm has three portions which are rotatably attached to each other. One portion of the arm 612 of the first transport unit 61, that is, the first portion closest to the drive unit 611 is a shaft that can be rotated by a drive mechanism (not shown) having a known structure provided in the drive unit 611. 613 is attached. The arm 612 can be rotated around the axis O 1 -O 1 by the shaft 613, and can expand and contract in the radial direction with respect to the axis O 1 -O 1 as a whole by relative rotation between the parts. A gripping device 616 for gripping a sample such as a mechanical chuck or an electrostatic chuck having a known structure is provided at the tip of the third portion farthest from the shaft 613 of the arm 612. The drive unit 611 can be moved in the vertical direction by an elevating mechanism 615 having a known structure.

この第1の搬送ユニット61は、アーム612がカセットホルダ10に保持された二つのカセットcの内いずれか一方の方向M1又はM2に向かってアームが伸び、カセットc内に収容された試料をアームの上に載せ、或いはアームの先端に取り付けたチャック(図示せず)により把持して取り出す。その後アームが縮み(図2に示すような状態)、アームがプリアライナ25の方向M3に向かって伸長できる位置まで回転してその位置で停止する。するとアーム612が再び伸びてアーム612に保持された試料をプリアライナ25に載せる。プリアライナ25から前記と逆にして試料を受け取った後は、アーム612は更に回転し第2のローディングチャンバ41に向かって伸長できる位置(向きM4)で停止し、第2のローディングチャンバ41内のサンプルラック47に試料を受け渡す。なお、機械的に試料を把持する場合には試料の周縁部(周縁から約5mmの範囲)を把持する。これは試料には周縁部を除いて全面にデバイス(回路配線)が形成されており、この部分を把持するとデバイスの破壊、欠陥の発生を生じさせるからである。   The first transport unit 61 has an arm extending in one direction M1 or M2 of the two cassettes c in which the arm 612 is held by the cassette holder 10, and the sample stored in the cassette c is armed. On the top of the arm or gripped by a chuck (not shown) attached to the tip of the arm. Thereafter, the arm contracts (as shown in FIG. 2), and the arm rotates to a position where it can extend in the direction M3 of the pre-aligner 25 and stops at that position. Then, the arm 612 extends again and the sample held by the arm 612 is placed on the pre-aligner 25. After receiving the sample from the pre-aligner 25 in the reverse direction, the arm 612 further rotates and stops at a position where the arm 612 can extend toward the second loading chamber 41 (direction M4), and the sample in the second loading chamber 41 is stopped. The sample is delivered to the rack 47. Note that when the sample is mechanically gripped, the periphery of the sample (in the range of about 5 mm from the periphery) is gripped. This is because a device (circuit wiring) is formed on the entire surface excluding the peripheral portion of the sample, and if this portion is gripped, the device is broken or a defect is generated.

第2の搬送ユニット63も第1の搬送ユニット61と構造が基本的に同じであり、試料の搬送をサンプルラック47とステージ装置50の載置面上との間で行う点でのみ相違するだけであるから、詳細な説明は省略する。   The second transport unit 63 is basically the same in structure as the first transport unit 61, and only differs in that the sample is transported between the sample rack 47 and the stage device 50 mounting surface. Therefore, detailed description is omitted.

上記ローダー60では、第1及び第2の搬送ユニット61及び63は、カセットホルダ10に保持されたカセットからワーキングチャンバ31内に配置されたステージ装置50上への及びその逆の試料の搬送をほぼ水平状態に保ったままで行い、搬送ユニットのアームが上下動するのは、単に、試料のカセットからの取り出し及びそれへの挿入、試料のサンプルラックへの載置及びそこからの取り出し、及び、試料のステージ装置50への載置及びそこからの取り出しのときだけである。したがって、大型の試料、例えば直径30cmや45cmの試料の移動もスムースに行うことができる。   In the loader 60, the first and second transport units 61 and 63 substantially transport the sample from the cassette held in the cassette holder 10 onto the stage device 50 disposed in the working chamber 31 and vice versa. The arm of the transfer unit moves up and down while keeping it in a horizontal state, simply taking out the sample from the cassette and inserting it into the cassette, placing the sample on the sample rack and taking it out from it, and taking the sample This is only at the time of mounting on the stage device 50 and taking it out from the stage device 50. Therefore, a large sample, for example, a sample having a diameter of 30 cm or 45 cm can be moved smoothly.

<試料の搬送>
次にカセットホルダ10に支持されたカセットcからワーキングチャンバ31内に配置されたステージ装置50までへの試料の搬送について、順を追って説明する。
<Sample transport>
Next, the conveyance of the sample from the cassette c supported by the cassette holder 10 to the stage device 50 disposed in the working chamber 31 will be described in order.

カセットホルダ10は、上述したように人手によりカセットをセットする場合にはそれに適した構造のものが、また自動的にカセットをセットする場合にはそれに適した構造のものが使用される。この実施形態において、カセットcがカセットホルダ10の昇降テーブル11の上にセットされると、昇降テーブル11は昇降機構12によって降下されカセットcが出入り口225に整合される。   As described above, the cassette holder 10 has a structure suitable for manually setting a cassette, and has a structure suitable for automatically setting a cassette. In this embodiment, when the cassette c is set on the lifting table 11 of the cassette holder 10, the lifting table 11 is lowered by the lifting mechanism 12 and the cassette c is aligned with the entrance / exit 225.

カセットが出入り口225に整合されると、カセットcに設けられたカバー(図示せず)が開き、また、カセットcとミニエンバイロメントの出入り口225との間には筒状の覆いが配置されてカセットc内及びミニエンバイロメント空間21内を外部から遮断する。これらの構造は公知のものであるから、その構造及び動作の詳細な説明は省略する。なお、ミニエンバイロメント装置20側に出入り口225を開閉するシャッタ装置が設けられている場合にはそのシャッタ装置が動作して出入り口225を開く。   When the cassette is aligned with the entrance / exit 225, a cover (not shown) provided in the cassette c is opened, and a cylindrical cover is disposed between the cassette c and the entrance / exit 225 of the mini-environment. The inside of c and the mini environment space 21 is shut off from the outside. Since these structures are publicly known, detailed description of the structure and operation is omitted. When a shutter device that opens and closes the entrance / exit 225 is provided on the mini-environment device 20 side, the shutter device operates to open the entrance / exit 225.

一方、第1の搬送ユニット61のアーム612は方向M1又はM2のいずれかに向いた状態(この説明ではM2の方向)で停止しており、出入り口225が開くとアームが伸びて先端でカセット内に収容されている試料のうち1枚を受け取る。なお、アーム612と、カセットcから取り出されるべき試料との上下方向の位置調整は、この実施形態では第1の搬送ユニット61の駆動部611及びアーム612の上下移動で行うが、カセットホルダ10の昇降テーブル11の上下動で行ってもよいし、或いはその両者を行ってもよい。   On the other hand, the arm 612 of the first transport unit 61 is stopped in a state facing in either the direction M1 or M2 (in this description, the direction of M2). One of the samples stored in the container is received. In this embodiment, the vertical position adjustment between the arm 612 and the sample to be taken out from the cassette c is performed by the vertical movement of the drive unit 611 and the arm 612 of the first transport unit 61. You may carry out by the up-and-down movement of the raising / lowering table 11, or you may perform both.

アーム612による試料の受け取りが完了すると、アーム612は縮み、シャッタ装置を動作して出入り口を閉じ(シャッタ装置がある場合)、次にアーム612は軸線O1−O1の回りで回動して方向M3に向けて伸長できる状態になる。すると、アーム612は伸びて、先端に載せられ或いはチャックで把持された試料をプリアライナ25の上に載せ、プリアライナ25によって試料の回転方向の向き(試料表面に垂直な中心軸線の回りの向き)を所定の範囲内に位置決めする。位置決めが完了すると第1の搬送ユニット61はアーム612の先端にプリアライナ25から試料を受け取った後、アーム612を縮ませ、方向M4に向けてアーム612を伸長できる姿勢になる。するとシャッタ装置27の扉272が動いて出入り口226及び436を開き、アーム612が伸びて試料を第1のローディングチャンバ41内のサンプルラック47の上段側又は下段側に載せる。なお、前記のようにシャッタ装置27が開いてサンプルラック47に試料が受け渡される前に、仕切壁434に形成された開口435はシャッタ装置46の扉461により気密状態で閉じられている。 When the reception of the sample by the arm 612 is completed, the arm 612 is contracted, the shutter device is operated to close the entrance / exit (when the shutter device is present), and then the arm 612 is rotated around the axis O 1 -O 1. It will be in the state which can expand | extend toward the direction M3. Then, the arm 612 extends, the sample placed on the tip or held by the chuck is placed on the pre-aligner 25, and the pre-aligner 25 changes the direction of rotation of the sample (direction around the central axis perpendicular to the sample surface). Position within a predetermined range. When the positioning is completed, the first transport unit 61 receives the sample from the pre-aligner 25 at the tip of the arm 612 and then contracts the arm 612 so that the arm 612 can be extended in the direction M4. Then, the door 272 of the shutter device 27 moves to open the entrances 226 and 436 and the arm 612 extends to place the sample on the upper stage side or the lower stage side of the sample rack 47 in the first loading chamber 41. Note that the opening 435 formed in the partition wall 434 is closed in an airtight state by the door 461 of the shutter device 46 before the shutter device 27 is opened and the sample is delivered to the sample rack 47 as described above.

第1の搬送ユニット61による試料の搬送過程において、ミニエンバイロメント装置20のハウジング22の上に設けられた気体供給ユニット231からは清浄空気が層流状に流れ(ダウンフローとして)、搬送途中で塵埃が試料の上面に付着するのを防止する。搬送ユニット61周辺の空気の一部(この実施形態では供給ユニットから供給される空気の約20%で主に汚れた空気)は排出装置24の吸入ダクト241から吸引されてハウジング外に排出される。残りの空気はハウジング22の底部に設けられた回収ダクト232を介して回収され再び気体供給ユニット231に戻される。   In the process of transporting the sample by the first transport unit 61, clean air flows in a laminar flow (as a downflow) from the gas supply unit 231 provided on the housing 22 of the mini-environment device 20. Prevents dust from adhering to the upper surface of the sample. Part of the air around the transport unit 61 (in this embodiment, air that is mainly dirty with about 20% of the air supplied from the supply unit) is sucked from the suction duct 241 of the discharge device 24 and discharged out of the housing. . The remaining air is recovered via a recovery duct 232 provided at the bottom of the housing 22 and returned to the gas supply unit 231 again.

ローダハウジング40の第1のローディングチャンバ41内のサンプルラック47内に第1の搬送ユニット61により試料が載せられると、シャッタ装置27が閉じて、ローディングチャンバ41内を密閉する。すると、第1のローディングチャンバ41内には不活性ガスが充填されて空気が追い出された後、その不活性ガスも排出されてそのローディングチャンバ41内は真空雰囲気にされる。この第1のローディングチャンバ41の真空雰囲気は低真空度でよい。ローディングチャンバ41内の真空度がある程度得られると、シャッタ装置46が動作して扉461で密閉していた出入り口435を開き、第2の搬送ユニット63のアーム632が伸びて先端の把持装置でサンプルラック47から1枚の試料を受け取る(先端の上に載せて或いは先端に取り付けられたチャックで把持して)。試料の受け取りが完了するとアーム632が縮み、シャッタ装置46が再び動作して扉461で出入り口435を閉じる。なお、シャッタ装置46が開く前にアーム632は予めサンプルラック47の方向N1に向けて伸長できる姿勢になる。また、前記のようにシャッタ装置46が開く前にシャッタ装置45の扉452で出入り口437、325を閉じていて、第2のローディングチャンバ42内とワーキングチャンバ31内との連通を気密状態で阻止しており、第2のローディングチャンバ42内は真空排気される。   When a sample is placed on the sample rack 47 in the first loading chamber 41 of the loader housing 40 by the first transport unit 61, the shutter device 27 is closed and the loading chamber 41 is sealed. Then, after the inert gas is expelled in the first loading chamber 41 and the air is expelled, the inert gas is also discharged and the inside of the loading chamber 41 is made a vacuum atmosphere. The vacuum atmosphere in the first loading chamber 41 may be a low degree of vacuum. When the degree of vacuum in the loading chamber 41 is obtained to some extent, the shutter device 46 operates to open the entrance / exit 435 sealed by the door 461, the arm 632 of the second transport unit 63 extends, and the sample is held by the gripping device at the tip. One sample is received from the rack 47 (mounted on the tip or held by a chuck attached to the tip). When the reception of the sample is completed, the arm 632 contracts and the shutter device 46 operates again to close the entrance / exit 435 with the door 461. Note that before the shutter device 46 is opened, the arm 632 is in a posture capable of extending in the direction N1 of the sample rack 47 in advance. In addition, as described above, the doors 437 and 325 are closed by the door 452 of the shutter device 45 before the shutter device 46 is opened, thereby preventing communication between the second loading chamber 42 and the working chamber 31 in an airtight state. The inside of the second loading chamber 42 is evacuated.

シャッタ装置46が出入り口435を閉じると、第2のローディングチャンバ42内は再度真空排気され、第1のローディングチャンバ41内よりも高真空度で真空にされる。その間に、第2の搬送ユニット63のアーム632はワーキングチャンバ31内のステージ装置50の方向に向いて伸長できる位置に回転される。一方ワーキングチャンバ31内のステージ装置50では、Yテーブル52が、Xテーブル53の中心線X0−X0が第2の搬送ユニット63の回動軸線O2−O2を通るX軸線X1−X1とほぼ一致する位置まで、図2で上方に移動し、また、Xテーブル53は図2で最も左側の位置に接近する位置まで移動し、この状態で待機している。第2のローディングチャンバ42がワーキングチャンバ31の真空状態と略同じになると、シャッタ装置45の扉452が動いて出入り口437、325を開き、アーム632が伸びて試料を保持したアーム632の先端がワーキングチャンバ31内のステージ装置50に接近する。そしてステージ装置50の載置面551上に試料を載置する。試料の載置が完了するとアーム632が縮み、シャッタ装置45が出入り口437、325を閉じる。 When the shutter device 46 closes the entrance / exit 435, the inside of the second loading chamber 42 is evacuated again, and is evacuated at a higher degree of vacuum than in the first loading chamber 41. Meanwhile, the arm 632 of the second transfer unit 63 is rotated to a position where it can extend toward the stage device 50 in the working chamber 31. On the other hand, in the stage apparatus 50 in the working chamber 31, the Y table 52 has an X axis line X 1 − that passes through the rotation axis O 2 −O 2 of the second transport unit 63 with the center line X 0 -X 0 of the X table 53. X 1 and up to approximately match the position, moves upward in FIG. 2, Further, X table 53 is moved to a position close to the leftmost position in FIG. 2, is waiting in this state. When the second loading chamber 42 becomes substantially the same as the vacuum state of the working chamber 31, the door 452 of the shutter device 45 moves to open the entrances 437 and 325 and the arm 632 extends to hold the sample, and the tip of the arm 632 holds the sample. The stage device 50 in the chamber 31 is approached. Then, the sample is placed on the placement surface 551 of the stage device 50. When the placement of the sample is completed, the arm 632 contracts and the shutter device 45 closes the entrances 437 and 325.

以上は、カセットc内の試料をステージ装置50上に搬送するまでの動作について説明したが、ステージ装置50に載せられて処理が完了した試料をステージ装置50からカセットc内に戻すには前述と逆の動作を行う。また、サンプルラック47に複数の試料を載置しておくため、第2の搬送ユニット63でサンプルラック47とステージ装置50との間で試料の搬送を行う間に、第1の搬送ユニット61でカセットcとサンプルラック47との間で試料の搬送を行うことができ、検査処理を効率良く行うことができる。   The operation until the sample in the cassette c is transported onto the stage device 50 has been described above. To return the sample placed on the stage device 50 and completed processing from the stage device 50 to the cassette c, The reverse operation is performed. Further, in order to place a plurality of samples on the sample rack 47, the first transport unit 61 performs the transport of the sample between the sample rack 47 and the stage device 50 by the second transport unit 63. The sample can be transported between the cassette c and the sample rack 47, and the inspection process can be performed efficiently.

具体的には、サンプルラック47に、既に処理済の試料Aと未処理の試料Bがある場合、(1)まず、ステージ装置50に未処理の試料Bを移動し、処理を開始し、(2)この処理中に、処理済試料Aを、アーム632によりステージ装置50からサンプルラック47に移動し、未処理の試料Cを同じくアーム632によりサンプルラック47から抜き出し、プリアライナ25で位置決めした後、ローディングチャンバ41のサンプルラック47に移動する。このようにすることで、サンプルラック47の中は、試料Bを処理中に、処理済の試料Aが未処理の試料Cに置き換えることができる。   Specifically, in the case where there are already processed sample A and unprocessed sample B in the sample rack 47, (1) First, the unprocessed sample B is moved to the stage device 50, the processing is started, 2) During this processing, the processed sample A is moved from the stage device 50 to the sample rack 47 by the arm 632, and the unprocessed sample C is similarly extracted from the sample rack 47 by the arm 632 and positioned by the pre-aligner 25. Move to the sample rack 47 of the loading chamber 41. In this way, in the sample rack 47, the processed sample A can be replaced with the unprocessed sample C while the sample B is being processed.

また、検査や評価を行うこのような装置の利用の仕方によっては、ステージ装置50を複数台並列に置き、それぞれの装置に一つのサンプルラック47から試料を移動することで、複数枚の試料を同時処理することもできる。
上記の実施形態によれば、次のような効果を奏することが可能である。
Further, depending on how to use such an apparatus for performing inspection or evaluation, a plurality of stage apparatuses 50 are placed in parallel, and a plurality of specimens are transferred by moving specimens from one sample rack 47 to each apparatus. Simultaneous processing is also possible.
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.

(A)電子線を用いた写像投影方式の検査装置の全体構成が得られ、高いスループットで検査対象を処理することができる。
(B)ミニエンバイロメント空間内で検査対象に清浄気体を流して塵埃の付着を防止すると共に清浄度を観察するセンサを設けることによりその空間内の塵埃を監視しながら検査対象の検査を行うことができる。
(C)ローディングチャンバ及びワーキングチャンバを、一体的に振動防止装置を介して支持したので、外部の環境に影響されずにステージ装置50への検査対象の供給及び検査を行うことができる。
(A) An overall configuration of a mapping projection type inspection apparatus using an electron beam is obtained, and an inspection object can be processed with high throughput.
(B) Inspecting the inspection object while monitoring the dust in the space by providing a sensor for observing the cleanliness by supplying a clean gas to the inspection object in the mini-environment space to prevent the adhesion of dust. Can do.
(C) Since the loading chamber and the working chamber are integrally supported via the vibration preventing device, it is possible to supply and inspect the inspection target to the stage device 50 without being affected by the external environment.

<電子光学装置>
図3は、電子光学装置70の構成を示す図である。図4は、電子光学装置70におけるビーム経路を説明するための図である。電子光学装置70の検査対象(試料)は、試料Wである。試料Wは、シリコンウエハ、ガラスマスク、半導体基板、半導体パターン基板、又は、金属膜を有する基板等である。本実施の形態に係る電子線検査装置は、これらの基板からなる試料Wの表面上の異物の存在を検出する。異物は、絶縁物、導電物、半導体材料、又はこれらの複合体等である。異物の種類は、パーティクル、洗浄残物(有機物)、表面での反応生成物等である。
<Electronic optical device>
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the electro-optical device 70. FIG. 4 is a diagram for explaining a beam path in the electron optical device 70. The inspection target (sample) of the electron optical device 70 is the sample W. The sample W is a silicon wafer, a glass mask, a semiconductor substrate, a semiconductor pattern substrate, a substrate having a metal film, or the like. The electron beam inspection apparatus according to the present embodiment detects the presence of foreign matter on the surface of the sample W made of these substrates. The foreign material is an insulator, a conductive material, a semiconductor material, or a complex thereof. The types of foreign substances are particles, cleaning residues (organic substances), reaction products on the surface, and the like.

図3及び図4に示すように、電子光学装置70は、電子ビームを生成する一次光学系72と、試料Wからの二次放出電子又はミラー電子の拡大像を結像させる二次光学系74と、それらの電子を検出する検出器761と、を備えている。検出器761には、検出器761からの信号を処理する画像処理部763が接続されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the electron optical device 70 includes a primary optical system 72 that generates an electron beam and a secondary optical system 74 that forms an enlarged image of secondary emission electrons or mirror electrons from the sample W. And a detector 761 for detecting these electrons. An image processing unit 763 that processes a signal from the detector 761 is connected to the detector 761.

一次光学系72は、電子ビームを生成し、試料Wに、検出器761の検出サイズをカバーする領域を一括照射する構成である。一次光学系72は、電子銃721と、レンズ722と、アパーチャ723と、ウィーンフィルター726と、レンズ727を有している。電子銃721は、レーザ光源7211と電光面カソード7212とを有しており、電子銃721により電子ビームが生成される。生成された電子ビームは加速され、レンズ722及びアパーチャ723によって整形される。そして、ウィーンフィルター726にて、電子ビームは、磁界によるローレンツ力と電界によるクーロン力の影響を受け、斜め上方から入射して、鉛直下方向に偏向され、試料Wに向かう。レンズ727は、ウィーンフィルター726付近に形成された中間像を試料Wに投影する。一次ビームは、試料W付近で減速され、試料Wに入射する、もしくは試料W近傍で反射される。   The primary optical system 72 is configured to generate an electron beam and collectively irradiate the sample W with an area covering the detection size of the detector 761. The primary optical system 72 includes an electron gun 721, a lens 722, an aperture 723, a Wien filter 726, and a lens 727. The electron gun 721 has a laser light source 7211 and a light emitting surface cathode 7212, and an electron beam is generated by the electron gun 721. The generated electron beam is accelerated and shaped by the lens 722 and the aperture 723. In the Wien filter 726, the electron beam is affected by the Lorentz force due to the magnetic field and the Coulomb force due to the electric field, is incident obliquely from above, is deflected vertically downward, and travels toward the sample W. The lens 727 projects an intermediate image formed in the vicinity of the Wien filter 726 onto the sample W. The primary beam is decelerated near the sample W and is incident on the sample W or reflected near the sample W.

一次光学系72は、プレチャージの帯電用電子ビームと撮像電子ビームの双方の照射を行う。一次ビームの試料Wへの入射エネルギー(ランディングエネルギー)は、試料電位と電子銃の加速電位との差で定義されるが、実験結果では、プレチャージのランディングエネルギーLE1と、撮像電子ビームのランディングエネルギーLE2との差異は、好適には5〜20〔eV〕である。   The primary optical system 72 irradiates both a precharged electron beam for charging and an imaging electron beam. The incident energy (landing energy) of the primary beam to the sample W is defined by the difference between the sample potential and the acceleration potential of the electron gun. The experimental results show that the precharge landing energy LE1 and the landing energy of the imaging electron beam The difference from LE2 is preferably 5 to 20 [eV].

この点に関し、試料Wの表面21上の異物と周囲との電位差があるときに、プレチャージのランディングエネルギーLE1を負帯電領域で照射したとする。LE1の値に応じて、チャージアップ電圧は異なる。LE1とLE2の相対比が変わるからである(LE2は上記のように撮像電子ビームのランディングエネルギーである)。LE1が大きいとチャージアップ電圧が高くなり、これにより、異物の上方の位置(検出器761により近い位置)で反射ポイントが形成される。この反射ポイントの位置に応じて、ミラー電子の軌道と透過率が変化する。したがって、反射ポイントに応じて、最適なチャージアップ電圧条件が決まる。また、LE1が低すぎると、ミラー電子形成の効率が低下する。このLE1とLE2との差異は、望ましくは5〜20〔eV〕である。また、LE1の値は、好ましくは0〜40〔eV〕であり、更に好ましくは5〜20〔eV〕である。   In this regard, when there is a potential difference between the foreign matter on the surface 21 of the sample W and the surroundings, it is assumed that the precharge landing energy LE1 is irradiated in the negatively charged region. The charge-up voltage varies depending on the value of LE1. This is because the relative ratio of LE1 and LE2 changes (LE2 is the landing energy of the imaging electron beam as described above). When LE1 is large, the charge-up voltage becomes high, whereby a reflection point is formed at a position above the foreign substance (position closer to the detector 761). Depending on the position of this reflection point, the trajectory and transmittance of the mirror electrons change. Therefore, an optimum charge-up voltage condition is determined according to the reflection point. On the other hand, if LE1 is too low, the efficiency of forming mirror electrons decreases. The difference between LE1 and LE2 is preferably 5 to 20 [eV]. The value of LE1 is preferably 0 to 40 [eV], more preferably 5 to 20 [eV].

ウィーンフィルター726の電界と磁界の条件を調整することにより、一次電子ビームの試料Wへの入射角を定めることができる。例えば、一次ビームが、試料Wに対して垂直に入射するように、ウィーンフィルター726の条件を設定可能である。更に感度を増大するためには、例えば、試料Wに対する一次光学系の電子ビームの入射角度をわずかに傾けることが効果的である。適当な傾き角は、0.05〜10度であり、好ましくは0.1〜3度程度である。   By adjusting the conditions of the electric field and magnetic field of the Wien filter 726, the incident angle of the primary electron beam on the sample W can be determined. For example, the conditions of the Wien filter 726 can be set so that the primary beam is incident on the sample W perpendicularly. In order to further increase the sensitivity, for example, it is effective to slightly tilt the incident angle of the electron beam of the primary optical system with respect to the sample W. An appropriate inclination angle is 0.05 to 10 degrees, preferably about 0.1 to 3 degrees.

このように、異物に対してわずかな入射角を持って電子ビームを照射させることにより、異物からの信号を強くし、同時に、ミラー電子の軌道が二次光学系光軸中心から外れない条件を形成することができるためにミラー電子の透過率を高めることができる。したがって、異物をチャージアップさせて、ミラー電子を導くときに、傾いた電子ビームが大変有利に用いられる。   In this way, by irradiating the foreign object with an electron beam with a slight incident angle, the signal from the foreign object is strengthened, and at the same time, the condition that the mirror electron trajectory does not deviate from the center of the optical axis of the secondary optical system. Since it can be formed, the transmittance of mirror electrons can be increased. Therefore, the tilted electron beam is very advantageously used when the foreign particles are charged up to guide the mirror electrons.

ステージ装置50上には試料Wがあり、試料Wの上に異物がある。一次ビームは、ランディングエネルギーLE5〜10〔eV〕で試料Wの表面21に照射される。予めチャージアップされた異物によって一次ビームの電子が異物に接触せずに跳ね返される。こうして生成されたミラー電子が二次光学系74により検出器761に導かれる。同時に、チャージアップされていない試料Wの表面21に照射された一次ビームによる二次放出電子も生成される。しかし、ランディングエネルギーLE5〜10〔eV〕程度の電子照射による二次電子放出効率は0に近い上、二次電子は、試料Wの表面21からLambertのcos則に近い角度分布で放出されるため、二次電子は二次電子光学系のアパーチャ742によりそのほとんどがカットされ、検出器761に到達する二次電子割合は、低い値であり、例えば、0.5〜4.0%程度である。一方、一次電子に対するミラー電子の割合はほぼ1であり、かつ、散乱は二次電子の角度分布よりも少ないので、ミラー電子は、高い透過率で検出器761に到達する。したがって、異物由来の信号が、高いコントラストで検出される。   There is a sample W on the stage device 50, and there is a foreign substance on the sample W. The primary beam is applied to the surface 21 of the sample W with landing energy LE5 to 10 [eV]. Electrons of the primary beam are bounced back without contacting the foreign matter by the foreign matter charged up in advance. The mirror electrons thus generated are guided to the detector 761 by the secondary optical system 74. At the same time, secondary emission electrons by the primary beam irradiated on the surface 21 of the sample W that is not charged up are also generated. However, the secondary electron emission efficiency by electron irradiation with landing energy LE of about 5 to 10 [eV] is close to 0, and secondary electrons are emitted from the surface 21 of the sample W with an angular distribution close to Lambert's cos law. Most of the secondary electrons are cut by the aperture 742 of the secondary electron optical system, and the proportion of secondary electrons reaching the detector 761 is a low value, for example, about 0.5 to 4.0%. . On the other hand, since the ratio of the mirror electrons to the primary electrons is approximately 1, and the scattering is smaller than the angular distribution of the secondary electrons, the mirror electrons reach the detector 761 with high transmittance. Therefore, a signal derived from a foreign object is detected with high contrast.

また、異物由来のミラー電子の像は、チャージアップした異物が形成する局所電界の効果によって、実際の大きさよりも大きく検出器761に投影される。拡大率は5〜50倍に及ぶ。典型的な条件では、拡大率が20〜30倍であることが多い。拡大された異物のサイズが、検出器761の画素サイズの3倍以上あれば、異物として検出可能であるから、二次光学系74の投影倍率を小さくして検出器761の画素サイズを大きくして一度に検出できる面積を大きくすることにより、高速・高スループットな検査が実現できる。   Further, the image of the mirror electrons derived from the foreign matter is projected onto the detector 761 larger than the actual size due to the effect of the local electric field formed by the charged-up foreign matter. The enlargement ratio ranges from 5 to 50 times. Under typical conditions, the magnification is often 20 to 30 times. If the size of the expanded foreign matter is 3 times or more the pixel size of the detector 761, it can be detected as a foreign matter. Therefore, the projection magnification of the secondary optical system 74 is reduced to increase the pixel size of the detector 761. By increasing the area that can be detected at once, high-speed and high-throughput inspection can be realized.

例えば、異物のサイズが直径20〔nm〕である場合に、検出器761の画素サイズが60〔nm〕、100〔nm〕、500〔nm〕等でよい。この例ように、異物の3倍以上の検出器761の画素サイズを用いて異物の撮像及び検査を行うことが可能となる。このことは、SEM方式等に比べて、高スループット化のために著しく優位な特徴である。   For example, when the size of the foreign matter is 20 [nm] in diameter, the pixel size of the detector 761 may be 60 [nm], 100 [nm], 500 [nm], or the like. As in this example, it is possible to image and inspect a foreign object using a pixel size of the detector 761 that is three times or more that of the foreign object. This is a feature that is remarkably superior for increasing the throughput as compared with the SEM method or the like.

二次光学系74は、試料Wから反射した電子もしくは試料Wの表面21から放出された二次電子の分布を、検出器761に拡大投影する手段である。二次光学系74は、レンズ727、740、741、と、NAアパーチャ742と、検出器761と、を有している。電子は、試料Wから反射して、対物レンズ727及びウィーンフィルター726を再度通過する。そして、電子は二次光学系74に導かれる。二次光学系74においては、レンズ740、NAアパーチャ742、レンズ741を通して試料W由来の電子信号を検出器761に結像させる。   The secondary optical system 74 is means for enlarging and projecting the distribution of the electrons reflected from the sample W or the secondary electrons emitted from the surface 21 of the sample W onto the detector 761. The secondary optical system 74 includes lenses 727, 740 and 741, an NA aperture 742, and a detector 761. The electrons are reflected from the sample W and pass through the objective lens 727 and the Wien filter 726 again. Then, the electrons are guided to the secondary optical system 74. In the secondary optical system 74, an electron signal derived from the sample W is imaged on the detector 761 through the lens 740, the NA aperture 742, and the lens 741.

NAアパーチャ742は、二次系の透過率・収差を規定する役目を持っている。異物からの信号(ミラー電子等)と周囲(正常部)の信号の差異が大きくなるようにNAアパーチャ742のサイズ及び位置が選択される。あるいは、周囲の信号に対する異物からの信号の割合が大きくなるように、NAアパーチャ742のサイズ及び位置が選択される。これにより、S/Nを高くすることができる。   The NA aperture 742 has a function of defining the transmittance and aberration of the secondary system. The size and position of the NA aperture 742 are selected so that the difference between a signal from a foreign object (such as mirror electrons) and a signal from the surrounding (normal part) becomes large. Alternatively, the size and position of the NA aperture 742 are selected so that the ratio of the signal from the foreign object to the surrounding signal is increased. Thereby, S / N can be made high.

例えば、φ50〜φ3000〔μm〕の範囲で、NAアパーチャ742が選択可能であるとする。検出される電子には、ミラー電子と二次放出電子が混在しているとする。このような状況でミラー電子像のS/Nを向上するために、アパーチャサイズの選択が有利である。この場合、二次放出電子の透過率を低下させて、ミラー電子の透過率を維持できるようにNAアパーチャ742のサイズを選択することが好適である。   For example, it is assumed that the NA aperture 742 can be selected in the range of φ50 to φ3000 [μm]. It is assumed that mirror electrons and secondary emission electrons are mixed in the detected electrons. In order to improve the S / N of the mirror electron image in such a situation, the selection of the aperture size is advantageous. In this case, it is preferable to select the size of the NA aperture 742 so that the transmittance of secondary emission electrons can be reduced and the transmittance of mirror electrons can be maintained.

例えば、一次電子ビームの入射角度が3°であるとき、ミラー電子の反射角度がほぼ3°である。この場合、ミラー電子の軌道が通過できる程度のNAアパーチャ742のサイズを選択することが好適である。例えば、適当なサイズはφ250〔μm〕である。NAアパーチャ(径φ250〔μm〕)に制限されるために、二次放出電子の透過率は低下する。したがって、ミラー電子像のS/Nを向上することが可能となる。例えば、アパーチャ径をφ2000からφ250〔μm〕にすると、バックグランド階調(ノイズレベル)を1/2以下に低減できる。   For example, when the incident angle of the primary electron beam is 3 °, the reflection angle of the mirror electrons is approximately 3 °. In this case, it is preferable to select a size of the NA aperture 742 that allows the trajectory of mirror electrons to pass. For example, a suitable size is φ250 [μm]. Since it is limited to the NA aperture (diameter φ250 [μm]), the transmittance of secondary emission electrons is reduced. Therefore, the S / N of the mirror electron image can be improved. For example, when the aperture diameter is changed from φ2000 to φ250 [μm], the background gradation (noise level) can be reduced to ½ or less.

異物は、任意の種類の材料で構成されてよく、例えば半導体、絶縁物、金属等でよく、又はそれらが混在してもよい。異物表面には自然酸化膜等が形成されるので、異物は絶縁材料で覆われることになる。よって、異物の材料が金属であっても、酸化膜にてチャージアップが発生する。このチャージアップが本例に好適に利用される。   The foreign material may be composed of any kind of material, for example, a semiconductor, an insulator, a metal, or the like, or a mixture thereof. Since a natural oxide film or the like is formed on the surface of the foreign matter, the foreign matter is covered with an insulating material. Therefore, even if the foreign material is a metal, charge-up occurs in the oxide film. This charge-up is preferably used in this example.

検出器761は、二次光学系74により導かれた電子を検出する手段である。検出器761は、二次元イメージセンサ7611を含んでいる。二次元イメージセンサ7611には、二次元方向に複数の画素が配列されている。   The detector 761 is means for detecting electrons guided by the secondary optical system 74. The detector 761 includes a two-dimensional image sensor 7611. The two-dimensional image sensor 7611 has a plurality of pixels arranged in a two-dimensional direction.

二次元イメージセンサ7611には、EB(Electron Bombardment)半導体センサを適用することができる。例えば、二次元イメージセンサ7611には、EB−CMOSセンサが適用されてよい。EB−CMOSセンサは、電子ビーム(二次ビーム)をそれに直接入射させることができる。したがって、光電変換機構や光伝達機構による分解能の劣化が無く、高いMTF(Modulation Transfer Function)及びコントラストを得ることが可能となる。また、EB−CMOSを用いると、小さい異物の弱い信号のS/Nを上げることが可能である。したがって、より高い感度を得ることができる。S/Nの向上は1.2〜2倍に達する。なお、二次元イメージセンサとして、EB−CCDセンサが用いられてもよく、EB−TDIセンサが用いられてもよい。   An EB (Electron Bombardment) semiconductor sensor can be applied to the two-dimensional image sensor 7611. For example, an EB-CMOS sensor may be applied to the two-dimensional image sensor 7611. The EB-CMOS sensor can directly make an electron beam (secondary beam) incident on it. Therefore, there is no deterioration in resolution due to the photoelectric conversion mechanism or the light transmission mechanism, and a high MTF (Modulation Transfer Function) and contrast can be obtained. In addition, when EB-CMOS is used, it is possible to increase the S / N of a weak signal of a small foreign matter. Therefore, higher sensitivity can be obtained. The improvement in S / N reaches 1.2 to 2 times. As the two-dimensional image sensor, an EB-CCD sensor or an EB-TDI sensor may be used.

また、二次元イメージセンサ7611には、CCD(Charge Coupled Device)またはTDI(Time Delay Integration)−CCDが適用されてよい。これらは、電子を光に変換してから信号検出を行うセンサである。そのため、光電変換等の手段が必要である。よって、光電変換やシンチレータを用いて、電子が光に変換される。光の像情報は、光を検知するTDIに伝達される。こうして電子が検出される。   In addition, a CCD (Charge Coupled Device) or a TDI (Time Delay Integration) -CCD may be applied to the two-dimensional image sensor 7611. These are sensors that detect signals after converting electrons to light. Therefore, means such as photoelectric conversion are necessary. Therefore, electrons are converted into light by using photoelectric conversion or scintillator. The image information of light is transmitted to TDI that detects light. In this way, electrons are detected.

なお、二次元イメージセンサ7611の画素数は、2k×2k〜10k×10kとすることができる。また、二次元イメージセンサ7611のデータレートは、10GPPS以下とすることができる。さらに、二次元イメージセンサ7611の画素サイズは1〜15μmとすることができる。   Note that the number of pixels of the two-dimensional image sensor 7611 can be 2 k × 2 k to 10 k × 10 k. Further, the data rate of the two-dimensional image sensor 7611 can be set to 10 GPPS or less. Furthermore, the pixel size of the two-dimensional image sensor 7611 can be set to 1 to 15 μm.

画像処理部763は、検出器761で得られた二次ビーム像に対して、ノイズリダクション処理、積算処理、サブピクセルアライメント等の画像処理を行う。この画像処理部763の処理速度は、10GPPS以下とすることができる。   The image processing unit 763 performs image processing such as noise reduction processing, integration processing, and sub-pixel alignment on the secondary beam image obtained by the detector 761. The processing speed of the image processing unit 763 can be 10 GPPS or less.

電子光学装置70について、さらに説明する。試料Wは、x、y、z、θ方向に移動可能なステージ装置50に設置される。ステージ装置50と光学顕微鏡871により、高精度のアライメントが行われる。そして、写像投影光学系が電子ビームを用いて試料Wの異物検査及びパターン欠陥検査を行う。ここで、試料Wの表面21の電位が重要である。表面電位を測定するために、真空中で測定可能な表面電位測定装置がメインチャンバ160に取り付けられている。この表面電位測定器が、試料W上の二次元の表面電位分布を測定する。測定結果に基づき、電子像を形成する二次光学系74においてフォーカス制御が行われる。試料Wの二次元的位置のフォーカスマップが、電位分布を元に製作される。このマップを用いて、検査中のフォーカスを変更制御しながら、検査が行われる。これにより、場所による表面電位の変化に起因する像のボケや歪みを減少でき、精度のよい安定した画像取得及び検査を行うことが可能となる。   The electron optical device 70 will be further described. The sample W is placed on a stage device 50 that can move in the x, y, z, and θ directions. High-precision alignment is performed by the stage apparatus 50 and the optical microscope 871. Then, the mapping projection optical system performs foreign matter inspection and pattern defect inspection of the sample W using the electron beam. Here, the potential of the surface 21 of the sample W is important. In order to measure the surface potential, a surface potential measuring device capable of measuring in vacuum is attached to the main chamber 160. This surface potential measuring device measures a two-dimensional surface potential distribution on the sample W. Based on the measurement result, focus control is performed in the secondary optical system 74 that forms an electronic image. A focus map of the two-dimensional position of the sample W is produced based on the potential distribution. Using this map, the inspection is performed while changing and controlling the focus during the inspection. As a result, blurring and distortion of the image due to changes in the surface potential depending on the location can be reduced, and accurate and stable image acquisition and inspection can be performed.

また、異物の検査では、異物からのミラー信号を効率よく取得することが重要である。NAアパーチャ742の位置は、信号の透過率と収差を規定するので、大変に重要である。試料Wの表面21の一点から出射した二次放出電子は、概ねLambertのコサイン則に従い放出され、NA位置では均一に広い領域(例えば、φ3〔mm〕)に到達する。したがって、二次放出電子は、NAアパーチャ742の位置に鈍感である。これに対し、ミラー電子の場合、試料Wの表面21での反射角度が、一次電子ビームの入射角度と同程度となる。そのため、ミラー電子は、小さな広がりを示し、小さなビーム径でNAアパーチャ742に到達する。例えば、ミラー電子の広がり領域は、二次放出電子の広がり領域の1/20以下となる。したがって、ミラー電子は、NAアパーチャ742の位置に大変敏感である。NA位置でのミラー電子の広がり領域は、通常、φ10〜100〔μm〕の領域となる。よって、ミラー電子強度の最も高い位置を求めて、その求められた位置にNAアパーチャ742の中心位置を配置することが、大変有利である。   Further, in the inspection of foreign matter, it is important to efficiently acquire a mirror signal from the foreign matter. The position of the NA aperture 742 is very important because it defines signal transmission and aberrations. Secondary emission electrons emitted from one point of the surface 21 of the sample W are generally emitted in accordance with Lambert's cosine law and reach a uniformly wide region (for example, φ3 [mm]) at the NA position. Therefore, secondary emission electrons are insensitive to the position of the NA aperture 742. On the other hand, in the case of mirror electrons, the reflection angle on the surface 21 of the sample W is approximately the same as the incident angle of the primary electron beam. Therefore, the mirror electrons show a small spread and reach the NA aperture 742 with a small beam diameter. For example, the spreading region of the mirror electrons is 1/20 or less of the spreading region of the secondary emission electrons. Therefore, the mirror electrons are very sensitive to the position of the NA aperture 742. The spreading region of the mirror electrons at the NA position is usually a region of φ10 to 100 [μm]. Therefore, it is very advantageous to obtain the position where the mirror electron intensity is the highest and arrange the center position of the NA aperture 742 at the obtained position.

このような適切な位置へのNAアパーチャ742の設置を実現するために、好ましい実施の形態では、NAアパーチャ742が、電子コラムの真空中で、1〔μm〕程度の精度で、x、y方向に移動される。NAアパーチャ742を移動させながら、信号強度が計測される。そして、信号強度が最も高い位置が求められ、その求められた座標位置にNAアパーチャ742の中心が設置される。   In order to realize the installation of the NA aperture 742 at such an appropriate position, in the preferred embodiment, the NA aperture 742 is in the x and y directions with an accuracy of about 1 μm in the vacuum of the electron column. Moved to. The signal intensity is measured while moving the NA aperture 742. Then, the position with the highest signal intensity is obtained, and the center of the NA aperture 742 is set at the obtained coordinate position.

信号強度の計測には、EB−CCD745が大変有利に用いられる。これにより、ビームの二次元的な情報を知ることができ、検出器761に入射する電子数を求めることができるので、定量的な信号強度の評価が可能となるからである。   The EB-CCD 745 is very advantageously used for signal intensity measurement. Thereby, two-dimensional information of the beam can be known, and the number of electrons incident on the detector 761 can be obtained, so that quantitative signal intensity evaluation can be performed.

あるいは、NAアパーチャ742の位置と検出器761の検出面の位置とが共役の関係を実現するように、レンズ741の条件が設定されてよい。この構成も大変有利である。これにより、NAアパーチャ742の位置のビームの像を、検出器761の検出面に結像される。したがって、NAアパーチャ742の位置におけるビームプロファイルを、検出器761を用いて観察することができる。   Alternatively, the condition of the lens 741 may be set so that the position of the NA aperture 742 and the position of the detection surface of the detector 761 realize a conjugate relationship. This configuration is also very advantageous. As a result, an image of the beam at the position of the NA aperture 742 is formed on the detection surface of the detector 761. Therefore, the beam profile at the position of the NA aperture 742 can be observed using the detector 761.

また、NAアパーチャ742のNAサイズ(アパーチャ径)も重要である。上述のようにミラー電子の信号領域が小さいので、効果的なNAサイズは、10〜200〔μm〕程度である。   The NA size (aperture diameter) of the NA aperture 742 is also important. Since the signal region of the mirror electrons is small as described above, the effective NA size is about 10 to 200 [μm].

この点に関し、電子の像は、ミラー電子と二次放出電子により形成される。上記のアパーチャサイズの設定により、ミラー電子の割合をより高めることが可能となる。これにより、ミラー電子のコントラストを高めることができ、つまり、異物のコントラストを高めることができる。   In this regard, an electron image is formed by mirror electrons and secondary emission electrons. By setting the aperture size, the ratio of mirror electrons can be further increased. Thereby, the contrast of mirror electrons can be increased, that is, the contrast of foreign matter can be increased.

更に詳細に説明すると、アパーチャの孔を小さくすると、アパーチャ面積に反比例して二次放出電子が減少する。そのため、正常部の階調が小さくなる。しかし、ミラー信号は変化せず、異物の階調は変化しない。よって、周囲の階調が低減した分だけ、異物のコントラストを大きくでき、より高いS/Nが得られる。   More specifically, when the aperture hole is made smaller, secondary emission electrons decrease in inverse proportion to the aperture area. Therefore, the gradation of the normal part becomes small. However, the mirror signal does not change and the gradation of the foreign matter does not change. Accordingly, the contrast of the foreign matter can be increased by the amount of reduction in the surrounding gradation, and a higher S / N can be obtained.

また、x、y方向だけでなく、z軸方向にアパーチャの位置調整を行えるように、アパーチャ等が構成されてよい。この構成も有利である。アパーチャは、ミラー電子が最も絞られる位置に好適に設置される。これによりミラー電子の収差の低減、及び、二次放出電子の削減を、大変効果的に行うことができる。したがって、より高いS/Nを得ることが可能となる。   Further, an aperture or the like may be configured so that the position of the aperture can be adjusted not only in the x and y directions but also in the z axis direction. This configuration is also advantageous. The aperture is preferably installed at a position where the mirror electrons are most narrowed. Thereby, the reduction of the aberration of the mirror electrons and the reduction of the secondary emission electrons can be performed very effectively. Therefore, higher S / N can be obtained.

<電子像追従方式>
電子光学装置70について、さらに説明する。図3に示すように、一次光学系72は、一次ビームの経路に沿って、その経路を囲うように設けられた第1の高圧基準管701を備えている。なお、一次光学系72において、エミッション電流は10μA〜10mAとすることができ、透過率は20〜50%とすることができ、スポットサイズはφ1〜φ100μmとすることができ、照射領域のサイズ(照野サイズ)はφ10〜φ1000μmとすることができ、光学系倍率は10〜1/10とすることができる。
<Electronic image tracking method>
The electron optical device 70 will be further described. As shown in FIG. 3, the primary optical system 72 includes a first high-pressure reference tube 701 provided along the path of the primary beam so as to surround the path. In the primary optical system 72, the emission current can be set to 10 μA to 10 mA, the transmittance can be set to 20 to 50%, the spot size can be set to φ1 to φ100 μm, and the size of the irradiation region ( The illumination field size) can be φ10 to φ1000 μm, and the optical system magnification can be 10 to 1/10.

二次光学系74における二次ビームの経路の途中には、高速偏向器749が設けられている。具体的には、高速偏向器749は、NAアパーチャ742よりも検出器761側に設けられている。この高速偏向器749は、多極子(本実施の形態では、12極)から構成され、二次ビームを任意の方向に偏向すると同時に、4極子場、6極子場および8極子場を重畳して印加することにより、偏向に伴って発生する収差を低減することができる。この偏向方向(偏向量)は、偏向制御装置90として機能する制御装置2によって制御される。高速偏向器749の構成についてはさらに後述する。なお、高速偏向器749に用いる多極子は、8極、4極等の多極子であってもよい。   A high-speed deflector 749 is provided in the middle of the path of the secondary beam in the secondary optical system 74. Specifically, the high-speed deflector 749 is provided closer to the detector 761 than the NA aperture 742. This high-speed deflector 749 is composed of multipole elements (12 poles in the present embodiment), deflects the secondary beam in an arbitrary direction, and simultaneously superimposes the quadrupole field, hexapole field, and octupole field. By applying this, it is possible to reduce aberrations that occur with deflection. This deflection direction (deflection amount) is controlled by the control device 2 that functions as the deflection control device 90. The configuration of the high-speed deflector 749 will be further described later. The multipole used in the high-speed deflector 749 may be a multipole such as an 8-pole or 4-pole.

なお、二次光学系74の結像倍率は10〜10000倍とすることができ、二次元イメージセンサ7611の1画素で捉える試料のサイズを1〜1000nm(1〜1000nm/pixel)とすることができ、NAアパーチャ742の透過率を10〜50%とすることができ、最小欠陥感度を1〜200nmとすることができる。   Note that the imaging magnification of the secondary optical system 74 can be 10 to 10000 times, and the size of the sample captured by one pixel of the two-dimensional image sensor 7611 is 1 to 1000 nm (1 to 1000 nm / pixel). The transmittance of the NA aperture 742 can be 10 to 50%, and the minimum defect sensitivity can be 1 to 200 nm.

制御装置2は、上述のように高速偏向器749の偏向方向を制御する偏向制御装置として機能するとともに、電子光学装置70のその他の動作を制御する電子光学制御装置、ステージ装置50を制御するステージ制御装置、試料Wを搬送するための構成を制御する搬送制御装置、二次元イメージセンサ7611の撮像を制御する撮像制御装置等としても機能する。特に、本実施の形態では、検査中にステージ装置50によって試料Wが一定速度で移動するが、制御装置2は、ステージ装置50を制御して、この試料Wの移動制御を行う。なお、図3では、図1及び図2における固定テーブル51、Yテーブル52、Xテーブル53及び回転テーブル54の組に符号56を付して示している。   The control device 2 functions as a deflection control device that controls the deflection direction of the high-speed deflector 749 as described above, and also controls the other operations of the electro-optical device 70 and the stage that controls the stage device 50. It also functions as a control device, a transport control device that controls the configuration for transporting the sample W, an imaging control device that controls the imaging of the two-dimensional image sensor 7611, and the like. In particular, in the present embodiment, the sample W is moved at a constant speed by the stage device 50 during the inspection, but the control device 2 controls the movement of the sample W by controlling the stage device 50. In FIG. 3, the set 56 of the fixed table 51, Y table 52, X table 53, and rotating table 54 in FIGS.

図5(a)は、二次ビームが試料Wの移動に追従するように二次ビームを偏向する高速偏向器749の動作を説明する図である。図5(a)に示すように、試料Wが右方向に連続的に移動している場合において、高速偏向器749は、試料W上の位置A1からの二次ビームが二次元イメージセンサ7611に二次ビーム像を結像するように二次ビームを偏向し、この試料Wが右方向に移動していく間、その移動に伴って、位置A1にあった試料Wの部分の二次ビーム像が常に二次元イメージセンサ7611上の同じ位置に結像するように、タイムステップdt毎に二次ビームの偏向方向と偏向量を変更する。即ち、高速偏向器749は、二次元イメージセンサ7611から見ると二次ビーム像が一定時間静止しているように、動作させる。なお、タイムステップdtは、試料Wの移動速度vと二次光学系74の結像倍率の絶対値Mとを積算した二次元イメージセンサ7611上の移動速度(像面移動速度)とdtとの積が、二次元イメージセンサ7611の1画素の大きさを超えない程度である事が望ましく、動作周期としては100kHz〜100MHzが好適である。   FIG. 5A is a diagram for explaining the operation of the high-speed deflector 749 that deflects the secondary beam so that the secondary beam follows the movement of the sample W. FIG. As shown in FIG. 5A, when the sample W is continuously moving in the right direction, the high-speed deflector 749 causes the secondary beam from the position A1 on the sample W to the two-dimensional image sensor 7611. The secondary beam is deflected so as to form a secondary beam image, and while the sample W is moving in the right direction, the secondary beam image of the portion of the sample W at the position A1 is accompanied by the movement. So that the image is always formed at the same position on the two-dimensional image sensor 7611, the deflection direction and the deflection amount of the secondary beam are changed at each time step dt. That is, the high-speed deflector 749 is operated so that the secondary beam image is stationary for a predetermined time when viewed from the two-dimensional image sensor 7611. The time step dt is the difference between the moving speed (image surface moving speed) on the two-dimensional image sensor 7611 obtained by integrating the moving speed v of the sample W and the absolute value M of the imaging magnification of the secondary optical system 74, and dt. It is desirable that the product does not exceed the size of one pixel of the two-dimensional image sensor 7611, and the operation cycle is preferably 100 kHz to 100 MHz.

このような二次ビームの偏向方向と偏向量の変更(追従)によって、位置A1にあった試料Wの部分が移動によって位置A2の位置に到達するまでの間、二次元イメージセンサ7611には、常に、最初に位置A1にあった試料Wの部分からの二次ビームが入射することになり、この期間(一周期)は、二次元イメージセンサ7611は試料Wの同じ領域について、二次ビーム像を撮像することになる。位置A1にあった試料Wの部分が位置A2に達すると、高速偏向器749は、視野領域を再び位置A1に戻す。これによって、現在位置A1にある試料Wの先の撮像領域の隣接領域の二次ビーム像を撮像する。二次元イメージセンサ7611の視野領域が位置A2から位置A1に戻った後は、同様にして、試料Wの移動に追従して、試料Wの部分の二次ビーム像が常に二次元イメージセンサ7611上の同じ位置に結像するように、高速偏向器749によって二次ビームの偏向方向と偏向量をタイムステップdt毎に変更させる。   By such change (follow-up) of the deflection direction and deflection amount of the secondary beam, the two-dimensional image sensor 7611 holds until the portion of the sample W at the position A1 reaches the position A2 by movement. The secondary beam from the portion of the sample W that was initially at the position A1 is always incident, and during this period (one period), the two-dimensional image sensor 7611 performs the secondary beam image for the same region of the sample W. Will be imaged. When the portion of the sample W that has been at the position A1 reaches the position A2, the high-speed deflector 749 returns the visual field region to the position A1 again. As a result, a secondary beam image of an area adjacent to the previous imaging area of the sample W at the current position A1 is captured. Similarly, after the field of view of the two-dimensional image sensor 7611 returns from the position A2 to the position A1, the secondary beam image of the portion of the sample W is always on the two-dimensional image sensor 7611 following the movement of the sample W. The high-speed deflector 749 changes the deflection direction and the deflection amount of the secondary beam every time step dt so as to form an image at the same position.

上記のように二次元イメージセンサ7611の視野領域は、位置A1と位置A2との間を往復するが、視野領域には常に一次ビームが照射されていなければならない。これを実現するためには、図5(b)に示すように、一次ビームの照射領域EFが、位置A1における視野領域VF1と位置A2における視野領域VF2とをすべてカバーするように一次ビームを試料Wに照射すればよく、すなわち、照射領域EFが視野領域2個分の大きさを有していればよい。この場合には、一次ビームの照射領域EFは常にこの位置に固定しておくことができる。   As described above, the field area of the two-dimensional image sensor 7611 reciprocates between the position A1 and the position A2, but the field area must always be irradiated with the primary beam. In order to realize this, as shown in FIG. 5B, the primary beam is irradiated on the sample so that the irradiation region EF of the primary beam covers all of the visual field region VF1 at the position A1 and the visual field region VF2 at the position A2. What is necessary is just to irradiate W, ie, the irradiation area | region EF should just have the magnitude | size for two visual field areas. In this case, the irradiation region EF of the primary beam can always be fixed at this position.

また、図5(c)に示すように、一次ビームの照射領域を試料W及び視野領域の移動に追従させて、位置A1における照射領域EF1から位置A2における照射領域EF2まで移動させてもよい。このときの一次ビームの照射領域の変更は、ウィーンフィルター726より電子銃721側に配置した高速偏向器(図示せず)によって一次ビームの偏向方向と偏向量を変更することによって行うことができる。   Further, as shown in FIG. 5C, the irradiation region of the primary beam may be moved from the irradiation region EF1 at the position A1 to the irradiation region EF2 at the position A2 by following the movement of the sample W and the visual field region. At this time, the irradiation region of the primary beam can be changed by changing the deflection direction and the deflection amount of the primary beam by a high-speed deflector (not shown) arranged on the electron gun 721 side from the Wien filter 726.

二次光学系74には、試料である試料Wに近い方から順に第2の高圧基準管702、第3の高圧基準管703、及び第4の高圧基準管704が、それぞれ二次ビームの経路に沿って、この経路を囲うように設けられている。第2の高圧基準管702は、試料Wとビーム分離器としてのウィーンフィルター726との間に設けられ、第3の高圧基準管703は、ウィーンフィルター726よりも二次元イメージセンサ7611側に設けられ、第4の高圧基準管704は、第3の高圧基準管703と検出器761との間に設けられる。NAアパーチャ742は第3の高圧基準管703の内部に設けられ、高速偏向器749は第4の高圧基準管704の内部に設けられる。   The secondary optical system 74 includes a second high-pressure reference tube 702, a third high-pressure reference tube 703, and a fourth high-pressure reference tube 704 in order from the side closer to the sample W, which is a sample, respectively. Is provided so as to surround this route. The second high-pressure reference tube 702 is provided between the sample W and the Wien filter 726 as a beam separator, and the third high-pressure reference tube 703 is provided on the two-dimensional image sensor 7611 side of the Wien filter 726. The fourth high-pressure reference tube 704 is provided between the third high-pressure reference tube 703 and the detector 761. The NA aperture 742 is provided inside the third high-pressure reference tube 703, and the high-speed deflector 749 is provided inside the fourth high-pressure reference tube 704.

第1の高圧基準管701、第2の高圧基準管702、第3の高圧基準管703、第4の高圧基準管704には、それぞれ第1の電圧V1、第2の電圧V2、第3の電圧V3、第4の電圧V4が印加される。実施の形態では、試料Wを接地電位、検出器761における検出電圧をV5とすると、これらの電圧は、V1=V2=V3、V3>V4、V4=V5の関係にある。検出器761への電子ビームの好適入射エネルギーはその設計段階で予め決まっており、例えば、5keVとすると、V5は5kVである。V1(=V2=V3)は、一次ビームや二次ビームの空間電荷効果の影響や取扱の容易さから決定され、20〜50kVが望ましい。また、NAアパーチャ742に於いて二次ビームの過半はカットされるので、NAアパーチャ742から検出器761までの光路中の空間電荷効果の影響は軽微であるから、第3の高圧基準管703と第4の高圧基準管704の接続部はNAよりも検出器761側に設けられる。このことは、第4の高圧基準管704内に配置される高速偏向器749の電圧電源の高速応答性を確保する上でも好適である。   The first high-voltage reference tube 701, the second high-pressure reference tube 702, the third high-pressure reference tube 703, and the fourth high-pressure reference tube 704 have a first voltage V1, a second voltage V2, and a third voltage, respectively. A voltage V3 and a fourth voltage V4 are applied. In the embodiment, assuming that the sample W is a ground potential and the detection voltage in the detector 761 is V5, these voltages have a relationship of V1 = V2 = V3, V3> V4, and V4 = V5. The suitable incident energy of the electron beam to the detector 761 is determined in advance at the design stage. For example, if it is 5 keV, V5 is 5 kV. V1 (= V2 = V3) is determined from the influence of the space charge effect of the primary beam and the secondary beam and ease of handling, and is preferably 20 to 50 kV. In addition, since the majority of the secondary beam is cut in the NA aperture 742, the influence of the space charge effect in the optical path from the NA aperture 742 to the detector 761 is negligible, so that the third high-pressure reference tube 703 The connecting portion of the fourth high-pressure reference tube 704 is provided closer to the detector 761 than NA. This is also suitable for ensuring the high-speed response of the voltage power supply of the high-speed deflector 749 disposed in the fourth high-pressure reference tube 704.

一方で、異なる2つの電位が接することにより、バイポテンシャルレンズが形成される。この電位差は強いレンズ作用を起こし、また、接する2つの高圧基準管の電位差によって決まるがゆえに固定焦点距離であるので、このレンズ要素の電子光学設計に於ける取扱いが非常に難しい。   On the other hand, a bipotential lens is formed by the contact of two different potentials. Since this potential difference causes a strong lens action and is a fixed focal length because it is determined by the potential difference between two high-pressure reference tubes in contact with each other, it is very difficult to handle this lens element in the electron optical design.

そこで、本実施の形態では、第3の高圧基準管703と第4の高圧基準管704との間に、中間電極750を設けて、この中間電極にV3ともV4とも異なる電位を印加する。多くはV3よりも小さくV4よりも大きい電位であるが、V3より大きくても良いし、V4より小さくても良い。また、V3もしくはV4と同電位でも良い。これによって、異なる電位が接することによって発生するレンズ作用を調整することができる。さらに、中間電極750を、投影レンズ741の物面付近に配置して、投影レンズ741のフィールドレンズとして用いた。   Therefore, in the present embodiment, an intermediate electrode 750 is provided between the third high-pressure reference tube 703 and the fourth high-pressure reference tube 704, and a potential different from V3 and V4 is applied to the intermediate electrode. Most of the potentials are smaller than V3 and larger than V4, but may be larger than V3 or smaller than V4. Further, it may be the same potential as V3 or V4. This makes it possible to adjust the lens action that occurs when different potentials are in contact. Further, the intermediate electrode 750 is disposed near the object surface of the projection lens 741 and used as a field lens of the projection lens 741.

図6は、高速偏向器と結像レンズと中間電極との組み合わせユニットの構成を示す図である。中間電極750は、例えば40kVの第3の電圧を印加される第3の高圧基準管703と、例えば5kVの第4の電圧を印加される第4の高圧基準管704との間に、第3の高圧基準管703及び第4の高圧基準管704に接することなく配置され、例えば5kV〜20kVの中間電圧を印加される。   FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a combination unit of a high-speed deflector, an imaging lens, and an intermediate electrode. The intermediate electrode 750 includes a third high voltage reference tube 703 to which a third voltage of 40 kV, for example, is applied, and a fourth high voltage reference tube 704 to which a fourth voltage of, for example, 5 kV is applied. The high-voltage reference tube 703 and the fourth high-pressure reference tube 704 are arranged in contact with each other, and an intermediate voltage of, for example, 5 kV to 20 kV is applied.

高速偏向器749は、二次ビームの偏向を高精度で行うため、上述のように12極子構造を用いている。12極は、光軸に対して周方向に等角度間隔で配置されており、制御装置2によって個別に電圧を印加することが可能である。第4の高圧基準管によって第4の電圧V4に重畳された高速偏向用の電源及びアンプを用いることで、高速偏向器749の電圧精度を向上させている。   The high-speed deflector 749 uses a 12-pole structure as described above in order to deflect the secondary beam with high accuracy. The 12 poles are arranged at equiangular intervals in the circumferential direction with respect to the optical axis, and can be individually applied with voltage by the control device 2. The voltage accuracy of the high-speed deflector 749 is improved by using the power source and the amplifier for high-speed deflection superimposed on the fourth voltage V4 by the fourth high-voltage reference tube.

投影レンズ741には、ダブルギャップ型磁場レンズを採用している。上側コイル7411と下側コイル7412の磁束方向を逆にすることで、二次ビームの像をほぼ無回転で投影させることができる。また、上側コイル7411と下側コイル7412の磁束の比を変化させることで、像の回転を微調整し、S字歪と呼ばれる磁場レンズ特有の歪を低減することができる。また、この磁場レンズ用コイル7411、7412は、2配線方式であり、これによって一定電力で温度を安定化させることができる。   The projection lens 741 employs a double gap type magnetic lens. By reversing the magnetic flux directions of the upper coil 7411 and the lower coil 7412, the image of the secondary beam can be projected almost without rotation. Further, by changing the ratio of the magnetic flux between the upper coil 7411 and the lower coil 7412, the rotation of the image can be finely adjusted, and the distortion unique to the magnetic lens called S-shaped distortion can be reduced. Further, the magnetic lens coils 7411 and 7412 are of a two-wiring method, whereby the temperature can be stabilized with a constant power.

高速偏向器749は、投影レンズ741の像側焦点位置付近に配置されることが望ましい。   The high-speed deflector 749 is desirably disposed in the vicinity of the image side focal position of the projection lens 741.

高速偏向器749は、試料Wの移動に追従するための偏向だけでなく、上述のような二次ビーム像の歪補正や、後述の位置変動補正も行うが、これらの機能は制御装置2によって本来の位置とのずれを元に算出された偏向場を重畳して印加することで実現される。   The high-speed deflector 749 performs not only the deflection for following the movement of the sample W but also the distortion correction of the secondary beam image as described above and the position fluctuation correction described later. This is realized by superimposing and applying a deflection field calculated based on a deviation from the original position.

図3に戻って、位置変動補正について説明する。上述のように、試料Wはステージ装置50によって連続的に一定速度で移動し、高速偏向器749は、この試料Wの移動に追従して視野領域が移動するように二次ビームの偏向方向を変更するが、このとき、ステージ装置50による試料Wの移動に、意図しない位置変動が加わることがある。上述のように、視野領域の移動の一周期の間には、二次元イメージセンサ7611は常に試料Wの同一の部分の二次ビーム像を撮像しているが、試料Wに意図しない位置変動が加わると、二次元イメージセンサ7611の各画素に、試料Wの他の部分からの二次ビームが入射するというコンタミネーションが生じる。   Returning to FIG. 3, the position variation correction will be described. As described above, the sample W is continuously moved at a constant speed by the stage device 50, and the high-speed deflector 749 changes the deflection direction of the secondary beam so that the visual field region moves following the movement of the sample W. At this time, an unintended position change may be added to the movement of the sample W by the stage device 50 at this time. As described above, the two-dimensional image sensor 7611 always captures a secondary beam image of the same part of the sample W during one cycle of the movement of the visual field region. When added, the contamination that the secondary beam from the other part of the sample W enters each pixel of the two-dimensional image sensor 7611 occurs.

上述のように、ステージ装置50は、サーボモータ、エンコーダ及び各種のセンサ(図示せず)を用いて、複数のテーブルを動作させることにより、ホルダ55に保持された試料WをX方向、Y方向及びZ方向(図1において上下方向)に、更に試料の支持面に垂直な軸線の回り方向(θ方向)に高い精度で位置決めする。このための構成として、ホルダ55にはミラー571が固定され、主ハウジング30の内壁にはミラー571にレーザビームを照射して、ミラー571から反射して戻ってきたレーザが入射されるレーザ干渉計572が設けられる。   As described above, the stage apparatus 50 moves the sample W held by the holder 55 in the X direction and the Y direction by operating a plurality of tables using a servo motor, an encoder, and various sensors (not shown). And in the Z direction (vertical direction in FIG. 1) and further in the direction around the axis perpendicular to the sample support surface (θ direction) with high accuracy. As a configuration for this purpose, a mirror 571 is fixed to the holder 55, a laser beam is irradiated onto the inner wall of the main housing 30, and a laser beam reflected from the mirror 571 is incident thereon. 572 is provided.

本実施の形態の検査装置1では、このホルダ55に固定されたミラー571とレーザ干渉計572を位置変動検出手段として用いて、位置変動補正を行う。レーザ干渉計572にて検出された試料Wの意図しない位置変動は、制御装置2に入力される。制御装置2には、試料Wが意図しない位置変動をせずに移動した場合の高速偏向器749による二次ビームの偏向方向の変更が指示されているが、制御装置2は、本来の試料Wの移動だけでなく、レーザ干渉計572にて検出された試料Wの意図しない位置変動も考慮して、高速偏向器749による二次ビームの偏向方向を決定して、高速偏向器749を制御する。なお、制御装置2に、試料Wが意図しない位置変動をせずに移動した場合の高速偏向器749による二次ビームの偏向方向の変更が指示されていなくてもよく、この場合には、制御装置2は、レーザ干渉計572にて検出された、試料Wの意図しない位置変動も含む試料W(を保持したホルダ55)の位置を検出して、この位置に基づいて高速偏向器749による二次ビームの偏向方向を決定して、高速偏向器749を制御してもよい。   In the inspection apparatus 1 of the present embodiment, position fluctuation correction is performed using the mirror 571 and the laser interferometer 572 fixed to the holder 55 as position fluctuation detection means. Unintended position fluctuations of the sample W detected by the laser interferometer 572 are input to the control device 2. The control device 2 is instructed to change the deflection direction of the secondary beam by the high-speed deflector 749 when the sample W moves without unintentional position change. In consideration of not only the movement of the sample W but also the unintended position fluctuation of the sample W detected by the laser interferometer 572, the deflection direction of the secondary beam by the high-speed deflector 749 is determined to control the high-speed deflector 749. . The control device 2 may not be instructed to change the deflection direction of the secondary beam by the high-speed deflector 749 when the sample W moves without unintentional position change. The apparatus 2 detects the position of the sample W (the holder 55 that holds the sample W) including the unintended position variation of the sample W, which is detected by the laser interferometer 572, and based on this position, the high-speed deflector 749 The high-speed deflector 749 may be controlled by determining the deflection direction of the next beam.

以上のように、本実施の形態の電子光学装置70を含む検査装置1では、試料Wが移動している間に、試料Wの移動に同期して、試料Wの同じ部分の二次ビームが二次元イメージセンサ7611の同じ部分に入射するように、二次ビームを偏向する高速偏向器749が、試料Wの意図しない位置変動によるコンタミネーションを補正する位置変動補正器としても機能するので、二次元イメージセンサ7611では精度の高い二次ビーム像が得られる。   As described above, in the inspection apparatus 1 including the electron optical device 70 of the present embodiment, the secondary beam of the same portion of the sample W is synchronized with the movement of the sample W while the sample W is moving. Since the high-speed deflector 749 that deflects the secondary beam so as to be incident on the same part of the two-dimensional image sensor 7611 also functions as a position variation corrector that corrects contamination due to unintended position variation of the sample W. The two-dimensional image sensor 7611 can obtain a secondary beam image with high accuracy.

なお、第1の電圧V1、第2の電圧V2、第3の電圧V3、第4の電圧V4、検出電圧V5は、上記の例に限られず、例えば、V1<V2、V2=V3、V3>V4、V4=V5の関係であってもよく、すなわち、第1の電圧V1を第2の電圧V2及び第3の電圧V3より小さくしてもよい。一次光学系72における第1の高圧基準管701に印加する電圧V1を小さくすると、第1の高圧基準管701における放電リスクを低減できる。即ち、一次光学系は、第1の高圧基準管701内にアパーチャ723があり、このアパーチャ723において電子銃721からのエミッションの50%以上を吸収するので、リーク電流量は大きく、また、リーク電流量の変動も大きい。これに対して、第1の高圧基準管701に印加する第1の電圧V1を小さくすることで、放電のリスクを低減ないし解消できる。   The first voltage V1, the second voltage V2, the third voltage V3, the fourth voltage V4, and the detection voltage V5 are not limited to the above example. For example, V1 <V2, V2 = V3, V3> The relationship may be V4, V4 = V5, that is, the first voltage V1 may be smaller than the second voltage V2 and the third voltage V3. If the voltage V1 applied to the first high-pressure reference tube 701 in the primary optical system 72 is reduced, the discharge risk in the first high-pressure reference tube 701 can be reduced. That is, the primary optical system has an aperture 723 in the first high-pressure reference tube 701, and the aperture 723 absorbs 50% or more of the emission from the electron gun 721. The amount of variation is also large. In contrast, by reducing the first voltage V1 applied to the first high-pressure reference tube 701, the risk of discharge can be reduced or eliminated.

また、上記の検査装置1において、第4の高圧基準管704に印加する第4の電圧V4を調整する電圧制御装置を設け、第4の電圧V4をV5と同調して可変としてもよい。このとき、第4の電圧V4(とV5)は、例えば、±1kVの範囲で調整可能としてよい。このように第4の電圧V4(とV5)を調整することで、検出器761への入射する二次ビームの電子エネルギー(入射エネルギー)を調整できることになる。これによって、二次元イメージセンサ7611のゲイン(すなわち、二次ビーム像の輝度)を調整できる。   In the inspection apparatus 1, a voltage control device that adjusts the fourth voltage V4 applied to the fourth high-voltage reference tube 704 may be provided, and the fourth voltage V4 may be variable in synchronization with V5. At this time, the fourth voltage V4 (and V5) may be adjustable in a range of ± 1 kV, for example. Thus, by adjusting the fourth voltage V4 (and V5), the electron energy (incident energy) of the secondary beam incident on the detector 761 can be adjusted. Thereby, the gain (that is, the brightness of the secondary beam image) of the two-dimensional image sensor 7611 can be adjusted.

<ソフトウェアによる再検査シミュレーション>
図3に戻って、上述したように、電子光学装置70は、ステージ装置50に保持された試料である試料Wに面ビームである一次ビームを照射して、それによって試料Wから発生した二次ビームを検出器761に導く。検出器761は、図示しない二次元イメージセンサによって二次ビームを捕捉して二次ビーム像の画像を生成し、画像処理部763に出力する。
<Re-inspection simulation by software>
Returning to FIG. 3, as described above, the electron optical device 70 irradiates the sample W, which is the sample held by the stage device 50, with the primary beam, which is the surface beam, and thereby the secondary generated from the sample W. The beam is directed to detector 761. The detector 761 captures the secondary beam with a two-dimensional image sensor (not shown), generates an image of the secondary beam image, and outputs the image to the image processing unit 763.

画像処理部763は、検査処理装置として、検出器761から入力された二次ビーム像に対して、像処理フィルタ(平均値(Mean)フィルタ、ガウシアン(Gaussian)フィルタ、中央値(Median)フィルタ等)を用いて画像処理を施し、シェーディング補正をした上で、セル−セル比較、ダイ−ダイ比較、ダイ−データベース比較等の比較処理によって検査を行う。具体的には、画像処理部763は、比較処理において差分が所定の閾値を超える部分を欠陥として検出して、欠陥画像を生成する。   As an inspection processing apparatus, the image processing unit 763 applies an image processing filter (an average value (Mean) filter, a Gaussian filter, a median (Median) filter, etc.) to the secondary beam image input from the detector 761. ), And after performing shading correction, inspection is performed by comparison processing such as cell-cell comparison, die-die comparison, die-database comparison, and the like. Specifically, the image processing unit 763 detects a portion where the difference exceeds a predetermined threshold in the comparison process as a defect, and generates a defect image.

画像処理部763は、設定された検査条件パラメータに従って検査を行う。この検査条件パラメータには、セル−セル比較の場合のセル周期、ダイ−ダイ比較の場合のエッジ許容値、欠陥を検出するための閾値、画像処理フィルタ、シェーディング補正値、ダイ−データベース比較のパラメータ、検出したくない欠陥の分類情報が含まれる。なお、この検出したくない欠陥の分類情報は、検査後にSEMでの撮像を行って分類した結果として得られる。   The image processing unit 763 performs inspection according to the set inspection condition parameter. The inspection condition parameters include cell period for cell-cell comparison, edge tolerance value for die-die comparison, threshold for detecting defects, image processing filter, shading correction value, and die-database comparison parameters. , Classification information of defects that are not desired to be detected are included. It should be noted that this defect classification information that is not desired to be detected is obtained as a result of classification by imaging with an SEM after inspection.

ところで、試料に生じている欠陥を検査する検査装置において、真の欠陥を確実に検出し、かつ、欠陥でない箇所(疑似欠陥)を検出しないようにするためには、検出閾値等の検査条件を変えながら何度も検査を繰り返し、最適な検査条件を決定する必要がある。   By the way, in an inspection apparatus for inspecting a defect occurring in a sample, in order to reliably detect a true defect and not to detect a non-defect portion (pseudo defect), an inspection condition such as a detection threshold is set. It is necessary to repeat the inspection many times while changing and to determine the optimum inspection conditions.

しかしながら、検査を繰り返すと、検査条件の最適化に時間がかかるという問題がある。また、検査を繰り返すことで、試料にダメージが蓄積したり、試料が汚染されたりするといった問題も生じる。   However, when inspection is repeated, there is a problem that optimization of inspection conditions takes time. In addition, by repeating the inspection, there is a problem that damage is accumulated in the sample or the sample is contaminated.

そこで、試料に与えるダメージや試料の汚染を回避して少ない検査回数で検査条件を決定するために、本実施の形態の検査装置1には、シミュレーション装置200が設けられている。画像処理部763は、欠陥画像とそれを生成するのに用いた未処理画像(二次ビーム像)をシミュレーション装置200に出力する。   Therefore, in order to determine the inspection condition with a small number of inspections while avoiding damage to the sample and contamination of the sample, the simulation apparatus 200 is provided in the inspection apparatus 1 of the present embodiment. The image processing unit 763 outputs a defect image and an unprocessed image (secondary beam image) used to generate the defect image to the simulation apparatus 200.

シミュレーション装置200は、シミュレーション処理部201と、入力部202と、モニタ203と、を備えており、例えば入力手段とモニタと演算処理ユニット、メモリ、記憶装置、入出力ポート等を備えた汎用のコンピュータによって構成される。シミュレーション処理部201は、本実施の形態の検査結果レビュープログラムが演算処理ユニットによって実行されることで実現される。この検査結果レビュープログラムは、ネットワークを通じてシミュレーション装置200に提供されてもよく、シミュレーション装置200が記憶媒体に記憶された検索結果レビュープログラムを読み出すことでシミュレーション装置200に提供されてもよい。このようにして提供された検索結果レビュープログラムは、シミュレーション装置200の記憶装置に記憶され、そこから読み出されて実行されることで、シミュレーション処理部201が構成される。   The simulation apparatus 200 includes a simulation processing unit 201, an input unit 202, and a monitor 203. For example, a general-purpose computer including an input unit, a monitor, an arithmetic processing unit, a memory, a storage device, an input / output port, and the like. Consists of. The simulation processing unit 201 is realized by the inspection result review program according to the present embodiment being executed by the arithmetic processing unit. This inspection result review program may be provided to the simulation apparatus 200 through a network, or may be provided to the simulation apparatus 200 by reading out the search result review program stored in the storage medium. The search result review program provided in this way is stored in the storage device of the simulation apparatus 200, and is read out and executed from there to constitute the simulation processing unit 201.

シミュレーション処理部201は、検査装置100から入力した二次ビーム像に対して、検査条件パラメータを変更しながら、再検査シミュレーションを行い、最適な検査条件パラメータを決定する。シミュレーション処理部201が再検査シミュレーションのために変更する検査条件パラメータには、セル−セル比較の場合のセル周期、ダイ−ダイ比較の場合のエッジ許容値、欠陥を検出するための閾値、画像処理フィルタ、シェーディング補正値、ダイ−データベース比較のパラメータ、検出したくない欠陥の分類情報等が含まれる。   The simulation processing unit 201 performs a re-inspection simulation on the secondary beam image input from the inspection apparatus 100 while changing the inspection condition parameter, and determines an optimal inspection condition parameter. The inspection condition parameters that the simulation processing unit 201 changes for the re-inspection simulation include a cell period in the case of cell-cell comparison, an edge tolerance value in the case of die-to-die comparison, a threshold value for detecting defects, and image processing. Filters, shading correction values, die-database comparison parameters, defect classification information that should not be detected, and the like are included.

図17は、シミュレーション装置200の動作を示すフロー図である。まず、電子光学装置70は検査を行い、画像処理部763は検査結果をシミュレーション装置200に出力する(ステップS331)。このとき、画像処理部763は、検査結果とともに、その検査結果を得るのに用いた未処理画像(二次ビーム像)、及び検出したくない欠陥の分類情報もシミュレーション装置200に出力する。シミュレーション装置200では、シミュレーション処理部201がこの検査結果を読み込んで、欠陥画像を生成し、モニタ203に表示する(ステップS332)。   FIG. 17 is a flowchart showing the operation of the simulation apparatus 200. First, the electro-optical device 70 performs inspection, and the image processing unit 763 outputs the inspection result to the simulation device 200 (step S331). At this time, the image processing unit 763 also outputs the unprocessed image (secondary beam image) used to obtain the inspection result and the classification information of the defect not to be detected to the simulation apparatus 200 together with the inspection result. In the simulation apparatus 200, the simulation processing unit 201 reads this inspection result, generates a defect image, and displays it on the monitor 203 (step S332).

次に、シミュレーション処理部201は、検査条件を変更して再検査シミュレーションを実行し(ステップS333)、それによって得られた再検査結果を出力する(ステップS334)。この再検査シミュレーションでは、電子光学装置70における検査と同様に、検出したくない欠陥の分類情報にある欠陥については検出しないようにする。シミュレーション処理部201は、ステップS334で得られた再検査結果を読み込んで、欠陥画像を生成し、モニタ203に出力する(ステップS335)。   Next, the simulation processing unit 201 changes the inspection condition, executes re-inspection simulation (step S333), and outputs the re-inspection result obtained thereby (step S334). In this re-inspection simulation, as in the inspection in the electron optical device 70, the defect in the defect classification information that is not to be detected is not detected. The simulation processing unit 201 reads the reinspection result obtained in step S334, generates a defect image, and outputs the defect image to the monitor 203 (step S335).

次に、この再検査によって得られた欠陥画像を評価することで、検査条件が最適であるかが判断され(ステップS336)、検査条件が最適でなければ(ステップS336でNO)、ステップS333に戻って、検査条件を変更して再検査シミュレーションを実行する(ステップS333)。このように検査条件パラメータを変えながらの再検査シミュレーションを繰り返して、検査条件が最適になったときは(ステップS336でYES)、その最適になった検査条件を電子光学装置70で採用する検査条件として決定し(ステップS337)、処理を終了する。シミュレーション処理部201は、検索条件が最適であるか否かは、例えば、入力部202からの入力に基づいて判断してよい。   Next, by evaluating the defect image obtained by this re-inspection, it is determined whether the inspection condition is optimal (step S336). If the inspection condition is not optimal (NO in step S336), the process proceeds to step S333. Returning, the inspection condition is changed, and the re-inspection simulation is executed (step S333). In this way, when the re-inspection simulation is repeated while changing the inspection condition parameters, and the inspection conditions become optimal (YES in step S336), the inspection conditions for adopting the optimal inspection conditions in the electron optical device 70 are used. (Step S337), and the process ends. The simulation processing unit 201 may determine whether the search condition is optimal based on an input from the input unit 202, for example.

以上のように、本実施の形態によれば、電子光学装置70において実際の検査を行ったうえで、シミュレーション装置200で電子光学装置70から出力された欠陥画像及び未処理画像を用いて、検査条件を変えながら検査結果レビューソフトウェアによって再検査シミュレーションを行うので、少ない検査回数で検査条件の最適化が可能となり、検査条件を最適化するための時間を短縮できる。また、電子光学装置70による実際の検査を繰り返す必要がないので、試料へのダメージを減少させることができ、試料の汚染を減少できる。   As described above, according to the present embodiment, after the actual inspection is performed in the electron optical device 70, the inspection is performed using the defect image and the unprocessed image output from the electron optical device 70 by the simulation device 200. Since the reinspection simulation is performed by the inspection result review software while changing the conditions, the inspection conditions can be optimized with a small number of inspections, and the time for optimizing the inspection conditions can be shortened. Further, since it is not necessary to repeat the actual inspection by the electron optical device 70, damage to the sample can be reduced, and contamination of the sample can be reduced.

(第1の実施形態)
次に、図3および図4に示したウィーンフィルター726について詳しく説明する。ウィーンフィルター726は、そこで発生する直交する平行磁界と平行電界の効果により、一次光学系72からの一次ビームを偏向して下方の試料Wに導くとともに、試料Wで発生した二次ビームを上方の検出器761に導くものである。まずは、比較例を説明する。
(First embodiment)
Next, the Wien filter 726 shown in FIGS. 3 and 4 will be described in detail. The Wien filter 726 deflects the primary beam from the primary optical system 72 and guides it to the lower sample W due to the effects of the orthogonal parallel magnetic field and parallel electric field generated there, and the secondary beam generated in the sample W is moved upward. This is led to the detector 761. First, a comparative example will be described.

図13は、比較例に係るウィーンフィルター726’の断面図である。図13(a)に示すウィーンフィルター726’は、複数の電磁極90’と、個々の電磁極90’に巻回されたコイル(図示せず)と、シールド部材91’とを有する。   FIG. 13 is a cross-sectional view of a Wien filter 726 'according to a comparative example. A Wien filter 726 ′ shown in FIG. 13A includes a plurality of electromagnetic poles 90 ′, coils (not shown) wound around the individual electromagnetic poles 90 ′, and a shield member 91 ′.

シールド部材91’は、電磁極90’とコイルを覆うように配置され、シールド部材91’内に磁界及び電界を閉じ込める。シールド部材91’には、入射孔92’と、中間孔93’と、出射孔94’とが形成されている。入射孔92’に一次ビームが入射する。この一次ビームは電磁極90’が発生する磁界と電界の作用で偏向し、中間孔93’から出射する。さらに、試料Wから発生した二次ビームは中間孔93’に入射し、直進して出射孔94’から出射する。   The shield member 91 ′ is disposed so as to cover the electromagnetic pole 90 ′ and the coil, and confines a magnetic field and an electric field in the shield member 91 ′. The shield member 91 'is formed with an incident hole 92', an intermediate hole 93 ', and an exit hole 94'. The primary beam enters the entrance hole 92 '. This primary beam is deflected by the action of the magnetic field and electric field generated by the electromagnetic pole 90 ', and is emitted from the intermediate hole 93'. Further, the secondary beam generated from the sample W enters the intermediate hole 93 ', travels straight, and exits from the exit hole 94'.

ここで、図3及び図4に示すように一次ビームは斜め上方から(より正確には、鉛直方向とはずれた角度から)入射されるので、入射孔92’は一次ビームの入射角度に沿った斜めの孔となっている。そして、比較例においては、入射孔92’の出口面92b’は水平面上にある。   Here, as shown in FIGS. 3 and 4, since the primary beam is incident obliquely from above (more precisely, from an angle deviating from the vertical direction), the entrance hole 92 ′ is aligned with the incident angle of the primary beam. It is an oblique hole. In the comparative example, the exit surface 92b 'of the entrance hole 92' is on a horizontal plane.

図13(b)に示すように、入射孔92’に入射される一次ビームは空間的な拡がりを持っている。ここでは、一次ビーム光軸を中心に30°ピッチで配置されたビームB1〜B4が、一次ビーム光軸と平行に入射孔92’からウィーンフィルター726’の内部に入射する様子を示す。   As shown in FIG. 13B, the primary beam incident on the incident hole 92 'has a spatial spread. Here, a state in which the beams B1 to B4 arranged at a pitch of 30 ° with the primary beam optical axis as the center is incident on the inside of the Wien filter 726 'through the incident hole 92' in parallel with the primary beam optical axis is shown.

図14は、比較例に係るウィーンフィルター726’において、図13(b)に示した一次ビームB1〜B4の電界方向及び磁界方向の、一次光学系の光軸に対する相対距離の推移を示す図である。同図の横軸は一次光学系の光軸の進行方向距離である。また、同図の縦軸は、一次光学系の光軸との相対位置である。   FIG. 14 is a diagram illustrating a transition of a relative distance with respect to the optical axis of the primary optical system in the electric field direction and the magnetic field direction of the primary beams B1 to B4 illustrated in FIG. 13B in the Wien filter 726 ′ according to the comparative example. is there. The horizontal axis in the figure is the traveling direction distance of the optical axis of the primary optical system. Moreover, the vertical axis | shaft of the figure is a relative position with the optical axis of a primary optical system.

図示のように、電界方向に対しては、入射孔92’の中心から外れた位置から一次光学系の光軸と平行に入射した一次ビームB1〜B4は、入射孔92’を通過した後一次光学系の光軸に近づき、やがて特定の距離zoで一点に集束する。しかしながら、磁界方向に対しては、入射孔92’の中心から外れた位置から一次光学系の光軸と平行に入射した一次ビームB1〜B4は入射孔92’を通過後一旦一次光学系の光軸から遠ざかり、中間孔93’の手前付近から一転一次光学系の光軸に近づくようになる。このような一次ビームの軌道が何故発生するかについては、まだ明確にはわかっていないが、おそらく、一次ビーム入射側に位置する電磁極90’の電位(正に大)とシールド部材91’の間に発生する電界(ポテンシャルの変化)により、軌道の位置による偏向特性に差が生じてこのような結果になっているものと思われる。いずれにせよ、このような極端な非スティグマティックな集束特性は、光学設計の難易度が増し、また、この非スティグマティックな集束特性を補正するための新たな光学要素を追加する必要が生じる。
そこで、本実施形態では次のようにする。
As shown in the figure, with respect to the electric field direction, the primary beams B1 to B4 incident in parallel to the optical axis of the primary optical system from a position off the center of the incident hole 92 ′ pass through the incident hole 92 ′ and then become primary. It approaches the optical axis of the optical system and eventually converges to a single point at a specific distance zo. However, with respect to the direction of the magnetic field, the primary beams B1 to B4 incident in parallel to the optical axis of the primary optical system from a position off the center of the incident hole 92 ′ pass through the incident hole 92 ′ and then temporarily enter the light of the primary optical system. The distance from the axis approaches the optical axis of the first-order primary optical system from near the intermediate hole 93 ′. Although it is not yet clear why such a primary beam trajectory is generated, the potential of the electromagnetic pole 90 'positioned on the primary beam incidence side and the shield member 91' It seems that this is the result of a difference in the deflection characteristics depending on the position of the orbit due to the electric field (potential change) generated between them. In any case, such extreme non-stigmatic focusing characteristics increase the difficulty of optical design, and it is necessary to add new optical elements for correcting the non-stigmatic focusing characteristics.
Therefore, in the present embodiment, the following is performed.

図8は、本実施形態に係るウィーンフィルター726の断面図である。図8(a)に示すように、ウィーンフィルター726は、複数(8つ以上)の電磁極90と、電磁極90を覆うように配置されたシールド部材91とを有する。電磁極90は一次ビームを偏向させ、二次ビームを直進させるための磁界及び電界を発生させる。シールド部材91は、例えばパーマロイCのような軟磁性体から成る。シールド部材91には、入口面92a及び出口面92bを有する入射孔92と、中間孔93と、出射孔94とが設けられる。なお、入射孔92に物理的な入口面92a及び出口面92bがあるわけではないが、仮想的な面を想定してこのように呼ぶ。入射孔92は、一次ビームを通過させる用途として1か所あれば良いが、電場および磁場の対称性を考慮して、二次ビームの光軸に対して回転対称に複数か所開いていても良い。   FIG. 8 is a cross-sectional view of the Wien filter 726 according to the present embodiment. As shown in FIG. 8A, the Wien filter 726 includes a plurality (eight or more) of electromagnetic poles 90 and a shield member 91 arranged so as to cover the electromagnetic poles 90. The electromagnetic pole 90 deflects the primary beam and generates a magnetic field and an electric field for causing the secondary beam to travel straight. The shield member 91 is made of a soft magnetic material such as Permalloy C, for example. The shield member 91 is provided with an incident hole 92 having an entrance surface 92a and an exit surface 92b, an intermediate hole 93, and an exit hole 94. In addition, although the physical entrance surface 92a and the exit surface 92b do not necessarily exist in the incident hole 92, they are called in this way assuming a virtual surface. There may be only one incident hole 92 for the purpose of allowing the primary beam to pass therethrough. However, in consideration of the symmetry of the electric and magnetic fields, a plurality of incident holes 92 may be opened in rotational symmetry with respect to the optical axis of the secondary beam. good.

図9は、複数の電磁極90を模式的に示す斜視図である。本ウィーンフィルター726は二次ビームの光軸に対して周方向に等間隔に並んだ8つの導電材料かつ軟磁性材料からなる電磁極90から構成される。また、各電磁極90にはコイル90aが巻回されている。個々の電磁極90は、それぞれ異なる電位を印加可能であり、一次ビームが入射する方向を基準として、個々の電磁極90の配置位相角の余弦に電圧VEをかけた電位を各電磁極90に印加すると、電磁極90で囲まれた二次ビーム光軸近傍に均一平行電界が発生する。また、個々のコイル90aには、それぞれ異なる電流を与える事が可能であり、一次ビームが入射する方向を基準として、個々の電磁極90の配置位相角の正弦に電流IBをかけた電流を各コイル90aに与える事で、先述の均一平行電界と直交する均一平行磁界が二次ビームの光軸近傍に発生する。この電界及び磁界により、8つの電磁極90の内側の空間(以下、ビーム通過孔90bという)を通る一次ビームが偏向される。さらに、電圧VEと電流IBを調整する事によって、入射孔92から入射した一次ビームが偏向されて中間孔93から出射し、かつ中間孔93から入射した二次ビームが直進して、出射孔94から出射する。   FIG. 9 is a perspective view schematically showing a plurality of electromagnetic poles 90. The Wien filter 726 is composed of electromagnetic poles 90 made of eight conductive materials and soft magnetic materials arranged at equal intervals in the circumferential direction with respect to the optical axis of the secondary beam. A coil 90a is wound around each electromagnetic pole 90. Different electric potentials can be applied to the individual electromagnetic poles 90. A potential obtained by applying a voltage VE to the cosine of the arrangement phase angle of the individual electromagnetic poles 90 with respect to the direction in which the primary beam is incident is applied to the respective electromagnetic poles 90. When applied, a uniform parallel electric field is generated near the optical axis of the secondary beam surrounded by the electromagnetic pole 90. In addition, different currents can be applied to the individual coils 90a, and currents obtained by multiplying the sine of the arrangement phase angle of the individual electromagnetic poles 90 by the current IB with respect to the direction in which the primary beam is incident on each coil 90a. By applying the coil 90a, a uniform parallel magnetic field orthogonal to the above-described uniform parallel electric field is generated in the vicinity of the optical axis of the secondary beam. By the electric and magnetic fields, the primary beam passing through the space inside the eight electromagnetic poles 90 (hereinafter referred to as a beam passage hole 90b) is deflected. Further, by adjusting the voltage VE and the current IB, the primary beam incident from the incident hole 92 is deflected and emitted from the intermediate hole 93, and the secondary beam incident from the intermediate hole 93 goes straight, and the emission hole 94 Exits from.

図10は、シールド部材91の断面を斜めから見た図を模式的に示す図である。図8(a)および図10を参照して、シールド部材91の形状について説明する。なお、本実施形態では、一次ビームが斜め45度上方から(より詳しくは、鉛直方向から45度傾けた角度)入射されることを想定している。   FIG. 10 is a diagram schematically showing a cross-sectional view of the shield member 91 as viewed obliquely. With reference to Fig.8 (a) and FIG. 10, the shape of the shield member 91 is demonstrated. In the present embodiment, it is assumed that the primary beam is incident from above 45 degrees obliquely (more specifically, an angle inclined by 45 degrees from the vertical direction).

シールド部材91は、シールド部材91中の磁束密度がその材料の飽和磁束密度の例えば半分以下で使用するように厚さや配置を考慮して設計される。また、電磁極90で発生される均一平行電界と均一平行磁界が限られた領域にのみ存在するようにするため、シールド部材91の電子の出入孔に於いては、電子軌道に沿って一定度の長さを持つシールド形状にする事が肝要である。   The shield member 91 is designed in consideration of thickness and arrangement so that the magnetic flux density in the shield member 91 is used at, for example, half or less of the saturation magnetic flux density of the material. Further, in order to ensure that the uniform parallel electric field and the uniform parallel magnetic field generated by the electromagnetic pole 90 exist only in a limited region, the electron entrance / exit hole of the shield member 91 has a certain degree along the electron trajectory. It is important to make the shield shape with a length of.

シールド部材91下部は、中央が鉛直上向きに屈曲しており、この屈曲した面91aにより中間孔93が形成される。同じ中間孔93形状は、シールド部材91下部の中央を鉛直下向きに屈曲させても、シールド部材91下部の板厚を大きくしても実現できるが、いずれも電磁極90との距離が小さくなり、シールド部材91内の磁束密度が大きくなるので、本構成が望ましい。   The lower part of the shield member 91 is bent vertically upward at the center, and an intermediate hole 93 is formed by the bent surface 91a. The same intermediate hole 93 shape can be realized by bending the center of the lower part of the shield member 91 vertically downward or by increasing the plate thickness of the lower part of the shield member 91, but both of them reduce the distance from the electromagnetic pole 90, This configuration is desirable because the magnetic flux density in the shield member 91 increases.

シールド部材91上部の上面に於いて、一次ビームの軌道と概ね直交する面91bを形成し、そこに入射孔92を形成する。さらに、シールド部材91上部の上面の中央を鉛直下向きに屈曲させ、この屈曲した面91cに出射孔94が形成される。面91bは、一次ビームの軌道に沿ったシールドの長さが例えば入射孔92の直径の5倍以上あれば、一次ビームとの交差角が概ね直角でなくても構わない。   On the upper surface of the upper part of the shield member 91, a surface 91b substantially perpendicular to the trajectory of the primary beam is formed, and an incident hole 92 is formed there. Furthermore, the center of the upper surface of the upper part of the shield member 91 is bent vertically downward, and an emission hole 94 is formed in the bent surface 91c. If the length of the shield along the trajectory of the primary beam of the surface 91b is, for example, 5 times or more the diameter of the entrance hole 92, the crossing angle with the primary beam may not be substantially a right angle.

シールド部材91上部の下面は、ほぼ鉛直方向の面91dを形成し、そこに入射孔の出口面92bが設けられる。鉛直方向の面の上端は水平方向に屈曲して延び、その後鉛直下向きに伸びている。   The lower surface of the upper part of the shield member 91 forms a substantially vertical surface 91d, on which an exit surface 92b of the incident hole is provided. The upper end of the vertical surface bends and extends in the horizontal direction, and then extends vertically downward.

入射孔92の入口面92aは一次ビームと直交しており、より詳しくは水平方向から45度傾けて設けられる。また、入射孔92は一次ビームの入射角度に合わせて、斜め45度に傾いている。また、本実施形態では、比較例と異なり、入射孔92の出口面92bは非水平であり、より詳しくは鉛直である。この出口面92bから出射した一次ビームが、電磁極90によって発生した電界及び磁界内に入射する。   The entrance surface 92a of the incident hole 92 is orthogonal to the primary beam, and more specifically, is inclined by 45 degrees from the horizontal direction. Further, the incident hole 92 is inclined at 45 degrees in accordance with the incident angle of the primary beam. In the present embodiment, unlike the comparative example, the exit surface 92b of the entrance hole 92 is non-horizontal, and more specifically vertical. The primary beam emitted from the exit surface 92b enters the electric and magnetic fields generated by the electromagnetic pole 90.

中間孔93は、電磁極90におけるビーム通過孔90bの下方にあり、電磁極90により偏向された一次ビームが、ウィーンフィルター726の下方に置かれた試料Wに向かって出射する。また、中間孔93には試料Wから発生した二次ビームが入射する。二次ビームは、電磁極90が発生する平行電界によるクーロン力と平行磁界によるローレンツ力の釣り合いによって、偏向されることなく鉛直上向きに進む。   The intermediate hole 93 is below the beam passage hole 90 b in the electromagnetic pole 90, and the primary beam deflected by the electromagnetic pole 90 is emitted toward the sample W placed below the Wien filter 726. Further, the secondary beam generated from the sample W is incident on the intermediate hole 93. The secondary beam travels vertically upward without being deflected by the balance between the Coulomb force generated by the parallel electric field generated by the electromagnetic pole 90 and the Lorentz force generated by the parallel magnetic field.

出射孔94は、電磁極90におけるビーム通過孔90bの上方にあり、二次ビームがウィーンフィルター726の上方に配置された検出器に向かって出射する。   The exit hole 94 is located above the beam passage hole 90 b in the electromagnetic pole 90, and the secondary beam exits toward a detector disposed above the Wien filter 726.

なお、図8(b)に示すように、入射孔92に入射される一次ビームは空間的な拡がりを持っている。ここでは、一次ビーム光軸を中心に30°ピッチで配置されたビームB1〜B4が、一次ビーム光軸と平行に入射孔92の入口面92aからウィーンフィルター726の内部に入射する様子を示す。   As shown in FIG. 8B, the primary beam incident on the incident hole 92 has a spatial spread. Here, a state in which the beams B1 to B4 arranged at a pitch of 30 ° around the primary beam optical axis are incident on the inside of the Wien filter 726 from the entrance surface 92a of the incident hole 92 in parallel with the primary beam optical axis.

図11は、本実施形態に係るウィーンフィルター726における一次ビームB1〜B4の電界方向及び磁界方向の、一次光学系の光軸に対する相対距離の推移を示す図である。同図の縦軸および横軸は図14と同様である。本実施形態によれば、ビームB1〜B4のいずれも、電界方向及び磁界方向のいずれにも、特定の距離zoで集束している。   FIG. 11 is a diagram illustrating a transition of the relative distance of the primary beam B1 to B4 in the electric field direction and the magnetic field direction with respect to the optical axis of the primary optical system in the Wien filter 726 according to the present embodiment. The vertical axis and horizontal axis in FIG. According to this embodiment, all of the beams B1 to B4 are focused at a specific distance zo in both the electric field direction and the magnetic field direction.

このように、比較例(図13および図14)と本実施形態(図8〜図11)とで集束特性が異なる理由は、シールド部材91の形状が異なり、そのためシールド部材91内に形成される電位分布、電界、磁界、並びにその端面への入射角が異なるためである。より詳しく説明する。   As described above, the reason why the focusing characteristics are different between the comparative example (FIGS. 13 and 14) and the present embodiment (FIGS. 8 to 11) is that the shape of the shield member 91 is different, and therefore, the shield member 91 is formed in the shield member 91. This is because the potential distribution, the electric field, the magnetic field, and the incident angle to the end face are different. This will be described in more detail.

裏克己著「ナノ電子光学」(共立出版)163〜165ページにあるとおり、磁界端面へ非垂直に電子ビームが入射すると、電子ビームに対して、入射角に応じて、集束する方向に力が作用したり、発散する方向に力が作用したりする。同様な事が電界端面に於いても起こり得る。ただし、端面斜め入射により発生する力は、比較例に於いて、電界方向に発散方向、磁界方向に集束方向であり、軌道計算の結果とは逆方向である。よって、別の効果、例えば、電子ビームの持つポテンシャルとウィーンフィルター内の軌道周辺の空間電位の違いによって発生する力、が支配的に作用している可能性もある。   Katsumi Ura, “Nano Electron Optics” (Kyoritsu Shuppan), pages 163 to 165, when an electron beam is incident non-perpendicularly on the end face of a magnetic field, a force is applied to the electron beam in a focusing direction according to the incident angle. It acts, or force acts in the direction of divergence. The same thing can happen at the electric field end face. However, in the comparative example, the force generated by the oblique incidence of the end face is the diverging direction in the electric field direction and the converging direction in the magnetic field direction, which is the opposite direction to the result of the trajectory calculation. Therefore, another effect, for example, the force generated by the difference between the potential of the electron beam and the space potential around the orbit in the Wien filter may be dominant.

いずれにせよ、シールド部材91の形状、特に入射孔92における出口面92bの角度(つまり、電磁極90によって発生した電界及び磁界への入射角度)は、数値解析を利用して、入射される一次ビームの電界方向の集束特性、及び、磁界方向の集束特性に応じて適宜定めればよい。より具体的には、出口面92bの角度は、電界方向の集束特性と、磁界方向の集束特性とのずれが減少するような(望ましくは一致するような)角度に設定される。言い換えると、出口面92bの角度は、電界方向の集束位置と、磁界方向の集束位置とのずれが減少するような(望ましくは一致するような)角度に設定される。   In any case, the shape of the shield member 91, particularly the angle of the exit surface 92 b in the incident hole 92 (that is, the incident angle to the electric field and magnetic field generated by the electromagnetic pole 90) is entered using the numerical analysis. What is necessary is just to determine suitably according to the focusing characteristic of the electric field direction of a beam, and the focusing characteristic of a magnetic field direction. More specifically, the angle of the exit surface 92b is set to an angle that reduces (preferably matches) the deviation between the focusing characteristic in the electric field direction and the focusing characteristic in the magnetic field direction. In other words, the angle of the exit surface 92b is set to an angle that reduces (preferably matches) the shift between the focusing position in the electric field direction and the focusing position in the magnetic field direction.

図12は、変形例に係るウィーンフィルター726の断面図であり、図8との相違点を中心に説明する。本変形例では、一次ビームが斜め35度上方から入射されることを想定している。ウィーンフィルター726においても、入射孔92における出口面92bは非水平である。   FIG. 12 is a cross-sectional view of a Wien filter 726 according to a modified example, and the difference from FIG. 8 will be mainly described. In this modification, it is assumed that the primary beam is incident obliquely from above 35 degrees. Also in the Wien filter 726, the exit surface 92b in the entrance hole 92 is non-horizontal.

シールド部材91上部の下面の形状、および、シールド部材91上部の上面の形状は、図8とほぼ同様であるが、面91bの傾斜角度が異なる。   The shape of the lower surface of the upper portion of the shield member 91 and the shape of the upper surface of the upper portion of the shield member 91 are substantially the same as in FIG. 8, but the inclination angle of the surface 91b is different.

シールド部材91上部の下面は、ほぼ55°に傾斜した面91dを形成し、そこに入射孔の出口面92bが設けられる。傾斜した面91dの上端は水平方向に延び、その後鉛直下向きに屈曲している。   The lower surface of the upper part of the shield member 91 forms a surface 91d inclined substantially at 55 °, and an exit surface 92b of the incident hole is provided there. The upper end of the inclined surface 91d extends in the horizontal direction and then bends vertically downward.

入射孔92の入口面92aは一次ビーム入射角とほぼ直交するように傾斜して設けられる。また、入射孔92は一次ビームの入射角度に合わせて、斜め35度になっている。入射孔92の出口面92bはやはり傾いており、この出口面92bから出射した一次ビームが、電磁極90によって発生した電界及び磁界に入射される。   The entrance surface 92a of the incident hole 92 is provided so as to be inclined so as to be substantially orthogonal to the primary beam incident angle. Further, the incident hole 92 is inclined at 35 degrees in accordance with the incident angle of the primary beam. The exit surface 92b of the entrance hole 92 is also inclined, and the primary beam emitted from the exit surface 92b is incident on the electric field and magnetic field generated by the electromagnetic pole 90.

このように、一次ビームが45以外の角度で入射される場合も、その入射角度に合わせてシールド部材91の形状、特に入射孔92における出口面92bの角度を上述したように適宜定めればよい。   Thus, even when the primary beam is incident at an angle other than 45, the shape of the shield member 91, particularly the angle of the exit surface 92b in the incident hole 92, may be appropriately determined as described above according to the incident angle. .

このように、本実施形態では、入射孔92の出口面92bを非水平とし、一次ビームの入射角度に合わせて適切な角度に設定する。すると、入射孔92から一次ビームの光軸と平行に入射した一次ビームは、磁界方向と電界方向でほぼ同じ進行距離で一点に集束する。したがって、新たな光学要素を付加することなく、一次ビームの二方向集束を達成できる。また、シールド部材の形状を変化させるだけであり、電極や磁極の形状を非対称に変化させる必要がないので、より簡便に二方向集束が実現でき、同時に二次ビームの直進性を損ないがちな要因がない。   Thus, in this embodiment, the exit surface 92b of the incident hole 92 is not horizontal and is set to an appropriate angle according to the incident angle of the primary beam. Then, the primary beam incident from the incident hole 92 in parallel with the optical axis of the primary beam is converged to one point with substantially the same traveling distance in the magnetic field direction and the electric field direction. Thus, bi-directional focusing of the primary beam can be achieved without adding new optical elements. In addition, it is only necessary to change the shape of the shield member, and it is not necessary to change the shape of the electrodes and magnetic poles asymmetrically. Therefore, the two-way focusing can be realized more easily, and at the same time, the straight beam tends to be impaired. There is no.

本実施形態で、8極以上の電磁極90で構成する理由は、単に、ビーム通過孔90bに亘って広い範囲で均一平行電界と均一平行磁界を形成する、というだけではない。単純に直交する均一平行電界と均一平行磁界を与えただけでは、二次ビームに於いて、例えビーム直進条件に調整してビームを通過させても、電界方向のみに集束作用が発生する。これは、通過ビームのポテンシャルと、空間の電位分布の差異によって発生する作用であり、なくす事はできない。これにより、ウィーンフィルターの電子ビーム進行方向下流側に開口アパーチャを配置する際、電界方向と磁界方向で最適位置が異なってしまうため、最適位置に配置できないという問題があった。   In the present embodiment, the reason why the electromagnetic pole 90 is composed of eight or more poles is not simply that a uniform parallel electric field and a uniform parallel magnetic field are formed over a wide range over the beam passage hole 90b. By simply providing a uniform parallel electric field and a uniform parallel magnetic field that are orthogonal to each other, a focusing action is generated only in the direction of the electric field even if the secondary beam is adjusted to the straight beam condition and allowed to pass through the beam. This is an effect caused by the difference between the potential of the passing beam and the potential distribution of the space, and cannot be eliminated. As a result, when the aperture aperture is arranged on the downstream side of the Wien filter in the direction of travel of the electron beam, the optimum position differs between the electric field direction and the magnetic field direction.

本実施形態の電磁極90であれば、四極子電界や四極子磁界をビーム通過孔90bに重畳して発生させる事が可能であり、発生した四極子電界や四極子磁界によって、電界方向のビーム集束作用を緩和させ、同時に磁界方向に新たに集束作用を付与する事で、直進通過ビームの二方向集束が達成でき、開口アパーチャも最適位置に配置可能となる。   With the electromagnetic pole 90 of the present embodiment, a quadrupole electric field or a quadrupole magnetic field can be generated by being superimposed on the beam passage hole 90b. The generated quadrupole electric field or quadrupole magnetic field generates a beam in the electric field direction. By relieving the focusing action and simultaneously giving a new focusing action in the magnetic field direction, the bi-directional focusing of the straight-passing beam can be achieved, and the aperture aperture can be arranged at the optimum position.

重畳して発生させる四極子電界や四極子磁界は、両方発生してもよいが、どちらか片方でも二方向集束は達成可能である。   Both the quadrupole electric field and the quadrupole magnetic field generated in a superimposed manner may be generated, but bi-directional focusing can be achieved with either one.

(第2の実施形態)
次に説明する第2の実施形態は、より具体的な実施例である。
図15は、電子発生源としての電子銃721、一次光学系72、二次光学系74および検出器761の概略構成を示す図である。
(Second Embodiment)
The second embodiment to be described next is a more specific example.
FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of an electron gun 721, a primary optical system 72, a secondary optical system 74, and a detector 761 as electron generation sources.

一次光学系72は照射系であり、ガンレンズ1021(図3のレンズ722に対応)、E×Bフィルタ1022(ビームセパレータ、図3のウィーンフィルター726に対応)、対物レンズ1023(図3のレンズ727に対応)およびカソードレンズ1024などから構成される。   The primary optical system 72 is an irradiation system, which includes a gun lens 1021 (corresponding to the lens 722 in FIG. 3), an E × B filter 1022 (beam separator, corresponding to the Wien filter 726 in FIG. 3), and an objective lens 1023 (lens in FIG. 3). 727), a cathode lens 1024, and the like.

ガンレンズ1021は、電子銃721からの光電子(以下、1次ビームという)の形状を5倍程度に拡大するとともに、1次ビームを20〜30kVまで加速する。E×Bフィルタ1022は光電子を45度偏向して、1次ビームをEUVマスクなどの試料Wに向ける。対物レンズ1023は光電子の形状を1/5倍程度に縮小する。カソードレンズ1024は1次ビームを減速する。以上により、ランディング電圧0〜1kVで試料Wの表面に1次ビームが照射される。   The gun lens 1021 expands the shape of photoelectrons (hereinafter referred to as a primary beam) from the electron gun 721 to about 5 times and accelerates the primary beam to 20 to 30 kV. The E × B filter 1022 deflects the photoelectrons by 45 degrees and directs the primary beam toward the sample W such as an EUV mask. The objective lens 1023 reduces the photoelectron shape to about 1/5 times. Cathode lens 1024 decelerates the primary beam. As described above, the surface of the sample W is irradiated with the primary beam at the landing voltage of 0 to 1 kV.

二次光学系74は投影系であり、カソードレンズ1024、対物レンズ1023、E×Bフィルタ1022、転送レンズ1031(図3のレンズ740に対応)、開口絞り1032(図3のNAアパーチャ742に対応)、ズームレンズ1033(図3のレンズ741に対応)、投影レンズ1034、静電偏向器1035(図3の高速偏向器749に対応)などから構成される。なお、カソードレンズ1024、対物レンズ1023およびE×Bフィルタ1022は一次光学系72と共用される。   The secondary optical system 74 is a projection system, and includes a cathode lens 1024, an objective lens 1023, an E × B filter 1022, a transfer lens 1031 (corresponding to the lens 740 in FIG. 3), and an aperture stop 1032 (corresponding to the NA aperture 742 in FIG. 3). ), Zoom lens 1033 (corresponding to lens 741 in FIG. 3), projection lens 1034, electrostatic deflector 1035 (corresponding to high-speed deflector 749 in FIG. 3), and the like. The cathode lens 1024, the objective lens 1023 and the E × B filter 1022 are shared with the primary optical system 72.

カソードレンズ1024は試料Wから放出された電子(以下、2次放出電子という)を20〜30kVに加速する。対物レンズ1023は2次放出電子による像(以下、電子像という)を5倍程度に拡大する。E×Bフィルタ1022は2次放出電子を直進させる。転送レンズ1031は電子像を2倍程度に拡大する。ズームレンズ1033は電子像を回転角度一定で2.29〜5倍(可変)に拡大する。投影レンズ1034は電子像を10倍程度に拡大する。静電偏向器1035は電子像を偏向する。以上により、2次放出電子は検出器761上で結像し、試料Wの電子像が検出される。   The cathode lens 1024 accelerates electrons (hereinafter referred to as secondary emission electrons) emitted from the sample W to 20 to 30 kV. The objective lens 1023 enlarges an image by secondary emission electrons (hereinafter referred to as an electronic image) to about 5 times. The E × B filter 1022 advances secondary emission electrons straight. The transfer lens 1031 enlarges the electronic image by about twice. The zoom lens 1033 enlarges the electronic image by 2.29 to 5 times (variable) at a constant rotation angle. The projection lens 1034 enlarges the electronic image by about 10 times. The electrostatic deflector 1035 deflects the electronic image. As described above, the secondary emission electrons are imaged on the detector 761, and the electron image of the sample W is detected.

図16は、二次光学系74における2次放出電子の軌道を模式的に示す図である。図示のように、軸上の2次放出電子は、ズームレンズ1033の倍率に関わらず検出器761の中心に結像する。一方、軸外の2次放出電子は、検出器761上のズームレンズ1033の倍率に応じた位置に結像する。より具体的には、倍率が大きいほど、検出器761の中心から離れた位置に結像する。   FIG. 16 is a diagram schematically showing the trajectory of secondary emission electrons in the secondary optical system 74. As shown in the drawing, the secondary emission electrons on the axis form an image at the center of the detector 761 regardless of the magnification of the zoom lens 1033. On the other hand, off-axis secondary emission electrons form an image at a position corresponding to the magnification of the zoom lens 1033 on the detector 761. More specifically, an image is formed at a position farther from the center of the detector 761 as the magnification is larger.

ここで、検出器761におけるセンサとして、検査の高スループット化にはCMOSセンサが好適である。この場合、所定時間継続してCMOSセンサ上に2次放出電子を結像させる必要がある。そこで、本検査装置は以下に説明するイメージトラッキング機能を搭載する。   Here, as the sensor in the detector 761, a CMOS sensor is suitable for high inspection throughput. In this case, it is necessary to image secondary emission electrons on the CMOS sensor continuously for a predetermined time. Therefore, this inspection apparatus is equipped with an image tracking function described below.

図17A〜図17Dは、イメージトラッキング機能を説明する図である。試料Wはステージ装置50(より正確には、ステージ装置50上のホルダ)に保持され、同図ではステージ装置50が左方向に移動する例を示している。ただし、照射領域50aは静止している。また、検出器761の一部が投影領域761aであるとする。   17A to 17D are diagrams for explaining the image tracking function. The sample W is held by the stage device 50 (more precisely, a holder on the stage device 50), and in the figure, an example in which the stage device 50 moves to the left is shown. However, the irradiation area 50a is stationary. Further, it is assumed that a part of the detector 761 is a projection region 761a.

図17Aに示すように、試料W上の画像取得領域W1の撮像開始時には、画像取得領域W1は検出器761における投影領域761aの右側下方に位置している(より正確には、画像取得領域W1の中心は投影領域761a中心の右側下方に位置している)。そこで、2次放出電子が左に偏向するよう、静電偏向器1035の左側の電極35aに正電圧(例えば60V)を、右側の電極35bに負電圧(例えば−60V)を印加する。これにより、画像取得領域W1からの2次放出電子は検出器761中心に結像する。   As shown in FIG. 17A, at the start of imaging of the image acquisition region W1 on the sample W, the image acquisition region W1 is located on the lower right side of the projection region 761a in the detector 761 (more precisely, the image acquisition region W1). Is located at the lower right side of the center of the projection region 761a). Therefore, a positive voltage (for example, 60V) is applied to the left electrode 35a of the electrostatic deflector 1035 and a negative voltage (for example, −60V) is applied to the right electrode 35b so that the secondary emission electrons are deflected to the left. As a result, secondary emission electrons from the image acquisition region W1 form an image at the center of the detector 761.

ステージ装置50が左に移動するにつれて、電極35a,35bに印加する電圧の絶対値を小さくしていく。2次放出電子の偏向量を小さくするためである。   As the stage device 50 moves to the left, the absolute value of the voltage applied to the electrodes 35a and 35b is decreased. This is to reduce the deflection amount of the secondary emission electrons.

図17Bに示すように、ステージ装置50がさらに左に移動して、画像取得領域W1が投影領域761aの直下に位置した場合、電極35a,35bに印加する電圧を0Vとする。2次放出電子を偏向する必要がないためである。   As shown in FIG. 17B, when the stage device 50 further moves to the left and the image acquisition region W1 is located immediately below the projection region 761a, the voltage applied to the electrodes 35a and 35b is set to 0V. This is because there is no need to deflect secondary emission electrons.

ステージ装置50がさらに左に移動するにつれて、左側の電極35aには負電圧を、右側の電圧35bには正電圧を印加し、徐々にその絶対値を大きくしていく。2次放出電子を右に偏向させるためである。   As the stage device 50 further moves to the left, a negative voltage is applied to the left electrode 35a and a positive voltage is applied to the right voltage 35b, and the absolute value is gradually increased. This is because the secondary emission electrons are deflected to the right.

図17Cに示すように、画像取得領域W1の撮像終了時には、電極35a,35bに印加される電圧の絶対値が最大となり、例えば左側の電圧に−60V、右側の電圧に60Vが印加される。   As shown in FIG. 17C, at the end of imaging of the image acquisition region W1, the absolute value of the voltage applied to the electrodes 35a and 35b is maximized. For example, −60V is applied to the left voltage and 60V is applied to the right voltage.

以上のようにして、ステージ装置50が移動しても、試料Wにおける画像取得領域W1は検出器761の投影領域761a上に固定して結像される。   As described above, even when the stage apparatus 50 moves, the image acquisition region W1 in the sample W is imaged fixed on the projection region 761a of the detector 761.

図17Cにおいて画像取得領域W1の撮像が終了すると、隣接する画像取得領域W2の撮像が開始される。そのため、図17Dに示すように、電極35a,35bに印加する電圧の符号を高速に切り替えて図17Dと同様の電圧とする。   When the imaging of the image acquisition area W1 is completed in FIG. 17C, the imaging of the adjacent image acquisition area W2 is started. Therefore, as shown in FIG. 17D, the sign of the voltage applied to the electrodes 35a and 35b is switched at high speed to obtain the same voltage as in FIG. 17D.

このように、ステージ装置50の移動に合わせて静電偏向器1035の電極35a,35bに印加する電圧を制御することで電子像を偏向し、検出器761上の一定の位置に所定期間継続して電子像を結像させることができる。なお、ステージ装置50の移動量と、電極35a,35bに印加すべき電圧との関係は予め実験や計算で把握しておく。そして、図1の装置2がステージ装置50の移動と電圧の制御とを連動させて行えばよい。   As described above, the voltage applied to the electrodes 35a and 35b of the electrostatic deflector 1035 is controlled in accordance with the movement of the stage device 50, thereby deflecting the electronic image and continuing at a certain position on the detector 761 for a predetermined period. Thus, an electronic image can be formed. Note that the relationship between the amount of movement of the stage device 50 and the voltage to be applied to the electrodes 35a and 35b is known in advance by experiments and calculations. The apparatus 2 in FIG. 1 may perform the movement of the stage apparatus 50 and the voltage control in conjunction with each other.

このようなイメージトラッキングにおいて、結像される電子像に歪が発生しないようにするためには、静電偏向器1035の電極35a,35bに印加する電圧のみならず、2次放出電子がE×Bフィルタ1022を正確に直進することも重要であり、そのためにはE×Bフィルタ1022においてウィーン条件を確立させる必要がある。   In such image tracking, in order to prevent distortion from being formed in the formed electron image, not only the voltage applied to the electrodes 35a and 35b of the electrostatic deflector 1035 but also the secondary emission electrons are E ×. It is also important to go straight through the B filter 1022, and for that purpose it is necessary to establish a Wien condition in the E × B filter 1022.

図18Aおよび図18Bは、E×Bフィルタ1022のそれぞれ模式的断面図および模式的上面図である。また、図8Cは、E×Bフィルタ1022における電磁極の模式的断面図である。   18A and 18B are a schematic sectional view and a schematic top view of the E × B filter 1022, respectively. FIG. 8C is a schematic cross-sectional view of electromagnetic poles in the E × B filter 1022.

E×Bフィルタ1022は、例えば等間隔に並んだ8個の電磁極1221a〜1221gと、これらを覆う例えば純鉄製のヨーク1222とを有する。ヨーク1222の上面および下面には穴1223が形成されており、ヨーク1222の上面の穴1223、電磁極1221a〜1221gの間およびヨーク1222の下面の穴1223をこの順に1次ビームが通過するとともに、ヨーク1222の下面の穴1223、電磁極1221a〜1221gの間およびヨーク1222の上面の穴1223をこの順に2次放出電子が通過する。   The E × B filter 1022 includes, for example, eight electromagnetic poles 1221a to 1221g arranged at equal intervals, and a yoke 1222 made of, for example, pure iron covering these. A hole 1223 is formed on the upper and lower surfaces of the yoke 1222, and the primary beam passes through the hole 1223 on the upper surface of the yoke 1222, the electromagnetic poles 1221a to 1221g, and the hole 1223 on the lower surface of the yoke 1222 in this order. Secondary emission electrons pass through the hole 1223 on the lower surface of the yoke 1222, the electromagnetic poles 1221a to 1221g, and the hole 1223 on the upper surface of the yoke 1222 in this order.

電磁極1221a〜1221gに電圧が印加されることで、電子の通過経路に電界が形成される。また、電磁極1221a〜1221gにはコイル1224が巻回されており、電流が供給されることで、電子の通過経路に磁界が形成される。適切な電界および磁界を形成することにより、1次ビームを45度偏向させ、かつ、2次放出電子を直進させることができる。   When a voltage is applied to the electromagnetic poles 1221a to 1221g, an electric field is formed in the electron passage path. A coil 1224 is wound around the electromagnetic poles 1221a to 1221g, and a current is supplied to form a magnetic field in the electron passage path. By forming appropriate electric and magnetic fields, the primary beam can be deflected 45 degrees and the secondary emission electrons can travel straight.

そのためには、電子の通過経路に沿って互いに等しい電界および磁界を形成してウィーン条件を確立する必要がある。   For this purpose, it is necessary to establish Wien conditions by forming equal electric and magnetic fields along the electron passage path.

図19Aおよび図19Bは、図18Aにおける破線部分(E×Bフィルタ1022の中心Aから下端B)の正規化した電界および磁界を模式的に示す図である。図19Aに示すように、電界および磁界が一致しない場合、ウィーン条件が確立せず、2次放出電子が直進しない。これに対し、図19Bに示すように、電界および磁界をできるだけ一致させることでウィーン条件が確立し、2次放出電子を直進させることができる。   FIG. 19A and FIG. 19B are diagrams schematically showing the normalized electric field and magnetic field of the broken line part (the center A to the lower end B of the E × B filter 1022) in FIG. 18A. As shown in FIG. 19A, when the electric field and the magnetic field do not match, the Wien condition is not established, and the secondary emission electrons do not travel straight. On the other hand, as shown in FIG. 19B, the Wien condition is established by matching the electric field and the magnetic field as much as possible, and the secondary emission electrons can be made to travel straight.

そのためには、E×Bフィルタ1022の形状、例えばヨーク1222の形状を適切に設計すればよい。より具体的には、図18Aに示すように、ヨーク1222の形状として、上面および下面の穴1223の径D、上面および下面の厚さt、上面あるいは下面の電磁極1221a〜1221gとの距離Lの少なくとも1つを調整することができる。ヨーク1222における穴1223の近傍はシールドフランジとも呼ばれ、シールドフランジを適切に設計すればよいとも言える。   For this purpose, the shape of the E × B filter 1022, for example, the shape of the yoke 1222 may be appropriately designed. More specifically, as shown in FIG. 18A, the shape of the yoke 1222 includes the diameter D of the hole 1223 on the upper surface and the lower surface, the thickness t on the upper surface and the lower surface, and the distance L from the electromagnetic poles 1221a to 1221g on the upper surface or the lower surface. At least one of can be adjusted. The vicinity of the hole 1223 in the yoke 1222 is also called a shield flange, and it can be said that the shield flange may be designed appropriately.

実際には、穴1223の径D、電界および磁界を計測あるいはシミュレーションしながら厚さtおよび距離Lを試行錯誤することでこれらを最適化することができる。例えば、電磁極1221a〜1221gに印加される電圧により距離Lをそれほど小さくできないため、距離Lを固定し、最適な穴の径Dおよび厚さtを探ってもよい。
電界と磁界とが完全に一致するのが望ましいが、ほぼ一致していればよく、その基準として、特定の位置における電界と磁界との差の最大値が所定値以下となるようにしたり、電界と磁界との差の積算値が所定値以下となるようにしたりすればよい。
Actually, these can be optimized by trial and error of the thickness t and the distance L while measuring or simulating the diameter D, electric field, and magnetic field of the hole 1223. For example, since the distance L cannot be reduced so much by the voltage applied to the electromagnetic poles 1221a to 1221g, the distance L may be fixed and the optimum hole diameter D and thickness t may be searched.
It is desirable that the electric field and the magnetic field completely coincide with each other, but it is sufficient that the electric field and the magnetic field substantially coincide with each other. The integrated value of the difference between the magnetic field and the magnetic field may be set to a predetermined value or less.

このように、本実施形態では、E×Bフィルタ1022の形状、特にヨーク1222の形状を設計することで、精度よく1次ビームを45度偏向し、かつ、2次放出電子を直進させることができる。その結果、検出器761に結像される電子像の歪を抑えることができる。このようなE×Bフィルタ1022を用いることで、検出器761としてCMOSセンサを適用することができ、検査のスループットを向上できる。   As described above, in this embodiment, the shape of the E × B filter 1022, particularly the shape of the yoke 1222, can be designed to accurately deflect the primary beam by 45 degrees and cause the secondary emission electrons to travel straight. it can. As a result, distortion of the electron image formed on the detector 761 can be suppressed. By using such an E × B filter 1022, a CMOS sensor can be applied as the detector 761, and the inspection throughput can be improved.

図20Aおよび図20Bは、検出器761に投影される電子像の歪を計算したシミュレーション結果である。図20Aは、図17Bに示すように、画像取得領域W1が投影領域761aの直下に位置し、静電偏向器1035による偏向がない場合である。図示のように、ほぼ歪はない。図20Bは、図17Aに示すように、画像取得領域W1が投影領域761aの右側下方に位置し、静電偏向器1035により2次放出電子が左に偏向される場合である。図示のように画像取得領域W1が投影領域761aの直下にない場合でも歪を小さくできている。   20A and 20B are simulation results obtained by calculating the distortion of the electronic image projected on the detector 761. FIG. FIG. 20A shows a case where the image acquisition area W1 is located immediately below the projection area 761a and there is no deflection by the electrostatic deflector 1035, as shown in FIG. 17B. As shown, there is almost no distortion. FIG. 20B shows a case where the image acquisition region W1 is located on the lower right side of the projection region 761a and the secondary emission electrons are deflected to the left by the electrostatic deflector 1035, as shown in FIG. 17A. As shown in the figure, even when the image acquisition area W1 is not directly below the projection area 761a, the distortion can be reduced.

本実施形態に基づいて、以下のような偏向器(E×Bフィルタ、ウィーンフィルタ)、より具体的には、斜め上方から入射した一次ビームの向きをほぼ鉛直下方向に変えて出射し、かつ、鉛直上向きに入射した二次ビームの向きをほとんど変えずに出射させる偏向器が想到される。
[1]
コイル(1224)が巻回された複数の電磁極(1221a〜1221g)と、
穴(1223)が設けられ、前記複数の電磁極(1221a〜1221g)を覆うヨーク(1222)と、を有し、
前記複数の電磁極(1221a〜1221g)の間および前記ヨーク(1222)の穴(1223)を電子が通過する偏向器(1022)であって、
前記電磁極(1221a〜1221g)に印加される電圧によって生じる電界と、前記コイル(1224)に流れる電流によって生じる磁界と、が前記電子の通過経路に沿って略一致する形状である偏向器(1022)。
Based on the present embodiment, the following deflectors (E × B filter, Wien filter), more specifically, the direction of the primary beam incident obliquely from above is changed to a substantially vertical downward direction, and is emitted, and A deflector that emits the secondary beam incident vertically upward is almost conceivable.
[1]
A plurality of electromagnetic poles (1221a to 1221g) around which a coil (1224) is wound;
A yoke (1222) provided with a hole (1223) and covering the plurality of electromagnetic poles (1221a to 1221g),
A deflector (1022) through which electrons pass between the plurality of electromagnetic poles (1221a to 1221g) and through a hole (1223) of the yoke (1222);
A deflector (1022) having a shape in which an electric field generated by a voltage applied to the electromagnetic poles (1221a to 1221g) and a magnetic field generated by a current flowing through the coil (1224) substantially coincide with each other along the passage path of the electrons. ).

[2]
前記電磁極(1221a〜1221g)に印加される電圧によって生じる電界と、前記コイル(1224)に流れる電流によって生じる磁界と、が前記電子の通過経路に沿って略一致するよう、前記ヨーク(1222)の穴(1223)の径、前記ヨーク(1222)と前記電磁極(1221a〜1221g)との距離、前記ヨーク(1222)の厚さが設計される、[1]記載の偏向器(1022)。
[2]
The yoke (1222) is configured such that an electric field generated by a voltage applied to the electromagnetic poles (1221a to 1221g) and a magnetic field generated by a current flowing through the coil (1224) substantially coincide with each other along the passage path of the electrons. The deflector (1022) according to [1], wherein the diameter of the hole (1223), the distance between the yoke (1222) and the electromagnetic poles (1221a to 1221g), and the thickness of the yoke (1222) are designed.

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。   The embodiment described above is described for the purpose of enabling the person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Therefore, the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be the widest scope according to the technical idea defined by the claims.

90:電磁極、90a:コイル、90b:ビーム通過孔、91:シールド部材、91a〜91d:面、92:入射孔、92a:入口面、92b:出口面、93:中間孔、94:出射孔、1022:E×Bフィルタ、1221a〜1221g:電磁極、1222:ヨーク、1223:穴   90: electromagnetic pole, 90a: coil, 90b: beam passage hole, 91: shield member, 91a to 91d: surface, 92: entrance hole, 92a: entrance surface, 92b: exit surface, 93: intermediate hole, 94: exit hole 1022: E × B filter, 1221a to 1221g: Electromagnetic pole, 1222: Yoke, 1223: Hole

Claims (6)

試料に一次ビームを照射し、これによって前記試料から発生した二次ビームに基づいて前記試料の検査を行う検査装置に用いられ、斜め上方から入射した前記一次ビームの向きをほぼ鉛直下方向に変えて出射し、かつ、鉛直上向きに入射した前記二次ビームの向きをほとんど変えずに出射させるウィーンフィルターであって、
前記二次ビームの光軸を中心として等角度間隔で8個以上配置され、導電材料かつ軟磁性材料からなる電磁極と、
それぞれの前記電磁極の周りに巻回されたコイルと、
前記電磁極の周囲を覆うように配置されるシールド部材と、を備え、
前記電磁極には、一次ビームが偏向する方向に均一平行電界を二次ビームの光軸近傍に発生させるように、それぞれ異なる電位を印加可能であり、
前記コイルには、一次ビームが偏向する方向に均一平行磁界を二次ビームの光軸近傍に発生させるように、それぞれ異なる電流を印加可能であり、
前記シールド部材には、
斜め上方から前記一次ビームが入射する第1ビーム孔と、
前記電磁極により偏向された前記一次ビームが出射し、かつ、前記試料から発生した前記二次ビームが入射する第2ビーム孔と、
前記二次ビームが出射する第3ビーム孔と、が設けられ、
前記第1ビーム孔の出口面は非水平である、ウィーンフィルター。
Used in an inspection apparatus that inspects the sample based on the secondary beam generated from the sample by irradiating the sample with the primary beam, and changes the direction of the primary beam incident from obliquely upward to a substantially downward vertical direction. A Wien filter that emits the secondary beam incident vertically upward with almost no change in the direction of the secondary beam,
8 or more electromagnetic poles arranged at equiangular intervals around the optical axis of the secondary beam, and made of a conductive material and a soft magnetic material;
A coil wound around each said electromagnetic pole;
A shield member arranged to cover the periphery of the electromagnetic pole,
Different potentials can be applied to the electromagnetic poles so as to generate a uniform parallel electric field in the vicinity of the optical axis of the secondary beam in the direction in which the primary beam is deflected,
Different currents can be applied to the coils so as to generate a uniform parallel magnetic field near the optical axis of the secondary beam in the direction in which the primary beam is deflected,
In the shield member,
A first beam hole into which the primary beam is incident obliquely from above;
A second beam hole from which the primary beam deflected by the electromagnetic pole is emitted and the secondary beam generated from the sample is incident;
A third beam hole from which the secondary beam is emitted,
A Wien filter, wherein an exit surface of the first beam hole is non-horizontal.
前記第1ビーム孔の出口面と水平面との間の角度は、前記一次ビームの電界方向の集束特性と、磁界方向の集束特性と、に応じて設定される、請求項1に記載のウィーンフィルター。   2. The Wien filter according to claim 1, wherein an angle between an exit surface of the first beam hole and a horizontal plane is set according to a focusing characteristic in an electric field direction and a focusing characteristic in a magnetic field direction of the primary beam. . 前記第1ビーム孔の出口面と水平面との間の角度は、前記一次ビームの電界方向の集束特性と、磁界方向の集束特性と、のずれを減少させる角度に設定される、請求項1または2に記載のウィーンフィルター。   The angle between an exit surface of the first beam hole and a horizontal plane is set to an angle that reduces a deviation between a focusing characteristic in an electric field direction and a focusing characteristic in a magnetic field direction of the primary beam. The Wien filter according to 2. 前記第1ビーム孔の出口面と水平面との間の角度は、前記一次ビームの電界方向の集束位置と、磁界方向の集束位置と、のずれを減少させる角度に設定される、請求項1乃至3のいずれかに記載のウィーンフィルター。   The angle between the exit surface of the first beam hole and a horizontal plane is set to an angle that reduces a deviation between a focusing position in the electric field direction and a focusing position in the magnetic field direction of the primary beam. The Vienna filter according to any one of 3 above. 斜め上方45度から前記一次ビームが前記第1ビーム孔に入射し、
前記第1ビーム孔の出口面と水平面との間の角度は、略90度である、請求項1乃至4のいずれかに記載のウィーンフィルター。
The primary beam is incident on the first beam hole from 45 degrees obliquely above,
The Wien filter according to any one of claims 1 to 4, wherein an angle between an exit surface of the first beam hole and a horizontal plane is approximately 90 degrees.
前記電磁極は、前記均一平行電界および前記均一平行磁界に加えて、四極子電界または四極子磁界を重畳する、請求項1乃至5のいずれかに記載のウィーンフィルター。   The Wien filter according to claim 1, wherein the electromagnetic pole superimposes a quadrupole electric field or a quadrupole magnetic field in addition to the uniform parallel electric field and the uniform parallel magnetic field.
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