JP7532225B2 - Charged particle beam inspection device and charged particle beam inspection method - Google Patents
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Description
本発明は、荷電粒子ビーム検査装置及び荷電粒子ビーム検査方法に関する。例えば、電子線によるマルチビームを照射して放出されるパターンの2次電子画像を取得してパターンを検査する検査装置に関する。 The present invention relates to a charged particle beam inspection device and a charged particle beam inspection method. For example, the present invention relates to an inspection device that irradiates a multi-beam electron beam, acquires a secondary electron image of the emitted pattern, and inspects the pattern.
近年、大規模集積回路(LSI)の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン(マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する)を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。 In recent years, as large-scale integrated circuits (LSIs) have become more highly integrated and have larger capacities, the circuit line width required for semiconductor elements has become increasingly narrow. These semiconductor elements are manufactured by forming circuits by exposing and transferring a pattern onto a wafer using a reduced projection exposure device known as a stepper, using an original pattern (also called a mask or reticle, hereafter collectively referred to as a mask) on which a circuit pattern is formed.
そして、多大な製造コストのかかるLSIの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、液浸露光とマルチパターニング技術によって既に20nmを切る加工寸法が実現され、さらにはEUV(Extreme Ultraviolet)露光の実用化により10nmを切る微細加工が実現されようとしている。また、NIL(NanoImprintingLithography)やDSA(Directed Self―Assembly,自己組織化リソグラフィ)など、露光機を使う以外の微細加工技術の実用化も進んでいる。近年、半導体ウェハ上に形成されるLSIパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっており、同じ面積であっても検査しなければならないパターン数も膨大なものとなっている。よって、半導体ウェハ上に転写された超微細パターンの欠陥を検査する検査装置の高精度化と高速化が必要とされている。その他、歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。このため、LSI製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査する検査装置の高精度化が必要とされている。 And for the manufacturing of LSIs, which require a huge manufacturing cost, improving the yield is essential. However, immersion exposure and multi-patterning technology have already achieved processing dimensions of less than 20 nm, and furthermore, the practical application of EUV (Extreme Ultraviolet) exposure is about to realize fine processing of less than 10 nm. In addition, practical application of fine processing techniques other than those using exposure machines, such as NIL (Nano Imprinting Lithography) and DSA (Directed Self-Assembly, self-organizing lithography), is also progressing. In recent years, with the miniaturization of LSI pattern dimensions formed on semiconductor wafers, the dimensions that must be detected as pattern defects have become extremely small, and the number of patterns that must be inspected for the same area has become enormous. Therefore, there is a need for high-precision and high-speed inspection devices that inspect defects in ultra-fine patterns transferred onto semiconductor wafers. Another major factor that reduces yields is pattern defects in the masks used when exposing and transferring ultra-fine patterns onto semiconductor wafers using photolithography technology. For this reason, there is a need for high-precision inspection equipment to check for defects in transfer masks used in LSI manufacturing.
検査手法としては、拡大光学系を用いて半導体ウェハ等のウェハやリソグラフィマスク等のマスクといった被検査試料の上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは被検査試料上の同一パターンを撮像した光学画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「die to die(ダイ-ダイ)検査」や、パターン設計されたCADデータをマスクにパターン描画する時に描画装置が入力するための装置入力フォーマットに変換した描画データ(設計パターンデータ)を検査装置に入力して、これをベースに設計画像データ(参照画像)を生成して、この設計画像データと、パターンを撮像した測定データとなる光学画像とを比較する「die to database(ダイ-データベース)検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、検査対象基板はステージ(試料台)上に載置され、ステージが動くことによって光束が被検査試料上を走査し、検査が行われる。検査対象基板には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。検査対象基板を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。 A known inspection method is to compare an optical image of a pattern formed on a sample to be inspected, such as a wafer such as a semiconductor wafer or a mask such as a lithography mask, captured at a predetermined magnification using a magnifying optical system with design data or an optical image of the same pattern on the sample to be inspected. For example, there is a "die to die inspection" method in which optical image data of the same pattern captured at different locations on the same mask are compared, and a "die to database inspection" method in which pattern design CAD data is converted into a device input format for input by a drawing device when drawing a pattern on a mask, drawing data (design pattern data) is input to an inspection device, design image data (reference image) is generated based on this, and this design image data is compared with an optical image that is the measurement data captured by capturing the pattern. In such an inspection method using an inspection device, the substrate to be inspected is placed on a stage (sample stage), and the stage is moved to scan the sample to be inspected with a light beam, and the inspection is performed. A light beam is irradiated onto the substrate to be inspected by a light source and an illumination optical system. The light that is transmitted through or reflected from the substrate to be inspected passes through the optical system and forms an image on a sensor. The image captured by the sensor is sent to a comparison circuit as measurement data. After aligning the images, the comparison circuit compares the measurement data with the reference data according to an appropriate algorithm, and if there is a mismatch, it determines that there is a pattern defect.
上述したパターン検査装置では、レーザ光を検査対象基板に照射して、その透過像或いは反射像を撮像することにより、光学画像を取得する。これに対して、直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶようなアレイ配列の複数の電子ビームで構成されるマルチビームを検査対象基板に照射して、検査対象基板から放出される各ビームに対応する2次電子を検出して、パターン像を取得する検査装置の開発も進んでいる。かかるマルチビームを含む電子ビームを用いたパターン検査装置では、検査対象基板の小領域毎に走査して2次電子を検出する。その際、ビームを走査している間は検査対象基板の位置を固定し、走査終了後に次の小領域へと検査対象基板の位置を移動させる、いわゆるステップアンドリピート動作が行われる。直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶようなアレイ配列のマルチビームを用いることで、限られた領域内に多数のビームを配置できるので、一度に多数の小領域の走査を同時に行うことが可能になる。そのため、スループットの向上が期待されている。しかしながら、ステップアンドリピート動作では、ステージの移動毎にステージ位置が安定するまでの整定時間(オーバーヘッド時間)が必要になる。1回の走査範囲(小領域)は小さいため、基板全体を走査するには、ステージのステップ回数が膨大な回数になる。よって、ステップ回数に整定時間を乗じた時間だけ、走査に要しない無駄な時間が発生してしまう。マルチビームを用いて基板上を走査する場合でも、基板1枚について、例えば、80時間以上の走査に要しない時間が発生してしまうという試算もある。 In the above-mentioned pattern inspection device, an optical image is obtained by irradiating a substrate to be inspected with a laser beam and capturing a transmitted or reflected image. In contrast to this, the development of an inspection device that irradiates a substrate to be inspected with a multi-beam consisting of multiple electron beams arranged in an array such that multiple beam rows are arranged in a straight line at the same pitch, detects secondary electrons corresponding to each beam emitted from the substrate to be inspected, and obtains a pattern image is also progressing. In a pattern inspection device using an electron beam including such a multi-beam, the substrate to be inspected is scanned for secondary electrons in each small area. In this case, a so-called step-and-repeat operation is performed in which the position of the substrate to be inspected is fixed while the beam is being scanned, and the position of the substrate to be inspected is moved to the next small area after the scan is completed. By using a multi-beam array arrangement in which multiple beam rows are arranged in a straight line at the same pitch, multiple beams can be arranged in a limited area, making it possible to simultaneously scan multiple small areas at once. Therefore, an improvement in throughput is expected. However, in the step-and-repeat operation, a settling time (overhead time) is required for the stage position to stabilize each time the stage is moved. Because the range (small area) scanned in one go is small, the number of steps of the stage is enormous to scan the entire substrate. This means that time not needed for scanning is wasted, equal to the number of steps multiplied by the settling time. Even when scanning a substrate using multiple beams, some estimates suggest that for one substrate, more than 80 hours of time not needed for scanning may be wasted.
そこで、検査装置のスループットの向上を図るべく、ステージの移動方式をステップアンドリピート動作方式からステップ毎の整定時間が必要ない連続移動方式に変えることが検討されている。しかしながら、アレイ配列されたマルチビームで走査を行う場合、連続移動方式では、整定時間は不要にできるが、代わりに、同じ小領域が、移動方向に並ぶ複数のビームの走査範囲内に順に送られてくるため、すでにパターン像を取得済の小領域について無駄な走査を繰り返すことになってしまう。そのため、やはりスループットの向上には繋がらない。かかる無駄な走査を繰り返すことがないようにするためには、既に走査された小領域を飛び越えて次の小領域の走査を行う必要があるため、マルチビームを偏向する振り幅を大きくする必要がある。しかしながら、ビーム偏向の振り幅を大きくすると、電子光学系の収差の影響が大きくなり、十分に各ビームを小さく絞ることが困難になり、いわゆるボケが生じてしまう。 In order to improve the throughput of the inspection device, it is being considered to change the stage movement method from a step-and-repeat operation method to a continuous movement method that does not require a settling time for each step. However, when scanning with an arrayed multi-beam, the continuous movement method can eliminate the need for settling time, but instead, the same small area is sent sequentially within the scanning range of multiple beams lined up in the movement direction, which results in repeated unnecessary scanning of small areas where a pattern image has already been acquired. Therefore, it still does not lead to an improvement in throughput. In order to avoid such repeated unnecessary scanning, it is necessary to skip over the small area that has already been scanned and scan the next small area, so the deflection width of the multi-beams needs to be increased. However, if the deflection width of the beam is increased, the effect of aberration in the electron optical system becomes greater, making it difficult to narrow each beam sufficiently, resulting in so-called blurring.
これを抑制するために開示された技術として、下記の技術がある。すなわち、第1の方向に基板面上において同一ピッチpでN列(Nは2以上の整数)かつ第1の方向と直交する第2の方向にN’列(N’は1以上の整数)並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームを用いて、基板の検査領域が第1の方向にp/M(Mは2以上の整数)で得られるサイズかつ第2の方向に所定のサイズで分割された複数の分割小領域のうち、第1の方向にピッチpでN個かつ第2に方向にN’個並ぶ基板上のN×N’個の分割小領域群にマルチビームを一括して偏向する。ステージが第1の方向の逆方向にN/M・pで得られる距離を連続移動する間、ステージの連続移動に追従するようにマルチビームをトラッキング偏向する。そして、ステージの連続移動に追従するようにマルチビームがトラッキング偏向されている間に、かかるN×N’個の分割小領域群を走査するように、マルチビームを一括して偏向する。 The following technology has been disclosed to suppress this. That is, a multibeam consisting of a plurality of charged particle beams arranged in N rows (N is an integer of 2 or more) at the same pitch p on the substrate surface in a first direction and in N' rows (N' is an integer of 1 or more) in a second direction perpendicular to the first direction is used to collectively deflect the multibeam to a group of N x N' divided small regions on the substrate arranged in N pitch p in the first direction and N' in the second direction, among a plurality of divided small regions obtained by dividing an inspection area of the substrate into a size obtained by p/M (M is an integer of 2 or more) in the first direction and a predetermined size in the second direction. While the stage moves continuously in the direction opposite to the first direction over a distance obtained by N/M·p, the multibeam is tracking deflected to follow the continuous movement of the stage. Then, while the multibeam is tracking deflected to follow the continuous movement of the stage, the multibeam is collectively deflected to scan the group of N x N' divided small regions.
上記の技術によれば、第1の方向におけるビーム偏向の振り幅を小さくすることができる。そのため、電子光学系の収差の影響を小さくすることが出来る。 The above technology makes it possible to reduce the amplitude of the beam deflection in the first direction. This makes it possible to reduce the effect of aberrations in the electron optical system.
ここで、被検査試料の種類によっては、被検査試料の帯電により、パターン像が白くなったり、又は逆に黒くなったりしてしまう。そのため、パターン欠陥の有無の判定が困難になってしまうことがある。そこで、被検査試料上の、例えば上記小領域(分割小領域も含む)についてマルチビームを異なる方向にスキャンして複数のパターン像を取得し、その後複数のパターン像を平均化した画像を用いて検査を行うことが考えられる。このような平均化した画像の取得は、ステージが連続移動しない場合には容易に行うことが出来る。次に、上述のように、ステージの移動方式が連続移動方式である場合を考える。この場合、ビームスキャンを行う際に、ステージの連続移動に伴いステージに意図しない振動が加わり、被検査試料の特定の箇所がビームスキャン可能な領域から飛び出してしまうという問題があった。また、この問題は、上述の小領域の端でビームスキャンを行う場合に、特に大きなものとなっていた。さらに、上記のステージに加わる意図しない振動は、ステージの移動方向又はステージの移動方向の逆方向で特に発生しやすいものとなっていた。 Here, depending on the type of sample to be inspected, the pattern image may become white or black due to the charging of the sample to be inspected. This may make it difficult to determine whether or not there is a pattern defect. Therefore, it is possible to obtain multiple pattern images by scanning the multi-beam in different directions on, for example, the small area (including the divided small area) on the sample to be inspected, and then perform inspection using an image obtained by averaging the multiple pattern images. Such an averaged image can be easily obtained when the stage does not move continuously. Next, as described above, consider the case where the stage movement method is the continuous movement method. In this case, when performing beam scanning, there is a problem that unintended vibrations are applied to the stage due to the continuous movement of the stage, causing a specific part of the sample to jump out of the area where beam scanning is possible. In addition, this problem is particularly serious when beam scanning is performed at the edge of the small area described above. Furthermore, the unintended vibrations applied to the stage are particularly likely to occur in the direction of stage movement or the opposite direction to the direction of stage movement.
そこで、本発明の一態様は、ステージの移動方向に複数のビームが並ぶマルチビームを用いてステージを連続移動させながらおこなうパターン検査において、意図しないステージの振動の影響を除去しつつ、異なる方向にビームスキャンして取得した画像を平均化する検査装置及び検査方法を提供する。 In view of this, one aspect of the present invention provides an inspection device and method for performing pattern inspection while continuously moving a stage using a multi-beam in which multiple beams are aligned in the direction of stage movement, in which images acquired by scanning beams in different directions are averaged while eliminating the effects of unintended stage vibration.
本発明の一態様の荷電粒子ビーム検査装置は、基板を載置する、移動可能なステージと、ステージを第1の方向の逆方向に連続移動させるステージ制御回路と、第1の方向に基板面上において同一ピッチpでN列(Nは2以上の整数)かつ第1の方向と直交する第2の方向にN’列(N’は1以上の整数)並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームを用いて、基板の検査領域が第1の方向にp/M(Mは2以上の整数)で得られるサイズかつ第2の方向に所定のサイズで分割された複数の小領域のうち、第1の方向にピッチpでN個かつ第2の方向にN’個並ぶ基板上のN×N’個の小領域群にマルチビームを一括して偏向して、ステージが第1の方向の逆方向にN/M・pで得られる距離を連続移動する間、ステージの連続移動に追従するようにマルチビームをトラッキング偏向すると共に、第1の方向の逆方向にN/M・pで得られる距離のステージの移動が完了するまでに、N×N’個の小領域群から第1の方向にN個離れた、第1の方向にピッチpで並ぶ新たなN×N’個の小領域群にマルチビームを一括して偏向し直すことでトラッキングリセットを行う第1の機能と、ステージの連続移動に追従するようにマルチビームがトラッキング偏向されている間に、マルチビームのそれぞれを、複数の小領域のそれぞれにおいて、複数の小領域のそれぞれにおける、第1の方向の逆方向の側の端部を始点として、かつ、複数の小領域のそれぞれにおける、第1の方向の側の端部を終点として、第2の方向に沿ったマルチビームの一括した偏向を、第1の方向の逆方向の側の端部から第1の方向の側の端部へ向かって繰り返し行う第1の工程を行い、その後、複数の小領域のそれぞれにおける、第1の方向の逆方向の側の端部を始点として、かつ、複数の小領域のそれぞれにおける、第1の方向の側の端部を終点として、第2の方向の逆方向に沿ったマルチビームの一括した偏向を、第1の方向の逆方向の側の端部から第1の方向の側の端部へ向かって繰り返し行う第2の工程を行うことにより、N×N’個の小領域群を走査するように、マルチビームを一括して偏向する第2の機能の2つの機能を持つ偏向器と、基板にマルチビームを照射することに起因して基板から放出される2次電子を検出する検出器と、を備え、Nの値とMの値として、Nの値とMの値との間の最大公約数が1になる組み合わせの値を用いることを特徴とする荷電粒子ビーム検査装置である。 A charged particle beam inspection device according to one aspect of the present invention includes a movable stage on which a substrate is placed, a stage control circuit for continuously moving the stage in a direction opposite to a first direction, and a multi-beam consisting of a plurality of charged particle beams arranged in N rows (N is an integer of 2 or more) at the same pitch p on the substrate surface in the first direction and in N' rows (N' is an integer of 1 or more) in a second direction perpendicular to the first direction, and performs a test on the substrate by dividing an inspection area of the substrate into a plurality of small areas having a size obtained by p/M (M is an integer of 2 or more) in the first direction and a predetermined size in the second direction, the plurality of small areas being divided into N small areas at a pitch p in the first direction and N' small areas in the second direction. a first function of deflecting the multibeams collectively onto a group of N×N' small regions arranged on a substrate, and tracking-deflecting the multibeams so as to follow the continuous movement of the stage while the stage is continuously moving a distance obtained by N/M·p in the direction opposite to the first direction, and performing tracking reset by re-deflecting the multibeams collectively onto a new group of N×N' small regions arranged at a pitch p in the first direction, which is N away from the group of N×N' small regions, by the time the movement of the stage is completed in the direction opposite to the first direction by the distance obtained by N/M·p; While the beam is being deflected for tracking, a first step is performed in which, in each of the plurality of small regions, a deflection of the multi-beams is repeatedly performed collectively along a second direction from the end portion on the opposite side to the first direction to the end portion on the first direction, with the end portion on the opposite side to the first direction of each of the plurality of small regions as a starting point and the end portion on the first direction of each of the plurality of small regions as an ending point, and then, a first step is performed in which, in each of the plurality of small regions, a deflection of the multi-beams collectively along a second direction is repeatedly performed from the end portion on the opposite side to the first direction to the end portion on the first direction, with the end portion on the opposite side to the first direction of each of the plurality of small regions as a starting point and the end portion on the first direction of each of the plurality of small regions as an ending point. The charged particle beam inspection device is characterized in that it is equipped with a deflector having two functions, a first function of collectively deflecting the multibeams in a direction opposite to the second direction, with the end point at the first direction as an end point, from the end point at the opposite side of the first direction toward the end point at the first direction, thereby scanning a group of N x N' small regions, and a detector for detecting secondary electrons emitted from the substrate as a result of irradiating the substrate with the multibeams, and uses a combination of values such that the greatest common denominator between the values of N and M is 1, as the values of N and M.
上述の荷電粒子ビーム検査装置において、荷電粒子ビームで照射可能な測定用画素サイズをPS、第2の方向又は第2の方向の逆方向における第2ビーム整定時間Ofs_vを含む、第2の方向又は第2の方向の逆方向のビームスキャン時間をTvとしたときに、ステージの移動速度VはV=PSN/(2Tv)であることが好ましい。 In the above-mentioned charged particle beam inspection apparatus, when the measurement pixel size that can be irradiated with the charged particle beam is PS and the beam scan time in the second direction or the reverse direction to the second direction, including the second beam settling time Ofs_v in the second direction or the reverse direction to the second direction, is Tv, it is preferable that the stage movement speed V is V = PS N /(2Tv).
上述の荷電粒子ビーム検査装置において、荷電粒子ビームで照射可能な測定用画素サイズをPS、荷電粒子ビームのスキャン周波数をfとしたときに、第2の方向又は第2の方向の逆方向のビームスキャン時間TvはTv=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/M/PS)×Ofs_vである請求項1記載の荷電粒子ビーム検査装置。 The charged particle beam inspection device according to claim 1, wherein, in the above-mentioned charged particle beam inspection device, when the measurement pixel size that can be irradiated with the charged particle beam is PS and the scanning frequency of the charged particle beam is f, the beam scan time Tv in the second direction or the direction opposite to the second direction is Tv = (p/PS) x (p/M/PS) x (1/f) + (p/M/PS) x Ofs_v.
上述の荷電粒子ビーム検査装置において、第1の工程で取得された第1の2次電子画像と、第2の工程で取得された第2の2次電子画像と、を平均した平均2次電子画像を取得する平均画像取得回路をさらに備えることが好ましい。 In the above-mentioned charged particle beam inspection device, it is preferable to further include an average image acquisition circuit that acquires an average secondary electron image by averaging the first secondary electron image acquired in the first step and the second secondary electron image acquired in the second step.
以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた場合について説明する。但し、これに限るものではない。イオンビーム等のその他の荷電粒子ビームを用いても構わない。 In the following embodiments, an example of a charged particle beam will be described using an electron beam. However, this is not limiting. Other charged particle beams, such as an ion beam, may also be used.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。図1において、基板に形成されたパターンを検査する検査装置100は、荷電粒子ビーム検査装置の一例である。検査装置100は、電子光学画像取得機構150a、及び制御系回路160(制御部)を備えている。電子光学画像取得機構150aは、電子ビームカラム102(電子鏡筒)、検査室103、検出回路106、ストライプパターンメモリ123、及びレーザ測長システム122を備えている。電子ビームカラム102内には、電子銃(照射源)201、電磁レンズ202、成形アパーチャアレイ基板203、縮小レンズ205、電磁レンズ206、電磁レンズ(対物レンズ)207、偏向器208、一括ブランキング偏向器212、制限アパーチャ基板213、ビームセパレーター214、偏向器218、電磁レンズ224,226、及びマルチ検出器222が配置されている。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of a pattern inspection apparatus in the first embodiment. In FIG. 1, an inspection apparatus 100 for inspecting a pattern formed on a substrate is an example of a charged particle beam inspection apparatus. The inspection apparatus 100 includes an electron optical image acquisition mechanism 150a and a control circuit 160 (control unit). The electron optical image acquisition mechanism 150a includes an electron beam column 102 (electron lens barrel), an inspection chamber 103, a detection circuit 106, a stripe pattern memory 123, and a laser length measurement system 122. In the electron beam column 102, an electron gun (irradiation source) 201, an electromagnetic lens 202, a shaping aperture array substrate 203, a reduction lens 205, an electromagnetic lens 206, an electromagnetic lens (objective lens) 207, a deflector 208, a collective blanking deflector 212, a limiting aperture substrate 213, a beam separator 214, a deflector 218, electromagnetic lenses 224 and 226, and a multi-detector 222 are arranged.
検査室103内には、少なくともXY平面上を移動可能なXYステージ(試料台、ステージの一例)105が配置される。XYステージ105上には、検査対象となるチップパターンが形成された基板(被検査試料)101が配置される。基板101は、例えばシリコンウェハ等である。基板101は、例えば、パターン形成面を上側に向けてXYステージ105に配置される。また、XYステージ105上には、検査室103の外部に配置されたレーザ測長システム122から照射されるレーザ測長用のレーザ光を反射するミラー216が配置されている。マルチ検出器222は、電子ビームカラム102の外部で検出回路106に接続される。検出回路106は、ストライプパターンメモリ123に接続される。 In the inspection chamber 103, an XY stage (an example of a sample stage or stage) 105 that can move at least on the XY plane is placed. On the XY stage 105, a substrate (inspected sample) 101 on which a chip pattern to be inspected is formed is placed. The substrate 101 is, for example, a silicon wafer. The substrate 101 is placed on the XY stage 105 with the pattern-forming surface facing upward. Also, on the XY stage 105, a mirror 216 is placed that reflects laser light for laser length measurement irradiated from a laser length measurement system 122 placed outside the inspection chamber 103. The multi-detector 222 is connected to a detection circuit 106 outside the electron beam column 102. The detection circuit 106 is connected to a stripe pattern memory 123.
制御系回路160では、コンピュータである制御計算機110が、バス120を介して、位置回路107、展開回路111、ステージ制御回路114、レンズ制御回路124、ブランキング制御回路126、偏向制御回路128、画像記憶装置132、比較回路108、磁気ディスク装置等の記憶装置109、モニタ117、メモリ118、プリンタ119、参照回路112、整定時間記憶装置140、スキャン周波数記憶装置141、平均画像取得回路144、移動速度計算回路146、スキャン時間計算回路148、スキャン時間記憶装置149に接続されている。また、XYステージ105は、ステージ制御回路114の制御の下に駆動機構142により駆動される。駆動機構142では、例えば、X方向、Y方向、θ方向に駆動する3軸(X-Y-θ)モータの様な駆動系が構成され、XYステージ105が移動可能となっている。これらの、図示しないXモータ、Yモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることが出来る。XYステージ105は、XYθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。そして、XYステージ105の移動位置はレーザ測長システム122により測定され、位置回路107に供給される。レーザ測長システム122は、ミラー216からの反射光を受光することによって、レーザ干渉法の原理でXYステージ105の位置を測長する。 In the control system circuit 160, the control computer 110, which is a computer, is connected to the position circuit 107, the development circuit 111, the stage control circuit 114, the lens control circuit 124, the blanking control circuit 126, the deflection control circuit 128, the image storage device 132, the comparison circuit 108, the storage device 109 such as a magnetic disk device, the monitor 117, the memory 118, the printer 119, the reference circuit 112, the settling time storage device 140, the scan frequency storage device 141, the average image acquisition circuit 144, the movement speed calculation circuit 146, the scan time calculation circuit 148, and the scan time storage device 149 via the bus 120. The XY stage 105 is driven by the drive mechanism 142 under the control of the stage control circuit 114. In the drive mechanism 142, for example, a drive system such as a three-axis (X-Y-θ) motor that drives in the X direction, Y direction, and θ direction is configured, and the XY stage 105 is movable. These X, Y, and θ motors (not shown) can be, for example, step motors. The XY stage 105 can be moved horizontally and in a rotational direction by motors on the X, Y, and θ axes. The movement position of the XY stage 105 is measured by a laser measurement system 122 and supplied to the position circuit 107. The laser measurement system 122 measures the position of the XY stage 105 using the principle of laser interference by receiving reflected light from a mirror 216.
電子銃201には、図示しない高圧電源回路が接続され、電子銃201内の図示しないフィラメントと引出電極間への高圧電源回路からの加速電圧の印加と共に、所定の引出電極の電圧の印加と所定の温度のカソード(フィラメント)の加熱によって、カソードから放出された電子群が加速させられ、電子ビームとなって放出される。縮小レンズ205、及び対物レンズ207は、例えば電磁レンズが用いられ、共にレンズ制御回路124によって制御される。また、ビームセパレーター214もレンズ制御回路124によって制御される。一括ブランキング偏向器212は、少なくとも2極の電極群により構成され、ブランキング制御回路126によって制御される。偏向器208は、それぞれ少なくとも4極の電極群により構成され、偏向制御回路128によって制御される。 The electron gun 201 is connected to a high-voltage power supply circuit (not shown), and an acceleration voltage is applied between the filament and the extraction electrode (not shown) in the electron gun 201 from the high-voltage power supply circuit. In addition, a voltage is applied to a specified extraction electrode, and the cathode (filament) is heated to a specified temperature, so that the electrons emitted from the cathode are accelerated and emitted as an electron beam. The reduction lens 205 and the objective lens 207 are, for example, electromagnetic lenses, and are both controlled by the lens control circuit 124. The beam separator 214 is also controlled by the lens control circuit 124. The collective blanking deflector 212 is composed of at least two-pole electrodes, and is controlled by the blanking control circuit 126. The deflectors 208 are each composed of at least four-pole electrodes, and are controlled by the deflection control circuit 128.
基板101が複数のチップ(ダイ)パターンが形成された半導体ウェハである場合には、かかるチップ(ダイ)パターンのパターンデータが検査装置100の外部から入力され、記憶装置109に格納される。なお、基板101が露光用フォトマスクである場合には、かかる露光用フォトマスクにマスクパターンを形成する基になる設計パターンデータが検査装置100の外部から入力され、記憶装置109に格納される。 When the substrate 101 is a semiconductor wafer on which multiple chip (die) patterns are formed, pattern data for the chip (die) patterns is input from outside the inspection device 100 and stored in the storage device 109. When the substrate 101 is an exposure photomask, design pattern data that is the basis for forming a mask pattern on the exposure photomask is input from outside the inspection device 100 and stored in the storage device 109.
ここで、図1では、本実施形態を説明する上で必要な構成を記載している。検査装置100にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。 Here, FIG. 1 shows the configuration necessary for explaining this embodiment. The inspection device 100 may also be provided with other configurations that are normally required.
図2は、実施の形態1における成形アパーチャアレイ部材の構成を示す概念図である。図2において、成形アパーチャアレイ基板203には、2次元状(行列状)の横(x方向)N列×縦(y方向)N’段(Nは2以上の整数、N’は1以上の整数)の穴(開口部)22がx,y方向(x:第1の方向、y:第2の方向)に所定の配列ピッチLで形成されている。なお、マルチビームの縮小倍率がa倍(マルチビーム径を1/aに縮小して基板101に照射する場合)、基板101上でのx,y方向に対するマルチビームのビーム間ピッチをpとする場合、配列ピッチLは、L=(a×p)の関係となる。図2の例では、N=5、N’=5の5×5本のマルチビーム形成用の穴22が形成される場合を示している。次に検査装置100における電子光学画像取得機構150aの動作について説明する。 2 is a conceptual diagram showing the configuration of the shaping aperture array member in the first embodiment. In FIG. 2, the shaping aperture array substrate 203 has holes (openings) 22 in a two-dimensional (matrix-like) array of N columns (x direction) × N' rows (y direction) (N is an integer of 2 or more, N' is an integer of 1 or more) in the x and y directions (x: first direction, y: second direction) at a predetermined arrangement pitch L. Note that when the reduction ratio of the multi-beam is a times (when the multi-beam diameter is reduced to 1/a and irradiated onto the substrate 101), and the inter-beam pitch of the multi-beam in the x and y directions on the substrate 101 is p, the arrangement pitch L is L = (a x p). The example in FIG. 2 shows a case where 5 x 5 holes 22 for forming the multi-beam are formed, where N = 5 and N' = 5. Next, the operation of the electro-optical image acquisition mechanism 150a in the inspection device 100 will be described.
電子銃201(放出源)から放出された電子ビーム200は、電磁レンズ202によってほぼ垂直に成形アパーチャアレイ基板203全体を照明される。成形アパーチャアレイ基板203には、図2に示すように、複数の穴22(開口部)が形成され、電子ビーム200は、すべての複数の穴22が含まれる領域を照明する。複数の穴22の位置に照射された電子ビーム200の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板203の複数の穴22をそれぞれ通過することによって、マルチ1次電子ビーム(マルチビーム)20が形成される。 The electron beam 200 emitted from the electron gun 201 (emission source) is illuminated almost perpendicularly by the electromagnetic lens 202 onto the entire shaping aperture array substrate 203. As shown in FIG. 2, a plurality of holes 22 (openings) are formed in the shaping aperture array substrate 203, and the electron beam 200 illuminates the area including all of the plurality of holes 22. Each portion of the electron beam 200 irradiated onto the positions of the plurality of holes 22 passes through each of the plurality of holes 22 of the shaping aperture array substrate 203, thereby forming a multi-primary electron beam (multi-beam) 20.
形成されたマルチビーム20は、電磁レンズ(縮小レンズ)205、及び電磁レンズ206によってそれぞれ偏向させられ、中間像及びクロスオーバーを繰り返しながら、マルチビーム20の各ビームのクロスオーバー位置に配置されたビームセパレーター214を通過して対物レンズ207に進む。そして、対物レンズ207は、マルチビーム20を基板101にフォーカス(合焦)する。対物レンズ207により基板101(試料)面上に焦点が合わされた(合焦された)マルチビーム20は、偏向器208によって一括して偏向され、各ビームの基板101上のそれぞれの照射位置に照射される。なお、一括ブランキング偏向器212によって、マルチビーム20全体が一括して偏向された場合には、制限アパーチャ基板213の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板213によって遮蔽される。一方、一括ブランキング偏向器212によって偏向されなかったマルチビーム20は、図1に示すように制限アパーチャ基板213の中心の穴を通過する。かかる一括ブランキング偏向器212のON/OFFによって、ブランキング制御が行われ、ビームのON/OFFが一括制御される。このように、制限アパーチャ基板213は、一括ブランキング偏向器212によってビームOFFの状態になるように偏向されたマルチビーム20を遮蔽する。そして、ビームONになってからビームOFFになるまでに形成された、制限アパーチャ基板213を通過したビーム群により、検査用(画像取得用)のマルチビーム20が形成される。 The formed multi-beam 20 is deflected by the electromagnetic lens (reduction lens) 205 and the electromagnetic lens 206, respectively, and while repeating intermediate images and crossovers, passes through the beam separator 214 arranged at the crossover position of each beam of the multi-beam 20 and proceeds to the objective lens 207. The objective lens 207 then focuses the multi-beam 20 on the substrate 101. The multi-beam 20 focused on the substrate 101 (sample) surface by the objective lens 207 is deflected collectively by the deflector 208 and irradiated on the respective irradiation positions on the substrate 101 of each beam. Note that when the entire multi-beam 20 is deflected collectively by the collective blanking deflector 212, it moves out of position from the hole in the center of the limiting aperture substrate 213 and is blocked by the limiting aperture substrate 213. On the other hand, the multi-beams 20 that are not deflected by the collective blanking deflector 212 pass through a hole in the center of the limiting aperture substrate 213 as shown in FIG. 1. Blanking control is performed by turning the collective blanking deflector 212 ON/OFF, and the beams are collectively controlled to be ON/OFF. In this way, the limiting aperture substrate 213 blocks the multi-beams 20 that are deflected by the collective blanking deflector 212 to be in the beam OFF state. Then, the multi-beams 20 for inspection (for image acquisition) are formed by a group of beams that pass through the limiting aperture substrate 213 from when the beams are turned ON until when they are turned OFF.
基板101の所望する位置にマルチビーム20が照射されると、かかるマルチビーム20が照射されたことに起因して基板101からマルチビーム20の各ビームに対応する、反射電子を含む2次電子の束(マルチ2次電子ビーム300)が放出される。 When the multi-beam 20 is irradiated onto a desired position on the substrate 101, a bundle of secondary electrons (multi-secondary electron beam 300) including reflected electrons corresponding to each beam of the multi-beam 20 is emitted from the substrate 101 as a result of the irradiation of the multi-beam 20.
基板101から放出されたマルチ2次電子ビーム300は、対物レンズ207を通って、ビームセパレーター214に進む。 The multiple secondary electron beams 300 emitted from the substrate 101 pass through the objective lens 207 and proceed to the beam separator 214.
ここで、ビームセパレーター214はマルチビーム20の中心ビームが進む方向(電子軌道中心軸)に直交する面上において電界と磁界を直交する方向に発生させる。電界は電子の進行方向に関わりなく同じ方向に力を及ぼす。これに対して、磁界はフレミング左手の法則に従って力を及ぼす。このため電子の侵入方向によって電子に作用する力の向きを変化させることができる。ビームセパレーター214に上側から侵入してくるマルチビーム20には、電界による力と磁界による力が打ち消し合い、マルチビーム20は下方に直進する。これに対して、ビームセパレーター214に下側から侵入してくるマルチ2次電子ビーム300には、電界による力と磁界による力がどちらも同じ方向に働き、マルチ2次電子ビーム300は斜め上方に曲げられ、マルチビーム20から分離する。 Here, the beam separator 214 generates an electric field and a magnetic field in perpendicular directions on a plane perpendicular to the direction in which the central beam of the multi-beam 20 travels (the central axis of the electron orbit). The electric field exerts a force in the same direction regardless of the direction of electron travel. In contrast, the magnetic field exerts a force according to Fleming's left-hand rule. Therefore, the direction of the force acting on the electrons can be changed depending on the direction in which the electrons enter. For the multi-beam 20 entering the beam separator 214 from above, the force due to the electric field and the force due to the magnetic field cancel each other out, and the multi-beam 20 travels straight downward. In contrast, for the multi-secondary electron beam 300 entering the beam separator 214 from below, the force due to the electric field and the force due to the magnetic field both act in the same direction, and the multi-secondary electron beam 300 is bent diagonally upward and separated from the multi-beam 20.
斜め上方に曲げられ、マルチビーム20から分離したマルチ2次電子ビーム300は、偏向器218によって、さらに曲げられ、電磁レンズ224,226によって、屈折させられながらマルチ検出器222に投影される。マルチ検出器222は、投影されたマルチ2次電子ビーム300を検出する。マルチ検出器222には、反射電子及び2次電子が投影されても良いし、反射電子は途中で発散してしまい残った2次電子が投影されても良い。マルチ検出器222は、例えば図示しない2次元センサを有する。そして、マルチ2次電子ビーム300の各2次電子が2次元センサのそれぞれ対応する領域に衝突して、電子を発生し、2次電子画像データを画素毎に生成する。マルチ検出器222にて検出された強度信号は、検出回路106に出力される。 The multi-secondary electron beam 300, which is bent obliquely upward and separated from the multi-beam 20, is further bent by the deflector 218 and projected onto the multi-detector 222 while being refracted by the electromagnetic lenses 224 and 226. The multi-detector 222 detects the projected multi-secondary electron beam 300. The multi-detector 222 may project reflected electrons and secondary electrons, or may project secondary electrons that remain after the reflected electrons diverge midway. The multi-detector 222 has, for example, a two-dimensional sensor (not shown). Then, each secondary electron of the multi-secondary electron beam 300 collides with a corresponding area of the two-dimensional sensor, generating electrons, and generating secondary electron image data for each pixel. The intensity signal detected by the multi-detector 222 is output to the detection circuit 106.
図3は、実施の形態1におけるスキャン動作の一例を説明するための概念図である。図3において、基板101の検査領域30は、例えば、y方向に向かって所定の幅で短冊状の複数のストライプ領域32に仮想分割される。基板101として、例えば、露光用マスク基板について適用すると好適である。例えば、一回のマルチビーム20全体の照射で照射可能な照射領域34の幅の自然数倍と同じ幅で短冊状の複数のストライプ領域32に仮想分割される。図3の例では、照射領域34と同じ幅で短冊状の複数のストライプ領域32に仮想分割される。まず、XYステージ105を移動させて、第1番目のストライプ領域32の左端から照射領域34の例えばサイズ1つ分、第1番目のストライプ領域32よりも外側の位置に一回のマルチビーム20の照射で照射可能な照射領域34が位置するようにトラッキング領域33を調整し、スキャン動作が開始される。実施の形態1では、XYステージ105を-x方向(第1の方向の逆方向の一例)に例えば等速で連続移動させ、かかる連続移動に追従するように照射領域34を移動させながら所望のトラッキング領域33内のピッチpで配置されるサブ領域群を走査し、終了後に照射領域34をx方向(第1の方向の一例)の次のトラッキング領域33に移動させることでトラッキングリセットを行う。かかる動作を繰り返すことで、x方向にストライプ領域32を順に走査していく。第1番目のストライプ領域32をスキャンする際には、XYステージ105を例えば-x方向に移動させることにより、相対的にx方向へとスキャン動作を進めていく。第1番目のストライプ領域32のマルチビーム照射が終了したら、ステージ位置を-y方向に移動させて、第2番目のストライプ領域32の右端からさらに照射領域34の例えばサイズ1つ分右側の位置に照射領域34が相対的にy方向に位置するように調整し、今度は、XYステージ105を例えばx方向に移動させることにより、-x方向に向かって同様にマルチビーム照射を行う。第3番目のストライプ領域32では、x方向に向かってマルチビーム照射し、第4番目のストライプ領域32では、-x方向に向かってマルチビーム照射するといったように、交互に向きを変えながら走査することで検査時間を短縮できる。但し、かかる交互に向きを変えながら走査する場合に限らず、各ストライプ領域32を描画する際、同じ方向に向かって走査を進めるようにしても構わない。成形アパーチャアレイ基板203の各穴22を通過することによって形成されたマルチビーム20によって、最大で各穴22と同数の複数のビーム(1次電子ビーム)に応じた2次電子の束によるマルチ2次電子ビーム300が同時に検出される。 3 is a conceptual diagram for explaining an example of the scanning operation in the first embodiment. In FIG. 3, the inspection area 30 of the substrate 101 is virtually divided into a plurality of stripe areas 32 in a rectangular shape with a predetermined width in the y direction, for example. It is suitable to apply the substrate 101 to, for example, an exposure mask substrate. For example, the substrate 101 is virtually divided into a plurality of stripe areas 32 in a rectangular shape with a width equal to a natural number multiple of the width of the irradiation area 34 that can be irradiated by one irradiation of the entire multi-beam 20. In the example of FIG. 3, the substrate 101 is virtually divided into a plurality of stripe areas 32 in a rectangular shape with the same width as the irradiation area 34. First, the XY stage 105 is moved to adjust the tracking area 33 so that the irradiation area 34 that can be irradiated by one irradiation of the multi-beam 20 is located at a position outside the first stripe area 32, for example, by one size of the irradiation area 34 from the left end of the first stripe area 32, and the scanning operation is started. In the first embodiment, the XY stage 105 is continuously moved in the -x direction (an example of the opposite direction to the first direction) at a constant speed, for example, and the irradiation area 34 is moved to follow the continuous movement while scanning the sub-area group arranged at pitch p in the desired tracking area 33. After the scanning is completed, the irradiation area 34 is moved to the next tracking area 33 in the x direction (an example of the first direction), thereby performing tracking reset. By repeating such an operation, the stripe area 32 is scanned in order in the x direction. When scanning the first stripe area 32, the XY stage 105 is moved in the -x direction, for example, to perform a scanning operation relatively in the x direction. After the multi-beam irradiation of the first stripe area 32 is completed, the stage position is moved in the -y direction, and the irradiation area 34 is adjusted to be located relatively in the y direction at a position, for example, one size to the right of the right end of the second stripe area 32, and then the XY stage 105 is moved in the x direction, for example, to perform multi-beam irradiation in the -x direction in the same manner. The inspection time can be reduced by scanning while alternating directions, such as irradiating the third stripe region 32 with multiple beams in the x direction and irradiating the fourth stripe region 32 with multiple beams in the -x direction. However, scanning while alternating directions is not limited to this, and scanning may proceed in the same direction when drawing each stripe region 32. The multiple beams 20 formed by passing through each hole 22 of the shaping aperture array substrate 203 simultaneously detect multiple secondary electron beams 300 consisting of a bundle of secondary electrons corresponding to a maximum of the same number of beams (primary electron beams) as each hole 22.
図4は、実施の形態1におけるマルチビームの照射領域と測定用画素との一例を示す図である。図4において、各ストライプ領域32は、例えば、マルチビームのビームサイズでメッシュ状の複数のメッシュ領域に分割される。かかる各メッシュ領域が、測定用画素36(単位照射領域)となる。そして、照射領域34内に、N×N’本の1回のマルチビーム20の照射で照射可能な複数の測定用画素28(黒く塗られた1ショット時のビームの照射位置)が示されている。言い換えれば、隣り合う測定用画素28間のx,y方向のピッチpが基板101上におけるマルチビーム20の各ビーム間のピッチとなる。図4の例では、隣り合う4つの測定用画素28のうち1つの測定用画素28を矩形の4隅の1つとして、当該測定用画素28を起点にx,y方向にp×pで囲まれた領域(以降p×p領域27とする)をx方向に分割数M(Mは2以上の整数)で割った、x方向にp/M、-y方向にpのサイズの矩形領域で1つのグリッド29(サブ領域;小領域)を構成する。図4の例では、各グリッド29(個別ビームスキャン領域)は、3×9画素で構成される場合を示している。 Figure 4 is a diagram showing an example of the irradiation area of the multi-beam and the measurement pixels in the first embodiment. In Figure 4, each stripe area 32 is divided into a plurality of mesh areas in a mesh shape, for example, by the beam size of the multi-beam. Each such mesh area becomes a measurement pixel 36 (unit irradiation area). Then, within the irradiation area 34, a plurality of measurement pixels 28 (irradiation positions of the beam at one shot painted black) that can be irradiated by one irradiation of N x N' multi-beams 20 are shown. In other words, the pitch p in the x and y directions between adjacent measurement pixels 28 becomes the pitch between each beam of the multi-beam 20 on the substrate 101. In the example of Figure 4, one of four adjacent measurement pixels 28 is set as one of the four corners of a rectangle, and a region surrounded by p x p in the x and y directions starting from that measurement pixel 28 (hereinafter referred to as p x p region 27) is divided by the division number M (M is an integer of 2 or more) in the x direction to form one grid 29 (sub-region; small region) as a rectangular region of size p/M in the x direction and p in the -y direction. The example of Figure 4 shows a case where each grid 29 (individual beam scan region) is composed of 3 x 9 pixels.
図5は、実施の形態1の比較例におけるスキャン動作の細部の一例を説明するための概念図である。図5の例では、実施の形態1の比較例として、N×N’本のマルチビーム20のうち、y方向に1段分のN本のマルチビームを示している。「段」とは、グリッド29又はp×p領域が、y方向に並ぶ数のことである。例えば、「1段」とは、「グリッド29又はp×p領域が、y方向に1個分並んでいる」ということを示している。ここでは、同一ピッチpでx方向に並ぶN=5本のマルチビームを示している。実施の形態1の比較例では、同一ピッチpでx方向に並ぶN=5本のマルチビームの各ビームが、当該ビームの測定用画素28を起点にx,y方向にp×pで囲まれたp×p領域27をすべて走査した後に、次のp×pで囲まれたp×p領域27を走査する場合を示している。実施の形態1の比較例では、各ビームがp×pで囲まれた領域を走査する間(t=t0’~t1’の期間)にXYステージ105がN・pだけ移動するようにステージ速度を制御する。その際、偏向器208の偏向動作により各ビームが当該p×pで囲まれた領域を走査できるように、偏向器208によってトラッキング偏向を行う。そして、x方向に連続してN個並ぶp×pで囲まれたp×p領域27の走査が終了した時点(t=t1’)で、走査領域が重ならないように、N=5本のマルチビームをx方向に一括して偏向することでトラッキングリセットを行う。かかる動作を繰り返すことで連続移動するステージ上の領域を走査領域が重ならないようにマルチビームで走査することができる。図5の例では、(N-1)・p(=4p)だけx方向(或いは-x方向)にマルチビームを偏向する必要がある。よって、実施の形態1の比較例では、x方向(或いは-x方向)におけるビーム偏向の振り幅が(N-1)・pだけ必要となる。他方、y方向(或いは-y方向)におけるビーム偏向の振り幅はpだけ必要となる。ビーム本数Nが多くなると、かかるビーム偏向の振り幅が非常に大きくなってしまう。そのため、上述したように、電子光学系の収差の影響が大きくなってしまう。 FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining an example of details of a scan operation in a comparative example of the first embodiment. In the example of FIG. 5, as a comparative example of the first embodiment, N multibeams of one stage in the y direction out of N×N′ multibeams 20 are shown. A “stage” refers to the number of grids 29 or p×p areas arranged in the y direction. For example, “one stage” means that “one grid 29 or p×p area is arranged in the y direction”. Here, N=5 multibeams arranged in the x direction with the same pitch p are shown. In the comparative example of the first embodiment, each of the N=5 multibeams arranged in the x direction with the same pitch p scans all of the p×p areas 27 surrounded by p×p in the x and y directions starting from the measurement pixel 28 of the beam, and then scans the next p×p area 27 surrounded by p×p. In the comparative example of the first embodiment, the stage speed is controlled so that the XY stage 105 moves by N·p while each beam scans the area surrounded by p×p (the period t=t 0 ′ to t 1 ′). At that time, the deflector 208 performs tracking deflection so that each beam can scan the area surrounded by the p×p by the deflection operation of the deflector 208. Then, at the time when the scanning of the p×p area 27 surrounded by N p×p arranged continuously in the x direction is completed (t=t 1 '), tracking reset is performed by deflecting N=5 multi-beams collectively in the x direction so that the scanning areas do not overlap. By repeating such an operation, it is possible to scan the area on the continuously moving stage with the multi-beams so that the scanning areas do not overlap. In the example of FIG. 5, it is necessary to deflect the multi-beams by (N-1)·p (=4p) in the x direction (or -x direction). Therefore, in the comparative example of the first embodiment, the amplitude of the beam deflection in the x direction (or -x direction) is required by (N-1)·p. On the other hand, the amplitude of the beam deflection in the y direction (or -y direction) is required by p. If the number of beams N is large, the amplitude of the beam deflection becomes very large. Therefore, as described above, the influence of aberration in the electron optical system becomes large.
図6は、実施の形態1におけるスキャン動作の細部の一例を説明するための概念図である。図6の例では、実施の形態1として、N×N’本のマルチビーム20のうち、y方向に1段分のN本のマルチビームを示している。ここでは、図5と同様、同一ピッチpでx方向に並ぶN=5本のマルチビームを示している。実施の形態1では、隣り合う4つの測定用画素28のうち1つの測定用画素28を矩形の4隅の1つとして、当該測定用画素28を起点にx,y方向にp×pで囲まれたp×p領域27をx方向に分割数Mで分割する。よって、x方向にp/M、-y方向にpのサイズ(所定のサイズ)の矩形領域で1つのグリッド29(サブ領域;小領域)を構成する。図6の例では、分割数M=3の場合を示している。実施の形態1では、同一ピッチpでx方向に並ぶN=5本のマルチビームの各ビームが、当該ビームの測定用画素28を起点にx方向にp/M、y方向にpのサイズ(所定のサイズ)のグリッド29(サブ領域)を走査した後に、x方向にN個分離れた次のグリッド29を走査する場合を示している。 Figure 6 is a conceptual diagram for explaining an example of the details of the scanning operation in the first embodiment. In the example of Figure 6, as the first embodiment, out of the N x N' multi-beams 20, one stage of N multi-beams in the y direction is shown. Here, as in Figure 5, N = 5 multi-beams arranged in the x direction with the same pitch p are shown. In the first embodiment, one of the four adjacent measurement pixels 28 is set as one of the four corners of a rectangle, and the p x p region 27 surrounded by p x p in the x and y directions starting from the measurement pixel 28 is divided in the x direction by the division number M. Therefore, one grid 29 (sub-region; small region) is formed by a rectangular region of size p/M in the x direction and p (predetermined size) in the -y direction. The example of Figure 6 shows the case where the division number M = 3. In the first embodiment, N=5 multi-beams arranged in the x direction with the same pitch p are shown, each of which scans a grid 29 (sub-region) of size p/M in the x direction and p in the y direction (predetermined size) starting from the measurement pixel 28 of that beam, and then scans the next grid 29 that is N pixels away in the x direction.
図6において、実施の形態1では、各ビームが(p/M)×pで囲まれたグリッド29を走査する間(t=t0~t1の期間)に、図5の比較例と同じステージ速度の場合、XYステージ105がN/M・pだけ移動する。その際、偏向器208の第2の機能による偏向動作により各ビームが当該(p/M)×pで囲まれたグリッド29を走査できるように、x方向にピッチpでN個並ぶ(p/M)×pのサイズのグリッド29をトラッキング領域33として、偏向器208が第1の機能によるトラッキング偏向を行う。そして、偏向器208の第2の機能により、x方向にピッチpでN個並ぶ(p/M)×pのサイズのグリッド29の走査が終了した時点(t=t1)で、走査領域が重ならないように、偏向器208が第1の機能を使って、N=5本のマルチビームをx方向にN個のグリッド29分だけ離れた位置に一括して偏向することでトラッキングリセットを行う。図6の例では、偏向器208が第1の機能を使って、5個のグリッド29分離れた位置に5本のマルチビームを一括して偏向する。その際、偏向器208の第2の機能による偏向位置は、グリッド29内の最終画素36から最初の画素28にリセットされることは言うまでもない。t=t1~t2の期間、t=t2~t3の期間、・・・と、かかる動作を繰り返すことで、ステージを連続移動させる場合でも同じストライプ領域32上で走査領域が重ならないようにマルチビームで走査することができる。図6の例では、(N-1)/M・p(=4p/M)だけx方向にマルチビームを偏向する必要がある。よって、実施の形態1では、x方向におけるビーム偏向の振り幅を(N-1)/M・pに抑制できる。但し、x方向のビーム本数Nと分割数Mとの関係を制御しないと走査漏れ(歯抜け)或いは重複走査のグリッド29(サブ領域)が発生してしまう。実施の形態1では、かかる走査方法を適用するために、x方向のビーム本数Nと分割数Mとの間の最大公約数が1になる組み合わせの値を用いる。かかる条件にすることで、走査漏れ(歯抜け)或いは重複走査を回避できる。 6, in the first embodiment, while each beam scans the grid 29 surrounded by (p/M)×p (period t=t 0 to t 1 ), if the stage speed is the same as that of the comparative example in FIG. 5 , the XY stage 105 moves by N/M·p. At that time, the deflector 208 performs tracking deflection by the first function, with the grid 29 of size (p/M)×p arranged in N pieces at pitch p in the x direction as the tracking region 33, so that each beam can scan the grid 29 surrounded by (p/M)×p by deflection operation by the second function of the deflector 208. Then, at the time (t=t 1 ) when scanning of the grid 29 of size (p/M)×p arranged in N pieces at pitch p in the x direction by the second function of the deflector 208 is completed, the deflector 208 uses the first function to collectively deflect N=5 multi-beams to positions separated by N grids 29 in the x direction so that the scanning regions do not overlap. In the example of FIG. 6, the deflector 208 uses the first function to collectively deflect five multi-beams to positions spaced apart by five grids 29. At this time, it goes without saying that the deflection position by the second function of the deflector 208 is reset from the last pixel 36 in the grid 29 to the first pixel 28. By repeating such an operation in the period t=t 1 to t 2 , the period t=t 2 to t 3 , and so on, it is possible to scan with the multi-beams so that the scanning areas do not overlap on the same stripe region 32 even when the stage is moved continuously. In the example of FIG. 6, it is necessary to deflect the multi-beams in the x direction by (N-1)/M·p (=4p/M). Therefore, in the first embodiment, the amplitude of the beam deflection in the x direction can be suppressed to (N-1)/M·p. However, if the relationship between the number of beams N in the x direction and the number of divisions M is not controlled, scanning omissions (missing teeth) or overlapping scanning grids 29 (sub-regions) will occur. In the first embodiment, in order to apply such a scanning method, a combination of values is used in which the greatest common divisor between the number of beams N in the x direction and the number of divisions M is 1. By setting such a condition, it is possible to avoid scan omissions (missing teeth) or overlapping scans.
図7は、実施の形態1におけるビーム本数と分割数との関係の一例を示す図である。図7では、N=7本のx方向のビームを用いて、分割数Mを変えた場合のスキャン動作を示している。また、図7では、トラッキングリセットを行う毎に、図示のわかりやすさのため、ビームが別の段をスキャンしたものとして示している。なお、図7では、便宜上、p×pで囲まれたp×p領域27のy方向のサイズを狭めて示している。図7(a)では、分割数M=1、すなわち、p×pで囲まれたp×p領域27を分割しない場合を示している。図7(a)では、トラッキングリセットを行う場合、ビーム偏向の振り幅は、6pと大きくなってしまう。図7(b)では、分割数M=2、すなわち、p×pで囲まれたp×p領域27を2分割する場合を示している。図7(b)では、トラッキングリセットを行う場合、ビーム偏向の振り幅は、3pに低減できる。図7(c)では、分割数M=3、すなわち、p×pで囲まれたp×p領域27を3分割する場合を示している。図7(c)では、トラッキングリセットを行う場合、ビーム偏向の振り幅は、2pに低減できる。図7(d)では、分割数M=4、すなわち、p×pで囲まれたp×p領域27を4分割する場合を示している。図7(d)では、トラッキングリセットを行う場合、ビーム偏向の振り幅は、(3/2)pに低減できる。図7(e)では、分割数M=5、すなわち、p×pで囲まれたp×p領域27を5分割する場合を示している。図7(e)では、トラッキングリセットを行う場合、ビーム偏向の振り幅は、(6/5)pに低減できる。図7(f)では、分割数M=6、すなわち、p×pで囲まれたp×p領域27を6分割する場合を示している。図7(f)では、トラッキングリセットを行う場合、ビーム偏向の振り幅は、pに低減できる。このように、分割数Mを大きくすることで、ビーム偏向の振り幅をより小さくできる。 Figure 7 is a diagram showing an example of the relationship between the number of beams and the number of divisions in the first embodiment. In Figure 7, a scanning operation is shown when the number of divisions M is changed using N = 7 x-direction beams. Also, in Figure 7, for ease of understanding, the beam is shown scanning a different stage each time a tracking reset is performed. Note that in Figure 7, for convenience, the size in the y direction of the p x p region 27 surrounded by p x p is narrowed. Figure 7 (a) shows the case where the number of divisions M = 1, that is, the p x p region 27 surrounded by p x p is not divided. In Figure 7 (a), when a tracking reset is performed, the amplitude of the beam deflection becomes large at 6p. In Figure 7 (b), the number of divisions M = 2, that is, the p x p region 27 surrounded by p x p is divided into two. In Figure 7 (b), when a tracking reset is performed, the amplitude of the beam deflection can be reduced to 3p. FIG. 7C shows a case where the number of divisions M=3, that is, the p×p region 27 surrounded by p×p is divided into three. FIG. 7C shows a case where the beam deflection amplitude can be reduced to 2p when performing tracking reset. FIG. 7D shows a case where the number of divisions M=4, that is, the p×p region 27 surrounded by p×p is divided into four. FIG. 7D shows a case where the beam deflection amplitude can be reduced to (3/2)p when performing tracking reset. FIG. 7E shows a case where the number of divisions M=5, that is, the p×p region 27 surrounded by p×p is divided into five. FIG. 7E shows a case where the beam deflection amplitude can be reduced to (6/5)p when performing tracking reset. FIG. 7F shows a case where the number of divisions M=6, that is, the p×p region 27 surrounded by p×p is divided into six. FIG. 7F shows a case where the beam deflection amplitude can be reduced to p when performing tracking reset. In this way, by increasing the number of divisions M, the amplitude of the beam deflection can be reduced.
ここで、p×pで囲まれたp×p領域27がM分割されたサブ領域(グリッド29)を1本のビームが走査する場合、x方向にビーム本数Nのマルチビーム20を用いて走査すると、M個ごとに配置されるN個のサブ領域(グリッド29)が同時に走査されることになる。ここで、M×N個の連続するサブ領域(グリッド29)群を1つの所定範囲とする。マルチビーム20のうちx方向に1番目のビームが1つの所定範囲分移動してしまうと、走査し損ねたサブ領域は走査されることなくそのまま残ってしまう。ここで、トラッキングリセットを行う場合のサブ領域を飛び越す数(移動量)をDとすると、マルチビーム20のうちx方向に1番目のビームが1つの所定範囲分移動する間に、M×N/D回のトラッキングサイクル動作を行うことになる。よって、M個毎に1個ずつしか走査されていなかったサブ領域が重複無くかつ漏れ無くすべて走査されるためには、分割数Mとトラッキングサイクル動作の回数とが同一になる、すなわち、M=M×N/Dである必要がある。よって、D=Nになる。したがって、実施の形態1では、トラッキングリセットを行う場合のサブ領域を飛び越す数Dは、x方向のビーム本数Nと同じ値になる。また、その際のビームの振り幅は、(N-1)p/Mとなる。 Here, when one beam scans the sub-areas (grids 29) in which the p×p area 27 surrounded by p×p is divided into M, scanning with a multi-beam 20 having N beams in the x direction will result in N sub-areas (grids 29) arranged every M being scanned simultaneously. Here, a group of M×N consecutive sub-areas (grids 29) is taken as one predetermined range. If the first beam of the multi-beam 20 moves a predetermined range in the x direction, the sub-area that was not scanned will remain as it is without being scanned. Here, if the number of sub-areas to be skipped (amount of movement) when performing a tracking reset is D, M×N/D tracking cycle operations will be performed while the first beam of the multi-beam 20 moves a predetermined range in the x direction. Therefore, in order to scan all of the sub-areas that were previously scanned only one at a time in the M direction without overlap and without omission, the division number M and the number of tracking cycle operations must be the same, that is, M=M×N/D. Therefore, D=N. Therefore, in the first embodiment, the number D of sub-regions to jump over when performing a tracking reset is the same as the number N of beams in the x direction. Also, the beam amplitude at that time is (N-1)p/M.
M個ごとに配置されるN個のサブ領域(グリッド29)が同時に走査され、トラッキングリセットを行う場合のサブ領域を飛び越す数をN個分にする場合、1つの所定範囲において走査範囲が重複しないようにするためには、以下の関係が必要である。
0,M,2M,3M,・・・,(N-1)M,NM
0,N,2N,3N,・・・,(M-1)N,MN
When N sub-areas (grids 29) arranged every M are scanned simultaneously and the number of sub-areas skipped when performing a tracking reset is set to N, the following relationship is required to prevent the scanning ranges from overlapping in one specified range.
0,M,2M,3M,...,(N-1)M,NM
0,N,2N,3N,...,(M-1)N,MN
かかる2つの数列が途中で同じ値にならないようにする必要がある。よって、x方向のビーム本数Nと分割数Mとの間の最大公約数が1になる組み合わせの値(ビーム本数Nと分割数Mとの間で互いに素の関係)が必要となる。図7(a)~図7(f)の例において、分割数M=7では、途中で同じ値になってしまう。具体的にはトラッキングリセットを行う際、移動後のサブ領域は、すでに隣のビームで走査された後なので、重複してしまいNGである。 It is necessary to ensure that these two sequences do not end up with the same value midway. Therefore, a combination of the number of beams N in the x direction and the number of divisions M with a greatest common divisor of 1 (a mutually prime relationship between the number of beams N and the number of divisions M) is required. In the example of Figures 7(a) to 7(f), when the number of divisions M = 7, the same value will occur midway. Specifically, when performing a tracking reset, the sub-area after the movement has already been scanned by the adjacent beam, so there will be an overlap and this is not OK.
また、ビーム本数Nの値として、図7(a)~図7(f)の例に示したように、素数を用いるとさらに好適である。ビーム本数Nを素数(例えば、2,3,5,7,11,13,17,23,・・・)にすることで、分割数Mの自由度を飛躍的に大きくできる。 It is even more preferable to use a prime number as the value of the number of beams N, as shown in the examples of Figures 7(a) to 7(f). By setting the number of beams N to a prime number (e.g., 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 23, ...), the degree of freedom for the number of divisions M can be dramatically increased.
図8は、実施の形態1におけるサブ領域29と走査領域との関係を示す図である。図8は、ビームピッチp×pで囲まれた領域がx方向に3分割された図を示す。図8に示すように、マルチビーム20の各ビームが対応するサブ領域(グリッド29)を走査する場合に、隣接するサブ領域(グリッド29)と一部が重なる(オーバーラップする)ように各ビームの走査領域31を設定すると好適である。隣接するサブ領域(グリッド29)は、マルチビーム20のうち、異なるビームで走査される。そのため、光学系の収差の影響によりビーム間ピッチpが等ピッチからずれる。よって、かかるずれる分を吸収できるマージン幅αを設けると好適である。よって、実際に走査する場合の走査領域31は、サブ領域(グリッド29)よりもx方向に両端のうち少なくとも一端側にマージン幅αを加えた領域にすると好適である。なお、かかるマージンを付加することにより、走査終了位置がマージン幅α分だけx方向に移動することになる。両側にマージン幅αを設ければ、さらに、走査開始位置もマージン幅α分だけ-x方向に移動することになる。図8では、x方向にマージン幅αを加えた場合を示しているが、y方向にも同様にマージン幅αを加えるとさらに好適である。 Figure 8 is a diagram showing the relationship between the sub-region 29 and the scanning region in the first embodiment. Figure 8 shows a diagram in which an area surrounded by beam pitch p x p is divided into three in the x direction. As shown in Figure 8, when each beam of the multi-beam 20 scans a corresponding sub-region (grid 29), it is preferable to set the scanning region 31 of each beam so that it partially overlaps with the adjacent sub-region (grid 29). The adjacent sub-regions (grid 29) are scanned with different beams of the multi-beam 20. Therefore, due to the influence of aberration of the optical system, the inter-beam pitch p deviates from the equal pitch. Therefore, it is preferable to provide a margin width α that can absorb such deviation. Therefore, it is preferable that the scanning region 31 when actually scanning is an area that is added with a margin width α to at least one end side of both ends in the x direction from the sub-region (grid 29). Note that by adding such a margin, the scanning end position moves in the x direction by the margin width α. If a margin width α is provided on both sides, the scanning start position will also move in the -x direction by the margin width α. Figure 8 shows the case where a margin width α is added in the x direction, but it is even more preferable to add a margin width α in the y direction as well.
図7において説明したように、分割数Mを大きくすることで、ビームの振り幅を小さくできる。よって、ビームの振り幅を小さくする観点からは分割数は大きい方が望ましい。一方、分割数Mを大きくするとサブ領域(グリッド29)の数が増えるのでオーバーラップする部分の数が多くなり、無駄な画像データが増えてしまう。これによりデータ量が増えてしまう。よって、データ量低減の観点からは分割数は小さい方が望ましい。よって、電子光学系の収差の影響が無視できるビームの振り幅が得られる分割数Mのうちの最小値を選択するとより好適である。 As explained in FIG. 7, the beam amplitude can be reduced by increasing the division number M. Therefore, from the viewpoint of reducing the beam amplitude, a larger division number is desirable. On the other hand, increasing the division number M increases the number of sub-regions (grids 29), which increases the number of overlapping parts and increases the amount of wasted image data. This increases the amount of data. Therefore, from the viewpoint of reducing the amount of data, a smaller division number is desirable. Therefore, it is more preferable to select the minimum value of the division number M that can obtain a beam amplitude that can ignore the effects of aberrations in the electron optical system.
図9は、実施の形態1の第1の態様におけるスキャン動作の一例を示す模式図である。なお、実際のスキャンは図4に示したようなそれぞれの測定用画素28についてビームをスキャンして行うのだが、ここでは理解のため矢印により模式化してスキャン動作を示している。なお、図9では、紙面右方向であるx方向を第1の方向、紙面左方向である-x方向を第1の方向の逆方向(ステージ移動方向)、紙面上方向であるy方向を第2の方向、紙面下方向である-y方向を第2の方向の逆方向としている。 Figure 9 is a schematic diagram showing an example of a scanning operation in the first aspect of the first embodiment. Note that, although actual scanning is performed by scanning the beam on each measurement pixel 28 as shown in Figure 4, the scanning operation is shown here by using arrows to illustrate it for ease of understanding. Note that, in Figure 9, the x direction to the right on the paper is the first direction, the -x direction to the left on the paper is the opposite direction to the first direction (stage movement direction), the y direction to the top on the paper is the second direction, and the -y direction to the bottom on the paper is the opposite direction to the second direction.
図9(a)には、スキャン動作の第1の工程を示している。第1の工程では、ビームをy方向に沿って偏向する。ここで、第1の工程でのビームの偏向は、グリッド29の-x方向の側の端部29a(例えば、端部29aの最下部)を始点として、またグリッド29のx方向の側の端部29b(例えば、端部29bの最上部)を終点として、おこなわれる。また、第1の工程でのビームの偏向は、グリッド29の-x方向の側の端部29aからグリッド29のx方向の側の端部29bへ向かって、繰り返し行われる。そのため、図9(a)でのビームのスキャンの一例としては、まず(1)から(2)へとスキャンされ、次に(3)から(4)へとスキャンされ、次に(5)から(6)へとスキャンされる。例えば(1)から(2)へのスキャンは、グリッド29内の、-x方向の側の端部29aに設けられた画素28のスキャンである。例えば(5)から(6)へのスキャンは、グリッド29内の、x方向の側の端部29bに設けられた画素28のスキャンである。そして、(3)から(4)へのスキャンは、グリッド29内の、-x方向の側の端部29aとx方向の側の端部29bの間に設けられた画素28のスキャンである。なお、一連のスキャンの間、XYステージ105は-x方向に動き続けるため、グリッド29もさらに-x方向に動き続ける。 Figure 9(a) shows the first step of the scanning operation. In the first step, the beam is deflected along the y direction. Here, the deflection of the beam in the first step is performed starting from the end 29a (e.g., the bottom of the end 29a) on the -x direction side of the grid 29 and ending at the end 29b (e.g., the top of the end 29b) on the x direction side of the grid 29. Also, the deflection of the beam in the first step is repeatedly performed from the end 29a on the -x direction side of the grid 29 to the end 29b on the x direction side of the grid 29. Therefore, as an example of scanning the beam in Figure 9(a), first, scanning is performed from (1) to (2), then scanning is performed from (3) to (4), and then scanning is performed from (5) to (6). For example, scanning from (1) to (2) is scanning the pixel 28 provided at the end 29a on the -x direction side in the grid 29. For example, scanning from (5) to (6) is a scan of pixel 28 located at end 29b on the x-direction side of grid 29. Scanning from (3) to (4) is a scan of pixel 28 located between end 29a on the -x-direction side and end 29b on the x-direction side of grid 29. Note that during this series of scans, XY stage 105 continues to move in the -x direction, so grid 29 also continues to move in the -x direction.
図9(b)には、スキャン動作の第2の工程を示している。第2の工程では、ビームを-y方向に沿って偏向する。ここで、第2の工程でのビームの偏向は、グリッド29の-x方向の側の端部29a(例えば、端部29aの最上部)を始点として、またグリッド29のx方向の側の端部29b(例えば、端部29bの最下部)を終点として、おこなわれる。また、第2の工程でのビームの偏向は、グリッド29の-x方向の側の端部29aからグリッド29のx方向の側の端部29bへ向かって、繰り返し行われる。そのため、図9(b)でのビームのスキャンの一例としては、まず(19)から(20)へとスキャンされ、次に(21)から(22)へとスキャンされ、次に(23)から(24)へとスキャンされる。例えば、(19)から(20)へのスキャンは、グリッド29内の-x方向の側の端部29aに設けられた画素28のスキャンである。例えば、(23)から(24)へのスキャンは、グリッド29内の、x方向の側の端部29bに設けられた画素28のスキャンである。そして、(21)から(22)へのスキャンは、グリッド29内の、-x方向の側の端部29aとx方向の側の端部29bの間に設けられた画素28のスキャンである。なお、一連のスキャンの間、XYステージ105は-x方向に動き続けるため、グリッド29もさらに-x方向に動き続ける。 Figure 9(b) shows the second step of the scanning operation. In the second step, the beam is deflected along the -y direction. Here, the deflection of the beam in the second step is performed starting from the end 29a (e.g., the top of the end 29a) on the -x direction side of the grid 29 and ending at the end 29b (e.g., the bottom of the end 29b) on the x direction side of the grid 29. Also, the deflection of the beam in the second step is repeatedly performed from the end 29a on the -x direction side of the grid 29 to the end 29b on the x direction side of the grid 29. Therefore, as an example of scanning the beam in Figure 9(b), first, scanning is performed from (19) to (20), then scanning is performed from (21) to (22), and then scanning is performed from (23) to (24). For example, scanning from (19) to (20) is scanning the pixel 28 provided at the end 29a on the -x direction side of the grid 29. For example, the scan from (23) to (24) is a scan of the pixel 28 located at the end 29b on the x-direction side of the grid 29. The scan from (21) to (22) is a scan of the pixel 28 located between the end 29a on the -x-direction side and the end 29b on the x-direction side of the grid 29. Note that during this series of scans, the XY stage 105 continues to move in the -x direction, so the grid 29 also continues to move in the -x direction.
上記の第1の工程及び第2の工程を順に行うことにより、スキャン動作が行われる。 The scanning operation is performed by performing the above first and second steps in sequence.
図10は、実施の形態1の第1の態様におけるスキャン動作の他の一例を示す模式図である。紙面上方向であるy方向を第2の方向の逆方向、紙面下方向である-y方向を第2の方向としている点が図9と異なっている。また、図10(a)において、ビームを-y方向に沿って偏向している点が、図9(a)と異なっている。また、図10(b)において、ビームを+y方向に沿って偏向している点が、図9(b)と異なっている。 Figure 10 is a schematic diagram showing another example of the scanning operation in the first aspect of the first embodiment. It differs from Figure 9 in that the y direction, which is the upward direction on the page, is the opposite direction to the second direction, and the -y direction, which is the downward direction on the page, is the second direction. Also, Figure 10(a) differs from Figure 9(a) in that the beam is deflected along the -y direction. Also, Figure 10(b) differs from Figure 9(b) in that the beam is deflected along the +y direction.
y方向又は-y方向における第2ビーム整定時間Ofs_vを含む、y方向又は-y方向のビームスキャン時間をTvとしたときに、XYステージ105の移動速度VはV=PSN/(2Tv)である。これは、以下のようにして導かれる。まず、1本のビームが担当するグリッド29の面積は、(p/M)×pである。この(p/M)×pであるグリッド29におけるビームスキャンが開始されてから完了するまでにXYステージ105が移動する距離は、段落0035に記載したとおりN/M・pである。次に、測定用画素28のx方向及びy方向におけるサイズをPSとして、y方向のビームスキャンに必要な時間をTvとする。この場合、y方向のスキャン時間は(p/(M×PS))×Tvで求められる。すると、図9及び図10にて示したように、y方向において極性を変えて(y方向及び-y方向)2回スキャンを行うため、((p/(M×PS))×Tv×2)×V=N/M・pという式が成立する。よって、V=PSN/(2Tv))である。なお、上述のXYステージ105の移動速度Vは、例えば、移動速度計算回路146により計算される。 When the beam scan time in the y direction or the -y direction, including the second beam settling time Ofs_v in the y direction or the -y direction, is Tv, the moving speed V of the XY stage 105 is V = PS N / (2Tv). This is derived as follows. First, the area of the grid 29 covered by one beam is (p/M) x p. The distance that the XY stage 105 moves from the start to the completion of the beam scan on the grid 29, which is (p/M) x p, is N/M·p, as described in paragraph 0035. Next, the size of the measurement pixel 28 in the x direction and y direction is PS, and the time required for the beam scan in the y direction is Tv. In this case, the scan time in the y direction can be calculated by (p/(M x PS)) x Tv. 9 and 10, the polarity is changed in the y direction and scanning is performed twice (y direction and -y direction), so the following equation is established: ((p/(M×PS))×Tv×2)×V= N/M·p . Therefore, V=PS N /(2Tv)). The movement speed V of the XY stage 105 described above is calculated by, for example, the movement speed calculation circuit 146.
次に、y方向又は-y方向のビームスキャン時間Tvは、Tv=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/M/PS)×Ofs_vである。ここで、fはビームスキャンに用いられるスキャン周波数である。(p/PS)×(p/M/PS)は、グリッド29内における測定用画素28の個数である。よって、(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)の項は、グリッド29内においてそれぞれの測定用画素28にビームを照射するために必要な時間に該当する項である。次に、(p/M/PS)×Ofs_vは、同一の方向にスキャンするためにビームを戻す時間の項である。よって、これらの和として、Tv=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/M/PS)×Ofs_vが導出される。なお、スキャン周波数は、例えば、スキャン周波数記憶装置141に保存されている。 Next, the beam scan time Tv in the y or -y direction is Tv = (p/PS) x (p/M/PS) x (1/f) + (p/M/PS) x Ofs_v. Here, f is the scan frequency used for beam scanning. (p/PS) x (p/M/PS) is the number of measurement pixels 28 in the grid 29. Therefore, the term (p/PS) x (p/M/PS) x (1/f) is the term corresponding to the time required to irradiate each measurement pixel 28 in the grid 29 with the beam. Next, (p/M/PS) x Ofs_v is the term of the time required to return the beam to scan in the same direction. Therefore, the sum of these is derived as Tv = (p/PS) x (p/M/PS) x (1/f) + (p/M/PS) x Ofs_v. The scan frequency is stored, for example, in the scan frequency storage device 141.
図11は、実施の形態1の第2の態様におけるスキャン動作の一例を示す模式図である。なお、図11では、紙面右方向であるx方向を第1の方向、紙面左方向である-x方向を第1の方向の逆方向(ステージ移動方向)、紙面上方向であるy方向を第2の方向、紙面下方向である-y方向を第2の方向の逆方向としている。 Figure 11 is a schematic diagram showing an example of a scanning operation in the second aspect of the first embodiment. In Figure 11, the x direction to the right on the paper is the first direction, the -x direction to the left on the paper is the opposite direction to the first direction (stage movement direction), the y direction to the top on the paper is the second direction, and the -y direction to the bottom on the paper is the opposite direction to the second direction.
図11(a)には、スキャン動作の第1の工程を示している。第1の工程では、ビームをy方向に沿って偏向する。ここで、第1の工程でのビームの偏向は、グリッド29の-x方向の側の端部29a(例えば、端部29aの最下部)を始点として、またグリッド29のx方向の側の端部29b(例えば、端部29bの最上部)を終点として、おこなわれる。また、第1の工程でのビームの偏向は、グリッド29の-x方向の側の端部29aからグリッド29のx方向の側の端部29bへ向かって、繰り返し行われる。そのため、図11(a)でのビームのスキャンの一例としては、まず(1)から(2)へとスキャンされ、次に(3)から(4)へとスキャンされ、次に(5)から(6)へとスキャンされる。例えば(1)から(2)へのスキャンは、グリッド29内の、-x方向の側の端部29aに設けられた画素28のスキャンである。例えば(5)から(6)へのスキャンは、グリッド29内の、x方向の側の端部29bに設けられた画素28のスキャンである。そして、(3)から(4)へのスキャンは、グリッド29内の、-x方向の側の端部29aとx方向の側の端部29bの間に設けられた画素28のスキャンである。なお、一連のスキャンの間、XYステージ105は-x方向に動き続けるため、グリッド29もさらに-x方向に動き続ける。 Figure 11 (a) shows the first step of the scanning operation. In the first step, the beam is deflected along the y direction. Here, the deflection of the beam in the first step is performed starting from the end 29a (e.g., the bottom of the end 29a) on the -x direction side of the grid 29 and ending at the end 29b (e.g., the top of the end 29b) on the x direction side of the grid 29. Also, the deflection of the beam in the first step is repeatedly performed from the end 29a on the -x direction side of the grid 29 to the end 29b on the x direction side of the grid 29. Therefore, as an example of scanning the beam in Figure 11 (a), first, scanning is performed from (1) to (2), then scanning is performed from (3) to (4), and then scanning is performed from (5) to (6). For example, scanning from (1) to (2) is scanning the pixel 28 provided at the end 29a on the -x direction side of the grid 29. For example, scanning from (5) to (6) is a scan of pixel 28 located at end 29b on the x-direction side of grid 29. Scanning from (3) to (4) is a scan of pixel 28 located between end 29a on the -x-direction side and end 29b on the x-direction side of grid 29. Note that during this series of scans, XY stage 105 continues to move in the -x direction, so grid 29 also continues to move in the -x direction.
図11(b)には、スキャン動作の第2の工程を示している。第2の工程では、ビームを-x方向に沿って偏向する。ここで、第2の工程でのビームの偏向は、グリッド29の-y方向の側の端部29c(例えば、端部29cの右端)を始点として、またグリッド29のy方向の側の端部29d(例えば、端部29dの左端)を終点として、おこなわれる。また、第2の工程でのビームの偏向は、グリッド29の-y方向の側の端部29cからグリッド29のy方向の側の端部29dへ向かって、繰り返し行われる。そのため、図11(b)でのビームのスキャンの一例としては、まず(7)から(8)へとスキャンされ、次に(9)から(10)へとスキャンされ、次に(11)から(12)へとスキャンされる。なお、一連のスキャンの間、XYステージ105は-x方向に動き続けるため、グリッド29もさらに-x方向に動き続ける。 Figure 11 (b) shows the second step of the scanning operation. In the second step, the beam is deflected along the -x direction. Here, the deflection of the beam in the second step is performed starting from the end 29c (for example, the right end of the end 29c) on the -y direction side of the grid 29 and ending at the end 29d (for example, the left end of the end 29d) on the y direction side of the grid 29. Also, the deflection of the beam in the second step is repeatedly performed from the end 29c on the -y direction side of the grid 29 to the end 29d on the y direction side of the grid 29. Therefore, as an example of the scanning of the beam in Figure 11 (b), first, scanning is performed from (7) to (8), then scanning is performed from (9) to (10), and then scanning is performed from (11) to (12). Note that during the series of scans, the XY stage 105 continues to move in the -x direction, and therefore the grid 29 also continues to move further in the -x direction.
図11(c)には、スキャン動作の第3の工程を示している。第3の工程では、ビームをx方向に沿って偏向する。ここで、第2の工程でのビームの偏向は、グリッド29の-y方向の側の端部29c(例えば、端部29cの左端)を始点として、またグリッド29のy方向の側の端部29d(例えば、端部29dの右端)を終点として、おこなわれる。また、第3の工程でのビームの偏向は、グリッド29のy方向側の端部29dからグリッド29の-y方向の側の端部29cへと向かって、繰り返し行われる。そのため、図11(c)でのビームのスキャンの一例としては、まず(13)から(14)へとスキャンされ、次に(15)から(16)へとスキャンされ、次に(17)から(18)へとスキャンされる。なお、一連のスキャンの間、XYステージ105は-x方向に動き続けるため、グリッド29もさらに-x方向に動き続ける。 Figure 11(c) shows the third step of the scanning operation. In the third step, the beam is deflected along the x direction. Here, the deflection of the beam in the second step is performed starting from the end 29c (for example, the left end of the end 29c) on the -y direction side of the grid 29 and ending at the end 29d (for example, the right end of the end 29d) on the y direction side of the grid 29. Also, the deflection of the beam in the third step is repeatedly performed from the end 29d on the y direction side of the grid 29 to the end 29c on the -y direction side of the grid 29. Therefore, as an example of the scanning of the beam in Figure 11(c), first, scanning is performed from (13) to (14), then scanning is performed from (15) to (16), and then scanning is performed from (17) to (18). Note that during the series of scans, the XY stage 105 continues to move in the -x direction, and therefore the grid 29 also continues to move further in the -x direction.
図11(d)には、スキャン動作の第4の工程を示している。第4の工程では、ビームを-y方向に沿って偏向する。ここで、第4の工程でのビームの偏向は、グリッド29の-x方向の側の端部29a(例えば、端部29aの最上部)を始点として、またグリッド29のx方向の側の端部29b(例えば、端部29bの最下部)を終点として、おこなわれる。また、第4の工程でのビームの偏向は、グリッド29の-x方向の側の端部29aからグリッド29のx方向の側の端部29bへ向かって、繰り返し行われる。そのため、図11(d)でのビームのスキャンの一例としては、まず(19)から(20)へとスキャンされ、次に(21)から(22)へとスキャンされ、次に(23)から(24)へとスキャンされる。例えば、(19)から(20)へのスキャンは、グリッド29内の-x方向の側の端部29aに設けられた画素28のスキャンである。例えば、(23)から(24)へのスキャンは、グリッド29内の、x方向の側の端部29bに設けられた画素28のスキャンである。そして、(21)から(22)へのスキャンは、グリッド29内の、-x方向の側の端部29aとx方向の側の端部29bの間に設けられた画素28のスキャンである。なお、一連のスキャンの間、XYステージ105は-x方向に動き続けるため、グリッド29もさらに-x方向に動き続ける。 Figure 11(d) shows the fourth step of the scanning operation. In the fourth step, the beam is deflected along the -y direction. Here, the deflection of the beam in the fourth step is performed starting from the end 29a (e.g., the top of the end 29a) on the -x direction side of the grid 29 and ending at the end 29b (e.g., the bottom of the end 29b) on the x direction side of the grid 29. Also, the deflection of the beam in the fourth step is repeatedly performed from the end 29a on the -x direction side of the grid 29 to the end 29b on the x direction side of the grid 29. Therefore, as an example of the scanning of the beam in Figure 11(d), first, scanning is performed from (19) to (20), then scanning is performed from (21) to (22), and then scanning is performed from (23) to (24). For example, scanning from (19) to (20) is a scan of pixel 28 provided at end 29a on the -x direction side of grid 29. For example, scanning from (23) to (24) is a scan of pixel 28 provided at end 29b on the x direction side of grid 29. And scanning from (21) to (22) is a scan of pixel 28 provided between end 29a on the -x direction side and end 29b on the x direction side of grid 29. Note that during the series of scans, XY stage 105 continues to move in the -x direction, and therefore grid 29 also continues to move in the -x direction.
上記の第1の工程、第2の工程、第3の工程及び第4の工程を順に行うことにより、スキャン動作が行われる。 The scanning operation is performed by carrying out the above first, second, third and fourth steps in order.
図12は、実施の形態1の第2の態様におけるスキャン動作の他の一例を示す模式図である。図11(b)と図11(c)ではスキャンがグリッド29の-y方向側の端部29cからグリッド29のy方向の側の端部29dへと向かって、繰り返し行われるのに対し、図12(b)と図12(c)ではグリッド29のy方向側の端部29dからグリッド29の-y方向の側の端部29cへと向かって、繰り返し行われる点が異なっている。 Figure 12 is a schematic diagram showing another example of the scanning operation in the second aspect of the first embodiment. In Figures 11(b) and 11(c), the scanning is repeated from end 29c on the -y direction side of grid 29 to end 29d on the y direction side of grid 29, whereas in Figures 12(b) and 12(c), the scanning is repeated from end 29d on the y direction side of grid 29 to end 29c on the -y direction side of grid 29.
図13は、実施の形態1の第2の態様におけるスキャン動作の他の一例を示す模式図である。紙面上方向であるy方向を第2の方向の逆方向、紙面下方向である-y方向を第2の方向としている点が図11と異なっている。また、図13(a)において、ビームを-y方向に沿って偏向している点が、図11(a)と異なっている。また、図13(d)において、ビームを+y方向に沿って偏向している点が、図11(d)と異なっている。 Figure 13 is a schematic diagram showing another example of the scanning operation in the second aspect of the first embodiment. It differs from Figure 11 in that the y direction, which is the upward direction on the page, is the opposite direction to the second direction, and the -y direction, which is the downward direction on the page, is the second direction. Also, Figure 13(a) differs from Figure 11(a) in that the beam is deflected along the -y direction. Also, Figure 13(d) differs from Figure 11(d) in that the beam is deflected along the +y direction.
図14は、実施の形態1の第2の態様におけるスキャン動作の他の一例を示す模式図である。図13(b)と図13(c)ではグリッド29の-y方向側の端部29cからグリッド29のy方向の側の端部29dへと向かって、スキャンが繰り返し行われるのに対し、図14(b)と図14(c)ではグリッド29のy方向側の端部29dからグリッド29の-y方向の側の端部29cへと向かって、スキャンが繰り返し行われる点が異なっている。 Figure 14 is a schematic diagram showing another example of the scanning operation in the second aspect of the first embodiment. In Figures 13(b) and 13(c), scanning is repeatedly performed from end 29c on the -y direction side of grid 29 to end 29d on the y direction side of grid 29, whereas in Figures 14(b) and 14(c), scanning is repeatedly performed from end 29d on the y direction side of grid 29 to end 29c on the -y direction side of grid 29.
x方向又は-x方向における第1ビーム整定時間Ofs_hを含む、x方向又は-x方向のビームスキャン時間をTh、y方向又は-y方向における第2ビーム整定時間Ofs_vを含む、y方向又は-y方向のビームスキャン時間をTvとしたときに、XYステージ105の移動速度VはV=PSN/(2×(M×Th+Tv))である。これは、以下のようにして導かれる。まず、1本のビームが担当するグリッド29の面積は、(p/M)×pである。この(p/M)×pであるグリッド29におけるビームスキャンが開始されてから完了するまでにXYステージ105が移動する距離は、段落0035に記載したとおりN/M・pである。次に、測定用画素28のx方向及びy方向におけるサイズをPSとして、x方向のビームスキャンに必要な時間をTh、y方向のビームスキャンに必要な時間をTvとする。この場合、x方向のスキャン時間は(p/PS)×Thで求められる。また、y方向のスキャン時間は(p/(M×PS))×Tvで求められる。すると、図11ないし図14にて示したように、x方向において極性を変えて(x方向及び-x方向)2回スキャンを行い、y方向において極性を変えて(y方向及び-y方向)2回スキャンを行うため、((p/(M×PS))×Tv×2+(p/PS)×Th×2)×V=N/M・pという式が成立する。よって、V=PSN/(2×(M×Th+Tv))である。なお、上述のXYステージ105の移動速度Vは、例えば、移動速度計算回路146により計算される。 When the beam scan time in the x direction or the -x direction, including the first beam settling time Ofs_h in the x direction or the -x direction, is Th, and the beam scan time in the y direction or the -y direction, including the second beam settling time Ofs_v in the y direction or the -y direction, is Tv, the moving speed V of the XY stage 105 is V = PS N / (2 x (M x Th + Tv)). This is derived as follows. First, the area of the grid 29 covered by one beam is (p/M) x p. The distance that the XY stage 105 moves from the start of the beam scan on the grid 29, which is (p/M) x p, to the completion is N/M · p, as described in paragraph 0035. Next, the size of the measurement pixel 28 in the x direction and y direction is PS, and the time required for the beam scan in the x direction is Th, and the time required for the beam scan in the y direction is Tv. In this case, the scan time in the x direction can be calculated by (p/PS) x Th. Also, the scan time in the y direction is calculated by (p/(M×PS))×Tv. Then, as shown in FIG. 11 to FIG. 14, two scans are performed in the x direction by changing the polarity (x direction and −x direction), and two scans are performed in the y direction by changing the polarity (y direction and −y direction), so the following equation is established: ((p/(M×PS))×Tv×2+(p/PS)×Th×2)×V= N/M·p . Therefore, V=PS N /(2×(M×Th+Tv)). The movement speed V of the XY stage 105 described above is calculated by, for example, the movement speed calculation circuit 146.
次に、x方向又は-x方向のビームスキャン時間Thは、Th=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/PS)×Ofs_hである。ここで、fはビームスキャンに用いられるスキャン周波数である。(p/PS)×(p/M/PS)は、グリッド29内における測定用画素28の個数である。よって、(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)の項は、グリッド29内においてそれぞれの測定用画素28にビームを照射するために必要な時間に該当する項である。次に、(p/PS)×Ofs_hは、同一の方向にスキャンするためにビームを戻す時間の項である。よって、これらの和として、Th=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/PS)×Ofs_hが導出される。なお、スキャン周波数は、例えば、スキャン周波数記憶装置141に保存されている。 Next, the beam scan time Th in the x direction or the -x direction is Th = (p/PS) x (p/M/PS) x (1/f) + (p/PS) x Ofs_h. Here, f is the scan frequency used for beam scanning. (p/PS) x (p/M/PS) is the number of measurement pixels 28 in the grid 29. Therefore, the term (p/PS) x (p/M/PS) x (1/f) is the term corresponding to the time required to irradiate each measurement pixel 28 in the grid 29 with the beam. Next, (p/PS) x Ofs_h is the term of the time required to return the beam to scan in the same direction. Therefore, the sum of these is derived as Th = (p/PS) x (p/M/PS) x (1/f) + (p/PS) x Ofs_h. The scan frequency is stored, for example, in the scan frequency storage device 141.
同様に、y方向又は-y方向のビームスキャン時間Tvは、Tv=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/M/PS)×Ofs_vである。 Similarly, the beam scan time Tv in the y or -y direction is Tv = (p/PS) x (p/M/PS) x (1/f) + (p/M/PS) x Ofs_v.
なお、第1ビーム整定時間Ofs_h及び第2ビーム整定時間Ofs_vは、整定時間記憶装置140に保存されている。第1ビーム整定時間Ofs_h及び第2ビーム整定時間Ofs_vは、例えば、オペレーターにより制御計算機110を用いて入力され、整定時間記憶装置140に保存されていても良い。また、ビームスキャン時間Th及びビームスキャン時間Tvは、上述の式に基づいて、例えば、スキャン時間計算回路148により計算される。計算されたビームスキャン時間Th及びビームスキャン時間Tvは、例えば、スキャン時間記憶装置149に保存されていてもよい。 The first beam settling time Ofs_h and the second beam settling time Ofs_v are stored in the settling time storage device 140. The first beam settling time Ofs_h and the second beam settling time Ofs_v may be input by an operator using the control computer 110, for example, and stored in the settling time storage device 140. The beam scan time Th and the beam scan time Tv are calculated, for example, by the scan time calculation circuit 148 based on the above formula. The calculated beam scan time Th and beam scan time Tv may be stored, for example, in the scan time storage device 149.
図15は、実施の形態1の他の比較例におけるスキャン動作の一例を示す模式図である。 Figure 15 is a schematic diagram showing an example of a scanning operation in another comparative example of embodiment 1.
図15(a)は、例えば図11(a)に示したような第1の工程で、ビームを-x方向に沿ってスキャンするものである。この場合は、特に、図15(a)の(1)、(3)及び(5)のような、グリッド29のx方向の側の端部29bでのスキャンにおいて、グリッド29が、トラッキング領域33からXYステージ105の移動方向に対応する-x方向に飛び出してしまうと、グリッド29のx方向の側の端部29bにビームが照射されないため、検査が出来なくなってしまう。一方、図15(b)はビームをx方向に沿ってスキャンするものである。この場合は、特に、図15(b)の(2)、(4)及び(6)のような、グリッド29の-x方向の側の端部29aでのスキャンにおいて、グリッド29が、トラッキング領域33からXYステージ105の移動方向に対応する-x方向に飛び出してしまうと、グリッド29の-x方向の側の端部29aにビームが照射されないため、検査が出来なくなってしまう。この問題を回避するためには、第1の工程において、y方向又は-y方向に沿ってビームスキャンを行うことが好ましい。 In FIG. 15(a), the beam is scanned along the -x direction in the first step as shown in FIG. 11(a), for example. In this case, particularly in scanning the end 29b of the grid 29 on the x direction side as shown in (1), (3), and (5) of FIG. 15(a), if the grid 29 protrudes from the tracking region 33 in the -x direction corresponding to the movement direction of the XY stage 105, the beam is not irradiated to the end 29b of the grid 29 on the x direction side, making it impossible to perform inspection. On the other hand, FIG. 15(b) shows the beam being scanned along the x direction. In this case, particularly in scanning the end 29a of the grid 29 on the -x direction side as shown in (2), (4), and (6) of FIG. 15(b), if the grid 29 protrudes from the tracking region 33 in the -x direction corresponding to the movement direction of the XY stage 105, the beam is not irradiated to the end 29a of the grid 29 on the -x direction side, making it impossible to perform inspection. To avoid this problem, it is preferable to perform beam scanning along the y or -y direction in the first step.
図15(c)は、例えば図11(d)に示したような第4の工程で、ビームを-x方向に沿ってスキャンするものである。この場合は、特に、(20)、(22)及び(24)のような、グリッド29の-x方向の側の端部29aでのスキャンにおいて、グリッド29が、トラッキング領域33からXYステージ105の移動方向の逆方向に対応するx方向に飛び出してしまうと、グリッド29の-x方向の側の端部29aにビームが照射されないため、検査が出来なくなってしまう。一方、図15(d)は、ビームをx方向に沿ってスキャンするものである。この場合は、特に、(19)、(21)及び(23)のような、グリッド29のx方向の側の端部29bでのスキャンにおいて、グリッド29が、トラッキング領域33からXYステージ105の移動方向の逆方向に対応するx方向に飛び出してしまうと、グリッド29のx方向の側の端部29bにビームが照射されないため、検査が出来なくなってしまう。この問題を回避するためには、第4の工程において、y方向又は-y方向にビームスキャンを行うことが好ましい。 Figure 15(c) shows, for example, the fourth step shown in Figure 11(d), where the beam is scanned along the -x direction. In this case, particularly in scanning the end 29a of the grid 29 on the -x direction side, as in (20), (22), and (24), if the grid 29 protrudes from the tracking region 33 in the x direction corresponding to the direction opposite to the movement direction of the XY stage 105, the beam is not irradiated to the end 29a of the grid 29 on the -x direction side, making it impossible to perform inspection. On the other hand, Figure 15(d) shows, for scanning the beam along the x direction. In this case, particularly in scanning the end 29b of the grid 29 on the x direction side, as in (19), (21), and (23), if the grid 29 protrudes from the tracking region 33 in the x direction corresponding to the direction opposite to the movement direction of the XY stage 105, the beam is not irradiated to the end 29b of the grid 29 on the x direction side, making it impossible to perform inspection. To avoid this problem, it is preferable to perform beam scanning in the y or -y direction in the fourth step.
以上より、x方向又は-x方向に沿ったビームスキャンは、第2の工程又は第3の工程において行うことが好ましい。そして、y方向又は-y方向に沿ったビームスキャンは、第1の工程又は第4の工程において行うことが好ましい。 In view of the above, it is preferable that beam scanning along the x direction or the -x direction is performed in the second or third step. And it is preferable that beam scanning along the y direction or the -y direction is performed in the first or fourth step.
図16は、実施の形態1の他の比較例におけるスキャン動作の一例を示す模式図である。図16(a)では、例えば図11(a)に示したような第1の工程で、ビームをy方向に沿ってスキャンしている。ただし、例えば図11(a)と異なり、グリッド29のx方向の側の端部29bを始点とし、グリッド29の-x方向の側の端部29aを終点として、スキャンがおこなわれる。この場合、特に図16(a)の(1)及び(2)のような、グリッド29のx方向の側の端部29bでのスキャンにおいて、グリッド29が、トラッキング領域33からXYステージ105の移動方向に対応する-x方向に飛び出してしまうと、グリッド29のx方向の側の端部29bにビームが照射されないため、検査が出来なくなってしまう。 Figure 16 is a schematic diagram showing an example of a scanning operation in another comparative example of the first embodiment. In Figure 16(a), for example, in the first step as shown in Figure 11(a), the beam is scanned along the y direction. However, unlike Figure 11(a), for example, scanning is performed with the end 29b of the grid 29 on the x direction side as the starting point and the end 29a of the grid 29 on the -x direction side as the end point. In this case, especially in scanning the end 29b of the grid 29 on the x direction side as shown in (1) and (2) of Figure 16(a), if the grid 29 protrudes from the tracking region 33 in the -x direction corresponding to the movement direction of the XY stage 105, the beam is not irradiated to the end 29b of the grid 29 on the x direction side, and inspection cannot be performed.
図16(b)では、例えば図11(d)に示したような第4の工程で、ビームを-y方向に沿ってスキャンしている。ただし、例えば図11(d)と異なり、グリッド29のx方向の側の端部29bを始点とし、グリッド29の-x方向の側の端部29aを終点として、スキャンがおこなわれる。この場合、特に図16(b)の(23)及び(24)のような、グリッド29の-x方向の側の端部29aでのスキャンにおいて、グリッド29が、トラッキング領域33からXYステージ105の移動方向の逆方向に対応するx方向に飛び出してしまうと、グリッド29の-x方向の側の端部29aにビームが照射されないため、検査が出来なくなってしまう。 In FIG. 16(b), the beam is scanned along the -y direction in the fourth step as shown in FIG. 11(d). However, unlike FIG. 11(d), scanning is performed starting from the end 29b of the grid 29 on the x direction side and ending from the end 29a of the grid 29 on the -x direction side. In this case, particularly in scanning the end 29a of the grid 29 on the -x direction side as shown in (23) and (24) in FIG. 16(b), if the grid 29 protrudes from the tracking region 33 in the x direction, which corresponds to the opposite direction to the movement direction of the XY stage 105, the beam is not irradiated to the end 29a of the grid 29 on the -x direction side, and inspection is not possible.
以上より、第1の工程におけるビームスキャンは、グリッド29の-x方向の側の端部29aを始点として、またグリッド29のx方向の側の端部29bを終点として、行われることが好ましい。グリッド29は、ビームスキャンの最中であっても、連続して-x方向に動き続ける。そのため、ビームスキャンを-x方向からx方向へ行うと、グリッド29のx方向側の端をスキャンする時には、すでにグリッド29がより-x方向側に移動している。よって、このときに、XYステージ105に加わる意図しない振動によりグリッド29がトラッキング領域33から飛び出し検査が出来なくなるおそれが少なくなる。 In view of the above, it is preferable that the beam scan in the first step is performed with the end 29a of the grid 29 on the -x direction side as the starting point and the end 29b of the grid 29 on the x direction side as the end point. The grid 29 continues to move in the -x direction even during the beam scan. Therefore, when the beam scan is performed from the -x direction to the x direction, the grid 29 has already moved further in the -x direction by the time the end of the grid 29 on the x direction side is scanned. Therefore, at this time, there is less risk that unintended vibrations applied to the XY stage 105 will cause the grid 29 to jump out of the tracking region 33, making it impossible to perform the inspection.
同様に、第4の工程におけるビームスキャンは、グリッド29の-x方向の側の端部29aを始点として、またグリッド29のx方向の側の端部29bを終点として、行われることが好ましい。グリッド29は、ビームスキャンの最中であっても、連続して-x方向に動き続ける。そのため、ビームスキャンを-x方向からx方向へ行うと、グリッド29の-x方向側の端をスキャンする時には、グリッド29は、まだ、よりx方向側の位置にある。よって、このときに、XYステージ105に加わる意図しない振動によりグリッド29がトラッキング領域33から飛び出し検査が出来なくなるおそれが少なくなる。 Similarly, it is preferable that the beam scan in the fourth step is performed with the end 29a of the grid 29 on the -x direction side as the starting point and the end 29b of the grid 29 on the x direction side as the end point. The grid 29 continues to move in the -x direction even during the beam scan. Therefore, when the beam scan is performed from the -x direction to the x direction, the grid 29 is still in a position closer to the x direction when the end of the grid 29 on the -x direction side is scanned. Therefore, at this time, there is less risk that unintended vibrations applied to the XY stage 105 will cause the grid 29 to jump out of the tracking region 33, making it impossible to perform the inspection.
図17は、実施の形態1における検査方法の要部工程の一部を示すフローチャート図である。図17では、検査方法の要部工程のうち、走査開始から終了までの工程を示している。図17において、実施の形態1における検査方法は、基板搬送工程(S102)と、検査位置移動工程(S104)と、ステージ移動工程(等速移動開始)(S106)と、サブ領域走査工程(第1の工程)(S108a)と、サブ領域走査工程(第2の工程)(S108b)と、サブ領域走査工程(第3の工程)(S108c)と、サブ領域走査工程(第4の工程)(S108d)と、判定工程(S110)と、トラッキングリセット工程(S112)と、判定工程(S114)と、ストライプ移動工程(S116)と、いう一連の各工程を実施する。 Figure 17 is a flow chart showing some of the main steps of the inspection method in embodiment 1. Figure 17 shows the main steps of the inspection method from the start to the end of scanning. In Figure 17, the inspection method in embodiment 1 performs a series of steps, including a substrate transport step (S102), an inspection position movement step (S104), a stage movement step (start of constant speed movement) (S106), a sub-area scanning step (first step) (S108a), a sub-area scanning step (second step) (S108b), a sub-area scanning step (third step) (S108c), a sub-area scanning step (fourth step) (S108d), a determination step (S110), a tracking reset step (S112), a determination step (S114), and a stripe movement step (S116).
基板搬送工程(S102)として、図示しない搬送機構を用いて、基板101を検査室103内に搬送し、XYステージ105上に載置する。 In the substrate transport process (S102), the substrate 101 is transported into the inspection chamber 103 using a transport mechanism (not shown) and placed on the XY stage 105.
検査位置移動工程(S104)として、ステージ制御回路114の制御の基、駆動機構142は、検査位置がマルチビーム20の照射可能位置に入るようにXYステージ105を移動させる。まずは、ストライプ領域32の左端側(例えば、照射領域34のサイズ2つ分外側)にマルチビーム20の照射領域34が位置するようにXYステージ105を移動させる。 In the inspection position movement step (S104), under the control of the stage control circuit 114, the drive mechanism 142 moves the XY stage 105 so that the inspection position is within a position where the multi-beam 20 can be irradiated. First, the XY stage 105 is moved so that the irradiation area 34 of the multi-beam 20 is positioned on the left end side of the stripe area 32 (e.g., two sizes outside the irradiation area 34).
ステージ移動工程(等速連続移動開始)(S106)として、ステージ制御回路114の制御のもと、駆動機構142は、XYステージ105を例えば-x方向に移動速度Vで等速移動させる。これにより、等速連続移動が開始される。 In the stage movement process (start of uniform-speed continuous movement) (S106), under the control of the stage control circuit 114, the drive mechanism 142 moves the XY stage 105 at a uniform speed, for example, in the -x direction at a movement speed V. This starts uniform-speed continuous movement.
図11乃至図14で示した態様の場合、サブ領域走査工程(第1の工程)(S108a)、サブ領域走査工程(第2の工程)(S108b)、サブ領域走査工程(第3の工程)(S108c)及びサブ領域走査工程(第4の工程)(S108d)として、電子光学画像取得機構150aは、基板101の検査領域となるストライプ領域32がx方向にp/M(Mは2以上の整数)で得られるサイズかつy方向にp(所定のサイズ)で分割された複数のグリッド29(サブ領域;小領域)をN×N’個のグリッド29群毎に走査する。具体的には、複数のグリッド29のうち、x方向にピッチpでN個かつy方向にN’個並ぶ基板101上のN×N’個のグリッド29群にN×N’本のマルチビーム20を一括して偏向してトラッキングを開始し、XYステージ105が-x方向にN/M・pで得られる距離を連続移動する間、XYステージ105の連続移動に追従するようにマルチビーム20をトラッキング偏向しながら、かかるN×N’個のグリッド29群を走査する。そして、第1の工程で第1の2次電子画像を取得し、第2の工程で第2の2次電子画像を取得し、第3の工程で第3の2次電子画像を取得し、第4の工程で第4の2次電子画像を取得する。また、平均画像取得回路144を用いて、第1の2次電子画像、第2の2次電子画像、第3の2次電子画像及び第4の2次電子画像から平均2次電子画像を取得する。取得された平均2次電子画像は、例えば、画像記憶装置132に保存される。なお、図9及び図10で示した態様の場合、サブ領域走査工程(第1の工程)(S108a)及びサブ領域走査工程(第2の工程)(S108b)を行う。そして、第1の工程で第1の2次電子画像を取得し、第2の工程で第2の2次電子画像を取得する。そして、平均画像取得回路144を用いて、第1の2次電子画像及び第2の2次電子画像から平均2次電子画像を取得する。 In the case of the embodiment shown in Figures 11 to 14, in the sub-area scanning process (first process) (S108a), sub-area scanning process (second process) (S108b), sub-area scanning process (third process) (S108c) and sub-area scanning process (fourth process) (S108d), the electron-optical image acquisition mechanism 150a scans a plurality of grids 29 (sub-areas; small areas) in which the stripe area 32, which is the inspection area of the substrate 101, is divided by a size obtained by p/M (M is an integer of 2 or more) in the x direction and by p (a predetermined size) in the y direction, for each group of N x N' grids 29. Specifically, tracking is started by deflecting N×N' multibeams 20 collectively onto a group of N×N' grids 29 on the substrate 101, which are arranged with N grids 29 arranged at a pitch p in the x direction and N' grids 29 arranged in the y direction, and while the XY stage 105 moves continuously in the -x direction by a distance obtained by N/M·p, the group of N×N' grids 29 is scanned while deflecting the multibeams 20 for tracking so as to follow the continuous movement of the XY stage 105. Then, a first secondary electron image is acquired in a first step, a second secondary electron image is acquired in a second step, a third secondary electron image is acquired in a third step, and a fourth secondary electron image is acquired in a fourth step. In addition, an average image acquisition circuit 144 is used to acquire an average secondary electron image from the first secondary electron image, the second secondary electron image, the third secondary electron image, and the fourth secondary electron image. The acquired average secondary electron image is stored in, for example, the image storage device 132. In the case of the embodiment shown in FIG. 9 and FIG. 10, a sub-area scanning process (first process) (S108a) and a sub-area scanning process (second process) (S108b) are performed. Then, a first secondary electron image is acquired in the first process, and a second secondary electron image is acquired in the second process. Then, an average secondary electron image is acquired from the first secondary electron image and the second secondary electron image using the average image acquisition circuit 144.
図18は、実施の形態1におけるスキャン動作の細部の他の一例を説明するための概念図である。マルチビーム20は、x方向(第1の方向)に基板101面上において同一ピッチpでN列(Nは2以上の整数)かつx方向と直交するy方向(第2の方向)に同一ピッチp(所定のサイズ)でN’列(N’は1以上の整数)並ぶ複数の電子ビームによって構成される。図18の例では、かかるN×N’本のマルチビーム20として、基板101面上において同一ピッチpでx方向及びy方向に並ぶ5×5本のマルチビームを示している。なお、y方向のピッチはx方向と異なっていても構わない。隣り合う4つの測定用画素28のうち1つの測定用画素28を矩形の4隅の1つとして、当該測定用画素28を起点にx,y方向にp×pで囲まれたp×p領域27をx方向に分割数Mで分割する。よって、x方向にp/M、-y方向にpのサイズの矩形領域で1つのグリッド29(サブ領域;小領域)を構成する。よって、図18の例では、分割数M=3の場合を示している。図18の例では、5×5本のマルチビームの各ビームが、それぞれ対応するグリッド29(サブ領域)を走査すると共に、走査した後に、x方向にN個(ここでは5個)分離れた次のグリッド29を走査する場合を示している。 Figure 18 is a conceptual diagram for explaining another example of the details of the scanning operation in the first embodiment. The multi-beam 20 is composed of a plurality of electron beams arranged in N rows (N is an integer of 2 or more) at the same pitch p on the surface of the substrate 101 in the x direction (first direction) and in N' rows (N' is an integer of 1 or more) at the same pitch p (predetermined size) in the y direction (second direction) perpendicular to the x direction. In the example of Figure 18, as such N x N' multi-beams 20, 5 x 5 multi-beams arranged in the x direction and y direction on the surface of the substrate 101 at the same pitch p are shown. Note that the pitch in the y direction may be different from that in the x direction. One of the four adjacent measurement pixels 28 is set as one of the four corners of a rectangle, and the p x p region 27 surrounded by p x p in the x and y directions starting from the measurement pixel 28 is divided in the x direction by the division number M. Therefore, one grid 29 (sub-region; small region) is composed of a rectangular region with a size of p/M in the x direction and p in the -y direction. Therefore, the example in Figure 18 shows a case where the number of divisions M = 3. The example in Figure 18 shows a case where each beam of the 5 x 5 multi-beam scans its corresponding grid 29 (sub-region), and after scanning, scans the next grid 29 that is N (here, 5) apart in the x direction.
まず、偏向制御回路128による制御の基、偏向器208の第1の機能は、マルチビーム20を用いて、基板101のストライプ領域32(検査領域)がx方向にp/M(Mは2以上の整数)で得られるサイズかつy方向にpのサイズで分割された複数のグリッド29のうち、x方向にピッチpでN個かつy方向にN’個並ぶ基板101上のN×N’個のグリッド29群にマルチビーム20を一括して偏向する。ここでは、マルチビーム20の照射領域34内の複数のグリッド29のうちx方向にピッチpで並ぶN×N’個のグリッド29群をトラッキング領域33として偏向する。主偏向器208は、トラッキング領域33の基準位置(例えば中心)にマルチビーム20を一括して偏向する。そして、主偏向器208は、XYステージ105の連続移動に追従するようにマルチビーム20をトラッキング偏向する。 First, under the control of the deflection control circuit 128, the first function of the deflector 208 is to deflect the multibeam 20 collectively to a group of N×N' grids 29 on the substrate 101 arranged at a pitch p in the x direction and N' in the y direction, among the multiple grids 29 obtained by dividing the stripe region 32 (inspection region) of the substrate 101 by a size obtained by p/M (M is an integer of 2 or more) in the x direction and a size of p in the y direction. Here, the group of N×N' grids 29 arranged at a pitch p in the x direction among the multiple grids 29 in the irradiation region 34 of the multibeam 20 is deflected as a tracking region 33. The main deflector 208 deflects the multibeam 20 collectively to a reference position (e.g., the center) of the tracking region 33. Then, the main deflector 208 performs tracking deflection of the multibeam 20 so as to follow the continuous movement of the XY stage 105.
偏向制御回路128による制御の基、偏向器208の第2の機能は、マルチビーム20の各ビームが、対応するグリッド29の、例えばx方向に1番目かつy方向に最終番目の画素36に位置するように、マルチビーム20を一括して偏向する。実際には、対応するグリッド29にマージンを加えた走査領域31の例えばx方向に1番目かつy方向に最上段目の画素36に位置するように、マルチビーム20を一括して偏向する。そして、XYステージ105の連続移動に追従するようにマルチビーム20がトラッキング偏向されている間に、トラッキング領域33として設定されているN×N’個のグリッド29(具体的には走査領域31)群を走査するように、マルチビーム20を一括して偏向する。そして、各ショット時に、各ビームは、担当グリッド29内の同じ位置に相当する1つの測定用画素36を照射することになる。図18の例では、各ビームは、1ショット目に担当グリッド29内の最上段の左から1番目の測定用画素36を照射する。そして、偏向器208によってマルチビーム20全体を一括して-y方向に1測定用画素36分だけビーム偏向位置をシフトさせ、2ショット目に担当グリッド29内の上から2段目の左から1番目の測定用画素36を照射する。かかる走査を繰り返し、最下段の左から1番目の測定用画素36の照射の終了した後、偏向器208によってマルチビーム20全体を一括してx方向に1測定用画素36分シフトさせながら最上段の左から2番目の測定用画素36までビーム偏向位置をシフトさせる。かかる動作を繰り返し、XYステージ105が-x方向にN/M・pで得られる距離を連続移動する間に、1つのビームで1つのグリッド29内のすべての測定用画素36を順に照射していく。かかる動作が、N×N’本のマルチビーム20で同時に行われる。1回のショットでは、成形アパーチャアレイ基板203の各穴22を通過することによって形成されたマルチビーム20によって、最大で各穴22と同数の複数のショットに応じた2次電子の束によるマルチ2次電子ビーム300が一度に検出される。マルチビーム20が担当するグリッド29内のすべての測定用画素36をスキャンするまで、XYステージ105の移動によって偏向位置がずれないように、偏向器208の第1の機能は、XYステージ105の移動に追従するように、マルチビーム20を偏向する(トラッキング動作する)。 Under the control of the deflection control circuit 128, the second function of the deflector 208 is to deflect the multi-beams 20 collectively so that each beam of the multi-beams 20 is positioned, for example, at the first pixel 36 in the x direction and the last pixel 36 in the y direction of the corresponding grid 29. In practice, the multi-beams 20 are deflected collectively so that each beam of the multi-beams 20 is positioned, for example, at the first pixel 36 in the x direction and the topmost pixel 36 in the y direction of the scanning area 31 obtained by adding a margin to the corresponding grid 29. Then, while the multi-beams 20 are deflected for tracking to follow the continuous movement of the XY stage 105, the multi-beams 20 are deflected collectively so as to scan a group of N x N' grids 29 (specifically, the scanning area 31) set as the tracking area 33. Then, during each shot, each beam irradiates one measurement pixel 36 corresponding to the same position in the assigned grid 29. In the example of FIG. 18, each beam irradiates the measurement pixel 36 that is the first from the left in the top row of the assigned grid 29 in the first shot. Then, the deflector 208 shifts the beam deflection position of the entire multibeam 20 by one measurement pixel 36 in the −y direction, and in the second shot, the first measurement pixel 36 from the left in the second row from the top in the assigned grid 29 is irradiated. This scanning is repeated, and after irradiation of the first measurement pixel 36 from the left in the bottom row is completed, the deflector 208 shifts the beam deflection position of the entire multibeam 20 by one measurement pixel 36 in the x direction, while shifting the beam deflection position to the second measurement pixel 36 from the left in the top row. This operation is repeated, and while the XY stage 105 moves continuously in the −x direction by a distance obtained by N/M·p, all measurement pixels 36 in one grid 29 are irradiated in order with one beam. This operation is performed simultaneously for N×N' multibeams 20. In one shot, the multi-beam 20 formed by passing through each hole 22 of the shaping aperture array substrate 203 detects a multi-secondary electron beam 300 consisting of a bunch of secondary electrons corresponding to a plurality of shots up to the same number as each hole 22 at once. The first function of the deflector 208 is to deflect the multi-beam 20 to follow the movement of the XY stage 105 so that the deflection position does not shift due to the movement of the XY stage 105 until all the measurement pixels 36 in the grid 29 covered by the multi-beam 20 have been scanned (tracking operation).
検出工程として、マルチ検出器222は、基板101にマルチビーム20を照射することに起因して基板101から放出される2次電子を検出する。各ビームは、それぞれ対応する1つのグリッド29を走査することになる。マルチビーム20のショットにより、その都度、照射された測定用画素36から2次電子が上方に放出される。このように、基板101にマルチビーム20を照射することに起因して基板101から放出される2次電子をマルチ検出器222が検出する。マルチ検出器222は、各測定用画素36から上方に放出されたマルチ2次電子ビーム300を測定用画素36毎に検出する。 In the detection process, the multi-detector 222 detects secondary electrons emitted from the substrate 101 due to irradiation of the substrate 101 with the multi-beam 20. Each beam scans a corresponding grid 29. Each time the multi-beam 20 is shot, secondary electrons are emitted upward from the irradiated measurement pixel 36. In this way, the multi-detector 222 detects secondary electrons emitted from the substrate 101 due to irradiation of the substrate 101 with the multi-beam 20. The multi-detector 222 detects the multi-secondary electron beams 300 emitted upward from each measurement pixel 36 for each measurement pixel 36.
判定工程(S110)として、制御計算機110は、マルチビーム20が、それぞれ担当するグリッド29(具体的には走査領域31)内のすべての測定用画素36をスキャンすると、対象のストライプ領域32中のすべてのグリッド29の走査が終了したかどうかを判定する。対象のストライプ領域32中のすべてのグリッド29の走査が終了した場合には、判定工程(S114)に進む。対象のストライプ領域32中のすべてのグリッド29の走査が終了していない場合には、トラッキングリセット工程(S112)に進む。 In the determination step (S110), the control computer 110 determines whether scanning of all grids 29 in the target stripe region 32 has been completed when the multi-beams 20 have scanned all measurement pixels 36 in the grids 29 (specifically, the scanning region 31) that they are responsible for. If scanning of all grids 29 in the target stripe region 32 has been completed, the process proceeds to the determination step (S114). If scanning of all grids 29 in the target stripe region 32 has not been completed, the process proceeds to the tracking reset step (S112).
トラッキングリセット工程(S112)として、偏向器208の第2の機能である偏向動作によって、マルチビーム20により、それぞれ担当するグリッド29(具体的には走査領域31)内のすべての測定用画素36がスキャンされると、偏向器208は、第1の機能を用いて、-x方向にN/M・pで得られる距離のXYステージ105の移動が完了するまでに、N×N’個のグリッド29群からx方向にN個離れた、x方向にピッチpで並ぶ新たなN×N’個のグリッド29(具体的には走査領域31)群にマルチビーム20を一括して偏向し直すことでトラッキングリセットを行う。 In the tracking reset step (S112), when all measurement pixels 36 in the grids 29 (specifically, the scanning area 31) assigned to each of the deflectors 20 are scanned by the multi-beams 20 through the deflection operation, which is the second function of the deflector 208, the deflector 208 performs a tracking reset by collectively deflecting the multi-beams 20 to a new group of N x N' grids 29 (specifically, the scanning area 31) arranged at a pitch p in the x direction and N grids away in the x direction from the group of N x N' grids 29, by the time the movement of the XY stage 105 in the -x direction by the distance obtained by N/M·p is completed.
図18の例では、x方向に5個離れた新たなN×N’個のグリッド29(具体的には走査領域31)群を新たなトラッキング領域33に設定し直す。そして、偏向器208は、第1の機能を用いて、XYステージ105の連続移動に追従するようにマルチビーム20をトラッキング偏向する。また、トラッキングリセットの際、偏向器208は第2の機能を用いて、マルチビーム20の各ビームが、対応するグリッド29(具体的には走査領域31)の、例えばx方向に1番目かつy方向に最終番目の画素36に位置するように、マルチビーム20を一括して偏向する。 In the example of FIG. 18, a new group of N×N' grids 29 (specifically, scanning areas 31) spaced five apart in the x direction is reset to a new tracking area 33. The deflector 208 then uses its first function to perform tracking deflection of the multi-beam 20 so that it follows the continuous movement of the XY stage 105. During tracking reset, the deflector 20 also uses its second function to collectively deflect the multi-beam 20 so that each beam of the multi-beam 20 is positioned at, for example, the first pixel 36 in the x direction and the last pixel 36 in the y direction of the corresponding grid 29 (specifically, scanning area 31).
そして、かかるトラッキング開始からトラッキングリセットまでのトラッキングサイクル、及びトラッキング中の走査を繰り返す。言い換えれば、上述したように、XYステージ105の連続移動に追従するようにマルチビーム20がトラッキング偏向されている間に、トラッキング領域33として設定されているN×N’個のグリッド29(具体的には走査領域31)群を走査する。かかる動作を繰り返すことで、ストライプ領域32のすべての画素36を走査できる。 Then, the tracking cycle from the start of tracking to the tracking reset, and the scanning during tracking are repeated. In other words, as described above, while the multi-beam 20 is being deflected for tracking so as to follow the continuous movement of the XY stage 105, a group of N x N' grids 29 (specifically, scanning areas 31) set as the tracking area 33 is scanned. By repeating this operation, all pixels 36 in the stripe area 32 can be scanned.
なお、ここでは1ショット目、2ショット目、・・・とショットを区切って説明したが、マルチビーム20は、画素36毎にビームをON/OFFせずに照射し続けながら偏向位置を移動させるラスタースキャン動作を行ってもよい。また、y方向に並ぶ各画素列を同じ方向に走査する場合に限るものではない。x方向に1列目の画素列は-y方向に走査した後、2列目の画素列をy方向(逆方向)に走査しても構わない。 Note that, although the first shot, second shot, etc. have been described here as separate shots, the multi-beam 20 may perform a raster scan operation in which the deflection position is moved while continuing to irradiate the beam without turning the beam on and off for each pixel 36. Also, it is not limited to scanning each pixel row lined up in the y direction in the same direction. After scanning the first pixel row in the x direction in the -y direction, the second pixel row may be scanned in the y direction (reverse direction).
図19は、実施の形態1におけるスキャン動作におけるサブ領域と対応ビームとの関係の一例を説明するための概念図である。図19の例では、x,y方向に同一ピッチpで配列される5×5本のマルチビーム20を用いる場合を示している。また、分割数M=3の場合を示している。また、図19の例では、ストライプ領域32の幅(y方向サイズ)は、照射領域34のサイズに合わせて分割されている。よって、ストライプ領域32は、x方向サイズがp/M(=p/3)、y方向サイズがpの複数のグリッド29に分割される。かかる複数のグリッド29は、図19の例では、y方向に5段に分割され、各段のx方向に複数のグリッド29は、同じ段を担当するx方向にN個(=5個)のマルチビーム20が走査することになる。図19に示すように、各段の5本ずつのビーム(1~5)が、n回目のトラッキングサイクル中に走査するグリッド29をそれぞれ1-(n)、2-(n)、3-(n)、4-(n)、5-(n)で示している。n回目のトラッキングをリセットする際、N個(=5個)先のグリッド29に偏向器208で偏向し直すため、5個先のグリッド29がn+1回目のトラッキングサイクルで走査するグリッド29になる。n+1回目のトラッキングサイクル中に走査するグリッド29をそれぞれ1-(n+1)、2-(n+1)、3-(n+1)、4-(n+1)、5-(n+1)で示している。同様の動作を繰り返すことですべてのグリッド29を走査できる。 Figure 19 is a conceptual diagram for explaining an example of the relationship between sub-regions and corresponding beams in the scan operation in the first embodiment. In the example of Figure 19, a case where 5 x 5 multi-beams 20 arranged at the same pitch p in the x and y directions are used is shown. Also, a case where the number of divisions M = 3 is shown. Also, in the example of Figure 19, the width (y-direction size) of the stripe region 32 is divided according to the size of the irradiation region 34. Therefore, the stripe region 32 is divided into a plurality of grids 29 with an x-direction size of p/M (= p/3) and a y-direction size of p. In the example of Figure 19, such a plurality of grids 29 are divided into five stages in the y direction, and the plurality of grids 29 in the x direction of each stage are scanned by N (= 5) multi-beams 20 in the x direction that are responsible for the same stage. As shown in Figure 19, the grids 29 scanned by the five beams (1 to 5) in each stage during the nth tracking cycle are indicated by 1-(n), 2-(n), 3-(n), 4-(n), and 5-(n), respectively. When resetting the nth tracking, the deflector 208 is used to deflect the grid 29 N (=5) ahead, so the grid 29 5 ahead becomes the grid 29 scanned in the n+1th tracking cycle. The grids 29 scanned during the n+1th tracking cycle are indicated by 1-(n+1), 2-(n+1), 3-(n+1), 4-(n+1), and 5-(n+1), respectively. By repeating the same operation, all grids 29 can be scanned.
例えば、最上段の1番目のビームがn回目のトラッキングサイクル中に走査するグリッド29を含むp×pのp×p領域27には、3分割された残りの2つのグリッド29が存在する。1-(n)のグリッド29にx方向(右側)に隣接するグリッドは、3番目のビームによってn-1回目のトラッキングサイクル中に走査されることになる。さらにx方向(右側)に隣接するグリッドは、5番目のビームによってn-2回目のトラッキングサイクル中に走査されることになる。かかる3回のトラッキングサイクルによって、当該p×p領域27内の走査が完了する。y方向の各段において同様である。 For example, in the p x p region 27 of p x p that contains the grid 29 scanned by the first beam in the top row during the nth tracking cycle, there are two remaining grids 29 divided into thirds. The grid adjacent to the 1-(n) grid 29 in the x direction (right side) is scanned by the third beam during the n-1th tracking cycle. The grid adjacent to the 1-(n) grid in the x direction (right side) is scanned by the fifth beam during the n-2th tracking cycle. The scanning of the p x p region 27 is completed by these three tracking cycles. The same is true for each row in the y direction.
例えば、最上段の2番目のビームがn回目のトラッキングサイクル中に走査するグリッド29を含むp×pのp×p領域27には、3分割された残りの2つのグリッド29が存在する。2-(n)のグリッド29にx方向(右側)に隣接するグリッドは、4番目のビームによってn-1回目のトラッキングサイクル中に走査されることになる。さらにx方向(右側)に隣接するグリッドは、1番目のビームによってn+1回目のトラッキングサイクル中に走査されることになる。かかる3回のトラッキングサイクルによって、当該p×pのp×p領域27内の走査が完了する。y方向の各段において同様である。 For example, in the p x p region 27 of p x p that contains the grid 29 scanned by the second beam in the top row during the nth tracking cycle, there are two remaining grids 29 divided into thirds. The grid adjacent to the 2-(n) grid 29 in the x direction (right side) is scanned by the fourth beam during the n-1th tracking cycle. The grid adjacent to the 2-(n) grid in the x direction (right side) is scanned by the first beam during the n+1th tracking cycle. Scanning within the p x p region 27 of p x p is completed by these three tracking cycles. The same is true for each row in the y direction.
例えば、最上段の3番目のビームがn回目のトラッキングサイクル中に走査するグリッド29を含むp×pのp×p領域27には、3分割された残りの2つのグリッド29が存在する。3-(n)のグリッド29にx方向(右側)に隣接するグリッドは、5番目のビームによってn-1回目のトラッキングサイクル中に走査されることになる。さらにx方向(右側)に隣接するグリッドは、2番目のビームによってn+1回目のトラッキングサイクル中に走査されることになる。かかる3回のトラッキングサイクルによって、当該p×pのp×p領域27内の走査が完了する。y方向の各段において同様である。 For example, in the p x p region 27 of p x p that contains the grid 29 scanned by the third beam in the top row during the nth tracking cycle, there are two remaining grids 29 divided into thirds. The grid adjacent to the 3-(n) grid 29 in the x direction (right side) is scanned by the fifth beam during the n-1th tracking cycle. The grid adjacent to the 3-(n) grid in the x direction (right side) is scanned by the second beam during the n+1th tracking cycle. The scanning of the p x p region 27 of p x p is completed by these three tracking cycles. The same is true for each row in the y direction.
例えば、最上段の4番目のビームがn回目のトラッキングサイクル中に走査するグリッド29を含むp×pのp×p領域27には、3分割された残りの2つのグリッド29が存在する。4-(n)のグリッド29にx方向(右側)に隣接するグリッドは、1番目のビームによってn+2回目のトラッキングサイクル中に走査されることになる。さらにx方向(右側)に隣接するグリッドは、3番目のビームによってn+1回目のトラッキングサイクル中に走査されることになる。かかる3回のトラッキングサイクルによって、当該p×pのp×p領域27内の走査が完了する。y方向の各段において同様である。 For example, in the p x p region 27 of p x p that contains the grid 29 scanned by the fourth beam in the top row during the nth tracking cycle, there are two remaining grids 29 divided into thirds. The grid adjacent to the 4-(n) grid 29 in the x direction (right side) is scanned by the first beam during the n+2th tracking cycle. The grid adjacent to the 4-(n) grid in the x direction (right side) is scanned by the third beam during the n+1th tracking cycle. The scanning of the p x p region 27 of p x p is completed by these three tracking cycles. The same is true for each row in the y direction.
例えば、最上段の5番目のビームがn回目のトラッキングサイクル中に走査するグリッド29を含むp×pのp×p領域27には、3分割された残りの2つのグリッド29が存在する。5-(n)のグリッド29にx方向(右側)に隣接するグリッドは、2番目のビームによってn+2回目のトラッキングサイクル中に走査されることになる。さらにx方向(右側)に隣接するグリッドは、4番目のビームによってn+1回目のトラッキングサイクル中に走査されることになる。かかる3回のトラッキングサイクルによって、当該p×pのp×p領域27内の走査が完了する。y方向の各段において同様である。 For example, in the p x p region 27 of p x p that contains the grid 29 scanned by the fifth beam in the top row during the nth tracking cycle, there are two remaining grids 29 divided into thirds. The grid adjacent to the 5-(n) grid 29 in the x direction (right side) is scanned by the second beam during the n+2th tracking cycle. The grid adjacent to the 5-(n) grid in the x direction (right side) is scanned by the fourth beam during the n+1th tracking cycle. The scanning of the p x p region 27 of p x p is completed by these three tracking cycles. The same is true for each row in the y direction.
よって、分割数M=3で、N=5本のマルチビームを用いてストライプ領域32を走査する場合、ストライプ領域32の走査開始側の端部よりも外側に5番目のビームが少なくともトラッキングサイクル2回分手前側のグリッド29を走査できる位置からスキャン動作を開始することになる。 Therefore, when scanning the stripe region 32 using N=5 multi-beams with a division number M=3, the scanning operation will start from a position outside the end of the stripe region 32 on the scanning start side where the fifth beam can scan the grid 29 at least two tracking cycles in front.
以上のようにマルチビーム20を用いて走査することで、シングルビームで走査する場合よりも高速にスキャン動作(測定)ができる。 By scanning using multiple beams 20 as described above, scanning operations (measurements) can be performed faster than when scanning with a single beam.
判定工程(S114)として、制御計算機110は、すべてのストライプ32の走査が終了したかどうかを判定する。すべてのストライプ32の走査が終了した場合には、電子光学画像取得処理を終了する。すべてのストライプ32の走査が終了していない場合には、ストライプ移動工程(S116)に進む。 In the determination step (S114), the control computer 110 determines whether scanning of all stripes 32 has been completed. If scanning of all stripes 32 has been completed, the electro-optical image acquisition process ends. If scanning of all stripes 32 has not been completed, the process proceeds to the stripe movement step (S116).
ストライプ移動工程(S116)として、ステージ制御回路114の制御の基、駆動機構142は、次のストライプ領域32の左端側(例えば、照射領域34のサイズ1つ分外側)にマルチビーム20の照射領域34が位置するようにXYステージ105を移動させる。そして、上述した各工程を繰り返す。 In the stripe movement step (S116), under the control of the stage control circuit 114, the drive mechanism 142 moves the XY stage 105 so that the irradiation area 34 of the multi-beam 20 is positioned on the left side of the next stripe area 32 (e.g., one size outside the irradiation area 34). Then, the above-mentioned steps are repeated.
図20は、実施の形態1におけるスキャン動作の他の一例を説明するための概念図である。図20に示すように、基板101の検査領域330には、例えば、x,y方向に向かってアレイ状にそれぞれ所定の幅で複数のチップ332(ダイ)が形成される。ここでは、検査対象の基板101として、半導体基板(例えばウェハ)に適応すると好適である。各チップ332は、例えば、30mm×25mmのサイズで基板101上に形成される。パターン検査は、チップ332毎に実施されることになる。各チップ332の領域は、例えば、一回のマルチビーム20全体の照射で照射可能な照射領域34と同じy方向幅で複数のストライプ領域32に仮想分割される。各ストライプ領域32のスキャン動作は、上述した内容と同様で構わない。上述したように、実施の形態1では、XYステージ105を-x方向に連続移動させることで相対的に照射領域34をx方向に連続移動させながら各ストライプ領域32をマルチビーム20により走査していく。すべてのストライプ領域32の走査が終了したら、ステージ位置を-y方向に移動させて、y方向に同じ次の段のストライプ領域32をマルチビーム20により同様に走査していく。かかる動作を繰り返し、1つのチップ332の領域の走査が終了したら、XYステージ105を移動させて、次のチップ332の上端のストライプ領域32に対して同様にスキャン動作を行う。かかる動作を繰り返すことで、すべてのチップ332について走査していく。 Figure 20 is a conceptual diagram for explaining another example of the scanning operation in the first embodiment. As shown in Figure 20, in the inspection area 330 of the substrate 101, for example, a plurality of chips 332 (dies) are formed in an array shape with a predetermined width in the x and y directions. Here, it is preferable to apply a semiconductor substrate (e.g., a wafer) as the substrate 101 to be inspected. Each chip 332 is formed on the substrate 101 with a size of, for example, 30 mm x 25 mm. The pattern inspection is performed for each chip 332. The area of each chip 332 is virtually divided into a plurality of stripe areas 32 with the same y-direction width as the irradiation area 34 that can be irradiated by irradiating the entire multi-beam 20 once. The scanning operation of each stripe area 32 may be the same as that described above. As described above, in the first embodiment, the XY stage 105 is continuously moved in the -x direction to continuously move the irradiation area 34 in the x direction relative to the XY stage 105, and each stripe area 32 is scanned by the multi-beam 20. Once scanning of all the stripe regions 32 has been completed, the stage position is moved in the -y direction, and the next stripe region 32 in the same row in the y direction is scanned in the same manner by the multi-beam 20. This operation is repeated, and once scanning of one chip 332 region is completed, the XY stage 105 is moved, and a similar scanning operation is performed on the stripe region 32 at the top of the next chip 332. By repeating this operation, all the chips 332 are scanned.
以上のように、電子光学画像取得機構150aは、XYステージ105を連続移動させながら複数の電子ビームによるマルチビーム20を用いて、図形パターンが形成された基板101上を走査し、マルチビーム20が照射されたことに起因して基板101から放出される、マルチ2次電子ビーム300を検出する。走査(スキャン)の仕方、及びマルチ2次電子ビーム300の検出の仕方は上述した通りである。マルチ検出器222によって検出された各測定用画素36からの2次電子の検出データは、測定順に検出回路106に出力される。検出回路106内では、図示しないA/D変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、ストライプパターンメモリ123に格納される。そして、1つのストライプ領域32分(或いはチップ332分)の検出データが蓄積された段階で、ストライプパターンデータ(或いはチップパターンデータ)として、位置回路107からの各位置を示す情報と共に、比較回路108に転送される。 As described above, the electron optical image acquisition mechanism 150a uses the multi-beam 20, which is a plurality of electron beams, to scan the substrate 101 on which a graphic pattern is formed while continuously moving the XY stage 105, and detects the multi-secondary electron beam 300 emitted from the substrate 101 due to irradiation with the multi-beam 20. The method of scanning and the method of detecting the multi-secondary electron beam 300 are as described above. The detection data of the secondary electrons from each measurement pixel 36 detected by the multi-detector 222 is output to the detection circuit 106 in the order of measurement. In the detection circuit 106, the analog detection data is converted to digital data by an A/D converter (not shown) and stored in the stripe pattern memory 123. Then, when the detection data for one stripe region 32 (or chip 332) is accumulated, it is transferred to the comparison circuit 108 as stripe pattern data (or chip pattern data) together with information indicating each position from the position circuit 107.
一方、マルチビームスキャン及び2次電子検出工程と並行或いは前後して、参照画像が作成される。 Meanwhile, a reference image is created in parallel with or before or after the multi-beam scanning and secondary electron detection process.
参照画像作成工程として、展開回路111及び参照回路112といった参照画像作成部は、基板101が半導体基板の場合には、半導体基板に露光用マスクのマスクパターンを露光転写する際の基板上の露光イメージが定義された露光イメージデータに基づいて、複数の画素36で構成されるグリッド29以下のサイズの後述するフレーム領域の測定画像(電子光学画像)に対応する領域の参照画像を作成する。露光イメージデータの代わりに、複数の図形パターンを基板101に露光転写する露光用マスクを形成するための元になる描画データ(設計データ)を用いても良い。展開回路111及び参照回路112といった参照画像作成部は、基板101が露光用マスクの場合には、複数の図形パターンを基板101に形成するための元になる描画データ(設計データ)に基づいて、複数の画素36で構成されるフレーム領域の測定画像(電子光学画像)に対応する領域の参照画像を作成する。 As a reference image creation process, when the substrate 101 is a semiconductor substrate, the reference image creation units such as the expansion circuit 111 and the reference circuit 112 create a reference image of an area corresponding to a measurement image (electron optical image) of a frame area having a size equal to or smaller than a grid 29 composed of a plurality of pixels 36, which will be described later, based on exposure image data that defines an exposure image on the substrate when a mask pattern of an exposure mask is exposed and transferred to the semiconductor substrate. Instead of the exposure image data, drawing data (design data) that is the basis for forming an exposure mask that exposes and transfers a plurality of figure patterns to the substrate 101 may be used. When the substrate 101 is an exposure mask, the reference image creation units such as the expansion circuit 111 and the reference circuit 112 create a reference image of an area corresponding to a measurement image (electron optical image) of a frame area composed of a plurality of pixels 36, based on drawing data (design data) that is the basis for forming a plurality of figure patterns on the substrate 101.
具体的には、以下のように動作する。まず、展開回路111は、記憶装置109から制御計算機110を通して描画データ(或いは露光イメージデータ)を読み出し、読み出された描画データ(或いは露光イメージデータ)に定義された各フレーム領域の各図形パターンを2値ないしは多値のイメージデータに変換して、このイメージデータが参照回路112に送られる。 Specifically, it operates as follows. First, the expansion circuit 111 reads out the drawing data (or exposure image data) from the storage device 109 through the control computer 110, converts each graphic pattern of each frame area defined in the read out drawing data (or exposure image data) into binary or multi-value image data, and this image data is sent to the reference circuit 112.
ここで、描画データ(或いは露光イメージデータ)に定義される図形は、例えば長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図形の基準位置における座標(x、y)、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納されている。 The figures defined in the drawing data (or exposure image data) are, for example, rectangles or triangles as basic figures, and the figure data stored defines the shape, size, position, etc. of each pattern figure using information such as the coordinates (x, y) at the reference position of the figure, the length of the sides, and a figure code that serves as an identifier to distinguish the type of figure, such as a rectangle or triangle.
かかる図形データとなる描画データ(或いは露光イメージデータ)が展開回路111に入力されると図形ごとのデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして2値ないしは多値の設計画像データを展開し、出力する。言い換えれば、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算し、nビットの占有率データを出力する。例えば、1つのマス目を1画素として設定すると好適である。そして、1画素に1/28(=1/256)の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ1/256の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、8ビットの占有率データとして参照回路112に出力する。かかるマス目は、測定用画素36と同サイズにすればよい。 When the drawing data (or exposure image data) that becomes such figure data is input to the expansion circuit 111, it is expanded to data for each figure, and the figure code and figure dimensions that indicate the figure shape of the figure data are interpreted. Then, binary or multi-value design image data is expanded as a pattern to be arranged in a grid with a grid of a predetermined quantization dimension as a unit, and output. In other words, the design data is read, the inspection area is virtually divided into grids with a predetermined dimension as a unit, the occupancy rate of the figure in the design pattern is calculated for each grid, and n-bit occupancy data is output. For example, it is preferable to set one grid as one pixel. Then, if one pixel has a resolution of 1/2 8 (=1/256), a small area of 1/256 is assigned to the area of the figure arranged in the pixel, and the occupancy rate in the pixel is calculated. Then, the occupancy rate is output to the reference circuit 112 as 8-bit occupancy data. The grid may be the same size as the measurement pixel 36.
次に、参照回路112は、送られてきた図形のイメージデータである設計画像データに適切なフィルタ処理を施す。検出回路106から得られた光学画像としての測定データは、電子光学系によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にあるため、画像強度(濃淡値)がデジタル値の設計側のイメージデータである設計画像データにもフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。このようにしてフレーム領域の測定画像(光学画像)と比較する設計画像(参照画像)を作成する。作成された参照画像の画像データは比較回路108に出力され、比較回路108内に出力された参照画像は、それぞれメモリに格納される。 Next, the reference circuit 112 applies appropriate filtering to the design image data, which is the image data of the graphic image sent to it. The measurement data obtained as an optical image from the detection circuit 106 is in a state where a filter has been applied by the electro-optical system, in other words, in an analog state that changes continuously, so that it can be matched to the measurement data by also applying filtering to the design image data, which is the image data on the design side with digital image intensity (shade value). In this way, a design image (reference image) is created to be compared with the measurement image (optical image) of the frame area. The image data of the created reference image is output to the comparison circuit 108, and the reference images output to the comparison circuit 108 are each stored in memory.
図21は、実施の形態1における比較回路の内部構成を示す図である。図21において、比較回路108内には、磁気ディスク装置等の記憶装置50,52、分割部56、位置合わせ部58、及び比較部60が配置される。分割部56、位置合わせ部58、及び比較部60といった各「~部」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「~部」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いてもよい。或いは、異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。分割部56、位置合わせ部58、及び比較部60内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度図示しないメモリに記憶される。 Figure 21 is a diagram showing the internal configuration of the comparison circuit in the first embodiment. In Figure 21, the comparison circuit 108 includes storage devices 50 and 52 such as magnetic disk devices, a division unit 56, an alignment unit 58, and a comparison unit 60. Each "~ unit" such as the division unit 56, the alignment unit 58, and the comparison unit 60 includes a processing circuit, and the processing circuit includes an electric circuit, a computer, a processor, a circuit board, a quantum circuit, or a semiconductor device. In addition, each "~ unit" may use a common processing circuit (the same processing circuit). Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. The input data or the calculation results required for the division unit 56, the alignment unit 58, and the comparison unit 60 are stored in a memory (not shown) each time.
転送されたストライプパターンデータ(或いはチップパターンデータ)は、位置回路107からの各位置を示す情報と共に、記憶装置50に一時的に格納される。同様に、参照画像データは、設計上の各位置を示す情報と共に、記憶装置52に一時的に格納される。 The transferred stripe pattern data (or chip pattern data) is temporarily stored in the storage device 50 together with information indicating each position from the position circuit 107. Similarly, the reference image data is temporarily stored in the storage device 52 together with information indicating each position in the design.
次に、分割部56は、ストライプパターンデータ(或いはチップパターンデータ)をフレーム領域(単位検査領域)毎に分割し、複数のフレーム画像(検査画像)を生成する。 Next, the division unit 56 divides the stripe pattern data (or chip pattern data) into frame areas (unit inspection areas) and generates multiple frame images (inspection images).
図22は、実施の形態1におけるグリッドとフレーム領域との関係の一例を示す図である。上述したように、各グリッド29は、それぞれ1つのビームによって走査される。別のビームで走査されるグリッド29とつなぎ目の誤差が生じないように、上述したように、各グリッド29は、当該グリッド29よりも大きい走査領域31毎に走査される。得られる2次電子画像もビーム毎にその特性がずれる可能性があるので、1つの単位検査領域の画像は1本のビームによって得られた画像を用いることが望ましい。そこで、実施の形態1では、単位検査領域となるフレーム領域35毎に、測定されたストライプパターンデータ(或いはチップパターンデータ)を分割して、複数のフレーム画像を作成する。同様に、フレーム領域35毎に参照画像を作成する。その場合に、フレーム領域35は、1本のビームによって走査される範囲に設定する。そのため、フレーム領域35は、グリッド29サイズ以下に設定される。例えば、グリッド29の自然数分の1のサイズに設定されると良い。このように、分割部56は、検出された2次電子画像を走査領域31のサイズ以下の検査画像に分割する。 Figure 22 is a diagram showing an example of the relationship between the grid and the frame area in the first embodiment. As described above, each grid 29 is scanned by one beam. As described above, each grid 29 is scanned for each scanning area 31 larger than the grid 29 in order to prevent an error at the joint between the grid 29 scanned by another beam. Since the characteristics of the obtained secondary electron image may vary for each beam, it is desirable to use an image obtained by one beam for the image of one unit inspection area. Therefore, in the first embodiment, the measured stripe pattern data (or chip pattern data) is divided for each frame area 35 that is the unit inspection area to create multiple frame images. Similarly, a reference image is created for each frame area 35. In this case, the frame area 35 is set to a range scanned by one beam. Therefore, the frame area 35 is set to a size equal to or smaller than the grid 29 size. For example, it is preferable to set the size to a natural multiple of the grid 29. In this way, the division unit 56 divides the detected secondary electron image into inspection images equal to or smaller than the size of the scanning area 31.
次に、位置合わせ部58は、画素36より小さいサブ画素単位で、フレーム画像(測定画像)と参照画像を位置合わせする。例えば、最小2乗法で位置合わせを行えばよい。 Next, the alignment unit 58 aligns the frame image (measurement image) and the reference image in sub-pixel units smaller than a pixel 36. For example, the alignment can be performed using the least squares method.
そして、比較部60は、当該フレーム画像(検査画像)と当該フレーム画像(平均2次電子画像)に対応する参照画像とを比較する。例えば、比較部60は、当該フレーム画像と参照画像とを画素36毎に比較する。比較部60は、所定の判定条件に従って画素36毎に両者を比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素36毎の階調値差が判定閾値よりも大きければ欠陥と判定する。或いは、形状欠陥検査よりも検査精度を落として、パターンの断線或いはショートの有無を検査してもよい。例えば、パターンのエッジペアを検出して、エッジペア間の距離を測定する。これにより、ラインパターンの幅寸法及びラインパターン間のスペース部分の距離を測定できる。同様に参照画像から得られた距離との差が判定閾値よりも大きければ欠陥と判定する。ライン方向に複数個所のエッジペア間を測定することで、パターンの断線及び/或いはショートの有無を検査できる。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置109、モニタ117、メモリ118、或いはプリンタ119より出力されればよい。 Then, the comparison unit 60 compares the frame image (inspection image) with a reference image corresponding to the frame image (average secondary electron image). For example, the comparison unit 60 compares the frame image with the reference image for each pixel 36. The comparison unit 60 compares the two for each pixel 36 according to a predetermined judgment condition, and judges the presence or absence of a defect such as a shape defect. For example, if the gradation value difference for each pixel 36 is greater than a judgment threshold, it is judged to be a defect. Alternatively, the inspection accuracy may be lowered compared to the shape defect inspection to inspect the presence or absence of a break or short in the pattern. For example, the edge pair of the pattern is detected and the distance between the edge pair is measured. This makes it possible to measure the width dimension of the line pattern and the distance of the space portion between the line patterns. Similarly, if the difference with the distance obtained from the reference image is greater than the judgment threshold, it is judged to be a defect. By measuring between multiple edge pairs in the line direction, the presence or absence of a break and/or short in the pattern can be inspected. Then, the comparison result is output. The comparison results may be output from the storage device 109, the monitor 117, the memory 118, or the printer 119.
以上のように、実施の形態1によれば、XYステージ105の移動方向に複数のビームが並ぶマルチビーム20を用いてXYステージ105を連続移動させながらおこなうパターン検査においてビーム偏向の振り幅を小さくできる。よって、光学系の収差の影響を抑制できる。さらに、マルチビーム20を用いることでパターン検査においてスループットを向上できる。 As described above, according to the first embodiment, the amplitude of beam deflection can be reduced in pattern inspection performed while continuously moving the XY stage 105 using the multi-beam 20 in which multiple beams are aligned in the moving direction of the XY stage 105. This makes it possible to suppress the effects of aberration in the optical system. Furthermore, the use of the multi-beam 20 can improve the throughput in pattern inspection.
図23は、実施の形態1におけるパターン検査装置の他の構成を示す構成図である。図1に示した電子光学画像取得機構150aでは、偏向器208を備えている。これに対して、図23に示した電子光学画像取得機構150bは、主偏向器208と副偏向器209を備えている。例えば、上記の第1の機能を主偏向器208が担い、上記の第2の機能を副偏向器209が担う。 Figure 23 is a configuration diagram showing another configuration of the pattern inspection device in embodiment 1. The electro-optical image acquisition mechanism 150a shown in Figure 1 is equipped with a deflector 208. In contrast, the electro-optical image acquisition mechanism 150b shown in Figure 23 is equipped with a main deflector 208 and a sub-deflector 209. For example, the main deflector 208 performs the first function described above, and the sub-deflector 209 performs the second function described above.
例えば、図23の構成に係る検査装置は、基板を載置する、移動可能なステージと、ステージを第1の方向の逆方向に連続移動させるステージ制御回路と、第1の方向に基板面上において同一ピッチpでN列(Nは2以上の整数)かつ第1の方向と直交する第2の方向にN’列(N’は1以上の整数)並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームを用いて、基板の検査領域が第1の方向にp/M(Mは2以上の整数)で得られるサイズかつ第2の方向に所定のサイズで分割された複数の小領域のうち、第1の方向にピッチpでN個かつ第2の方向にN’個並ぶ基板上のN×N’個の小領域群にマルチビームを一括して偏向して、ステージが第1の方向の逆方向にN/M・pで得られる距離を連続移動する間、ステージの連続移動に追従するようにマルチビームをトラッキング偏向すると共に、第1の方向の逆方向にN/M・pで得られる距離のステージの移動が完了するまでに、N×N’個の小領域群から第1の方向にN個離れた、第1の方向にピッチpで並ぶ新たなN×N’個の小領域群にマルチビームを一括して偏向し直すことでトラッキングリセットを行う第1の偏向器(主偏向器208)と、ステージの連続移動に追従するようにマルチビームがトラッキング偏向されている間に、マルチビームのそれぞれを、複数の小領域のそれぞれにおいて、複数の小領域のそれぞれにおける、第1の方向の逆方向の側の端部を始点として、かつ、複数の小領域のそれぞれにおける、第1の方向の側の端部を終点として、第2の方向に沿ったマルチビームの一括した偏向を、第1の方向の逆方向の側の端部から第1の方向の側の端部へ向かって繰り返し行う第1の工程を行い、その後、第1の方向の逆方向に沿ったマルチビームの一括した偏向を、繰り返し行う第2の工程を行い、その後、第1の方向に沿ったマルチビームの一括した偏向を、繰り返し行う第3の工程を行い、その後、複数の小領域のそれぞれにおける、第1の方向の逆方向の側の端部を始点として、かつ、複数の小領域のそれぞれにおける、第1の方向の側の端部を終点として、第2の方向の逆方向に沿ったマルチビームの一括した偏向を、第1の方向の逆方向の側の端部から第1の方向の側の端部へ向かって繰り返し行う第4の工程を行うことにより、
N×N’個の小領域群を走査するように、マルチビームを一括して偏向する第2の偏向器(副偏向器209)と、基板にマルチビームを照射することに起因して基板から放出される2次電子を検出する検出器と、を備え、Nの値とMの値として、Nの値とMの値との間の最大公約数が1になる組み合わせの値を用いることを特徴とする検査装置である。
For example, an inspection apparatus having the configuration of FIG. 23 includes a movable stage on which a substrate is placed, a stage control circuit for continuously moving the stage in a direction opposite to a first direction, and a multi-beam consisting of a plurality of charged particle beams arranged in N rows (N is an integer of 2 or more) at the same pitch p on the substrate surface in the first direction and in N' rows (N' is an integer of 1 or more) in a second direction perpendicular to the first direction, and an inspection area of the substrate is divided into a plurality of small areas having a size obtained by p/M (M is an integer of 2 or more) in the first direction and a predetermined size in the second direction, and the inspection area is divided into a plurality of small areas having a size obtained by p/M (M is an integer of 2 or more) in the first direction and a predetermined size in the second direction, the inspection area being divided into a plurality of small areas having a size obtained by p/M (M is an integer of 2 or more) in the first direction and a pitch p in the first direction. The multi-beams are deflected collectively to a group of N×N' small regions on the substrate, N of which are arranged at a pitch p and N' of which are arranged in the second direction, and while the stage is continuously moving a distance obtained by N/M·p in the direction opposite to the first direction, the multi-beams are deflected in a tracking manner so as to follow the continuous movement of the stage, and by the time the movement of the stage in the direction opposite to the first direction is completed by the distance obtained by N/M·p, the multi-beams are deflected collectively to a new group of N×N' small regions arranged at a pitch p in the first direction, N away from the group of N×N' small regions, to perform tracking resetting. a first deflector (main deflector 208) that performs tracking deflection of the multi-beams so as to follow the continuous movement of the stage, and a first step of repeatedly deflecting the multi-beams collectively along a second direction from an end portion on the side opposite to the first direction in each of the plurality of small regions as a starting point and an end portion on the side in the first direction in each of the plurality of small regions as an end point, in a direction opposite to the first direction, toward an end portion on the side in the first direction, and then a first step of repeatedly deflecting the multi-beams collectively along a second direction in each of the plurality of small regions as a starting point and an end portion on the side in the first direction in each of the plurality of small regions as an end point, and then a first step of repeatedly deflecting the multi-beams collectively along a second direction from an end portion on the side opposite to the first direction in each of the plurality of small regions as an end point, and a second step of repeatedly deflecting the multi-beams collectively in the direction opposite to the first direction, a third step of repeatedly deflecting the multi-beams collectively in the first direction, and a fourth step of repeatedly deflecting the multi-beams collectively in the direction opposite to the second direction from the end portion on the opposite side of the first direction to the end portion on the first direction in the first direction, with an end portion on the opposite side of the first direction in each of the plurality of small regions as a starting point and an end portion on the first direction in each of the plurality of small regions as an ending point,
This inspection device is characterized by comprising a second deflector (sub-deflector 209) that deflects the multi-beam collectively so as to scan a group of N x N' small areas, and a detector that detects secondary electrons emitted from the substrate as a result of irradiating the substrate with the multi-beam, and by using a combination of values for N and M such that the greatest common divisor between the values of N and M is 1.
以上の説明において、一連の「~回路」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「~回路」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いてもよい。或いは、異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、FD、或いはROM(リードオンリメモリ)等の記録媒体又はに記録されればよい。また、本実施形態の一連の「記憶装置」は、例えば、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、FD、或いはROM、フラッシュメモリ、等である。 In the above description, the series of "circuits" includes processing circuits, which may include electric circuits, computers, processors, circuit boards, quantum circuits, or semiconductor devices. Each "circuit" may use a common processing circuit (the same processing circuit). Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. The program that executes the processor may be recorded on a recording medium such as a magnetic disk device, a magnetic tape device, a FD, or a ROM (read-only memory). The series of "storage devices" in this embodiment may be, for example, a magnetic disk device, a magnetic tape device, a FD, or a ROM, a flash memory, or the like.
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。上述した例では、XYステージ105を等速で連続移動させる場合を示したが、これに限るものではない。制御のし易さからは等速連続移動が望ましいが、加減速を伴う連続移動であっても構わない。また、走査時のXYステージ105の連続移動方向(実施の形態では-x方向)のビーム本数Nと分割数Mとの大小関係は、両値の間での最小公約数が1であれば、どちらが大きくても構わない。 The above describes the embodiment with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. In the above example, the XY stage 105 is moved continuously at a constant speed, but the present invention is not limited to this. Although continuous movement at a constant speed is preferable for ease of control, continuous movement accompanied by acceleration and deceleration is also acceptable. Furthermore, regarding the magnitude relationship between the number of beams N and the number of divisions M in the direction of continuous movement of the XY stage 105 during scanning (the -x direction in the embodiment), it does not matter which is larger as long as the least common denominator between the two values is 1.
また、グリッド29(走査領域31)内を走査する場合のビームの照射順序は、任意で構わない。但し、偏向器208によりマルチビーム20全体が一括して偏向されるので、各グリッド29間では、同じ照射順序になる。 The order of irradiation of the beams when scanning the grid 29 (scanning area 31) may be arbitrary. However, since the entire multi-beam 20 is deflected collectively by the deflector 208, the irradiation order is the same between each grid 29.
また、上述した例では、ビームの配列が直交格子の場合を示しているが、これに限るものではない。例えば、斜行格子でも構わない。或いは、x方向に並ぶビーム列がy方向に隣り合う各段においてx方向に若干ずれて配置されても良い。例えば、x方向に並ぶビーム列の先頭同士が凸凹に配置されても良い。 In addition, in the above example, the beams are arranged in an orthogonal lattice, but this is not limiting. For example, a diagonal lattice may be used. Alternatively, the beam rows arranged in the x direction may be arranged slightly offset in the x direction in each row adjacent in the y direction. For example, the heads of the beam rows arranged in the x direction may be arranged in an uneven manner.
また、上述したグリッド29(サブ領域;小領域)の形状は、長方形である場合に限るものではない。x方向にp/Mのピッチで配置され、y方向に等ピッチで配置されれば、その他の形状であっても良い。グリッド29(サブ領域;小領域)の形状が、例えば、平行四辺形であっても良い。かかる場合、グリッド29の形状に合わせて走査領域31も平行四辺形に設定すると良い。平行四辺形の場合。回路パターンはx方向に水平、或いは/及び直交ラインが多いので、斜めにビームを走査することで回路パターンと平行に走査することが避けやすくなり、帯電の影響を避けられる。 The shape of the grid 29 (sub-region; small region) described above is not limited to a rectangle. As long as it is arranged at a pitch of p/M in the x direction and at an equal pitch in the y direction, it may be of any other shape. The shape of the grid 29 (sub-region; small region) may be, for example, a parallelogram. In such a case, the scanning area 31 may also be set to a parallelogram to match the shape of the grid 29. In the case of a parallelogram: Since the circuit pattern has many horizontal and/or orthogonal lines in the x direction, scanning the beam diagonally makes it easier to avoid scanning parallel to the circuit pattern, and the effects of charging can be avoided.
また、マルチビーム20の配列ピッチについては、x方向とy方向で異なるピッチであっても良い。例えば、x方向に等ピッチpで配列され、y方向に等ピッチp’で配列されても良い。 The arrangement pitch of the multi-beams 20 may be different in the x and y directions. For example, they may be arranged at equal pitch p in the x direction and at equal pitch p' in the y direction.
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。 In addition, although descriptions of device configurations, control methods, and other aspects that are not directly necessary for explaining the present invention have been omitted, the required device configurations and control methods can be appropriately selected and used.
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての電子ビーム検査装置及び電子ビーム検査方法は、本発明の範囲に包含される。 All other electron beam inspection devices and electron beam inspection methods that incorporate the elements of the present invention and that can be modified as appropriate by a person skilled in the art are included within the scope of the present invention.
20 マルチビーム
22 穴
27 領域(p×p領域)
28,36 画素
29 グリッド
30,330 検査領域
31 走査領域
32 ストライプ領域
33 トラッキング領域
34 照射領域
35 フレーム領域
50,52 記憶装置
56 分割部
58 位置合わせ部
60 比較部
100 検査装置
101 基板
102 電子ビームカラム
103 検査室
106 検出回路
107 位置回路
108 比較回路
109 記憶装置
110 制御計算機
111 展開回路
112 参照回路
114 ステージ制御回路
117 モニタ
118 メモリ
119 プリンタ
122 レーザ測長システム
120 バス
123 ストライプパターンメモリ
124 レンズ制御回路
126 ブランキング制御回路
128 偏向制御回路
132 画像記憶装置
140 整定時間記憶装置
141 スキャン周波数記憶装置
144 平均画像取得回路
146 移動速度計算回路
148 スキャン時間計算回路
149 スキャン時間記憶装置
150a 電子光学画像取得機構
150b 電子光学画像取得機構
160 制御系回路
200 電子ビーム
201 電子銃
202 電磁レンズ
203 成形アパーチャアレイ基板
205 電磁レンズ(縮小レンズ)
206 電磁レンズ
207 電磁レンズ(対物レンズ)
208 偏向器(主偏向器)
209 副偏向器
212 一括ブランキング偏向器
214 ビームセパレーター
216 ミラー
222 マルチ検出器
224,226 投影レンズ
228 偏向器
300 マルチ2次電子
332 チップ
20 multi-beam 22 hole 27 area (p×p area)
28, 36 Pixel 29 Grid 30, 330 Inspection area 31 Scanning area 32 Stripe area 33 Tracking area 34 Irradiation area 35 Frame area 50, 52 Memory device 56 Dividing section 58 Alignment section 60 Comparison section 100 Inspection device 101 Substrate 102 Electron beam column 103 Inspection chamber 106 Detection circuit 107 Position circuit 108 Comparison circuit 109 Memory device 110 Control computer 111 Expansion circuit 112 Reference circuit 114 Stage control circuit 117 Monitor 118 Memory 119 Printer 122 Laser length measurement system 120 Bus 123 Stripe pattern memory 124 Lens control circuit 126 Blanking control circuit 128 Deflection control circuit 132 Image memory device 140 Settling time memory device 141 Scan frequency memory device 144 Average image acquisition circuit 146 Movement speed calculation circuit 148 Scan time calculation circuit 149 Scan time memory device 150a Electron optical image acquisition mechanism 150b Electron optical image acquisition mechanism 160 Control system circuit 200 Electron beam 201 Electron gun 202 Electromagnetic lens 203 Shaping aperture array substrate 205 Electromagnetic lens (reduction lens)
206 Electromagnetic lens 207 Electromagnetic lens (objective lens)
208 Deflector (main deflector)
209: Sub-deflector 212: Collective blanking deflector 214: Beam separator 216: Mirror 222: Multi-detector 224, 226: Projection lens 228: Deflector 300: Multi-secondary electron 332: Chip
Claims (20)
前記ステージを第1の方向の逆方向に連続移動させるステージ制御回路と、
前記第1の方向に前記基板面上において同一ピッチpでN列(Nは2以上の整数)かつ前記第1の方向と直交する第2の方向にN’列(N’は1以上の整数)並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームを用いて、前記基板の検査領域が前記第1の方向にp/M(Mは2以上の整数)で得られるサイズかつ前記第2の方向に所定のサイズで分割された複数の小領域のうち、前記第1の方向に前記ピッチpでN個かつ前記第2の方向にN’個並ぶ前記基板上のN×N’個の小領域群に前記マルチビームを一括して偏向して、前記ステージが前記第1の方向の逆方向にN/M・pで得られる距離を連続移動する間、前記ステージの連続移動に追従するように前記マルチビームをトラッキング偏向すると共に、前記第1の方向の逆方向に前記N/M・pで得られる距離の前記ステージの移動が完了するまでに、前記N×N’個の小領域群から前記第1の方向にN個離れた、前記第1の方向に前記ピッチpで並ぶ新たなN×N’個の小領域群に前記マルチビームを一括して偏向し直すことでトラッキングリセットを行う第1の機能と、
前記ステージの連続移動に追従するように前記マルチビームがトラッキング偏向されている間に、前記マルチビームのそれぞれを、前記複数の小領域のそれぞれにおいて、
前記複数の小領域のそれぞれにおける、前記第1の方向の逆方向の側の端部を始点として、かつ、前記複数の小領域のそれぞれにおける、前記第1の方向の側の端部を終点として、前記第2の方向に沿った前記マルチビームの一括した偏向を、前記第1の方向の逆方向の側の端部から前記第1の方向の側の端部へ向かって繰り返し行う第1の工程を行い、その後、
前記複数の小領域のそれぞれにおける、前記第1の方向の逆方向の側の端部を始点として、かつ、前記複数の小領域のそれぞれにおける、前記第1の方向の側の端部を終点として、前記第2の方向の逆方向に沿った前記マルチビームの一括した偏向を、前記第1の方向の逆方向の側の端部から前記第1の方向の側の端部へ向かって繰り返し行う第2の工程を行うことにより、
前記N×N’個の小領域群を走査するように、前記マルチビームを一括して偏向する第2の機能の2つの機能を持つ偏向器と、
前記基板に前記マルチビームを照射することに起因して前記基板から放出される2次電子を検出する検出器と、
を備え、
前記Nの値と前記Mの値として、前記Nの値と前記Mの値との間の最大公約数が1になる組み合わせの値を用いることを特徴とする荷電粒子ビーム検査装置。 a movable stage on which a substrate is placed;
a stage control circuit for continuously moving the stage in a direction opposite to a first direction;
A multibeam consisting of a plurality of charged particle beams arranged in N rows (N is an integer of 2 or more) at the same pitch p on the substrate surface in the first direction and in N' rows (N' is an integer of 1 or more) in a second direction perpendicular to the first direction is used, and the multibeams are collectively directed to a group of N×N' small regions on the substrate arranged in the first direction at the pitch p and N' small regions on the substrate arranged in the second direction, among a plurality of small regions obtained by dividing an inspection region of the substrate into a size obtained by p/M (M is an integer of 2 or more) in the first direction and a predetermined size in the second direction. a first function of deflecting the multi-beams so as to follow the continuous movement of the stage while the stage is continuously moving a distance obtained by N/M·p in the direction opposite to the first direction, and performing a tracking reset by collectively re-deflecting the multi-beams to a new group of N×N′ small regions arranged at the pitch p in the first direction, N away from the group of N×N′ small regions, by the time the movement of the stage in the direction opposite to the first direction is completed by the distance obtained by N/M·p;
While the multiple beams are being deflected in a tracking manner so as to follow the continuous movement of the stage, each of the multiple beams is deflected in each of the plurality of small regions,
a first step of repeatedly deflecting the multi-beams collectively along the second direction from an end portion of each of the plurality of small regions on the side opposite to the first direction to an end portion of each of the plurality of small regions on the side in the first direction as a starting point and an end portion of each of the plurality of small regions on the side in the first direction, from the end portion on the side opposite to the first direction to the end portion on the side in the first direction; and
a second step of repeatedly deflecting the multi-beams collectively in a direction opposite to the second direction from an end of each of the plurality of small regions on the side opposite to the first direction to an end of each of the plurality of small regions on the side opposite to the first direction, the second step being performed from the end of the multi-beams on the side opposite to the first direction to the end of the multi-beams on the side opposite to the first direction;
a deflector having a second function of collectively deflecting the multi-beam so as to scan the N×N′ small area group;
a detector for detecting secondary electrons emitted from the substrate as a result of irradiating the substrate with the multi-beam;
Equipped with
A charged particle beam inspection device, comprising: a combination of values such that the greatest common divisor between the value of N and the value of M is 1, as the value of N and the value of M.
前記ステージの移動速度Vは
V=PSN/(2Tv)
である請求項1記載の荷電粒子ビーム検査装置。 When a measurement pixel size that can be irradiated with the charged particle beam is PS, and a beam scan time in the second direction or the opposite direction to the second direction, including a second beam settling time Ofs_v in the second direction or the opposite direction to the second direction, is Tv,
The moving speed V of the stage is V=PS N /(2Tv).
2. The charged particle beam inspection device according to claim 1, wherein:
前記第2の方向又は前記第2の方向の逆方向のビームスキャン時間Tvは
Tv=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/M/PS)×Ofs_v
である請求項1記載の荷電粒子ビーム検査装置。 When the size of a measurement pixel that can be irradiated with the charged particle beam is P and the scanning frequency of the charged particle beam is f,
The beam scan time Tv in the second direction or the direction opposite to the second direction is Tv=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/M/PS)×Ofs_v
2. The charged particle beam inspection device according to claim 1, wherein:
前記ステージを第1の方向の逆方向に連続移動させるステージ制御回路と、
前記第1の方向に前記基板面上において同一ピッチpでN列(Nは2以上の整数)かつ前記第1の方向と直交する第2の方向にN’列(N’は1以上の整数)並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームを用いて、前記基板の検査領域が前記第1の方向にp/M(Mは2以上の整数)で得られるサイズかつ前記第2の方向に所定のサイズで分割された複数の小領域のうち、前記第1の方向に前記ピッチpでN個かつ前記第2の方向にN’個並ぶ前記基板上のN×N’個の小領域群に前記マルチビームを一括して偏向して、前記ステージが前記第1の方向の逆方向にN/M・pで得られる距離を連続移動する間、前記ステージの連続移動に追従するように前記マルチビームをトラッキング偏向すると共に、前記第1の方向の逆方向に前記N/M・pで得られる距離の前記ステージの移動が完了するまでに、前記N×N’個の小領域群から前記第1の方向にN個離れた、前記第1の方向に前記ピッチpで並ぶ新たなN×N’個の小領域群に前記マルチビームを一括して偏向し直すことでトラッキングリセットを行う第1の機能と、
前記ステージの連続移動に追従するように前記マルチビームがトラッキング偏向されている間に、前記マルチビームのそれぞれを、前記複数の小領域のそれぞれにおいて、
前記複数の小領域のそれぞれにおける、前記第1の方向の逆方向の側の端部を始点として、かつ、前記複数の小領域のそれぞれにおける、前記第1の方向の側の端部を終点として、前記第2の方向に沿った前記マルチビームの一括した偏向を、前記第1の方向の逆方向の側の端部から前記第1の方向の側の端部へ向かって繰り返し行う第1の工程を行い、その後、
前記第1の方向の逆方向に沿った前記マルチビームの一括した偏向を、繰り返し行う第2の工程を行い、その後、
前記第1の方向に沿った前記マルチビームの一括した偏向を、繰り返し行う第3の工程を行い、その後、
前記複数の小領域のそれぞれにおける、前記第1の方向の逆方向の側の端部を始点として、かつ、前記複数の小領域のそれぞれにおける、前記第1の方向の側の端部を終点として、前記第2の方向の逆方向に沿った前記マルチビームの一括した偏向を、前記第1の方向の逆方向の側の端部から前記第1の方向の側の端部へ向かって繰り返し行う第4の工程を行うことにより、
前記N×N’個の小領域群を走査するように、前記マルチビームを一括して偏向する第2の機能の2つの機能を持つ偏向器と、
前記基板に前記マルチビームを照射することに起因して前記基板から放出される2次電子を検出する検出器と、
を備え、
前記Nの値と前記Mの値として、前記Nの値と前記Mの値との間の最大公約数が1になる組み合わせの値を用いることを特徴とする荷電粒子ビーム検査装置。 a movable stage on which a substrate is placed;
a stage control circuit for continuously moving the stage in a direction opposite to a first direction;
A multibeam consisting of a plurality of charged particle beams arranged in N rows (N is an integer of 2 or more) at the same pitch p on the substrate surface in the first direction and in N' rows (N' is an integer of 1 or more) in a second direction perpendicular to the first direction is used, and the multibeams are collectively directed to a group of N×N' small regions on the substrate arranged in the first direction at the pitch p and N' small regions on the substrate arranged in the second direction, among a plurality of small regions obtained by dividing an inspection region of the substrate into a size obtained by p/M (M is an integer of 2 or more) in the first direction and a predetermined size in the second direction. a first function of deflecting the multi-beams so as to follow the continuous movement of the stage while the stage is continuously moving a distance obtained by N/M·p in the direction opposite to the first direction, and performing a tracking reset by collectively re-deflecting the multi-beams to a new group of N×N′ small regions arranged at the pitch p in the first direction, N away from the group of N×N′ small regions, by the time the movement of the stage in the direction opposite to the first direction is completed by the distance obtained by N/M·p;
While the multiple beams are being deflected in a tracking manner so as to follow the continuous movement of the stage, each of the multiple beams is deflected in each of the plurality of small regions,
a first step of repeatedly deflecting the multi-beams collectively along the second direction from an end portion of each of the plurality of small regions on the side opposite to the first direction to an end portion of each of the plurality of small regions on the side in the first direction as a starting point and an end portion of each of the plurality of small regions on the side in the first direction, from the end portion on the side opposite to the first direction to the end portion on the side in the first direction; and
a second step of repeatedly deflecting the multiple beams collectively in a direction opposite to the first direction, and then
a third step of repeatedly deflecting the multiple beams collectively along the first direction, and then
a fourth step of repeatedly deflecting the multi-beams collectively in a direction opposite to the second direction from an end of each of the plurality of small regions on the side opposite to the first direction to an end of each of the plurality of small regions on the side opposite to the first direction, the fourth step being performed with the end of each of the plurality of small regions on the side opposite to the first direction as a starting point and the end of each of the plurality of small regions on the side opposite to the first direction as an ending point,
a deflector having a second function of collectively deflecting the multi-beam so as to scan the N×N′ small area group;
a detector for detecting secondary electrons emitted from the substrate as a result of irradiating the substrate with the multi-beam;
Equipped with
A charged particle beam inspection device, comprising: a combination of values such that the greatest common divisor between the value of N and the value of M is 1, as the value of N and the value of M.
前記第1の方向又は前記第1の方向の逆方向における第1ビーム整定時間Ofs_hを含む、前記第1の方向又は前記第1の方向の逆方向のビームスキャン時間をTh、
前記第2の方向又は前記第2の方向の逆方向における第2ビーム整定時間Ofs_vを含む、前記第2の方向又は前記第2の方向の逆方向のビームスキャン時間をTvとしたときに、
前記ステージの移動速度Vは
V=PSN/(2×(M×Th+Tv))
である請求項5記載の荷電粒子ビーム検査装置。 The size of a measurement pixel that can be irradiated with the charged particle beam is PS,
A beam scan time in the first direction or the opposite direction to the first direction, including a first beam settling time Ofs_h in the first direction or the opposite direction to the first direction, is Th;
When a beam scan time in the second direction or the opposite direction to the second direction, including a second beam settling time Ofs_v in the second direction or the opposite direction to the second direction, is Tv,
The moving speed V of the stage is V=PS N /(2×(M×Th+Tv)).
6. The charged particle beam inspection device according to claim 5, wherein
前記第1の方向又は前記第1の方向の逆方向のビームスキャン時間Thは
Th=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/PS)×Ofs_h
であり、
前記第2の方向又は前記第2の方向の逆方向のビームスキャン時間Tvは
Tv=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/M/PS)×Ofs_v
である請求項5記載の荷電粒子ビーム検査装置。 When the size of a measurement pixel that can be irradiated with the charged particle beam is P and the scanning frequency of the charged particle beam is f,
The beam scan time Th in the first direction or the direction opposite to the first direction is expressed as follows: Th=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/PS)×Ofs_h
and
The beam scan time Tv in the second direction or the direction opposite to the second direction is Tv=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/M/PS)×Ofs_v
6. The charged particle beam inspection device according to claim 5, wherein
前記マルチビームのそれぞれを、前記複数の小領域のそれぞれにおいて、
前記複数の小領域のそれぞれにおける、前記第1の方向の逆方向の側の端部を始点として、かつ、前記複数の小領域のそれぞれにおける、前記第1の方向の側の端部を終点として、前記第2の方向に沿った前記マルチビームの一括した偏向を、前記第1の方向の逆方向の側の端部から前記第1の方向の側の端部へ向かって繰り返し行う第1の工程を行い、その後、
前記複数の小領域のそれぞれにおける、前記第1の方向の逆方向の側の端部を始点として、かつ、前記複数の小領域のそれぞれにおける、前記第1の方向の側の端部を終点として、前記第2の方向の逆方向に沿った前記マルチビームの一括した偏向を、前記第1の方向の逆方向の側の端部から前記第1の方向の側の端部へ向かって繰り返し行う第2の工程を行うことにより、
前記基板に前記マルチビームを照射することに起因して前記基板から放出される2次電子を検出し、
前記第1の方向の逆方向にN/M・pで得られる距離の前記ステージの移動が完了するまでに、前記N×N’個の小領域群から前記第1の方向にN個離れた、前記第1の方向に前記ピッチpで並ぶ新たなN×N’個の小領域群に前記マルチビームを一括して偏向し直すことでトラッキングリセットを行う荷電粒子ビーム検査方法であって、
前記Nの値と前記Mの値として、前記Nの値と前記Mの値との間の最大公約数が1になる組み合わせの値を用いる荷電粒子ビーム検査方法。 a multibeam consisting of a plurality of charged particle beams arranged in N rows (N is an integer of 2 or more) at the same pitch p on a substrate surface in a first direction and in N' rows (N' is an integer of 1 or more) in a second direction perpendicular to the first direction, the multibeams being deflected collectively onto a group of N×N' small regions on the substrate, N of which are arranged at the pitch p in the first direction and N' of which are arranged in the second direction, among a plurality of small regions obtained by dividing an inspection region of the substrate into a size obtained by p/M (M is an integer of 2 or more) in the first direction and a predetermined size in the second direction, while performing tracking deflection of the multibeams so as to follow the continuous movement of the stage while the stage on which the substrate is placed is continuously moved a distance obtained by N/M·p in a direction opposite to the first direction;
Each of the multiple beams is focused on each of the plurality of small regions.
a first step of repeatedly deflecting the multi-beams collectively along the second direction from an end portion of each of the plurality of small regions on the side opposite to the first direction to an end portion of each of the plurality of small regions on the side in the first direction as a starting point and an end portion of each of the plurality of small regions on the side in the first direction, from the end portion on the side opposite to the first direction to the end portion on the side in the first direction; and
a second step of repeatedly deflecting the multi-beams collectively in a direction opposite to the second direction from an end of each of the plurality of small regions on the side opposite to the first direction to an end of each of the plurality of small regions on the side opposite to the first direction, the second step being performed from the end of the multi-beams on the side opposite to the first direction to the end of the multi-beams on the side opposite to the first direction;
Detecting secondary electrons emitted from the substrate due to irradiation of the substrate with the multi-beam;
a charged particle beam inspection method for performing tracking reset by collectively deflecting the multi-beam to a new group of N×N′ small regions arranged at the pitch p in the first direction, the new group of N×N′ small regions being N away from the group of N×N′ small regions in the first direction, by the time the movement of the stage is completed by a distance obtained by N/M·p in a direction opposite to the first direction, the method comprising:
A charged particle beam inspection method using a combination of values such that the greatest common divisor between the value of N and the value of M is 1 as the value of N and the value of M.
前記ステージの移動速度Vは
V=PSN/(2Tv)
である請求項11記載の荷電粒子ビーム検査方法。 When a measurement pixel size that can be irradiated with the charged particle beam is PS, and a beam scan time in the second direction or the opposite direction to the second direction, including a second beam settling time Ofs_v in the second direction or the opposite direction to the second direction, is Tv,
The moving speed V of the stage is V=PS N /(2Tv).
12. The charged particle beam inspection method according to claim 11, wherein:
前記第2の方向又は前記第2の方向の逆方向のビームスキャン時間Tvは
Tv=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/M/PS)×Ofs_v
である請求項11記載の荷電粒子ビーム検査方法。 When the size of a measurement pixel that can be irradiated with the charged particle beam is P and the scanning frequency of the charged particle beam is f,
The beam scan time Tv in the second direction or the direction opposite to the second direction is Tv=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/M/PS)×Ofs_v
12. The charged particle beam inspection method according to claim 11, wherein:
前記マルチビームのそれぞれを、前記複数の小領域のそれぞれにおいて、
前記複数の小領域のそれぞれにおける、前記第1の方向の逆方向の側の端部を始点として、かつ、前記複数の小領域のそれぞれにおける、前記第1の方向の側の端部を終点として、前記第2の方向に沿った前記マルチビームの一括した偏向を、前記第1の方向の逆方向の側の端部から前記第1の方向の側の端部へ向かって繰り返し行う第1の工程を行い、その後、
前記第1の方向の逆方向に沿った前記マルチビームの一括した偏向を、繰り返し行う第2の工程を行い、その後、
前記第1の方向の逆方向に沿った前記マルチビームの一括した偏向を、繰り返し行う第3の工程を行い、その後、
前記複数の小領域のそれぞれにおける、前記第1の方向の逆方向の側の端部を始点として、かつ、前記複数の小領域のそれぞれにおける、前記第1の方向の側の端部を終点として、前記第2の方向の逆方向に沿った前記マルチビームの一括した偏向を、前記第1の方向の逆方向の側の端部から前記第1の方向の側の端部へ向かって繰り返し行う第4の工程を行うことにより、
前記基板に前記マルチビームを照射することに起因して前記基板から放出される2次電子を検出し、
前記第1の方向の逆方向にN/M・pで得られる距離の前記ステージの移動が完了するまでに、前記N×N’個の小領域群から前記第1の方向にN個離れた、前記第1の方向に前記ピッチpで並ぶ新たなN×N’個の小領域群に前記マルチビームを一括して偏向し直すことでトラッキングリセットを行う荷電粒子ビーム検査方法であって、
前記Nの値と前記Mの値として、前記Nの値と前記Mの値との間の最大公約数が1になる組み合わせの値を用いる荷電粒子ビーム検査方法。 a multibeam consisting of a plurality of charged particle beams arranged in N rows (N is an integer of 2 or more) at the same pitch p on a substrate surface in a first direction and in N' rows (N' is an integer of 1 or more) in a second direction perpendicular to the first direction, the multibeams being deflected collectively onto a group of N×N' small regions on the substrate, N of which are arranged at the pitch p in the first direction and N' of which are arranged in the second direction, among a plurality of small regions obtained by dividing an inspection region of the substrate into a size obtained by p/M (M is an integer of 2 or more) in the first direction and a predetermined size in the second direction, while performing tracking deflection of the multibeams so as to follow the continuous movement of the stage while the stage on which the substrate is placed is continuously moved a distance obtained by N/M·p in a direction opposite to the first direction;
Each of the multiple beams is focused on each of the plurality of small regions.
a first step of repeatedly deflecting the multi-beams collectively along the second direction from an end portion of each of the plurality of small regions on the side opposite to the first direction to an end portion of each of the plurality of small regions on the side in the first direction as a starting point and an end portion of each of the plurality of small regions on the side in the first direction, from the end portion on the side opposite to the first direction to the end portion on the side in the first direction; and
a second step of repeatedly deflecting the multiple beams collectively in a direction opposite to the first direction, and then
a third step of repeatedly deflecting the multiple beams collectively in a direction opposite to the first direction, and then
a fourth step of repeatedly deflecting the multi-beams collectively in a direction opposite to the second direction from an end of each of the plurality of small regions on the side opposite to the first direction to an end of each of the plurality of small regions on the side opposite to the first direction, the fourth step being performed with the end of each of the plurality of small regions on the side opposite to the first direction as a starting point and the end of each of the plurality of small regions on the side opposite to the first direction as an ending point,
Detecting secondary electrons emitted from the substrate due to irradiation of the substrate with the multi-beam;
a charged particle beam inspection method for performing tracking reset by collectively deflecting the multi-beam to a new group of N×N′ small regions arranged at the pitch p in the first direction, the new group of N×N′ small regions being N away from the group of N×N′ small regions in the first direction, by the time the movement of the stage is completed by a distance obtained by N/M·p in a direction opposite to the first direction, the method comprising:
A charged particle beam inspection method using a combination of values such that the greatest common divisor between the value of N and the value of M is 1 as the value of N and the value of M.
前記第1の方向又は前記第1の方向の逆方向における第1ビーム整定時間Ofs_hを含む、前記第1の方向又は前記第1の方向の逆方向のビームスキャン時間をTh、
前記第2の方向又は前記第2の方向の逆方向における第2ビーム整定時間Ofs_vを含む、前記第2の方向又は前記第2の方向の逆方向のビームスキャン時間をTvとしたときに、
前記ステージの移動速度Vは
V=PSN/(2×(M×Th+Tv))
である請求項15記載の荷電粒子ビーム検査方法。 The size of a measurement pixel that can be irradiated with the charged particle beam is PS,
A beam scan time in the first direction or the opposite direction to the first direction, including a first beam settling time Ofs_h in the first direction or the opposite direction to the first direction, is Th;
When a beam scan time in the second direction or the opposite direction to the second direction, including a second beam settling time Ofs_v in the second direction or the opposite direction to the second direction, is Tv,
The moving speed V of the stage is V=PS N /(2×(M×Th+Tv)).
16. The charged particle beam inspection method according to claim 15, wherein:
前記第1の方向又は前記第1の方向の逆方向のビームスキャン時間Thは
Th=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/PS)×Ofs_h
であり、
前記第2の方向又は前記第2の方向の逆方向のビームスキャン時間Tvは
Tv=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/M/PS)×Ofs_v
である請求項15記載の荷電粒子ビーム検査方法。 When the size of a measurement pixel that can be irradiated with the charged particle beam is P and the scanning frequency of the charged particle beam is f,
The beam scan time Th in the first direction or the direction opposite to the first direction is expressed as follows: Th=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/PS)×Ofs_h
and
The beam scan time Tv in the second direction or the direction opposite to the second direction is Tv=(p/PS)×(p/M/PS)×(1/f)+(p/M/PS)×Ofs_v
16. The charged particle beam inspection method according to claim 15, wherein:
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