JP7624541B2 - Multi-beam image generating device and multi-beam image generating method - Google Patents
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Description
本発明は、複数の1次電子ビームをサンプルに走査して画像を生成するマルチビーム画像生成装置およびマルチビーム画像生成方法に関するものである。 The present invention relates to a multi-beam image generating device and a multi-beam image generating method that generate an image by scanning a sample with multiple primary electron beams.
従来、半導体産業はムーアの法則で有名な微細加工技術の進展によりもたらされるデバイス性能向上およびコストメリットで経済が支えられているが、半導体デバイスの微細加工限界は露光技術によって決定される。半導体露光技術はパターンを作り出すためのフォトマスクと呼ばれる原版と露光装置およびパターンを形成するレジストから成っている。現在露光装置は4対1の縮小露光技術が使用されているため、半導体デバイスが実際に作られるシリコンウエハー上のパターン構造物の4倍の大きさのパターン構造がフォトマスク上に形成されている。 Traditionally, the semiconductor industry has been supported by the improved device performance and cost benefits brought about by advances in microfabrication technology, famously known as Moore's Law, but the limits of microfabrication of semiconductor devices are determined by exposure technology. Semiconductor exposure technology consists of an original plate called a photomask for creating patterns, an exposure device, and a resist that forms the pattern. Currently, exposure devices use 4:1 reduction exposure technology, so a pattern structure that is four times the size of the pattern structure on the silicon wafer on which the semiconductor device is actually made is formed on the photomask.
半導体回路設計データに基づいてフォトマスク上に作られたパターンを如何に正確にウエハー表面のレジスト膜パターンへと転写できるかが露光技術最大の課題である。仮にフォトマスクに異常があればそれは露光装置によってウエハー表面に転写されウエハー上に不具合が生じる。 The biggest challenge in exposure technology is how accurately the pattern created on the photomask based on semiconductor circuit design data can be transferred to the resist film pattern on the wafer surface. If there is an abnormality in the photomask, it will be transferred to the wafer surface by the exposure device, causing defects on the wafer.
露光不良を防止するためには少なくともフォトマスクを全面検査して正しい状態に修正し設計通りの完璧なパターン状態にすることが必要である。微細加工限界は露光に利用される光の波長に比例するので露光に利用される光の波長は時代とともに短波長化が進められている。 To prevent exposure defects, it is necessary to at least inspect the entire photomask and correct it to create a perfect pattern as designed. The limit of fine processing is proportional to the wavelength of the light used for exposure, so the wavelength of the light used for exposure is becoming shorter and shorter with the times.
20世紀終盤から露光光源には波長193nmのレーザー光源が使用されてきたため、長期にわたってフォトマスク上のパターンは193nm等のレーザー光線を照明光とする光学式マスクパターン検査装置を用いて検査が行われてきた。 Since the end of the 20th century, laser light sources with a wavelength of 193 nm have been used as exposure light sources, and for a long time, patterns on photomasks have been inspected using optical mask pattern inspection equipment that uses laser light of 193 nm or the like as illumination light.
しかしながら、2019年より波長が13.5nmと短いEUV光を用いた露光技術が本格導入され露光できる微細加工限界がより小さくなった。フォトマスク上のパターンも従来の最小パターンサイズ100nm程度の大きさから50nm以下と小さくなり、従来の193nmの光では十分な検査が出来なくなってきた。 However, since 2019, exposure technology using EUV light with a short wavelength of 13.5 nm has been fully introduced, and the limit of microfabrication that can be exposed has become smaller. Patterns on photomasks have also become smaller, from the previous minimum pattern size of around 100 nm to 50 nm or less, making it no longer possible to adequately inspect with the previous 193 nm light.
一方、露光波長と同じ波長である13.5nmの波長を用いたいわゆるアクティニック検査装置もある。しかしながら、波長が13.5nmと短くなると空気によって殆ど吸収されてしまうため、検査装置内部の真空化が必要で、従来の大気中で実装されていた装置と比べて非常に複雑に成る。また、13.5nmの光を透過できる光学レンズが存在しないため、光学系は全て反射光学系で構成することが必要となり、これもまた複雑で効率の悪いものに成る。例えば、13.5nmの波長を利用するEUV露光装置では光源全出力の1%程度しか利用できないほど効率が悪い。 On the other hand, there are also so-called actinic inspection devices that use a wavelength of 13.5 nm, which is the same wavelength as the exposure wavelength. However, because the wavelength is as short as 13.5 nm, it is almost entirely absorbed by air, so the inside of the inspection device must be evacuated, making it extremely complex compared to conventional devices that were implemented in the atmosphere. Also, because there are no optical lenses that can transmit 13.5 nm light, the optical system must be constructed entirely of reflective optical systems, which is also complex and inefficient. For example, EUV exposure devices that use a wavelength of 13.5 nm are so inefficient that they can only utilize about 1% of the total output of the light source.
光学装置の解像度は開口率NAに比例する性質がある。例えば、波長193nmを用いた光学系の場合、液浸や油浸などを利用することにより1を超える大きな開口率が実現できるため、193nmと長い波長であるにもかかわらず1回の露光で40nm程度のパターンを解像することが出来る。ダブルパターニングを用いれば20nm程度のパターンを作ることさえ可能である。 The resolution of an optical device is proportional to the numerical aperture (NA). For example, in the case of an optical system using a wavelength of 193 nm, a large numerical aperture exceeding 1 can be achieved by using liquid immersion or oil immersion, so that a pattern of about 40 nm can be resolved in a single exposure despite the long wavelength of 193 nm. By using double patterning, it is even possible to create a pattern of about 20 nm.
一方、EUV光を用いた場合、反射光学系を用いるためMAが0.33など小さな開口率しか実現できない。光源波長が従来波長と比較して10分の1と短いにもかかわらず精々13nm程度の解像度しか得られず、波長が短く成った割には性能向上が小さい。また、例えば検出対象がパーティクルの場合、パーティクルサイズの6乗に比例して反射光が弱まり、波長の2乗で反射光が強くなる。つまり、パーティクルサイズが小さくなると信号強度は急激に弱くなるため欠陥検出感度は激減する。このように光学技術を用いたフォトマスク検査技術は技術的に限界を迎えている。また、従来光学原理を用いた装置は大気中で動作したため、装置製造や運用が容易であったが、波長が短くなると空気に吸収されてしまうため大きな真空チャンバーが必要となり電子ビーム装置に対する使い勝手の優位性が無くなる。 On the other hand, when EUV light is used, only a small aperture ratio such as MA 0.33 can be achieved because a reflective optical system is used. Although the light source wavelength is one-tenth shorter than the conventional wavelength, only a resolution of about 13 nm can be obtained, and the performance improvement is small considering the shorter wavelength. In addition, for example, when the detection target is a particle, the reflected light weakens in proportion to the sixth power of the particle size, and the reflected light strengthens in proportion to the square of the wavelength. In other words, as the particle size becomes smaller, the signal strength rapidly weakens, and the defect detection sensitivity decreases dramatically. In this way, photomask inspection technology using optical technology has reached its technical limit. In addition, conventional devices using optical principles operated in the atmosphere, making them easy to manufacture and operate, but as the wavelength becomes shorter, they are absorbed by the air, requiring a large vacuum chamber, which eliminates the advantage in usability over electron beam devices.
一方、nmオーダーの高解像度を実現する技術としては電子顕微鏡がある。30年以上前から電子ビームを用いた電子ビーム式欠陥検査技術が開発されてきている。商品化は行われているがスループットが光学式と比較して極端に小さいため中々主たる検査装置としては実用化していないのが現状である。光学式では出来ない電気的な欠陥を見つけることが出来るので、新ウエハープロセス開発用途に徐々に普及してきている。 On the other hand, electron microscopes are a technology that can achieve nanometer-order high resolution. Electron beam defect inspection technology using electron beams has been developed for over 30 years. Although it has been commercialized, the throughput is extremely low compared to optical methods, so it has not yet been put into practical use as a primary inspection device. However, because it can find electrical defects that cannot be found with optical methods, it is gradually becoming more widely used for developing new wafer processes.
レーザー光線と違い電子ビームにはレーザーのようにエネルギーの分散が小さくて輝度の高い電子ビーム源が無い。さらに電子はマイナス電荷を持つためレンズ等で小さなスポットに絞り込むと電子同士がお互いに静電反発する。そのため、高速検査に必要とされる大電流を流すと光学限界以上に最小ビームスポットサイズが大きくなってしまい、分解能が劣化する。つまり、1本の電子ビームを用いた場合、分解能と検査速度との間には非常にきついトレードオフの関係があるため、微細化が進むほど速度が遅く成るという原理的な欠陥を持っている。 Unlike laser light, electron beams do not have a source with high brightness and small energy dispersion like lasers. Furthermore, because electrons have a negative charge, when they are focused into a small spot using a lens or other device, they electrostatically repel each other. Therefore, when the large current required for high-speed inspection is passed, the minimum beam spot size becomes larger than the optical limit, and the resolution deteriorates. In other words, when a single electron beam is used, there is a very severe trade-off between resolution and inspection speed, so there is a fundamental flaw in that the speed becomes slower as miniaturization progresses.
例えば、現在の所、1つの電子ビームを用いて実現できる最高検査速度は精々数百Mピクセル毎秒である。フォトマスクは凡そ10cm角の領域にパターンが書かれているため、その領域を全て検査することが必要である。例えば、最先端のフォトマスク上のパターンが十分に解像できる10nmの分解能で検査するためには、10の14乗ピクセルの画素を取得する必要がある。例えば100Mピクセル毎秒で画素取得すると10の6乗秒が必要である。言い直すと277時間つまり10日以上掛かる。また、検査に必要なSNR10以上の画像を得るために何度も走査することが必要である。従来の光学式フォトマスク検査装置は約2時間で1枚のフォトマスクを検査することが可能なので、電子ビーム式は100倍も遅すぎて実用上使えない。 For example, currently, the maximum inspection speed that can be achieved using one electron beam is at most several hundred megapixels per second. Since a photomask has a pattern written in an area of approximately 10 cm square, it is necessary to inspect the entire area. For example, in order to inspect the patterns on the most advanced photomasks at a resolution of 10 nm, which is sufficient to resolve the patterns on the photomask, it is necessary to acquire 10^14 pixels. For example, acquiring pixels at 100 megapixels per second requires 10^6 seconds. In other words, it takes 277 hours, or more than 10 days. In addition, multiple scans are required to obtain an image with an SNR of 10 or more, which is necessary for inspection. Conventional optical photomask inspection equipment can inspect one photomask in about two hours, so the electron beam type is 100 times slower than that and cannot be used in practice.
一方,電子ビーム検査装置の速度改善を行うためにマルチ電子ビーム検査装置と呼ばれる電子ビームを複数個同時に並列にサンプルに照射して高速検査を行う方法が研究されている。この方法では、100本以上の小さな電子ビームを同時に照射して走査を行うため1本に流す電流量を小さく抑えることが可能で、ビームの静電反発の影響を受けず高分解能を維持したままで検査速度を従来の1本の電子ビームを用いた場合と比較して高速に出来るとされている。 On the other hand, in order to improve the speed of electron beam inspection equipment, a method known as a multi-electron beam inspection equipment is being researched that performs high-speed inspections by irradiating a sample with multiple electron beams simultaneously in parallel. With this method, more than 100 small electron beams are irradiated simultaneously for scanning, making it possible to reduce the amount of current flowing through each beam, and it is said that the inspection speed can be made faster than when using a conventional single electron beam while maintaining high resolution without being affected by the electrostatic repulsion of the beam.
しかしながら、従来から多くの会社によって色々な形式のマルチビーム検査装置が開発されており、次世代の高速検査装置として非常に有望視されているが、当初思ったほどの高速化や高分解能化が実現できておらず、未だに半導体用検査装置としては商品化されていない。 However, many companies have been developing various types of multi-beam inspection equipment, and although they are seen as very promising next-generation high-speed inspection equipment, they have not yet achieved the speed and resolution expected, and have not yet been commercialized as semiconductor inspection equipment.
半導体産業で使用する装置は工業用計測装置であり一種のミッションクリティカルな装置で24時間365日不具合を起こさずに稼働し続ける必要があるため、高いロバスト性が必須である。理科学機器装置のように大学の先生や生徒が偶に使って論文が書ける程度では全く実用上使えない。いろいろな測定条件や測定対象あるいは装置設置環境変化に耐えさらに長期にわたって性能が安定に保たれている必要がある。 The equipment used in the semiconductor industry is industrial measurement equipment, a type of mission-critical equipment that must operate 24 hours a day, 365 days a year without malfunction, so high robustness is essential. Unlike scientific equipment, which university professors and students can use occasionally to write papers, it is completely unusable for practical purposes. It is necessary for the equipment to withstand various measurement conditions, measurement targets, and changes in the equipment installation environment, and to maintain stable performance over the long term.
従来のシングルビーム方式の高速検査装置では連続ステージ方式が一般的であるが、2次元の画像取得を同時に行うマルチビーム方式では1回のスキャンで取得できる面積を出来るだけ多くして高速化するステップ&リピート方式が採用されてきたため、ステージ移動時間が支配的となり高速化が出来ないという問題があった。 Conventional high-speed inspection equipment using a single beam method generally uses a continuous stage method, but multi-beam methods that simultaneously acquire two-dimensional images have adopted a step-and-repeat method that maximizes the area that can be acquired in one scan to increase speed. This causes the stage movement time to be dominant, making it impossible to increase speed.
また、走査領域の境界には明確に感度差に基づくコントラスト差が生じ、検査画像としては使いにくいという問題もあった。 In addition, there was a clear contrast difference due to the difference in sensitivity at the boundaries of the scanning area, making it difficult to use as an inspection image.
また、シングルビーム方式の場合には、ビームが1本しかないため容易に照射位置補正が可能で所望の位置に電子ビーム照射することが出来る。しかし、マルチビーム方式の場合には、同時に複数の電子ビーム照射を行って2次元画像を取得するため、それぞれの電子ビーム照射位置を所望の位置に厳密に制御することは容易でないという問題があった。また、さらに高速化のために2次元の画像情報の取得後にステージ走行を行うと、走行中に起こるステージ回転、うねり、ステージ速度変動、高さ変動、振動などが2次元画像取得に影響し、画像の品質を低下させてしまうという問題があった。 In addition, with the single beam system, since there is only one beam, it is easy to correct the irradiation position and the electron beam can be irradiated to the desired position. However, with the multi-beam system, multiple electron beams are irradiated simultaneously to acquire a two-dimensional image, so there is the problem that it is not easy to precisely control the irradiation position of each electron beam to the desired position. Furthermore, if the stage is moved after acquiring two-dimensional image information in order to further increase speed, there is the problem that stage rotation, undulation, stage speed fluctuation, height fluctuation, vibration, etc. that occur during movement affect the acquisition of the two-dimensional image and reduce the quality of the image.
また、単に従来のシングルビームの場合と同じように画像を取得するだけでは画像が歪んだり飛んだりして正確な画像取得が出来ず、検査に利用できないという問題があった。 In addition, simply capturing an image in the same way as with a conventional single beam results in distorted or skipped images, making it impossible to capture an accurate image and making it unusable for inspection.
本発明は、上述した課題を解決するために、2次元配置された複数の1次電子ビームを生成してこれらをサンプルの停止時に走査し、次に移動することを繰り返し、そのときに放出された複数の2次電子ビームをビームスプリッタで分離して電子検出装置でそれぞれの画像情報を検出して1枚の画像に合成し、画像取得を高速に行うことを実現した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention generates multiple primary electron beams arranged in a two-dimensional manner, scans the sample when it is stopped, and then moves, repeating this process, and then splitting the multiple secondary electron beams emitted at this time with a beam splitter, detecting the image information of each with an electron detection device, and combining them into a single image, thereby achieving high-speed image acquisition.
そのため、本発明は、複数の1次電子ビームをサンプルに走査して画像を生成するマルチビーム画像生成装置において、2次元配置された複数の1次電子ビームを生成する複数ビーム生成装置と、複数ビーム生成装置で生成された複数の1次電子ビームを2段偏向して対物レンズの軸に入射させると共に、サンプルから放出された2次電子ビームを1次電子ビームと反対方向に2段偏向して投影レンズの軸に入射させるビームスプリッタと、ビームスプリッタで2段偏向されて軸に入射された1次電子ビームを細く絞る対物レンズと、対物レンズで細く絞られた1次電子ビームを偏向してサンプル上で走査する偏向系と、ビームスプリッタで2段偏向されて軸に入射された2次電子ビームを電子検出器に結像する投影レンズと、サンプルの移動と停止を繰り返し、停止したときに画像取得するステージと、サンプルの移動方向の位置、直角方向の位置をリアルタイム測定する干渉計とを備え、複数ビーム生成装置で生成された複数の1次電子ビームをビームスプリッタで対レンズの軸に偏向し、対物レンズでサンプルに細く絞った1次電子ビームを照射すると共に偏向系により走査し、サンプルから放出された2次電子をビームスプリッタで投影レンズの軸に偏向し、投影レンズで電子検出器に前記2次元配置された複数の1次電子ビームに対応する2次電子ビームを結像して複数電子ビームの画像情報を出力するようにしている。 Therefore, the present invention provides a multi-beam image generating device that generates an image by scanning a sample with a plurality of primary electron beams, the device comprising: a multiple beam generating device that generates a plurality of primary electron beams arranged two-dimensionally; a beam splitter that deflects the plurality of primary electron beams generated by the multiple beam generating device in two stages to cause them to be incident on the axis of an objective lens, and also deflects the secondary electron beam emitted from the sample in two stages in the opposite direction to the primary electron beam to cause them to be incident on the axis of a projection lens; an objective lens that narrows the primary electron beam that has been deflected in two stages by the beam splitter and incident on the axis; a deflection system that deflects the primary electron beam narrowed by the objective lens to scan it over a sample; and a beam splitter that deflects the primary electron beam in two stages to cause it to be incident on the axis. The system is equipped with a projection lens that images the secondary electron beams generated by the multiple beam generator onto an electron detector, a stage that repeatedly moves and stops the sample and captures an image when the sample stops, and an interferometer that measures the position of the sample in the moving direction and the perpendicular direction in real time. The multiple primary electron beams generated by the multiple beam generator are deflected to the axis of the objective lens by a beam splitter, the objective lens irradiates the sample with a finely focused primary electron beam and scans it with a deflection system, the secondary electrons emitted from the sample are deflected to the axis of the projection lens by a beam splitter, and the projection lens images a secondary electron beam corresponding to the multiple two-dimensionally arranged primary electron beams on the electron detector, outputting image information of the multiple electron beams.
この際に、出力された複数電子ビームの画像情報をもとに、1枚の画像に合成する合成手段を備えるようにしている。 At this time, a synthesis means is provided to synthesize the image information from the multiple electron beams output into a single image.
また、出力された複数電子ビームの画像情報および干渉計から出力されたサンプルのリアルタイムの移動方向の位置、直角方向の位置をもとにステージの移動量、回転量の補正を行う、あるいはステージの移動量、回転量に対応する分だけ画像情報を移動、回転する補正を行うようにしている。 In addition, the amount of movement and rotation of the stage is corrected based on the image information of the multiple electron beams output and the real-time position of the sample in the movement direction and perpendicular direction output from the interferometer, or the image information is moved and rotated by an amount corresponding to the amount of movement and rotation of the stage.
また、ステージの高さ方向の位置をリアルタイムに測定してこれをもとにステージの高さの補正を行い、あるいは電磁的に補正を行い、自動フォーカスするようにしている。 In addition, the height of the stage is measured in real time and the stage height is corrected based on this, or corrected electromagnetically, for automatic focusing.
また、複数ビーム生成装置は、1本の1次電子ビームを2次元配置された複数の穴の開いたアパチャーに照射して複数の1次電子ビームを生成するようにしている。 The multiple beam generating device also irradiates a single primary electron beam onto an aperture with multiple holes arranged in a two-dimensional manner to generate multiple primary electron beams.
また、ビームスプリッタは1次電子の入射側の第1段目を静電偏向器、第2段目を電磁偏向器とし、第2段目の電磁偏向器でサンプルから放出された2次電子ビームを1次電子ビームと逆方向に偏向して分離するようにしている。 The beam splitter also has an electrostatic deflector in the first stage on the primary electron incidence side, and an electromagnetic deflector in the second stage, and the second stage electromagnetic deflector deflects the secondary electron beam emitted from the sample in the opposite direction to the primary electron beam to separate it.
また、サンプルに負のリターディング電圧を印加し、サンプルに照射して走査する1次電子ビームの高分解能を維持したままでエネルギーを低下させ、サンプルのダメージを軽減するようにしている。 In addition, a negative retarding voltage is applied to the sample to reduce the energy of the primary electron beam that irradiates and scans the sample while maintaining the high resolution, thereby reducing damage to the sample.
また、投影レンズの前あるいは後に2次電子ビームの位置補正用の偏向系を設けるようにしている。 In addition, a deflection system for correcting the position of the secondary electron beam is provided before or after the projection lens.
本発明は、2次元配置された複数の1次電子ビームを生成してこれらをサンプルの停止時に走査し、次に移動することを繰り返し、そのときに放出された複数の2次電子ビームをビームスプリッタで分離して電子検出装置でそれぞれの画像情報を検出して1枚の画像に合成し、画像取得を高速に行うことが可能となった。 The present invention generates multiple primary electron beams arranged in two dimensions, scans the sample when it is stopped, and then moves, repeating this process. The multiple secondary electron beams emitted during this process are separated by a beam splitter, and the image information of each is detected by an electron detection device and combined into a single image, making it possible to acquire images at high speed.
また、2次元配置された複数の1次電子ビームをサンプルに走査して検出した複数の2次電子ビームの画像をオーバーラップして検出し、1枚の画像に合成したときの境界のコントラスト差の発生を低減することができた。 In addition, by scanning a sample with multiple primary electron beams arranged in two dimensions and detecting multiple secondary electron beam images that are overlapped and synthesized into a single image, it was possible to reduce the occurrence of contrast differences at the boundaries.
また、2次元配置された複数の1次電子ビームのサンプルへの走査位置を予め取得して登録することにより、2次電子ビームの画像の中心位置を補正し、精密な画像を合成することが可能となった。 In addition, by acquiring and registering in advance the scanning positions of multiple two-dimensionally arranged primary electron beams on the sample, it is now possible to correct the center position of the secondary electron beam image and synthesize a precise image.
また、サンプルを搭載したステージの移動時の位置、回転をリアルタイムにレーザ干渉計で精密に実測して記録し、複数の2次電子ビームの画像の移動量、回転量をそれぞれ補正し、精密な画像情報を生成できるようになった。 In addition, the position and rotation of the stage carrying the sample can be precisely measured and recorded in real time using a laser interferometer, allowing the amount of movement and rotation of the images of multiple secondary electron beams to be corrected, generating precise image information.
これらにより、本発明ではマルチビームを構成する各1次電子ビームの位置制御はもとよりステージがS&R移動する間に起こるステージの姿勢変化あるいは速度変化をリアルタイムにステージ位置測定手段により測定しステージをリアルタイムで補正を行ってステージと対物レンズ間の位置関係および1次電子ビームの照射状態を理想あるいは基準状態に制御し、さらにコンピュータによって各走査画像間の位置補正処理を高速に行うことで、検査にとって理想的とされる境界効果のない正規化された1枚の大きな画像が得られる様になる。任意の走査画像間の加算処理などが可能で各1次電子ビームの電流値を小さく抑えて分解能が高い状態で高いS&Rと高いスループットが得られる様になる。S&R動作でありながら最高のスループットが実現できる。 As a result, in this invention, not only is the position of each primary electron beam that constitutes the multi-beam controlled, but the stage position or speed change that occurs while the stage is moving in S&R is measured in real time by the stage position measurement means, and the stage is corrected in real time to control the positional relationship between the stage and the objective lens and the irradiation state of the primary electron beam to an ideal or reference state, and a computer is further used to perform high-speed position correction processing between each scanned image, thereby making it possible to obtain a single large normalized image without boundary effects, which is ideal for inspection. Addition processing between any scanned images is possible, and the current value of each primary electron beam can be kept small, resulting in high S&R and high throughput with high resolution. The highest throughput can be achieved even with S&R operation.
まず、本発明の1例として、マルチビーム式検査装置では100本以上の1次電子ビームを同時にサンプルに照射し、2次元状の2次電子画像を取得することで検査速度を上げることに特徴である。マルチビームを構成する各1次電子ビームは1つの電子銃が発生する電子ビームをアパチャーで分割したものからなり、かつ小さなビームスポットサイズを実現するため、1つの1次電子ビームの量は例えば1nA程度とシングルビーム方式と比較すると小さいが、それぞれの1次電子ビームは数十MHz以上の速度で走査されるため、全体としてギガピクセル毎秒以上の検出速度を実現できる。サンプル表面に照射される1次電子ビームの位置はステージ移動とマルチ電子ビーム照射の相対運動で決まる。この相対運動が理想的に実現できるか否かが、高速検査装置の性能を決定する。 First, as an example of the present invention, a multi-beam inspection device is characterized by increasing the inspection speed by irradiating a sample with 100 or more primary electron beams at the same time and acquiring a two-dimensional secondary electron image. Each primary electron beam constituting the multi-beam is formed by dividing an electron beam generated by one electron gun with an aperture, and in order to realize a small beam spot size, the amount of one primary electron beam is, for example, about 1 nA, which is small compared to the single-beam method. However, each primary electron beam is scanned at a speed of several tens of MHz or more, so that an overall detection speed of more than gigapixels per second can be realized. The position of the primary electron beam irradiated on the sample surface is determined by the relative movement between the stage movement and the multi-electron beam irradiation. Whether or not this relative movement can be ideally realized determines the performance of the high-speed inspection device.
相対運動的なので、1次電子ビームの照射位置はステージを制御しても1次電子ビームの照射位置を1次電子ビームの偏向装置を用いて制御しても制御できる。1次電子ビームの偏向装置には例えば1次電子ビームの描画装置と同じ様に2段の偏向装置を利用して1次電子ビームの照射角度を維持したままXY水平面内でシフトすることで実現できる。マルチビーム検査装置の場合、各1次電子ビームの個別の1次電子ビームの偏向は行わず、全ての1次電子ビームに対して均一な電場や磁場を印加することで一斉に走査する。 Because it is a relative motion, the irradiation position of the primary electron beam can be controlled either by controlling the stage or by using a primary electron beam deflection device. The primary electron beam deflection device can be realized by shifting the primary electron beam within the XY horizontal plane while maintaining the irradiation angle by using a two-stage deflection device, for example, as in a primary electron beam drawing device. In the case of a multi-beam inspection device, each primary electron beam is not deflected individually, but instead, a uniform electric or magnetic field is applied to all the primary electron beams to scan them all at once.
一般的にステージには大きな慣性質量を伴うのに対して1次電子ビームには質量が殆どないため、応答速度において1次電子ビームの偏向を用いた位置補正の方が高速でかつ高位置精度が得られる。一方、時定数の大きいなゆっくりとしたステージの上下動変動は1次電子ビームで行うとフォーカス制御が複雑となるが、Z軸ステージなどで常に高さが一定に成るような補正すると制御がシンプルに出来る。以下順次詳細に説明する。 Generally, a stage has a large inertial mass, whereas the primary electron beam has almost no mass, so position correction using deflection of the primary electron beam provides faster response speed and higher positional accuracy. On the other hand, slow up and down stage fluctuations with a large time constant make focus control complicated when performed with the primary electron beam, but control can be simplified by correcting so that the height is always constant using a Z-axis stage, etc. These will be explained in detail below.
図1は、本発明の1実施例構造図を示す。 Figure 1 shows a structural diagram of one embodiment of the present invention.
図1において、電子銃1は、電子線を発生させる公知のものであって、数百Vないし数十KVに加速された1次電子ビームを発生させるものである。電子銃はWやLaB6などの熱電子源やZrO等を用いたTFEやコールドフィールドエミッタあるいはフォトカソードが使用されており、電子銃室はイオンポンプやゲッターポンプ等を用いて10のマイナス8乗Pa以上の超高真空あるいは極高真空に保たれている。 In FIG. 1, the electron gun 1 is a known device that generates an electron beam, generating a primary electron beam accelerated to several hundred volts to several tens of kilovolts. The electron gun uses a thermionic electron source such as W or LaB6, a TFE using ZrO or a cold field emitter or a photocathode, and the electron gun chamber is kept at an ultra-high or extremely high vacuum of 10-8 Pa or higher using an ion pump or getter pump.
ブランキング装置2は、電子銃1から放出された1次電子ビームを高速にONあるいはOFFするものであって、電圧をONあるいはOFFして1次電子ビームを偏向して通過あるいは遮断するものである。 The blanking device 2 quickly turns the primary electron beam emitted from the electron gun 1 on or off, deflecting the primary electron beam by turning the voltage on or off to pass or block it.
照明レンズ3は、電子銃1で発生・加速された電子ビームを集束、ここで、後述する図4に示す所定のビームになるように集束するものである。 The illumination lens 3 focuses the electron beam generated and accelerated by the electron gun 1 into a specified beam as shown in Figure 4, which will be described later.
マルチビームアパチャー3-1は、照射された1次電子ビームから2次元配置された複数の1次電子ビームに分割(例えば100分割)して生成するものである(図2参照)。 The multi-beam aperture 3-1 splits the irradiated primary electron beam into multiple primary electron beams arranged in two dimensions (e.g., 100 splits) (see Figure 2).
対物アパチャー4は、複数の1次電子ビームのうちのそれぞれの中心部分を通過させ、該通過させた各1次電子ビームについて、後述する対物レンズ6によってサンプル8の表面上に細く絞ってそれぞれ照射するためのものである。 The objective aperture 4 is used to pass the central portion of each of the multiple primary electron beams, and each of the primary electron beams is focused and irradiated onto the surface of the sample 8 by the objective lens 6, which will be described later.
ビームスプリッタ5は、1次電子と、反対方向に進む2次電子とを分離するものであって、上段が静電偏向器5ー1、下段が電磁偏向器5ー2から構成されるものである。1次電子ビームは静電偏向器5ー1により図1に示すように、右側に偏向され、電磁偏向器5ー2により左側に偏向され、対物レンズ6の軸上に振り戻され、該対物レンズ6によってサンプル8の上に細く絞られて結像される。サンプル8から放出された2次電子は電磁偏向器5ー2によって図1に示すように、右側に偏向され、静電偏向器5ー1により左側に偏向され、投影レンズ12の軸上に振り戻され、投影レンズ12によって電子検出装置14の上に2次元配置された複数の2次電子ビームが結像され、複数の2次電子画像(2次電子信号)を出力する。 The beam splitter 5 separates the primary electrons from the secondary electrons traveling in the opposite direction, and is composed of an electrostatic deflector 5-1 at the top and an electromagnetic deflector 5-2 at the bottom. The primary electron beam is deflected to the right by the electrostatic deflector 5-1 as shown in FIG. 1, and to the left by the electromagnetic deflector 5-2, and is deflected back onto the axis of the objective lens 6, which narrows the beam and focuses it onto the sample 8. The secondary electrons emitted from the sample 8 are deflected to the right by the electromagnetic deflector 5-2 as shown in FIG. 1, and to the left by the electrostatic deflector 5-1, and are deflected back onto the axis of the projection lens 12, which forms an image of multiple secondary electron beams arranged two-dimensionally on the electron detection device 14, and outputs multiple secondary electron images (secondary electron signals).
静電偏向器5ー1は、ビームスプリッタ5を構成する電子銃1に近い側の偏向器であって、ここでは、静電偏向器である。 The electrostatic deflector 5-1 is the deflector that is closer to the electron gun 1 and that constitutes the beam splitter 5, and in this case is an electrostatic deflector.
電磁偏向器5ー2は、ビームスプリッタ5を構成する電子銃1から離れた側の偏向器であって、ここでは、電磁偏向器である。 The electromagnetic deflector 5-2 is the deflector that constitutes the beam splitter 5 and is located away from the electron gun 1, and in this case is an electromagnetic deflector.
対物レンズ6は、複数の1次電子ビームを細く絞ってサンプル8の上に照射するものである。 The objective lens 6 narrows the multiple primary electron beams and irradiates them onto the sample 8.
偏向装置7は、複数の1次電子ビームをサンプル8の表面上で走査するものであって、通常はステージ9を移動させ停止させた状態で2次元走査(XとY方向に走査)することを繰り返すものである(図6、図7等を参照)。 The deflection device 7 scans the surface of the sample 8 with multiple primary electron beams, and typically repeats two-dimensional scanning (scanning in the X and Y directions) while moving and stopping the stage 9 (see Figures 6, 7, etc.).
サンプル8は、マスク、ウェハなどの複数画像を取得して1枚に合成する対象の試料である。 Sample 8 is a specimen for which multiple images, such as a mask or wafer, are acquired and combined into a single image.
ミラー8ー1は、レーザ干渉計で位置をリアルタイムに実測するための反射鏡である。 Mirror 8-1 is a reflector used to measure the position in real time using a laser interferometer.
ステージ(XYZθステージ)9は、サンプルを搭載してXYZ、更にθ(回転)が可能なステージであって、図示外の干渉計により、XYZ,θをリアルタイムに実測して記録可能、更にリアルタイム補正可能な構成としたものである。 The stage (XYZθ stage) 9 is a stage on which a sample can be mounted and which can move in XYZ and θ (rotation). An interferometer (not shown) can measure and record XYZ and θ in real time, and can also perform real-time correction.
真空チャンバー10は、サンプル8、ステージ9等を収納して真空排気可能な容器である。
The vacuum chamber 10 is a container that can house the sample 8,
真空ポンプ10ー1は、真空チャンバー10の内部を真空排気するものであって、オイルフリーのポンプで排気するものである。 The vacuum pump 10-1 is used to evacuate the inside of the vacuum chamber 10, and is an oil-free pump that evacuates the air.
アライメント11は、ビームスプリッタ5を構成する静電偏向器5ー1から投影レンズ12の軸上に偏向された複数の2次電子ビームの軸合わせを行うものである。 The alignment 11 aligns the axes of multiple secondary electron beams deflected onto the axis of the projection lens 12 by the electrostatic deflector 5-1 that constitutes the beam splitter 5.
投影レンズ12は、サンプル8から放出された複数の2次電子ビームを、電子検出装置14の検出面に結像するものである。 The projection lens 12 images the multiple secondary electron beams emitted from the sample 8 onto the detection surface of the electron detection device 14.
逆走査装置13は、2次元配置された複数の1次電子ビームをサンプル8上に細く絞って走査したときに放出された複数の2次電子ビームが、電子検出装置14の検出面上で所定領域内にそれぞれとどまるように逆走査(振り戻す、あるいは補正)するものである。 The inverse scanning device 13 performs inverse scanning (reversing or correcting) so that the multiple secondary electron beams emitted when multiple two-dimensionally arranged primary electron beams are narrowly focused and scanned on the sample 8 each remain within a specified area on the detection surface of the electron detection device 14.
電子検出装置14は、サンプル8上から放出された複数の2次電子ビームをそれぞれ検出するものである。例えばアバランシェフォトダイオードやCCD、CMOSセンサーあるいはTDIカメラなどが使用できる。電子を一旦シンチレータに衝突させて光に変換したのちに前述のデバイスで検出しても良いし、電子を直接前述のデバイスに打ち込んで検出しても良い。いずれにしても、検出面の所定領域内にそれぞれ結像された複数の2次電子ビームをそれぞれ独立して検出できればよい。 The electron detection device 14 detects each of the multiple secondary electron beams emitted from the sample 8. For example, an avalanche photodiode, CCD, CMOS sensor, or TDI camera can be used. The electrons may first collide with a scintillator and be converted into light, which is then detected by the aforementioned device, or the electrons may be directly bombarded into the aforementioned device and detected. In any case, it is sufficient to be able to independently detect each of the multiple secondary electron beams that are each imaged within a specified area of the detection surface.
次に、図1の構造の動作を説明する。 Next, we will explain the operation of the structure in Figure 1.
(1)電子銃1から放出された1次電子ビームはマルチビームアパチャー3ー1を照射して2次元配置された複数の1次電子ビームを生成する(図2参照)。2次元配置された複数の1次電子ビームの生成は、この方法に限らず、電子銃1のエミッタの表面に複数の電子放出源を設けたりしてこれに対応する2次元配置された複数の1次電子ビームを発生させてもよい。 (1) The primary electron beam emitted from the electron gun 1 irradiates the multi-beam aperture 3-1 to generate multiple primary electron beams arranged in a two-dimensional array (see FIG. 2). The generation of multiple primary electron beams arranged in a two-dimensional array is not limited to this method. It is also possible to provide multiple electron emission sources on the surface of the emitter of the electron gun 1 and generate multiple primary electron beams arranged in a two-dimensional array corresponding to these.
(2)ビームアパチャー3ー1で分割されて生成された2次元配置された複数の1次電子ビームは、対物アパチャー4によりその中心部分をそれぞれ通過し、ビームスプリッタ5を構成する上段の静電偏向器5ー1で右側に偏向、電磁偏向器5ー2で左側に偏向して対物レンズ6の軸上に入射する。 (2) The two-dimensionally arranged multiple primary electron beams split and generated by the beam aperture 3-1 pass through the center of the objective aperture 4, are deflected to the right by the upper electrostatic deflector 5-1 that constitutes the beam splitter 5, and are deflected to the left by the electromagnetic deflector 5-2, and are incident on the axis of the objective lens 6.
(3)対物レンズ6の軸上に入射した2次元配置された複数の1次電子ビームは、該対物レンズ6によって細く絞られてサンプル8の表面を、該サンプル8が移動して停止した状態のときに2次元走査した後、移動して停止することを繰り返す。この結果、サンプル8の移動が停止したときに2次元配置された複数の1次電子ビームをサンプル8の上に矩形状等に面走査されることとなる。この際、図示しないが、サンプル8に負のリターディング電圧を印加し、複数の1次電子ビームのエネルギーを例えば1KVにして照射(例として複数の1次電子ビームのエネルギー15KVに負のリターディング電圧14KVを印加して1KVの1次電子ビームにしてサンプル8を照射)するようにしている。 (3) The two-dimensionally arranged multiple primary electron beams incident on the axis of the objective lens 6 are narrowed by the objective lens 6 and two-dimensionally scan the surface of the sample 8 when the sample 8 moves and stops, and then move and stop repeatedly. As a result, when the movement of the sample 8 stops, the two-dimensionally arranged multiple primary electron beams are surface-scanned in a rectangular shape or the like on the sample 8. At this time, although not shown, a negative retarding voltage is applied to the sample 8, and the energy of the multiple primary electron beams is set to, for example, 1 KV for irradiation (for example, a negative retarding voltage of 14 KV is applied to the energy of the multiple primary electron beams of 15 KV to generate a 1 KV primary electron beam for irradiating the sample 8).
(4)(3)で矩形状等に面走査された複数の1次電子ビームの領域から2次電子、反射電子、光、X線等が放出される。 (4) Secondary electrons, reflected electrons, light, X-rays, etc. are emitted from the area of the multiple primary electron beams scanned in a rectangular shape or the like in (3).
(5)(4)で放出された2次電子は、対物レンズ6の磁界により該対物レンズ6の軸上を逆方向に螺旋状に走行し、ビームスプリッタ5を構成する下段の電磁偏向器5ー2によりここでは、右方向に偏向(複数の1次電子ビームの偏向と逆方向に偏向)され、静電偏向器5ー1により左方向に偏向され、投影レンズ12の軸上に入射する。 (5) The secondary electrons emitted in (4) travel in a spiral in the opposite direction along the axis of the objective lens 6 due to the magnetic field of the objective lens 6, are deflected to the right here (opposite the direction of the deflection of the multiple primary electron beams) by the lower stage electromagnetic deflector 5-2 that constitutes the beam splitter 5, are deflected to the left by the electrostatic deflector 5-1, and are incident on the axis of the projection lens 12.
(6)投影レンズ12の軸上に、必要に応じてアライメント11で補正した後、電子検出装置14に、サンプル8から放出された複数の2次電子ビームを結像し、該電子検出装置14の各複数の2次電子ビームの結像領域に照射する。結像領域からはみだす場合には、逆走査装置13によって、サンプル8上の複数の1次電子ビームの走査(偏向)に同期し、該逆走査装置13に電圧(あるいは電流)を供給して該結像領域内に収まるように補正する。そして、電子検出装置14から各複数の2次電子ビームを検出した2次電子画像(2次電子信号)をそれぞれ出力する。 (6) After correction by the alignment 11 as necessary on the axis of the projection lens 12, the multiple secondary electron beams emitted from the sample 8 are imaged on the electron detection device 14 and irradiated onto the imaging area of each of the multiple secondary electron beams of the electron detection device 14. If the multiple secondary electron beams go beyond the imaging area, the reverse scanning device 13 synchronizes with the scanning (deflection) of the multiple primary electron beams on the sample 8 and supplies a voltage (or current) to the reverse scanning device 13 to correct the multiple secondary electron beams to fall within the imaging area. Then, the electron detection device 14 outputs secondary electron images (secondary electron signals) that detect each of the multiple secondary electron beams.
以上によって、2次元配置された複数の1次電子ビームを生成してこれらをビームスプリッタ5を介して対物レンズ6によって細く絞り、ステージ9でサンプル8を停止させた状態で矩形状等に面走査し、次に移動することを繰り返し、矩形状等の面領域を複数の1次電子ビームでそれぞれ走査する。そして、そのときに放出された複数の2次電子ビームをビームスプリッタ5を介して分離し、投影レンズ12によって複数の2次電子ビームを電子検出装置14のそれぞれの検出面に結像して、各複数の2次電子ビームの2次電子画像(2次電子信号)を出力することが可能となる。
By the above, multiple primary electron beams arranged in two dimensions are generated, which are narrowed by the objective lens 6 via the beam splitter 5, and the sample 8 is stopped on the
図2は、本発明のマルチビームアパチャー模式配列例を示す。これは、既述した図1のマルチビームアパチャー3ー1の穴の配列の種類例を示す。尚、図2では穴は模式的に矩形としたが、実際は穴(円形の穴)が望ましい。 Figure 2 shows an example of a schematic arrangement of the multibeam aperture of the present invention. This shows an example of the type of arrangement of holes in the multibeam aperture 3-1 of Figure 1 described above. Note that in Figure 2, the holes are shown as being typically rectangular, but in practice, circular holes are preferable.
図2の(a)は4角形(矩形)の例を示し、図2の(b)は6角形の例を示す。 Figure 2(a) shows an example of a quadrangle (rectangle), and Figure 2(b) shows an example of a hexagon.
図2の(a)は4角形(矩形)の例を示す。これは、図1のマルチビームアパチャー3ー1のアパチャーに、図示のような2次元配列された穴(実際は丸形状が良い)を設けた例を模式的に示す。例えば9個×9個の穴を4角形(矩形)に設けると、合計81個の1次電子ビームを生成できる。図示のように、穴のサイズをAx×Ay,横(X)方向の穴と穴の間隔をSx、縦(Y)方向の穴と穴の間隔をSyとする。 Figure 2(a) shows an example of a square (rectangle). This is a schematic diagram of an example in which holes (circular shapes are preferable in practice) are arranged two-dimensionally as shown in the aperture of multi-beam aperture 3-1 in Figure 1. For example, if 9 x 9 holes are arranged in a square (rectangle), a total of 81 primary electron beams can be generated. As shown, the size of the holes is Ax x Ay, the spacing between holes in the horizontal (X) direction is Sx, and the spacing between holes in the vertical (Y) direction is Sy.
図2の(b)は6角形の例を示す。これは、図1のマルチビームアパチャー3ー1のアパチャーに、図示のような2次元配列された穴(実際は丸形状が良い)を設けた例を模式的に示す。例えば図示のように穴を設けると、下記のようになり、合計73個となる。 Figure 2 (b) shows an example of a hexagon. This is a schematic diagram of an example in which holes (round shapes are preferable in practice) are arranged two-dimensionally as shown in the aperture of multi-beam aperture 3-1 in Figure 1. For example, if holes are arranged as shown in the figure, the total number of holes will be 73, as shown below.
・第1列:5個
・第2列:8個
・第3列:9個
・第4列:10個
・第5列:9個
・第6列:10個
・第7列:9個
・第8列:8個
・第9列:5個
合計:73個
したがって、合計73個の1次電子ビームを生成できる。図示のように、穴のサイズをAx×Ay,横(X)方向の穴と穴の間隔をSx、縦(Y)方向の穴と穴の間隔をSyとし、図示のように千鳥状に配置する。
・1st row: 5 pieces ・2nd row: 8 pieces ・3rd row: 9 pieces ・4th row: 10 pieces ・5th row: 9 pieces ・6th row: 10 pieces ・7th row: 9 pieces ・8th row: 8 pieces ・9th row: 5 pieces Total: 73 pieces
Therefore, a total of 73 primary electron beams can be generated. As shown in the figure, the size of the holes is Ax×Ay, the spacing between the holes in the horizontal (X) direction is Sx, and the spacing between the holes in the vertical (Y) direction is Sx. The interval between the electrodes is Sy, and the electrodes are arranged in a staggered pattern as shown in the figure.
尚、図2の(a)から(b)の各マルチビームアパチャー3ー1はそれぞれの1次電子ビームを独立にON/OFFする機能を持たせ、物理的に異なった配列を持ったアパチャーを図示のように多数用意しなくても、全てのマルチビームの中で選択された任意の位置の電子ビームだけがサンプルに到達する様に制御できるようにして、作成してもよい。 In addition, each multi-beam aperture 3-1 in Figures 2(a) and 2(b) can be given the function of independently turning on and off each primary electron beam, and instead of preparing a large number of apertures with different physical arrangements as shown, they can be created so that only the electron beam at an arbitrary position selected from all the multi-beams can be controlled to reach the sample.
図3は、本発明のデータテーブル例(図2)を示す。本図3は、既述および後述するように、図1の構造のもとで、サンプル8(例えばマスク)を搭載したステージ9の位置XYZ、回転θ等をレーザ干渉計でリアルタイム測定し、該ステージ9を停止して1次電子ビームをサンプル8に走査して2次電子画像を取得した後、移動することを繰り返したときにそのステージ位置に対応づけてステージずれ量、ステージ回転量、ステージ高さを記録したものである。
Figure 3 shows an example of a data table (Figure 2) of the present invention. As already described and described later, in the structure of Figure 1, the position XYZ and rotation θ of the
図3において、ステージ位置は、図1のサンプル8を搭載したXYZθステージ(以下ステージ)9を移動して停止し、1次電子ビームをサンプル8に面走査したとき等の位置を示し、レーザ干渉計でリアルタイムに測定したものである(後述する)。ステージ位置は、例えば取得しようとする画像の画素間の距離に対応するステップ(間隔)でリアルタイム測定して記録する。例えば100μm矩形の領域について1000画素×1000画素の画像を取得しようとする場合には、0.1μm毎に1エントリの情報(ステージ位置、ステージずれ量、ステージ回転量、ステージ高さ)をリアルタイム測定して記録する。更に、10μm、1μm矩形の領域に対応する0.01μm毎。0.001μm毎等にリアルタイム測定して記録する。尚、同じ値が連続する場合にはその差分を記録するようにしてもよい。また、ステージ9の各停止位置を記録するようにしてもよい。
In FIG. 3, the stage position indicates the position when the XYZθ stage (hereinafter referred to as stage) 9 carrying the sample 8 in FIG. 1 is moved and stopped, and the primary electron beam is surface-scanned on the sample 8, and is measured in real time by a laser interferometer (described later). The stage position is measured and recorded in real time at steps (intervals) corresponding to the distance between pixels of the image to be acquired, for example. For example, when an image of 1000 pixels x 1000 pixels is to be acquired for a 100 μm rectangular area, one entry of information (stage position, stage deviation amount, stage rotation amount, stage height) is measured and recorded in real time every 0.1 μm. Furthermore, it is measured and recorded in real time every 0.01 μm corresponding to 10 μm and 1 μm rectangular areas, every 0.001 μm, etc. Note that if the same value is repeated, the difference may be recorded. Also, each stop position of the
ステージずれ量は、ステージ位置におけるずれ量(理想的な位置からのずれ量)であって、レーザ干渉計によりリアルタイム測定した値を記録したものである(後述する)。 The stage deviation is the deviation in the stage position (deviation from the ideal position), and is the value measured in real time by a laser interferometer and recorded (described later).
ステージ回転量は、ステージ位置における回転量(理想的な回転無からの回転量θ)であって、レーザ干渉計によりリアルタイム測定したステージの回転量を記録したものである(後述する)。 The stage rotation amount is the amount of rotation at the stage position (the amount of rotation θ from the ideal no rotation), and is the amount of stage rotation measured in real time by a laser interferometer and recorded (described later).
ステージ高さは、ステージ位置における高さZ(理想的な高さからのZ方向のずれ量)であって、レーザ干渉計によりリアルタイム測定した高さのずれ量を記録したものである(後述する)。 The stage height is the height Z at the stage position (the deviation in the Z direction from the ideal height), and is the height deviation measured in real time by a laser interferometer and recorded (described later).
以上のように、図1のステージ9を移動して停止した状態のときに当該ステージ9の理想的な値からのずれ量(ステージずれ量(X.Y))、ステージ回転量θ、ステージ高さZの各ずれ量)をそれぞれリアルタイムにレーザー干渉計により精密測定して記録することが可能となる。そして、記録した各ずれ量をもとにリアルタイムにステージ9の位置等を補正あるいは取得した画像を補正することにより、ステージ9の移動に伴う誤差を補正し、複数の1次電子ビームをサンプルに照射して取得した複数の2次電子ビームの各画像を合成して精密な1枚の画像た生成することが可能となる。以下順次詳細に説明する。
As described above, when the
図4は、本発明のマルチビーム作成例を示す。本図4は、既述した図1のマルチビームアパチャー3-1を用いたマルチビームの作成例を模式的に示したものである。 Figure 4 shows an example of creating a multi-beam according to the present invention. This Figure 4 is a schematic diagram showing an example of creating a multi-beam using the multi-beam aperture 3-1 of Figure 1 described above.
図4において、電子銃1から放出された1次電子ビームは、照明レンズ3により図示のようにここではマルチビームアパチャー3ー1の2次元配置された複数の穴(図2参照)を丁度照射するように投影する。マルチビームアパチャー3ー1を通過して分割されて生成された複数の1次電子ビーム(マルチ電子ビーム3ー2)は、図4の図示外の図1の対物レンズ6によってサンプル8の表面に細く絞って照射される。ここでは、サンプル8がステージ9によって停止した状態のときに平面走査されるので、結果として、サンプル8の表面を矩形状等の平面にマルチ電子ビーム3ー2で平面走査することとなる。そして、放出された2次電子ビームを図1の電子検出装置14でそれぞれ検出して、2次電子画像をそれぞれ取得し、1枚に合成(図6、図7参照)し、サンプル8の2次電子画像を生成することが可能となる。
In FIG. 4, the primary electron beam emitted from the electron gun 1 is projected by the illumination lens 3 so as to irradiate the multiple holes (see FIG. 2) arranged two-dimensionally in the multi-beam aperture 3-1 as shown in the figure. The multiple primary electron beams (multi-electron beams 3-2) that are generated by passing through the multi-beam aperture 3-1 and splitting are narrowed down and irradiated onto the surface of the sample 8 by the objective lens 6 in FIG. 1, which is not shown in FIG. 4. Here, the sample 8 is planar-scanned while stopped by the
図5は、本発明のマルチビーム検出説明図を示す。これは、図1の投影レンズ12、逆走査装置13、電子検出装置14の詳細説明図を示す。 Figure 5 shows an explanatory diagram of the multi-beam detection of the present invention. This shows a detailed explanatory diagram of the projection lens 12, the inverse scanning device 13, and the electronic detection device 14 of Figure 1.
図5において、サンプル8から放出された複数の2次電子ビームがビームスプリッタ5を介して分離され、図4の上から下方向に入射すると、投影レンズ12によって電子検出装置14の検出面にそれぞれ結像される。このとき、複数の2次電子ビームが結像される結像領域は、自身の結像領域内のときは問題ないが、他の領域にはみだしてしまうと未検出となって2次画像の欠落となる。これを防止するために、逆走査装置13によって、サンプル8への1次電子ビームの走査(偏向装置7による複数1の次電子ビームの偏向による走査)に同期し、所定の結像領域内に入るように補正偏向し、確実に自身の結像領域内に入るように補正する。 In FIG. 5, multiple secondary electron beams emitted from the sample 8 are split by the beam splitter 5 and, when they are incident from the top to the bottom in FIG. 4, they are each imaged on the detection surface of the electron detection device 14 by the projection lens 12. At this time, the imaging area in which the multiple secondary electron beams are imaged is not a problem if they are within the imaging area of the sample itself, but if they extend beyond other areas, they will not be detected and the secondary image will be missing. To prevent this, the reverse scanning device 13 synchronizes with the scanning of the primary electron beam on the sample 8 (scanning by deflection of multiple primary electron beams by the deflection device 7) and corrects and deflects the beam so that it falls within a specified imaging area, correcting it so that it falls reliably within its own imaging area.
以上によって、サンプル8から放出された各複数の2次電子ビームは、電子検出装置14の各結像領域内にそれぞれ結像し、確実に該複数の2次電子ビームの2次電子画像をそれぞれ検出し、出力することが可能となる。 As a result, each of the multiple secondary electron beams emitted from the sample 8 is imaged in each imaging area of the electron detection device 14, making it possible to reliably detect and output the secondary electron images of each of the multiple secondary electron beams.
図6は、本発明のマルチビーム画像取得・合成説明図(4角形)を示す。ここで、横方向はX方向を表し、縦方向はY方向を表す。1、2、3、4の数字は画像1、画像2、画像3、画像4を表す。 Figure 6 shows an explanatory diagram (square) of the multi-beam image acquisition and synthesis of the present invention. Here, the horizontal direction represents the X direction, and the vertical direction represents the Y direction. The numbers 1, 2, 3, and 4 represent image 1, image 2, image 3, and image 4.
図6において、画像1、画像2、画像3、画像4は、図2の(a)の4角形のマルチビームアパチャー3ー1を用いて生成した複数の1次電子ビームを、停止状態のサンプル8に照射し、次に所定距離移動することを4回繰り返し、図示のように隣接する部分が相互に重複する4枚の画像(2次電子画像)を取得し、これら4枚の画像を公知の合成ソフトを利用して1枚の画像に合成した様子を模式的に示したものである。以下詳細に説明する。 In Figure 6, images 1, 2, 3, and 4 are schematic diagrams showing how a stationary sample 8 is irradiated with multiple primary electron beams generated using the rectangular multi-beam aperture 3-1 in Figure 2(a), and then moved a predetermined distance, four times to obtain four images (secondary electron images) in which adjacent portions overlap each other as shown, and how these four images are then synthesized into one image using known synthesis software. A detailed explanation is given below.
(1)図6において、各1次電子ビームはサンプル8の表面上にXY方向に2次元に行ない、ステージ9は任意方向に決められた距離だけS&Rで移動する。ステージ移動量は1つの走査面がカバー出来る領域の幅に対応する。実際には位置合わせを行うためのオーバーラップ領域を隅に設けるため、走査面幅よりもオーバーラップ分だけ少ない距離だけステージは瞬間的に移動する。
(1) In Figure 6, each primary electron beam is directed two-dimensionally in the X and Y directions onto the surface of the sample 8, and the
(2)1次電子ビームの移動量とステージの位置と、走査面の画像の輝度情報が記録されて行く。S&Rを繰り返すたびに走査面の画像が複数形成される。サンプル8を余す事なく走査するために、走査面の走査幅の5から10%程度をオーバーラップさせる。これにより、走査漏れが無くなると同時に、隣接する走査面の画像に共通画像が存在する様になるため、レーザー干渉計で得られる位置座票とパターンマッチング等を用いて、隣接する走査面の画像の位置関係を補正し、1枚の大きな画像にすることが出来る。 (2) The amount of movement of the primary electron beam, the position of the stage, and brightness information of the image of the scanning surface are recorded. Each time S&R is repeated, multiple images of the scanning surface are formed. In order to scan the sample 8 without leaving anything behind, the scanning surfaces are overlapped by about 5 to 10% of the scanning width. This eliminates scanning omissions and also ensures that images of adjacent scanning surfaces have a common image. Therefore, the positional relationship of the images of adjacent scanning surfaces can be corrected and combined into a single large image using the position coordinates obtained by the laser interferometer and pattern matching, etc.
(3)オーバーラップ領域は2度走査しているので、画像の加算効果により高いSNRを得ることが出来るので、より正確に位置合わせを実現できる。例えば図6の例ではそれぞれの走査面の画像1、2、3、4の位置合わせを行い、画像を合成することで4個の独立した走査面の画像から1つの大きな画像の領域が形成される。このように処理した画像が検査画像として利用される。検査対象がそれぞれの走査面の画像を跨がずに形成されている場合は、1つの走査面の画像を用いて検査が実現できるので、必ずしも1つの画像に合成する必要はない。 (3) Because the overlapping areas are scanned twice, a high SNR can be obtained due to the image addition effect, allowing for more accurate alignment. For example, in the example of Figure 6, images 1, 2, 3, and 4 of each scanning plane are aligned and the images are combined to form a single large image area from the images of the four independent scanning planes. The image processed in this manner is used as the inspection image. If the inspection object is formed without spanning the images of each scanning plane, inspection can be achieved using the image of one scanning plane, so it is not necessarily necessary to combine them into a single image.
図7は、本発明のマルチビーム画像取得・合成説明図(6角形)を示す。ここで、横方向はX方向を表し、縦方向はY方向を表す。1、2、3、4の数字は画像1、画像2、画像3、画像4を表す。 Figure 7 shows an explanatory diagram (hexagonal) of the multi-beam image acquisition and synthesis of the present invention. Here, the horizontal direction represents the X direction, and the vertical direction represents the Y direction. The numbers 1, 2, 3, and 4 represent image 1, image 2, image 3, and image 4.
図7において、画像1、画像2、画像3、画像4は、図2の(b)の6角形のマルチビームアパチャー3ー1を用いて生成した複数の1次電子ビームを、停止状態のサンプル8に照射し、次に所定距離移動することを4回繰り返し、図示のように隣接する部分が相互に重複する4枚の画像(2次電子画像)を取得し、これら4枚の画像を公知の合成ソフトを利用して1枚の画像に合成した様子を模式的に示したものである。以下詳細に説明する。 In Figure 7, images 1, 2, 3, and 4 are schematic diagrams showing how a stationary sample 8 is irradiated with multiple primary electron beams generated using the hexagonal multi-beam aperture 3-1 in Figure 2(b), and then moved a predetermined distance, four times to obtain four images (secondary electron images) in which adjacent portions overlap each other as shown, and how these four images are then synthesized into one image using known synthesis software. A detailed explanation is provided below.
ここで、4角形の場合の図6の(1)から(4)と同様に、図7の6角形の場合には、蜂の巣状に配列したアパチャー(図2の(b))を設けた場合に生じる走査面の画像1、2、3、4の例を示したように、電子ビームコラムは一般的に円柱状であり、電子ビームを走査した場合に同心円状に特性が変化あるいは劣化するため、蜂の巣状の6角形にすると劣化を抑えて同じ特性を持つ画像がたくさん取得出来るという特徴がある。 As in the case of a square in Figure 6 (1) to (4), in the case of a hexagon in Figure 7, as shown in the examples of images 1, 2, 3, and 4 of the scanning surface that are generated when an aperture arranged in a honeycomb pattern (Figure 2 (b)) is provided, electron beam columns are generally cylindrical, and when the electron beam is scanned, the characteristics change or deteriorate in a concentric manner. Therefore, a honeycomb hexagon has the advantage that deterioration is suppressed and many images with the same characteristics can be obtained.
図6の場合と同様に図7において、それぞれの1次電子ビームを走査することによって発生する2次電子画像は互いに独立しているため、それぞれの走査面の画像1、2、3、4は完全に独立した画像である。互いの位置関係が判明しているので、その位置関係を用いて画像処理を行なって、それぞれの走査面の画像を重ね合わせることにより、1枚の画像を得ることが出来る。画像の重ね合わせはオーバーラップしている部分をパターンマッチングすることで得られる。 As in the case of Figure 6, in Figure 7, the secondary electron images generated by scanning each primary electron beam are independent of each other, so images 1, 2, 3, and 4 of each scanning surface are completely independent images. Since their relative positions are known, image processing can be performed using those relative positions to overlay the images of each scanning surface to obtain a single image. The images are overlaid by pattern matching the overlapping parts.
以上のように、本発明のS&R法を用いた場合、同じ場所を何度も走査して画像加算が出来るため、1つの電子ビーム電流が同じ場合、1回走査の場合よりも、高いSNRの画像を得ることが出来る。また、ごく僅かに異なる場所を電子ビームが走査することによるサンプリングの平均化効果もある。 As described above, when using the S&R method of the present invention, the same location can be scanned multiple times and images can be added together, so for the same electron beam current, an image with a higher SNR can be obtained than when scanning only once. In addition, there is an averaging effect of sampling by having the electron beam scan very slightly different locations.
図8は、本発明の動作説明フローチャート(マルチビーム画像の中心座標取得)を示す。 Figure 8 shows a flowchart explaining the operation of the present invention (obtaining the center coordinates of a multi-beam image).
図8において、S1は、間隔寸法既知のパターンを用意する。これは、パターン間隔および形状寸法が精密に判明しているパターンを有する基準サンプルを用意する。予め同じパターンを作り込んだ導電性を有するフォトマスクやシリコン基板が良い。パターンのサイズや配置間隔はCDSEMあるいは光学的な計測装置で予め測定しておく。測定を簡単にするために、予め電子ビームの偏向中心座標は設計値として判明しているので、設計上の偏向中心座標の場所にパターンを配置した基準サンプルを利用すると楽に校正できる。パターンサイズは任意であるが、プロセス変動が生じても中心位置が正確に出る様に左右上下対称のパターンが望ましい。 In FIG. 8, S1 prepares a pattern with known spacing dimensions. This is a reference sample having a pattern whose pattern spacing and shape dimensions are precisely known. A conductive photomask or silicon substrate with the same pattern fabricated in advance is preferable. The pattern size and spacing are measured in advance using a CDSEM or optical measurement device. To simplify the measurement, the deflection center coordinates of the electron beam are known in advance as design values, so calibration can be easily performed by using a reference sample in which a pattern is located at the designed deflection center coordinates. The pattern size is arbitrary, but a pattern that is symmetrical from left to right and up to down is desirable so that the center position can be accurately determined even if process variations occur.
S2は、ステージ停止状態で画像を取得する。これは、ステージを停止した状態で、S1で用意したパターンに対して複数の1次電子ビームの走査を行い、パターンの画像をそれぞれ取得する。 S2 acquires images while the stage is stopped. This involves scanning the pattern prepared in S1 with multiple primary electron beams while the stage is stopped, and acquiring images of each pattern.
S3は、取得された画像と間隔寸法既知パターンを比較する。 S3 compares the acquired image with a pattern of known spacing dimensions.
S4は、各電子ビーム走査の中心座標を算出する。これらS3,S4は、S2で取得したそれぞれの画像と、基準サンプルの画像(あるいは設計データ)とをパターンマッチング等を用いて比較し、S4で中心位置のズレをそれぞれ算出する。中心位置の位置ズレ量と基準サンプルの設計データから各1次電子ビームの偏向中心座標を算出し、保存する。 S4 calculates the central coordinates of each electron beam scan. S3 and S4 compare the images acquired in S2 with the image of a reference sample (or design data) using pattern matching or the like, and S4 calculates the deviation of the central position. The deflection center coordinates of each primary electron beam are calculated from the amount of deviation of the central position and the design data of the reference sample, and are saved.
以上によって、2次元配列された図2のマルチビームアパチャーで分割されて生成さた複数の1次電子ビームが走査するサンプル8上の中心座標をそれぞれ算出(測定)することが可能となる。以降これら複数の1次電子ビームの中心座標をもとに、それぞれ平面走査し、取得した画像を合成して1枚の画像を生成することが可能となる。以下順次詳細に説明する。 By the above steps, it is possible to calculate (measure) the central coordinates on the sample 8 scanned by the multiple primary electron beams generated by splitting them using the two-dimensionally arranged multi-beam aperture in Figure 2. Thereafter, based on the central coordinates of these multiple primary electron beams, it is possible to perform planar scanning on each of them and synthesize the acquired images to generate a single image. This will be explained in detail below.
図9は、本発明の動作説明フローチャート(校正)を示す。これは、ステージ9の移動に伴う誤差(XY,Z)を自動補正する手順例を示す。
Figure 9 shows a flowchart explaining the operation of the present invention (calibration). This shows an example of a procedure for automatically correcting errors (XY, Z) associated with the movement of the
図9において、S11は、ステージ移動開始位置に設定する。これは、図1のステージ9のステージ移動開始位置、例えば画像を取得しようとするサンプル8上の移動開始位置(ホームポジション)に設定する。
In FIG. 9, S11 sets the stage movement start position. This is the stage movement start position of the
S12は、ステージを所望距離移動し停止命令を発行する。 S12 moves the stage the desired distance and issues a stop command.
S13は、目標位置と現在位置の差を電子ビーム偏向装置にフィードバックする。 S13 feeds back the difference between the target position and the current position to the electron beam deflection device.
S14は、電子ビーム走査の中心座標と目標位置を一致させる。これらS12、S13、S14は、S11で設定したステージ移動開始位置からステージ9を所定距離移動(例えばステージ移動開始位置から画像を取得する中心位置に移動、あるいは既に画像取得した画像の中心位置から次の画像の中心位置に移動)し、停止命令を発行し、停止させる。そして、停止させた現在位置(後述するレーザ干渉計でリアルタイム測定した現在位置(X,Y))と、指定された目標位置との差(ΔX,ΔY)を補正するように、図1の電子ビーム偏向装置7にフィードバックし、補正して指定された位置にステージ9が停止したように補正(複数の1次電子ビームの照射位置を補正)する。
S14 matches the central coordinates of the electron beam scan with the target position. S12, S13, and S14 move the stage 9 a specified distance from the stage movement start position set in S11 (for example, move from the stage movement start position to the central position where an image is acquired, or move from the central position of an image that has already been acquired to the central position of the next image), issue a stop command, and stop it. Then, feedback is given to the electron beam deflection device 7 in FIG. 1 to correct the difference (ΔX, ΔY) between the current position where the
S15は、ステージ高さを目標値に一致させる。同様に、ステージ9の現在のリアルタイムに測定された高さZと、目標高さとが一致するようにステージ9の高さZをリアルタイムに補正する(後述する図14等参照)。
S15 matches the stage height to the target value. Similarly, the height Z of
S16は、画像取得する。これは、S11からS15でステージの位置、高さを目標位置、高さに一致させる補正を行った後、画像を取得する(図10、図11を用いて後述する)。 In step S16, an image is acquired. This is done by correcting the stage position and height to match the target position and height in steps S11 to S15, and then acquiring the image (described later with reference to Figures 10 and 11).
以上によって、ステージ9を移動して停止した状態で該ステー9の位置と高さとをリアルタイム測定し、目標位置と高さに一致(補正)させた後、画像を取得することにより、正確に所望の位置の画像(マルチビームによる画像)をそれぞれ取得することが可能となる。そして、取得した複数の画像を合成し、1枚の画像を生成する。
As described above, the position and height of the
図10は、本発明の動作説明フローチャート(マルチビーム画像(4角形)を取得)を示す。これは、図6の4角形のマルチビーム画像を取得するときの動作説明フローチャートである。 Figure 10 shows a flowchart explaining the operation of the present invention (obtaining a multi-beam image (square)). This is a flowchart explaining the operation when obtaining the square multi-beam image of Figure 6.
図10において、S21は、ステージ停止位置の画像を取得する。これは、ステージ9を停止させた位置の画像を取得する。例えば既述した図2の(a)の4角形のマルチビームアパチャーで分割した複数の1次電子ビームをサンプル8の表面に照射しつつ面走査し、そのときに放出された2次電子を電子検出装置14でそれぞれ検出して2次電子画像をそれぞれ取得して合成し、例えば図6に示す1枚の画像1を取得する。
In FIG. 10, S21 acquires an image of the stage stop position. This acquires an image of the position where the
S22は、ステージを走査面幅X-オーバラップ幅x移動する。これは、図6に示すように、S21で画像取得した画像1から、画像2の位置に移動する場合、ステージ9を「走査面幅X」から「オーバラップ幅x」だけ減算した位置に移動する。
S22 moves the stage by the scan surface width X minus the overlap width x. As shown in FIG. 6, when moving from image 1 acquired in S21 to the position of image 2, the
S23は、画像取得する。これは、S22のオーバーラップ幅xを持たせて移動した位置で停止し、画像2を取得する。これにより、図6の画像1、2との間にオーバラップ幅xが重複して存在し、この重複部分を使って正確に1枚の画像に合成することが可能となる。 S23 acquires an image. It stops at the position moved with overlap width x of S22 and acquires image 2. As a result, there is an overlap width x between images 1 and 2 in Figure 6, and this overlapping portion can be used to accurately combine them into a single image.
S24は、終了か判別する。YESの場合には、S25に進む。NOの場合には、S22に戻り繰り返す。 S24 determines whether to end. If YES, proceed to S25. If NO, return to S22 and repeat.
S25は、ステージを走査面幅Y-オーバラップ幅y移動する。これは、図6に示すように、画像取得した図示の画像2から、画像4の位置に移動する場合、ステージ9を「走査面幅Y」から「オーバラップ幅y」だけ減算した位置に移動する。
S25 moves the stage by the scan plane width Y minus the overlap width y. As shown in FIG. 6, when moving from the position of the captured image 2 to the position of the image 4, the
S26は、画像取得する。これは、S25のオーバーラップ幅yを持たせて移動した下方向の位置で停止し、画像4を取得する。これにより、図6の画像2、4との間にオーバラップ幅yが重複して存在し、この重複部分を使って正確に1枚の画像に合成することが可能となる。 S26 acquires an image. It stops at the position moved downward with overlap width y of S25, and acquires image 4. As a result, there is an overlap width y between images 2 and 4 in Figure 6, and this overlapping portion can be used to accurately combine them into a single image.
S27は、終了か判別する。YESの場合には、終了する。NOの場合には、S25に戻り繰り返す。 S27 determines whether to end. If YES, end. If NO, return to S25 and repeat.
以上によって、図2の(a)の4角形のマルチビームアパチャーを使って複数の1次電子ビームを生成し、これらをサンプル8の表面に照射しつつ面走査して該サンプル8の画像を取得する際に、図6に示すように、画像間に重複するオーバーラップ幅x、yを持たせるようにステージ移動することにより、一部重複した画像1、2、3、4などを生成し、これら重複部分を使って1枚の画像に正確かつ迅速に合成することが可能となる。 As described above, when multiple primary electron beams are generated using the rectangular multi-beam aperture in Figure 2(a) and the surface of the sample 8 is irradiated with these beams while performing a surface scan to obtain an image of the sample 8, by moving the stage so that there is an overlap width x, y between the images as shown in Figure 6, it is possible to generate partially overlapping images 1, 2, 3, 4, etc., and to accurately and quickly combine these overlapping portions into a single image.
図11は、本発明の動作説明フローチャート(マルチビーム画像(6角形)を取得)を示す。これは、図7の6角形のマルチビーム画像を取得するときの動作説明フローチャートである。 Figure 11 shows a flowchart explaining the operation of the present invention (obtaining a multi-beam image (hexagonal)). This is a flowchart explaining the operation when obtaining the hexagonal multi-beam image of Figure 7.
図11において、S31は、ステージ停止位置の画像を取得する。これは、ステージ9を停止させた位置の画像を取得する。例えば既述した図2の(b)の6角形のマルチビームアパチャーで分割した複数の1次電子ビームをサンプル8の表面に照射しつつ面走査し、そのときに放出された2次電子を電子検出装置14でそれぞれ検出して2次電子画像をそれぞれ取得して合成し、例えば図7に示す1枚の画像1を取得する。
In FIG. 11, S31 acquires an image of the stage stop position. This acquires an image of the position where the
S32は、ステージを走査面幅X-オーバラップ幅x移動する。これは、図7に示すように、S31で画像取得した画像1から、画像2の位置に移動する場合、ステージ9を「走査面幅X」から「オーバラップ幅x」だけ減算した位置に移動する。
S32 moves the stage by the scan surface width X minus the overlap width x. As shown in FIG. 7, when moving from image 1 acquired in S31 to the position of image 2, the
S33は、画像取得する。これは、S32のオーバーラップ幅xを持たせて移動した位置で停止し、画像2を取得する。これにより、図7の画像1、2との間にオーバラップ幅xが重複して存在し、この重複部分を使って正確に1枚の画像に合成することが可能となる。 S33 acquires an image. It stops at the position moved with overlap width x of S32 and acquires image 2. As a result, there is an overlap width x between images 1 and 2 in Figure 7, and it is possible to accurately combine them into a single image using this overlapping portion.
S34は、終了か判別する。YESの場合には、S35に進む。NOの場合には、S32に戻り繰り返す。 S34 determines whether to end. If YES, proceed to S35. If NO, return to S32 and repeat.
S35は、ステージを走査面幅Y-オーバラップ幅y移動する。これは、図7に示すように、画像取得した画像2の位置から、画像4の位置に移動する場合、ステージ9を「走査面幅Y」から「オーバラップ幅y」だけ減算した位置に移動する。
S35 moves the stage by the scan plane width Y - overlap width y. As shown in FIG. 7, when moving from the position of image 2 where the image was acquired to the position of image 4, the
S36は、画像取得する。これは、S35のオーバーラップ幅yを持たせて移動した下方向の位置で停止し、画像4を取得する。これにより、図7の画像2、4との間にオーバラップ幅yが重複して存在し、この重複部分を使って正確に1枚の画像に合成することが可能となる。 S36 acquires an image. It stops at the position moved downward with overlap width y of S35, and acquires image 4. As a result, there is an overlap width y between images 2 and 4 in Figure 7, and this overlapping portion can be used to accurately combine them into a single image.
S37は、終了か判別する。YESの場合には、終了する。NOの場合には、S35に戻り繰り返す。 S37 determines whether to end. If YES, end. If NO, return to S35 and repeat.
以上によって、図2の(b)の6角形のマルチビームアパチャーを使って複数の1次電子ビームを生成し、これらをサンプル8の表面に照射しつつ面走査して該サンプル8の画像を取得する際に、図7に示すように、画像間に重複するオーバーラップ幅x、yを持たせるようにステージ移動することにより、一部重複した画像1、2、3、4などを生成し、これら重複部分を使って1枚の画像に正確かつ迅速に合成することが可能となる。 As described above, when multiple primary electron beams are generated using the hexagonal multi-beam aperture in Figure 2(b) and the surface of the sample 8 is irradiated with these beams while scanning the surface to obtain an image of the sample 8, by moving the stage so that there is an overlap width x, y between the images as shown in Figure 7, it is possible to generate partially overlapping images 1, 2, 3, 4, etc., and to accurately and quickly combine these overlapping portions into a single image.
図12は、本発明の動作説明図(ステージ移動のずれ量および回転量の測定)を示す。 Figure 12 shows an explanatory diagram of the operation of the present invention (measuring the amount of deviation and rotation of the stage movement).
図12の(a)はXY位置測定用のレーザ干渉計31の位置関係の例を示し、図12の(b)は回転測定用のレーザ干渉計31の位置関係の例を示す。 Figure 12(a) shows an example of the positional relationship of the laser interferometer 31 for measuring XY positions, and Figure 12(b) shows an example of the positional relationship of the laser interferometer 31 for measuring rotation.
図12の(a)において、干渉計X1は、ステージ9のX方向の位置の距離を精密測定できるように図示のように配置すると共にステージ側にミラーを配置する。
In FIG. 12(a), the interferometer X1 is positioned as shown in the figure so that the distance of the position of the
干渉計Y1は、ステージ9のY方向の位置の距離を精密測定できるように図示のように配置すると共にステージ側にミラーを配置する。
Interferometer Y1 is positioned as shown in the figure so that it can precisely measure the distance to the Y-direction position of
以上のように、干渉計X1,Y1を配置することにより、ステージ9のX方向、Y方向の距離(位置)をリアルタイムに精密に実測して記録することが可能となる(図3参照)。
As described above, by arranging the interferometers X1 and Y1, it is possible to precisely measure and record the distance (position) of the
図12の(b)において、干渉計X1は、ステージ9のX方向の位置の距離を精密測定できるように図示のように配置すると共にステージ側にミラーをそれぞれ配置すると共にステージ側にミラーを配置する。
In FIG. 12(b), the interferometer X1 is positioned as shown in the figure so that the distance of the position of the
干渉計Y1、Y2は、ステージ9のY方向の位置の距離を精密測定できるように図示のように、離れて回転角度が実測できるようにそれぞれ配置すると共にステージ側にミラーを配置する。
Interferometers Y1 and Y2 are positioned as shown in the figure so that the distance between the positions of
以上のように、干渉計X1,Y1、Y2を配置することにより、ステージ9の回転をリアルタイムに精密に実測することが可能となる(図3参照)。
As described above, by arranging interferometers X1, Y1, and Y2, it is possible to precisely measure the rotation of
図13は、本発明のステージの傾斜補正説明図を示す。これは、既述した図1のステージ9の例を示し、ステージZ1(円錐)、ステージZ2(円錐)、ステージZ3(平坦)の3点支持のステージの例を示す。3点支持する各ステージがピエゾ素子に電圧を印加することにより収縮して任意の距離に外部から任意に調整できる構造となっている。
Figure 13 shows an explanatory diagram of stage tilt correction of the present invention. This shows an example of
詳細に説明すれば、図13は独立した3つの同じ性能を持つピエゾアクチュエータで構成され、サンプル中心に対して3点支持が出来るように配置されている。 In more detail, Figure 13 is composed of three independent piezoelectric actuators with the same performance, arranged to provide three-point support for the center of the sample.
3つのピエゾアクチュエータの1つの端部はXYステージの可動部表面に支持点を持ち、もう一端はサンプルを支えるホルダーに接続されている。接続部は3点支持が正確に行われるように成形されている。例としては滑らない様に表面加工したルビー球を用いたり、円錐状にした金属やプラスチックを利用したりできる。出来るだけ大きな摩擦係数になるように表面処理することが望ましい。3つの支持部のうち少なくとも1つはサンプルにバイアス電圧を印加するために必要な回路を形成するため導電性を有している。 One end of each of the three piezoelectric actuators has a support point on the movable surface of the XY stage, and the other end is connected to a holder that supports the sample. The connection is shaped to ensure accurate three-point support. For example, a ruby ball with a non-slip surface treatment can be used, or a metal or plastic material shaped into a cone. It is desirable to perform surface treatment to obtain the largest possible coefficient of friction. At least one of the three supports is conductive to form the circuit required to apply a bias voltage to the sample.
3つのピエゾアクチュエータを駆動するために3つの独立した制御回路を有し、高さセンサ151、152からの信号をPCで処理しその処理結果を用いてPC等からの指令することで所望の距離高さを変えることが出来る。それぞれのアクチュエータには容量センサ等の変位センサが内蔵されており、実際に生じた変位量をモニターしてフィードバックする仕組みとなっておりピエゾ素子の非線形性を補正できるようになっている。位置精度はnmオーダーまで得られる(後述する図20参照)。
It has three independent control circuits to drive the three piezoelectric actuators, and the signals from the
Z軸制御に必要なストロークは数ミクロンから1000ミクロン程度の範囲である。Z軸ステージで支持することによってサンプルが振動しないように高い剛性を併せ持つ必要がある。サンプルホルダーを含めた変位拡大機構付きピエゾアクチュエータを用いた支持系はmsの高い応答速度と大きな機械剛性を合わせもつため、数百Hz以上の高い共振周波数を有し不要な振動は避けられる仕組みに成っている。そのためフォトマスクのように1kg近くある重いサンプルでも瞬時に水平維持できる。 The stroke required for Z-axis control ranges from a few microns to approximately 1000 microns. The Z-axis stage must also have high rigidity so that the sample does not vibrate when supported. The support system, which uses a piezoelectric actuator with a displacement magnification mechanism including the sample holder, combines a high response speed of ms with great mechanical rigidity, and has a high resonance frequency of several hundred Hz or more, preventing unnecessary vibrations. As a result, even heavy samples weighing nearly 1 kg, such as photomasks, can be kept horizontal instantly.
図14は、本発明のステージの蛇行説明図を示す。 Figure 14 shows an explanatory diagram of the meandering of the stage of the present invention.
図14の(a)は蛇行無のステージの様子を模式的に示し、図14の(b)は蛇行が左の場合の様子を模式的に示し、図14の(c)は蛇行が右の場合の様子を模式的に示す。ここで、縦方向はステージ移動方向を示し、横方向は電子ビーム走査方法を示す。 Figure 14(a) shows a schematic diagram of the stage without meandering, Figure 14(b) shows a schematic diagram of the stage with left meandering, and Figure 14(c) shows a schematic diagram of the stage with right meandering. Here, the vertical direction indicates the stage movement direction, and the horizontal direction indicates the electron beam scanning direction.
図14の(a)において、ステージ9は、一定方向(縦方向)のステージ移動方向に対して蛇行がない様子を模式的に示し、補正は必要ない場合を示す。
In FIG. 14(a), the
図14の(b)において、ステージ9は、一定方向(縦方向)のステージ移動方向に対して蛇行が左にある様子を模式的に示し、補正が必要ある場合を示す。この場合には、右に蛇行を補正する(図3のステージずれ量を参照)。
In FIG. 14(b), the
図14の(c)において、ステージ9は、一定方向(縦方向)のステージ移動方向に対して蛇行が右にある様子を模式的に示し、補正が必要ある場合を示す。この場合には、左に蛇行を補正する(図3のステージずれ量を参照)。
In FIG. 14(c), the
一般にXYステージは駆動力の大きなミクロン以上の移動を高速で行うためのダイレクトモータ、サーボモータ、ステッピングモーター、超音波モーター、リニアモーターなどとミクロン以下nmオーダーの微動が可能なピエゾアクチュエータやブレーキを組み合わせたものが多い。 XY stages generally combine direct motors, servo motors, stepping motors, ultrasonic motors, linear motors, etc., which have a large driving force and can move at high speeds of more than a micron, with piezoelectric actuators and brakes that allow fine movements on the order of nanometers or less.
XYステージはお互いに独立したX軸移動機構、Y軸移動機構を組み合わせることによってXY方向に移動自由度を持ち指定された座標点に移動する機能を有している。例えば、XYステージに対してY軸に沿って移動するように移動命令を与えたとする。完璧なステージであればX方向には移動せずY軸方向にのみ移動するが、図14に示したように実際のステージではX方向にも移動が生じる。 The XY stage has the freedom of movement in the X and Y directions by combining an X-axis movement mechanism and a Y-axis movement mechanism that are independent of each other, and has the function of moving to a specified coordinate point. For example, suppose a movement command is given to the XY stage to move along the Y axis. A perfect stage would not move in the X direction, but only in the Y direction, but in an actual stage, movement also occurs in the X direction, as shown in Figure 14.
ステージの移動精度を規定するガイドレールはセラミックなどで出来ており、非常に高精度な機械加工が施されているがミクロン程度の機械精度誤差がある。ステージが例えばY軸に沿って(X1,Y1)から(X1,Y2)に向かって移動すると、ステージ移動途中でステージの中心座標はX軸方向に左右に蛇行運動する。マルチビーム法では予め2次元に各電子ビームの間隔が決められて配置された1次電子ビーム群を利用する。連続検査中にステージが蛇行すると、1次電子ビームが照射される場所が意図した場所とは異なり不均一に1次電子ビームが照射され検査に不具合が生じる。 The guide rails that determine the accuracy of stage movement are made of ceramics and other materials, and although they are machined with extremely high precision, there is a mechanical precision error of the order of microns. For example, when the stage moves from (X1, Y1) to (X1, Y2) along the Y axis, the center coordinates of the stage meander left and right along the X axis during the stage movement. The multi-beam method uses a group of primary electron beams that are arranged in two dimensions with predetermined spacing between each electron beam. If the stage meanders during continuous inspections, the primary electron beams will irradiate different locations from the intended locations, resulting in uneven irradiation of the primary electron beams and defects in the inspection.
図15は、本発明のステージの蛇行補正説明図を示す。 Figure 15 shows an explanatory diagram of the meandering correction of the stage of the present invention.
図15の(a)は補正前の画像の例を模式的に示し、図15の(b)は補正後の画像の例を模式的に示す。ここで、縦方向はステージ移動方向を表し、横方向は1次電子ビームの走査方向を表す。 Figure 15(a) shows a schematic example of an image before correction, and Figure 15(b) shows a schematic example of an image after correction. Here, the vertical direction represents the stage movement direction, and the horizontal direction represents the scanning direction of the primary electron beam.
図15の(a)において、各画像は、ステージの蛇行毎に図示の矩形領域の画像が左右に蛇行する様子を模式的に示したものである。 In FIG. 15(a), each image is a schematic representation of the image of the rectangular area shown meandering left and right with each snake of the stage.
図15の(b)において、各画像は、ステージの蛇行毎に図示の矩形領域の画像が補正された後の様子を模式的に示したものである。画像に蛇行はなく、ステージ移動方向に同じ幅で走査されている様子が分かる。 In FIG. 15(b), each image is a schematic representation of the state after the image of the illustrated rectangular area has been corrected for each meander of the stage. It can be seen that there is no meandering in the image, and that the image is scanned with the same width in the direction of stage movement.
以上のように、既述した図14で説明したように、ステージ9の蛇行(ステージ移動方向と直角方向のずれ量、更に、ステージ移動方向のずれ量)がある場合(検出された場合)には、これら蛇行分だけステージを移動(あるいは検出した画像を移動)する補正を行い、図15の(b)のように見かけ上、蛇行がないように補正することが可能となる。 As described above and explained in FIG. 14, if there is (is detected) meandering of the stage 9 (deviations in the direction perpendicular to the stage movement direction, and further deviations in the stage movement direction), a correction is made to move the stage (or move the detected image) by the amount of the meandering, making it possible to perform a correction so that there appears to be no meandering, as shown in FIG. 15(b).
図16は、本発明のステージ回転説明図を示す。 Figure 16 shows an explanatory diagram of the stage rotation of the present invention.
図16の(a)は水平回転が無の様子を模式的に示し、図16の(b)は水平回転が右の場合の様子を模式的に示し、図16の(c)は水平回転が左の場合の様子を模式的に示す。ここで、縦方向はステージ移動方向を示し、横方向は電子ビーム走査方法を示す。 Figure 16(a) shows a schematic diagram of the state without horizontal rotation, Figure 16(b) shows a schematic diagram of the state with horizontal rotation to the right, and Figure 16(c) shows a schematic diagram of the state with horizontal rotation to the left. Here, the vertical direction indicates the stage movement direction, and the horizontal direction indicates the electron beam scanning method.
図16の(a)において、ステージ9は、一定方向(縦方向)のステージ移動方向に対して水平方向の回転がない様子を模式的に示し、補正は必要ない場合を示す。
In FIG. 16(a), the
図16の(b)において、ステージ9は、一定方向(縦方向)のステージ移動方向に対して水平方向の回転が右にある様子を模式的に示し、補正が必要ある場合を示す。この場合には、左に水平方向の回転を補正する(図3のステージ回転量を参照)。
In FIG. 16(b), the
図16の(c)において、ステージ9は、一定方向(縦方向)のステージ移動方向に対して水平方向の回転が左にある様子を模式的に示し、補正が必要ある場合を示す。この場合には、右に水平方向の回転を補正する(図3のステージ回転量を参照)。
In FIG. 16(c), the
一般にステージ9は可動部を挟んで左右対称に2つのレールの上に載っている。左右のレールの特性は必ずしも同じではなく、摩擦も異なるため、レールに沿ってステージ9を移動した場合、左右のレールでは移動量が異なってくる。そのため、ステージ9の可動部はXY平面内で僅かに回転揺れを生じる。これを本発明では補正する。
Generally,
図17は、本発明のステージの回転補正説明図を示す。 Figure 17 shows an explanatory diagram of the stage rotation correction of the present invention.
図17の(a)は補正前の画像の例を模式的に示し、図17の(b)は補正後の画像の例を模式的に示す。ここで、縦方向はステージ移動方向を表し、横方向は1次電子ビームの走査方向を表す。 Figure 17(a) shows a schematic example of an image before correction, and Figure 17(b) shows a schematic example of an image after correction. Here, the vertical direction represents the stage movement direction, and the horizontal direction represents the scanning direction of the primary electron beam.
図17の(a)において、各画像は、ステージの水平方向の回転毎に図示の矩形領域の画像が左回転あるいは右回転する様子を模式的に示したものである。 In FIG. 17(a), each image is a schematic representation of how the image in the illustrated rectangular area rotates left or right with each horizontal rotation of the stage.
図17の(b)において、各画像は、ステージの水平方向の回転毎に図示の矩形領域の画像が補正された後の様子を模式的に示したものである。画像の水平方向の回転はなく、ステージ移動方向に同じ向きで走査されている様子が分かる。 In FIG. 17(b), each image is a schematic representation of the state after the image of the illustrated rectangular area has been corrected for each horizontal rotation of the stage. It can be seen that there is no horizontal rotation of the image, and it is scanned in the same direction as the stage movement.
以上のように、既述した図16で説明したように、ステージ9の水平方向の回転(ステージ移動方向に対する回転方向のずれ量)がある場合(検出された場合)には、これら水平方向の回転分だけステージを逆方向に回転(あるいは検出した画像を回転)する補正を行い、図17の(b)のように見かけ上、ステージの移動方向に対して水平方向の回転がないように補正することが可能となる。 As described above and explained in Figure 16, if there is (is detected) horizontal rotation of stage 9 (a deviation in the rotational direction relative to the stage movement direction), a correction is performed to rotate the stage in the opposite direction (or rotate the detected image) by the amount of this horizontal rotation, making it possible to perform a correction so that there appears to be no horizontal rotation relative to the stage movement direction, as shown in Figure 17 (b).
図18は、本発明のステージの傾き補正説明図(Zステージによる高さ制御および自動水平だし)を示す。 Figure 18 shows an explanatory diagram of the stage tilt correction of the present invention (height control and automatic leveling using the Z stage).
図18の(a)は補正前の様子を模式的に示し、図18の(b)は補正後の様子を模式的に示す。ここで、横軸はステージの移動方向Y1からY2を表し、縦軸はそのときの高さZを表す。 Figure 18(a) shows a schematic diagram of the state before correction, and Figure 18(b) shows a schematic diagram of the state after correction. Here, the horizontal axis represents the stage movement direction Y1 to Y2, and the vertical axis represents the height Z at that time.
図18の(a)において、図示の凸状の曲線は、補正前の曲線の例を示し、ステージ9が座標Y1から座標Y2まで一定速度で移動したときの高さZの座標の変化の様子を模式的に示したものである。ここでは、凸状に高さZが変化していることが判明する(実測される(図3のステージた高さ参照))。
In FIG. 18(a), the convex curve shown is an example of a curve before correction, and shows a schematic diagram of how the coordinate of height Z changes when the
図18の(b)において、図示の曲線は、補正後の曲線の例を示し、ステージ9の高さZを補正した後の様子を示す。これは、補正前の図18の(a)に示す凸状の曲線のように、ステージ9が座標Y1から座標Y2まで一定速度で移動したときの高さZの座標が変化した場合(図3のステージ高さ参照)、リアルタイム検出された高さZに対応して、当該高さZを自動補正する。
In FIG. 18(b), the curve shown is an example of a corrected curve, showing the state after the height Z of the
以上のように、ステージ9が一定方向に一定速度で移動した場合にその高さZをリアルタイム検出してその高さ変化分だけステージの高さを自動補正することが可能となる(後述する図19参照)。
As described above, when the
尚、ステージ9のZ方向の移動に対して、上述した図18で説明したステージ9のZ方向の補正を行わずに、対物レンズ6(あるいは図示外の補助対物レンズ)を制御して自動フォーカスおよび自動倍率補正を行う方法を採用してもよい。
In addition, a method may be adopted in which automatic focus and automatic magnification correction is performed by controlling the objective lens 6 (or an auxiliary objective lens not shown) in response to movement of the
図19は、本発明のステージの高さ補正説明図を示す。 Figure 19 shows an explanatory diagram of the stage height correction of the present invention.
図19の(a)は補正無しの状態を模式的に示し、図19の(b)は補正有りの状態を模式的に示す。ここで、縦方向は電子ビーム走査方向であり、横方向はステージの移動方向である。 Figure 19(a) shows a schematic diagram of the state without correction, and Figure 19(b) shows a schematic diagram of the state with correction. Here, the vertical direction is the electron beam scanning direction, and the horizontal direction is the direction of movement of the stage.
図19の(a)において、図示の補正無しの場合の先端部、中央部、後端部の各画像は、ステージ9の移動(図18の座標Y1(先端部)から座標Y2(後端部)に伴い発生した高さZの変化に伴う画像のボケを模式的に表したものである。 In FIG. 19(a), the images of the tip, center, and rear end without the illustrated correction are schematic representations of the blurring of the images that occurs with the change in height Z that occurs with the movement of the stage 9 (from coordinate Y1 (tip) to coordinate Y2 (rear end) in FIG. 18).
図19の(b)において、図示の補正有りの場合の先端部、中央部、後端部の各画像は、ステージ9の移動(図18の座標Y1(先端部)から座標Y2(後端部)に伴い発生した高さZの変化に伴う高さ補正を行った後の画像(ボケなし)を模式的に表したものである。 In FIG. 19(b), the images of the tip, center, and rear end in the case of the illustrated correction are schematic representations of images (without blur) after height correction has been performed in response to the change in height Z that occurs with the movement of stage 9 (from coordinate Y1 (tip) to coordinate Y2 (rear end) in FIG. 18).
以上のように、図19の(a)の補正無のボケた画像について、リアルタイムに高さZを検出してステージ9の高さを自動補正して図18の(b)の補正有りの画像に自動補正することが可能となる。
As described above, it is possible to detect the height Z in real time and automatically correct the height of the
図20は、本発明のサンプル高さおよび傾き補正説明図を示す。これは、既述した図1に図13のステージを組み込んだ実施例構造図の例を示す。 Figure 20 shows an explanatory diagram of the sample height and tilt correction of the present invention. This shows an example of a structural diagram of an embodiment in which the stage of Figure 13 is incorporated into the already described Figure 1.
図20において、1次電子ビーム1-1は、複数の1次電子ビームを表す。 In FIG. 20, primary electron beam 1-1 represents multiple primary electron beams.
2次電子ビーム1-2は、複数の1次電子ビーム1-1をサンプル51に照射したときに放出された複数の2次電子ビームを表す。 Secondary electron beam 1-2 represents multiple secondary electron beams emitted when multiple primary electron beams 1-1 are irradiated onto sample 51.
高さセンサー151、152は、サンプル51の高さをリアルタイム測定して出力する装置であって、レーザ干渉計などである。
The
サンプルホルダー52は、サンプル8を保持するものである。 The sample holder 52 holds the sample 8.
ピエゾ圧電素子(Z1)51、(Z2)52,(Z3)55は、既述した図12のステージZ1(円錐)、ステージZ2(円錐)、ステージZ3(平坦)に対応するものであって、3点支持でサンプルホルダー52を支持するものである。 Piezoelectric elements (Z1) 51, (Z2) 52, and (Z3) 55 correspond to stage Z1 (cone), stage Z2 (cone), and stage Z3 (flat) in FIG. 12, and support sample holder 52 at three points.
以上の構造のもとで、既述した図13で説明したように、サンプルホルダー52を3点支持するピエゾ圧電素子(Z1)51、(Z2)52,(Z3)55のいずれかに制御電圧を印加して所望の高さZにリアルタイムかつ超高速にサンプルホルダー52の高さ、傾きを自動補正することが可能となる。傾きを補正することでサンプルに対して電子ビームの入射角度を一定に保つことができる。 With the above structure, as explained in FIG. 13, it is possible to automatically correct the height and tilt of the sample holder 52 to the desired height Z in real time and at ultra-high speed by applying a control voltage to any of the piezoelectric elements (Z1) 51, (Z2) 52, and (Z3) 55 that support the sample holder 52 at three points. By correcting the tilt, the incident angle of the electron beam with respect to the sample can be kept constant.
1:電子銃
1-1:1次電子ビーム
1-2:2次電子ビーム
2:ブランキング装置
3:照明レンズ
3-1:マルチビームアパチャー
3-2:マルチ電子ビーム
4:対物アパチャー
5:ビームスプリッタ
5-1:静電偏向器
5-2:電磁偏向器
6:対物レンズ
7:偏向装置
8:サンプル
8-1:ミラー
9:XYZθステージ(ステージ)
10:真空チャンバー
10-1:真空ポンプ
11:アライメント
12:投影レンズ
13:逆走査装置
14:電子検出沿器
52:サンプルホルダー
53、54、55;ピエゾ圧電素子
151、152:高さセンサー
1: Electron gun 1-1: Primary electron beam 1-2: Secondary electron beam 2: Blanking device 3: Illumination lens 3-1: Multi-beam aperture 3-2: Multi-electron beam 4: Objective aperture 5: Beam splitter 5-1: Electrostatic deflector 5-2: Electromagnetic deflector 6: Objective lens 7: Deflection device 8: Sample 8-1: Mirror 9: XYZθ stage (stage)
10: Vacuum chamber 10-1: Vacuum pump 11: Alignment 12: Projection lens 13: Reverse scanning device 14: Electronic detector 52: Sample holder 53, 54, 55; Piezoelectric elements 151, 152: Height sensor
Claims (6)
2次元配置された複数の1次電子ビームを生成する複数ビーム生成装置と、
前記複数ビーム生成装置で発生させた複数の1次電子ビームをサンプルに照射する手段と、
前記サンプルから放出あるいは反射された電子を検出して複数電子ビームの画像を出力する手段と、
前記サンプルの移動と停止を繰り返し、停止したときに画像取得するステージと、
前記ステージの移動方向の位置、直角方向の位置をリアルタイム測定するレーザ干渉計と
を備え、
前記出力された複数電子ビームの画像情報の間のオーバーラップしている共通画像の
前記レーザ干渉計で得られたステージの位置情報をもとに、1枚の画像に合成すること
を特徴とするマルチビーム画像生成装置。 1. A multi-beam imaging apparatus for scanning a sample with a plurality of primary electron beams to produce an image, comprising:
a multiple beam generating device for generating a plurality of two-dimensionally arranged primary electron beams;
a means for irradiating a sample with a plurality of primary electron beams generated by the multiple beam generating device;
means for detecting electrons emitted or reflected from the sample to produce an image of the multiple electron beams;
a stage for repeatedly moving and stopping the sample and acquiring an image when the sample stops;
a laser interferometer for measuring the position of the stage in the moving direction and the position perpendicular to the moving direction in real time;
A multi-beam image generating device characterized by combining the overlapping common images between the output image information of the multiple electron beams into a single image based on the stage position information obtained by the laser interferometer.
2次元配置された複数の1次電子ビームを生成する複数ビーム生成装置と、
前記複数ビーム生成装置で発生させた複数の1次電子ビームをサンプルに照射する手段と
前記サンプルから放出あるいは反射された電子を検出して複数電子ビームの画像を出力する手段と、
前記サンプルの移動と停止を繰り返し、停止したときに画像取得するステージと、
前記ステージの移動方向の位置、直角方向の位置をリアルタイム測定するレーザ干渉計と
を設け、
前記出力された複数電子ビームの画像情報の間のオーバーラップしている共通画像の
レーザ干渉計で得られたステージの位置情報をもとに、1枚の画像に合成することを特徴とするマルチビーム画像生成方法。 1. A multi-beam imaging method for scanning a plurality of primary electron beams onto a sample to produce an image, comprising:
a multiple beam generating device for generating a plurality of two-dimensionally arranged primary electron beams;
a means for irradiating a sample with a plurality of primary electron beams generated by the multiple beam generating device; a means for detecting electrons emitted or reflected from the sample and outputting an image of the plurality of electron beams;
a stage for repeatedly moving and stopping the sample and acquiring an image when the sample stops;
a laser interferometer for measuring the position of the stage in the moving direction and the position perpendicular to the moving direction in real time;
A multi-beam image generating method characterized by combining the image information of the multiple output electron beams into a single image based on stage position information obtained by a laser interferometer of the overlapping common image between the image information of the multiple output electron beams.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2025061483A (en) * | 2020-05-19 | 2025-04-10 | 株式会社ホロン | Multi-beam image generating device and multi-beam image generating method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018017571A (en) | 2016-07-27 | 2018-02-01 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | Charging particle beam inspection device and charging particle beam inspection method |
| US20180233318A1 (en) | 2017-02-05 | 2018-08-16 | Kla-Tencor Corporation | Multi-Column Spacing for Photomask and Reticle Inspection and Wafer Print Check Verification |
| JP2019036403A (en) | 2017-08-10 | 2019-03-07 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | Optical system adjustment method for image acquisition apparatus |
| US10276346B1 (en) | 2016-03-09 | 2019-04-30 | Kla-Tencor Corporation | Particle beam inspector with independently-controllable beams |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11283545A (en) * | 1998-03-30 | 1999-10-15 | Nikon Corp | Electronic image observation device |
| WO2001069643A1 (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-20 | Hitachi, Ltd. | Charged particle beam scanning device |
| JP2001326170A (en) | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Jeol Ltd | Adjustment method in beam processing device |
| JP2006244875A (en) | 2005-03-03 | 2006-09-14 | Ebara Corp | Mapping projection type electron beam device and defect inspection system using the same |
| JP2007035386A (en) | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Ebara Corp | Electron beam apparatus and device manufacturing method using same |
| JP5372445B2 (en) | 2008-09-19 | 2013-12-18 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Scanning electron microscope apparatus and focusing method thereof |
| EP2879155B1 (en) | 2013-12-02 | 2018-04-25 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Multi-beam system for high throughput EBI |
| JP6677657B2 (en) * | 2015-02-05 | 2020-04-08 | 株式会社荏原製作所 | Inspection device |
| JP7477364B2 (en) * | 2020-05-19 | 2024-05-01 | 株式会社ホロン | Multi-beam image generating device and multi-beam image generating method |
-
2020
- 2020-05-19 JP JP2020087225A patent/JP7477364B2/en active Active
-
2024
- 2024-04-18 JP JP2024067136A patent/JP7624541B2/en active Active
-
2025
- 2025-01-20 JP JP2025007642A patent/JP7850297B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10276346B1 (en) | 2016-03-09 | 2019-04-30 | Kla-Tencor Corporation | Particle beam inspector with independently-controllable beams |
| JP2018017571A (en) | 2016-07-27 | 2018-02-01 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | Charging particle beam inspection device and charging particle beam inspection method |
| US20180233318A1 (en) | 2017-02-05 | 2018-08-16 | Kla-Tencor Corporation | Multi-Column Spacing for Photomask and Reticle Inspection and Wafer Print Check Verification |
| JP2019036403A (en) | 2017-08-10 | 2019-03-07 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | Optical system adjustment method for image acquisition apparatus |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2025061483A (en) * | 2020-05-19 | 2025-04-10 | 株式会社ホロン | Multi-beam image generating device and multi-beam image generating method |
| JP7850297B2 (en) | 2020-05-19 | 2026-04-22 | 株式会社ホロン | Multibeam image generation apparatus and multibeam image generation method |
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