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JPH1062149A - Defect inspection equipment - Google Patents

Defect inspection equipment

Info

Publication number
JPH1062149A
JPH1062149A JP8239715A JP23971596A JPH1062149A JP H1062149 A JPH1062149 A JP H1062149A JP 8239715 A JP8239715 A JP 8239715A JP 23971596 A JP23971596 A JP 23971596A JP H1062149 A JPH1062149 A JP H1062149A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charged particle
particle beam
sample
defect inspection
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8239715A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Nakasuji
護 中筋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP8239715A priority Critical patent/JPH1062149A/en
Publication of JPH1062149A publication Critical patent/JPH1062149A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To inspect defect in a pattern formed on a sample at high rate with high accuracy. SOLUTION: An electron beam radiated radially from an electron gun 12 is converted through condenser lenses 14, 16 into a beam parallel with the optical axis and projected to a mask 18 having holes 18A to produce a plurality of multibeams MB. The multibeams MB is deflected through deflectors 20, 22 and reduced by a factor of 2 through electromagnetic lenses 24 26 before impingingon a sample 30. Since the electromagnetic lenses 24, 26 are symmetric magnetic tablet lenses arranged symmetrically to a crossover CO position in the direction of the optical axis, aberration of the lens is canceled and the beam can be converged thin. Defect detection is performed at high rate with high accuracy by scanning the surface of a sample 30 with that beam.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、欠陥検査装置に係
り、更に詳しくは、試料に荷電粒子線を照射して試料か
らの荷電粒子線を検出することにより試料の欠陥を検査
する欠陥検査装置に関するものであって、特に、フォト
マスクやレチクルあるいはウエハ(以下、これらを「試
料」と称する)に形成された回路パターン等の欠陥を検
査するのに好適な欠陥検査装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a defect inspection apparatus, and more particularly, to a defect inspection apparatus for inspecting a defect of a sample by irradiating the sample with a charged particle beam and detecting the charged particle beam from the sample. More particularly, the present invention relates to a defect inspection apparatus suitable for inspecting a defect such as a circuit pattern formed on a photomask, a reticle, or a wafer (hereinafter, referred to as a “sample”).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体素子等の製造工程にお
いては、ウエハ上に回路パターン等を順次転写するため
のマスク又はレチクルが多数使用されている。そして、
例えばマスク自体の製造時には、そのマスクに形成され
ている転写用のパターンが設計データ通りに正確に形成
されているかどうかを検査するため、そのパターンの欠
陥の有無を検査する欠陥検査装置が使用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the manufacturing process of semiconductor devices and the like, a large number of masks or reticles for sequentially transferring circuit patterns and the like onto a wafer have been used. And
For example, when manufacturing the mask itself, a defect inspection apparatus that inspects the pattern for defects to check whether the transfer pattern formed on the mask is accurately formed according to the design data is used. ing.

【0003】また、この欠陥検査装置は、マスクやレチ
クルを使ってウエハ上に転写された回路パターンの欠陥
の有無等も同様に検査することができる。
Further, the defect inspection apparatus can similarly inspect the presence or absence of a defect of a circuit pattern transferred onto a wafer using a mask or a reticle.

【0004】例えば、従来の欠陥検査装置としては、電
子線等を収束させて1本のプローブを形成し、欠陥検査
の対象である試料上のパターンに照射して、試料から発
生する2次電子を検出器で検出し、その検出信号を処理
することによって欠陥検査を行っていた。特に、試料上
の一定領域(例えば、パターン領域)の欠陥を検査する
場合は、上述した1本のプローブを偏向させて検査領域
内をラスタ走査させながら照射し、その試料上の各照射
点から順次発生する2次電子を検出器で検出することに
より、欠陥検査を行っていた。
For example, a conventional defect inspection apparatus forms a single probe by converging an electron beam or the like, irradiates a pattern on a sample to be inspected with a defect, and generates a secondary electron generated from the sample. Is detected by a detector, and a defect inspection is performed by processing the detection signal. In particular, when inspecting a defect in a certain area (for example, a pattern area) on a sample, the above-described probe is deflected to irradiate while performing raster scanning within the inspection area. Defect inspection has been performed by detecting sequentially generated secondary electrons with a detector.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の欠陥
検査装置においては、電子線等を収束させた1本の電子
ビームをプローブとして用いているため、例えば、0.
1μm程度のパターンの欠陥を検出するには、試料に対
してプローブを隙間無く走査させる必要があり、走査に
長時間を要することから、欠陥検査のスループットが低
下するという不都合があった。
In the above-described conventional defect inspection apparatus, one electron beam obtained by converging an electron beam or the like is used as a probe.
In order to detect a defect having a pattern of about 1 μm, it is necessary to scan the sample with no gap between the sample and the scanning takes a long time, so that there is a disadvantage that the throughput of the defect inspection is reduced.

【0006】そこで、プローブの走査時間を短縮するべ
く、プローブを高速走査させることも考えられるが、検
出器で得られる試料からの2次電子信号のS/N比が小
さくなり、誤検出が増加するおそれがあった。
In order to shorten the scanning time of the probe, it is conceivable to scan the probe at a high speed. However, the S / N ratio of the secondary electron signal from the sample obtained by the detector becomes small, and erroneous detection increases. There was a risk of doing.

【0007】また、プローブとしての電子ビームを試料
に導く電子光学系には、電場を用いた静電レンズや磁場
を用いた電磁レンズなどを含む電子レンズが用いられて
いる。欠陥検査装置の電子光学系にこれらの電子レンズ
を用いた場合は、レンズの光軸を中心として回転方向に
生じる収差や放射方向に生じる歪収差の影響を受けるた
め、電子レンズを通過する際に電子ビームがボケたり、
ビーム位置がずれることによって、欠陥検査の分解能が
悪化したり、欠陥位置が正確に検出できなくなるという
不都合があった。特に、これらの収差の影響は、レンズ
の光軸から離れるにしたがって大きくなる傾向にある。
[0007] In an electron optical system for guiding an electron beam to a sample as a probe, an electron lens including an electrostatic lens using an electric field and an electromagnetic lens using a magnetic field is used. When these electron lenses are used in the electron optical system of the defect inspection device, they are affected by aberrations generated in the rotation direction around the optical axis of the lens and distortions generated in the radiation direction. The electron beam is blurred,
When the beam position shifts, the resolution of defect inspection deteriorates, and the defect position cannot be detected accurately. In particular, the influence of these aberrations tends to increase as the distance from the optical axis of the lens increases.

【0008】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、請求項1ないし5に記載の発明の目的は、試料に形
成されたパターンの欠陥を高速かつ高精度に検査するこ
とができる欠陥検査装置を提供することにある。
The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a defect capable of inspecting a defect of a pattern formed on a sample at high speed and with high accuracy. An object of the present invention is to provide an inspection device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、パターンが形成された試料(30)に荷電粒子線
(MB)を照射し、前記試料(30)からの荷電粒子線
(SB)を検出して前記パターンの欠陥を検査する欠陥
検査装置であって、前記荷電粒子線を複数形成する荷電
粒子線形成手段(12,14,16,18)と;前記複
数の荷電粒子線(MB)が形成される位置と前記試料
(30)との間を所定の縮小比で案分した位置であるク
ロスオーバー(CO)位置を中心として前記縮小比に対
応した光軸方向位置にそれぞれ配置された相似形の2つ
の電子レンズ(24,26)から成る対称磁気タブレッ
ト型の荷電粒子線光学系(24,26)と;前記荷電粒
子線光学系(24,26)から前記試料(30)に照射
された前記複数の荷電粒子線(MB)によって前記試料
(30)から発生した荷電粒子線(SB)を検出する検
出手段(38A,38B,38C,38D)とを備えて
いることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, a sample (30) on which a pattern is formed is irradiated with a charged particle beam (MB), and a charged particle beam (SB) from the sample (30) is irradiated. ) And inspecting the pattern for defects in said pattern, comprising: charged particle beam forming means (12, 14, 16, 18) for forming a plurality of said charged particle beams; and said plurality of charged particle beams ( MB) and the sample (30) are arranged at optical axis direction positions corresponding to the reduction ratio with respect to a crossover (CO) position which is a position obtained by dividing the sample (30) at a predetermined reduction ratio. A symmetric magnetic tablet type charged particle beam optical system (24, 26) comprising two similar shaped electron lenses (24, 26); and a sample (30) from the charged particle beam optical system (24, 26). The plurality of charged particles irradiated to Detecting means for detecting the charged particle beam generated from said sample (30) by line (MB) of (SB) (38A, 38B, 38C, 38D) characterized in that it comprises a.

【0010】これによれば、荷電粒子線形成手段により
荷電粒子線が複数形成され、対称磁気タブレット型レン
ズから成る荷電粒子線光学系によってその複数の荷電粒
子線を試料に照射し、その試料の荷電粒子線の照射位置
から発生する荷電粒子線を検出手段によって検出するこ
とにより、欠陥検査が行われる。
According to this, a plurality of charged particle beams are formed by the charged particle beam forming means, and the plurality of charged particle beams are irradiated on the sample by the charged particle beam optical system including the symmetric magnetic tablet type lens. The defect inspection is performed by detecting the charged particle beam generated from the irradiation position of the charged particle beam by the detecting means.

【0011】このように、試料に形成されたパターンを
欠陥検査する場合は、1本の荷電粒子線で検査していた
従来例と比べると、複数の荷電粒子線を使うことによっ
て試料上の複数の照射点で同時に欠陥検査を行うことが
できるため、検査時間が大幅に短縮されて、スループッ
トを向上させることができる。また、複数の荷電粒子線
を試料に照射する荷電粒子線光学系には、複数の荷電粒
子線が形成される位置と試料との間を所定の縮小比で案
分したクロスオーバー位置を中心とし、その縮小比に対
応した光軸方向の対称位置に相似形の2つの電子レンズ
がそれぞれ配置された対称磁気タブレット型レンズを採
用している。このため、一方の電子レンズを荷電粒子線
が通過する際に収差が生じても、他方の電子レンズを通
過する際に逆の収差が表れて収差を打ち消すように作用
する。その結果、収差の影響が殆ど無くなって荷電粒子
線を細く収束できるようになり、分解能が向上して高精
度な欠陥検査を行うことができる。
As described above, when a defect formed on a pattern formed on a sample is inspected, a plurality of charged particle beams are used to detect a plurality of defects on the sample, as compared with a conventional example in which a single charged particle beam is used for inspection. Since the defect inspection can be performed at the same irradiation point at the same time, the inspection time is greatly reduced, and the throughput can be improved. In addition, the charged particle beam optical system that irradiates a sample with a plurality of charged particle beams has a crossover position centered at a predetermined reduction ratio between a position where a plurality of charged particle beams are formed and a sample. In addition, a symmetric magnetic tablet type lens in which two similar electronic lenses are arranged at symmetric positions in the optical axis direction corresponding to the reduction ratio is adopted. For this reason, even if the aberration occurs when the charged particle beam passes through one of the electron lenses, the opposite aberration appears when the charged particle beam passes through the other electron lens and acts to cancel the aberration. As a result, the influence of aberration is almost eliminated, and the charged particle beam can be converged finely, so that the resolution can be improved and a highly accurate defect inspection can be performed.

【0012】ここで、荷電粒子線を試料面で走査するた
め、試料が載置された試料台を移動可能に構成しても良
いが、請求項2に記載の発明の如く、荷電粒子線形成手
段(12,14,16,18)と荷電粒子線光学系(2
4,26)との間に試料(30)に照射される複数の荷
電粒子線(MB)を走査する荷電粒子線走査手段(2
0,22)をさらに備えるようにしても良い。この荷電
粒子線走査手段は、複数の荷電粒子線を試料上で走査さ
せて欠陥検査を行うことにより、広範囲の欠陥検査を短
時間で行うことができる。また、この荷電粒子線走査手
段は、荷電粒子線形成手段と荷電粒子線光学系との間に
配置したため、荷電粒子線光学系と試料との間の空間を
有効に利用することができる。例えば、荷電粒子線光学
系と試料との間には、試料から発生する荷電粒子線を検
出する検出手段や、その検出手段に荷電粒子線を導くマ
ルチレンズ等を設ける空間が確保できる。
Here, in order to scan the charged particle beam on the sample surface, the sample stage on which the sample is placed may be configured to be movable. Means (12, 14, 16, 18) and charged particle beam optical system (2
Charged particle beam scanning means (2) for scanning a plurality of charged particle beams (MB) irradiated to the sample (30) between the charged particle beam scanning device (4, 26).
0, 22). The charged particle beam scanning means scans a plurality of charged particle beams on a sample to perform defect inspection, thereby performing a wide range of defect inspection in a short time. Further, since the charged particle beam scanning means is arranged between the charged particle beam forming means and the charged particle beam optical system, the space between the charged particle beam optical system and the sample can be effectively used. For example, a space can be secured between the charged particle beam optical system and the sample, in which a detection unit for detecting a charged particle beam generated from the sample, a multi-lens for guiding the charged particle beam to the detection unit, and the like can be provided.

【0013】また、荷電粒子線走査手段は、特に数を限
定するものではないが、請求項3に記載の発明の如く、
請求項2に記載の荷電粒子線走査手段(20,22)が
光軸方向に沿って偶数段の偏向器(20,22)で構成
されていることがより望ましい。荷電粒子線走査手段で
ある偏向器を偶数段としたのは、一方の偏向器で荷電粒
子線を偏向させると荷電粒子線光学系に入射する荷電粒
子線の入射角が変化するため、荷電粒子線光学系で発生
する収差が増加してしまうが、偶数段の偏向器を使え
ば、もう一方の偏向器で入射角が変化しないように偏向
させることが可能になるからである。特に、偏向器が偶
数段の場合は、偏向量の絶対値を等しくして、偏向方向
を逆にするだけで荷電粒子線光学系への入射角が変化し
なくなるため、容易に制御できるという利点がある。そ
の結果、荷電粒子線を荷電粒子線走査手段により走査さ
せたとしても、収差等の影響が増大しなくなるため、荷
電粒子線を細く収束させて高精度な欠陥検査を行うこと
ができる。
The number of the charged particle beam scanning means is not particularly limited, but as in the third aspect of the present invention,
It is more preferable that the charged particle beam scanning means (20, 22) of the second aspect is constituted by an even number of deflectors (20, 22) along the optical axis direction. The reason why the deflector, which is the charged particle beam scanning means, is an even-numbered stage is that when one of the deflectors deflects the charged particle beam, the angle of incidence of the charged particle beam incident on the charged particle beam optical system changes. This is because the aberration generated in the line optical system increases, but if an even-numbered deflector is used, the other deflector can deflect the light so that the incident angle does not change. In particular, when the deflector has an even number of stages, the angle of incidence on the charged particle beam optical system does not change simply by making the absolute value of the deflection amount equal and reversing the deflection direction, so that it can be easily controlled. There is. As a result, even if the charged particle beam is scanned by the charged particle beam scanning means, the influence of aberration and the like does not increase, so that the charged particle beam can be narrowed and converged to perform a highly accurate defect inspection.

【0014】さらに、請求項4に記載の発明は、請求項
1ないし3のいずれか一項に記載の欠陥検査装置におい
て、前記荷電粒子線形成手段(12,14,16,1
8)は、荷電粒子線を発生させる荷電粒子線源(12)
と、該荷電粒子線源で発生させた荷電粒子線を所定の線
幅を持ったほぼ平行な荷電粒子線束を形成する電子レン
ズ(14,16)と、該荷電粒子線束を分岐させて複数
の荷電粒子線(MB)を形成するマスク(18)とを含
んでいることを特徴とする。
Further, according to a fourth aspect of the present invention, in the defect inspection apparatus according to any one of the first to third aspects, the charged particle beam forming means (12, 14, 16, 1) is provided.
8) A charged particle beam source (12) for generating a charged particle beam
An electron lens (14, 16) for forming a charged particle beam generated by the charged particle beam source into a substantially parallel charged particle beam having a predetermined line width; A mask (18) for forming a charged particle beam (MB).

【0015】これによれば、荷電粒子線源と電子レンズ
とマスクという簡易な構成で複数の荷電粒子線を形成す
ることができるとともに、その複数の荷電粒子線の数や
大きさや配列については、例えば、マスクに形成される
孔の数、大きさ、配列等を変えることによって容易に実
現することができる。
According to this, a plurality of charged particle beams can be formed with a simple configuration of a charged particle beam source, an electron lens, and a mask, and the number, size and arrangement of the plurality of charged particle beams are as follows. For example, it can be easily realized by changing the number, size, arrangement and the like of the holes formed in the mask.

【0016】また、請求項5に記載の発明は、請求項1
ないし4のいずれか一項に記載の欠陥検査装置におい
て、前記荷電粒子線形成手段(12,14,16,1
8)側に配置された前記電子レンズ(24)を前記クロ
スオーバー(CO)位置側に所定距離K(Kは正又は負
の実数)だけずらすとともに、前記試料(30)側の前
記電子レンズ(26)を前記クロスオーバー(CO)位
置側に所定距離Kと縮小率1/Mとの積に相当する距離
だけずらすようにしたことを特徴とする。
The invention described in claim 5 is the first invention.
The defect inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the charged particle beam forming means (12, 14, 16, 1)
8) The electronic lens (24) arranged on the side is shifted toward the crossover (CO) position by a predetermined distance K (K is a positive or negative real number), and the electronic lens (24) on the sample (30) side is shifted. 26) is shifted toward the crossover (CO) position by a distance corresponding to a product of a predetermined distance K and a reduction ratio 1 / M.

【0017】これによれば、対称磁気タブレット型のレ
ンズで構成された荷電粒子線光学系は、クロスオーバー
位置を中心として2つの電子レンズが対称性を保つよう
に配置されている。このため、その対称性を保ちつつ電
子レンズの位置をずらすには、一方の電子レンズ(ここ
では、荷電粒子線形成手段側に配置された電子レンズ)
をクロスオーバー側に所定距離K(Kは正又は負の実
数)だけずらしたとすると、他方の電子レンズ(ここで
は、試料側に配置された電子レンズ)をクロスオーバー
側に上述した距離Kと荷電粒子線光学系の縮小率である
1/Mとを掛合わせた距離だけずらすようにする。これ
により、対称磁気タブレット型レンズで構成された荷電
粒子線光学系は、クロスオーバー位置を中心として縮小
比に対応した光軸方向位置に相似形の2つの電子レンズ
が配置されて対称性が保たれるため、収差の低減化を図
りつつ、荷電粒子線光学系とマスク、あるいは、荷電粒
子線光学系と試料との間の空間がより広くとれるように
なり、例えば偏向器やマルチレンズ等を無理なく設置す
ることができる。
According to this, in the charged particle beam optical system constituted by a symmetric magnetic tablet type lens, two electron lenses are arranged so as to maintain symmetry about a crossover position. Therefore, to shift the position of the electron lens while maintaining its symmetry, one of the electron lenses (here, the electron lens arranged on the charged particle beam forming means side)
Is shifted to the crossover side by a predetermined distance K (K is a positive or negative real number), the other electron lens (here, the electron lens arranged on the sample side) is charged to the crossover side by the distance K and the charge. It is shifted by a distance multiplied by 1 / M, which is the reduction ratio of the particle beam optical system. As a result, in the charged particle beam optical system constituted by the symmetric magnetic tablet type lens, two similar electron lenses are arranged at the optical axis direction position corresponding to the reduction ratio with the crossover position as the center, and the symmetry is maintained. Therefore, the space between the charged particle beam optical system and the mask, or the space between the charged particle beam optical system and the sample can be increased while reducing aberrations. Can be installed without difficulty.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
ないし図3に基づいて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
A description will be given based on FIG.

【0019】図1には、本実施形態に係る欠陥検査装置
10の概略構成が示されている。この欠陥検査装置10
は、ウエハ(以下、「試料」と称する)上に形成される
半導体素子の微細な回路パターンの欠陥を電子線を用い
て検査する欠陥検査装置である。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a defect inspection apparatus 10 according to the present embodiment. This defect inspection device 10
Is a defect inspection apparatus that inspects a fine circuit pattern of a semiconductor element formed on a wafer (hereinafter, referred to as a “sample”) for defects of a fine circuit pattern using an electron beam.

【0020】この欠陥検査装置10は、荷電粒子線源と
しての電子銃12、コンデンサレンズ14,16、マス
ク18(電子銃12とコンデンサレンズ14,16とマ
スク18とで荷電粒子線形成手段が構成されている)、
荷電粒子線走査手段としての偏向器20,22、荷電粒
子線光学系としての電磁レンズ24,26(対称磁気タ
ブレット型レンズ)、アパーチャ28、試料30、マル
チレンズ34、マルチ開口板36、検出器38A,38
B,38C,38D、信号処理回路40、比較回路4
2、記憶部44等を備えている。
In this defect inspection apparatus 10, an electron gun 12 as a charged particle beam source, condenser lenses 14, 16 and a mask 18 (charged particle beam forming means is constituted by the electron gun 12, the condenser lenses 14, 16 and the mask 18). Has been),
Deflectors 20 and 22 as charged particle beam scanning means, electromagnetic lenses 24 and 26 (symmetric magnetic tablet type lens) as charged particle beam optical system, aperture 28, sample 30, multi-lens 34, multi-aperture plate 36, detector 38A, 38
B, 38C, 38D, signal processing circuit 40, comparison circuit 4
2, a storage unit 44 and the like.

【0021】前記電子銃12は、欠陥検査用のプローブ
を形成する電子線を放出する荷電粒子線源であって、赤
熱したフィラメント等から電場によって熱電子が取り出
される。ここでは、荷電粒子線源として電子銃12を用
いているが、電子線以外に陽子やイオンなどの荷電粒子
線を使って欠陥検査を行う場合は、その荷電粒子線に応
じた荷電粒子線源が使われる。例えば、イオンにより欠
陥検査を行う場合は、気体の放電によって原子や分子を
イオン化し、それを適当な電磁場により取り出すイオン
源が荷電粒子線源となる。
The electron gun 12 is a charged particle beam source that emits an electron beam forming a probe for defect inspection, and a thermoelectron is extracted from an incandescent filament or the like by an electric field. Here, the electron gun 12 is used as a charged particle beam source. However, when a defect inspection is performed using a charged particle beam such as a proton or an ion in addition to the electron beam, a charged particle beam source corresponding to the charged particle beam is used. Is used. For example, when performing a defect inspection using ions, a charged particle beam source is an ion source that ionizes atoms or molecules by discharging gas and extracts the ions or atoms by an appropriate electromagnetic field.

【0022】コンデンサレンズ14,16は、電子銃1
2から放射状に放出された電子線を凸レンズ作用によっ
て、収束あるいは光軸AXにほぼ平行な電子ビームPB
に変えるレンズである。また、このコンデンサレンズ1
4,16を調整することによって、複数の電子ビームM
Bが交差するクロスオーバーCO位置を所望の位置に設
定することができる。
The condenser lenses 14 and 16 are connected to the electron gun 1
The electron beam emitted radially from 2 is converged by a convex lens action or an electron beam PB substantially parallel to the optical axis AX.
It is a lens that changes to Also, this condenser lens 1
4 and 16, the plurality of electron beams M
The crossover CO position where B intersects can be set to a desired position.

【0023】マスク18は、ここではドーピングされた
導電性を有するシリコン板に複数の孔18Aが形成され
ていて、上述したコンデンサレンズ16によりほぼ平行
にされた電子ビームPBが照射されると、それぞれの孔
18Aから電子ビームが通過して複数の電子ビームMB
を形成する。例えば、本実施形態では、マスク18に
0.2μm角の孔18Aが400μmピッチで紙面と直
交方向(これをY軸方向とする)に10行、紙面方向
(これをX軸方向とする)に10列設けられ、合計10
0個の孔18Aがマトリクス状に形成されている。な
お、複数の荷電粒子線を形成する荷電粒子線形成手段
は、上述した電子銃12とコンデンサレンズ14,16
とマスク18とで構成されている。
The mask 18 has a plurality of holes 18A formed in a doped conductive silicon plate. When the electron beam PB made substantially parallel by the condenser lens 16 is irradiated, each of the holes 18A is formed. The electron beam passes through the hole 18A of the
To form For example, in this embodiment, holes 18A of 0.2 μm square are formed in the mask 18 at a pitch of 400 μm in a direction perpendicular to the paper surface (this is defined as Y-axis direction) in 10 rows, and in a paper surface direction (this is defined as X-axis direction). 10 rows are provided, a total of 10
Zero holes 18A are formed in a matrix. The charged particle beam forming means for forming a plurality of charged particle beams includes the electron gun 12 and the condenser lenses 14 and 16 described above.
And a mask 18.

【0024】偏向器20,22は、マスク18と後述す
る電磁レンズ24との間に、電子ビームMBの光路の周
囲を囲うようにして、光軸AX方向に2段に分けて配置
されている。上述したマスク18により形成された10
0本の電子ビームMBは、この偏向器20,22によっ
て同時偏向されて、試料30上の検査領域がラスタ走査
される。ここで、偏向器が2段に構成されているのは、
例えば、偏向器20の偏向量と偏向器22の偏向量の絶
対値を等しくし、その偏向方向を逆にすることによっ
て、電子ビームMBを偏向させても電磁レンズ24への
入射角が変化しなくなり(図1中の破線で示される偏向
光PL参照)、電子ビームMBの入射角の変化に伴う収
差を発生させないようにすることができる。
The deflectors 20 and 22 are disposed in two stages in the direction of the optical axis AX between the mask 18 and an electromagnetic lens 24 to be described later so as to surround the optical path of the electron beam MB. . 10 formed by the above-described mask 18
The zero electron beam MB is simultaneously deflected by the deflectors 20 and 22, and the inspection area on the sample 30 is raster-scanned. Here, the reason why the deflector is configured in two stages is that
For example, by making the absolute value of the amount of deflection of the deflector 20 equal to the absolute value of the amount of deflection of the deflector 22 and reversing the direction of deflection, even if the electron beam MB is deflected, the angle of incidence on the electromagnetic lens 24 changes. (See the deflection light PL shown by the broken line in FIG. 1), and it is possible to prevent the occurrence of aberrations due to the change in the incident angle of the electron beam MB.

【0025】電磁レンズ24,26は、マスク18で形
成された複数の電子ビームMBを一定の縮小率1/M
(ここでは、1/2)で縮小した後、欠陥検査対象であ
る試料30に結像させる。この2つの電磁レンズ24,
26は、複数の電子ビームMBが交差する光軸の点であ
るクロスオーバーCO位置を中心として、相似形になる
ように設計されている。すなわち、電磁レンズ24と電
磁レンズ26とは、アンペアターン(AT:電流×コイ
ル巻数)が等しく、発生する磁場の向きが互いに逆方向
となるように配置されており、2つの電磁レンズが相似
形をした、いわゆる対称磁気タブレット型と称されるレ
ンズ群で構成されている。より詳しくは、電磁レンズ2
4は、クロスオーバーCO位置よりもマスク18側に設
けられ、磁場を発生させるコイルが光路の周囲を囲うよ
うに配置されている。また、電磁レンズ26は、クロス
オーバーCO位置よりも試料30側に設けられ、電磁レ
ンズ24と相似形のコイルが光路の周囲を囲うように配
置されている。なお、複数の荷電粒子線を試料上に導く
荷電粒子線光学系は、この電磁レンズ24,26で構成
されている。
The electromagnetic lenses 24 and 26 convert a plurality of electron beams MB formed on the mask 18 into a certain reduction ratio 1 / M.
After reducing by (here, 1 /), an image is formed on the sample 30 to be inspected for defects. These two electromagnetic lenses 24,
Reference numeral 26 is designed to have a similar shape around a crossover CO position, which is a point on the optical axis where a plurality of electron beams MB intersect. That is, the electromagnetic lens 24 and the electromagnetic lens 26 are arranged so that the ampere turns (AT: current × the number of coil turns) are equal and the directions of the generated magnetic fields are opposite to each other. , A lens group called a symmetric magnetic tablet type. More specifically, the electromagnetic lens 2
Numeral 4 is provided on the mask 18 side of the crossover CO position, and a coil for generating a magnetic field is arranged so as to surround the optical path. The electromagnetic lens 26 is provided closer to the sample 30 than the crossover CO position, and a coil similar in shape to the electromagnetic lens 24 is arranged to surround the optical path. The charged particle beam optical system that guides a plurality of charged particle beams onto the sample includes the electromagnetic lenses 24 and 26.

【0026】アパーチャ28は、ここでは複数の電子ビ
ームが交差するクロスオーバーCO位置付近に設けら
れ、ほぼ中心部に電子ビームが通過する開口が形成され
たアルミニウムや銅などの非磁性金属板で構成されてい
る。このアパーチャ28は、上述したマスク18と試料
30との間を、電磁レンズ24,26の縮小率が1/M
の場合にM:1(ここでは、縮小率が1/2であるので
2:1)に内分する位置に設けられ、この位置にクロス
オーバーCOが形成されるように上述したコンデンサレ
ンズ14,16で調整される。
The aperture 28 is provided in the vicinity of a crossover CO position where a plurality of electron beams intersect, and is formed of a non-magnetic metal plate such as aluminum or copper having an opening in the center thereof through which the electron beam passes. Have been. This aperture 28 allows the reduction ratio of the electromagnetic lenses 24 and 26 between the mask 18 and the sample 30 to be 1 / M.
In this case, the condenser lens 14 is provided at a position internally divided into M: 1 (here, 2: 1 because the reduction ratio is 1/2). It is adjusted at 16.

【0027】試料30は、ここでは欠陥検査を行う回路
パターンが形成されたウエハであるが、フォトマスクや
レチクルなどの欠陥を検査する場合は、これらが試料と
なる。
Here, the sample 30 is a wafer on which a circuit pattern for performing a defect inspection is formed, but when inspecting a defect such as a photomask or a reticle, these are the samples.

【0028】マルチレンズ34は、ここでは電磁レンズ
26と試料30との間の空間に設けられ、試料30の周
辺を囲うように非磁性金属板が配置されており、その非
磁性金属板には所定の口径から成る複数のレンズアパー
チャ34A,34B,34C,34Dが試料30からの
2次電子の放出位置に対応して形成されている。図1
は、断面図であるため、4個のレンズアパーチャしか図
示していないが、実際には電子ビームMBの本数(ここ
では、100本)に応じた数のレンズアパーチャが対応
する位置に形成されている。本実施形態中の説明では、
この4個のレンズアパーチャを例にあげて説明すること
にする。また、マルチレンズ34には、不図示の電位制
御部から所定の収束電位が印加されて、レンズアパーチ
ャ34A,34B,34C,34Dの各部分に不図示の
等ポテンシャル面が形成され、ここでは凸レンズとして
作用する。このため、複数の電子ビームMBが試料30
上の各照射点に照射されると、各照射点から2次電子が
放出され、その2次電子が対応する各レンズアパーチャ
34A,34B,34C,34Dを通過する際に凸レン
ズ作用によって個別に収束され、後述する検出器38
A,38B,38C,38Dに入射される。
Here, the multi-lens 34 is provided in a space between the electromagnetic lens 26 and the sample 30, and a non-magnetic metal plate is disposed so as to surround the periphery of the sample 30. A plurality of lens apertures 34A, 34B, 34C, 34D having a predetermined aperture are formed corresponding to the positions where secondary electrons are emitted from the sample 30. FIG.
Is a sectional view, only four lens apertures are shown. However, actually, a number of lens apertures corresponding to the number of electron beams MB (here, 100) are formed at corresponding positions. I have. In the description of the present embodiment,
The four lens apertures will be described as an example. Further, a predetermined convergence potential is applied to the multi-lens 34 from a potential control unit (not shown), and equipotential surfaces (not shown) are formed in respective portions of the lens apertures 34A, 34B, 34C, and 34D. Act as For this reason, the plurality of electron beams MB
When each of the above irradiation points is irradiated, secondary electrons are emitted from each irradiation point, and when the secondary electrons pass through the corresponding lens apertures 34A, 34B, 34C, 34D, they are individually converged by the convex lens action. And a detector 38 described later.
A, 38B, 38C, 38D.

【0029】マルチ開口板36は、マルチレンズ34と
後述する検出器38A,38B,38C,38Dとの間
に配置された非磁性金属板であり、その非磁性金属板に
は所定の口径から成る複数の開口36A,36B,36
C,36Dが形成されている。このマルチ開口板36の
開口は、試料30上の各2次電子の放出位置に対応し
た、マルチレンズ34のレンズアパーチャと検出器とを
結ぶ各通過位置にそれぞれ形成されている。このマルチ
開口板36には、不図示の電位制御部から一定の収束電
位が印加されることにより、開口36A,36B,36
C,36Dの各部分に図示しない等ポテンシャル面が形
成され、ここでは凸レンズとして作用する。このため、
例えば、マルチレンズ34のレンズアパーチャ34Aを
通過して収束された2次電子は、開口36Aで再度収束
されて、確実に検出器38Aに入射させることができ
る。また、他の開口36B,36Cについても同様であ
る。なお、図1は、断面図であるため、上述したレンズ
アパーチャと同様に、マルチ開口板36の開口36A,
36B,36C,36Dも4個しか図示していないが、
実際には電子ビームMBの本数(100本)に応じた数
の開口がそれぞれ対応する位置に形成されている。本実
施形態中の説明では、上述した4個の開口を例にあげて
説明することにする。
The multi-aperture plate 36 is a non-magnetic metal plate disposed between the multi-lens 34 and detectors 38A, 38B, 38C, 38D described later, and the non-magnetic metal plate has a predetermined aperture. A plurality of openings 36A, 36B, 36
C and 36D are formed. The openings of the multi-aperture plate 36 are formed at respective passage positions connecting the lens aperture of the multi-lens 34 and the detector, corresponding to the emission positions of the respective secondary electrons on the sample 30. A constant convergence potential is applied to the multi-aperture plate 36 from a potential control unit (not shown), so that the openings 36A, 36B, 36
An equipotential surface (not shown) is formed on each of the portions C and 36D, and functions as a convex lens here. For this reason,
For example, the secondary electrons converged by passing through the lens aperture 34A of the multi-lens 34 are converged again at the opening 36A, and can be reliably incident on the detector 38A. The same applies to the other openings 36B and 36C. Since FIG. 1 is a cross-sectional view, similarly to the above-described lens aperture, the openings 36A,
Although only four of 36B, 36C and 36D are shown,
Actually, a number of openings corresponding to the number (100) of electron beams MB are formed at corresponding positions. In the description of the present embodiment, the above-described four openings will be described as an example.

【0030】検出器38A,38B,38C,38D
は、例えば試料30に形成された回路パターンに複数の
電子ビームMBが照射され、試料30の各照射点から発
生した2次電子がこれに入射されると、入射した電子線
量に応じた検出信号を発生する電子増倍管などで構成さ
れている。また、この検出器38A,38B,38C,
38Dについても、図1が断面図であることから、上述
したマルチレンズ34のレンズアパーチャやマルチ開口
板36の開口と同様に4個しか図示していないが、実際
には電子ビームMBの本数(100本)に応じた数の検
出器がそれぞれ対応する位置に配置されている。本実施
形態中の説明では、上述した4個の検出器を例にあげて
説明することにする。
Detectors 38A, 38B, 38C, 38D
For example, when a plurality of electron beams MB are irradiated on a circuit pattern formed on the sample 30 and secondary electrons generated from each irradiation point of the sample 30 are incident on the circuit pattern, a detection signal corresponding to the incident electron dose is generated. And an electron multiplier that generates the The detectors 38A, 38B, 38C,
1 is a cross-sectional view of FIG. 1, only four are shown in the same manner as the lens aperture of the multi-lens 34 and the opening of the multi-aperture plate 36 described above. (100 detectors) are arranged at corresponding positions. In the description of the present embodiment, the above-described four detectors will be described as an example.

【0031】信号処理回路40は、検出器38A,38
B,38C,34D等から出力される2次電子の検出信
号を設計値通りのパターンの参照データと比較するため
のデジタル信号に変換する回路である。
The signal processing circuit 40 includes detectors 38A, 38
This is a circuit for converting a detection signal of secondary electrons output from B, 38C, 34D and the like into a digital signal for comparison with reference data of a pattern according to a design value.

【0032】比較回路42は、デジタル信号に変換され
た2次電子の検出信号と設計値通りのパターンの参照デ
ータと比較することによって、欠陥の有無及び欠陥の位
置を検出するものである。
The comparison circuit 42 detects the presence / absence of a defect and the position of the defect by comparing the detection signal of the secondary electron converted into a digital signal with reference data of a pattern as designed.

【0033】記憶部44は、欠陥の無い設計値通りに形
成されたパターンを検査した場合に得られる参照データ
を予め記憶している。
The storage unit 44 stores in advance reference data obtained when a pattern formed according to a design value having no defect is inspected.

【0034】次に、上述のようにして構成された欠陥検
査装置10の動作について説明する。
Next, the operation of the defect inspection apparatus 10 configured as described above will be described.

【0035】まず、オペレータは、欠陥検査すべき試料
(回路パターンが形成されたウエハ)30をX,Yの2
次元平面方向に移動可能な不図示の試料台上に載置した
後、欠陥検査の動作を開始させる。
First, the operator places a sample (wafer on which a circuit pattern is formed) 30 to be inspected for defects in the X and Y directions.
After mounting on a sample table (not shown) movable in the two-dimensional plane direction, the operation of the defect inspection is started.

【0036】図1に示されるように、電子銃12から放
射状に放出された電子線は、コンデンサレンズ14によ
り一旦収束させて交差させた後、コンデンサレンズ16
により光軸にほぼ平行な電子ビームPBとして、複数の
孔18Aが形成されたマスク18上に照射される。マス
ク18上に照射された平行な電子ビームPBは、孔18
A(100個の孔)を通過することによって100本の
電子ビームMB(以下、「マルチビームMB」と称す
る)が形成される。
As shown in FIG. 1, the electron beam radially emitted from the electron gun 12 is once converged and crossed by the condenser lens 14,
As a result, an electron beam PB substantially parallel to the optical axis is irradiated onto the mask 18 in which the plurality of holes 18A are formed. The parallel electron beam PB irradiated on the mask 18
By passing through A (100 holes), 100 electron beams MB (hereinafter, referred to as “multi-beam MB”) are formed.

【0037】このマスク18で形成されたマルチビーム
MBは、0.2μm角のビーム幅を持ち、400μmピ
ッチで(10行×10列)のマトリックス状に配列され
ている。そして、このマルチビームMBは、対称磁気タ
ブレット型の電磁レンズ24,26を通過する際に1/
2に縮小されて、照射対象である試料30上の回路パタ
ーンに結像される。
The multi-beams MB formed by the mask 18 have a beam width of 0.2 μm square and are arranged in a matrix of (10 rows × 10 columns) at a pitch of 400 μm. When the multi-beam MB passes through the symmetric magnetic tablet type electromagnetic lenses 24 and 26, the multi-beam MB 1 /
The image is reduced to 2 and is imaged on a circuit pattern on the sample 30 to be irradiated.

【0038】マルチビームMBが試料30上の回路パタ
ーンに照射されると、試料30の各照射点から2次電子
が放出される。各照射点から放出される2次電子は、試
料上に形成されたパターンの状態(例えば、パターンの
有無やパターンの厚み等)に応じて電子の放出量が異な
ってくる。このため、図1に示されるように、試料30
上の一照射点から放出された2次電子は、例えば、マル
チレンズ34のレンズアパーチャ34Aのレンズ作用に
よって収束され、マルチ開口板36の開口36Aを通っ
て分別され、検出器38Aで検出される。また、これと
同様に、他の照射点から放出された2次電子は、レンズ
アパーチャ34B→開口36B→検出器38Bという経
路を経て検出され、その他の照射点から放出された2次
電子は、レンズアパーチャ34C→開口36C→検出器
38Cという経路を経て検出され、さらにその他の照射
点から放出された2次電子は、レンズアパーチャ34D
→開口36D→検出器38Dという経路を経ることによ
って、個別に検出される。
When the circuit pattern on the sample 30 is irradiated with the multi-beam MB, secondary electrons are emitted from each irradiation point of the sample 30. The amount of secondary electrons emitted from each irradiation point varies depending on the state of the pattern formed on the sample (for example, the presence or absence of the pattern, the thickness of the pattern, and the like). For this reason, as shown in FIG.
The secondary electrons emitted from the upper irradiation point are converged by, for example, the lens action of the lens aperture 34A of the multi-lens 34, separated through the opening 36A of the multi-aperture plate 36, and detected by the detector 38A. . Similarly, secondary electrons emitted from other irradiation points are detected through a path of lens aperture 34B → opening 36B → detector 38B, and secondary electrons emitted from other irradiation points are: Secondary electrons detected via the path of the lens aperture 34C → the opening 36C → the detector 38C and emitted from the other irradiation points are further converted to the lens aperture 34D.
Detection is performed individually by passing through a path of → opening 36D → detector 38D.

【0039】このように、試料30上の各照射点から放
出された2次電子は、照射点に対応した検出器38A,
38B,38C,38D等で検出され、その検出信号が
信号処理回路40において参照データと比較可能なデジ
タル信号に変換する信号処理がなされる。この信号処理
がなされたデジタル信号は、比較回路42で記憶部44
に記憶されている設計値通りのパターンの参照データと
比較されることにより、欠陥検査対象である試料30上
の回路パターンの欠陥の有無や欠陥位置等を検出するこ
とができる。
As described above, the secondary electrons emitted from each irradiation point on the sample 30 are detected by the detectors 38A and 38A corresponding to the irradiation points.
The signals are detected by 38B, 38C, 38D and the like, and the signal processing circuit 40 performs signal processing for converting the detected signals into digital signals that can be compared with reference data. The digital signal that has been subjected to this signal processing is stored in a storage unit 44 by a comparison circuit 42.
By comparing with the reference data of the pattern according to the design value stored in the sample pattern, it is possible to detect the presence / absence and the position of the defect of the circuit pattern on the sample 30 to be inspected.

【0040】以上説明した本実施形態の欠陥検査装置1
0によると、欠陥検査を行うプローブとしてマルチビー
ムMBが使用されている。図2は、電磁レンズ24,2
6側から試料30を見た図であり、この図2では試料3
0面上に結像された100本のマルチビームMB10〜
MB109の照射パターンが示されている。ここでは電
磁レンズ24,26の縮小比が1/2であるため、試料
30上に結像されるマルチビームMB10〜MB109
のビーム幅が0.1μm角となり、ビーム間ピッチが2
00μmとなる。そして、偏向器20,22の偏向量を
試料30上でX,Y方向にそれぞれ200μmとする
と、試料30上において2000.1μm×2000.
1μm角の領域Rがラスタ走査される。この領域R内の
ラスタ走査が終了すると、不図示の試料台の駆動機構に
より試料台がXまたはY方向に所定距離移動され(試料
台に載置された試料30も一体駆動される)、再度上記
と同様のラスタ走査が行われる。このように、領域R内
のラスタ走査が試料30を順次移動させながら繰り返し
行うことにより、試料30上の所定領域の欠陥検査を終
了することができる。
The above-described defect inspection apparatus 1 of the present embodiment
According to 0, a multi-beam MB is used as a probe for performing a defect inspection. FIG. 2 shows the electromagnetic lenses 24, 2
FIG. 3 is a view of the sample 30 from the 6 side, and FIG.
100 multi-beams MB10 imaged on plane 0
The irradiation pattern of MB109 is shown. Here, since the reduction ratio of the electromagnetic lenses 24 and 26 is 2, the multiple beams MB10 to MB109 formed on the sample 30 are formed.
Is 0.1 μm square, and the pitch between beams is 2 μm.
00 μm. If the deflection amounts of the deflectors 20 and 22 are respectively set to 200 μm in the X and Y directions on the sample 30, 2000.1 μm × 2000.
A region R of 1 μm square is raster-scanned. When the raster scanning in the region R is completed, the sample stage is moved by a predetermined distance in the X or Y direction by the sample stage drive mechanism (not shown) (the sample 30 placed on the sample stage is also integrally driven), and again. The same raster scanning as described above is performed. As described above, by repeatedly performing the raster scanning in the region R while sequentially moving the sample 30, the defect inspection of the predetermined region on the sample 30 can be completed.

【0041】上述したように、本実施形態の欠陥検査装
置10では、プローブとしてマルチビームMB10〜M
B109が使用され、これらを同時偏向させてラスタ走
査しながら欠陥検査を行うため、従来のように1本の電
子ビームを走査させて検査する場合と比べると走査範囲
が少なくて済むことから、走査時間が短縮されて、欠陥
検査のスループットを大幅に向上させることができる。
As described above, in the defect inspection apparatus 10 of the present embodiment, the multibeams MB10 to MB
Since B109 is used and the defect inspection is performed while simultaneously deflecting and raster-scanning, the scanning range can be reduced as compared with the conventional inspection by scanning with one electron beam. The time is shortened, and the throughput of the defect inspection can be greatly improved.

【0042】また、本実施形態では、荷電粒子線光学系
として、2つの相似形の電磁レンズ24,26をクロス
オーバーCO位置を中心として対称に配置した対称磁気
タブレット型としたため、光軸AXを中心とする回転方
向の収差や放射方向の歪み収差等が相互に打ち消し合う
ことによって収差の影響を小さくすることができる。こ
のように、電磁レンズにおいて発生する種々の低収を低
減することによって、ビームの照射位置のずれが小さく
なり、欠陥検査を正確に行うことができるとともに、ビ
ームを細く収束させることによって高分解能で欠陥検査
を行うことができる。その上、レンズを低収差にする
と、電子ビームの通過するレンズ位置が光軸AXから離
れるにしたがって大きくなる収差の影響を低減すること
ができるため、レンズの口径を大きく使うことができ
る。このため、マルチビームMBの本数を増やして高ス
ループットで欠陥検査を行うことができるとともに、マ
ルチビームMBのビーム間隔を広くとることによって隣
接するビーム間で生じるクロストークを小さくして、検
出器における検出信号のS/N比を大きくとることによ
り、欠陥検査の分解能を向上させることができる。
In the present embodiment, the charged particle beam optical system is a symmetric magnetic tablet type in which two similar electromagnetic lenses 24 and 26 are symmetrically arranged about the crossover CO position. The influence of the aberration can be reduced by mutually canceling out the aberration in the rotation direction around the center and the distortion aberration in the radial direction. As described above, by reducing the various low yields generated in the electromagnetic lens, the deviation of the irradiation position of the beam is reduced, so that the defect inspection can be performed accurately and the beam can be converged finely with high resolution. Defect inspection can be performed. In addition, when the lens has a low aberration, the influence of the aberration that increases as the position of the lens through which the electron beam passes away from the optical axis AX can be reduced, so that the lens diameter can be increased. Therefore, defect inspection can be performed at high throughput by increasing the number of multi-beam MBs, and by increasing the beam interval between the multi-beam MBs, crosstalk generated between adjacent beams can be reduced, and the By increasing the S / N ratio of the detection signal, the resolution of the defect inspection can be improved.

【0043】すなわち、これを電磁レンズ24,26に
入射されるマルチビームMBを示した図3を用いて説明
する。例えば、図3(A)の比較例では、レンズの周辺
部の収差の影響を避けるため、半径R1のレンズ口径し
か使えず、その時のマルチビームMBのビーム間隔をP
1とすると、ビーム本数が9本となる(図3では紙面上
を通過するマルチビームMBのみを示したもので、実際
には紙面の手前側及び奥側にも同密度のビームが照射さ
れている)。これに対して、本実施形態では、対称磁気
タブレット型レンズを採用しているため、図3(B)に
示されるように、レンズ周辺部の収差が低減したことに
より半径R2(R1<R2)のレンズ口径が使用可能と
なり、ビーム間隔をP1のままとすると、ビーム本数を
増加(ここでは、9本から13本に増加)させることが
できるため、走査時間が一層短縮されて欠陥検査のスル
ープットを向上させることができる。
That is, this will be described with reference to FIG. 3 showing the multi-beam MB incident on the electromagnetic lenses 24 and 26. For example, in the comparative example of FIG. 3A, only the lens aperture of radius R1 can be used in order to avoid the influence of aberration at the peripheral portion of the lens.
If it is set to 1, the number of beams becomes nine (in FIG. 3, only the multi-beam MB passing on the paper surface is shown. Actually, beams of the same density are applied to the near side and the far side of the paper surface). There). On the other hand, in the present embodiment, since the symmetric magnetic tablet type lens is employed, the radius R2 (R1 <R2) due to the reduced aberration at the lens peripheral portion as shown in FIG. 3B. If the beam aperture is kept at P1, the number of beams can be increased (here, increased from 9 to 13), so that the scanning time is further reduced and the throughput of defect inspection is increased. Can be improved.

【0044】また、本実施形態の他の例を示す図3
(C)では、図3(B)と同様に対称磁気タブレット型
レンズを採用していることから半径R2のレンズ口径が
使用可能である。ここで、図3(C)では、使用可能な
レンズ口径が大きくなったが、例えば、図3(A)と同
じビーム本数(9本)としたことにより、ビーム間隔が
P2(P1<P2)のように広くとれるようになり、隣
接するビーム間で生じるクロストークを小さくすること
が可能となって、検出器における検出信号のS/N比が
大きくとれることから、欠陥検査の分解能を向上させる
ことができる。
FIG. 3 shows another example of the present embodiment.
In FIG. 3C, a lens aperture having a radius R2 can be used since a symmetric magnetic tablet type lens is employed as in FIG. 3B. Here, in FIG. 3 (C), the usable lens diameter is increased. For example, by setting the same number of beams (9) as in FIG. 3 (A), the beam interval becomes P2 (P1 <P2). And the crosstalk between adjacent beams can be reduced, and the S / N ratio of the detection signal in the detector can be increased, thereby improving the resolution of defect inspection. be able to.

【0045】また、本実施形態では、欠陥検査を行う試
料30上の検査領域にマルチビームMBを照射し、各照
射点から放出される2次電子を各照射点に対応したマル
チレンズ34のレンズアパーチャ34A,34B,34
C,34Dと、マルチ開口板36の開口36A,36
B,36C,36Dとによって確実に分別され、各照射
点に対応した検出器38A,38B,38C,38D等
により検出されるため、マルチビームMBを偏向器2
0,22で同時偏向させながら試料30上をラスタ走査
させて欠陥検査を行う場合であっても、各照射点から連
続的に発生する2次電子をリアルタイムで確実に検出す
ることができる。
Further, in this embodiment, the inspection area on the sample 30 for performing the defect inspection is irradiated with the multi-beam MB, and the secondary electrons emitted from each irradiation point are converted into the lens of the multi-lens 34 corresponding to each irradiation point. Apertures 34A, 34B, 34
C, 34D and openings 36A, 36 of the multi-aperture plate 36.
B, 36C and 36D, and are surely detected by the detectors 38A, 38B, 38C, 38D and the like corresponding to the respective irradiation points.
Even in the case where the defect inspection is performed by raster-scanning the sample 30 while simultaneously deflecting it at 0 and 22, secondary electrons continuously generated from each irradiation point can be reliably detected in real time.

【0046】さらに、本実施形態の電磁レンズ24,2
6は、クロスオーバーCO位置を中心とした光軸方向の
対称位置にそれぞれ配置された相似形の電磁レンズであ
り、両レンズのアンペアターン(AT:電流×コイル巻
数)が互いに等しく、発生する磁場の向きが互いに逆方
向となるように励磁されている。そして、このような対
称磁気タブレット型の電磁レンズ24,26は、一般に
は図1に示されるマスク18とクロスオーバーCO位置
との中点に電磁レンズ24の中心を設け、試料30とク
ロスオーバーCO位置との中点に電磁レンズ26の中心
を設けることが良いとされている。しかし、本実施形態
では、クロスオーバーCO位置を中心とし、レンズの縮
小率1/M(ここでは、1/2)に対応した光軸方向位
置にそれぞれ相似形の電磁レンズ24,26を配置する
ことによって対称性を常に満たすような条件下で電磁レ
ンズ24,26を所定の光軸方向に移動可能としてい
る。
Further, the electromagnetic lenses 24, 2 of the present embodiment
Numeral 6 denotes similar electromagnetic lenses arranged at symmetrical positions in the optical axis direction with the center of the crossover CO as the center. The ampere turns (AT: current × the number of coil turns) of both lenses are equal to each other, and the magnetic field generated Are excited so that their directions are opposite to each other. In general, the symmetric magnetic tablet type electromagnetic lenses 24 and 26 are provided with the center of the electromagnetic lens 24 at the midpoint between the mask 18 and the crossover CO position shown in FIG. It is said that the center of the electromagnetic lens 26 should be provided at the midpoint between the positions. However, in the present embodiment, similar electromagnetic lenses 24 and 26 are arranged at positions in the optical axis direction corresponding to the lens reduction ratio 1 / M (here, 1/2) with the crossover CO position as the center. Thus, the electromagnetic lenses 24 and 26 can be moved in a predetermined optical axis direction under conditions that always satisfy the symmetry.

【0047】例えば、図1に示されるように、電磁レン
ズ24をクロスオーバーCO位置側に所定距離K(ここ
では、K=40mmであるが、正又は負の実数であれば
よい)だけずらしたとすると(図1中の矢印M1方
向)、これに対応して電磁レンズ26をクロスオーバー
CO位置側に所定距離Kと縮小率1/Mとの積に相当す
る距離(K×1/M=K/2=20mm)だけずらすこ
とができる(図1中の矢印M2方向)。図1は、上記し
た距離だけ中点から電磁レンズ24,26をずらした後
の配置を示したものである。このように、電磁レンズ2
4,26を、クロスオーバーCO位置を中心とした配置
の対称性を保ちつつ移動させることにより、収差を低減
しつつマスク18とマスク18側の電磁レンズ24との
間と、試料30と試料側の電磁レンズ26との間の空間
を広げることができる。このため、2段構成とした偏向
器20,22やマルチレンズ34等をそれぞれの空間に
配置することが可能である。
For example, as shown in FIG. 1, it is assumed that the electromagnetic lens 24 is shifted toward the crossover CO position by a predetermined distance K (here, K = 40 mm, but may be any positive or negative real number). Then (in the direction of arrow M1 in FIG. 1), the electromagnetic lens 26 is correspondingly moved to the crossover CO position side by a distance (K × 1 / M = K) corresponding to the product of the predetermined distance K and the reduction ratio 1 / M. / 2 = 20 mm) (in the direction of arrow M2 in FIG. 1). FIG. 1 shows an arrangement after the electromagnetic lenses 24 and 26 are shifted from the midpoint by the above-described distance. Thus, the electromagnetic lens 2
4 and 26 are moved while maintaining the symmetry of the arrangement around the crossover CO position, thereby reducing the aberration and reducing the aberration between the mask 18 and the electromagnetic lens 24 on the mask 18 side and the sample 30 and the sample side. Of the electromagnetic lens 26 can be widened. For this reason, it is possible to arrange the deflectors 20 and 22 and the multi-lens 34 and the like having a two-stage configuration in their respective spaces.

【0048】また、上記実施形態では、電磁レンズ2
4,26をクロスオーバーCO位置に近づける方向に移
動させるようにしたが(所定距離Kが正の場合)、反対
に両レンズがクロスオーバーCO位置から遠ざかる方向
に移動させる(所定距離Kが負の場合)ようにすること
も同様に可能である。
In the above embodiment, the electromagnetic lens 2
4 and 26 are moved in a direction approaching the crossover CO position (when the predetermined distance K is positive), and conversely, both lenses are moved in a direction away from the crossover CO position (the predetermined distance K is negative). Case) is also possible.

【0049】電磁レンズ24,26は、上述したように
光軸AX方向に移動させても対称性が保たれているた
め、一方の電磁レンズで発生した収差が他方の電磁レン
ズで打ち消し合うという作用に変わりはなく、収差(例
えば、回転収差や放射方向の歪み収差等)の低減効果を
維持することができる。したがって、プローブとしての
電子ビームを細く収束することが可能となり、高精度
(高解像度)に欠陥検査を行うことができる。
As described above, since the electromagnetic lenses 24 and 26 maintain their symmetry even when moved in the direction of the optical axis AX, the effect that the aberration generated by one of the electromagnetic lenses is canceled by the other electromagnetic lens. , And the effect of reducing aberrations (for example, rotational aberration and radial distortion) can be maintained. Therefore, the electron beam as a probe can be converged finely, and defect inspection can be performed with high accuracy (high resolution).

【0050】また、本実施形態において、偶数段(ここ
では、2段)の偏向器20,22を用いるようにしたの
は、1つの偏向器で荷電粒子線を偏向させると電磁レン
ズ24に入射する際の荷電粒子線の入射角が変化して電
磁レンズ24内で発生する収差が大きくなるが、2段の
偏向器であれば偏向量の絶対値を等しくし、偏向方向を
逆にするという簡易な制御方法で荷電粒子線光学系への
入射角が変化しないように構成できる利点があるからで
ある(図1中の偏向光PL参照)。このため、偏向器2
0,22を用いてマルチビームMBを走査させた場合
は、収差等の影響が増大することがなくなり、荷電粒子
線を細く収束させることによって、分解能が向上して高
精度な欠陥検査を行うことができるとともに、マルチビ
ームMBを走査させて広範囲の領域の欠陥検査を高速に
行うことができる。
In this embodiment, even-numbered (here, two-stage) deflectors 20 and 22 are used because when one charged deflector deflects a charged particle beam, it enters the electromagnetic lens 24. The angle of incidence of the charged particle beam at the time of the change changes the aberration generated in the electromagnetic lens 24. However, in the case of a two-stage deflector, the absolute value of the deflection amount is made equal and the deflection direction is reversed. This is because there is an advantage that a simple control method can be used so that the angle of incidence on the charged particle beam optical system does not change (see the deflection light PL in FIG. 1). Therefore, the deflector 2
When the multi-beam MB is scanned by using 0 and 22, the influence of aberrations and the like does not increase, and the resolution can be improved and highly accurate defect inspection can be performed by converging the charged particle beam finely. In addition, the multi-beam MB can be scanned to perform a defect inspection over a wide area at high speed.

【0051】以上述べたように、本実施形態の欠陥検査
装置は、複数の電子ビーム(マルチビームMB)を試料
上の回路パターンに照射して、これをラスタ走査させ、
試料から発生する2次電子を検出することによって、ス
ループットの高い欠陥検査を行うことができる。
As described above, the defect inspection apparatus according to the present embodiment irradiates a circuit pattern on a sample with a plurality of electron beams (multi-beam MB) and performs a raster scan on the circuit pattern.
By detecting secondary electrons generated from the sample, a defect inspection with high throughput can be performed.

【0052】また、本実施形態の欠陥検査装置は、対称
磁気タブレット型の電磁レンズを採用するとともに、そ
の電磁レンズをクロスオーバーCO位置を中心とした対
称位置に配置することにより、レンズ内で発生する回転
収差や放射方向の歪み収差等が互いに打ち消されて低収
差となって、ビームを細く収束でき、その結果、欠陥検
査の分解能が向上して、高精密な欠陥検査を行うことが
できる。
Further, the defect inspection apparatus of the present embodiment employs a symmetric magnetic tablet type electromagnetic lens and arranges the electromagnetic lens at a symmetrical position centered on the crossover CO position to generate the lens inside the lens. Rotational aberrations, radial distortions, and the like that cancel each other out become low aberrations, and the beam can be narrowly converged. As a result, the resolution of defect inspection is improved, and highly accurate defect inspection can be performed.

【0053】なお、上記実施形態の説明では、荷電粒子
線として電子線を用いて説明したが、これに限定される
ものではなく、イオンあるいは陽子等の荷電粒子線を用
いて欠陥検査装置を構成することも可能である。
In the above embodiment, an electron beam is used as a charged particle beam. However, the present invention is not limited to this, and a defect inspection apparatus is constructed using a charged particle beam such as ions or protons. It is also possible.

【0054】また、上記実施形態の説明では、(10行
×10列)の100個の孔18Aが形成されたマスク1
8に電子線を照射し、孔18Aを通過した100本のビ
ームをマルチビームMBとして用いているが、必ずしも
これに限定されるものではなく、ビーム本数やビームの
大きさあるいはその配列について任意に選択することが
できる。また、マルチビームMBの形成方法について
も、電子線をマスクで分岐させる方法に限定されるもの
ではなく、複数の電子線源を用いて個々にビームを形成
するようにしてもよい。
In the description of the above-described embodiment, the mask 1 in which 100 holes 18A of (10 rows × 10 columns) are formed.
8 is irradiated with an electron beam and 100 beams passing through the hole 18A are used as a multi-beam MB. However, the present invention is not limited to this, and the number of beams, the size of the beams, or the arrangement thereof is arbitrarily determined. You can choose. Also, the method of forming the multi-beam MB is not limited to the method of branching the electron beam with the mask, and the beam may be formed individually using a plurality of electron beam sources.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1〜
5に記載の発明によれば、試料上に形成されたパターン
の欠陥を高速かつ高精度に検査することができるという
従来にない優れた効果がある。
According to the present invention, as described above,
According to the invention described in Item 5, there is an unprecedented excellent effect that a defect of a pattern formed on a sample can be inspected at high speed and with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】一実施形態に係る欠陥検査装置の構成を概略的
に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a defect inspection apparatus according to one embodiment.

【図2】試料上に照射されたマルチビームの照射パター
ン例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of an irradiation pattern of a multi-beam irradiated on a sample.

【図3】電磁レンズに入射されるマルチビームMBを示
す図であり、(A)は比較例としてのマルチビームMB
であり、(B)は比較例とビーム間隔を同じにした本実
施形態のマルチビームMBであり、(C)は比較例とビ
ーム数を同じにした本実施形態のマルチビームMBであ
る。
3A and 3B are diagrams illustrating a multi-beam MB incident on an electromagnetic lens. FIG. 3A illustrates a multi-beam MB as a comparative example.
(B) is a multi-beam MB of the present embodiment with the same beam spacing as the comparative example, and (C) is a multi-beam MB of the present embodiment with the same number of beams as the comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 欠陥検査装置 12 電子銃 14 コンデンサレンズ 16 コンデンサレンズ 18 マスク 20,22 偏向器 24,26 電磁レンズ 28 アパーチャ 30 試料 34 マルチレンズ 34A,34B,34C,34D レンズアパーチャ 36 マルチ開口板 36A,36B,36C,36D 開口 38A,38B,38C,38D 検出器 CO クロスオーバー MB マルチビーム(電子ビーム) AX 光軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Defect inspection apparatus 12 Electron gun 14 Condenser lens 16 Condenser lens 18 Mask 20,22 Deflector 24,26 Electromagnetic lens 28 Aperture 30 Sample 34 Multi lens 34A, 34B, 34C, 34D Lens aperture 36 Multi aperture plate 36A, 36B, 36C , 36D Aperture 38A, 38B, 38C, 38D Detector CO Crossover MB Multi-beam (Electron beam) AX Optical axis

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 パターンが形成された試料に荷電粒子線
を照射し、前記試料からの荷電粒子線を検出して前記パ
ターンの欠陥を検査する欠陥検査装置であって、 前記荷電粒子線を複数形成する荷電粒子線形成手段と;
前記複数の荷電粒子線が形成される位置と前記試料との
間を所定の縮小比で案分した位置であるクロスオーバー
位置を中心として前記縮小比に対応した光軸方向位置に
それぞれ配置された相似形の2つの電子レンズから成る
対称磁気タブレット型の荷電粒子線光学系と;前記荷電
粒子線光学系から前記試料に照射された前記複数の荷電
粒子線によって前記試料から発生した荷電粒子線を検出
する検出手段とを備えていることを特徴とする欠陥検査
装置。
1. A defect inspection apparatus that irradiates a charged particle beam to a sample on which a pattern is formed, detects charged particle beams from the sample, and inspects the pattern for defects. Means for forming a charged particle beam;
The positions at which the plurality of charged particle beams are formed and the sample are arranged at optical axis direction positions corresponding to the reduction ratio with a center at a crossover position which is a position divided at a predetermined reduction ratio. A charged particle beam optical system of a symmetric magnetic tablet type comprising two electron lenses having similar shapes; and a charged particle beam generated from the sample by the plurality of charged particle beams irradiated on the sample from the charged particle beam optical system. A defect inspection apparatus, comprising: a detection unit for detecting.
【請求項2】 前記荷電粒子線形成手段と前記荷電粒子
線光学系との間に前記試料に照射される複数の荷電粒子
線を走査する荷電粒子線走査手段をさらに備えているこ
とを特徴とする請求項1に記載の欠陥検査装置。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising a charged particle beam scanning unit for scanning a plurality of charged particle beams irradiated on the sample between the charged particle beam forming unit and the charged particle beam optical system. The defect inspection apparatus according to claim 1.
【請求項3】 前記荷電粒子線走査手段は、光軸方向に
沿って配置された偶数段の偏向器であることを特徴とす
る請求項2に記載の欠陥検査装置。
3. The defect inspection apparatus according to claim 2, wherein the charged particle beam scanning unit is an even-numbered deflector arranged along the optical axis direction.
【請求項4】 前記荷電粒子線形成手段は、荷電粒子線
を発生させる荷電粒子線源と、該荷電粒子線源で発生さ
せた荷電粒子線を所定の線幅を持ったほぼ平行な荷電粒
子線束を形成する電子レンズと、該荷電粒子線束を分岐
させて複数の荷電粒子線を形成するマスクとを含んでい
ることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に
記載の欠陥検査装置。
4. The charged particle beam forming means includes: a charged particle beam source for generating a charged particle beam; and a charged particle beam generated by the charged particle beam source. The defect inspection according to any one of claims 1 to 3, further comprising: an electron lens that forms a beam, and a mask that branches the charged particle beam to form a plurality of charged particle beams. apparatus.
【請求項5】 前記荷電粒子線形成手段側に配置された
前記電子レンズを前記クロスオーバー位置側に所定距離
K(Kは正又は負の実数)だけずらすとともに、前記試
料側の前記電子レンズを前記クロスオーバー位置側に所
定距離Kと縮小率1/Mとの積に相当する距離だけずら
すようにしたことを特徴とする請求項1ないし4のいず
れか一項に記載の欠陥検査装置。
5. The electronic lens disposed on the charged particle beam forming means side is shifted toward the crossover position by a predetermined distance K (K is a positive or negative real number), and the electron lens on the sample side is displaced. 5. The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the defect inspection apparatus is shifted toward the crossover position by a distance corresponding to a product of a predetermined distance K and a reduction ratio 1 / M. 6.
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