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KR102803573B1 - 패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법 - Google Patents

패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법 Download PDF

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KR102803573B1
KR102803573B1 KR1020227025935A KR20227025935A KR102803573B1 KR 102803573 B1 KR102803573 B1 KR 102803573B1 KR 1020227025935 A KR1020227025935 A KR 1020227025935A KR 20227025935 A KR20227025935 A KR 20227025935A KR 102803573 B1 KR102803573 B1 KR 102803573B1
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초사쿠 노다
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가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
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Abstract

본 발명의 일 양태의 패턴 검사 장치는, 멀티 1차 전자 빔을 편향시키는 편향기와 멀티 2차 전자 빔을 검출하는 검출기를 갖고, 편향기를 사용하여 멀티 1차 전자 빔으로 패턴이 형성된 시료면 상을 주사하고, 검출기를 사용하여 시료면 상으로부터 방출되는 멀티 2차 전자 빔을 검출함으로써, 1차 전자 빔마다 대응하는 2차 전자 화상을 취득하는 2차 전자 화상 취득 기구와, 기준 패턴에 대한 각 1차 전자 빔이 대응하는 2차 전자 화상을, 소정의 기준 흐려짐 화상에 각각 맞추도록 제작된 개별 보정 커널을 기억하는 기억 장치와, 각각의 개별 보정 커널을 사용하여, 검사 대상의 시료로부터 취득되는 각 1차 전자 빔이 대응하는 2차 전자 화상을 보정하는 보정 회로와, 보정 후의 2차 전자 화상 중 적어도 일부로 구성되는 피검사 화상과 참조 화상을 비교하는 비교 회로를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법
본 출원은, 2020년 5월 22일에 일본에 출원된 JP2020-089567(출원 번호)을 기초 출원으로 하는 우선권을 주장하는 출원이다. JP2020-089567에 기재된 내용은, 본 출원에 포함된다.
본 발명은, 패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 멀티 전자 빔을 사용하여 촬상된 도형 패턴의 화상을 검사하는 방법에 관한 것이다.
근년, 대규모 집적 회로(LSI)의 고집적화 및 대용량화에 수반하여, 반도체 소자에 요구되는 회로 선폭은 점점 좁아지고 있다. 그리고, 엄청난 제조 비용이 드는 LSI의 제조에 있어서, 수율의 향상은 빠뜨릴 수 없다. 그러나, 트랜지스터 수십억개를 초과하는 CPU(중앙 처리 장치) 칩이나 선폭 10㎚를 넘는 NAND 플래시 메모리로 대표되는 바와 같이, LSI를 구성하는 패턴은, 서브 마이크론 내지 나노미터의 오더로 되어 있다. 근년, 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 LSI 패턴 치수의 미세화에 수반하여, 패턴 결함으로서 검출해야만 하는 치수는 극히 작은 것으로 되고, 검사해야 할 패턴수도 방대한 것으로 되고 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼 상에 전사된 초미세 패턴의 결함을 검사하는 패턴 검사 장치의 고정밀도화와 고속화가 필요로 되고 있다. 그 밖에, 수율을 저하시키는 큰 요인 중 하나로서, 반도체 웨이퍼 상에 초미세 패턴을 포토리소그래피 기술로 노광, 전사할 때에 사용되는 마스크의 패턴 결함을 들 수 있다. 그 때문에, LSI 제조에 사용되는 전사용 마스크의 결함을 검사하는 패턴 검사 장치의 고정밀도화도 필요로 되고 있다.
검사 장치에서는, 예를 들어, 전자 빔을 사용한 멀티 빔을 검사 대상 기판에 조사하여 주사하고, 검사 대상 기판으로부터 방출되는 각 빔에 대응하는 2차 전자를 검출하여, 패턴 화상을 촬상한다. 그리고 촬상된 측정 화상과, 설계 데이터, 혹은 기판 상의 동일 패턴을 촬상한 측정 화상과 비교함으로써 검사를 행하는 방법이 알려져 있다. 예를 들어, 동일 기판 상의 다른 장소의 동일 패턴을 촬상한 측정 화상 데이터끼리를 비교하는 「die to die(다이-다이) 검사」나, 패턴 설계된 설계 데이터를 기초로 설계 화상 데이터(참조 화상)를 생성하여, 그것과 패턴을 촬상한 측정 데이터가 되는 측정 화상을 비교하는 「die to database(다이-데이터베이스) 검사」가 있다. 촬상된 화상은 측정 데이터로로서 비교 회로로 보내진다. 비교 회로에서는, 화상끼리의 위치 정렬 후, 측정 데이터와 참조 데이터를 적절한 알고리즘에 따라서 비교하여, 일치하지 않는 경우에는, 패턴 결함 있음이라고 판정한다.
여기서, 멀티 전자 빔 검사 장치에서는, 관찰 대상간의 미소한 차이를 검출할 것이 요구되므로, 각 빔이 균일한 것이 요구된다. 그러나, 실제의 멀티 빔에서는, 빔간의 빔 형상 및 사이즈의 차이를 완전히 없애는 것은 곤란하다. 빔간의 빔 형상 혹은 사이즈에 차이가 있으면, 다른 빔으로 취득한 화상간에는 빔 특성에 따른 차이가 발생한다. 이 때문에, 다른 빔으로 취득한 피검사 화상끼리를 비교해도 정확한 검사는 기대할 수 없어, 검사 장치의 실현에 있어서 큰 문제가 되고 있다.
여기서, 멀티 빔의 각 빔이 주사하는 영역의 상의 변형을 개별로 보정한 후에, 주위의 빔이 주사되는 영역 상끼리를 연결시켜서 추가로 변형을 보정하고, 또한 영역 상끼리를 연결시킨 피검사 화상을 참조 화상과 비교하는 기술이 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이러한 기술은, 복수의 빔에 의한 상을 연결시킨 화상을 피검사 화상으로 하기 위해, 1개의 피검사 화상 내에서의 빔간의 변형을 보정하는 것이다.
일본 특허 공개 제2017-083301호 공보
그래서, 본 발명의 일 양태는, 다른 빔으로 취득한 피검사 화상이어도 동일 조건에서 취득된 화상에 접근시키는 것이 가능한 검사 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 양태의 패턴 검사 장치는,
멀티 1차 전자 빔을 편향시키는 편향기와 멀티 2차 전자 빔을 검출하는 검출기를 갖고, 편향기를 사용하여 멀티 1차 전자 빔으로 패턴이 형성된 시료면 상을 주사하고, 검출기를 사용하여 시료면 상으로부터 방출되는 멀티 2차 전자 빔을 검출함으로써, 1차 전자 빔마다 대응하는 2차 전자 화상을 취득하는 2차 전자 화상 취득 기구와,
기준 패턴에 대한 각 1차 전자 빔이 대응하는 2차 전자 화상을, 소정의 기준 흐려짐 화상에 각각 맞추도록 제작된 개별 보정 커널(kernel)을 기억하는 기억 장치와,
각각의 개별 보정 커널을 사용하여, 검사 대상의 시료로부터 취득되는 각 1차 전자 빔이 대응하는 2차 전자 화상을 보정하는 보정 회로와,
보정 후의 2차 전자 화상 중 적어도 일부로 구성되는 피검사 화상과 참조 화상을 비교하는 비교 회로
를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태의 패턴 검사 방법은,
멀티 1차 전자 빔으로 패턴이 형성된 시료면 상을 주사하고, 시료면 상으로부터 방출되는 멀티 2차 전자 빔을 검출함으로써, 1차 전자 빔마다 대응하는 2차 전자 화상을 취득하고,
기준 패턴에 대한 각 1차 전자 빔이 대응하는 2차 전자 화상을, 소정의 기준 흐려짐 화상에 각각 맞추도록 제작된 개별 보정 커널을 기억하는 기억 장치로부터 각각의 개별 보정 커널을 읽어내고, 각각의 개별 보정 커널을 사용하여, 검사 대상의 시료로부터 취득되는 각 1차 전자 빔이 대응하는 2차 전자 화상을 보정하고,
보정 후의 2차 전자 화상 중 적어도 일부로 구성되는 피검사 화상과 참조 화상을 비교하고, 결과를 출력하는
것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 다른 빔으로 취득한 피검사 화상이어도 동일 조건에서 취득된 화상에 접근시킬 수 있다. 따라서, 다른 빔으로 취득한 피검사 화상간에서의 검사를 할 수 있다.
도 1은 실시 형태 1에 있어서의 패턴 검사 장치의 구성의 일례를 도시하는 구성도이다.
도 2는 실시 형태 1에 있어서의 성형 애퍼처 어레이 기판의 구성을 도시하는 개념도이다.
도 3은 실시 형태 1에 있어서의 반도체 기판에 형성되는 복수의 칩 영역의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 스캔 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법의 주요부 공정의 일부를 도시하는 흐름도이다.
도 6은 실시 형태 1에 있어서의 초점 위치 분포의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 실시 형태 1에 있어서의 σ 추정 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실시 형태 1에 있어서의 σ 설정 회로의 내부 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 9는 실시 형태 1에 있어서의 σ값 분포의 일례를 도시하는 도면이다.
도 10은 실시 형태 1에 있어서의 기준 1차 전자 빔의 빔 직경과 각 1차 전자 빔의 σ값의 최댓값이 최소가 되는 어긋남 위치에서의 최대 빔 직경의 일례를 도시하는 도면이다.
도 11은 실시 형태 1에 있어서의 기준 패턴 화상과 기준 흐려짐 화상의 일례를 도시하는 도면이다.
도 12는 실시 형태 1에 있어서의 기준 흐려짐 화상과 측정 화상과 개별 보정 커널의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 실시 형태 1에 있어서의 개별 보정 커널의 일례를 도시하는 도면이다.
도 14는 실시 형태 1에 있어서의 차분 화상의 일례를 도시하는 도면이다.
도 15는 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법의 주요부 공정의 잔부를 도시하는 흐름도이다.
도 16은 실시 형태 1에 있어서의 화상 보정의 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 실시 형태 1에 있어서의 비교 회로 내의 구성의 일례를 도시하는 구성도이다.
도 18은 실시 형태 1에 있어서의 검사 단위 영역의 일례를 도시하는 도면이다.
[실시 형태 1.]
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 패턴 검사 장치의 구성의 일례를 도시하는 구성도이다. 도 1에 있어서, 기판에 형성된 패턴을 검사하는 검사 장치(100)는, 멀티 전자 빔 검사 장치의 일례이다. 검사 장치(100)는 화상 취득 기구(150)(2차 전자 화상 취득 기구) 및 제어계 회로(160)를 구비하고 있다. 화상 취득 기구(150)는 전자 빔 칼럼(102)(전자 경통) 및 검사실(103)을 구비하고 있다. 전자 빔 칼럼(102) 내에는, 전자총(201), 전자 렌즈(202), 성형 애퍼처 어레이 기판(203), 전자 렌즈(205), 일괄 블랭킹 편향기(212), 제한 애퍼처 기판(213), 전자 렌즈(206), 전자 렌즈(207)(대물 렌즈), 주편향기(208), 부편향기(209), 빔 세퍼레이터(214), 편향기(218), 전자 렌즈(224), 전자 렌즈(226) 및 멀티 검출기(222)가 배치되어 있다.
검사실(103) 내에는, 적어도 XYZ 방향으로 이동 가능한 스테이지(105)가 배치된다. 스테이지(105) 상에는, 검사 대상이 되는 기판(101)(시료)이 배치된다. 기판(101)에는, 노광용 마스크 기판 및 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판이 포함된다. 기판(101)이 반도체 기판인 경우, 반도체 기판에는 복수의 칩 패턴(웨이퍼 다이)이 형성되어 있다. 기판(101)이 노광용 마스크 기판인 경우, 노광용 마스크 기판에는, 칩 패턴이 형성되어 있다. 칩 패턴은, 복수의 도형 패턴에 의해 구성된다. 이러한 노광용 마스크 기판에 형성된 칩 패턴이 반도체 기판 상에 복수회 노광 전사됨으로써, 반도체 기판에는 복수의 칩 패턴(웨이퍼 다이)이 형성되게 된다. 이하, 기판(101)이 반도체 기판인 경우를 주로 설명한다. 기판(101)은, 예를 들어, 패턴 형성면을 상측을 향해 스테이지(105)에 배치된다. 또한, 스테이지(105) 상에는, 검사실(103)의 외부에 배치된 레이저 측장 시스템(122)으로부터 조사되는 레이저 측장용의 레이저광을 반사하는 미러(216)가 배치되어 있다. 멀티 검출기(222)는 전자 빔 칼럼(102)의 외부에서 검출 회로(106)에 접속된다. 검출 회로(106)는 칩 패턴 메모리(123)에 접속된다.
제어계 회로(160)에서는, 검사 장치(100) 전체를 제어하는 제어 계산기(110)가 버스(120)를 통해, 위치 회로(107), 비교 회로(108), 참조 화상 제작 회로(112), 보정 회로(113), 스테이지 제어 회로(114), 렌즈 제어 회로(124), 블랭킹 제어 회로(126), 편향 제어 회로(128), 흐려짐 지표 σ 추정 회로(130), 흐려짐 지표 σ 설정 회로(132), 기준 흐려짐 화상 생성 회로(134), 커널 계수 연산 회로(136), 기준 빔 선택 회로(138), 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(109), 모니터(117), 메모리(118) 및 프린터(119)에 접속되어 있다. 또한, 편향 제어 회로(128)는 DAC(디지털/아날로그 변환) 앰프(144, 146, 148)에 접속된다. DAC 앰프(146)는 주편향기(208)에 접속되고, DAC 앰프(144)는 부편향기(209)에 접속된다. DAC 앰프(148)는 편향기(218)에 접속된다.
또한, 칩 패턴 메모리(123)는 보정 회로(113)에 접속되어 있다. 또한, 스테이지(105)는 스테이지 제어 회로(114)의 제어 하에 구동 기구(142)에 의해 구동된다. 구동 기구(142)에서는, 예를 들어, 스테이지 좌표계에 있어서의 X 방향, Y 방향, θ 방향으로 구동하는 3축(X-Y-θ) 모터와 같은 구동계가 구성되고, XYθ 방향으로 스테이지(105)가 이동 가능하게 되어 있다. 이들의, 도시하지 않은 X 모터, Y 모터, θ 모터는, 예를 들어, 스텝 모터를 사용할 수 있다. 스테이지(105)는 XYθ 각 축의 모터에 의해 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하다. 그리고, 스테이지(105)의 이동 위치는 레이저 측장 시스템(122)에 의해 측정되어, 위치 회로(107)에 공급된다. 레이저 측장 시스템(122)은 미러(216)로부터의 반사광을 수광함으로써, 레이저 간섭법의 원리로 스테이지(105)의 위치를 측장한다. 스테이지 좌표계는, 예를 들어, 멀티 1차 전자 빔의 광축(전자 궤도 중심축)에 직교하는 면에 대하여, X 방향, Y 방향, θ 방향이 설정된다.
전자 렌즈(202), 전자 렌즈(205), 전자 렌즈(206), 전자 렌즈(207)(대물 렌즈), 전자 렌즈(224), 전자 렌즈(226) 및 빔 세퍼레이터(214)는, 렌즈 제어 회로(124)에 의해 제어된다. 또한, 일괄 블랭킹 편향기(212)는 2극 이상의 전극에 의해 구성되고, 전극마다 도시하지 않은 DAC 앰프를 통해 블랭킹 제어 회로(126)에 의해 제어된다. 부편향기(209)는 4극 이상의 전극에 의해 구성되고, 전극마다 DAC 앰프(144)를 통해 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된다. 주편향기(208)는 4극 이상의 전극에 의해 구성되고, 전극마다 DAC 앰프(146)를 통해 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된다. 편향기(218)는 4극 이상의 전극에 의해 구성되고, 전극마다 DAC 앰프(148)를 통해 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된다.
전자총(201)에는, 도시하지 않은 고압 전원 회로가 접속되고, 전자총(201) 내의 도시하지 않은 필라멘트(캐소드)와 인출 전극(애노드) 사이로의 고압 전원 회로로부터의 가속 전압의 인가와 함께, 다른 인출 전극(웨넬트)의 전압의 인가와 소정의 온도의 캐소드의 가열에 의해, 캐소드로부터 방출된 전자군이 가속되고, 전자 빔(200)으로 되어 방출된다.
여기서, 도 1에서는, 실시 형태 1을 설명하는 데 있어서 필요한 구성을 기재하고 있다. 검사 장치(100)에 있어서, 통상, 필요한 그 밖의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2는, 실시 형태 1에 있어서의 성형 애퍼처 어레이 기판의 구성을 도시하는 개념도이다. 도 2에 있어서, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는, 2차원상의 가로(x 방향) m1열×세로(y 방향) n1단(m1, n1은 2 이상의 정수)의 구멍(개구부)(22)이 x, y 방향으로 소정의 배열 피치로 형성되어 있다. 도 2의 예에서는, 23×23의 구멍(개구부)(22)이 형성되어 있는 경우를 도시하고 있다. 각 구멍(22)은, 이상적으로는 모두 동일 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 혹은, 이상적으로는 동일한 외경의 원형이어도 상관없다. 이들의 복수의 구멍(22)을 전자 빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티 1차 전자 빔(20)이 형성되게 된다. 여기서는, 가로 세로(x, y 방향)가 모두 2열 이상의 구멍(22)이 배치된 예를 나타냈지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 가로 세로(x, y 방향) 어느 한쪽이 복수 열이고 다른 쪽은 1열만이어도 상관없다. 또한, 구멍(22)의 배열 방법은, 도 2와 같이, 가로 세로가 격자상으로 배치되는 경우에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 세로 방향(y 방향) k단째의 열과, k+1단째의 열의 구멍끼리가, 가로 방향(x 방향)으로 치수 a만큼 어긋나게 배치되어도 된다. 마찬가지로, 세로 방향(y 방향) k+1단째의 열과, k+2단째의 열의 구멍끼리가, 가로 방향(x 방향)으로 치수 b만큼 어긋나게 배치되어도 된다.
다음에, 검사 장치(100)에 있어서의 화상 취득 기구(150)의 동작에 대해서 설명한다.
전자총(201)(방출원)으로부터 방출된 전자 빔(200)은 전자 렌즈(202)에 의해 굴절되어, 성형 애퍼처 어레이 기판(203) 전체를 조명한다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 구멍(22)(개구부)이 형성되고, 전자 빔(200)은, 모든 복수의 구멍(22)이 포함되는 영역을 조명한다. 복수의 구멍(22)의 위치에 조사된 전자 빔(200)의 각 일부가, 이러한 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 구멍(22)을 각각 통과함으로써, 멀티 1차 전자 빔(20)이 형성된다.
형성된 멀티 1차 전자 빔(20)은 전자 렌즈(205) 및 전자 렌즈(206)에 의해 각각 굴절되어, 중간 상 및 크로스오버를 반복하면서, 멀티 1차 전자 빔(20)의 각 빔의 중간상 면 위치에 배치된 빔 세퍼레이터(214)를 통과하여 전자 렌즈(207)(대물 렌즈)로 진행한다. 그리고, 전자 렌즈(207)는 멀티 1차 전자 빔(20)을 기판(101)에 포커스(합초(合焦))한다. 대물 렌즈(207)에 의해 기판(101)(시료)면 상에 초점이 맞추어진(합초된) 멀티 1차 전자 빔(20)은 주편향기(208) 및 부편향기(209)에 의해 일괄적으로 편향되어, 각 빔의 기판(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다. 또한, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의해, 멀티 1차 전자 빔(20) 전체가 일괄적으로 편향된 경우에는, 제한 애퍼처 기판(213)의 중심 구멍으로부터 위치가 어긋나, 제한 애퍼처 기판(213)에 의해 차폐된다. 한편, 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의해 편향되지 않은 멀티 1차 전자 빔(20)은, 도 1에 도시한 바와 같이 제한 애퍼처 기판(213)의 중심 구멍을 통과한다. 이러한 일괄 블랭킹 편향기(212)의 ON/OFF에 의해, 블랭킹 제어가 행해져, 빔의 ON/OFF가 일괄 제어된다. 이와 같이, 제한 애퍼처 기판(213)은 일괄 블랭킹 편향기(212)에 의해 빔 OFF의 상태로 되도록 편향된 멀티 1차 전자 빔(20)을 차폐한다. 그리고, 빔 ON으로 되고 나서 빔 OFF로 될 때까지 형성된, 제한 애퍼처 기판(213)을 통과한 빔군에 의해, 검사용(화상 취득용)의 멀티 1차 전자 빔(20)이 형성된다.
기판(101)의 원하는 위치에 멀티 1차 전자 빔(20)이 조사되면, 이러한 멀티 1차 전자 빔(20)이 조사된 것에 기인하여 기판(101)으로부터 멀티 1차 전자 빔(20)의 각 빔에 대응하는, 반사 전자나 2차 전자의 다발(멀티 2차 전자 빔(300))이 방출된다.
기판(101)으로부터 방출된 멀티 2차 전자 빔(300)은 전자 렌즈(207)를 통하여, 빔 세퍼레이터(214)로 진행한다.
여기서, 빔 세퍼레이터(214)(E×B 분리기)는, 코일을 사용한 2극 이상의 복수의 자극과, 2극 이상의 복수의 전극을 갖는다. 그리고 이러한 복수의 자극에 의해 지향성의 자계를 발생시킨다. 마찬가지로, 복수의 전극에 의해 지향성의 전계를 발생시킨다. 구체적으로는, 빔 세퍼레이터(214)는 빈 필터라고도 불리고, 멀티 1차 전자 빔(20)의 중심 빔이 진행되는 방향(전자 궤도 중심축)에 직교하는 면 상에 있어서 전계와 자계를 직교하는 방향으로 발생시킨다. 전계는 전자의 진행 방향에 관계없이 동일한 방향으로 힘을 미친다. 이에 반해, 자계는 플레밍 왼손의 법칙에 따라서 힘을 미친다. 이 때문에 전자의 침입 방향에 의해 전자에 작용하는 힘의 방향을 변화시킬 수 있다. 빔 세퍼레이터(214)에 상측으로부터 침입해 오는 멀티 1차 전자 빔(20)에는, 전계에 의한 힘과 자계에 의한 힘이 서로 상쇄하여, 멀티 1차 전자 빔(20)은 하방으로 직진한다. 이에 반해, 빔 세퍼레이터(214)에 하측으로부터 침입해 오는 멀티 2차 전자 빔(300)에는, 전계에 의한 힘과 자계에 의한 힘이 모두 동일한 방향으로 작용하여, 멀티 2차 전자 빔(300)은 비스듬히 상방으로 구부러져, 멀티 1차 전자 빔(20)으로부터 분리된다.
비스듬히 상방으로 구부러져, 멀티 1차 전자 빔(20)으로부터 분리된 멀티 2차 전자 빔(300)은 편향기(218)에 의해 더욱 구부러지고, 전자 렌즈(224, 226)에 의해, 굴절되면서 멀티 검출기(222)에 투영된다. 멀티 검출기(222)는 투영된 멀티 2차 전자 빔(300)을 검출한다. 멀티 검출기(222)에는 반사 전자 및 2차 전자가 투영되어도 되고, 반사 전자는 도중에 발산해 버려 남은 2차 전자가 투영되어도 된다. 멀티 검출기(222)는, 예를 들어 도시하지 않은 2차원 센서를 갖는다. 그리고, 멀티 2차 전자 빔(300)의 각 2차 전자가 2차원 센서의 각각 대응하는 영역에 충돌하여 전자를 발생시키고, 2차 전자 화상 데이터를 센서마다 생성한다. 바꿔 말하면, 멀티 검출기(222)에는, 멀티 1차 전자 빔(20)의 1차 전자 빔(20i)(i는, 인덱스를 나타낸다. 23×23개의 멀티 1차 전자 빔(20)이면, i=1 내지 529)마다, 검출 센서가 배치된다. 그리고, 각 1차 전자 빔(20i)의 조사에 의해 방출된 대응하는 2차 전자 빔을 검출한다. 따라서, 멀티 검출기(222)의 복수의 검출 센서의 각 검출 센서는, 각각 담당하는 1차 전자 빔(20i)의 조사에 기인하는 화상용의 2차 전자 빔의 강도 신호를 검출하게 된다. 멀티 검출기(222)에 의해 검출된 강도 신호는, 검출 회로(106)에 출력된다.
도 3은, 실시 형태 1에 있어서의 반도체 기판에 형성되는 복수의 칩 영역의 일례를 도시하는 도면이다. 도 3에 있어서, 기판(101)이 반도체 기판(웨이퍼)인 경우, 반도체 기판(웨이퍼)의 검사 영역(330)에는, 복수의 칩(웨이퍼 다이)(332)이 2차원의 어레이상으로 형성되어 있다. 각 칩(332)에는, 노광용 마스크 기판에 형성된 1칩분의 마스크 패턴이 도시하지 않은 노광 장치(스테퍼)에 의해 예를 들어 1/4로 축소되어 전사되어 있다. 각 칩(332)의 영역은, 예를 들어, y 방향을 향해 소정의 폭으로 복수의 스트라이프 영역(32)으로 분할된다. 화상 취득 기구(150)에 의한 스캔 동작은, 예를 들어, 스트라이프 영역(32)마다 실시된다. 각 스트라이프 영역(32)은 길이 방향을 향해 복수의 단위 블록(33)으로 분할된다. 대상이 되는 단위 블록(33)으로의 빔의 이동은, 주편향기(208)에 의한 멀티 빔(20) 전체에서의 일괄 편향에 의해 행해진다.
도 4는, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 스캔 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 예에서는, 5×5열의 멀티 1차 전자 빔(20)의 경우를 도시하고 있다. 1회의 멀티 1차 전자 빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)은, (기판(101)면 상에 있어서의 멀티 1차 전자 빔(20)의 x 방향의 빔간 피치에 x 방향의 빔수를 곱한 x 방향 사이즈)×(기판(101)면 상에 있어서의 멀티 1차 전자 빔(20)의 y 방향의 빔간 피치에 y 방향의 빔수를 곱한 y 방향 사이즈)로 정의된다. 각 스트라이프 영역(32)의 폭은, 조사 영역(34)의 y 방향 사이즈와 마찬가지로, 혹은 스캔 마진분 좁게 한 사이즈로 설정하면 바람직하다. 도 3 및 도 4의 예에서는, 조사 영역(34)이 단위 블록(33)과 동일한 사이즈의 경우를 도시하고 있다. 단, 이것에 한정되는 것은 아니다. 조사 영역(34)이 단위 블록(33)보다도 작아도 된다. 혹은 커도 상관없다. 그리고, 멀티 1차 전자 빔(20)의 각 빔은, 자신의 빔이 위치하는 x 방향의 빔간 피치와 y 방향의 빔간 피치로 둘러싸이는 서브 조사 영역(29) 내를 주사(스캔 동작)한다. 멀티 1차 전자 빔(20)을 구성하는 각 빔은, 서로 다른 어느 서브 조사 영역(29)을 담당하게 된다. 그리고, 각 샷 시에, 각 빔은, 각 빔이 담당하는 서브 조사 영역(29) 내의 동일 위치를 조사하게 된다. 서브 조사 영역(29) 내의 빔의 이동은, 부편향기(209)에 의한 멀티 1차 전자 빔(20) 전체에서의 일괄 편향에 의해 행해진다. 이러한 동작을 반복하여, 1개의 빔으로 1개의 서브 조사 영역(29) 내를 차례로 조사해 간다. 그리고, 1개의 서브 조사 영역(29)의 스캔이 종료되면, 주편향기(208)에 의한 멀티 1차 전자 빔(20) 전체에서의 일괄 편향에 의해 조사 위치가 동일한 스트라이프 영역(32) 내의 인접하는 단위 블록(33)으로 이동한다. 이러한 동작을 반복하여, 스트라이프 영역(32) 내를 차례로 조사해 간다. 1개의 스트라이프 영역(32)의 스캔이 종료되면, 스테이지(105)의 이동 혹은/및 주편향기(208)에 의한 멀티 1차 전자 빔(20) 전체에서의 일괄 편향에 의해 조사 위치가 다음 스트라이프 영역(32)으로 이동한다. 이상과 같이 각 1차 전자 빔의 조사에 의해 얻어지는 서브 조사 영역(29)의 화상(부분 2차 전자 화상)을 조합함으로써, 단위 블록(33)의 2차 전자 화상, 스트라이프 영역(32)의 2차 전자 화상, 혹은 칩(332)의 2차 전자 화상이 구성된다.
또한, 예를 들어, x 방향으로 배열하는 복수의 칩(332)을 동일한 그룹으로 하여, 그룹마다 예를 들어 y 방향을 향해 소정의 폭으로 복수의 스트라이프 영역(32)으로 분할되도록 해도 바람직하다. 그리고, 스트라이프 영역(32) 사이의 이동은, 칩(332)마다 한정되는 것은 아니며, 그룹마다 행해도 바람직하다.
또한, 스테이지(105)가 연속 이동하면서 멀티 1차 전자 빔(20)을 기판(101)에 조사하는 경우, 멀티 1차 전자 빔(20)의 조사 위치가 스테이지(105)의 이동에 추종하도록 주편향기(208)에 의해 일괄 편향에 의한 트래킹 동작이 행해진다. 이 때문에, 멀티 2차 전자 빔(300)의 방출 위치가 멀티 1차 전자 빔(20)의 궤도 중심축에 대하여 시시각각 변화한다. 마찬가지로, 서브 조사 영역(29) 내를 스캔하는 경우에, 각 2차 전자 빔의 방출 위치는, 서브 조사 영역(29) 내에서 시시각각 변화한다. 이렇게 방출 위치가 변화한 각 2차 전자 빔을 멀티 검출기(222)가 대응하는 검출 영역 내에 조사시키도록, 편향기(218)는 멀티 2차 전자 빔(300)을 일괄 편향한다.
여기서, 멀티 1차 전자 빔(20)의 각 1차 전자 빔의 기판(101) 상에서의 빔의 형상 및 사이즈는, 이상적으로는 균일한 것이 바람직하다. 그러나, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 각 구멍(22)의 제조 오차 및/혹은 광학계의 수차 등에 의해, 실제로는, 균일 빔을 형성하는 것이 곤란하다. 예를 들어, 멀티 1차 전자 빔(20) 중, 중심 빔에 대하여 중심으로부터 외측으로 이격되는 빔일수록 빔 형상이 편평한 타원형으로 변형되고, 또한, 긴 직경 사이즈가 커져 가는 경우가 있다. 또한, 중심 빔에 대해서도 진원인 것만은 아니다. 또한, 각 1차 전자 빔(20i)의 형상 및 사이즈는 이것에 한정되는 것은 아니다. 다른 형상 및/혹은 사이즈로 변형되는 경우여도 된다. 이와 같이, 기판(101) 상에서의 방향을 포함한 빔 형상 및 사이즈가 다른 복수의 1차 전자 빔의 조사에 의해 얻어지는 2차 전자 화상은, 당연히 다른 빔 형상 및 사이즈의 영향을 받게 된다. 후술하는 바와 같이, 실시 형태 1에서는, 다른 1차 전자 빔의 조사에 의해 얻어진 2차 전자 화상끼리를 비교한다(다이-다이 검사). 그러나, 다른 빔 형상 및 사이즈의 영향을 받은 2차 전자 화상끼리를 비교해도, 화상간에 어긋남이 발생하고 있으므로 동일하게는 되지 않고, 의사 결함을 발생시켜 버리게 된다. 따라서, 고정밀도의 검사를 행하는 것이 곤란해진다. 혹은/및, 설계 데이터로부터 제작된 참조 화상과 비교한다(다이-데이터베이스 검사). 이러한 경우여도, 빔에 의해 얻어지는 2차 전자 화상의 정밀도가 다르므로, 비교 결과에 어긋남이 발생하고, 의사 결함을 발생시켜 버리게 된다. 따라서, 고정밀도의 검사를 행하는 것이 곤란해진다.
그래서, 실시 형태 1에서는, 기준 패턴을 사용하여, 의도적으로 적당한 흐려짐을 추가한 기준 흐려짐 화상을 생성하고, 각 1차 전자 빔의 조사에 의해 촬상된 각 2차 전자 화상을 기준 흐려짐 화상에 맞추는 개별 보정 커널을 연산에 의해 미리 구해 둔다. 그리고, 실제의 검사 시에는, 각 1차 전자 빔의 조사에 의해 촬상된 각 2차 전자 화상에 각각의 개별 보정 커널을 컨볼루션함으로써, 어느 빔에 의해 촬상된 경우여도 기준 흐려짐 화상과 동등한 흐려짐 정도로 각 2차 전자 화상을 바림하는 평활화 처리를 행한다. 이하, 구체적으로 설명한다.
도 5는, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법의 주요부 공정의 일부를 도시하는 흐름도이다. 도 5에 있어서, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법은, 기준 빔 선택 공정(S102)과, 기준 빔에 의한 포커스 조정 공정(S104)과, 기준 빔에 의한 기준 패턴 화상 취득 공정(S106)과, 디포커스 조정 공정(S108)과, 전체 빔에 의한 기준/평가 패턴 화상 취득 공정(S110)과, 흐려짐 지표 σ 추정 공정(S112)과, 흐려짐 지표 σ 분포 제작 공정(S114)과, 바림용 σ값 특정 공정(S116)과, 기준 흐려짐 화상 생성 공정(S118)과, 개별 보정 커널 계수 연산 공정(S120)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다. 도 5에서는, 검사 처리의 전처리로서 행하는 공정에 대하여 도시하고 있다.
기준 빔 선택 공정(S102)으로서, 기준 빔 선택 회로(138)는 멀티 1차 전자 빔(20) 중으로부터 기준으로 할 기준 1차 전자 빔을 선택한다. 멀티 1차 전자 빔(20)의 각 1차 전자 빔은, 광학계의 수차(예를 들어, 상면 왜곡 수차)의 영향에 의해, 기판(101)면 상에서의 초점 위치가 다를 수 있다. 그 때문에, 모든 1차 전자 빔이 저스트 포커스의 상태로 패턴을 촬상하는 것은 어렵다. 그래서, 저스트 포커스로 촬상하는 1차 전자 빔을 기준 1차 전자 빔으로서 선택한다. 예를 들어, 중심 빔을 기준 1차 전자 빔으로서 선택한다. 단, 이것에 한정되는 것은 아니며, 다른 빔을 선택해도 상관없다.
기준 빔에 의한 포커스 조정 공정(S104)으로서, 렌즈 제어 회로(124)는 전자 렌즈(207)(대물 렌즈)가 선택된 기준 1차 전자 빔을 평가 기판 상에 합초되도록 전자 렌즈(207)를 조정한다. 평가 기판은, 검사 대상 기판(101)과 표면 높이 위치가 동일한 사이즈가 되도록 형성된다. 또한, 평가 기판에는, 기준 패턴과 초점 흐려짐 평가 패턴이 배치된다. 초점 흐려짐 평가 패턴에는, 포커스 어긋남에 의한 흐려짐 정도를 정량적으로 평가하는데 적합한 패턴이 사용된다. 예를 들어, 다양한 방향을 향한 직선상의 나이프 에지 패턴을 포함하는 패턴을 사용하면 바람직하다. 흐려짐 정도는 모든 방향에 관해서 측정되고, 그들의 최댓값이 가우시안 분포의 표준 편차값 σ로 환산하여 몇에 해당하느냐 하는 값으로 나타내는 것이 바람직하다. 기준 패턴에는, 검사 대상의 기판(101)에 배치되는 최소 선폭의 라인 패턴으로 구성되는 회로 패턴을 사용하면 바람직하다. 단, 이것에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방향의 에지를 포함하는 복잡한 회로 패턴 등, 일반적인 회로 패턴이어도 상관없다. 또한, 기준 패턴의 일부에 초점 흐려짐 평가 패턴을 배치하거나, 기준 패턴과 초점 흐려짐 평가 패턴을 겸용하는 것도 가능하다.
도 6은, 실시 형태 1에 있어서의 초점 위치 분포의 일례를 도시하는 도면이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 각 1차 전자 빔은, 광학계의 수차(예를 들어, 상면 왜곡 수차)의 영향에 의해, 기판(101)면 상에서의 초점 위치가 다르다. 일반적으로, 중심 빔에 대하여, 외주측의 빔일수록, 초점 위치의 어긋남이 커진다. 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이, 원호상(3차원에서 보면 구면상)으로 어긋난다. 예를 들어, 중심 빔을 기준 1차 전자 빔으로서 선택한 경우, 높이 위치 Z0에 기준 1차 전자 빔의 초점 위치를 맞춘다. 예를 들어, 외주 빔을 기준 1차 전자 빔으로서 선택한 경우, 높이 위치 Z1에 기준 1차 전자 빔의 초점 위치를 맞추게 된다. 통상적으로는 각종 수차 등이 가장 작고, 등방적으로 흐려진 취득 화상이 얻어지는 것은 중심 빔이므로, 기준 패턴 화상 취득에 사용하는 기준 빔으로서는 중심 빔을 사용하는 것이 바람직하다.
기준 빔에 의한 기준 패턴 화상 취득 공정(S106)으로서, 화상 취득 기구(150)는 기준 1차 전자 빔의 초점 위치가 평가 기판면 상에 맞추어진 상태에서, 기준 1차 전자 빔으로 평가 기판에 형성된 기준 패턴 상을 스캔(주사)한다. 그리고, 평가 기판으로부터 방출된 2차 전자 빔을 멀티 검출기(222)로 검출함으로써, 기준 1차 전자 빔의 스캔에 대응하는 기준 패턴의 2차 전자 화상을 취득한다. 또한, 멀티 1차 전자 빔(20) 전체를 사용하여 스캔해도 상관없고, 기준 1차 전자 빔 이외의 빔을 도시하지 않은 셔터 등으로 차폐하여 스캔해도 상관없다. 이에 의해, 초점이 맞은 상태의 기준 1차 전자 빔을 사용하여 취득된 기준 패턴의 화상(기준 패턴 화상)이 얻어진다. 여기서 얻어지는 기준 패턴 화상의 흐려짐 정도는, 통상의 검사 동작 시에 화상 취득 기구(150)에 의해 얻어지는 화상의 흐려짐 정도에 비해 통상 수분의 1 이하이고, 극히 첨예할 것이 기대된다.
디포커스 조정 공정(S108)으로서, 렌즈 제어 회로(124)는 전자 렌즈(207)가 기준 1차 전자 빔의 초점 위치를 평가 기판 상으로부터 소정의 양만큼 어긋나게 하도록 전자 렌즈(207)를 조정한다. 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이, 높이 위치 Z0으로부터 높이 위치 Z1까지의 사이의 높이 위치 Z에 초점 위치를 어긋나게 한다.
전체 빔에 의한 기준/평가 패턴 화상 취득 공정(S110)으로서, 화상 취득 기구(150)는 기준 1차 전자 빔의 초점 위치가 평가 기판면 상으로부터 어긋나게 된 상태에서, 멀티 1차 전자 빔으로 평가 기판에 형성된 기준 패턴 상 및 초점 흐려짐 평가 패턴 상을 스캔(주사)한다. 그리고, 평가 기판으로부터 방출된 멀티 2차 전자 빔(300)을 멀티 검출기(222)로 검출함으로써, 각 1차 전자 빔에 의한 스캔에 대응하는 기준 패턴과 초점 흐려짐 평가 패턴의 2차 전자 화상을 취득한다. 기준 패턴과 초점 흐려짐 평가 패턴의 화상은, 동일한 화상 내에 양자가 포함되는 화상이어도 되고, 별도의 화상이어도 상관없다.
흐려짐 지표 σ 추정 공정(S112)으로서, 흐려짐 지표 σ 추정 회로(130)(σ 추정부)는 기준 1차 전자 빔의 초점 위치를 가변으로 어긋나게 한 각 위치에서 취득되는 각 1차 전자 빔의 초점 흐려짐 평가 패턴의 2차 전자 화상으로부터 각각 흐려짐 지표값 σ(이하, σ값으로 나타내는 경우도 있음)를 추정한다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 흐려짐 지표 σ 추정 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 초점 흐려짐 평가 패턴으로서 예를 들어 나이프 에지 패턴을 사용하고, 이러한 초점 흐려짐 평가 패턴의 화상을 가우시안 함수 형상의 단면 분포를 가진 전자 빔을 사용하여 취득한 경우, 취득된 화상의 에지 부분은 완만한 상승을 가진 패턴이 된다. 이때, 취득된 화상 내의 초점 흐려짐 평가 패턴의 상승 부분의 기울기 dx/dy를 구한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 나이프 에지 패턴에 가우시안 함수 형상의 분포를 컨볼루션하면, 에지 부분의 경사는 dy/dx=1/(√(2π)σ)이 되기 때문에, 이와 같이 하여 취득 화상 내의 초점 흐려짐 평가 패턴의 에지 부분의 기울기로부터 얻어진 가우시안 함수의 파라미터 σ로, 흐려짐 지표로 하는 것이 가능하다. 초점 흐려짐 평가 패턴에 다양한 방향의 나이프 에지 패턴이 포함되어 있는 경우에는, 방향마다 구해진 σ 중 최대의 것을 흐려짐 지표 σ로 한다.
그리고, 디포커스 조정 공정(S108)으로 되돌아가서, 초점 위치를 가변으로 어긋나게 하면서, 디포커스 조정 공정(S108)으로부터 흐려짐 지표 σ 추정 공정(S112)까지의 각 공정을 반복한다. 중심 빔을 기준 1차 전자 빔으로서 선택한 경우, 높이 위치 Z0을 중심으로 하여, 소정의 범위 내에서 높이 위치 Z0보다도 낮은 높이 위치로부터 높이 위치 Z0보다도 높은 높이 위치까지의 사이에서 복수의 높이 위치 Z를 설정하면 된다. 단 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 높이 위치 Z0으로부터 높이 위치 Z1까지의 사이에서 복수의 높이 위치 Z를 설정해도 된다. 혹은, 높이 위치 Z1보다도 높은 높이 위치여도 상관없다.
도 8은, 실시 형태 1에 있어서의 σ 설정 회로의 내부 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 도 8에 있어서, 흐려짐 지표 σ 설정 회로(132) 내에는, 흐려짐 지표 σ값 분포 제작부(60) 및 흐려짐 지표 σ 특정부(62)가 배치된다. 흐려짐 지표 σ 분포 제작부(60) 및 흐려짐 지표 σ 특정부(62) 등의 각 「~ 부」는, 처리 회로를 포함하고, 이 처리 회로에는, 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 혹은, 반도체 장치 등이 포함된다. 또한, 각 「~ 부」는, 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 사용해도 된다. 혹은, 다른 처리 회로(별도의 처리 회로)를 사용해도 된다. 흐려짐 지표 σ 분포 제작부(60) 및 흐려짐 지표 σ 특정부(62) 내에 필요한 입력 데이터 혹은 연산된 결과는 그 때마다 도시하지 않은 메모리, 혹은 메모리(118)에 기억된다.
흐려짐 지표 σ 분포 제작 공정(S114)으로서, 흐려짐 지표 σ 분포 제작부(60)는, 기준 1차 전자 빔의 초점 위치의 어긋남 위치별 추정되는 각 1차 전자 빔의 흐려짐 지표 σ의 분포를 제작한다.
도 9는, 실시 형태 1에 있어서의 흐려짐 지표 σ 분포의 일례를 도시하는 도면이다. 도 9의 예에서는, 예를 들어, 5개의 1차 전자 빔 a, b, c, d, e에 대해서, 기준 1차 전자 빔의 초점 위치를 가변으로 어긋나게 한 각 위치 Z에서 취득되는 각 1차 전자 빔의 초점 흐려짐 평가 패턴의 2차 전자 화상으로부터 추정되는 각각의 흐려짐 지표 σ의 빔별 분포를 나타내고 있다. σ값이 작을수록, 흐려짐이 적고 빔 직경이 작아지는 것을 의미한다. 각 1차 전자 빔에 있어서, 각각 초점 위치가 평가 기판면에 맞을 때에 흐려짐이 적고 σ값이 작아진다.
바림용 σ값 특정 공정(S116)으로서, 흐려짐 지표 σ 특정부(62)는 σ값 분포를 참조하여, 바림 처리용에 사용하기 위한 바림용 σ1(이하, σ1값으로 나타내는 경우도 있음)을 특정한다. 바꿔 말하면, 흐려짐 지표 σ 특정부(62)(결정부)는 멀티 1차 전자 빔 중으로부터 선택되는 기준 1차 전자 빔의 초점 위치를 시료면으로부터 어긋나게 한 위치에서 취득되는 각 1차 전자 빔의 평가 패턴의 2차 전자 화상 중 적어도 하나로부터 추정되는 흐려짐 지표값 σ로부터 바림용 σ1을 결정한다. 실시 형태 1에 있어서의 바림용 σ1값을 얻기 위한 기초가 되는 σb값은, 각 1차 전자 빔의 초점 흐려짐 평가 패턴의 2차 전자 화상 중, 최대 빔 직경 B1이 되는 1차 전자 빔의 초점 흐려짐 평가 패턴의 2차 전자 화상으로부터 추정된다. 또한, 기준 1차 전자 빔의 초점 위치를 가변으로 어긋나게 한 각 위치 Z에서 최대 빔 직경 B1은 변화한다. 그래서, σ값 특정부(62)는, 각 1차 전자 빔의 σ값의 분포를 참조하여, 도 9에 도시한 바와 같이, 어긋남 위치별 각 1차 전자 빔의 σ값의 최댓값이 최소가 되는 어긋남 위치 Z′에서의 각 1차 전자 빔의 흐려짐 지표 σ의 최댓값(최대 흐려짐 지표 σb)을 기준으로 σ1값을 결정한다. 예를 들어, 최대 흐려짐 지표 σb의 ±10％의 범위 내의 값을 바림용 σ1값으로서 특정한다. 따라서, 최대 흐려짐 지표 σb를 바림용 σ1값으로서 특정해도 바람직하다. 또한, 바림용 σ1값에 상당하는 1차 전자 빔의 빔 직경이, 검출 대상의 결함 사이즈의 1/2 이하가 되면 바람직하다. 1차 전자 빔의 빔 직경은, 빔 프로파일의 반값전폭으로 정의하는 경우, σ1값에 2.35(=2√(2In(2)))를 곱함으로써 근사시킬 수 있다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 기준 1차 전자 빔의 빔 직경과 각 1차 전자 빔의 σ값의 최댓값이 최소가 되는 어긋남 위치에서의 최대 빔 직경의 일례를 도시하는 도면이다. 도 10의 (a)에서는, 기준 1차 전자 빔이 도시되어 있다. 도 10의 (b)에서는, 최대 치우침값 σb가 얻어진 어긋남 위치에서의 각 1차 전자 빔을 도시하고 있다. 도 10의 (b)의 예에서는, 외주부의 1차 전자 빔(12)의 사이즈가 최대인 경우를 도시하고 있다. 최대 빔 직경 B1은, 1차 전자 빔(12)의 최대 직경 사이즈(14)로 나타내고 있다. 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 기준 1차 전자 빔의 빔 직경 B0은, 저스트 포커스된 상태이므로 작다. 이에 반해, 어긋남 위치 Z′에서는, 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 외주부의 1차 전자 빔(12)의 초점이 어긋난 상태이므로 본래의 빔 직경에 흐려짐(블러)분의 사이즈가 가산되므로, 1차 전자 빔(12)의 최대 빔 직경 B1은 커진다.
기준 흐려짐 화상 생성 공정(S118)으로서, 기준 흐려짐 화상 생성 회로(134)는, 기준 1차 전자 빔의 초점 위치를 평가 기판 상에 맞춘 상태에서 취득되는 기준 패턴의 2차 전자 화상(기준 패턴 화상)에 대하여, 상기에서 얻어진 바림용 σ1에 상당하는 바림 처리를 행함으로써 기준 흐려짐 화상을 생성한다.
여기서, 기준 패턴 화상에는, 작으면서도 흐려짐이 포함된다. 따라서, 기준 패턴 화상에도 기준이 되는 기준 치우침값 σ0(이하, 기준 σ0값으로 나타내는 경우가 있음)이 존재한다. 기준 σ0값은, 기준 1차 전자 빔이 저스트 포커스된 상태에서 초점 흐려짐 평가 패턴을 촬상함으로써 얻어진 2차 전자 화상으로부터 추정할 수 있다. 기준 패턴 화상에 대하여 바림용 σ1값에 상당하는 바림 처리를 행한다고 함은, 바림용 σ1값과 기준 σ0값의 차분 치우침값 σΔ만큼 바림 처리를 행하는 것에 상당한다. 차분 치우침값 σΔ는, 다음 식 (1-1)에 나타낸 바와 같이, 바림용 σ1값과 기준 σ0값의 제곱차 근을 연산함으로써 구할 수 있다. 또한, 차분 치우침값 σΔ는, 식 (1-1) 대신에, 어긋남 위치 Z′에서의 최대 빔 직경 B1과 저스트 포커스된 상태의 기준 1차 전자 빔의 빔 직경 B0의 제곱차 근을 2.35(=2√(2In(2)))로 제산함으로써, 근사시켜도 된다.
그리고, 기준 흐려짐 화상 I1(x, y)은 기준 패턴 화상 I0(x, y)에, 차분 치우침값 σΔ로 설정되는 가우시안 분포 함수 fa(x, y)를 컨볼루션함으로써 연산할 수 있다. 기준 흐려짐 화상 I1(x, y)은, 다음 식 (1-2)로 정의할 수 있다.
도 11은, 실시 형태 1에 있어서의 기준 패턴 화상과 기준 흐려짐 화상의 일례를 도시하는 도면이다. 도 11의 (a)에 도시하는 기준 패턴 화상에 대하여, 바림용 σ1값에 상당하는 바림 처리를 행함으로써, 도 11의 (b)에 도시하는 기준 흐려짐 화상을 생성할 수 있다. 도 11의 (a)와 도 11의 (b)를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 기준 흐려짐 화상에서는, 기준이 되는 흐려짐 정도의 상태가 도시되어 있다.
개별 보정 커널 계수 연산 공정(S120)으로서, 커널 계수 연산 회로(136)는 기준 패턴에 대한 각 1차 전자 빔이 대응하는 2차 전자 화상을, 바림 처리가 실시된 기준 흐려짐 화상에 각각 맞추기 위한 개별 보정 커널을 연산한다.
도 12는, 실시 형태 1에 있어서의 기준 흐려짐 화상과 측정 화상과 개별 보정 커널의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 바림용 σ1값은, 어긋남 위치 Z′에서의 최대 빔 직경 B1을 기초로 얻어져 있으므로, 기준 1차 전자 빔의 초점 위치를 어긋나게 하여 위치 Z′로 한 상태에서 취득된 각 1차 전자 빔의 기준 패턴의 2차 전자 화상을 기준 흐려짐 화상에 각각 맞춘다. 구체적으로는, 도 12의 (b)에 도시하는 어느 1차 전자 빔의 기준 패턴의 2차 전자 화상(측정 화상)에, 도 12의 (c)에 도시하는 개별 보정 커널을 컨볼루션함으로써, 도 12의 (a)에 도시하는 기준 흐려짐 화상에 맞추는 것이 가능한 개별 보정 커널을 추정한다. 예를 들어, 각 1차 전자 빔의 기준 패턴의 2차 전자 화상(측정 화상) I2(x, y)에 개별 보정 커널 K(x, y)을 컨볼루션한 값을 기준 흐려짐 화상 I1(x, y)로부터 차감한 값의 절댓값의 제곱을 적분한 값 M이 최소가 되는 개별 보정 커널 K(x, y)를 구한다. 값 M은, 다음 식 (2)로 정의할 수 있다.
도 13은, 실시 형태 1에 있어서의 개별 보정 커널의 일례를 도시하는 도면이다. 개별 보정 커널 K(x, y)는, 예를 들어, 도 13에 도시한 바와 같이, 31×31개의 계수를 요소 a1, 1 내지 a31, 31로 하는 행렬로 정의할 수 있다. 각 요소 a1, 1 내지 a31, 31은, 예를 들어, 최소 제곱법에 의해 구할 수 있다. 예를 들어, 식 (2)에 나타낸 값 M을 각 요소로 각각 편미분한 δM/δa1, 1 내지 δM/δa31, 31의 함수값이 각각 제로가 된다고 가정한 31×31개의 식을 연립 방정식으로서 풂으로써, 각 요소 a1, 1 내지 a31, 31을 구할 수 있다. 이러한 개별 보정 커널을 빔마다 추정한다.
도 14는, 실시 형태 1에 있어서의 차분 화상의 일례를 도시하는 도면이다. 도 14에서는, 기준 흐려짐 화상 I1(x, y)로부터, 어느 1차 전자 빔의 기준 패턴의 2차 전자 화상(측정 화상) I2(x, y)에, 얻어진 개별 보정 커널 K(x, y)를 컨볼루션한 화상을 차감한 차분 화상의 일례를 도시하고 있다. 도 14의 예에서는, 차분 화상의 최대 계조가 2계조로 억제되었다. 따라서, 실시 형태 1에 의하면, 다른 빔으로 취득한 2차 전자 화상이어도, 각각의 개별 보정 커널을 컨볼루션함으로써, 기준 흐려짐 화상과 동일 조건의 화상에 접근시킬 수 있다. 각 1차 전자 빔용에 각각 얻어진 개별 보정 커널 K(x, y) 혹은 개별 보정 커널 K(x, y)의 계수(요소 a1, 1 내지 a31, 31)는 보정 회로(113)에 출력됨과 함께, 기억 장치(109) 및/혹은 도시하지 않은 기억 장치에 저장된다.
이상과 같은 검사 처리 전의 각 공정을 실시한 후에, 실제의 검사 대상의 기판을 사용하여, 검사 처리를 실시한다.
도 15는, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법의 주요부 공정의 잔부를 도시하는 흐름도이다. 도 15에 있어서, 실시 형태 1에 있어서의 검사 방법의 잔부는, 도 5에 도시한 각 공정 후에, 스캔 공정(S202)과, 화상 보정 공정(S206)과, 참조 화상 제작 공정(S210)과, 위치 정렬 공정(S220)과, 비교 공정(S222)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다.
스캔 공정(S202)으로서, 화상 취득 기구(150)는 멀티 1차 전자 빔(20)으로 패턴이 형성된 기판(101)(시료)면 상을 주사하고, 기판(101)면 상에서 방출되는 멀티 2차 전자 빔(300)을 검출함으로써, 1차 전자 빔마다 대응하는 2차 전자 화상을 취득한다. 상술한 바와 같이, 멀티 검출기(222)에는, 반사 전자 및 2차 전자가 투영되어도 되고, 반사 전자는 도중에 발산해 버려 남은 2차 전자가 투영되어도 된다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다. 상술한 바와 같이, 화상 취득 기구(150)는 스트라이프 영역(32)을 스캔하여, 스트라이프 영역(32)의 화상을 취득한다. 화상의 취득은, 상술한 바와 같이, 멀티 1차 전자 빔(20)을 조사하고, 멀티 1차 전자 빔(20)의 조사에 기인하여 기판(101)으로부터 방출되는 반사 전자를 포함하는 멀티 2차 전자 빔(300)을 멀티 검출기(222)로 검출한다. 멀티 검출기(222)에 의해 검출된 2차 전자의 검출 데이터(측정 화상: 2차 전자 화상: 피검사 화상)는 측정순으로 검출 회로(106)에 출력된다. 검출 회로(106) 내에서는, 도시하지 않은 A/D 변환기에 의해, 아날로그의 검출 데이터가 디지털 데이터로 변환되어, 칩 패턴 메모리(123)에 저장된다. 이와 같이 하여, 화상 취득 기구(150)는, 각 스트라이프 영역(32) 상에 형성된 패턴의 측정 화상을 취득한다. 그리고, 얻어진 측정 화상 데이터는, 위치 회로(107)로부터의 각 위치를 나타내는 정보와 함께, 보정 회로(113)에 전송된다.
화상 보정 공정(S206)으로서, 보정 회로(113)(보정부)는, 각각의 개별 보정 커널을 사용하여, 검사 대상의 기판(101)으로부터 취득되는 각 1차 전자 빔이 대응하는 2차 전자 화상을 보정한다. 구체적으로는, 보정 회로(113)는, 각 1차 전자 빔의 2차 전자 화상(측정 화상)에 개별 보정 커널을 컨볼루션함으로써, 2차 전자 화상을 보정한다.
도 16은, 실시 형태 1에 있어서의 화상 보정의 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 16에 있어서, 보정 회로(113) 내에는, 멀티 1차 전자 빔(20)의 빔 개수 이상의 서브 보정 회로(111)(1, 2, 3, 4, 5, ···)가 배치된다. 상술한 바와 같이, 멀티 검출기(222)에는, 복수의 검출 센서(223)가 배치된다. 각 검출 센서(223)는 멀티 1차 전자 빔(20) 중 다른 검출 센서와는 다른 어느 하나의 1차 전자 빔의 조사에 의해 방출되는 2차 전자 빔을 검출하도록 할당되어 있다. 또한, 보정 회로(113) 내의 각 서브 보정 회로(111)는 멀티 검출기(222)의 복수의 검출 센서(223) 중 다른 서브 보정 회로와는 다른 어느 하나의 검출 센서로부터의 화상 데이터를 입력하도록 할당되어 있다. 바꿔 말하면, 보정 회로(113) 내의 각 서브 보정 회로(111)는, 멀티 1차 전자 빔(20) 중 어느 하나의 1차 전자 빔의 조사에 의해 방출되는 2차 전자 빔의 검출용의 검출 센서에 할당되어 있다. 각 서브 보정 회로(111)에는, 담당하는 1차 전자 빔용의 개별 보정 커널 K(x, y)의 계수(요소)가 입력되어 설정되어 있다. 도 16의 예에서는, 1차 전자 빔(빔 1)에 대응하는 검출 센서의 출력이 서브 보정 회로 1에 입력된다. 1차 전자 빔(빔 2)에 대응하는 검출 센서의 출력이 서브 보정 회로 2에 입력된다. 1차 전자 빔(빔 3)에 대응하는 검출 센서의 출력이 서브 보정 회로 3에 입력된다. 1차 전자 빔(빔 4)에 대응하는 검출 센서의 출력이 서브 보정 회로 4에 입력된다. 1차 전자 빔(빔 5)에 대응하는 검출 센서의 출력이 서브 보정 회로 5에 입력된다. 각 서브 보정 회로는, 담당하는 1차 전자 빔의 서브 조사 영역(29)의 측정 화상에 대하여, 담당하는 1차 전자 빔용의 개별 보정 커널 K(x, y)를 컨볼루션 연산함으로써, 평활화 처리를 행한다. 이상과 같이 하여, 평활화 처리에 의한 보정이 행해진 각 서브 조사 영역(29)의 측정 화상의 데이터는, 위치 회로(107)가 나타내는 위치 정보와 함께, 비교 회로(108)에 출력된다.
도 17은, 실시 형태 1에 있어서의 비교 회로 내의 구성의 일례를 도시하는 구성도이다. 도 17에 있어서, 비교 회로(108) 내에는, 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(52, 56), 위치 정렬부(57) 및 비교부(58)가 배치된다. 위치 정렬부(57) 및 비교부(58) 등의 각 「~ 부」는, 처리 회로를 포함하고, 이 처리 회로에는, 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 혹은, 반도체 장치 등이 포함된다. 또한, 각 「~ 부」는, 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 사용해도 된다. 혹은, 다른 처리 회로(별개의 처리 회로)를 사용해도 된다. 위치 정렬부(57) 및 비교부(58) 내에 필요한 입력 데이터 혹은 연산된 결과는 그 때마다 도시하지 않은 메모리, 혹은 메모리(118)에 기억된다.
도 18은, 실시 형태 1에 있어서의 검사 단위 영역의 일례를 도시하는 도면이다. 비교 회로(108)에서는, 보정 후의 2차 전자 화상 중 적어도 일부로 구성되는 피검사 화상과 참조 화상을 비교한다. 피검사 화상으로서, 예를 들어, 프레임 영역(28)마다 2차 전자 화상을 사용한다. 예를 들어, 서브 조사 영역(29)을 4개의 프레임 영역(28)으로 분할한다. 프레임 영역(28)으로서, 예를 들어, 512×512 화소의 영역을 사용한다. 구체적으로는, 예를 들어, 이하와 같이 동작한다.
참조 화상 제작 공정(S210)으로서, 참조 화상 제작 회로(112)는 기판(101)에 형성된 복수의 도형 패턴의 원인이 되는 설계 데이터에 기초하여, 각 프레임 영역의 측정 화상에 대응하는 참조 화상을 제작한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다. 먼저, 기억 장치(109)로부터 제어 계산기(110)를 통하여 설계 패턴 데이터를 읽어내고, 읽어내어진 설계 패턴 데이터에 정의된 각 도형 패턴을 2치 내지는 다치의 이미지 데이터로 변환한다.
상술한 바와 같이, 설계 패턴 데이터에 정의되는 도형은, 예를 들어, 직사각형이나 삼각형을 기본 도형으로 한 것으로, 예를 들어, 도형의 기준 위치에 있어서의 좌표(x, y), 변의 길이, 직사각형이나 삼각형 등의 도형종을 구별하는 식별자가 되는 도형 코드와 같은 정보로 각 패턴 도형의 형태, 크기, 위치 등을 정의한 도형 데이터가 저장되어 있다.
이러한 도형 데이터가 되는 설계 패턴 데이터가 참조 화상 제작 회로(112)에 입력되면 도형마다의 데이터에까지 전개하여, 그 도형 데이터의 도형 형상을 도시하는 도형 코드, 도형 치수 등을 해석한다. 그리고, 소정의 양자화 치수의 그리드를 단위로 하는 격자 무늬 내에 배치되는 패턴으로서 2치 내지는 다치의 설계 패턴 화상 데이터에 전개하여, 출력한다. 바꿔 말하면, 설계 데이터를 읽어들이고, 검사 영역을 소정의 치수를 단위로 하는 격자 무늬로서 가상 분할하여 생긴 격자 무늬마다 설계 패턴에 있어서의 도형이 차지하는 점유율을 연산하고, n 비트의 점유율 데이터를 출력한다. 예를 들어, 1개의 격자 무늬를 1화소로서 설정하면 바람직하다. 그리고, 1화소에 1/28(=1/256)의 분해능을 갖게 한다고 하면, 화소 내에 배치되어 있는 도형의 영역분만큼 1/256의 소 영역을 할당하여 화소 내의 점유율을 연산한다. 그리고, 8비트의 점유율 데이터로서 제작한다. 이러한 격자 무늬(검사 화소)는 측정 데이터의 화소에 맞추면 된다.
다음에, 참조 화상 제작 회로(112)는 도형의 이미지 데이터인 설계 패턴의 설계 화상 데이터에, 연산된 계수를 적용한 필터 함수 F를 사용하여 필터 처리를 실시한다. 이에 의해, 화상 강도(농담값)가 디지털값의 설계측의 이미지 데이터인 설계 화상 데이터를 멀티 1차 전자 빔(20)의 대표 빔(예를 들어 중심 빔)의 조사에 의해 얻어지는 상 생성 특성에 맞출 수 있다. 제작된 참조 화상의 화상 데이터는 비교 회로(108)에 출력된다.
비교 회로(108) 내에 입력된 보정 후의 측정 화상(보정 피검사 화상)은 기억 장치(56)에 저장된다. 비교 회로(108) 내에 입력된 참조 화상은, 기억 장치(52)에 저장된다.
위치 정렬 공정(S220)으로서, 위치 정렬부(57)는 프레임 영역마다, 대응하는 보정 후의 2차 전자 화상과 참조 화상을 각각 기억 장치로부터 읽어내고, 화소보다 작은 서브 화소 단위로, 양쪽 화상을 위치 정렬한다. 예를 들어, 최소 제곱법으로 위치 정렬을 행하면 된다. 화소 사이즈로서, 예를 들어, 멀티 1차 전자 빔(20)의 각 빔 사이즈와 동일 정도의 사이즈 영역으로 설정되면 바람직하다.
비교 공정(S222)으로서, 비교부(58)는 프레임 화상(피검사 화상)과 참조 화상을 비교한다. 비교부(58)는 소정의 판정 조건에 따라서 화소마다 양자를 비교하여, 예를 들어, 형상 결함과 같은 결함의 유무를 판정한다. 예를 들어, 화소별 계조값 차가 판정 역치 Th보다도 크면 결함이라고 판정한다. 그리고, 비교 결과가 출력된다. 비교 결과는, 기억 장치(109), 모니터(117), 혹은 메모리(118)에 출력되거나, 혹은 프린터(119)로부터 출력되면 된다.
상술한 예에서는, 다이-데이터베이스 검사를 행하는 경우를 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 다이-다이 검사를 행하는 경우라도 상관없다. 다이-다이 검사를 행하는 경우에는, 이하와 같이 동작한다.
위치 정렬 공정(S220)으로서, 위치 정렬부(57)는 다이(1)의 프레임 화상(보정 피검사 화상)과, 동일한 패턴이 형성된 다이(2)의 프레임 화상(보정 피검사 화상)을 읽어내고, 화소보다 작은 서브 화소 단위로, 양쪽 화상을 위치 정렬한다. 예를 들어, 최소 제곱법으로 위치 정렬을 행하면 된다.
비교 공정(S222)으로서, 비교부(58)는 다이(1)의 프레임 화상(보정 피검사 화상)과, 다이(2)의 프레임 화상(보정 피검사 화상) 중 한쪽을 참조 화상으로 하여, 양쪽 화상을 비교한다. 비교부(58)는 소정의 판정 조건에 따라서 화소마다 양자를 비교하여, 예를 들어, 형상 결함과 같은 결함의 유무를 판정한다. 예를 들어, 화소별 계조값 차가 판정 역치 Th보다도 크면 결함이라고 판정한다. 그리고, 비교 결과가 출력된다. 비교 결과는, 기억 장치(109), 모니터(117), 혹은 메모리(118)에 출력되거나, 혹은 프린터(119)로부터 출력되면 된다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 의하면, 다른 빔으로 취득한 피검사 화상이어도 동일 조건에서 취득된 화상에 접근시킬 수 있다. 따라서, 다른 빔으로 취득한 피검사 화상간에서의 검사를 할 수 있다.
이상의 설명에 있어서, 일련의 「~ 회로」는, 처리 회로를 포함하고, 그 처리 회로에는, 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 혹은, 반도체 장치 등이 포함된다. 또한, 각 「~ 회로」는, 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 사용해도 된다. 혹은, 다른 처리 회로(별개의 처리 회로)를 사용해도 된다. 프로세서 등을 실행시키는 프로그램은, 자기 디스크 장치, 자기 테이프 장치, FD, 혹은 ROM(리드 온리 메모리) 등의 기록 매체에 기록되면 된다. 예를 들어, 위치 회로(107), 비교 회로(108), 참조 화상 제작 회로(112), 보정 회로(113), 스테이지 제어 회로(114), 렌즈 제어 회로(124), 블랭킹 제어 회로(126), 편향 제어 회로(128), 흐려짐 지표 σ 추정 회로(130), 흐려짐 지표 σ 설정 회로(132), 기준 흐려짐 화상 생성 회로(134), 커널 계수 연산 회로(136) 및 기준 빔 선택 회로(138)는, 상술한 적어도 하나의 처리 회로로 구성되어도 된다.
이상, 구체예를 참조하면서 실시 형태에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은, 이들의 구체예에 한정되는 것은 아니다. 도 1의 예에서는, 1개의 조사원이 되는 전자총(201)으로부터 조사된 1개의 빔으로부터 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에 의해 멀티 1차 전자 빔(20)을 형성하는 경우를 나타내고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 복수의 조사원으로부터 각각 1차 전자 빔을 조사함으로써 멀티 1차 전자 빔(20)을 형성하는 양태여도 상관없다.
또한, 장치 구성이나 제어 방법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않는 부분 등에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 하는 장치 구성이나 제어 방법을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
그 밖의, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법은, 본 발명의 범위에 포함된다.
패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 멀티 전자 빔을 사용하여 촬상된 도형 패턴의 화상을 검사하는 방법에 이용할 수 있다.
20: 멀티 1차 전자 빔
22: 구멍
28: 프레임 영역
29: 서브 조사 영역
32: 스트라이프 영역
33: 블록 영역
34: 조사 영역
52, 56: 기억 장치
57: 위치 정렬부
58: 비교부
60: σ값 분포 제작부
62: σ값 특정부
100: 검사 장치
101: 기판
102: 전자 빔 칼럼
103: 검사실
105: 스테이지
106: 검출 회로
107: 위치 회로
108: 비교 회로
109: 기억 장치
110: 제어 계산기
111: 서브 보정 회로
112: 참조 화상 제작 회로
113: 보정 회로
114: 스테이지 제어 회로
117: 모니터
118: 메모리
119: 프린터
120: 버스
122: 레이저 측장 시스템
123: 칩 패턴 메모리
124: 렌즈 제어 회로
126: 블랭킹 제어 회로
128: 편향 제어 회로
130: 치우침값 추정 회로
132: σ 설정 회로
134: 기준 흐려짐 화상 생성 회로
136: 커널 계수 연산 회로
138: 기준 빔 선택 회로
142: 구동 기구
144, 146, 148: DAC 앰프
150: 화상 취득 기구
160: 제어계 회로
201: 전자총
202: 전자 렌즈
203: 성형 애퍼처 어레이 기판
205, 206, 207, 224, 226: 전자 렌즈
208: 주편향기
209: 부편향기
212: 일괄 블랭킹 편향기
213: 제한 애퍼처 기판
214: 빔 세퍼레이터
216: 미러
218: 편향기
222: 멀티 검출기
223: 검출 센서
300: 멀티 2차 전자 빔
330: 검사 영역
332: 칩

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 멀티 1차 전자 빔을 편향시키는 편향기와 멀티 2차 전자 빔을 검출하는 검출기를 갖고, 상기 편향기를 사용하여 멀티 1차 전자 빔으로 패턴이 형성된 시료면 상을 주사하고, 상기 검출기를 사용하여 상기 시료면 상으로부터 방출되는 멀티 2차 전자 빔을 검출함으로써, 1차 전자 빔마다 대응하는 2차 전자 화상을 취득하는 2차 전자 화상 취득 기구와,
    기준 패턴에 대한 각 1차 전자 빔이 대응하는 2차 전자 화상을, 소정의 기준 흐려짐 화상에 각각 맞추도록 제작된 개별 보정 커널을 기억하는 기억 장치와,
    각각의 개별 보정 커널을 사용하여, 검사 대상의 시료로부터 취득되는 각 1차 전자 빔이 대응하는 2차 전자 화상을 보정하는 보정 회로와,
    보정 후의 2차 전자 화상 중 적어도 일부로 구성되는 피검사 화상과 참조 화상을 비교하는 비교 회로와,
    상기 멀티 1차 전자 빔 중으로부터 선택되는 기준 1차 전자 빔의 초점 위치를 시료면으로부터 어긋나게 한 위치에서 취득되는 각 1차 전자 빔의 평가 패턴의 2차 전자 화상 중 적어도 하나로부터 추정되는 흐려짐 지표값 σ로부터 바림용 σ를 결정하는 결정 회로와,
    상기 기준 1차 전자 빔의 초점 위치를 상기 시료면 상에 맞춘 상태에서 취득되는 기준 패턴의 2차 전자 화상에 대하여, 상기 바림용 σ에 상당하는 바림 처리를 행함으로써 상기 기준 흐려짐 화상을 생성하는 기준 흐려짐 화상 생성 회로
    를 구비한 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 결정되는 바림용 σ는, 각 1차 전자 빔의 상기 평가 패턴의 2차 전자 화상 중, 최대 빔 직경이 되는 1차 전자 빔의 상기 평가 패턴의 2차 전자 화상으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기준 1차 전자 빔의 초점 위치를 가변으로 어긋나게 한 각 위치에서 취득되는 각 1차 전자 빔의 상기 평가 패턴의 2차 전자 화상으로부터 각각 흐려짐 지표 σ를 추정하는 흐려짐 지표 σ 추정 회로와,
    상기 기준 1차 전자 빔의 초점 위치의 어긋남 위치별 추정되는 각 1차 전자 빔의 흐려짐 지표 σ의 분포를 제작하는 분포 제작 회로
    를 더 구비하고,
    상기 바림용 σ로서, 각 1차 전자 빔의 흐려짐 지표 σ의 분포를 참조하여, 어긋남 위치별 각 1차 전자 빔의 흐려짐 지표 σ의 최댓값이 최소가 되는 어긋남 위치에서의 각 1차 전자 빔의 흐려짐 지표 σ의 최댓값으로부터 바림용 σ가 결정되는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 바림용 σ에 상당하는 반값 전폭으로 표시된 1차 전자 빔의 빔 직경이, 결함 사이즈의 1/2 이하가 되는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  6. 삭제
  7. 멀티 1차 전자 빔으로 패턴이 형성된 시료면 상을 주사하고, 상기 시료면 상으로부터 방출되는 멀티 2차 전자 빔을 검출함으로써, 1차 전자 빔마다 대응하는 2차 전자 화상을 취득하고,
    기준 패턴에 대한 각 1차 전자 빔이 대응하는 2차 전자 화상을, 소정의 기준 흐려짐 화상에 각각 맞추도록 제작된 개별 보정 커널을 기억하는 기억 장치로부터 각각의 개별 보정 커널을 읽어내고, 각각의 개별 보정 커널을 사용하여, 검사 대상의 시료로부터 취득되는 각 1차 전자 빔이 대응하는 2차 전자 화상을 보정하고,
    보정 후의 2차 전자 화상 중 적어도 일부로 구성되는 피검사 화상과 참조 화상을 비교하고, 결과를 출력하고,
    상기 멀티 1차 전자 빔 중으로부터 선택되는 기준 1차 전자 빔의 초점 위치를 시료면으로부터 어긋나게 한 위치에서 취득되는 각 1차 전자 빔의 평가 패턴의 2차 전자 화상 중 적어도 하나로부터 추정되는 흐려짐 지표 σ에 기초하여 바림용 σ를 결정하고,
    상기 기준 1차 전자 빔의 초점 위치를 상기 시료면 상에 맞춘 상태에서 취득되는 기준 패턴의 2차 전자 화상에 대하여, 상기 바림용 σ에 상당하는 바림 처리를 행함으로써 상기 기준 흐려짐 화상을 생성하는
    것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 결정되는 바림용 σ는, 각 1차 전자 빔의 상기 평가 패턴의 2차 전자 화상 중, 최대 빔 직경이 되는 1차 전자 빔의 상기 평가 패턴의 2차 전자 화상으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 기준 1차 전자 빔의 초점 위치를 가변으로 어긋나게 한 각 위치에서 취득되는 각 1차 전자 빔의 상기 평가 패턴의 2차 전자 화상으로부터 각각 흐려짐 지표 σ를 추정하고,
    상기 기준 1차 전자 빔의 초점 위치의 어긋남 위치별 추정되는 각 1차 전자 빔의 흐려짐 지표 σ의 분포를 제작하고,
    상기 바림용 σ로서, 각 1차 전자 빔의 흐려짐 지표 σ의 분포를 참조하여, 어긋남 위치별 각 1차 전자 빔의 흐려짐 지표 σ의 최댓값이 최소가 되는 어긋남 위치에서의 각 1차 전자 빔의 흐려짐 지표 σ의 최댓값으로부터 바림용 σ가 결정되는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 바림용 σ에 상당하는 반값 전폭으로 표시된 1차 전자 빔의 빔 직경이, 결함 사이즈의 1/2 이하가 되는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
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