特開 2022-109735 検査装置および検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022109735

(43)【公開日】2022-07-28

(54)【発明の名称】検査装置および検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/2251 20180101AFI20220721BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20220721BHJP

【ＦＩ】

G01N23/2251

H01L21/66 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021005206

(22)【出願日】2021-01-15

(71)【出願人】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】キオクシア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】千葉 啓介

(72)【発明者】

【氏名】中 真人

(72)【発明者】

【氏名】吉川 綾司

【テーマコード（参考）】

2G001

4M106

【Ｆターム（参考）】

2G001AA03

2G001AA10

2G001BA07

2G001CA03

2G001DA06

2G001FA06

2G001HA07

2G001HA13

2G001LA11

2G001PA11

4M106AA09

4M106BA02

4M106CA39

4M106DB05

4M106DB12

4M106DH24

4M106DH33

4M106DJ18

4M106DJ19

4M106DJ21

(57)【要約】

【課題】複数の単一ビーム間の検査画像ぼけを補正可能な検査方法を提供する。
【解決手段】実施形態による検査方法は、複数の単一ビームを測定対象物に照射し、前記複数の単一ビームに対応する、前記測定対象物の複数の検査画像を生成し、前記複数の検査画像の各々におけるぼけ成分の大きさを算出し、前記複数の検査画像のうち、前記ぼけ成分の大きさが所定の範囲に収まる検査画像の数が最大となる当該所定の範囲のぼけ成分の大きさを基準ぼけ成分と決定し、前記複数の検査画像のうち、前記ぼけ成分の大きさが所定の範囲外である他の検査画像を前記基準ぼけ成分に基づいて補正し、前記ぼけ成分の大きさが所定の範囲に収まる検査画像、及び補正された前記他の検査画像を、前記測定対象物について予め生成された参照画像と対比することを含む。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の単一ビームを測定対象物に照射し、
前記複数の単一ビームに対応する、前記測定対象物の複数の検査画像を生成し、
前記複数の検査画像の各々におけるぼけ成分の大きさを算出し、
前記複数の検査画像のうち、前記ぼけ成分の大きさが所定の範囲に収まる検査画像の数が最大となる当該所定の範囲のぼけ成分の大きさを基準ぼけ成分と決定し、
前記複数の検査画像のうち、前記ぼけ成分の大きさが所定の範囲外である他の検査画像を前記基準ぼけ成分に基づいて補正し、
前記ぼけ成分の大きさが所定の範囲に収まる検査画像、及び補正された前記他の検査画像を、前記測定対象物について予め生成された参照画像と対比することを含む検査方法。

【請求項2】

前記複数の検査画像の各々におけるぼけ成分の大きさと、当該ぼけ成分を有する検査画像を生成した単一ビームと光軸との間の距離とを関連付けることを更に含み、
前記ぼけ成分の大きさが所定の範囲に収まる検査画像の数が、前記距離が所定の範囲に収まる検査画像の数に等しい場合に、前記距離が所定の範囲に収まる検査画像に関連付けられたぼけ成分を前記基準ぼけ成分と決定する、請求項１に記載の検査方法。

【請求項3】

前記他の検査画像が前記基準ぼけ成分を有するように、当該他の検査画像が補正されることを含む、請求項１又は２に記載の検査方法。

【請求項4】

前記参照画像が、前記測定対象物に形成されるべきパターンの設計データに基づいて生成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の検査方法。

【請求項5】

前記検査画像のぼけ成分に基づいて前記参照画像にぼけ成分を付与することを更に含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の検査方法。

【請求項6】

前記複数の単一ビームが、一つのビームが分割されて生成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の検査方法。

【請求項7】

複数の単一ビームを試料に照射させる光学系と、
前記試料に照射された前記複数の単一ビームに基づき、当該試料の画像を生成する画像生成部と、
プロセッサを含み、
複数の単一ビームを測定対象物に照射し、
前記複数の単一ビームに対応する、前記測定対象物の複数の検査画像を生成し、
前記複数の検査画像の各々におけるぼけ成分の大きさを算出し、
前記複数の検査画像のうち、前記ぼけ成分の大きさが所定の範囲に収まる検査画像の数が最大となる当該所定の範囲のぼけ成分の大きさを基準ぼけ成分と決定し、
前記複数の検査画像のうち、前記ぼけ成分の大きさが所定の範囲外である他の検査画像を前記基準ぼけ成分に基づいて補正し、
前記ぼけ成分の大きさが所定の範囲に収まる検査画像、及び補正された前記他の検査画像を、前記測定対象物について予め生成された参照画像と対比するように、少なくとも前記光学系及び前記画像生成部を制御する制御部と
を備える、検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、検査装置および検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば半導体装置の製造に使用するマスクやテンプレートを検査する装置には、電子ビームなどの荷電粒子を利用するものがある。このような装置は、例えば極端紫外光（EUV：Extreme Ultraviolet）を用いる検査装置に比べて、高い分解能を有することができるため、精度の高い検査が可能となる。その一方で、例えば電子ビームでは、照射可能な範囲がかなり小さくなるため、検査対象の全面を検査するのに時間がかかってしまう。このため、マルチビーム検査装置が開発されており、電子ビームを所定のアパーチャにより分割してマルチビームを生成し、マルチビームが検査対象に照射される。

【0003】

マルチビームを利用する場合、マルチビームを構成する単一ビームは、対物レンズにおける透過位置（中心からの距離）に応じて、異なる収差の影響を受けることとなる。このため、各単一ビームにより撮像される検査画像ごとに、異なる像のぼけや歪み、諧調誤差が生じ得る。像のぼけによっては、欠陥ではないものを欠陥（疑似欠陥）であると判定してしまうおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１４４０１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一つの実施形態は、複数の単一ビームを利用する検査装置であって、複数の単一ビーム間の検査画像ぼけを補正可能な検査装置、及び検査方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態による検査方法は、複数の単一ビームを測定対象物に照射し、前記複数の単一ビームに対応する、前記測定対象物の複数の検査画像を生成し、前記複数の検査画像の各々におけるぼけ成分の大きさを算出し、前記複数の検査画像のうち、前記ぼけ成分の大きさが所定の範囲に収まる検査画像の数が最大となる当該所定の範囲のぼけ成分の大きさを基準ぼけ成分と決定し、前記複数の検査画像のうち、前記ぼけ成分の大きさが所定の範囲外である他の検査画像を前記基準ぼけ成分に基づいて補正し、前記ぼけ成分の大きさが所定の範囲に収まる検査画像と、補正された前記他の検査画像とを、前記測定対象物について予め生成された参照画像と対比することを含む。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態によるマルチビーム検査装置の一例を示すブロック図である。

【図2】図２（ａ）は、マルチビームを構成する各単一ビームの配置例を示す図であり、図２（ｂ）は、単一ビームの走査例を示す図であり、図２（ｃ）は、単一ビームのぼけの例を示す図である。

【図3】図３は、単一ビームごとに取得された検査画像のぼけの例を示す図である。

【図4】図４は、本実施形態による検査方法を説明するフローチャートである。

【図5】図５は、参照画像にぼけ成分を付与する例を示す模式図である。

【図6】図６は、参照画像を補正する手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間、または、種々の層の厚さの間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な厚さや寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されてよい。

【0009】

図１は、実施形態によるマルチビーム検査装置１の一例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態によるマルチビーム検査装置１は、検査機構２、制御計算機３、検査画像補正テーブル記憶装置４、マルチビーム光軸間距離記憶装置５、参照画像生成装置６、検査画像補正装置７、記憶装置８、表示装置９、及び入力装置１０を備える。制御計算機３は、検査機構２、検査画像補正テーブル記憶装置４、マルチビーム光軸間距離記憶装置５、参照画像生成装置６、検査画像補正装置７、記憶装置８、表示装置９、及び入力装置１０に接続される。

【0010】

検査機構２は、電子鏡筒２１、試料室２２、電子銃制御部２３Ａ、照明レンズ制御部２３Ｂ、成形アパーチャ制御部２３Ｃ、ブランキングアパーチャ制御部２３Ｄ、縮小レンズ制御部２３Ｅ、制限アパーチャ制御部２３Ｆ、対物レンズ制御部２３Ｇ、偏向器制御部２３Ｈ、信号処理部２３Ｉ、検査画像生成部２３Ｊ、及びステージ制御部２３Ｋを含む。

【0011】

電子鏡筒２１には電子銃２１Ｇ、照明レンズ２１Ｌ１と、成形アパーチャ２１Ａ１、ブランキングアパーチャ２１Ａ２、縮小レンズ２１Ｌ２、制限アパーチャ２１Ａ３、対物レンズ２１Ｌ３、偏向器２１Ｄ、及び検出器２１Ｅが設けられる。また、試料室２２内には少なくともＸＹＺ方向に移動可能なステージ２２Ｓとステージの駆動機構２２Ｄが設けられる。

【0012】

制御計算機３は、電子銃制御部２３Ａ、照明レンズ制御部２３Ｂ、成形アパーチャ制御部２３Ｃ、ブランキングアパーチャ制御部２３Ｄ、縮小レンズ制御部２３Ｅ、制限アパーチャ制御部２３Ｆ、対物レンズ制御部２３Ｇ、偏向器制御部２３Ｈ、信号処理部２３Ｉ、検査画像生成部２３Ｊ、及びステージ制御部２３Ｋにも接続される。制御計算機３は、各種の制御信号を生成して電子銃制御部２３Ａ、照明レンズ制御部２３Ｂ、成形アパーチャ制御部２３Ｃ、ブランキングアパーチャ制御部２３Ｄ、縮小レンズ制御部２３Ｅ、制限アパーチャ制御部２３Ｆ、対物レンズ制御部２３Ｇ、偏向器制御部２３Ｈ、信号処理部２３Ｉ、検査画像生成部２３Ｊ、及びステージ制御部２３Ｋへ送る。

【0013】

なお、制御計算機３は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータとして構成されてよい。また、制御計算機３は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を始めとするハードウェアによっても実現され得る。制御計算機３は、所定のプログラムや各種データに従って、マルチビーム検査装置１の全体を制御し、種々の演算処理を行うことができる。記憶装置８に格納され、ここから制御計算機３にダウンロードされてよい。また、プログラムや各種データは、例えばハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）や半導体メモリ、サーバなどの非一時的なコンピュータ可読記憶媒体から有線又は無線で制御計算機３にダウンロードされてもよい。

【0014】

電子銃制御部２３Ａは電子鏡筒２１内の電子銃２１Ｇに接続され、制御計算機３からの制御信号に基づき、電子銃２１Ｇを制御する。電子銃２１Ｇには所定の電子銃電源（不図示）が接続されており、電子銃制御部２３Ａの制御のもと、電子銃電源の高圧回路から電子銃２１Ｇのカソードとアノード間に加速電圧が印加され、電子銃電源の加熱回路からカソードに加熱電圧が印加される。これにより、カソードの加熱により放出された電子群が、加速電圧により加速され電子ビームが形成される。詳細には、電子銃電源が電子銃制御部２３Ａにより制御され、電子ビームのＯＮ／ＯＦＦや、電子ビーム量、電子ビームエネルギーなどが調整される。

【0015】

照明レンズ制御部２３Ｂは照明レンズ２１Ｌ１に接続され、制御計算機３からの制御信号に基づき、照明レンズ２１Ｌ１を制御する。照明レンズ２１Ｌ１は、照明レンズ制御部２３Ｂの制御のもと、後段の成形アパーチャ２１Ａ１に対してほぼ垂直に入射可能な平行ビームへと電子銃２１Ｇからの電子ビームを成形し、成形された電子ビームを成形アパーチャ２１Ａ１の全体に照射する。

【0016】

成形アパーチャ制御部２３Ｃは成形アパーチャ２１Ａ１に接続され、制御計算機３からの制御信号に基づき、成形アパーチャ２１Ａ１を制御する。成形アパーチャ２１Ａ１は、複数の矩形の穴を有し、成形アパーチャ２１Ａ１に照射された電子ビームを複数の矩形の穴から透過させることによって、複数の単一ビームで構成されるマルチビームＭＢが生成される。

【0017】

ブランキングアパーチャ制御部２３Ｄはブランキングアパーチャ２１Ａ２に接続され、制御計算機３からの制御信号に基づき、ブランキングアパーチャ２１Ａ２を制御する。ブランキングアパーチャ２１Ａ２は、ブランキングアパーチャ制御部２３Ｄの制御のもと、成形アパーチャ２１Ａ１によって生成されたマルチビームＭＢの各単一ビームを個別に偏向する。

【0018】

縮小レンズ制御部２３Ｅは縮小レンズ２１Ｌ２に接続され、制御計算機３からの制御信号に基づき、縮小レンズ２１Ｌ２を制御する。縮小レンズ２１Ｌ２は、ブランキングアパーチャ２１Ａ２を通過した各単一ビームを縮小させ、制限アパーチャ２１Ａ３の中心に向かうように単一ビームの向きを変える。

【0019】

制限アパーチャ制御部２３Ｆは制限アパーチャ２１Ａ３に接続され、制御計算機３からの制御信号に基づき、制限アパーチャ２１Ａ３を制御する。制限アパーチャ２１Ａ３は、中央に穴を有し、この穴からブランキングアパーチャ２１Ａ２によって偏向されなかった単一ビームを透過させる。一方、制限アパーチャ２１Ａ３は、ブランキングアパーチャ２１Ａ２によって偏向された単一ビームを遮蔽する。

【0020】

対物レンズ制御部２３Ｇは対物レンズ２１Ｌ３に接続され、制御計算機３からの制御信号に基づき、対物レンズ２１Ｌ３を制御する。対物レンズ２１Ｌ３は、制限アパーチャ２１Ａ３の中心の穴を通過してきた各単一ビームの焦点をステージ２２Ｓ上の試料Ｓ（検査対象）表面に合わせる。

【0021】

偏向器制御部２３Ｈは偏向器２１Ｄに接続され、制御計算機３からの制御信号に基づき、偏向器２１Ｄを制御する。具体的には、偏向器２１Ｄは、試料Ｓの表面に入射した各単一ビームにより発生する二次電子ＳＥを検出器２１Ｅの方向に偏向させる。検出器２１Ｅは、試料Ｓの表面に入射した各単一ビームの数と等しい数の検出部を有し、各検出部は、各単一ビームにより発生する二次電子ＳＥを入射し、入射した二次電子ＳＥに基づく検出信号を生成する。

【0022】

信号処理部２３Ｉは検出器２１Ｅに接続され、検出器２１Ｅから検出信号を受信し、受信した検出信号に対して所定の信号処理を行う。

【0023】

検査画像生成部２３Ｊは信号処理部２３Ｉに接続され、信号処理部２３Ｉにより処理された信号を受信する。検査画像生成部２３Ｊは、受信した信号に基づき、試料Ｓの表面に形成されたパターンの像（検査画像）を生成する。検査画像は、制御計算機３を介して表示装置９に表示されると共に、記憶装置８に格納される。

【0024】

ステージ制御部２３Ｋは試料室内の駆動機構２２Ｄに接続され、制御計算機３からの制御信号に基づき、駆動機構２２Ｄを制御する。駆動機構２２Ｄは、ステージ制御部２３Ｋの制御のもと、ステージ２２Ｓを駆動することができる。ステージ２２Ｓは、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に移動可能であり、ステージ制御部２３Ｋに制御される駆動機構２２Ｄにより駆動される。これにより、ステージ２２Ｓの上に載置される試料Ｓに対し、各単一ビームが走査され得る。

【0025】

入力装置１０は、例えばキーボード又はタッチパネル、コンピュータマウスなどを有するインタフェイスである。入力装置１０により、マルチビームの各単一ビームの光軸からの距離、検査画像補正テーブル、電子ビーム条件、検査対象パターンの種類、検査エリアの座標位置、検査のための各種閾値などの情報が制御計算機３へ入力され得る。

【0026】

記憶装置８は、入力装置１０から入力された電子ビーム条件、検査対象パターンの種類、検査エリアの座標位置、検査のための各種閾値などの情報を格納する。記憶装置８はまた、試料Ｓの表面に形成されたパターンの像（検査画像）とともに、参照画像、検査結果をも格納する。

【0027】

検査画像補正テーブル記憶装置４は、生成または入力された検査画像補正テーブルを格納する。マルチビーム光軸間距離記憶装置５は、各マルチビームの光軸からの距離を格納する。

【0028】

参照画像生成装置６は、例えばDie to database検査の場合には、記憶装置８に格納されている試料Ｓに形成されるべきパターンの描画データや露光イメージデータ（設計データ）から、各単一ビームにより取得される検査画像に対応する参照画像を生成する。また、例えばDie to die検査の場合には、試料Ｓ上の複数の同じ形状パターンの部分から取得した複数の検査画像を平均化することで、参照画像を生成する。生成した参照画像は、記憶装置８に格納される。

【0029】

検査画像補正装置７は、検査画像補正テーブル記憶装置４に格納された、検査画像補正テーブルに基づいて検査画像のぼけ補正を実施し、補正された検査画像を生成する。生成されたぼけ補正後の検査画像は、記憶装置８に格納される。

【0030】

次に、試料Ｓに照射される複数の単一ビームＳＢについて説明する。図２（ａ）は、マルチビームＭＢを構成する各単一ビームＳＢの配置例を示す図であり、図２（ｂ）は、単一ビームの走査例を示す図であり、図２（ｃ）は、単一ビームのぼけの例を示す図である。また、図３は、単一ビームごとに取得された検査画像のぼけの例を示す図である。

【0031】

図２（ａ）を参照すると、試料Ｓの表面上には、複数の被走査領域ＳＣＡが格子状に設定されている。被走査領域ＳＣＡに対応して単一ビームＳＢが割り当てられる。すなわち、各被走査領域ＳＣＡの数は、単一ビームＳＢの数に等しい。図示の例では、３６本の単一ビームに対応して、３６個の被走査領域ＳＣＡが格子状に設定されている。なお、単一ビームＳＢの数（すなわち、被走査領域ＳＣＡの数）は、図示の例に限定されることなく、ｎ^２個（ｎは自然数）であってもよい。

【0032】

図２（ｂ）に示すように、単一ビームＳＢは、ステージ２２Ｓ（図１）により、対応する被走査領域ＳＣＡ内で走査開始点ＳＰからｙ方向に沿って矢印Ｙｔのように走査され、被走査領域ＳＣＡのｙ方向の端部に至ると、ここまでの移動の軌跡と重複しないように所定の距離だけ矢印Ｘのように移動し、矢印Ｙｆのようにｙ方向に走査される。以降、これが繰り返されて、被走査領域ＳＣＡの全体が一つの単一ビームにより走査される。単一ビームＳＢが走査する間、試料Ｓの表面から二次電子ＳＥ（図１）が放出される。二次電子ＳＥは、被走査領域ＳＣＡに対応した、検出器２１Ｅの検出部により検出される。単一ビームＳＢの位置と、その位置における二次電子ＳＥの検出量とに基づいて検査画像が生成される。

【0033】

ここで、単一ビームＳＢは、図２（ｃ）に示すように光軸ＬＡｘからの距離により異なるぼけを有している。同図において、単一ビームＳＢを示す丸印の大きさは、ぼけの大きさを模式的に示している。すなわち、例えば丸印内に数字「１」で示される単一ビームＳＢに比べて、「２」～「６」で示される単一ビームＳＢは大きな丸印で示されており、したがって、これらの単一ビームＳＢは、「１」の単一ビームＳＢよりも大きなぼけを有している。特に、光軸ＬＡｘよりも遠い単一ビームＳＢほど大きなぼけを有する。このようなぼけは、光軸ＬＡｘからの距離が遠い単一ビームＳＢほど軸外収差の影響を大きく受けるために生じる。また、単一ビームＳＢの焦点が試料Ｓの表面の上方に位置したり、下方に位置したりすることによってもぼけが生じる。さらに、単一ビームＳＢは複数個の荷電粒子（本例では電子）の飛翔により形成されるが、荷電粒子間に働くクーロン力によりビームが広がることによってもぼけは生じる。

【0034】

単一ビームＳＢに、このようなぼけが生じると、これに対応して生成される検査画像にもぼけが生じる。図３は、その一例を示す検査画像であり、試料Ｓ上に形成されたストライプ構造を示している。例えば、図３中の検査画像ＩＭ１は、図２中の「１」で示す単一ビームＳＢによる検査画像を示し、検査画像ＩＭ２は、「２」で示す単一ビームＳＢによる検査画像を示し、検査画像ＩＭ３は、「３」で示す単一ビームＳＢによる検査画像を示し、検査画像ＩＭ４は、「４」で示す単一ビームＳＢによる検査画像を示し、検査画像ＩＭ５は、「５」で示す単一ビームＳＢによる検査画像を示し、検査画像ＩＭ６は、「６」で示す単一ビームＳＢによる検査画像を示す。図示のとおり、比較的小さなぼけを有する「１」の単一ビームＳＢによる検査画像ＩＭ１では、ストライプが明瞭に見えるのに比べると、大きなぼけを有する「６」の単一ビームＳＢによる検査画像では、ストライプ（詳細にはラインとスペース）の境界は不明瞭になっている。そして、そのような不明瞭さは、「２」の単一ビームＳＢから「６」の単一ビームＳＢ、すなわち、単一ビームＳＢのぼけが大きくなるのに従って、顕著になっている。これは、単一ビームＳＢのぼけが大きくなるほど、検査画像の分解能が低下するためと考えられる。

【0035】

以下、本実施形態による検査方法について、図４を参照しながら説明する。本実施形態による検査方法は、図１のマルチビーム検査装置１により実施され得る。図４は、本実施形態による検査方法を説明するフローチャートである。まず、ステップＳ１０にて、試料Ｓに照射されるマルチビームＭＢの複数の（図２の例では３６本の）単一ビームＳＢのうちの一つが選択される。

【0036】

次に、ステップＳ１１において、選択された単一ビームＳＢと光軸ＬＡｘとの間の距離が取得される。例えば、試料Ｓと光軸ＬＡｘの交点を原点とし、選択された単一ビームＳＢの焦点の位置を求めることにより、距離が算出され得る。ここで、焦点の位置は、例えば直交座標系（x, y, z）で表してよく、円筒座標系（r, θ, z）で表してもよい。直交座標系の場合、ｘ座標及びｙ座標は、ｘｙ平面上での光軸ＬＡｘの位置を原点した座標とすることができる。円筒座標系の場合には、ｒ座標は、ｘｙ平面上での原点としての光軸ＬＡｘからの距離とすることができ、θ座標は、原点と座標点とを結ぶ線分とｘ軸との交点とすることができる。ｚ座標は、いずれの座標系の場合であっても、ｚ方向の基準位置とビームの焦点との間のｚ方向の距離とすることができる。ｚ方向の基準位置は、試料中の平坦部の高さとしてよく、試料内の凹凸の高さ平均の位置としてもよく、光軸と試料との交差点のｚ方向位置としてもよい。

【0037】

なお、上述のとおり、単一ビームＳＢは被走査領域ＳＣＡ内で走査されるため、被走査領域ＳＣＡ内のどの位置にあるかにより、焦点の位置は異なる。そこで、例えば、単一ビームＳＢが被走査領域ＳＣＡ内の走査開始点ＳＰにある場合や中央にある場合などについて、原点（光軸ＬＡｘ）に対する焦点の位置を求めてよい。また、ｘｙ平面内の座標（（ｘ， ｙ）、（ｒ， θ））は、単一ビームＳＢの焦点の位置を被走査領域ＳＣＡ内の所定の位置（例えば走査開始点ＳＰや中央）の座標であってもよい。なお、単一ビームＳＢの光軸ＬＡｘからの距離は、被走査領域ＳＣＡに対して一つの単一ビームＳＢが割り当てられるため、連続的な値とはならず、離散的な値となる。具体的には、図２の例においては、単一ビームＳＢの光軸ＬＡｘからの距離は、「１」～「６」で示した単一ビームＳＢの６通りの距離となる。より具体的には、同図の例においては、「４´」で示した７本の単一ビームＳＢは、「４」の単一ビームＳＢの光軸ＬＡｘからの距離と同じ距離を有する。

【0038】

単一ビームＳＢのビームの焦点位置は、例えばマルチビーム検査装置１の光学系により決まり、試料面の上方や下方にある場合がある。ビームごとにその距離が判明している場合には、その値をｚ方向座標として用いることができる。また、試料面には凹凸があるため、ｚ方向位置の基準と、単一ビームＳＢが照射される位置での試料面の高さとの差異をｚ座標としてもよい。単一ビームＳＢのぼけは、収差等によりｘｙ面内で生じるだけでなく、焦点位置の高低差や試料面の凹凸などによっても決まるため、ｚ座標を考慮することにより、光軸とビームの間の距離、ひいては補正量をより詳細に把握することができる。取得された距離は、マルチビーム光軸間距離記憶装置５に格納される。

【0039】

また、ステップＳ１２において、選択された単一ビームＳＢにより検査画像が取得される。すなわち、選択された単一ビームＳＢが、対応する被走査領域ＳＣＡ内で走査され、走査により放出された二次電子ＳＥが、検出器２２Ｅ内の対応する検出部により検出され、検査画像が生成される。

【0040】

続けて、ステップＳ１３において、生成された検査画像におけるぼけ成分が算出される。図３に示した検査画像ＩＭ１～ＩＭ６は、例えば試料Ｓ上に形成されたストライプ構造を示している。ここで、例えばストライプの長手方向と直交する方向に沿って、検出器で生成された信号の強度（または明るさ）の変化をプロットし、正規分布（ガウシアン分布）でフィッティングすることができる。そして、そのフィッティングパラメータ（例えばピーク値や半値全幅）でぼけ成分を定義することができる。また、観測された構造の元となる設計データに基づいて生成された参照画像との差異でぼけ成分を定義してもよい。さらに、最も鮮明な（ぼけの少ない）検査画像、例えば検査画像ＩＭ１との差異でぼけ成分を定義してもよい。

【0041】

次いで、ステップＳ１４において、ステップＳ１２で取得された、単一ビームＳＢの光軸ＬＡｘからの距離と、ステップＳ１３で算出されたぼけ成分とが関連付けられて、検査画像補正テーブル記憶装置４に格納される。

【0042】

次のステップＳ１５において、複数の単一ビームＳＢのすべてについて、光軸ＬＡｘからの距離と、ぼけ成分とが検査画像補正テーブル記憶装置４に格納されたかが判定される。格納されていない場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、ステップＳ１０に戻り、残りの単一ビームＳＢから一つの単一ビームＳＢが選択され、ステップＳ１１からＳ１３までのプロセスが行われる。すべての単一ビームＳＢについて、距離とぼけ成分が格納された場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）には、ステップＳ１６において、補正テーブルが生成される。この補正テーブルは、検査画像補正テーブル記憶装置４に格納されてよい。

【0043】

続けて、ステップＳ１７において、補正テーブルに基づき、各検査画像が補正される。この補正の一例は以下のとおりである。まず、同程度のぼけ成分を有する検査画像の数が調べられる。このためには、例えば、ぼけ成分の大きさが所定の範囲の複数の区間（又は階級）に区分けされ、各区間の度数が求められる。すなわち、ぼけ成分についてのヒストグラムが作成されてよい。ここで、度数が最大となる区間（その区間のぼけ成分を有する検査画像の数が最も多い区間）で規定されるぼけ成分が基準ぼけ成分として決定される。すなわち、基準ぼけ成分は、複数の検査画像の各々のぼけ成分の大きさを所定の区間ごとに区切り、各区間の度数を求めたときに、度数が最大となる区間のぼけ成分であってよい。

【0044】

なお、基準ぼけ成分の具体的な値は、度数最大区間の中央値でもよく、最小値でもよく、最大値でもよい。また、その区間に属する検査画像のぼけ成分の平均値を基準ぼけ成分大きさとしてもよい。さらに、度数最大区間の範囲（その区間の最小値以上最大値以下の範囲）内の値を基準ぼけ成分と設定してもよい。

【0045】

次に、単一ビームＳＢによりそれぞれ生成された検査画像のすべてが、基準ぼけ成分を有するように、当該検査画像が補正される。例えば、図３における検査画像ＩＭ３のぼけ成分が基準ぼけ成分に等しいと仮定すると、検査画像ＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ４～ＩＭ６が基準ぼけ成分と等しいぼけ成分を有するように補正が行われる。すなわち、検査画像ＩＭ３のぼけ成分よりも小さいぼけ成分を有する検査画像ＩＭ１については、ぼけ成分を増大する補正が行われる。具体的には、検査画像ＩＭ１における正規分布フィッティングパラメータの値を、検査画像ＩＭ３における正規分布フィッティングパラメータの値に設定すればよい。また、検査画像ＩＭ３のぼけ成分よりも大きいぼけ成分を有する検査画像ＩＭ６については、ぼけ成分を減じる補正が行われる。この場合にも、検査画像ＩＭ６における正規分布フィッティングパラメータの値を、検査画像ＩＭ３における正規分布フィッティングパラメータの値に設定すればよい。以上により、検査画像ＩＭ１～ＩＭ６のすべてが、検査画像ＩＭ３と同程度のぼけを有することとなる。このようにして、各検査画像が補正される。

【0046】

すべての単一ビームＳＢにより生成されるそれぞれの検査画像が補正された後、補正済みの検査画像（ぼけ成分が基準ぼけ成分に等しい検査画像を含む）が、参照画像生成装置６により生成され、記憶装置８に格納されていた参照画像と対比される。対比の結果、例えば、任意の閾値以上の差異が認められた場合には、差異が認められた位置及びが特定され、そこに欠陥等があることが検出される。

【0047】

なお、検査画像と参照画像との対比は、各検査画像と、その検査画像に対応した参照画像との間で行われてよい。すなわち、被走査領域ＳＣＡごとに検査が行われてよい。また、複数の検査画像のいくつか又はすべてを合成して、合成後の検査画像と、これに対応した参照画像とを対比してもよい。これによれば、ダイ（又はチップ）ごとに検査を行うことができる。

【0048】

以上のとおり、本実施形態による検査方法においては、マルチビームＭＢを構成する複数の単一ビームＳＢにより生成されたそれぞれの検査画像のうち、ぼけ成分が同程度となる検査画像の数が最大となるぼけ成分が求められ、すべての検査画像がそのぼけ成分を有するように補正が行われる。このため、例えば最小のぼけ成分又は最大のぼけ成分に合わせて補正する場合に比べ、補正の対象となる検査画像が少なくてよい。また、最小のぼけ成分に合わせるように補正する場合に比べて、最大ぼけ成分の補正の程度を少なくすることができる。反対に、最大のぼけ成分に合わせるように補正する場合に比べて、最小ぼけ成分の補正の程度を少なくすることができる。すなわち、本実施形態による検査方法によれば、処理負荷の増大を避けつつ迅速に検査画像を補正することが可能となる。

【0049】

（変形例）
次に、本実施形態による検査方法の変形例について説明する。この変形例において参照画像が補正される。上述のとおり、参照画像は、例えばDie to database検査の場合には、記憶装置８に格納されている試料Ｓに形成されるべきパターンの描画データや露光イメージデータ（設計データ）に基づいて、参照画像生成装置６において生成される。このように設計データに基づいて参照画像を生成する場合には、検査画像（補正されたものを含む）との差異が大きくなりすぎる場合がある。この場合、検査画像のぼけ（例えば、図３に示したストライプの境界のぼけ）が欠陥と認められるおそれがある。これを避けるため、図５に示すように、参照画像生成装置６において生成された参照画像ＲＩＭに対して、ぼけ成分を付与されて、補正後の参照画像ＣＲＩＭが取得される。

【0050】

以下、図６を参照しながら、参照画像を補正する手順について説明する。図６は、参照画像を補正する手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２０において、試料Ｓに照射されるマルチビームＭＢの複数の単一ビームＳＢのうちの一つが選択される。次に、ステップＳ２１において、選択された単一ビームＳＢにより走査される被走査領域ＳＣＡについて参照画像生成装置６により参照画像が生成される。なお、この参照画像は予め生成され記憶装置８に格納されていてもよく、この場合、ステップＳ２１では参照画像が記憶装置８から読み出されてもよい。また、ステップＳ２２において、選択された単一ビームＳＢにより検査画像が取得される。

【0051】

次に、ステップＳ２３において、選択された単一ビームＳＢによる検査画像と、これに対応する参照画像とを比較することにより、その参照画像に付与されるべきぼけ成分が算出される。次いで、ステップＳ２４において、すべての単一ビームＳＢについて、検査画像と、その参照画像に付与されるべきぼけ成分とが算出されたかが判定される。算出されていないと判定された場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、ステップＳ２０へ戻って、ステップＳ２０からＳ２３までが行われる。算出されたと判定された場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、ステップＳ２５に進み、算出された、参照画像に付与されるべきぼけ成分から、参照画像生成装置６において、参照画像補正用テーブルが生成され、記憶装置８に格納される。

【0052】

続けて、記憶装置８に格納された参照画像補正用テーブルに基づいて、参照画像が補正される（ステップＳ２６）。この後、各検査画像と、これに対応する補正された参照画像ＣＲＩＭとが対比され、試料Ｓの検査が行われる。

【0053】

この変形例による検査方法によれば、上述のとおり、検査画像のぼけ（例えば、図３に示したストライプの境界のぼけ）が欠陥と認められる可能性を低減することが可能となる。これにより、疑似欠陥の低減が可能となる。また、設計データに基づいて生成された参照画像ＲＩＭには欠陥等は当然に存在していないため、参照画像ＲＩＭにぼけ成分が付与されても、検査画像における欠陥等は確実に発見され得る。

【0054】

（その他の変形例）
上述の実施形態では、補正済みの検査画像と参照画像が対比されたが、このとき検査画像の補正に用いたぼけ成分を用いて参照画像を補正することも可能である。すなわち、例えば設計データから生成された参照画像が所定のぼけ成分（上述の基準ぼけ成分を含む）を有するように当該参照画像を補正し、補正された参照画像と補正済みの検査画像とを対比するようにしてもよい。これによれば、対比の結果、差異が認められた場合に、差異が認められた位置及びが特定され、そこに欠陥等があることが検出される。

【0055】

また、上述の実施形態では、すべての単一ビームＳＢについて、その単一ビームＳＢの光軸ＬＡｘからの距離と、検査画像のぼけ成分とが求められたが（ステップＳ１１、Ｓ１２）、ぼけ成分の大きさが予め推定されるときには、既に求めたぼけ成分を代用してもよい。特に、距離とぼけ成分との間に相関関係がある場合、一つの単一ビームＳＢによる検査画像のぼけ成分は、その単一ビームＳＢの距離と等しい距離にある他の単一ビームＳＢによる画像のぼけ成分に等しいと考えることができる。例えば、図２において、「４´」の単一ビームＳＢにより生成された検査画像のぼけ成分は、「４」の単一ビームＳＢで生成された検査画像のぼけ成分とほぼ等しいと考えられるため、算出することなく、「４」の単一ビームＳＢによる検査画像のぼけ成分と同じぼけ成分を有することとしてもよい。

【0056】

また、上記の実施形態においては、同程度のぼけ成分を有する検査画像の数を調べることにより基準ぼけ成分が設定されたが、単一ビームＳＢの光軸ＬＡｘからの距離とぼけ成分との間に相関関係がある場合、光軸ＬＡｘからの距離がほぼ等しい単一ビームＳＢの数が最も多い単一ビームＳＢに基づいて基準ぼけ成分を設定してもよい。すなわち、基準ぼけ成分は、複数の単一ビームＳＢの光軸ＬＡｘからの距離を所定の区間ごとに区切り、各区間の度数を求めたときに、度数が最大となる区間の単一ビームＳＢによる検査画像のぼけ成分であってよい。図２の例では、例えば、「３」の単一ビームＳＢと同じ距離にある単一ビームＳＢは４本である一方、「４」の単一ビームＳＢと同じ距離にある単一ビームＳＢは８本である。したがって、「４」の単一ビームＳＢによる検査画像におけるぼけ成分を基準ぼけ成分と設定してよい。

【0057】

また、本実施形態による検査方法は、試料Ｓ（検査対象物）の検査ごとに行ってもよく、同種類の試料Ｓを繰り返して行う場合には、所定の回数ごとに行ってもよい。また、異なる種類の試料Ｓの検査を行うごとに、本実施形態による検査方法が行われてもよい。
また、試料Ｓは、検査対象物そのものでなく、事前に校正用に用意された試料であってもよく、これを用いて検査画像補正テーブルを生成してもよい。

【0058】

また、上述の実施形態では、マルチビームＭＢの光軸ＬＡｘからの距離と、生成された検査画像のぼけ成分とから検査画像補正テーブルを作成したが、これに限定されることなく、検査画像補正テーブルを予め作成し、例えば記憶装置８に記憶させておき、検査の際に記憶装置８から読み出してもよい。また、予め作成された検査画像補正テーブルは、マルチビーム検査装置１の外部に設けられた記憶装置に記憶させておき、ここから入力して利用することもできる。

【0059】

また、上述の実施形態では、電子銃２１Ｇからの電子ビームを複数の単一ビームＳＢに分割したが、電子ビームに限らず、他の荷電粒子を利用することもできる。荷電粒子としては、イオンが例示され得る。この場合、電子銃２１Ｇの代わりにイオン発生器を用い、イオンビームの分割、収束、走査に適して光学系を設けることができる。このような装置によっても、本実施形態による検査方法が実施され得る。

【0060】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0061】

例えば、前述の実施形態においては、マルチビームの光軸からの距離と得られた検査画像のぼけ成分から検査画像補正テーブルを作成したが、本発明はこれに限定されず、検査画像補正テーブルを予め記憶装置に記憶させておき、検査の際に記憶装置から読みだしてもよく、また、検査の度にパターンマルチビーム検査装置の外部から入力してもよい。

【符号の説明】

【0062】

１…マルチビーム検査装置、２…検査機構、３…制御計算機、４…検査画像補正テーブル記憶装置、５…マルチビーム光軸間距離記憶装置、６…参照画像生成装置、７…検査画像補正装置、８…記憶装置、９…表示装置、１０…入力装置、２１…電子鏡筒、２１Ｇ…電子銃、２１Ｌ１…照明レンズ、２１Ａ１…成形アパーチャ、２１Ａ２…ブランキングアパーチャ、２１Ｌ２…縮小レンズ、２１Ａ３…制限アパーチャ、２１Ｌ３…対物レンズ、２１Ｄ…偏向器、２１Ｅ…検出器、２２…試料室、２２Ｓ…ステージ、２２Ｄ…ステージの駆動機構、２３Ａ…電子銃制御部、２３Ｂ…照明レンズ制御部、２３Ｃ…成形アパーチャ制御部、２３Ｄ…ブランキングアパーチャ制御部、２３Ｅ…縮小レンズ制御部、２３Ｆ…制限アパーチャ制御部、２３Ｇ…対物レンズ制御部、２３Ｈ…偏向器制御部、２３Ｉ…信号処理部、２３Ｊ…検査画像生成部、２３Ｋ…ステージ制御部、ＭＢ…マルチビーム、ＳＢ…単一ビーム、ＳＥ…二次電子、ＳＣＡ…被走査領域、ＬＡｘ…光軸、ＩＭ１～ＩＭ６…検査画像。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】