特開 2023-128550 マルチ２次荷電粒子ビーム検出装置

(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】P2023128550

(43)【公開日】2023-09-14

(54)【発明の名称】マルチ２次荷電粒子ビーム検出装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/09 20060101AFI20230907BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20230907BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20230907BHJP

   G01N 23/2251 20180101ALI20230907BHJP

【ＦＩ】

H01J37/09 A

H01J37/28 B

H01L21/66 J

G01N23/2251

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022032953

(22)【出願日】2022-03-03

(71)【出願人】

【識別番号】504162958

【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100119035

【弁理士】

【氏名又は名称】池上 徹真

(74)【代理人】

【識別番号】100141036

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 章

(74)【代理人】

【識別番号】100178984

【弁理士】

【氏名又は名称】高下 雅弘

(72)【発明者】

【氏名】石井 浩一

(72)【発明者】

【氏名】冨吉 力生

【テーマコード（参考）】

2G001

4M106

5C101

【Ｆターム（参考）】

2G001AA03

2G001BA07

2G001CA03

2G001DA08

2G001HA07

2G001HA13

4M106AA01

4M106AA09

4M106BA02

4M106CA39

4M106DB05

4M106DB16

5C101AA03

5C101EE04

5C101EE51

5C101EE70

5C101FF02

5C101GG04

5C101GG05

5C101GG37

5C101GG42

(57)【要約】

【目的】マルチ２次荷電粒子ビームがマルチ検出器に入射した際にマルチ検出器表面で発生する反射電子が隣接する検出素子に入射してしまうことを低減可能な装置を提供する。
【構成】本発明の一態様のマルチ２次荷電粒子ビーム検出装置２２０は、対象物へのマルチ１次荷電粒子ビームの照射に起因して放出されるマルチ２次荷電粒子ビームを通過させる複数の開口部４０が形成され、マルチ２次荷電粒子ビームが通過する複数の開口部の入射面側の第１の開口径のサイズが出射面側の第２の開口径のサイズよりも小さく形成された検出器アパーチャアレイ基板２２８と、検出器アパーチャアレイ基板を通過したマルチ２次荷電粒子ビームを検出するマルチ検出器２２２と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物へのマルチ１次荷電粒子ビームの照射に起因して放出されるマルチ２次荷電粒子ビームを通過させる複数の開口部が形成され、前記マルチ２次荷電粒子ビームが通過する前記複数の開口部の入射面側の第１の開口径のサイズが出射面側の第２の開口径のサイズよりも小さく形成されたアパーチャアレイ基板と、
前記アパーチャアレイ基板を通過したマルチ２次荷電粒子ビームを検出するマルチ検出器と、
を備えたことを特徴とするマルチ２次荷電粒子ビーム検出装置。

【請求項2】

前記第２の開口径のサイズは、前記複数の開口部の配列ピッチサイズ以上であることを特徴とする請求項１記載のマルチ２次荷電粒子ビーム検出装置。

【請求項3】

前記マルチ検出器は、複数の検出素子を有し、
前記第２の開口径のサイズは、前記複数の検出素子のサイズよりも大きいことを特徴とする請求項１又は２記載のマルチ２次荷電粒子ビーム検出装置。

【請求項4】

前記複数の開口部は、前記入射面側から入射面に対して直交する第１の開口部分と前記第１の開口部分から出射面まで続く末広がり形状の第２の開口部分との組み合わせにより形成されることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のマルチ２次荷電粒子ビーム検出装置。

【請求項5】

前記複数の開口部は、前記入射面側から入射面に対して直交する第１の開口部分と前記第１の開口部分から出射面への途中まで続く末広がり形状の第２の開口部分と前記第２の開口部分から出射面まで続く前記出射面に対して直交する第３の開口部分との組み合わせにより形成されることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のマルチ２次荷電粒子ビーム検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マルチ２次荷電粒子ビーム検出装置に関し、マルチ１次電子ビームを基板に照射して、基板から放出されるマルチ２次電子ビームを検出して画像を得る手法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。そして、多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになっている。近年、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。よって、半導体ウェハ上に転写された超微細パターンの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。その他、歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。

【0003】

検査装置では、例えば、電子ビームを使ったマルチビームを検査対象基板に照射して、検査対象基板から放出される各ビームに対応する２次電子を検出して、パターン画像を撮像する。そして撮像された測定画像と、設計データ、あるいは基板上の同一パターンを撮像した測定画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、同一基板上の異なる場所の同一パターンを撮像した測定画像データ同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ－ダイ）検査」や、パターン設計された設計データをベースに設計画像データ（参照画像）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる測定画像とを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ－データベース）検査」がある。撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。

【0004】

マルチ２次電子ビームの検出には、複数の検出素子が配列されたマルチ検出器が用いられる。マルチ２次電子ビームを検出する際、対応する検出素子の他、各２次電子ビームの裾野部分が隣接する検出素子に入射してしまいクロストークが発生するといった問題があった。かかる問題に対して、マルチ検出器の手前に、アパーチャアレイ基板を配置することで、各２次電子ビームの裾野部分を遮蔽するといった対策が用いられる。しかしながら、アパーチャアレイ基板を通過したマルチ２次電子ビームがマルチ検出器に入射した際にマルチ検出器の各検出素子表面で発生する反射電子がアパーチャアレイ基板の裏面に衝突し、ここでも反射電子が放出される。かかるアパーチャアレイ基板の裏面で生じた反射電子が、隣接する検出素子に入射してしまうといった新たな問題が発生している。

【0005】

ここで、検出面側に向けて先細りするテーパ状のアパーチャを通過させることにより、マルチ２次電子ビームを集光させるとする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１０－０７３４２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の実施形態では、マルチ２次荷電粒子ビームがマルチ検出器に入射した際にマルチ検出器表面で発生する反射電子が隣接する検出素子に入射してしまうことを低減可能な装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様のマルチ２次荷電粒子ビーム検出装置は、
対象物へのマルチ１次荷電粒子ビームの照射に起因して放出されるマルチ２次荷電粒子ビームを通過させる複数の開口部が形成され、マルチ２次荷電粒子ビームが通過する複数の開口部の入射面側の第１の開口径のサイズが出射面側の第２の開口径のサイズよりも小さく形成されたアパーチャアレイ基板と、
アパーチャアレイ基板を通過したマルチ２次荷電粒子ビームを検出するマルチ検出器と、
を備えたことを特徴とする。

【0009】

また、第２の開口径のサイズは、複数の開口部の配列ピッチサイズ以上であると好適である。

【0010】

また、マルチ検出器は、複数の検出素子を有し、
第２の開口径のサイズは、複数の検出素子のサイズよりも大きいと好適である。

【0011】

また、複数の開口部は、入射面側から入射面に対して直交する第１の開口部分と第１の開口部分から出射面まで続く末広がり形状の第２の開口部分との組み合わせにより形成されると好適である。

【0012】

或いは、複数の開口部は、入射面側から入射面に対して直交する第１の開口部分と第１の開口部分から出射面への途中まで続く末広がり形状の第２の開口部分と第２の開口部分から出射面まで続く出射面に対して直交する第３の開口部分との組み合わせにより形成されると好適である。

【発明の効果】

【0013】

本発明の一態様によれば、マルチ２次荷電粒子ビームがマルチ検出器に入射した際にマルチ検出器表面で発生する反射電子が隣接する検出素子に入射してしまうことを低減できる。よって、クロストークを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施の形態１における検査装置の構成を示す構成図である。

【図2】実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。

【図3】実施の形態１におけるマルチ２次電子ビーム検出装置の構成の一例を示す構成図である。

【図4】実施の形態１における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。

【図5】実施の形態１における検査処理を説明するための図である。

【図6】実施の形態１の比較例におけるアパーチャ基板の効果を説明するための図である。

【図7】実施の形態１の比較例におけるアパーチャ基板の他の効果を説明するための図である。

【図8】実施の形態１の比較例における反射電子の影響の一例を示す図である。

【図9】実施の形態１の比較例における検出器アパーチャアレイ基板の開口部の形状の一例と反射電子の進行方向の一例を示す図である。

【図10】実施の形態１における検出器アパーチャアレイ基板の開口部の形状の一例と反射電子の進行方向の一例を示す図である。

【図11】実施の形態１における検出器アパーチャアレイ基板の複数の開口部が配列した状態の一例の上面図である。

【図12】実施の形態１における検出器アパーチャアレイ基板の開口部の形状の他の一例を示す断面図である。

【図13】実施の形態１における検出器アパーチャアレイ基板の開口部の形状の他の一例を示す断面図である。

【図14】実施の形態１における検出器アパーチャアレイ基板の開口部の形状の他の一例を示す断面図である。

【図15】実施の形態１における検出器アパーチャアレイ基板の開口部の形状の他の一例を示す断面図である。

【図16】実施の形態１における検出器アパーチャアレイ基板の開口部の形状と検出素子との関係の一例を示す図である。

【図17】実施の形態１における検出器アパーチャアレイ基板の開口部の形状と検出素子との関係の他の一例を示す図である。

【図18】実施の形態１における比較回路内の構成の一例を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、実施の形態では、マルチ２次荷電粒子ビーム検出装置の一例として、マルチ電子ビームを用いた検査装置について説明する。但し、これに限るものではない。マルチ１次電子ビームを照射して、基板から放出されるマルチ２次電子ビームを検出する装置であればよい。また、１次荷電粒子ビームの一例として、１次電子ビームを用いた場合を説明する。同様に、２次荷電粒子ビームの一例として、２次電子ビームを用いた場合を説明する。但し、これに限るものではない。例えばイオンビーム等であっても構わない。

【0016】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における検査装置の構成を示す構成図である。図１において、基板に形成されたパターンを検査する検査装置１００は、マルチ電子ビーム検査装置の一例である。検査装置１００は、画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０を備えている。画像取得機構１５０は、１次電子ビームカラム１０２（１次電子鏡筒）、２次電子ビームカラム１０４（２次電子鏡筒）、及び検査室１０３を備えている。１次電子ビームカラム１０２内には、電子銃２０１、電磁レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、電磁レンズ２０５、一括ブランキング偏向器２１２、制限アパーチャ基板２１３、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、主偏向器２０８、副偏向器２０９、Ｅ×Ｂ分離器２１４（ビームセパレーター）、及び偏向器２１８が配置されている。２次電子ビームカラム１０４内には、電磁レンズ２２４、偏向器２２６、及びマルチ２次荷電粒子ビーム検出装置２２０（検出器機構）が配置されている。

【0017】

マルチ２次荷電粒子ビーム検出装置２２０は、検出器アパーチャアレイ基板２２８、及びマルチ検出器２２２を有する。

【0018】

電子銃２０１、電磁レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、電磁レンズ２０５、一括ブランキング偏向器２１２、制限アパーチャ基板２１３、ビーム選択アパーチャ基板２３２、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９によって１次電子光学系１５１（照明光学系）を構成する。また、電磁レンズ２０７、Ｅ×Ｂ分離器２１４、偏向器２１８、電磁レンズ２２４、及び偏向器２２６によって２次電子光学系１５２（検出光学系）を構成する。

【0019】

検査室１０３内には、少なくともＸＹ方向に移動可能なステージ１０５が配置される。ステージ１０５上には、検査対象となる基板１０１（試料）が配置される。基板１０１には、露光用マスク基板、及びシリコンウェハ等の半導体基板が含まれる。基板１０１が半導体基板である場合、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成されている。基板１０１が露光用マスク基板である場合、露光用マスク基板には、チップパターンが形成されている。チップパターンは、複数の図形パターンによって構成される。かかる露光用マスク基板に形成されたチップパターンが半導体基板上に複数回露光転写されることで、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成されることになる。以下、基板１０１が半導体基板である場合を主として説明する。基板１０１は、例えば、パターン形成面を上側に向けてステージ１０５に配置される。また、ステージ１０５上には、検査室１０３の外部に配置されたレーザ測長システム１２２から照射されるレーザ測長用のレーザ光を反射するミラー２１６が配置されている。また、ステージ１０５上には、基板１０１面と同じ高さ位置に調整されるマーク１１１が配置される。マーク１１１として、例えば、十字パターンが形成される。

【0020】

また、マルチ検出器２２２は、２次電子ビームカラム１０４の外部で検出回路１０６に接続される。検出回路１０６は、チップパターンメモリ１２３に接続される。

【0021】

制御系回路１６０では、検査装置１００全体を制御する制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、ステージ制御回路１１４、レンズ制御回路１２４、ブランキング制御回路１２６、偏向制御回路１２８、Ｅ×Ｂ制御回路１３３、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、メモリ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。また、偏向制御回路１２８は、ＤＡＣ（デジタルアナログ変換）アンプ１４４，１４６，１４８，１４９に接続される。ＤＡＣアンプ１４６は、主偏向器２０８に接続され、ＤＡＣアンプ１４４は、副偏向器２０９に接続される。ＤＡＣアンプ１４８は、偏向器２１８に接続される。ＤＡＣアンプ１４９は、偏向器２２６に接続される。

【0022】

また、チップパターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。また、ステージ１０５は、ステージ制御回路１１４の制御の下に駆動機構１４２により駆動される。駆動機構１４２では、例えば、ステージ座標系におけるＸ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ－Ｙ－θ）モータの様な駆動系が構成され、ＸＹθ方向にステージ１０５が移動可能となっている。これらの、図示しないＸ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータは、例えばステップモータを用いることができる。ステージ１０５は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。そして、ステージ１０５の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。レーザ測長システム１２２は、ミラー２１６からの反射光を受光することによって、レーザ干渉法の原理でステージ１０５の位置を測長する。ステージ座標系は、例えば、マルチ１次電子ビーム２０の光軸に直交する面に対して、１次座標系のＸ方向、Ｙ方向、θ方向が設定される。

【0023】

電磁レンズ２０２、電磁レンズ２０５、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７、及び電磁レンズ２２４は、レンズ制御回路１２４により制御される。Ｅ×Ｂ分離器２１４は、Ｅ×Ｂ制御回路１３３により制御される。また、一括偏向器２１２は、２極以上の電極により構成される静電型の偏向器であって、電極毎に図示しないＤＡＣアンプを介してブランキング制御回路１２６により制御される。副偏向器２０９は、４極以上の電極により構成される静電型の偏向器であって、電極毎にＤＡＣアンプ１４４を介して偏向制御回路１２８により制御される。主偏向器２０８は、４極以上の電極により構成される静電型の偏向器であって、電極毎にＤＡＣアンプ１４６を介して偏向制御回路１２８により制御される。偏向器２１８は、４極以上の電極により構成される静電型の偏向器であって、電極毎にＤＡＣアンプ１４８を介して偏向制御回路１２８により制御される。また、偏向器２２６は、４極以上の電極により構成される静電型の偏向器であって、電極毎にＤＡＣアンプ１４９を介して偏向制御回路１２８により制御される。

【0024】

電子銃２０１には、図示しない高圧電源回路が接続され、電子銃２０１内の図示しないフィラメント（カソード）と引出電極（アノード）間への高圧電源回路からの加速電圧の印加と共に、別の引出電極（ウェネルト）の電圧の印加と所定の温度のカソードの加熱によって、カソードから放出された電子群が加速させられ、電子ビーム２００となって放出される。

【0025】

ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。

【0026】

図２は、実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。図２において、成形アパーチャアレイ基板２０３には、２次元状の横（ｘ方向）ｍ_１列×縦（ｙ方向）ｎ_１段（ｍ_１，ｎ_１は２以上の整数）の穴（開口部）２２がｘ，ｙ方向に所定の配列ピッチで形成されている。図２の例では、２３×２３の穴（開口部）２２が形成されている場合を示している。各穴２２は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ外径の円形であっても構わない。これらの複数の穴２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチ１次電子ビーム２０が形成されることになる。次に、２次電子画像を取得する場合における画像取得機構１５０の動作について説明する。１次電子光学系１５１は、基板１０１をマルチ１次電子ビーム２０で照射する。具体的には、以下のように動作する。

【0027】

電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、電磁レンズ２０２によって屈折させられ、成形アパーチャアレイ基板２０３全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板２０３には、図２に示すように、複数の穴２２（開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴２２が含まれる領域を照明する。複数の穴２２の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２をそれぞれ通過することによって、マルチ１次電子ビーム２０が形成される。

【0028】

形成されたマルチ１次電子ビーム２０は、電磁レンズ２０５、及び電磁レンズ２０６によってそれぞれ屈折させられ、中間像およびクロスオーバーを繰り返しながら、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームの中間像面に配置されたＥ×Ｂ分離器２１４を通過して電磁レンズ２０７（対物レンズ）に進む。

【0029】

マルチ１次電子ビーム２０が電磁レンズ２０７（対物レンズ）に入射すると、電磁レンズ２０７は、マルチ１次電子ビーム２０を基板１０１にフォーカスする。対物レンズ２０７により基板１０１（試料）面上に焦点が合わされ（合焦され）たマルチ１次電子ビーム２０は、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって一括して偏向され、各ビームの基板１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。なお、一括ブランキング偏向器２１２によって、マルチ１次電子ビーム２０全体が一括して偏向された場合には、制限アパーチャ基板２１３の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２１３によってマルチ１次電子ビーム２０全体が遮蔽される。一方、一括ブランキング偏向器２１２によって偏向されなかったマルチ１次電子ビーム２０は、図１に示すように制限アパーチャ基板２１３の中心の穴を通過する。かかる一括ブランキング偏向器２１２のＯＮ／ＯＦＦによって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが一括制御される。このように、制限アパーチャ基板２１３は、一括ブランキング偏向器２１２によってビームＯＦＦの状態になるように偏向されたマルチ１次電子ビーム２０を遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ基板２１３を通過したビーム群により、画像取得用のマルチ１次電子ビーム２０が形成される。

【0030】

基板１０１の所望する位置にマルチ１次電子ビーム２０が照射されると、かかるマルチ１次電子ビーム２０が照射されたことに起因して基板１０１からマルチ１次電子ビーム２０の各ビームに対応する、反射電子を含む２次電子の束（マルチ２次電子ビーム３００）が放出される。

【0031】

基板１０１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００は、電磁レンズ２０７を通って、Ｅ×Ｂ分離器２１４に進む。Ｅ×Ｂ分離器２１４は、コイルを用いた２極以上の複数の磁極と、２極以上の複数の電極とを有する。例えば、９０°ずつ位相をずらした４極の磁極（電磁偏向コイル）と、同じく９０°ずつ位相をずらした４極の電極（静電偏向電極）とを有する。そして、例えば対向する２極の磁極をＮ極とＳ極とに設定することで、かかる複数の磁極によって指向性の磁界を発生させる。同様に、例えば対向する２極の電極に符号が逆の電位Ｖを印加することで、かかる複数の電極によって指向性の電界を発生させる。具体的には、Ｅ×Ｂ分離器２１４は、マルチ１次電子ビーム２０の中心ビームが進む方向（軌道中心軸）に直交する面上において電界と磁界を直交する方向に発生させる。電界は電子の進行方向に関わりなく同じ方向に力を及ぼす。これに対して、磁界はフレミング左手の法則に従って力を及ぼす。そのため電子の侵入方向によって電子に作用する力の向きを変化させることができる。Ｅ×Ｂ分離器２１４に上側から侵入してくるマルチ１次電子ビーム２０には、電界による力と磁界による力が打ち消し合い、マルチ１次電子ビーム２０は下方に直進する。これに対して、Ｅ×Ｂ分離器２１４に下側から侵入してくるマルチ２次電子ビーム３００には、電界による力と磁界による力がどちらも同じ方向に働き、マルチ２次電子ビーム３００は斜め上方に曲げられ、マルチ１次電子ビーム２０の軌道上から分離する。

【0032】

斜め上方に曲げられたマルチ２次電子ビーム３００は、偏向器２１８によって、さらに曲げられ、電磁レンズ２２４に進む。マルチ２次電子ビーム３００は、電磁レンズ２２４によって、屈折させられながらマルチ２次電子ビーム検出装置２２０に進む。

【0033】

図３は、実施の形態１におけるマルチ２次電子ビーム検出装置の構成の一例を示す構成図である。図３において、マルチ２次荷電粒子ビーム検出装置２２０は、検出器アパーチャアレイ基板２２８、及びマルチ検出器２２２を有する。マルチ検出器２２２は、検出素子アレイ１０、検出素子アレイベース基板１２、及び検出信号入出力回路１４を有する。検出素子アレイ１０は、検出素子アレイベース基板１２上面（真空側）に配置される。検出信号入出力回路１４は、検出素子アレイベース基板１２の裏面側（大気側）に配置される。検出信号入出力回路１４は、検出回路１０６に接続される。

【0034】

図３の右上に検出素子アレイ１０の上面図の一例を示す。検出素子アレイ１０は、所定のピッチＰでアレイ状に配置される複数の検出素子６０を有する。各検出素子６０は、ビームの進行方向から見て例えば円形に形成され、それぞれ対応するシリコン基板から成る素子ホルダ６２内に配置される。マルチ２次電子ビーム３００と同数及び同配列の検出素子６０が配置される。図３の例では、一例として、３×３個の検出素子６０が配置される場合を示している。

【0035】

検出器アパーチャアレイ基板２２８は、検出素子アレイベース基板１２上面（真空側）に複数の支持ピン１６を介して配置される。検出器アパーチャアレイ基板２２８は、検出素子アレイ１０の手前の位置に検出素子アレイ１０と隙間を空けて配置される。検出器アパーチャアレイ基板２２８には、複数の検出素子６０の配列ピッチＰで複数の開口部４０が形成される。複数の開口部４０は、例えば、円形に形成される。各開口部の中心位置は、対応する検出素子６０の中心位置に合わせて形成される。検出器アパーチャアレイ基板２２８には、支持ピン１６を介して電源１９により正電位が印加される。

【0036】

検出素子アレイベース基板１２は、２次電子ビームカラム１０４の端部のフランジ面にＯリング１７を挟んでボルト１８で固定される。

【0037】

マルチ２次電子ビーム検出装置２２０内では、マルチ２次電子ビーム３００は、検出器アパーチャアレイ基板２２８に入射する。検出器アパーチャアレイ基板２２８の開口部４０を通過して出射されたマルチ２次電子ビーム３００は、マルチ検出器２２２の複数の検出素子６０に投影され、検出される。

【0038】

マルチ２次電子ビーム３００の各ビームは、マルチ検出器２２２の検出面において、マルチ２次電子ビーム３００の各２次電子ビームに対応する検出素子６０に衝突して、電子を増幅発生させ、２次電子画像データを画素毎に生成する。マルチ検出器２２２にて検出された強度信号は、検出回路１０６に出力される。各１次電子ビームは、基板１０１上における自身のビームが位置するｘ方向のビーム間ピッチとｙ方向のビーム間ピッチとで囲まれるサブ照射領域内に照射され、当該サブ照射領域内を走査（スキャン動作）する。

【0039】

図４は、実施の形態１における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。図４において、基板１０１が半導体基板（ウェハ）である場合、半導体基板（ウェハ）の検査領域３３０には、複数のチップ（ウェハダイ）３３２が２次元のアレイ状に形成されている。各チップ３３２には、露光用マスク基板に形成された１チップ分のマスクパターンが図示しない露光装置（ステッパ）によって例えば１／４に縮小されて転写されている。１チップ分のマスクパターンは、一般に、複数の図形パターンにより構成される。

【0040】

図５は、実施の形態１における検査処理を説明するための図である。図５に示すように、各チップ３３２の領域は、例えばｙ方向に向かって所定の幅で複数のストライプ領域３２に分割される。画像取得機構１５０によるスキャン動作は、例えば、ストライプ領域３２毎に実施される。例えば、－ｘ方向にステージ１０５を移動させながら、相対的にｘ方向にストライプ領域３２のスキャン動作を進めていく。各ストライプ領域３２は、長手方向に向かって複数の矩形領域３３に分割される。対象となる矩形領域３３へのビームの移動は、主偏向器２０８によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって行われる。

【0041】

図５の例では、例えば、５×５列のマルチ１次電子ビーム２０の場合を示している。１回のマルチ１次電子ビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４は、（基板１０１面上におけるマルチ１次電子ビーム２０のｘ方向のビーム間ピッチにｘ方向のビーム数を乗じたｘ方向サイズ）×（基板１０１面上におけるマルチ１次電子ビーム２０のｙ方向のビーム間ピッチにｙ方向のビーム数を乗じたｙ方向サイズ）で定義される。照射領域３４が、マルチ１次電子ビーム２０の視野となる。そして、マルチ１次電子ビーム２０を構成する各１次電子ビーム８は、自身のビームが位置するｘ方向のビーム間ピッチとｙ方向のビーム間ピッチとで囲まれるサブ照射領域２９内に照射され、当該サブ照射領域２９内を走査（スキャン動作）する。各１次電子ビーム８は、互いに異なるいずれかのサブ照射領域２９を担当することになる。そして、各ショット時に、各サブ照射領域２９内の同じ位置は、担当する１次電子ビーム８で照射されることになる。サブ照射領域２９内の１次電子ビーム８の移動は、副偏向器２０９によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって行われる。かかる動作を繰り返し、１つの１次電子ビーム８で１つのサブ照射領域２９内を順に照射していく。

【0042】

各ストライプ領域３２の幅は、照射領域３４のｙ方向サイズと同様、或いはスキャンマージン分狭くしたサイズに設定すると好適である。図５の例では、照射領域３４が矩形領域３３と同じサイズの場合を示している。但し、これに限るものではない。照射領域３４が矩形領域３３よりも小さくても良い。或いは大きくても構わない。そして、マルチ１次電子ビーム２０を構成する各１次電子ビーム８は、自身のビームが位置するサブ照射領域２９内に照射され、副偏向器２０９によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって当該サブ照射領域２９内を走査（スキャン動作）する。そして、１つのサブ照射領域２９のスキャンが終了したら、主偏向器２０８によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって照射位置が同じストライプ領域３２内の隣接する矩形領域３３へと移動する。かかる動作を繰り返し、ストライプ領域３２内を順に照射していく。１つのストライプ領域３２のスキャンが終了したら、ステージ１０５の移動或いは／及び主偏向器２０８によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって照射領域３４が次のストライプ領域３２へと移動する。以上のように各１次電子ビーム８の照射によってサブ照射領域２９毎のスキャン動作および２次電子画像の取得が行われる。これらのサブ照射領域２９毎の２次電子画像を組み合わせることで、矩形領域３３の２次電子画像、ストライプ領域３２の２次電子画像、或いはチップ３３２の２次電子画像が構成される。また、実際に画像比較を行う場合には、各矩形領域３３内のサブ照射領域２９をさらに複数のフレーム領域３０に分割して、フレーム領域３０毎のフレーム画像３１について比較することになる。図５の例では、１つの１次電子ビーム８によってスキャンされるサブ照射領域２９を例えばｘ，ｙ方向にそれぞれ２分割することによって形成される４つのフレーム領域３０に分割する場合を示している。

【0043】

以上のように、画像取得機構１５０は、ストライプ領域３２毎に、スキャン動作をすすめていく。上述したように、マルチ１次電子ビーム２０を照射して、マルチ１次電子ビーム２０の照射に起因して基板１０１から放出されるマルチ２次電子ビーム３００は、マルチ検出器２２２で検出される。検出されるマルチ２次電子ビーム３００には、反射電子が含まれていても構わない。或いは、反射電子は、２次電子光学系１５２を移動中に分離され、マルチ検出器２２２まで到達しない場合であっても構わない。マルチ検出器２２２によって検出された各サブ照射領域２９内の画素毎の２次電子の検出データ（測定画像データ：２次電子画像データ：被検査画像データ）は、測定順に検出回路１０６に出力される。検出回路１０６内では、図示しないＡ／Ｄ変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ１２３に格納される。そして、得られた測定画像データは、位置回路１０７からの各位置を示す情報と共に、比較回路１０８に転送される。

【0044】

図６は、実施の形態１の比較例におけるアパーチャ基板の効果を説明するための図である。図６の例では、隣接する３つの検出素子（ＰＤ１～３）にそれぞれ電子ビームが入射する場合を示している。上述したように、従来、マルチ２次電子ビームを検出する際、対応する検出素子の他、図６に示すような強度分布を持つ各２次電子ビームの裾野部分が隣接する検出素子に入射してしまいクロストークが発生するといった問題があった。かかる問題に対して、図６に示すように、３つの検出素子（ＰＤ１～３）の手前に、アパーチャアレイ基板を配置することで、各２次電子ビームの裾野部分を遮蔽するといった対策が用いられる。しかしながら、これにより以下の問題が生じる。

【0045】

図７は、実施の形態１の比較例におけるアパーチャ基板の他の効果を説明するための図である。図７の例では、隣接する３つの検出素子（ＰＤ１～３）の中心の検出素子（ＰＤ２）に電子ビームが入射する場合を示している。アパーチャアレイ基板を通過した２次電子ビームが検出素子（ＰＤ２）に入射した際に検出素子（ＰＤ２）表面で発生する反射電子がアパーチャアレイ基板の裏面に衝突し、さらに反射電子を放出する。アパーチャアレイ基板の裏面で生じた反射電子が、隣接する検出素子（ＰＤ１，３）に入射してしまうといった新たな問題が発生している。

【0046】

図８は、実施の形態１の比較例における反射電子の影響の一例を示す図である。図８では、３×３個の検出素子の中心の検出素子に電子ビームが入射した場合における中心の検出素子表面で反射した反射電子が周辺の８つの検出素子に入射する量のシミュレーション結果の一例を示す。図８の例では、反射電子はコサイン（ＣＯＳ）分布の完全散乱を生じるものとして計算している。また、入射する電子ビーム量から、中心反射成分、その他の角度への反射成分、反射成分がアパーチャアレイ基板に衝突して同じ角度で反射する中心反射成分、及びその他の角度で反射する反射成分を逐次計算した。図８の例では、シミュレーションの結果、２次電子ビーム座標系のｘ，ｙ方向に隣接する検出素子には、入射する電子ビーム量の０．１３％～０．１５％の反射電子が入射している。また、ｘ軸に対して４５°の整数倍の斜め方向に隣接する検出素子には、入射する電子ビーム量の０．０７％～０．０９％の反射電子が入射している。かかる結果では、１つの中心検出素子における周辺８ビームによるクロストークは、入射する電子ビーム量の０．８５％に達することになる。かかる値は検査精度において無視できないレベルになっている。

【0047】

そこで、実施の形態１では、かかる検出素子表面で反射した反射電子がアパーチャアレイ基板の裏面に衝突しにくい構造にする。さらに、反射電子がアパーチャアレイ基板の裏面に衝突する場合でもアパーチャアレイ基板から発生する反射電子を当該検出素子に戻す方向に発生しやすい構造にする。以下に具体的に説明する。

【0048】

上述したように、検出器アパーチャアレイ基板２２８には、基板１０１（対象物の一例）へのマルチ１次電子ビーム２０の照射に起因して放出されるマルチ２次電子ビーム３００を通過させる複数の開口部４０が形成される。ここで、実施の形態１では、図３に示したように、検出器アパーチャアレイ基板２２８に形成される複数の開口部４０について、マルチ２次電子ビーム３００が通過する複数の開口部４０の入射面側の開口径（第１の開口径）のサイズが出射面側（マルチ検出器２２２側）の開口径（第２の開口径）のサイズよりも小さくなるように複数の開口部４０を形成する。言い換えれば、複数の開口部４０は、逆テーパ状（末広がり形状）に形成される。そして、検出器アパーチャアレイ基板２２８を通過したマルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２で検出する。

【0049】

図９は、実施の形態１の比較例における検出器アパーチャアレイ基板の開口部の形状の一例と反射電子の進行方向の一例を示す図である。図９に示す比較例では、それぞれ素子ホルダ６２（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ）内に配置された隣接する３つの検出素子６０ａ，６０ｂ，６０ｃと、隣接する３つの検出素子６０ａ，６０ｂ，６０ｃ上の検出器アパーチャアレイ基板４２８の一部である３つの開口部４１ａ，４１ｂ，４１ｃを示している。比較例では、検出器アパーチャアレイ基板４２８に形成される複数の開口部４１を２次電子ビームの中心軸方向に平行な壁面で形成する。すなわち、入射面側の開口径と出射面側の開口径が同寸法になるように各開口部４１が形成される。開口部４１の開口径は、検出素子６０の径寸法より小さく形成される。図９の例では、３つの検出素子６０ａ，６０ｂ，６０ｃの中心の検出素子６０ｂに２次電子ビームを入射する場合を示している。入射する２次電子ビームは、図９の上部に示す強度分布を有する。図９では、入射する２次電子ビームのうち開口部４１ｂの右端付近を通過する強度分布の２次電子ビームについて示している。かかる２次電子ビームが検出素子６０ｂに垂直に入射すると、検出素子６０ｂ表面からは、検出素子６０ｂ表面上の全方位に反射電子が放出される。図９において、右斜め上方に向けて放出された複数の反射電子は、放出角度に応じて、開口部４１ｂと開口部４１ｃとの間の検出器アパーチャアレイ基板４２８の裏面に衝突する反射電子と開口部４１ｃ内に侵入する反射電子と開口部４１ｃよりもさらに右側に進む反射電子とが存在する。図９の例では、開口部４１ｃよりもさらに右側に進む反射電子については図示を省略している。開口部４１ｂと開口部４１ｃとの間の検出器アパーチャアレイ基板４２８の裏面部分の面積が大きいほど、検出素子６０ｃに入射してしまう反射電子が多くなる。図９において、左斜め上方に向けて放出された複数の反射電子は、多くが開口部４１ｂを抜けてしまう。一部が開口部４１ｂと開口部４１ａとの間の検出器アパーチャアレイ基板４２８の裏面部分に衝突し、検出素子６０ａに入射する反射電子を発生する。

【0050】

図１０は、実施の形態１における検出器アパーチャアレイ基板の開口部の形状の一例と反射電子の進行方向の一例を示す図である。図１０では、それぞれ素子ホルダ６２（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ）内に配置された隣接する３つの検出素子６０ａ，６０ｂ，６０ｃと、隣接する３つの検出素子６０ａ，６０ｂ，６０ｃ上の検出器アパーチャアレイ基板２２８の一部である３つの開口部４０ａ，４０ｂ，４０ｃを示している。図１０の例では、３つの検出素子６０ａ，６０ｂ，６０ｃの中心の検出素子６０ｂに２次電子ビーム（実線）を入射する場合を示している。入射する２次電子ビームは、図１０の上部に示す強度分布を有する。図１０では、入射する２次電子ビームのうち開口部４０ｂの右端付近を通過する強度分布の２次電子ビームについて示している。

【0051】

実施の形態１では、検出器アパーチャアレイ基板２２８に形成される複数の開口部４０が末広がり形状（逆テーパ形状）で形成される。すなわち、入射面側の開口径が出射面側の開口径よりも小さくなるように各開口部４０が形成される。言い換えれば、出射面側の開口径が入射面側の開口径よりも大きくなるように各開口部４０が形成される。開口部４０の開口径は、検出素子６０の径寸法より小さく形成される。図１０の例では、出射面側の開口径がアレイ状の複数の開口部４０の配列ピッチで形成される場合を示している。かかる形状により、開口部４０ｂと開口部４０ｃとの間の検出器アパーチャアレイ基板２２８の裏面部分の面積を大幅に小さくできる。これにより、右斜め上方に向けて反射電子（点線）が放出される場合でも、開口部４０ｂと開口部４０ｃとの間の検出器アパーチャアレイ基板２２８の裏面部分に衝突する反射電子の量を大幅に低減できる。その結果、検出器アパーチャアレイ基板２２８の裏面から検出素子６０ｃに入射してしまう反射電子の量を大幅に低減できる。

【0052】

さらに、反射電子が開口部４０ｃ内に侵入する場合でも、多くが開口部４０ｃを抜けてしまうようにできる。残りの一部が開口部４０ｃのテーパ状の壁面に衝突するものの、これにより検出素子６０ｃに入射する反射電子の量は少なくて済む。

【0053】

さらに、左斜め上方に向けて反射電子（点線）が放出される場合、開口部４０ｂのテーパ状の壁面に衝突する反射電子の量を増やすことができる。開口部４０ｂは２次電子ビームの入射面（上流）側ほど開口径が小さいので、開口部４０ｂのテーパ状の壁面から発生する反射電子は、壁面よりも開口部４０ｂの内側に向けて放出される。よって、開口部４０ｂの壁面から発生する反射電子の多くを当該検出素子６０ｂに入射させることができる。言い換えれば、放出した反射電子の多くを当該検出素子６０ｂに戻すことができる。

【0054】

図１１は、実施の形態１における検出器アパーチャアレイ基板の複数の開口部が配列した状態の一例の上面図である。検出器アパーチャアレイ基板２２８の複数の開口部４０の２次電子ビームの入射面（上流）側の開口径Ｄ１を実線で示す。２次電子ビームの出射側の開口径Ｄ２を点線で示す。実施の形態１において、出射側の開口径Ｄ２（第２の開口径）のサイズは、複数の開口部４０の配列ピッチＰのサイズ以上であると好適である。これにより、隣接する開口部間の検出器アパーチャアレイ基板２２８の裏面部分の面積をより小さくできる。図１１では、開口径Ｄ２が開口部４０の配列ピッチＰよりも若干大きい場合を示している。但し、開口部の形状は、これに限るものではない。

【0055】

図１２は、実施の形態１における検出器アパーチャアレイ基板の開口部の形状の他の一例を示す断面図である。図１２の例では、検出器アパーチャアレイ基板２２８の複数の開口部４０の２次電子ビームの入射面（上流）側の開口径Ｄ１が出射側の開口径Ｄ２（第２の開口径）よりも小さい点は同様である。図１２の例では、出射側の開口径Ｄ２が複数の開口部４０の配列ピッチＰのサイズよりも小さい場合を示している。よって、かかる場合、隣接する開口部４０の中心同士を結ぶ線上に検出器アパーチャアレイ基板２２８の裏面部分が残る。このような形状であっても、開口部が円筒状、すなわち、壁面が２次電子ビームの中心軸方向に対して平行な形状の場合よりも検出器アパーチャアレイ基板２２８の裏面部分の面積を小さくできる。その結果、検出器アパーチャアレイ基板２２８の裏面から隣接する検出素子に入射してしまう反射電子の量を低減できる。さらに、反射電子が隣接する開口部４０内に侵入する場合でも、多くが隣接する開口部４０を抜けてしまうようにできる。残りの一部が隣接する開口部４０のテーパ状の壁面に衝突するものの、これにより隣接する検出素子に入射する反射電子の量は少なくて済む。

【0056】

図１３は、実施の形態１における検出器アパーチャアレイ基板の開口部の形状の他の一例を示す断面図である。図１３の例では、検出器アパーチャアレイ基板２２８の複数の開口部４０の２次電子ビームの入射面（上流）側の開口径Ｄ１が出射側の開口径Ｄ２（第２の開口径）よりも小さい点は同様である。図１３の例では、複数の開口部４０は、入射面側から入射面に対して直交する開口部分４７（第１の開口部分）と開口部分４７から出射面まで続く末広がり形状の開口部分４８（第２の開口部分）との組み合わせにより形成される。言い換えれば、入射面（上流）側に壁面が２次電子ビームの中心軸方向に対して平行な部分を有する場合を示している。また、開口部４０の出射側の開口径Ｄ２が複数の開口部４０の配列ピッチＰのサイズ以上であっても良いし、以下であっても良い。図１３の例では、出射側の開口径Ｄ２が複数の開口部４０の配列ピッチＰのサイズよりも若干小さい場合を示している。このような形状であっても、開口部が円筒状、すなわち、壁面が２次電子ビームの中心軸方向に対して平行な形状の場合よりも検出器アパーチャアレイ基板２２８の裏面部分の面積を小さくできる。その結果、検出器アパーチャアレイ基板２２８の裏面から隣接する検出素子に入射してしまう反射電子の量を低減できる。さらに、反射電子が隣接する開口部４０内に侵入する場合でも、多くが隣接する開口部４０を抜けてしまうようにできる。残りの一部が隣接する開口部４０のテーパ状の壁面に衝突するものの、これにより隣接する検出素子に入射する反射電子の量は少なくて済む。図１３のように入射面（上流）側に壁面が２次電子ビームの中心軸方向に対して平行な部分を有するように製造すると、入射面の開口ピッチを精度良く形成することができる利点がある。

【0057】

図１４は、実施の形態１における検出器アパーチャアレイ基板の開口部の形状の他の一例を示す断面図である。図１４の例では、検出器アパーチャアレイ基板２２８の複数の開口部４０の２次電子ビームの入射面（上流）側の開口径Ｄ１が出射側の開口径Ｄ２（第２の開口径）よりも小さい点は同様である。図１４の例では、複数の開口部４０は、入射面側から入射面に対して直交する開口部分４７（第１の開口部分）と開口部分４７から出射面への途中まで続く末広がり形状の開口部分４８（第２の開口部分）と開口部分４８から出射面まで続く出射面に対して直交する開口部分４９（第３の開口部分）との組み合わせにより形成される。言い換えれば、入射面（上流）側に壁面が２次電子ビームの中心軸方向に対して平行な部分を有すると共に、出射面（下流）側に壁面が２次電子ビームの中心軸方向に対して平行な部分を有する場合を示している。また、開口部４０の出射側の開口径Ｄ２が複数の開口部４０の配列ピッチＰのサイズよりも小さい場合を示している。このような形状であっても、開口部が円筒状、すなわち、壁面が２次電子ビームの中心軸方向に対して平行な形状の場合よりも検出器アパーチャアレイ基板２２８の裏面部分の面積を小さくできる。その結果、検出器アパーチャアレイ基板２２８の裏面から隣接する検出素子に入射してしまう反射電子の量を低減できる。さらに、反射電子が隣接する開口部４０内に侵入する場合でも、多くが隣接する開口部４０を抜けてしまうようにできる。残りの一部が隣接する開口部４０のテーパ状の壁面に衝突するものの、これにより隣接する検出素子に入射する反射電子の量は少なくて済む。図１４のように入射面（上流）側に壁面が２次電子ビームの中心軸方向に対して平行な部分を有すると共に、出射面（下流）側に壁面が２次電子ビームの中心軸方向に対して平行な部分を有するように製造すると、入射面の開口ピッチ及び出射面の開口ピッチを精度良く形成することができる利点がある。

【0058】

図１５は、実施の形態１における検出器アパーチャアレイ基板の開口部の形状の他の一例を示す断面図である。図１５の例では、検出器アパーチャアレイ基板２２８の複数の開口部４０の２次電子ビームの入射面（上流）側の開口径Ｄ１が出射側の開口径Ｄ２（第２の開口径）よりも小さい点は同様である。図１５の例では、複数の開口部４０は、入射面側から出射面への途中まで続く末広がり形状の開口部分４８（第２の開口部分）と開口部分４８から出射面まで続く出射面に対して直交する開口部分４９（第３の開口部分）との組み合わせにより形成される。言い換えれば、出射面（下流）側に壁面が２次電子ビームの中心軸方向に対して平行な部分を有する場合を示している。また、開口部４０の出射側の開口径Ｄ２が複数の開口部４０の配列ピッチＰのサイズよりも小さい場合を示している。このような形状であっても、開口部が円筒状、すなわち、壁面が２次電子ビームの中心軸方向に対して平行な形状の場合よりも検出器アパーチャアレイ基板２２８の裏面部分の面積を小さくできる。その結果、検出器アパーチャアレイ基板２２８の裏面から隣接する検出素子に入射してしまう反射電子の量を低減できる。さらに、反射電子が隣接する開口部４０内に侵入する場合でも、多くが隣接する開口部４０を抜けてしまうようにできる。残りの一部が隣接する開口部４０のテーパ状の壁面に衝突するものの、これにより隣接する検出素子に入射する反射電子の量は少なくて済む。図１５のように、出射面（下流）側に壁面が２次電子ビームの中心軸方向に対して平行な部分を有するように製造すると、出射面の開口ピッチを精度良く形成することができる利点がある。

【0059】

図１６は、実施の形態１における検出器アパーチャアレイ基板の開口部の形状と検出素子との関係の一例を示す図である。図１６の例では、複数の開口部４０の２次電子ビームの出射側の開口径Ｄ２が複数の検出素子（ＰＤ）のサイズよりも小さい場合を示している。

【0060】

図１７は、実施の形態１における検出器アパーチャアレイ基板の開口部の形状と検出素子との関係の他の一例を示す図である。図１７の例では、複数の開口部４０の２次電子ビームの出射側の開口径Ｄ２が複数の検出素子（ＰＤ）のサイズよりも大きい場合を示している。

【0061】

実施の形態１において、検出器アパーチャアレイ基板２２８の複数の開口部４０の２次電子ビームの出射側の開口径Ｄ２は、図１６に示すように複数の検出素子のサイズよりも小さい場合であっても構わないが、図１７に示すように、複数の検出素子のサイズよりも大きい場合にはより好適である。検出器アパーチャアレイ基板２２８の複数の開口部４０の出射側の開口径Ｄ２を広くするほど、クロストークを抑制することが可能である。特に、検出素子（ＰＤ）有効エリアより広くすると、ビームが入射した検出素子（ＰＤ）から発生した反射電子のうち、検出器アパーチャアレイ基板２２８の複数の開口部４０の斜面部分に照射する成分が増加し、当該検出素子（ＰＤ）に再入射する。このため、当該検出素子（ＰＤ）の信号成分が増加し、結果的にクロストーク比率を抑制する効果が得られる。

【0062】

図１８は、実施の形態１における比較回路内の構成の一例を示す構成図である。図１８において、比較回路１０８内には、磁気ディスク装置等の記憶装置５０，５２，５６、フレーム画像作成部５４、位置合わせ部５７、及び比較部５８が配置される。フレーム画像作成部５４、位置合わせ部５７、及び比較部５８といった各「～部」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「～部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。フレーム画像作成部５４、位置合わせ部５７、及び比較部５８内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度図示しないメモリ、或いはメモリ１１８に記憶される。

【0063】

比較回路１０８内に転送された測定画像データ（ビーム画像）は、記憶装置５０に格納される。

【0064】

そして、フレーム画像作成部５４は、各１次電子ビーム８のスキャン動作によって取得されたサブ照射領域２９の画像データをさらに分割した複数のフレーム領域３０のフレーム領域３０毎のフレーム画像３１を作成する。そして、フレーム領域３０を被検査画像の単位領域として使用する。なお、各フレーム領域３０は、画像の抜けが無いように、互いにマージン領域が重なり合うように構成されると好適である。作成されたフレーム画像３１は、記憶装置５６に格納される。

【0065】

参照画像作成工程として、参照画像作成回路１１２は、基板１０１に形成された複数の図形パターンの元になる設計データに基づいて、フレーム領域３０毎に、フレーム画像３１に対応する参照画像を作成する。具体的には、以下のように動作する。まず、記憶装置１０９から制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、この読み出された設計パターンデータに定義された各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換する。

【0066】

上述したように、設計パターンデータに定義される図形は、例えば長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納されている。

【0067】

かかる図形データとなる設計パターンデータが参照画像作成回路１１２に入力されると図形ごとのデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の設計パターン画像データに展開し、出力する。言い換えれば、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算し、ｎビットの占有率データを出力する。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２^８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、８ビットの占有率データとなる。かかるマス目（検査画素）は、測定データの画素に合わせればよい。

【0068】

次に、参照画像作成回路１１２は、図形のイメージデータである設計パターンの設計画像データに、所定のフィルタ関数を使ってフィルタ処理を施す。これにより、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである設計画像データをマルチ１次電子ビーム２０の照射によって得られる像生成特性に合わせることができる。作成された参照画像の画素毎の画像データは比較回路１０８に出力される。比較回路１０８内に転送された参照画像データは、記憶装置５２に格納される。

【0069】

比較工程として、まず、位置合わせ部５７は、被検査画像となるフレーム画像３１と、当該フレーム画像３１に対応する参照画像とを読み出し、画素より小さいサブ画素単位で、両画像を位置合わせする。例えば、最小２乗法で位置合わせを行えばよい。

【0070】

そして、比較部５８は、取得された２次電子画像の少なくとも一部と所定の画像とを比較する。ここでは、ビーム毎に取得されたサブ照射領域２９の画像をさらに分割したフレーム画像を用いる。そこで、比較部５８は、フレーム画像３１と参照画像とを画素毎に比較する。比較部５８は、所定の判定条件に従って画素毎に両者を比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素毎の階調値差が判定閾値Ｔｈよりも大きければ欠陥と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置１０９、若しくはメモリ１１８に出力される、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。

【0071】

なお、上述した例では、ダイ－データベース検査について説明したが、これに限るものではない。ダイ－ダイ検査を行う場合であっても良い。ダイ－ダイ検査を行う場合、対象となるフレーム画像３１（ダイ１）と、当該フレーム画像３１と同じパターンが形成されたフレーム画像３１（ダイ２）（参照画像の他の一例）との間で、上述した位置合わせと比較処理を行えばよい。

【0072】

上述した例では、逆テーパ形状の開口部４０が形成された実施の形態１の比較例として開口サイズが変化しないの開口部が形成された検出器アパーチャアレイ基板４２８を説明した。入射側の開口径Ｄ１が出射側の開口径Ｄ２よりも大きい順テーパ形状（先細り形状）の開口部が形成された検出器アパーチャアレイ基板については、検出器アパーチャアレイ基板４２８に比べてさらに多くの反射電子が隣接する検出素子に入射してしまうため望ましくないことは言うまでもない。

【0073】

以上のように、実施の形態１によれば、マルチ２次荷電粒子ビームがマルチ検出器に入射した際にマルチ検出器表面で発生する反射電子が隣接する検出素子に入射してしまうことを低減できる。よって、クロストークを低減できる。

【0074】

以上の説明において、一連の「～回路」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「～回路」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録されればよい。例えば、位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、ステージ制御回路１１４、レンズ制御回路１２４、ブランキング制御回路１２６、偏向制御回路１２８、及びＥ×Ｂ制御回路１３３は、上述した少なくとも１つの処理回路で構成されても良い。例えば、これらの回路内での処理を制御計算機１１０で実施しても良い。

【0075】

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。図１の例では、１つの照射源となる電子銃２０１から照射された１本のビームから成形アパーチャアレイ基板２０３によりマルチ１次電子ビーム２０を形成する場合を示しているが、これに限るものではない。複数の照射源からそれぞれ１次電子ビームを照射することによってマルチ１次電子ビーム２０を形成する態様であっても構わない。

【0076】

また、上述した例では、検出素子アレイベース基板１２は、２次電子ビームカラム１０４の端部のフランジ面にＯリング１７を挟んでボルト１８で固定される場合を示したが、これに限るものではない。例えば、２次電子ビームカラム１０４と検出素子アレイベース基板１２との間に、２次電子ビーム検出装置２２０を２次ビーム座標系においてｘ，ｙ方向に平行移動或いは／及びθ方向に回転移動させる検出器ステージを配置しても好適である。

【0077】

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。

【0078】

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのマルチ２次荷電粒子ビーム検出装置及びマルチ荷電粒子ビーム検査装置は、本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0079】

８ １次電子ビーム
１０ 検出素子アレイ
１２ 検出素子アレイベース基板
１４ 検出信号入出力回路
１６ 支持ピン
１７ Ｏリング
１８ ボルト
１９ 電源
２０ マルチ１次電子ビーム
２２ 穴
２９ サブ照射領域
３０ フレーム領域
３１ フレーム画像
３２ ストライプ領域
３３ 矩形領域
３４ 照射領域
４０，４１ 開口部
４７，４８，４９ 開口部分
５０，５２，５６ 記憶装置
５４ フレーム画像作成部
５７ 位置合わせ部
５８ 比較部
６０ 検出素子
６２ 素子ホルダ
１００ 検査装置
１０１ 基板
１０２ １次電子ビームカラム
１０４ ２次電子ビームカラム
１０３ 検査室
１０５ ステージ
１０６ 検出回路
１０７ 位置回路
１０８ 比較回路
１０９ 記憶装置
１１０ 制御計算機
１１１ マーク
１１２ 参照画像作成回路
１１４ ステージ制御回路
１１７ モニタ
１１８ メモリ
１１９ プリンタ
１２０ バス
１２２ レーザ測長システム
１２３ チップパターンメモリ
１２４ レンズ制御回路
１２６ ブランキング制御回路
１２８ 偏向制御回路
１３３ Ｅ×Ｂ制御回路
１４２ 駆動機構
１４４，１４６，１４８，１４９ ＤＡＣアンプ
１５０ 画像取得機構
１５１ １次電子光学系
１５２ ２次電子光学系
１６０ 制御系回路
２０１ 電子銃
２０２ 電磁レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０５，２０６，２０７，２２４ 電磁レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１２ 一括ブランキング偏向器
２１３ 制限アパーチャ基板
２１４ Ｅ×Ｂ分離器
２１６ ミラー
２１８ 偏向器
２２０ マルチ２次荷電粒子ビーム検出装置
２２２ マルチ検出器
２２６ 偏向器
２２８，４２８ 検出器アパーチャアレイ基板
３００ マルチ２次電子ビーム
３３０ 検査領域
３３２ チップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】