特開 2023-177586 電子線観察装置の１次光学系を評価する方法、そのために用いられる評価装置およびその製造方法

(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】P2023177586

(43)【公開日】2023-12-14

(54)【発明の名称】電子線観察装置の１次光学系を評価する方法、そのために用いられる評価装置およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/04 20060101AFI20231207BHJP

   H01J 37/20 20060101ALI20231207BHJP

   H01J 37/28 20060101ALN20231207BHJP

【ＦＩ】

H01J37/04 B

H01J37/20 A

H01J37/28 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022090326

(22)【出願日】2022-06-02

(71)【出願人】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】230104019

【弁護士】

【氏名又は名称】大野 聖二

(74)【代理人】

【識別番号】230112025

【弁護士】

【氏名又は名称】小林 英了

(74)【代理人】

【識別番号】230117802

【弁護士】

【氏名又は名称】大野 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100106840

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 耕司

(74)【代理人】

【識別番号】100131451

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 理

(74)【代理人】

【識別番号】100167933

【弁理士】

【氏名又は名称】松野 知紘

(74)【代理人】

【識別番号】100174137

【弁理士】

【氏名又は名称】酒谷 誠一

(74)【代理人】

【識別番号】100184181

【弁理士】

【氏名又は名称】野本 裕史

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 賢治

(72)【発明者】

【氏名】村上 武司

(72)【発明者】

【氏名】當間 康

(72)【発明者】

【氏名】田島 涼

(72)【発明者】

【氏名】狩俣 努

【テーマコード（参考）】

5C101

【Ｆターム（参考）】

5C101AA03

5C101EE03

5C101EE41

5C101EE51

5C101EE69

5C101GG04

5C101HH21

5C101HH23

5C101HH25

5C101HH43

5C101LL04

5C101LL06

(57)【要約】      （修正有）

【課題】電子線観察装置の１次光学系における電子ビームの軌跡のずれを評価できるようにする。
【解決手段】評価方法は、複数の開口が設けられたマルチビーム発生機構により生成される１次電子ビームを照射対象に照射し、照射対象からの２次電子ビームによって形成される各開口に対応する第１パターンを含む第１画像を取得し（Ｓ１）、第１画像における第１パターンの位置とその目標位置との第１ずれ量を算出し（Ｓ２）、ステージに設置されたマルチビーム発生機構の複数の開口と対応する複数の光電変換部に光を照射し光電変換部からの電子ビームによって形成される各光電変換部に対応する第２パターンを含む第２画像を取得し（Ｓ３）、第２画像における第２パターンの位置とその目標位置との第２ずれ量を算出し（Ｓ４）、第１ずれ量および第２ずれ量に基づいて１次光学系における１次電子ビームの軌道のずれを得る（Ｓ５）。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の１次電子から構成される１次電子ビームを試料に照射する１次光学系と、前記１次電子ビームが照射された試料から放射される複数の２次電子から構成される２次電子ビームを検出器で検出する２次光学系と、を備える電子線観察装置における、前記１次光学系での１次電子ビームの軌道のずれを評価する方法であって、
複数の開口が設けられたマルチビーム発生機構により生成される１次電子ビームを照射対象に照射し、照射対象からの２次電子ビームによって形成される第１画像を取得するステップであって、前記第１画像は、前記マルチビーム発生機構に設けられた各開口とそれぞれ対応する複数の第１パターンを含む、ステップと、
前記第１画像における前記第１パターンの位置と、その目標位置との第１ずれ量を算出するステップと、
前記電子線観察装置のステージに設置された、前記マルチビーム発生機構に設けられた複数の開口とそれぞれ対応する複数の光電変換部に光を照射し、前記光電変換部からの電子ビームによって形成される第２画像を取得するステップであって、前記第２画像は、各光電変換部とそれぞれ対応する複数の第２パターンを含む、ステップと、
前記第２画像における前記第２パターンの位置と、その目標位置との第２ずれ量を算出するステップと、
前記第１ずれ量および前記第２ずれ量に基づいて、前記１次光学系における１次電子ビームの軌道のずれを得るステップと、を含む評価方法。

【請求項2】

複数の１次電子から構成される１次電子ビームを試料に照射する１次光学系と、前記１次電子ビームが照射された試料から放射される複数の２次電子から構成される２次電子ビームを検出器で検出する２次光学系と、を備える電子線観察装置における、前記１次光学系での１次電子ビームの軌道のずれを評価する方法であって、
複数の電子源から１次電子ビームを照射対象に照射し、照射対象からの２次電子ビームによって形成される第１画像を取得するステップであって、前記第１画像は、前記複数の電子源の配置とそれぞれ対応する複数の第１パターンを含む、ステップと、
前記第１画像における前記第１パターンの位置と、その目標位置との第１ずれ量を算出するステップと、
前記電子線観察装置のステージに設置された、前記複数の電子源の配置とそれぞれ対応する複数の光電変換部に光を照射し、前記光電変換部からの電子ビームによって形成される第２画像を取得するステップであって、前記第２画像は、各光電変換部とそれぞれ対応する複数の第２パターンを含む、ステップと、
前記第２画像における前記第２パターンの位置と、その目標位置との第２ずれ量を算出するステップと、
前記第１ずれ量および前記第２ずれ量に基づいて、前記１次光学系における１次電子ビームの軌道のずれを得るステップと、を含む評価方法。

【請求項3】

前記第１画像における前記第１パターンの位置は、前記１次光学系における１次電子ビームの軌道のずれと、前記２次光学系における２次電子ビームの軌道のずれと、に応じて目標位置からずれ、
前記第２画像における前記第２パターンの位置は、前記２次光学系における２次電子ビームの軌道のずれに応じて目標位置からずれるが、前記１次光学系における１次電子ビームの軌道のずれには依存しない、請求項１または２に記載の評価方法。

【請求項4】

前記照射対象は、前記電子線観察装置のステージである、請求項１または２に記載の評価方法。

【請求項5】

前記複数の光電変換部は、基板上に設けられ、
前記照射対象は、前記基板における前記光電変換部が設けられていない部分である、請求項１または２に記載の評価方法。

【請求項6】

複数の１次電子から構成される１次電子ビームを試料に照射する１次光学系と、前記１次電子ビームが照射された試料から放射される複数の２次電子から構成される２次電子ビームを検出器で検出する２次光学系と、を備える電子線観察装置における、前記１次光学系での１次電子ビームの軌道のずれを評価するために用いられる評価装置であって、
前記１次電子ビームを生成するマルチビーム発生機構に設けられた複数の開口とそれぞれ対応する複数の光電変換部を備える評価装置。

【請求項7】

複数の１次電子から構成される１次電子ビームを試料に照射する１次光学系と、前記１次電子ビームが照射された試料から放射される複数の２次電子から構成される２次電子ビームを検出器で検出する２次光学系と、を備える電子線観察装置における、前記１次光学系での１次電子ビームの軌道のずれを評価するために用いられる評価装置であって、
前記１次電子ビームを放出する複数の電子源の配置とそれぞれ対応する複数の光電変換部を備える評価装置。

【請求項8】

基板を備え、
前記基板に設けられた穴部に前記光電変換部が配置される、請求項６または７に記載の評価装置。

【請求項9】

前記基板の表面および前記光電変換部の表面が面一である、請求項６または７に記載の評価装置。

【請求項10】

複数の１次電子から構成される１次電子ビームを試料に照射する１次光学系と、前記１次電子ビームが照射された試料から放射される複数の２次電子から構成される２次電子ビームを検出器で検出する２次光学系と、を備える電子線観察装置における、前記１次光学系での１次電子ビームの軌道のずれを評価するために用いられる評価装置の製造方法であって、
光透過性基材上に光電変換材料膜を形成する工程と、
前記形成された光電変換材料膜をパターニングすることにより、前記１次電子ビームを生成するマルチビーム発生機構に設けられた複数の開口とそれぞれ対応する複数の光電変換部を形成する工程と、
前記光電変換部が形成された基材を、基板に形成された穴部に配置する工程と、を備える、製造方法。

【請求項11】

複数の１次電子から構成される１次電子ビームを試料に照射する１次光学系と、前記１次電子ビームが照射された試料から放射される複数の２次電子から構成される２次電子ビームを検出器で検出する２次光学系と、を備える電子線観察装置における、前記１次光学系での１次電子ビームの軌道のずれを評価するために用いられる評価装置の製造方法であって、
光透過性基材上に光電変換材料膜を形成する工程と、
前記形成された光電変換材料膜をパターニングすることにより、前記１次電子ビームを放出する複数の電子源とそれぞれ対応する複数の光電変換部を形成する工程と、
前記光電変換部が形成された基材を、基板に形成された穴部に配置する工程と、を備える、製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子線観察装置の１次光学系を評価する方法、そのために用いられる評価装置およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電子ビームを試料に照射し、試料から放出され電子ビームを観察する電子線観察装置が知られている（例えば特許文献１）。電子線観察装置は、試料に１次電子ビームを照射する１次光学系と、試料から生じる２次電子ビームを画像として検出する２次光学系から構成される。

【0003】

１次光学系における１次電子ビームを複数の電子で構成することにより、高スループット化を図れる。このような電子線観察装置においては、試料における正確な位置に１次電子ビームを照射するのが重要である。適切な位置からずれた位置に電子が照射されると、画像のオーバーラップや検査の抜けが生じ得るためである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００－４８７５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

電子線観察装置の１次光学系における電子ビームの軌跡のずれを評価できるようにする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様によれば、
［１］
複数の１次電子から構成される１次電子ビームを試料に照射する１次光学系と、前記１次電子ビームが照射された試料から放射される複数の２次電子から構成される２次電子ビームを検出器で検出する２次光学系と、を備える電子線観察装置における、前記１次光学系での１次電子ビームの軌道のずれを評価する方法であって、
複数の開口が設けられたマルチビーム発生機構により生成される１次電子ビームを照射対象に照射し、照射対象からの２次電子ビームによって形成される第１画像を取得するステップであって、前記第１画像は、前記マルチビーム発生機構に設けられた各開口とそれぞれ対応する複数の第１パターンを含む、ステップと、
前記第１画像における前記第１パターンの位置と、その目標位置との第１ずれ量を算出するステップと、
前記電子線観察装置のステージに設置された、前記マルチビーム発生機構に設けられた複数の開口とそれぞれ対応する複数の光電変換部に光を照射し、前記光電変換部からの電子ビームによって形成される第２画像を取得するステップであって、前記第２画像は、各光電変換部とそれぞれ対応する複数の第２パターンを含む、ステップと、
前記第２画像における前記第２パターンの位置と、その目標位置との第２ずれ量を算出するステップと、
前記第１ずれ量および前記第２ずれ量に基づいて、前記１次光学系における１次電子ビームの軌道のずれを得るステップと、を含む評価方法が提供される。

【0007】

本発明の一態様によれば、
［２］
複数の１次電子から構成される１次電子ビームを試料に照射する１次光学系と、前記１次電子ビームが照射された試料から放射される複数の２次電子から構成される２次電子ビームを検出器で検出する２次光学系と、を備える電子線観察装置における、前記１次光学系での１次電子ビームの軌道のずれを評価する方法であって、
複数の電子源から１次電子ビームを照射対象に照射し、照射対象からの２次電子ビームによって形成される第１画像を取得するステップであって、前記第１画像は、前記複数の電子源の配置とそれぞれ対応する複数の第１パターンを含む、ステップと、
前記第１画像における前記第１パターンの位置と、その目標位置との第１ずれ量を算出するステップと、
前記電子線観察装置のステージに設置された、前記複数の電子源の配置とそれぞれ対応する複数の光電変換部に光を照射し、前記光電変換部からの電子ビームによって形成される第２画像を取得するステップであって、前記第２画像は、各光電変換部とそれぞれ対応する複数の第２パターンを含む、ステップと、
前記第２画像における前記第２パターンの位置と、その目標位置との第２ずれ量を算出するステップと、
前記第１ずれ量および前記第２ずれ量に基づいて、前記１次光学系における１次電子ビームの軌道のずれを得るステップと、を含む評価方法が提供される。

【0008】

［３］
［１］または［２］に記載の評価方法において、
前記第１画像における前記第１パターンの位置は、前記１次光学系における１次電子ビームの軌道のずれと、前記２次光学系における２次電子ビームの軌道のずれと、に応じて目標位置からずれ、
前記第２画像における前記第２パターンの位置は、前記２次光学系における２次電子ビームの軌道のずれに応じて目標位置からずれるが、前記１次光学系における１次電子ビームの軌道のずれには依存しないのが望ましい。

【0009】

［４］
［１］乃至［３］のいずれかに記載の評価方法において、
前記照射対象は、前記電子線観察装置のステージであってよい。

【0010】

［５］
［１］乃至［３］のいずれかに記載の評価方法において、
前記複数の光電変換部は、基板上に設けられ、
前記照射対象は、前記基板における前記光電変換部が設けられていない部分であってよい。

【0011】

本発明の一態様によれば、
［６］
複数の１次電子から構成される１次電子ビームを試料に照射する１次光学系と、前記１次電子ビームが照射された試料から放射される複数の２次電子から構成される２次電子ビームを検出器で検出する２次光学系と、を備える電子線観察装置における、前記１次光学系での１次電子ビームの軌道のずれを評価するために用いられる評価装置であって、
前記１次電子ビームを生成するマルチビーム発生機構に設けられた複数の開口とそれぞれ対応する複数の光電変換部を備える評価装置が提供される。

【0012】

本発明の一態様によれば、
［７］
複数の１次電子から構成される１次電子ビームを試料に照射する１次光学系と、前記１次電子ビームが照射された試料から放射される複数の２次電子から構成される２次電子ビームを検出器で検出する２次光学系と、を備える電子線観察装置における、前記１次光学系での１次電子ビームの軌道のずれを評価するために用いられる評価装置であって、
前記１次電子ビームを放出する複数の電子源の配置とそれぞれ対応する複数の光電変換部を備える評価装置が提供される。

【0013】

［８］
［６］または［７］に記載の評価装置において、
基板を備え、
前記基板に設けられた穴部に前記光電変換部が配置されるのが望ましい。

【0014】

［９］
［６］乃至［８］のいずれかに記載の評価装置において、
前記基板の表面および前記光電変換部の表面が面一であるのが望ましい。

【0015】

本発明の一態様によれば、
［１０］
複数の１次電子から構成される１次電子ビームを試料に照射する１次光学系と、前記１次電子ビームが照射された試料から放射される複数の２次電子から構成される２次電子ビームを検出器で検出する２次光学系と、を備える電子線観察装置における、前記１次光学系での１次電子ビームの軌道のずれを評価するために用いられる評価装置の製造方法であって、
光透過性基材上に光電変換材料膜を形成する工程と、
前記形成された光電変換材料膜をパターニングすることにより、前記１次電子ビームを生成するマルチビーム発生機構に設けられた複数の開口とそれぞれ対応する複数の光電変換部を形成する工程と、
前記光電変換部が形成された基材を、基板に形成された穴部に配置する工程と、を備える、製造方法が提供される。

【0016】

本発明の一態様によれば、
［１１］
複数の１次電子から構成される１次電子ビームを試料に照射する１次光学系と、前記１次電子ビームが照射された試料から放射される複数の２次電子から構成される２次電子ビームを検出器で検出する２次光学系と、を備える電子線観察装置における、前記１次光学系での１次電子ビームの軌道のずれを評価するために用いられる評価装置の製造方法であって、
光透過性基材上に光電変換材料膜を形成する工程と、
前記形成された光電変換材料膜をパターニングすることにより、前記１次電子ビームを放出する複数の電子源とそれぞれ対応する複数の光電変換部を形成する工程と、
前記光電変換部が形成された基材を、基板に形成された穴部に配置する工程と、を備える、製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0017】

電子線観察装置の１次光学系における電子ビームの軌跡のずれを評価できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1A】第１実施形態に係る電子線観察装置の概略構成図。

【図1B】検出器２８の概略構成図。

【図1C】図１Ａの変形例である電子線観察装置の概略構成図。

【図2】図１の電子線観察装置におけるマルチビーム発生機構１２の模式図。

【図3A】本実施形態に係る評価で用いるサンプルプレート３の平面図。

【図3B】図３ＡのＡ－Ａ断面図。

【図4】本実施形態に係る評価方法の手順を示すフローチャート。

【図5A】ステップＳ１で得られた画像を模式的に示す図。

【図5B】ステップＳ１で得られた画像と、各パターン５１～５４の目標位置６１～６４（破線で示す）とを重ねて示す図。

【図6A】ステップＳ３で得られた画像を模式的に示す図。

【図6B】ステップＳ３で得られた画像と、各パターン７１～７４の目標位置８１～８４とを重ねて示す図。

【図7】第２実施形態に係る電子線観察装置の概略構成図。

【図8】電子源１１１～１１３の配置を模式的に示す図。

【図9】本実施形態に係る評価で用いるサンプルプレート３の平面図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

【0020】

（第１実施形態）
図１Ａは、第１実施形態に係る電子線観察装置の概略構成図である。この電子線観察装置は、例えば走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope、SEM）であり、１次光学系１（照射系あるいはマルチビーム光学系とも呼ばれる）と、２次光学系２（結像系あるいは投影光学系とも呼ばれる）とを備えている。

【0021】

１次光学系１はステージ１６に載置された試料の複数箇所に複数の１次電子から構成される１次電子ビームを集束して照射するものであり、電子源１１、マルチビーム発生機構１２、転送レンズ１３、ビーム分離器１４、対物レンズ１５、ステージ１６、スキャン偏向器１７などから構成される。

【0022】

電子源１１から放出された電子ビームは、適宜、加速器（不図示）によって加速されるとともにレンズ（不図示）によって拡げられ、マルチビーム発生機構１２に入射する。マルチビーム発生機構１２は複数の開口を有しており（後述）、これらの開口を電子源１１からの電子ビームが通過することで、複数の１次電子から構成される１次電子ビームが生成される。生成された１次電子ビームは転送レンズ１３、ビーム分離器１４および対物レンズ１５によって個々に集束され、ステージ１６に載置された試料の複数の箇所に等間隔に離散して照射される。

【0023】

また、１次電子ビームはスキャン偏向器１７によって２次元的に試料上を走査するよう偏向される。これにより、離散的に照射される１次電子ビームが試料上に万遍なく照射される。

【0024】

２次光学系２は、１次電子ビームが照射された試料から放射される複数の２次電子から構成される２次電子ビームを検出器２８で検出するものであり、対物レンズ１５、ビーム分離器１４、ビームベンダ２１、投影レンズ２７、開口絞り２６、検出器２８などから構成される。なお、対物レンズ１５およびビーム分離器１４は１次光学系１と共用される。

【0025】

試料からの２次電子ビームは対物レンズ１５によって集束される。そして、電界と磁界の重畳界を形成するビーム分離器１４により、２次電子ビームは１次光学系１とは異なる方向に曲げられる。２次電子ビームはビームベンダ２１によってさらに曲げられる。

【0026】

２次電子ビームは投影レンズ２７によって光軸付近に近づけられる。開口絞り２６は、複数の２次電子が光軸中心で最も互いに近接する位置に配置される。

【0027】

開口絞り２６は開口部を有しており、開口部を通過した２次電子ビームのみが投影レンズ２７に到達する。これにより、２次電子ビームの開き角が規定される。

【0028】

検出器２８は、図１Ｂに示すように、例えばシンチレータ２８１、光増幅器２８２、イメージセンサ２８３（例えばＣＭＯＳイメージセンサ）、拡大レンズ２８４、ハーフミラー２８５を有する。

【0029】

試料上の複数箇所から放出された２次電子はシンチレータ２８１上で結像し、シンチレータ２８１に到達した２次電子ビームの多寡に応じた光がシンチレータ２８１から生じる。生じた光は発散光であるので、光路に配置された拡大レンズ２８４を用いて拡大投影される。拡大レンズ２８４を通過した光は、その一部がハーフミラー２８５を通過して光ファイバの束を介して光増幅器２８２に向かい、また、その一部がハーフミラー２８５によって反射されてイメージセンサ２８３に向かう。前者の光は増幅器２８２によって電気信号に変換され、２次電子ビームの多寡に応じたビーム本数の走査画像（ＳＥＭ像）が形成される。後者の光はイメージセンサ２８３上に結像し、２次電子ビームによる画像が得られる。

【0030】

図１Ｃは、図１Ａの変形例である電子線観察装置の概略構成図である。図示のように、図１Ａの電子線観察装置に対し、第１リレーレンズ２２、第２リレーレンズ２３、フィールドレンズ２５を追加してもよい。この場合、開口絞り２６と検出器２８との間に投影レンズ２７が配置される。

【0031】

図１Ｃの電子線観察装置において、第１リレーレンズ２２および第２リレーレンズ２３は、２次電子ビームが、試料の電位に関わらず、フィールドレンズ２５のレンズ主面近傍における一定の位置に一定のサイズで結像するように調整する。これら第１リレーレンズ２２および第２リレーレンズ２３を設けることで、幅広い試料電位に対応できる。

【0032】

フィールドレンズ２５は、開口絞り２６の位置近傍において、２次電子ビームを構成する複数の２次電子が光軸中心で最も互いに近接するよう、電界あるいは磁界を発生させて２次電子ビームの軌道を調整する。言い換えると、開口絞り２６は、複数の２次電子が光軸中心で最も互いに近接する位置に配置される。

【0033】

投影レンズ２７は開口絞り２６の開口部を通過した２次電子ビームを検出器２８上に結像させる。

【0034】

図２は、図１の電子線観察装置におけるマルチビーム発生機構１２の模式図である。図示のように、マルチビーム発生機構１２は複数（図２では４つ）の開口１２１～１２４を有する。電子源１１からマルチビーム発生機構１２の全面に電子ビームを照射することで、複数の開口１２１～１２４を通った複数の１次電子から構成される１次電子ビームが得られる。

【0035】

なお、図２および以降の説明では、簡略化のために４つの開口１２１～１２４を有するマルチビーム発生機構１２を例に取って説明するが、開口の数に特に制限はなく数個～１０００個あるいはそれ以上であってもよい。

【0036】

複数の電子から構成される１次電子ビームを試料に照射する電子線観察装置においては、試料における正確な位置に電子を照射するのが重要である。検出器２８における光ファイバはマルチビーム発生機構１２の開口１２１～１２４のそれぞれに対応して設けられるが、正確な位置に電子が照射されない場合、光ファイバで受光できなかったり（感度低下につながる）、対応しない光ファイバによって受光されたり（像のクロストークが生じる）してしまうためである。

【0037】

しかしながら、１次光学系１において、転送レンズ１３、ビーム分離器１４、対物レンズ１５を１次電子ビームが通過する際に、１次電子ビームの軌跡が想定からずれる（歪む）ことがある。例えば、転送レンズ１３が本来の位置からずれて配置されている場合、１次電子ビームが転送レンズ１３の中心からずれた位置を通過することとなり、照射位置のずれが生じる。このずれは、検査領域のオーバーラップや抜けを生じてしまうので、必要な検査精度に調整しなければならない。

【0038】

そのため、１次光学系１には、転送レンズ１３、ビーム分離器１４、対物レンズ１５での１次電子ビームの軌跡のずれをキャンセルするためのアライナ（不図示）が設けられる。そして、アライナでどのように１次電子ビームの軌跡を調整すべきかを把握するために、１次光学系１における１次電子ビームの軌跡のずれを評価する必要がある。

【0039】

ただし、２次光学系２においても、対物レンズ１５、ビーム分離器１４、ビームベンダ２１、第１リレーレンズ２２、第２リレーレンズ２３、フィールドレンズ２５、投影レンズ２７を２次電子ビームが通過する際に、２次電子ビームの軌跡が想定からずれる（歪む）ことがある。そのため、イメージセンサ２８３で得られる画像は、１次光学系１におけるずれと、２次光学系２におけるずれとが重畳されたものとなる。

【0040】

そこで、本実施形態では、以下に述べるようにして１次光学系１におけるずれのみを評価するようにする。

【0041】

図３Ａは、本実施形態に係る評価で用いるサンプルプレート３（評価装置）の平面図である。また、図３Ｂは、図３ＡのＡ－Ａ断面図である。このサンプルプレート３は図１の電子線観察装置のステージ１６に載置される。

【0042】

サンプルプレート３は、例えばアルミニウム製の基板３１と、フォトカソード３２とを有する。図３Ｂに示すように、基板３１に穴部３１ａが形成され、この穴部３１ａにフォトカソード３２が埋め込まれている。より具体的には、基板３１は穴部３１ａに向かう肩部３１ｂがあり、その肩部３１ｂ上にフォトカソード３２が配置される。

【0043】

フォトカソード３２は、光透過性基材４１と、複数の光電変換部４２１～４２４とを有する。光透過性基材４１は、例えばガラス、石英あるいはサファイア製（熱伝導が高いサファイアが特に好ましい）であり、厚さが３ｍｍ～５ｍｍ程度である。光電変換部４２１～４２４は、例えば、金、白金、ルテニウム等の金属膜により形成され、厚さ５ｎｍ～１００ｎｍ程度である。電子発生効率を高めるため、光電変換部４２１～４２４は、上記金属膜に加え、さらに厚さ５ｎｍ～２０ｎｍ程度のＣｓＢｒ等が上面に設けられてもよい。

【0044】

複数の光電変換部４２１～４２４はマルチビーム発生機構１２の各開口１２１～１２４と対応する。より具体的には、光電変換部４２１～４２４の配置位置、形状、大きさは図２に示すマルチビーム発生機構１２の開口１２１～１２４とそれぞれ対応している。そして、基板３１の上面と、フォトカソード３２における光透過性基材４１の上面とが面一であるのが望ましい。仮に基板３１の上面と光透過性基材４１の上面がずれていると、電界が不均一となり、対物レンズ１５とステージ１６間の放電の要因になったり、電子軌道の乱れとなってビーム位置ずれや収差を起こしたりする可能性があるためである。なお、基板３１の上面と光電変換部４２１～４２４の上面とがずれていてもよい。

【0045】

フォトカソード３２の下面から光を照射すると、光電効果によって光電変換部４２１～４２４から電子が生じる。一方、光電変換部４２１～４２４以外の箇所からは電子が生じない。ここで、照射する光は、光電変換部４２１～４２４を構成する材料の仕事関数より高い励磁が必要であり、２６５ｎｍより低い波長を有する光、レーザー光、紫外線ランプ、水銀ランプであってよい。

【0046】

このようなフォトカソード３２は、例えば光透過性基材４１となるガラス上に光電変換材料を形成（例えば蒸着）し、リソグラフィー技術を用いてマルチビーム発生機構１２における各開口１２１～１２４と対応するよう光電変換材料をパターニングすることで製造される。

【0047】

なお、サンプルプレート３には、他の評価に用いられる１以上のチップ３３が基板３１に形成された穴部に埋め込まれてもよい。いずれにしても、サンプルプレート３は、少なくとも、マルチビーム発生機構１２に設けられた複数の開口１２１～１２４とそれぞれ対応する複数の光電変換部４２１～４２４を備えていればよい。

【0048】

図４は、本実施形態に係る評価方法の手順を示すフローチャートである。なお、同図の手順は一例であり、適宜順序を入れ替えてもよい。

【0049】

まず、１次電子ビームを照射対象に照射し、照射対象からの２次電子ビームによってイメージセンサ２８３上に形成される画像を取得する（ステップＳ１）。なお、照射対象は電子線観察装置のステージ１６の表面であってもよい。

【0050】

図５Ａは、ステップＳ１で得られた画像を模式的に示す図である。この画像は、マルチビーム発生機構１２における各開口１２１～１２４とそれぞれ対応する複数のパターン５１～５４を含んでいる。

【0051】

図５Ｂは、ステップＳ１で得られた画像と、各パターン５１～５４の目標位置６１～６４（破線で示す）とを重ねて示す図である。目標位置６１～６４は、１次光学系１および２次光学系２において電子ビームのずれが生じない場合に、マルチビーム発生機構１２における各開口１２１～１２４とそれぞれ対応するパターン５１～５４が形成されるはずの位置である。

【0052】

図示のように、ステップＳ１で得られる画像におけるパターン５１～５４は目標位置６１～６４からずれている。このずれは、１次光学系１における１次電子ビームの軌道のずれと、２次光学系２における２次電子ビームの軌道のずれとに起因したものとなっている。

【0053】

図４に戻り、ステップＳ１で取得された画像における各パターン５１～５４の位置と、その目標位置６１～６４とのずれ量を算出する（ステップＳ２）。このずれ量は、１次光学系１におけるずれに起因するずれと、２次光学系２におけるずれに起因するずれとを含んでいる。

【0054】

例えば、図５Ｂに示すように、パターン５３と、その目標位置６３の、ｘ方向のずれｄｘ１と、ｙ方向のずれｄｙ１とを算出する。この算出はオペレータが手動で行ってもよいし、適宜の画像処理によって行ってもよい。また、パターン５１～５４のすべてについて、目標位置６１～６４とのずれを算出するのが望ましいが、パターン５１～５４の一部のみについて目標位置６１～６４とのずれを算出してもよい。

【0055】

続いて、電子線観察装置のステージ１６にサンプルプレート３を載置する。そして、サンプルプレート３の下方から光を照射することにより、光電変換部４２１～４２４から電子ビームを発生させる。この電子ビームは試料から放出される２次電子ビームを模したものとなる。そして、この光電変換部４２１～４２４からの電子ビームによってイメージセンサ２８３上に形成される画像を取得する（ステップＳ３）。

【0056】

図６Ａは、ステップＳ３で得られた画像を模式的に示す図である。この画像は、サンプルプレート３における各光電変換部４２１～４２４とそれぞれ対応する複数のパターン７１～７４を含んでいる。

【0057】

図６Ｂは、ステップＳ３で得られた画像と、各パターン７１～７４の目標位置８１～８４とを重ねて示す図である。この目標位置８１～８４は、１次光学系１および２次光学系２において電子ビームのずれが生じない場合に、サンプルプレート３における各光電変換部４２１～４２４とそれぞれ対応するパターン７１～７４が形成されるはずの位置であり、図５Ｂの目標位置６１～６４とそれぞれ対応する。

【0058】

図４に戻り、ステップＳ３で取得された画像における各パターン７１～７４の位置と、その目標位置８１～８４とのずれ量を算出する（ステップＳ４）。このずれ量は、１次光学系１における１次電子ビームの軌道のずれには依存せず、２次光学系２における２次電子ビームの軌道のずれに起因したものとなっている。

【0059】

例えば、図６Ｂに示すように、パターン７３と、その目標位置８３の、ｘ方向のずれｄｘ２と、ｙ方向のずれｄｙ２とを算出する。この算出はオペレータが手動で行ってもよいし、適宜の画像処理によって行ってもよい。また、パターン７１～７４のすべてについて、目標位置８１～８４とのずれを算出するのが望ましいが、パターン７１～７４の一部のみについて目標位置８１～８４とのずれを算出してもよい。

【0060】

そして、ステップＳ２で算出されたずれ量と、ステップＳ４で算出されたずれ量から、１次光学系１における１次電子ビームの軌道のずれを得る（ステップＳ５）。具体例として、両ずれ量の差（ｄｘ１－ｄｘ２およびｄｙ１－ｄｙ２）が１次光学系１における１次電子ビームの軌道のずれ量となる。

【0061】

なお、ステップＳ１において、予めサンプルプレート３をステージ１６上に載置しておき、サンプルプレート３における光電変換部４２１～４２４が形成されていない部分を照射対象としてもよい。

【0062】

このように、本実施形態によれば、１次光学系１および２次光学系２を通った電子ビームによる画像と、２次光学系２のみを通った電子ビームによる画像とを比較するため、１次光学系１における電子ビームの軌跡のずれを評価できる。そして、１次光学系１における電子ビームの軌跡のずれを１次光学系１におけるアライナでキャンセルできる。これにより、精度よく１次電子ビームを照射可能な１次光学系１を実現でき、例えば１次光学系１のみの単独製造・販売等につなげることができる。

【0063】

（第２実施形態）
上述した第１実施形態は、複数の開口を有するマルチビーム発生機構１２を用いて複数の１次電子から構成される１次電子ビームを生成するものであった。これに対し、次に説明する第２実施形態では、マルチビーム発生機構１２に代えて、複数の電子源１１によって１次電子ビームを生成するものである。以下、第１実施形態との共通点は説明を省略あるいは簡略化し、相違点を中心に説明する。

【0064】

図７は、第２実施形態に係る電子線観察装置の概略構成図である。本電子線観察装置は、図１Ａのマルチビーム発生機構１２を有しない代わりに、複数の電子源１１１～１１３を有している。電子源１１１～１１３のそれぞれが１つの電子ビームを放出する。これにより、複数の１次電子から構成される１次電子ビームが生成される。

【0065】

なお、図７では模式的に３つの電子源１１１～１１３を描いているが、その数に特に制限はなく数個～１０００個あるいはそれ以上であってもよい。また、図１Ｃに示す電子線観察装置のマルチビーム発生機構１２に代えて複数の電子源１１１～１１３を設けてもよい。

【0066】

図８は、電子源１１１～１１３を下方から見た模式図である。図示のように、３つの電子源１１１～１１３が一列に配置されている。本実施形態では、第１実施形態で説明したサンプルプレート３（図３Ａ）を用いることができる。ただし、図９に示すように、サンプルプレート３の光電変換部５２１～５２３は電子源１１１～１１３の配置とそれぞれ対応する。例えば、図８に示すように、３つの電子源１１１～１１３が一列に配置されているのであれば、図９に示すようにサンプルプレート３の光電変換部５２１～５２３も一列に配置される。

【0067】

本実施形態における評価方法の手順は図４に示すものと同様でよいので、簡単に説明する。

【0068】

まず、１次電子ビームを照射対象に照射し、照射対象からの２次電子ビームによってイメージセンサ２８３上に形成される画像を取得する（ステップＳ１）。なお、照射対象は電子線観察装置のステージ１６の表面であってもよい。ここで取得される画像は、電子源１１１～１１３の配置とそれぞれ対応する複数のパターンを含んでいる。

【0069】

続いて、ステップＳ１で取得された画像における各パターンの位置と、その目標位置とのずれ量を算出する（ステップＳ２）。このずれ量は、１次光学系１におけるずれに起因するずれと、２次光学系２におけるずれに起因するずれとを含んでいる。

【0070】

次に、電子線観察装置のステージ１６にサンプルプレート３を載置する。そして、サンプルプレート３の下方から光を照射することにより、光電変換部５２１～５２３から電子ビームを発生させる。この電子ビームは試料から放出される２次電子ビームを模したものとなる。そして、この光電変換部５２１～５２３からの電子ビームによってイメージセンサ２８３上に形成される画像を取得する（ステップＳ３）。

【0071】

ここで取得される画像は、サンプルプレート３における各光電変換部５２１～５２３とそれぞれ対応する複数のパターンを含んでいる。

【0072】

そして、ステップＳ３で取得された画像における各パターンの位置と、その目標位置とのずれ量を算出する（ステップＳ４）。このずれ量は、１次光学系１における１次電子ビームの軌道のずれには依存せず、２次光学系２における２次電子ビームの軌道のずれに起因したものとなっている。

【0073】

そして、ステップＳ２で算出されたずれ量と、ステップＳ４で算出されたずれ量から、１次光学系１における１次電子ビームの軌道のずれを得る（ステップＳ５）。具体例として、両ずれ量の差が１次光学系１における１次電子ビームの軌道のずれ量となる。

【0074】

なお、ステップＳ１において、予めサンプルプレート３をステージ１６上に載置しておき、サンプルプレート３における光電変換部５２１～５２３が形成されていない部分を照射対象としてもよい。

【0075】

第２実施形態によれば、複数の電子源１１１～１１３により１次電子ビームを生成する電子源観察装置においても、精度よく１次電子ビームを照射可能な１次光学系１を実現でき、例えば１次光学系１のみの単独製造・販売等につなげることができる。

【0076】

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形例を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態には限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

【0077】

例えば、本明細書において１台の装置（あるいは部材、以下同じ）として説明されるもの（図面において１台の装置として描かれているものを含む）を複数の装置によって実現してもよい。逆に、本明細書において複数の装置として説明されるもの（図面において複数の装置として描かれているものを含む）を１台の装置によって実現してもよい。あるいは、ある装置に含まれるとした手段や機能の一部または全部が、他の装置に含まれるようにしてもよい。

【0078】

また、本明細書に記載された事項の全てが必須の要件というわけではない。特に、本明細書に記載され、特許請求の範囲に記載されていない事項は任意の付加的事項ということができる。

【0079】

なお、本出願人は本明細書の「先行技術文献」欄の文献に記載された文献公知発明を知っているにすぎず、本発明は必ずしも同文献公知発明における課題を解決することを目的とするものではないことにも留意されたい。本発明が解決しようとする課題は本明細書全体を考慮して認定されるべきものである。例えば、本明細書において、特定の構成によって所定の効果を奏する旨の記載がある場合、当該所定の効果の裏返しとなる課題が解決されるということもできる。ただし、必ずしもそのような特定の構成を必須の要件とする趣旨ではない。

【符号の説明】

【0080】

１ マルチビーム光学系
１１，１１１～１１３ 電子源
１２ マルチビーム発生機構
１２１～１２４ 開口
１３ 転送レンズ
１４ ビーム分離器
１５ 対物レンズ
１６ ステージ
１７ スキャン偏向器
２ 投影光学系
２１ ビームベンダ
２２ 第１リレーレンズ
２３ 第２リレーレンズ
２５ フィールドレンズ
２６ 開口絞り
２７ 投影レンズ
２８ 検出器
２８１ シンチレータ
２８２ 光増幅器
２８３ イメージセンサ
２８４ ハーフミラー
２８４ 拡大レンズ
２８５ ハーフミラー
３ サンプルプレート
３１ 基板
３１ａ 穴部
３１ｂ 肩部
３２ フォトカソード
４１ 光透過性基材
４２１～４２４，５２１～５２３ 光電変換部
５１～５４，７１～７４ パターン
６１～６４，８１～８４ 目標位置

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】