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特開2024-177060マルチ電子ビームの調整方法及びマルチ電子ビーム検査装置
(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】P2024177060
(43)【公開日】2024-12-19
(54)【発明の名称】マルチ電子ビームの調整方法及びマルチ電子ビーム検査装置
(51)【国際特許分類】
H01J 37/04 20060101AFI20241212BHJP
H01J 37/09 20060101ALI20241212BHJP
H01J 37/147 20060101ALI20241212BHJP
H01J 37/21 20060101ALI20241212BHJP
H01J 37/28 20060101ALI20241212BHJP
【ＦＩ】
H01J37/04 B
H01J37/09 A
H01J37/147 B
H01J37/21 B
H01J37/28 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024038426
(22)【出願日】2024-03-12
(31)【優先権主張番号】P 2023094460
(32)【優先日】2023-06-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】三上 翔平
(72)【発明者】
【氏名】安藤 厚司
(72)【発明者】
【氏名】井上 和彦
【テーマコード（参考）】
5C101
【Ｆターム（参考）】
5C101AA03
5C101EE03
5C101EE13
5C101EE15
5C101EE22
5C101EE33
5C101EE47
5C101EE48
5C101EE51
5C101EE59
5C101EE69
5C101EE78
5C101FF02
5C101FF48
5C101GG37
5C101GG42
5C101HH21
5C101HH23
5C101HH25
(57)【要約】 （修正有）
【課題】マルチ１次電子ビームを検査対象基板にフォーカスさせ、マルチ１次電子ビームから分離されたマルチ２次電子ビームの軌道上の偏向器の中心位置付近に中間像面を形成可能にする調整方法を提供する。
【解決手段】本発明の一態様の調整方法は、マルチ１次電子ビームを基板に導く第１と第２のレンズと、マルチ２次電子ビームを検出器に導く第３のレンズと、の各入力値の組み合わせ毎に、代表１次電子ビームで基板若しくはマーク上を走査し、放出される代表２次電子ビームでアパーチャ基板上を走査し、検出器で検出することにより、パターン像と開口像との両方が一緒に写る２次電子像を取得する工程を備える。さらに、第１と第２と第３のレンズの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を用いて、代表２次電子ビームを第１の偏向器の所定の位置にフォーカスさせる各レンズの入力値の組み合わせを取得する工程を備えることを特徴とする。
【選択図】図７
【解決手段】本発明の一態様の調整方法は、マルチ１次電子ビームを基板に導く第１と第２のレンズと、マルチ２次電子ビームを検出器に導く第３のレンズと、の各入力値の組み合わせ毎に、代表１次電子ビームで基板若しくはマーク上を走査し、放出される代表２次電子ビームでアパーチャ基板上を走査し、検出器で検出することにより、パターン像と開口像との両方が一緒に写る２次電子像を取得する工程を備える。さらに、第１と第２と第３のレンズの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を用いて、代表２次電子ビームを第１の偏向器の所定の位置にフォーカスさせる各レンズの入力値の組み合わせを取得する工程を備えることを特徴とする。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マルチ１次電子ビームで基板若しくはマークが照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを前記マルチ１次電子ビームから分離する分離器と、
前記分離器と前記基板との間に配置され、前記マルチ１次電子ビームを前記基板に導く第１と第２のレンズと、
前記分離器により前記マルチ１次電子ビームから分離された前記マルチ２次電子ビームを、開口部を有するアパーチャ基板が検出素子上に配置された検出器に向けて偏向する第１の偏向器と、
前記第１の偏向器と前記検出器との間に配置され、前記マルチ２次電子ビームを前記検出器に導く第３のレンズと、
を有するマルチ電子ビーム画像取得装置のマルチ電子ビーム調整方法であって、
前記マルチ１次電子ビームの中から１本の代表１次電子ビームを選択する工程と、
前記第１、第２、および第３のレンズへの各入力値を可変に組み合わせた組み合わせ毎に、前記代表１次電子ビームで前記基板若しくはマーク上を走査し、前記代表１次電子ビームによる走査によって前記基板若しくはマークから放出される代表２次電子ビームで前記アパーチャ基板上を走査し、走査された前記代表２次電子ビームを前記検出器で検出することにより、前記代表１次電子ビームで前記基板若しくはマーク上を走査することにより得られるパターン像と前記代表２次電子ビームで前記アパーチャ基板上を走査することにより得られる開口像との両方が一緒に写る２次電子像を取得する工程と、
前記第１、第２、および第３のレンズへの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を用いて、前記代表２次電子ビームを前記第１の偏向器の所定の位置にフォーカスさせる、前記第１と第２のレンズのうち前記分離器側に配置される前記第１のレンズの第１のフォーカス入力値と、前記代表１次電子ビームを前記基板若しくはマークにフォーカスさせる前記第２のレンズの第２のフォーカス入力値と、前記代表２次電子ビームを前記検出器にフォーカスさせる前記第３のレンズの第３のフォーカス入力値と、の組み合わせを取得する工程と、
取得された組み合わせの第１のフォーカス入力値を前記第１のレンズに設定し、取得された組み合わせの第２のフォーカス入力値を前記第２のレンズに設定する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビームの調整方法。
前記分離器と前記基板との間に配置され、前記マルチ１次電子ビームを前記基板に導く第１と第２のレンズと、
前記分離器により前記マルチ１次電子ビームから分離された前記マルチ２次電子ビームを、開口部を有するアパーチャ基板が検出素子上に配置された検出器に向けて偏向する第１の偏向器と、
前記第１の偏向器と前記検出器との間に配置され、前記マルチ２次電子ビームを前記検出器に導く第３のレンズと、
を有するマルチ電子ビーム画像取得装置のマルチ電子ビーム調整方法であって、
前記マルチ１次電子ビームの中から１本の代表１次電子ビームを選択する工程と、
前記第１、第２、および第３のレンズへの各入力値を可変に組み合わせた組み合わせ毎に、前記代表１次電子ビームで前記基板若しくはマーク上を走査し、前記代表１次電子ビームによる走査によって前記基板若しくはマークから放出される代表２次電子ビームで前記アパーチャ基板上を走査し、走査された前記代表２次電子ビームを前記検出器で検出することにより、前記代表１次電子ビームで前記基板若しくはマーク上を走査することにより得られるパターン像と前記代表２次電子ビームで前記アパーチャ基板上を走査することにより得られる開口像との両方が一緒に写る２次電子像を取得する工程と、
前記第１、第２、および第３のレンズへの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を用いて、前記代表２次電子ビームを前記第１の偏向器の所定の位置にフォーカスさせる、前記第１と第２のレンズのうち前記分離器側に配置される前記第１のレンズの第１のフォーカス入力値と、前記代表１次電子ビームを前記基板若しくはマークにフォーカスさせる前記第２のレンズの第２のフォーカス入力値と、前記代表２次電子ビームを前記検出器にフォーカスさせる前記第３のレンズの第３のフォーカス入力値と、の組み合わせを取得する工程と、
取得された組み合わせの第１のフォーカス入力値を前記第１のレンズに設定し、取得された組み合わせの第２のフォーカス入力値を前記第２のレンズに設定する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビームの調整方法。
【請求項2】
前記第１と第２と第３のレンズの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を取得する際、前記分離器と前記基板との間に配置された第２の偏向器を用いて、前記代表１次電子ビームで前記基板若しくはマーク上を走査すると共に前記基板から放出される前記代表２次電子ビームで前記アパーチャ基板上を走査することを特徴とする請求項１記載のマルチ電子ビームの調整方法。
【請求項3】
前記第１と第２と第３のレンズの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を取得する際、前記分離器と前記基板との間に配置された第２の偏向器を用いて前記代表１次電子ビームで前記基板若しくはマーク上を走査し、前記第１の偏向器と前記検出器との間に配置された第３の偏向器を用いて前記基板から放出された前記代表２次電子ビームで前記アパーチャ基板上を走査することを特徴とする請求項１記載のマルチ電子ビームの調整方法。
【請求項4】
前記組み合わせを取得する工程は、
前記パターン像のフォーカスが合うように前記第２のレンズの前記第２のフォーカス入力値を決定する工程と、
前記開口像のフォーカスが合うように前記第３のレンズの前記第３のフォーカス入力値を決定する工程と、
前記第１の偏向器の第４の入力値を変化させた場合に前記開口像の位置変化量が閾値以下になるように前記第１のレンズの前記第１のフォーカス入力値を決定する工程と、
を有す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電子ビームの調整方法。
前記パターン像のフォーカスが合うように前記第２のレンズの前記第２のフォーカス入力値を決定する工程と、
前記開口像のフォーカスが合うように前記第３のレンズの前記第３のフォーカス入力値を決定する工程と、
前記第１の偏向器の第４の入力値を変化させた場合に前記開口像の位置変化量が閾値以下になるように前記第１のレンズの前記第１のフォーカス入力値を決定する工程と、
を有す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電子ビームの調整方法。
【請求項5】
前記検出器として、複数の開口部が形成されたアパーチャ基板が検出素子上に配置された検出器が用いら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電子ビームの調整方法。
【請求項6】
請求項１～３のいずれかに記載のマルチ電子ビームの調整方法により調整された前記第１と第２のレンズと、
前記分離器と、
前記第１の偏向器と、
前記第３のレンズと、
前記分離器と前記第１の偏向器と前記第３のレンズとを通過したマルチ２次電子ビームを検出する検出器と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム検査装置。
前記分離器と、
前記第１の偏向器と、
前記第３のレンズと、
前記分離器と前記第１の偏向器と前記第３のレンズとを通過したマルチ２次電子ビームを検出する検出器と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム検査装置。
【請求項7】
前記検出器を第１の検出器とし、
前記第１と第２のレンズの調整用の第２の検出器をさらに備えたことを特徴とする請求項６記載のマルチ電子ビーム検査装置。
前記第１と第２のレンズの調整用の第２の検出器をさらに備えたことを特徴とする請求項６記載のマルチ電子ビーム検査装置。
【請求項8】
前記検出器は、前記複数の開口部が形成されたアパーチャ基板が１つの検出素子上に配置されたことを特徴とする請求項５記載のマルチ電子ビームの調整方法。
【請求項9】
マルチ１次電子ビームで基板若しくはマークが照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを前記マルチ１次電子ビームから分離する分離器と、
前記分離器と前記基板との間に配置され、前記マルチ１次電子ビームを前記基板に導く第１と第２のレンズと、
前記分離器により前記マルチ１次電子ビームから分離された前記マルチ２次電子ビームを、開口部が形成されたアパーチャ基板が検出素子上に配置された検出器に向けて偏向する第１の偏向器と、
前記第１の偏向器と前記検出器との間に配置され、前記マルチ２次電子ビームを前記検出器に導く第３のレンズと、
を有するマルチ電子ビーム画像取得装置のマルチ電子ビーム調整方法であって、
前記マルチ１次電子ビームの中から１本の代表１次電子ビームを選択する工程と、
前記第１、第２、および第３のレンズへの各入力値を可変に組み合わせた組み合わせ毎に、前記代表１次電子ビームで前記基板若しくはマーク上を走査し、前記代表１次電子ビームによる走査によって前記基板若しくはマークから放出される代表２次電子ビームで前記アパーチャ基板上を走査し、走査された前記代表２次電子ビームを前記検出器で検出することにより、前記代表１次電子ビームで前記基板若しくはマーク上を走査することにより得られるパターン像と前記代表２次電子ビームで前記アパーチャ基板上を走査することにより得られる開口像との両方が一緒に写る２次電子像を取得する工程と、
前記第１、第２、および第３のレンズへの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を用いて、前記代表２次電子ビームを前記第１の偏向器の所定の位置にフォーカスさせると共に、前記代表１次電子ビームを前記基板若しくはマークにフォーカスさせる前記第１と第２のレンズの第１と第２のフォーカス入力値と、前記代表２次電子ビームを前記検出器にフォーカスさせる前記第３のレンズの第３のフォーカス入力値と、の組み合わせを取得する工程と、
取得された組み合わせの第１のフォーカス入力値を前記第１のレンズに設定し、取得された組み合わせの第２のフォーカス入力値を前記第２のレンズに設定する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビームの調整方法。
前記分離器と前記基板との間に配置され、前記マルチ１次電子ビームを前記基板に導く第１と第２のレンズと、
前記分離器により前記マルチ１次電子ビームから分離された前記マルチ２次電子ビームを、開口部が形成されたアパーチャ基板が検出素子上に配置された検出器に向けて偏向する第１の偏向器と、
前記第１の偏向器と前記検出器との間に配置され、前記マルチ２次電子ビームを前記検出器に導く第３のレンズと、
を有するマルチ電子ビーム画像取得装置のマルチ電子ビーム調整方法であって、
前記マルチ１次電子ビームの中から１本の代表１次電子ビームを選択する工程と、
前記第１、第２、および第３のレンズへの各入力値を可変に組み合わせた組み合わせ毎に、前記代表１次電子ビームで前記基板若しくはマーク上を走査し、前記代表１次電子ビームによる走査によって前記基板若しくはマークから放出される代表２次電子ビームで前記アパーチャ基板上を走査し、走査された前記代表２次電子ビームを前記検出器で検出することにより、前記代表１次電子ビームで前記基板若しくはマーク上を走査することにより得られるパターン像と前記代表２次電子ビームで前記アパーチャ基板上を走査することにより得られる開口像との両方が一緒に写る２次電子像を取得する工程と、
前記第１、第２、および第３のレンズへの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を用いて、前記代表２次電子ビームを前記第１の偏向器の所定の位置にフォーカスさせると共に、前記代表１次電子ビームを前記基板若しくはマークにフォーカスさせる前記第１と第２のレンズの第１と第２のフォーカス入力値と、前記代表２次電子ビームを前記検出器にフォーカスさせる前記第３のレンズの第３のフォーカス入力値と、の組み合わせを取得する工程と、
取得された組み合わせの第１のフォーカス入力値を前記第１のレンズに設定し、取得された組み合わせの第２のフォーカス入力値を前記第２のレンズに設定する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビームの調整方法。
【請求項10】
マルチ１次電子ビームで基板若しくはマークが照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを前記マルチ１次電子ビームから分離する分離器と、
前記分離器と前記基板との間に配置され、前記マルチ１次電子ビームを前記基板に導く第１と第２のレンズと、
前記分離器により前記マルチ１次電子ビームから分離された前記マルチ２次電子ビームを、開口部が形成されたアパーチャ基板が検出素子上に配置された検出器に向けて偏向する第１の偏向器と、
前記第１の偏向器と前記検出器との間に配置され、前記マルチ２次電子ビームを前記検出器に導く第３のレンズと、
を有するマルチ電子ビーム画像取得装置のマルチ電子ビーム調整方法であって、
前記第１、第２、および第３のレンズへの各入力値を可変に組み合わせた組み合わせ毎に、前記マルチ１次電子ビームで前記基板若しくはマーク上を走査し、前記マルチ１次電子ビームによる走査によって前記基板若しくはマークから放出されるマルチ２次電子ビームで前記アパーチャ基板上を走査し、走査された前記マルチ２次電子ビームを前記検出器で１つの開口部に２以上の２次電子ビームが入射しないように検出することにより、前記マルチ１次電子ビームで前記基板若しくはマーク上を走査することにより得られるパターン像と前記マルチ２次電子ビームで前記アパーチャ基板上を走査することにより得られる開口像との両方が一緒に写る２次電子像を取得する工程と、
前記第１、第２、および第３のレンズへの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を用いて、前記マルチ２次電子ビームを前記第１の偏向器の所定の位置にフォーカスさせると共に、前記マルチ１次電子ビームを前記基板若しくはマークにフォーカスさせる、前記第１と第２のレンズの第１と第２のフォーカス入力値と、前記マルチ２次電子ビームを前記検出器にフォーカスさせる前記第３のレンズの第３のフォーカス入力値と、の組み合わせを取得する工程と、
取得された組み合わせの第１のフォーカス入力値を前記第１のレンズに設定し、取得された組み合わせの第２のフォーカス入力値を前記第２のレンズに設定する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビームの調整方法。
前記分離器と前記基板との間に配置され、前記マルチ１次電子ビームを前記基板に導く第１と第２のレンズと、
前記分離器により前記マルチ１次電子ビームから分離された前記マルチ２次電子ビームを、開口部が形成されたアパーチャ基板が検出素子上に配置された検出器に向けて偏向する第１の偏向器と、
前記第１の偏向器と前記検出器との間に配置され、前記マルチ２次電子ビームを前記検出器に導く第３のレンズと、
を有するマルチ電子ビーム画像取得装置のマルチ電子ビーム調整方法であって、
前記第１、第２、および第３のレンズへの各入力値を可変に組み合わせた組み合わせ毎に、前記マルチ１次電子ビームで前記基板若しくはマーク上を走査し、前記マルチ１次電子ビームによる走査によって前記基板若しくはマークから放出されるマルチ２次電子ビームで前記アパーチャ基板上を走査し、走査された前記マルチ２次電子ビームを前記検出器で１つの開口部に２以上の２次電子ビームが入射しないように検出することにより、前記マルチ１次電子ビームで前記基板若しくはマーク上を走査することにより得られるパターン像と前記マルチ２次電子ビームで前記アパーチャ基板上を走査することにより得られる開口像との両方が一緒に写る２次電子像を取得する工程と、
前記第１、第２、および第３のレンズへの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を用いて、前記マルチ２次電子ビームを前記第１の偏向器の所定の位置にフォーカスさせると共に、前記マルチ１次電子ビームを前記基板若しくはマークにフォーカスさせる、前記第１と第２のレンズの第１と第２のフォーカス入力値と、前記マルチ２次電子ビームを前記検出器にフォーカスさせる前記第３のレンズの第３のフォーカス入力値と、の組み合わせを取得する工程と、
取得された組み合わせの第１のフォーカス入力値を前記第１のレンズに設定し、取得された組み合わせの第２のフォーカス入力値を前記第２のレンズに設定する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビームの調整方法。
【請求項11】
前記検出器として、各検出エレメント上にそれぞれ別の開口部が位置するように複数の開口部が形成されたアパーチャ基板が複数の検出エレメント上に配置されたマルチ検出器を用い、
取得された組み合わせの第３のフォーカス入力値を前記第３のレンズに設定する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１０記載のマルチ電子ビームの調整方法。
取得された組み合わせの第３のフォーカス入力値を前記第３のレンズに設定する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１０記載のマルチ電子ビームの調整方法。
【請求項12】
前記複数の開口部の開口サイズは、前記アパーチャ基板上での前記マルチ２次電子ビームのビームピッチより小さいことを特徴とする請求項１０記載のマルチ電子ビームの調整方法。
【請求項13】
請求項１０記載のマルチ電子ビームの調整方法により調整された前記第１と第２のレンズと、
前記分離器と、
前記第１の偏向器と、
前記第３のレンズと、
前記分離器と前記第１の偏向器と前記第３のレンズとを通過したマルチ２次電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電子ビーム検査装置。
前記分離器と、
前記第１の偏向器と、
前記第３のレンズと、
前記分離器と前記第１の偏向器と前記第３のレンズとを通過したマルチ２次電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電子ビーム検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マルチ電子ビームの調整方法及びマルチ電子ビーム検査装置に関する。例えば、マルチ１次電子ビームの照射に起因した２次電子画像を用いてパターン検査するマルチビーム検査装置に関する。
【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ためにも、高精度な画像を撮像する必要がある。
【0003】
検査装置では、例えば、電子ビームを使ったマルチ１次電子ビームを検査対象基板にフォーカスした上で、マルチ１次電子ビームで検査対象基板を走査して、検査対象基板から放出されるマルチ２次電子ビームをマルチ１次電子ビームの軌道から分離する。そして、分離されたマルチ２次電子ビームを検出器に導く（例えば特許文献１参照）。そして、マルチ２次電子ビームを検出器で検出して、パターン画像を撮像する。マルチ２次電子ビームをマルチ検出器に導くためには、分離されたマルチ２次電子ビームをさらに偏向器で偏向することが行われる。ここで、マルチ検出器で各２次電子ビームの画像を撮像するためには、マルチ検出器の検出面上において、マルチ２次電子ビームが互いに分離している必要がある。しかしながら、マルチ検出器の検出面にステージ上の試料のパターン像を入射するだけでは十分に分離できなかった。マルチ検出器の検出面上においてマルチ２次電子ビームを互いに分離させるためには、偏向器の中心位置付近にマルチ２次電子ビームの中間像面を形成することが求められる。
【0004】
しかしながら、従来、マルチ１次電子ビームを検査対象基板にフォーカスした上で、偏向器の中心位置付近にマルチ２次電子ビームを結像する手法がなく、例えばシミュレーションによりレンズの調整を行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００３－１３２８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
そこで、本発明の一態様は、マルチ１次電子ビームを検査対象基板にフォーカスさせると共に、マルチ１次電子ビームの軌道から分離されたマルチ２次電子ビームの軌道上の偏向器の中心位置付近にマルチ２次電子ビームの中間像面を形成するように偏向器よりも上流側のレンズを調整可能な方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様のマルチ電子ビームの調整方法は、
マルチ１次電子ビームで基板若しくはマークが照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを前記マルチ１次電子ビームから分離する分離器と、
分離器と基板との間に配置され、マルチ１次電子ビームを基板に導く第１と第２のレンズと、
分離器によりマルチ１次電子ビームから分離されたマルチ２次電子ビームを、開口部を有するアパーチャ基板が検出素子上に配置された検出器に向けて偏向する第１の偏向器と、
第１の偏向器と検出器との間に配置され、マルチ２次電子ビームを検出器に導く第３のレンズと、
を有するマルチ電子ビーム画像取得装置のマルチ電子ビーム調整方法であって、
マルチ１次電子ビームの中から１本の代表１次電子ビームを選択する工程と、
第１、第２、および第３のレンズへの各入力値を可変に組み合わせた組み合わせ毎に、代表１次電子ビームで基板若しくはマーク上を走査し、代表１次電子ビームによる走査によって基板若しくはマークから放出される代表２次電子ビームでアパーチャ基板上を走査し、走査された代表２次電子ビームを検出器で検出することにより、代表１次電子ビームで基板若しくはマーク上を走査することにより得られるパターン像と代表２次電子ビームでアパーチャ基板上を走査することにより得られる開口像との両方が一緒に写る２次電子像を取得する工程と、
第１、第２、および第３のレンズへの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を用いて、代表２次電子ビームを第１の偏向器の所定の位置にフォーカスさせる、第１と第２のレンズのうち分離器側に配置される第１のレンズの第１のフォーカス入力値と、代表１次電子ビームを基板若しくはマークにフォーカスさせる第２のレンズの第２のフォーカス入力値と、代表２次電子ビームを検出器にフォーカスさせる第３のレンズの第３のフォーカス入力値と、の組み合わせを取得する工程と、
取得された組み合わせの第１のフォーカス入力値を第１のレンズに設定し、取得された組み合わせの第２のフォーカス入力値を第２のレンズに設定する工程と、
を備えたことを特徴とする。
マルチ１次電子ビームで基板若しくはマークが照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを前記マルチ１次電子ビームから分離する分離器と、
分離器と基板との間に配置され、マルチ１次電子ビームを基板に導く第１と第２のレンズと、
分離器によりマルチ１次電子ビームから分離されたマルチ２次電子ビームを、開口部を有するアパーチャ基板が検出素子上に配置された検出器に向けて偏向する第１の偏向器と、
第１の偏向器と検出器との間に配置され、マルチ２次電子ビームを検出器に導く第３のレンズと、
を有するマルチ電子ビーム画像取得装置のマルチ電子ビーム調整方法であって、
マルチ１次電子ビームの中から１本の代表１次電子ビームを選択する工程と、
第１、第２、および第３のレンズへの各入力値を可変に組み合わせた組み合わせ毎に、代表１次電子ビームで基板若しくはマーク上を走査し、代表１次電子ビームによる走査によって基板若しくはマークから放出される代表２次電子ビームでアパーチャ基板上を走査し、走査された代表２次電子ビームを検出器で検出することにより、代表１次電子ビームで基板若しくはマーク上を走査することにより得られるパターン像と代表２次電子ビームでアパーチャ基板上を走査することにより得られる開口像との両方が一緒に写る２次電子像を取得する工程と、
第１、第２、および第３のレンズへの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を用いて、代表２次電子ビームを第１の偏向器の所定の位置にフォーカスさせる、第１と第２のレンズのうち分離器側に配置される第１のレンズの第１のフォーカス入力値と、代表１次電子ビームを基板若しくはマークにフォーカスさせる第２のレンズの第２のフォーカス入力値と、代表２次電子ビームを検出器にフォーカスさせる第３のレンズの第３のフォーカス入力値と、の組み合わせを取得する工程と、
取得された組み合わせの第１のフォーカス入力値を第１のレンズに設定し、取得された組み合わせの第２のフォーカス入力値を第２のレンズに設定する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【0008】
また、第１と第２と第３のレンズの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を取得する際、分離器と基板との間に配置された第２の偏向器を用いて、代表１次電子ビームで基板若しくはマーク上を走査すると共に基板若しくはマークから放出される代表２次電子ビームでアパーチャ基板上を走査すると好適である。
【0009】
或いは、第１と第２と第３のレンズの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を取得する際、分離器と基板との間に配置された第２の偏向器を用いて代表１次電子ビームで基板若しくはマーク上を走査し、第１の偏向器と検出器との間に配置された第３の偏向器を用いて基板若しくはマークから放出された代表２次電子ビームでアパーチャ基板上を走査すると好適である。
【0010】
また、組み合わせを取得する工程は、
パターン像のフォーカスが合うように第２のレンズの第２のフォーカス入力値を決定する工程と、
開口像のフォーカスが合うように第３のレンズの第３のフォーカス入力値を決定する工程と、
第１の偏向器の第４の入力値を変化させた場合に開口像の位置変化量が閾値以下になるように第１のレンズの第１のフォーカス入力値を決定する工程と、
を有すると好適である。
パターン像のフォーカスが合うように第２のレンズの第２のフォーカス入力値を決定する工程と、
開口像のフォーカスが合うように第３のレンズの第３のフォーカス入力値を決定する工程と、
第１の偏向器の第４の入力値を変化させた場合に開口像の位置変化量が閾値以下になるように第１のレンズの第１のフォーカス入力値を決定する工程と、
を有すると好適である。
【0011】
また、検出器として、複数の開口部が形成されたアパーチャ基板が検出素子上に配置された検出器が用いられると好適である。
【0012】
本発明の一態様のマルチ電子ビーム検査装置は、
上述したマルチ電子ビームの調整方法により調整された第１と第２のレンズと、
上述した分離器と、
上述した第１の偏向器と、
上述した第３のレンズと、
上述した分離器と第１の偏向器と第３のレンズとを通過したマルチ２次電子ビームを検出する検出器と、
を備えたことを特徴とする。
上述したマルチ電子ビームの調整方法により調整された第１と第２のレンズと、
上述した分離器と、
上述した第１の偏向器と、
上述した第３のレンズと、
上述した分離器と第１の偏向器と第３のレンズとを通過したマルチ２次電子ビームを検出する検出器と、
を備えたことを特徴とする。
【0013】
また、上述した検出器を第１の検出器とし、
第１と第２のレンズの調整用の第２の検出器をさらに備えると好適である。
第１と第２のレンズの調整用の第２の検出器をさらに備えると好適である。
【0014】
また、検出器は、複数の開口部が形成されたアパーチャ基板が１つの検出素子上に配置されると好適である。
【0015】
本発明の他の態様のマルチ電子ビームの調整方法は、
マルチ１次電子ビームで基板若しくはマークが照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームをマルチ１次電子ビームから分離する分離器と、
分離器と基板との間に配置され、マルチ１次電子ビームを基板に導く第１と第２のレンズと、
分離器によりマルチ１次電子ビームから分離されたマルチ２次電子ビームを、開口部が形成されたアパーチャ基板が検出素子上に配置された検出器に向けて偏向する第１の偏向器と、
第１の偏向器と検出器との間に配置され、マルチ２次電子ビームを検出器に導く第３のレンズと、
を有するマルチ電子ビーム画像取得装置のマルチ電子ビーム調整方法であって、
マルチ１次電子ビームの中から１本の代表１次電子ビームを選択する工程と、
第１、第２、および第３のレンズへの各入力値を可変に組み合わせた組み合わせ毎に、代表１次電子ビームで基板若しくはマーク上を走査し、代表１次電子ビームによる走査によって基板若しくはマークから放出される代表２次電子ビームでアパーチャ基板上を走査し、走査された代表２次電子ビームを検出器で検出することにより、代表１次電子ビームで基板若しくはマーク上を走査することにより得られるパターン像と代表２次電子ビームでアパーチャ基板上を走査することにより得られる開口像との両方が一緒に写る２次電子像を取得する工程と、
第１、第２、および第３のレンズへの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を用いて、代表２次電子ビームを第１の偏向器の所定の位置にフォーカスさせると共に、代表１次電子ビームを基板若しくはマークにフォーカスさせる第１と第２のレンズの第１と第２のフォーカス入力値と、代表２次電子ビームを検出器にフォーカスさせる第３のレンズの第３のフォーカス入力値と、の組み合わせを取得する工程と、
取得された組み合わせの第１のフォーカス入力値を第１のレンズに設定し、取得された組み合わせの第２のフォーカス入力値を第２のレンズに設定する工程と、
を備えたことを特徴とする。
マルチ１次電子ビームで基板若しくはマークが照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームをマルチ１次電子ビームから分離する分離器と、
分離器と基板との間に配置され、マルチ１次電子ビームを基板に導く第１と第２のレンズと、
分離器によりマルチ１次電子ビームから分離されたマルチ２次電子ビームを、開口部が形成されたアパーチャ基板が検出素子上に配置された検出器に向けて偏向する第１の偏向器と、
第１の偏向器と検出器との間に配置され、マルチ２次電子ビームを検出器に導く第３のレンズと、
を有するマルチ電子ビーム画像取得装置のマルチ電子ビーム調整方法であって、
マルチ１次電子ビームの中から１本の代表１次電子ビームを選択する工程と、
第１、第２、および第３のレンズへの各入力値を可変に組み合わせた組み合わせ毎に、代表１次電子ビームで基板若しくはマーク上を走査し、代表１次電子ビームによる走査によって基板若しくはマークから放出される代表２次電子ビームでアパーチャ基板上を走査し、走査された代表２次電子ビームを検出器で検出することにより、代表１次電子ビームで基板若しくはマーク上を走査することにより得られるパターン像と代表２次電子ビームでアパーチャ基板上を走査することにより得られる開口像との両方が一緒に写る２次電子像を取得する工程と、
第１、第２、および第３のレンズへの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を用いて、代表２次電子ビームを第１の偏向器の所定の位置にフォーカスさせると共に、代表１次電子ビームを基板若しくはマークにフォーカスさせる第１と第２のレンズの第１と第２のフォーカス入力値と、代表２次電子ビームを検出器にフォーカスさせる第３のレンズの第３のフォーカス入力値と、の組み合わせを取得する工程と、
取得された組み合わせの第１のフォーカス入力値を第１のレンズに設定し、取得された組み合わせの第２のフォーカス入力値を第２のレンズに設定する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【0016】
本発明の他の態様のマルチ電子ビームの調整方法は、
マルチ１次電子ビームで基板若しくはマークが照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームをマルチ１次電子ビームから分離する分離器と、
分離器と基板との間に配置され、マルチ１次電子ビームを基板に導く第１と第２のレンズと、
分離器によりマルチ１次電子ビームから分離されたマルチ２次電子ビームを、開口部が形成されたアパーチャ基板が検出素子上に配置された検出器に向けて偏向する第１の偏向器と、
第１の偏向器と検出器との間に配置され、マルチ２次電子ビームを検出器に導く第３のレンズと、
を有するマルチ電子ビーム画像取得装置のマルチ電子ビーム調整方法であって、
第１、第２、および第３のレンズへの各入力値を可変に組み合わせた組み合わせ毎に、マルチ１次電子ビームで基板若しくはマーク上を走査し、マルチ１次電子ビームによる走査によって基板若しくはマークから放出されるマルチ２次電子ビームでアパーチャ基板上を走査し、走査されたマルチ２次電子ビームを検出器で１つの開口部に２以上の２次電子ビームが入射しないように検出することにより、マルチ１次電子ビームで基板若しくはマーク上を走査することにより得られるパターン像とマルチ２次電子ビームでアパーチャ基板上を走査することにより得られる開口像との両方が一緒に写る２次電子像を取得する工程と、
第１、第２、および第３のレンズへの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を用いて、マルチ２次電子ビームを第１の偏向器の所定の位置にフォーカスさせると共に、マルチ１次電子ビームを基板若しくはマークにフォーカスさせる、第１と第２のレンズの第１と第２のフォーカス入力値と、マルチ２次電子ビームを検出器にフォーカスさせる第３のレンズの第３のフォーカス入力値と、の組み合わせを取得する工程と、
取得された組み合わせの第１のフォーカス入力値を第１のレンズに設定し、取得された組み合わせの第２のフォーカス入力値を第２のレンズに設定する工程と、
を備えたことを特徴とする。
マルチ１次電子ビームで基板若しくはマークが照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームをマルチ１次電子ビームから分離する分離器と、
分離器と基板との間に配置され、マルチ１次電子ビームを基板に導く第１と第２のレンズと、
分離器によりマルチ１次電子ビームから分離されたマルチ２次電子ビームを、開口部が形成されたアパーチャ基板が検出素子上に配置された検出器に向けて偏向する第１の偏向器と、
第１の偏向器と検出器との間に配置され、マルチ２次電子ビームを検出器に導く第３のレンズと、
を有するマルチ電子ビーム画像取得装置のマルチ電子ビーム調整方法であって、
第１、第２、および第３のレンズへの各入力値を可変に組み合わせた組み合わせ毎に、マルチ１次電子ビームで基板若しくはマーク上を走査し、マルチ１次電子ビームによる走査によって基板若しくはマークから放出されるマルチ２次電子ビームでアパーチャ基板上を走査し、走査されたマルチ２次電子ビームを検出器で１つの開口部に２以上の２次電子ビームが入射しないように検出することにより、マルチ１次電子ビームで基板若しくはマーク上を走査することにより得られるパターン像とマルチ２次電子ビームでアパーチャ基板上を走査することにより得られる開口像との両方が一緒に写る２次電子像を取得する工程と、
第１、第２、および第３のレンズへの各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を用いて、マルチ２次電子ビームを第１の偏向器の所定の位置にフォーカスさせると共に、マルチ１次電子ビームを基板若しくはマークにフォーカスさせる、第１と第２のレンズの第１と第２のフォーカス入力値と、マルチ２次電子ビームを検出器にフォーカスさせる第３のレンズの第３のフォーカス入力値と、の組み合わせを取得する工程と、
取得された組み合わせの第１のフォーカス入力値を第１のレンズに設定し、取得された組み合わせの第２のフォーカス入力値を第２のレンズに設定する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【0017】
また、検出器として、各検出エレメント上にそれぞれ別の開口部が位置するように複数の開口部が形成されたアパーチャ基板が複数の検出エレメント上に配置されたマルチ検出器を用い、
取得された組み合わせの第３のフォーカス入力値を第３のレンズに設定する工程をさらに備えると好適である。
取得された組み合わせの第３のフォーカス入力値を第３のレンズに設定する工程をさらに備えると好適である。
【0018】
また、複数の開口部の開口サイズは、アパーチャ基板上でのマルチ２次電子ビームのビームピッチより小さいと好適である。
【0019】
本発明の他の態様のマルチ電子ビーム検査装置は、
上述したマルチ電子ビームの調整方法により調整された第１と第２のレンズと、
分離器と、
第１の偏向器と、
第３のレンズと、
分離器と第１の偏向器と第３のレンズとを通過したマルチ２次電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。
上述したマルチ電子ビームの調整方法により調整された第１と第２のレンズと、
分離器と、
第１の偏向器と、
第３のレンズと、
分離器と第１の偏向器と第３のレンズとを通過したマルチ２次電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。
【発明の効果】
【0020】
本発明の一態様によれば、マルチ１次電子ビームを検査対象基板にフォーカスさせると共に、マルチ１次電子ビームの軌道から分離されたマルチ２次電子ビームの軌道上の偏向器の中心位置付近にマルチ２次電子ビームの中間像面を形成するように偏向器よりも上流側のレンズを調整できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】実施の形態１におけるパターン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】実施の形態１における画像取得処理を説明するための図である。
【図5】実施の形態１の比較例における電子ビーム調整方法を説明するための図である。
【図6】実施の形態１におけるビーム調整回路内の構成の一例を示すブロック図である。
【図7】実施の形態１におけるマルチ電子ビーム調整方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。
【図8】実施の形態１におけるビーム選択アパーチャ基板の一例を示す上面図である。
【図9】実施の形態１における画像取得方法の一例を説明するための図である。
【図10】実施の形態１におけるマルチ検出器の代わりに配置される検出器の一例の上面図である。
【図11】実施の形態１におけるマルチ検出器の代わりに配置される検出器の一例の断面図である。
【図12】実施の形態１における２次電子画像の一例を示す図である。
【図13】実施の形態１におけるフォーカス調整方法の一例を示す図である。
【図14】実施の形態１の変形例１における画像取得方法の一例を説明するための図である。
【図15】実施の形態１の変形例２における画像取得方法の一例を説明するための図である。
【図16】実施の形態１の変形例３における画像取得方法の一例を説明するための図である。
【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一例を示す上面図である。
【図18】実施の形態１におけるマルチ検出器の一例を示す断面図である。
【図19】実施の形態１の変形例３における２次電子画像の一例を示す図である。
【図20】実施の形態１の変形例３における２次電子画像の他の一例を示す図である。
【図21】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22】実施の形態２におけるマルチ電子ビーム調整方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。
【図23】実施の形態２における画像取得方法の一例を説明するための図である。
【図24】実施の形態２における検出器アパーチャアレイ基板とマルチ２次電子ビームとの関係を示す図である。
【図25】実施の形態２における粒子の一例を示す図である。
【図26】実施の形態２における２次電子画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、実施の形態では、マルチ電子ビーム画像取得装置の一例として、マルチ電子ビーム検査装置について説明する。但し、画像取得装置は、検査装置に限るものではなく、マルチビームを用いて画像を取得する装置であれば構わない。
【0023】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン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、マルチ電子ビーム画像取得装置の一例である。検査装置１００は、画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０（制御部）を備えている。画像取得機構１５０は、電子ビームカラム１０２（電子鏡筒）、検査室１０３、検出回路１０６、チップパターンメモリ１２３、ステージ駆動機構１４２、及びレーザ測長システム１２２を備えている。電子ビームカラム１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、ビーム選択アパーチャ基板２０４、駆動回路２１５、電磁レンズ２０５、一括偏向器２１２、制限アパーチャ基板２１３、電磁レンズ２０６、Ｅ×Ｂ分離器２１４（分離器）、電磁レンズ２１７（第１のレンズ）、電磁レンズ２０７（第２のレンズ）、偏向器２０８，２０９、偏向器（ベンダー）２１８、偏向器２２５、電磁レンズ２２４（第３のレンズ）、検出器アパーチャアレイ基板２２３、及びマルチ検出器２２２が配置されている。
図１は、実施の形態１におけるパターン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、マルチ電子ビーム画像取得装置の一例である。検査装置１００は、画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０（制御部）を備えている。画像取得機構１５０は、電子ビームカラム１０２（電子鏡筒）、検査室１０３、検出回路１０６、チップパターンメモリ１２３、ステージ駆動機構１４２、及びレーザ測長システム１２２を備えている。電子ビームカラム１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、ビーム選択アパーチャ基板２０４、駆動回路２１５、電磁レンズ２０５、一括偏向器２１２、制限アパーチャ基板２１３、電磁レンズ２０６、Ｅ×Ｂ分離器２１４（分離器）、電磁レンズ２１７（第１のレンズ）、電磁レンズ２０７（第２のレンズ）、偏向器２０８，２０９、偏向器（ベンダー）２１８、偏向器２２５、電磁レンズ２２４（第３のレンズ）、検出器アパーチャアレイ基板２２３、及びマルチ検出器２２２が配置されている。
【0024】
電子銃２０１、照明レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、ビーム選択アパーチャ基板２０４、電磁レンズ２０５、一括偏向器２１２、制限アパーチャ基板２１３、電磁レンズ２０６、Ｅ×Ｂ分離器２１４（分離器）、電磁レンズ２１７、電磁レンズ２０７、偏向器２０８，２０９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２０７，２１７、Ｅ×Ｂ分離器２１４、偏向器２１８、偏向器２２５、及び電磁レンズ２２４によって２次電子光学系１５２（検出光学系）を構成する。
【0025】
マルチ検出器２２２は、アレイ状（格子状）に配置される複数の検出エレメントを有する。複数の検出エレメントは、マルチ２次電子ビームの数、若しくはそれ以上の数の検出エレメントによって構成される。マルチ２次電子ビーム３００の数はマルチ１次電子ビーム２０の数と同じになるので、複数の検出エレメントは、マルチ１次電子ビーム２０の数、若しくはそれ以上の数の検出エレメントによって構成される。
検出器アパーチャアレイ基板２２３には、複数の検出エレメントの配列ピッチで複数の開口部が形成される。複数の開口部は、例えば、矩形或いは円形に形成される。各開口部の中心位置は、対応する検出エレメントの中心位置に合わせて形成される。また、開口部のサイズは、検出エレメントの電子検出面の領域サイズよりも小さく形成される。
検出器アパーチャアレイ基板２２３には、複数の検出エレメントの配列ピッチで複数の開口部が形成される。複数の開口部は、例えば、矩形或いは円形に形成される。各開口部の中心位置は、対応する検出エレメントの中心位置に合わせて形成される。また、開口部のサイズは、検出エレメントの電子検出面の領域サイズよりも小さく形成される。
【0026】
また、検出器２２６（第２の検出器の一例）が一時的に２次電子光学系１５２内に配置される。検出器２２６は、１つの検出エレメントを有する。検出器２２６の検出エレメントには、例えば、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ－Ｓｔａｔｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を用いると好適である。検出器２２６は、マルチ検出器２２２（第１の検出器の一例）の代わりに、電磁レンズ２２４とマルチ検出器２２２との間の位置、或いはマルチ検出器２２２の位置に配置される。検査対象の基板１０１のパターンを撮像する際には、検出器２２６は取り外され、マルチ検出器２２２が配置される。なお、検出器２２６は、使用しない期間、２次電子光学系１５２内の２次電子ビーム軌道に干渉しない位置に移動させておくと良い。或いは、検査装置１００外に取り出しておいても構わない。
【0027】
また、電磁レンズ２２４と検出器２２６の間の位置に偏向器２２７が配置される。なお、偏向器２２７が行う機構は、後述するように、偏向器２２５で代用できるので、偏向器２２７は、省略しても構わない。
【0028】
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。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面と同一高さ位置に配置されたマーク１１１が配置される。マーク１１１には、例えば、十字パターン、アレイ状に配置された複数の矩形パターン、或いは／及びラインアンドスペースパターン等が形成される。
【0029】
また、マルチ検出器２２２は、電子ビームカラム１０２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。
【0030】
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、リターディング制御回路１３０、Ｅ×Ｂ分離器制御回路１３２、ビーム調整回路１３４、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、モニタ１１７、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１４４，１４６，１４７，１４９、及び電源１４８に接続される。ＤＡＣアンプ１４６は、偏向器２０８に接続され、ＤＡＣアンプ１４４は、偏向器２０９に接続される。ＤＡＣアンプ１４７は、偏向器２２５に接続される。ＤＡＣアンプ１４９は、偏向器２２７に接続される。偏向器２２７が省略される場合にはＤＡＣアンプ１４９も同様に省略される。電源１４８は、偏向器２１８に接続される。
【0031】
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モータ、Ｙモータ、θ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。
【0032】
電磁レンズ２０２、電磁レンズ２０５、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２１７、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。また、一括偏向器２１２は、２極以上の電極により構成され、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。偏向器２０９は、４極以上の電極により構成され、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。偏向器２０８は、４極以上の電極により構成され、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。また、偏向器２２５は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１４７を介して偏向制御回路１２８により制御される。
【0033】
偏向器２２５は、１段の偏向器として図示されているが、偏向器２０８，２０９の組にように、２段の偏向器として構成されても好適である。同様に、偏向器２２７は、１段の偏向器として図示されているが、偏向器２０８，２０９の組にように、２段の偏向器として構成されても好適である。
【0034】
偏向器２１８（ベンダー）は、例えば、円弧状に曲がった筒状に形成された対向する複数の電極により構成され、各電極の電位は電源１４８を介して偏向制御回路１２８により制御される。或いは、偏向器２１８は、２極以上の電極により構成され、各電極の電位は電源１４８を介して偏向制御回路１２８により制御されるように構成しておき、偏向電場の一様性を高める様にしても構わない。
【0035】
リターディング制御回路１３０（電位印加回路）は、基板１０１及びマーク１１１に所望のリターディング電位を印加して、基板１０１及びマーク１１１に照射されるマルチ１次電子ビーム２０のエネルギーを調整する。
【0036】
Ｅ×Ｂ分離器２１４は、Ｅ×Ｂ分離器制御回路１３２により制御される。
【0037】
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と引出電極間への高圧電源回路からの加速電圧の印加と共に、所定の引出電極（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。
【0038】
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。
【0039】
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）ｍ１列×縦（ｙ方向）ｎ１段（ｍ１，ｎ１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。成形アパーチャアレイ基板２０３には、マルチ１次電子ビームを形成するマルチビーム形成機構の一例となる。
【0040】
画像取得機構１５０は、電子ビームによるマルチビームを用いて、図形パターンが形成された基板１０１から図形パターンの被検査画像を取得する。以下、検査装置１００における画像取得機構１５０の動作について説明する。
【0041】
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。
【0042】
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（像面共役位置：Ｉ．Ｉ．Ｐ．）の高さ位置に配置されたＥ×Ｂ分離器２１４に進む。そして、Ｅ×Ｂ分離器２１４を通過して、電磁レンズ２１７，２０７に進む。また、マルチ１次電子ビーム２０のクロスオーバー位置付近に、通過孔が制限された制限アパーチャ基板２１３を配置することで、散乱ビームを遮蔽できる。また、一括偏向器２１２によりマルチ１次電子ビーム２０全体を一括して偏向して、マルチ１次電子ビーム２０全体を制限アパーチャ基板２１３で遮蔽することにより、マルチ１次電子ビーム２０全体をブランキングできる。
【0043】
マルチ１次電子ビーム２０が電磁レンズ２１７，２０７（２段の対物レンズ）に入射すると、電磁レンズ２１７は、マルチ１次電子ビーム２０を屈折すると共に、電磁レンズ２０７は、マルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に結像する。言い換えれば、電磁レンズ２１７，２０７は、マルチ１次電子ビーム２０で基板１０１を照射する。さらに言い換えれば、電磁レンズ２１７，２０７は、マルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に導く。このように、１次電子光学系１５１は、基板１０１にマルチ１次電子ビーム２０を照明する。
【0044】
電磁レンズ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、偏向器２０８及び偏向器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。このように、１次電子光学系１５１は、基板１０１にマルチ１次電子ビーム２０を照明する。
【0045】
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。マルチ１次電子ビーム２０の各ビームに対応する２次電子ビームが放出される。
【0046】
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２０７，２１７を通って、Ｅ×Ｂ分離器２１４に進む。
【0047】
Ｅ×Ｂ分離器２１４（分離器）は、マルチ１次電子ビーム２０で基板１０１が照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビーム３００をマルチ１次電子ビーム２０の軌道上から分離する。
【0048】
Ｅ×Ｂ分離器２１４は、コイルを用いた４極以上の複数の磁極（電磁偏向コイル）と、４極以上の複数の電極（静電偏向電極）と、を有する。例えば、９０°ずつ位相をずらした複数の磁極と、９０°ずつ位相をずらした複数の電極とが配置される。また、複数の磁極と複数の電極とが４５°ずつ位相をずらして交互に配置される。配置の仕方はこれに限るものではない。複数の磁極と複数の電極とが同じ位相に重なって配置されても構わない。Ｅ×Ｂ分離器２１４でマルチ２次電子ビーム３００を偏向することで分離作用を生じさせる。Ｅ×Ｂ分離器２１４では、複数の磁極によって指向性の磁界を発生させる。同様に、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Ｅと磁界Ｂ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ＦＥと磁界による力ＦＢ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ＦＥと磁界による力ＦＢがどちらも同じ方向に働き、マルチ２次電子ビーム３００は所定の方向に偏向されることによって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。
【0049】
斜め上方に曲げられ、マルチ１次電子ビーム２０から分離したマルチ２次電子ビーム３００は、２次電子光学系１５２によってマルチ検出器２２２に導かれる。具体的には、マルチ１次電子ビーム２０から分離したマルチ２次電子ビーム３００は、偏向器（ベンダー）２１８によって偏向されることにより、さらに曲げられ、電磁レンズ２２４に進む。言い換えれば、偏向器（ベンダー）２１８は、マルチ１次電子ビーム２０から分離されたマルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２（或いは検出器２２６）に向けて偏向する。
【0050】
そして、マルチ２次電子ビーム３００は、マルチ１次電子ビーム２０の軌道上から離れた位置で電磁レンズ２２４によって、集束方向に屈折させられながらマルチ検出器２２２に投影される。言い換えれば、偏向器２１８とマルチ検出器２２２（或いは検出器２２６）との間に配置された電磁レンズ２２４は、マルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２（或いは検出器２２６）に導く。
【0051】
マルチ検出器２２２（マルチ２次電子ビーム検出器）は、マルチ１次電子ビーム２０の軌道上から分離されたマルチ２次電子ビーム３００を検出する。言い換えれば、マルチ検出器２２２は、屈折させられ、投影されたマルチ２次電子ビーム３００を検出する。マルチ検出器２２２は、複数の検出エレメント（例えば図示しないダイオード型の２次元センサ）を有する。そして、マルチ１次電子ビーム２０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エレメントに衝突して、電子を発生し、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。
【0052】
図３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３において、基板（半導体ウェハ）１０１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。
【0053】
図４は、実施の形態１における画像取得処理を説明するための図である。図４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、２段の偏向器２０８，２０９（静電偏向器）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。
【0054】
図４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１０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１０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１次電子ビーム１０は、担当サブ照射領域２９内の同じ位置を照射することになる。２段の偏向器２０８，２０９は、マルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向することにより、パターンが形成された基板１０１面上をマルチ１次電子ビーム２０で走査する。言い換えれば、サブ照射領域２９内の１次電子ビーム１０の移動は、２段の偏向器２０８，２０９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１０で１つのサブ照射領域２９内を順に照射していく。
【0055】
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３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１０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、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、２段の偏向器２０８，２０９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２段の偏向器２０８，２０９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１０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毎の測定画像となるフレーム画像３１について比較することになる。図４の例では、１つの１次電子ビーム１０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。
【0056】
また、ステージ１０５が連続移動しながらマルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に照射する場合、マルチ１次電子ビーム２０の照射位置がステージ１０５の移動に追従するように２段の偏向器２０８，２０９によって一括偏向によるトラッキング動作が行われる。そのため、マルチ２次電子ビーム３００の放出位置がマルチ１次電子ビーム２０の軌道中心軸に対して刻々と変化する。同様に、サブ照射領域２９内をスキャンする場合に、各２次電子ビームの放出位置は、サブ照射領域２９内で刻々と変化する。このように放出位置が変化した各２次電子ビームをマルチ検出器２２２の対応する検出領域内に照射させるように、偏向器２２５は、マルチ２次電子ビーム３００を一括偏向する。言い換えれば、偏向器２２５は、マルチ１次電子ビーム２０を用いた走査により変動するマルチ検出器２２２の検出面上でのマルチ２次電子ビーム３００の位置をマルチ２次電子ビームの振り戻し偏向により不動にする。これにより、各２次電子ビームがマルチ検出器２２２の対応する検出エレメントにて検出されることができる。なお、偏向器２２５は、１段の偏向器に限らず、偏向器２０８，２０９と同様、２段の偏向器により構成しても好適である。
【0057】
ここで、上述したように、分離されたマルチ２次電子ビーム３００を偏向器２１８でさらに偏向した上でマルチ検出器２２２に導く。マルチ検出器２２２で各２次電子ビームの画像を撮像するためには、マルチ検出器２２２の検出面上において、マルチ２次電子ビーム３００が互いに分離している必要がある。そのためには、偏向器２１８の中心位置（偏向支点）にマルチ２次電子ビーム３００の中間像面を形成することが求められる。偏向器２１８の中心位置は、偏向器２１８内のビーム軌道の距離の１／２の距離の位置、言い換えれば、偏向器２１８内のビーム軌道の中間位置（中央位置）に相当する。マルチ２次電子ビーム３００の結像（中間像面の形成）は、マルチ１次電子ビーム２０からの分離前の軌道上に配置された電磁レンズ２１７によって行われる。
【0058】
偏向器２１８の中心位置にマルチ２次電子ビーム３００を結像させることにより、偏向器２１８による偏向収差を最小にできる。これにより、マルチ検出器２２２の検出面上において、マルチ２次電子ビーム３００を互いに分離できる。
【0059】
図５は、実施の形態１の比較例における電子ビーム調整方法を説明するための図である。比較例では、偏向器（ベンダー）２１８の出口付近に検出器４２９を配置する。そして、偏向器（ベンダー）２１８に印加する電位（入力値）を、まずは、マルチ２次電子ビーム３００が検出器４２９に衝突する向きに偏向可能な電位に設定する。また、電磁レンズ２１７，２０７の入力値（励磁）を初期値に設定する。
【0060】
そして、比較例では、マルチ１次電子ビーム２０をビーム選択アパーチャ基板２０４で１本の代表１次電子ビーム２１に絞る。そして、偏向器２０８，２０９によって代表１次電子ビーム２１でマーク１１１上をスキャンする。そして、マーク１１１から放出された代表２次電子ビーム３０１をＥ×Ｂ分離器２１４により代表１次電子ビーム２１から分離し、分離された代表２次電子ビーム３０１を偏向器（ベンダー）２１８が検出器４２９に向けて偏向する。これにより検出器４２９は、マーク像を検出する。
【0061】
そして、比較例では、まず、かかるマーク像の焦点が合うように、電磁レンズ２０７の入力値（励磁）を調整する。
【0062】
次に、比較例では、偏向器（ベンダー）２１８に印加する電位（入力値）を、マルチ２次電子ビーム３００が検出器２２６に衝突する向きに偏向される電位に再設定する。そして、代表１次電子ビーム２１でマーク１１１を照射する。ここでは偏向器２０８，２０９による代表１次電子ビーム２１を用いたスキャンはしない。そして、マーク１１１から放出された代表２次電子ビーム３０１をＥ×Ｂ分離器２１４により代表１次電子ビーム２１から分離し、分離された代表２次電子ビーム３０１を偏向器（ベンダー）２１８が検出器２２６に向けて偏向する。偏向された代表２次電子ビーム３０１は偏向器２２５、電磁レンズ２２４を通って、偏向器２２７に進む。偏向器２２７は代表２次電子ビーム３０１で検出器２２６手前のアパーチャ基板上をスキャンする。これにより検出器２２６は、アパーチャ基板の開口像を検出する。そして、検出器２２６で得られた開口像の焦点が合うように、電磁レンズ２２４の入力値（励磁）を調整する。
【0063】
そして、比較例では、偏向器（ベンダー）２１８に印加する電位（入力値）を変更して、検出器２２６で得られた像の位置が変化するかどうかを確認し、像の位置が移動する場合には、像の位置が移動しなくなるまで、電磁レンズ２１７の入力値（励磁）を変更して、電磁レンズ２１７の入力値毎に、上述した動作を繰り返す。
【0064】
このように、比較例では、検出器４２９での１次スキャン像と検出器２２６での２次スキャン像とを時期をずらして別々に撮像しながら上述した動作を繰り返す。このように、１次電子ビームの情報と２次電子ビームの情報を別々に撮像された画像から得ることが必要となり、ビーム調整が煩雑となってしまう。
【0065】
そこで、実施の形態１では、同じ画像から１次電子ビームの情報と２次電子ビームの情報を得ながらビーム調整を行う。以下、具体的に説明する。
【0066】
図６は、実施の形態１におけるビーム調整回路内の構成の一例を示すブロック図である。図６において、ビーム調整回路１３４内には、磁気ディスク装置等の記憶装置７１、ビーム選択部６０、ベンダー入力値設定部７５、及び組み合わせ取得部８０が配置される。
組み合わせ取得部８０内には、入力値１設定部６２、入力値２設定部６４、入力値３設定部６６、シャープネス算出部６８、判定部７０、シャープネス算出部７２、判定部７４、ベンダー入力値設定部７６、位置変化量算出部７８、及び判定部７９が配置される。ビーム選択部６０、ベンダー入力値設定部７５、及び組み合わせ取得部８０が配置される。
ビーム選択部６０、ベンダー入力値設定部７５、組み合わせ取得部８０（入力値１設定部６２、入力値２設定部６４、入力値３設定部６６、シャープネス算出部６８、判定部７０、シャープネス算出部７２、判定部７４、ベンダー入力値設定部７６、位置変化量算出部７８、及び判定部７９）といった各「～部」は、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、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、半導体装置を含む。各「～部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いても良いし、或いは異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。ビーム選択部６０、ベンダー入力値設定部７５、組み合わせ取得部８０（入力値１設定部６２、入力値２設定部６４、入力値３設定部６６、シャープネス算出部６８、判定部７０、シャープネス算出部７２、判定部７４、ベンダー入力値設定部７６、位置変化量算出部７８、及び判定部７９）に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１８若しくはビーム調整回路１３４内の図示しないメモリにその都度格納される。
組み合わせ取得部８０内には、入力値１設定部６２、入力値２設定部６４、入力値３設定部６６、シャープネス算出部６８、判定部７０、シャープネス算出部７２、判定部７４、ベンダー入力値設定部７６、位置変化量算出部７８、及び判定部７９が配置される。ビーム選択部６０、ベンダー入力値設定部７５、及び組み合わせ取得部８０が配置される。
ビーム選択部６０、ベンダー入力値設定部７５、組み合わせ取得部８０（入力値１設定部６２、入力値２設定部６４、入力値３設定部６６、シャープネス算出部６８、判定部７０、シャープネス算出部７２、判定部７４、ベンダー入力値設定部７６、位置変化量算出部７８、及び判定部７９）といった各「～部」は、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、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、半導体装置を含む。各「～部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いても良いし、或いは異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。ビーム選択部６０、ベンダー入力値設定部７５、組み合わせ取得部８０（入力値１設定部６２、入力値２設定部６４、入力値３設定部６６、シャープネス算出部６８、判定部７０、シャープネス算出部７２、判定部７４、ベンダー入力値設定部７６、位置変化量算出部７８、及び判定部７９）に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１８若しくはビーム調整回路１３４内の図示しないメモリにその都度格納される。
【0067】
図７は、実施の形態１におけるマルチ電子ビーム調整方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。図７において、実施の形態１におけるマルチ電子ビーム調整方法は、ビーム選択工程（Ｓ１０２）と、ベンダー入力値設定工程（Ｓ１０４）と、レンズ入力値組み合わせ取得工程（Ｓ１０５）と、ベンダー入力値戻し工程（Ｓ１４２）と、レンズ１，２設定工程（Ｓ１５２）と、検出器組み換え工程（Ｓ１５４）と、レンズ３調整工程（Ｓ１５６）と、いう一連の工程を実施する。
【0068】
レンズ入力値組み合わせ取得工程（Ｓ１０５）は、内部工程として、レンズ入力値１設定工程（Ｓ１０６）と、レンズ入力値２設定工程（Ｓ１０８）と、レンズ入力値３設定工程（Ｓ１１０）と、スキャン工程（Ｓ１１２）と、１次スキャン像シャープネス算出工程（Ｓ１１４）と、判定工程（Ｓ１１６）と、２次スキャン像シャープネス算出工程（Ｓ１２０）と、判定工程（Ｓ１２２）と、ベンダー入力値変更工程（Ｓ１３０）と、スキャン工程（Ｓ１３２）と、判定工程（Ｓ１４０）と、いう一連の工程を実施する。
【0069】
まず、マルチ検出器２２２の代わりに、検出器２２６を２次電子ビームの軌道上に配置する。検出器２２６は、電磁レンズ２２４とマルチ検出器２２２との間の２次電子ビームの軌道上に配置される。或いは、検出器２２６は、マルチ検出器２２２の配置位置に配置される。或いは、マルチ検出器２２２をそのまま使っても良い。マルチ検出器２２２を使う場合には、１つの検出素子の情報だけを使えば良い。
【0070】
ビーム選択工程（Ｓ１０２）として、ビーム選択部６０は、マルチ１次電子ビーム２０の中から１本の代表１次電子ビーム２１を選択する。具体的には、以下のように動作する。
【0071】
図８は、実施の形態１におけるビーム選択アパーチャ基板の一例を示す上面図である。図８において、ビーム選択アパーチャ基板２０４には、マルチ１次電子ビーム２０全体が通過可能な大開口１１と、１本の１次電子ビームが通過し、残りの１次電子ビームを遮蔽する小開口１３とが形成される。ビーム選択部６０は、マルチ１次電子ビーム２０の中から代表１次電子ビーム２１として、例えば、中心１次電子ビームを選択する。駆動回路２１５は、選択された代表１次電子ビーム２１が小開口１３を通過する位置にビーム選択アパーチャ基板２０４を水平移動させる。これにより、マルチ１次電子ビーム２０全体のうち、代表１次電子ビーム２１が小開口１３を通過し、残りの１次電子ビームが遮蔽される。よって、マルチ１次電子ビーム２０の中から１本の代表１次電子ビーム２１が選択される。
【0072】
ベンダー入力値設定工程（Ｓ１０４）として、ベンダー入力値設定部７５は、マルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２（ここでは検出器２２６）に向くように偏向するための入力値（電位）を設定し、偏向制御回路１２８に出力する。偏向制御回路１２８は、電源１４８を制御して、電源１４８が偏向器２１８の各電極にそれぞれ設定された電位を印加する。
【0073】
レンズ入力値組み合わせ取得工程（Ｓ１０５）として、組み合わせ取得部８０は、電磁レンズ２１７，２０７，２２４の各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を用いて、後述する代表２次電子ビーム３０１を偏向器（ベンダー）２１８（第１の偏向器）の中間位置（所定の位置）にフォーカスさせる、電磁レンズ２１７（第１のレンズ）のレンズ入力値１（第１のフォーカス入力値）と、代表１次電子ビーム２１を基板１０１若しくはマーク１１１にフォーカスさせる電磁レンズ２０７（第２のレンズ）のレンズ入力値２（第２のフォーカス入力値）と、代表２次電子ビーム３０１をマルチ検出器２２２（ここでは検出器２２６）にフォーカスさせる電磁レンズ２２４（第３のレンズ）のレンズ入力値３（第３のフォーカス入力値）と、の組み合わせを取得する。具体的には、以下のように動作する。
【0074】
レンズ入力値１設定工程（Ｓ１０６）として、入力値１設定部６２は、電磁レンズ２１７（対物レンズ１）を励磁するための仮の入力値１（励磁値１）を設定する。仮の入力値１は、過去の実績或いはシミュレーション等により得られる予想値を含む複数の値のうちの１つを設定する。予想値を中央値として複数の値を設けると好適である。レンズ制御回路１２４は、設定された仮の入力値１で電磁レンズ２１７を励磁する。言い換えれば、レンズ制御回路１２４は、設定された仮の入力値１の電流を電磁レンズ２１７のコイルに流す。入力値１を順に大きく或いは小さくするために、ここでは、例えば、複数の値のうち最小の値（ｎ＝０の入力値１）を初期値として設定すると好適である。
【0075】
レンズ入力値２設定工程（Ｓ１０８）として、入力値２設定部６４は、電磁レンズ２０７（対物レンズ２）を励磁するための仮の入力値２（励磁値２）を設定する。仮の入力値２は、過去の実績或いはシミュレーション等により得られる予想値を含む複数の値のうちの１つを設定する。予想値を中央値として複数の値を設けると好適である。レンズ制御回路１２４は、設定された仮の入力値２で電磁レンズ２０７を励磁する。言い換えれば、レンズ制御回路１２４は、設定された仮の入力値２の電流を電磁レンズ２０７のコイルに流す。入力値２を順に大きく或いは小さくするために、ここでは、例えば、複数の値のうち最小の値（ｎ＝０の入力値２）を初期値として設定すると好適である。
【0076】
レンズ入力値３設定工程（Ｓ１１０）として、入力値３設定部６６は、電磁レンズ２２４（対物レンズ３）を励磁するための仮の入力値３（励磁値３）を設定する。仮の入力値３は、過去の実績或いはシミュレーション等により得られる予想値を含む複数の値のうちの１つを設定する。予想値を中央値として複数の値を設けると好適である。レンズ制御回路１２４は、設定された仮の入力値３で電磁レンズ２２４を励磁する。言い換えれば、レンズ制御回路１２４は、設定された仮の入力値３の電流を電磁レンズ２２４のコイルに流す。入力値３を順に大きく或いは小さくするために、ここでは、例えば、複数の値のうち最小の値（ｎ＝０の入力値３）を初期値として設定すると好適である。
【0077】
スキャン工程（Ｓ１１２）として、画像取得機構１５０は、電磁レンズ２１７，２０７と、電磁レンズ２２４と、の各入力値を可変に組み合わせた組み合わせ毎に、代表１次電子ビーム２１で基板１０１若しくはマーク１１１上を走査し、代表１次電子ビーム２１による走査によって基板１０１若しくはマーク１１１から放出される代表２次電子ビーム３０１で検出器２２６のアパーチャ基板上を走査し、走査された代表２次電子ビーム３０１を検出器２２６で検出し、検出された検出信号に基づいた２次電子画像を取得する。以下、画像取得機構１５０の動作について説明する。
【0078】
図９は、実施の形態１における画像取得方法の一例を説明するための図である。図９の例では、マーク１１１上をスキャンする場合を示している。マーク１１１の代わりに基板１０１を用いても構わない。実施の形態１では、電磁レンズ２１７、２０７，２２４の各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を取得する際、偏向器２０８，２０９（第２の偏向器）を用いて代表１次電子ビーム２１で基板１０１若しくはマーク１１１上を走査する。そして、偏向器（ベンダー）２１８（第１の偏向器）とマルチ検出器２２２（ここでは検出器２２６）との間に配置された偏向器２２７（第３の偏向器の一例）を用いて基板１０１若しくはマーク１１１から放出された代表２次電子ビーム３０１で検出器２２６のアパーチャ基板上を走査する。
【0079】
図９の例では、入力値１による電磁レンズ２１７のレンズ作用が生じている状態で、マルチ１次電子ビーム２０の代表１次電子ビーム２１でマーク１１１をスキャン（走査）する。マーク１１１の走査は、偏向器２０８，２０９で代表１次電子ビーム２１を偏向することにより行われる。かかる走査により代表２次電子ビーム３０１がマーク１１１から放出される。代表２次電子ビーム３０１は、電磁レンズ２０７，２１７でレンズ作用を受け、Ｅ×Ｂ分離器２１４によりマルチ１次電子ビーム２０の軌道上から分離される。分離された代表２次電子ビームは、偏向器２１８で曲げられ、偏向器２２５に進む。偏向器２２５は、代表１次電子ビーム２１を用いた走査により変動する検出器２２６の検出面上での代表２次電子ビーム３０１の位置を代表２次電子ビーム３０１の振り戻し偏向により不動にする。そして、振り戻された代表２次電子ビーム３０１は、電磁レンズ２２４で検出器２２６に投影される。その際、偏向器２２７は、代表２次電子ビーム３０１で検出器２２６上をスキャンする。
【0080】
図１０は、実施の形態１におけるマルチ検出器の代わりに配置される検出器の一例の上面図である。
図１１は、実施の形態１におけるマルチ検出器の代わりに配置される検出器の一例の断面図である。図１０及び図１１の例において、検出器２２６は、アパーチャ基板１４、検出素子１６、複数の支柱１７、及び基台１８を有する。基台１８上に１つの検出素子１６が配置される。検出素子１６として、電子ビームの照射を受けて電気信号に変換するＳＳＤを用いると好適である。検出素子１６上には、複数の開口部１５が形成されたアパーチャ基板１４が配置される。アパーチャ基板１４は、複数の支柱１７によって基台１８上に支持される。図１０及び図１１の例では、アパーチャ基板１４上に８×８個の開口部１５が形成された場合を示している。各開口部１５は、例えば、矩形に形成される。
図１１は、実施の形態１におけるマルチ検出器の代わりに配置される検出器の一例の断面図である。図１０及び図１１の例において、検出器２２６は、アパーチャ基板１４、検出素子１６、複数の支柱１７、及び基台１８を有する。基台１８上に１つの検出素子１６が配置される。検出素子１６として、電子ビームの照射を受けて電気信号に変換するＳＳＤを用いると好適である。検出素子１６上には、複数の開口部１５が形成されたアパーチャ基板１４が配置される。アパーチャ基板１４は、複数の支柱１７によって基台１８上に支持される。図１０及び図１１の例では、アパーチャ基板１４上に８×８個の開口部１５が形成された場合を示している。各開口部１５は、例えば、矩形に形成される。
【0081】
よって、代表２次電子ビーム３０１で検出器２２６上をスキャンすることは、代表２次電子ビーム３０１で複数の開口部１５が形成されたアパーチャ基板１４上をスキャンすることになる。
【0082】
そして、スキャンされ、開口部１５を通過した代表２次電子ビーム３０１が検出器２２６により検出される。検出器２２６により検出された検出データは、例えば検出回路１０６に出力され、かかる検出回路１０６によって２次電子画像が生成される。或いは、図示しない検出回路に出力され、かかる検出回路によって２次電子画像が生成されても良い。生成された２次電子画像は、ビーム調整回路１３４に出力され、記憶装置６１に格納される。
【0083】
図１２は、実施の形態１における２次電子画像の一例を示す図である。図１２に示すように、２次電子画像には、代表１次電子ビーム２１で基板１０１若しくはマーク１１１上を走査することにより得られるパターン像と代表２次電子ビーム３０１で検出器２２６のアパーチャ基板１４上を走査することにより得られる開口像との両方が一緒に写る。１つの検出素子１６上に複数の開口部１５が存在するため、複数の開口像が写ると共に、各開口像内にパターン像が写り込む。図１２の例では、見やすくするために、１つの開口像の内周部分を線で示している。
【0084】
このように、代表１次電子ビーム２１で基板１０１若しくはマーク１１１上を走査すると共に、代表２次電子ビーム３０１で検出器２２６のアパーチャ基板１４上を走査することにより１次スキャン像となるパターン像と２次スキャン像となる開口像とを同じ画像内に一緒に写すことができる。
【0085】
１次スキャン像シャープネス算出工程（Ｓ１１４）として、シャープネス算出部６８は、１次スキャン像のシャープネスを算出する。
【0086】
図１３は、実施の形態１におけるフォーカス調整方法の一例を示す図である。図１３では、デフォーカスされた状態（結像面がマーク面からずれている状態）で検出されたマーク１１１のパターンの像強度プロファイルとジャストフォーカスされた状態（結像面がマーク面と一致している状態）で検出されたマーク１１１のパターンの像強度プロファイルとを示している。
シャープネス算出部６８は、像強度プロファイルのパターンの立ち上がり部分の幅Ｄをシャープネスの値として算出する。例えば、検出強度の最大値の３０％と７０％の位置での幅Ｄを算出する。デフォーカスされた状態では、立ち上がりがなだらかとなり、ジャストフォーカスされた状態では、立ち上がりが急峻となる。立ち上がりが急峻となるほど立ち上がり部分の幅Ｄが小さくなる。算出されたシャープネスの値は、２次電子画像と関連させて記憶装置６１に格納される。
シャープネス算出部６８は、像強度プロファイルのパターンの立ち上がり部分の幅Ｄをシャープネスの値として算出する。例えば、検出強度の最大値の３０％と７０％の位置での幅Ｄを算出する。デフォーカスされた状態では、立ち上がりがなだらかとなり、ジャストフォーカスされた状態では、立ち上がりが急峻となる。立ち上がりが急峻となるほど立ち上がり部分の幅Ｄが小さくなる。算出されたシャープネスの値は、２次電子画像と関連させて記憶装置６１に格納される。
【0087】
判定工程（Ｓ１１６）として、判定部７０は、１次スキャン像のフォーカスが合っているかどうかを判定する。具体的には、１次スキャン像の像強度プロファイルのパターンの立ち上がり部分の幅Ｄが閾値Ｔｈ１以下、或いは最小となっているかどうかを判定する。１次スキャン像のフォーカスが合っている場合には２次スキャン像シャープネス算出工程（Ｓ１２０）に進む。１次スキャン像のフォーカスが合っていない場合には、レンズ入力値２設定工程（Ｓ１０８）に戻り、レンズ入力値２の値を変えて、１次スキャン像のフォーカスが合うまでレンズ入力値２設定工程（Ｓ１０８）から判定工程（Ｓ１１６）までの各工程を繰り返す。
【0088】
レンズ入力値２の値を変えながら行う、１次スキャン像のフォーカスが合うまでレンズ入力値２設定工程（Ｓ１０８）から判定工程（Ｓ１１６）までの各工程の繰り返しによって、基板１０１若しくはマーク１１１のパターン像のフォーカスが合うように電磁レンズ２０７（第２のレンズ）のレンズ入力値２（第２のフォーカス入力値）を決定する工程が実施される。例えば、複数のレンズ入力値２でそれぞれ画像を撮像し、得られた１次スキャン像の像強度プロファイルのパターンの立ち上がり部分の幅Ｄをプロットし、最小計測値となるレンズ入力値２を探索する。
【0089】
これにより、設定されているレンズ入力値１による電磁レンズ２１７のレンズ作用下において、レンズ入力値２の調整が済んだことになる。言い換えれば、設定されているレンズ入力値１による電磁レンズ２１７のレンズ作用下において、レンズ制御回路１２４は、像強度プロファイルのパターンの立ち上がり部分の幅Ｄが最小となるように電磁レンズ２０７のレンズ入力値２を調整する。
【0090】
２次スキャン像シャープネス算出工程（Ｓ１２０）として、シャープネス算出部７２は、２次スキャン像のシャープネスを算出する。
【0091】
シャープネス算出部７２は、図１２に示した、アパーチャ基板１４上を走査することにより得られる２次スキャン像となる開口像の像強度プロファイルのパターンの立ち上がり部分の幅Ｄをシャープネスの値として算出する。例えば、検出強度の最大値の３０％と７０％の位置での幅Ｄを算出する。図１３に示したように、デフォーカスされた状態では、立ち上がりがなだらかとなり、ジャストフォーカスされた状態では、立ち上がりが急峻となる。立ち上がりが急峻となるほど立ち上がり部分の幅Ｄが小さくなる。算出されたシャープネスの値は、２次電子画像と関連させて記憶装置６１に格納される。
【0092】
判定工程（Ｓ１２２）として、判定部７４は、２次スキャン像のフォーカスが合っているかどうかを判定する。具体的には、２次スキャン像の像強度プロファイルのパターンの立ち上がり部分の幅Ｄが閾値Ｔｈ２以下、或いは最小となっているかどうかを判定する。２次スキャン像のフォーカスが合っている場合にはベンダー入力値変更工程（Ｓ１３０）に進む。２次スキャン像のフォーカスが合っていない場合には、レンズ入力値３設定工程（Ｓ１１０）に戻り、レンズ入力値３の値を変えて、２次スキャン像のフォーカスが合うまでレンズ入力値３設定工程（Ｓ１１０）から判定工程（Ｓ１２２）までの各工程を繰り返す。
【0093】
レンズ入力値３の値を変えながら行う、２次スキャン像のフォーカスが合うまでレンズ入力値３設定工程（Ｓ１１０）から判定工程（Ｓ１２２）までの各工程の繰り返しによって、開口像のフォーカスが合うように電磁レンズ２２４（第３のレンズ）のレンズ入力値３（第３のフォーカス入力値）を決定する工程が実施される。例えば、複数のレンズ入力値３でそれぞれ画像を撮像し、得られた２次スキャン像の像強度プロファイルのパターンの立ち上がり部分の幅Ｄをプロットし、最小計測値となるレンズ入力値２を探索する。
【0094】
これにより、設定されているレンズ入力値１による電磁レンズ２１７のレンズ作用下、及びレンズ入力値２による電磁レンズ２０７のレンズ作用下において、レンズ入力値３の調整が済んだことになる。言い換えれば、設定されているレンズ入力値１による電磁レンズ２１７のレンズ作用下、及びレンズ入力値２による電磁レンズ２０７のレンズ作用下において、レンズ制御回路１２４は、像強度プロファイルのパターンの立ち上がり部分の幅Ｄが最小となるように電磁レンズ２２４のレンズ入力値３を調整する。
【0095】
ベンダー入力値変更工程（Ｓ１３０）として、ベンダー入力値設定部７６は、マルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２（ここでは検出器２２６）に向くように偏向するための偏向器２１８の入力値（電位）を変更し、偏向制御回路１２８に出力する。ここでは、検出器２２６で代表２次電子ビーム３０１を検出可能な範囲で偏向器２１８の偏向角度を変える。偏向制御回路１２８は、電源１４８を制御して、電源１４８が偏向器２１８の各電極にそれぞれ設定された電位を印加する。
【0096】
スキャン工程（Ｓ１３２）として、画像取得機構１５０は、電磁レンズ２１７，２０７と、電磁レンズ２２４と、の各入力値の組み合わせにおいて、偏向器２１８の偏向角度が変わった状態で、代表１次電子ビーム２１で基板１０１若しくはマーク１１１上を走査し、代表１次電子ビーム２１による走査によって基板１０１若しくはマーク１１１から放出される代表２次電子ビーム３０１で検出器２２６のアパーチャ基板上を走査し、走査された代表２次電子ビーム３０１を検出器２２６で検出し、検出された検出信号に基づいた２次電子画像を取得する。
【0097】
判定工程（Ｓ１４０）として、位置変化量算出部７８は、偏向器２１８の入力値を変化させる前から後の開口像の位置変化量を算出する。
次に、判定部７９は、開口像の位置変化量が閾値Ｔｈ３以下、或いは不動かとうかを判定する。位置変化量が閾値Ｔｈ３以下、或いは不動である場合、ベンダー入力値戻し工程（Ｓ１４２）に進む。位置変化量が閾値Ｔｈ３以下、或いは不動ではない場合、レンズ入力値１設定工程（Ｓ１０６）に戻り、レンズ入力値１の値を変えて、位置変化量が閾値Ｔｈ３以下、或いは不動になるまでレンズ入力値１設定工程（Ｓ１０６）から判定工程（Ｓ１４０）までの各工程を繰り返す。
次に、判定部７９は、開口像の位置変化量が閾値Ｔｈ３以下、或いは不動かとうかを判定する。位置変化量が閾値Ｔｈ３以下、或いは不動である場合、ベンダー入力値戻し工程（Ｓ１４２）に進む。位置変化量が閾値Ｔｈ３以下、或いは不動ではない場合、レンズ入力値１設定工程（Ｓ１０６）に戻り、レンズ入力値１の値を変えて、位置変化量が閾値Ｔｈ３以下、或いは不動になるまでレンズ入力値１設定工程（Ｓ１０６）から判定工程（Ｓ１４０）までの各工程を繰り返す。
【0098】
レンズ入力値１の値を変えながら行う、レンズ入力値１設定工程（Ｓ１０６）から判定工程（Ｓ１４０）までの各工程を繰り返しによって、偏向器（ベンダー）２１８（第１の偏向器）の入力値（第４の入力値）を変化させた場合に開口像の位置変化量が閾値以下になるように電磁レンズ２１７（第１のレンズ）のレンズ入力値１（第１のフォーカス入力値）を決定する工程が実施される。例えば、複数のレンズ入力値１でそれぞれ１次スキャン像と２次スキャン像のフォーカスを合わせ、偏向器２１８の入力値（電位）を変化させる前から後の開口像の位置変化量が閾値Ｔｈ３以下、或いは不動なるレンズ入力値１を探索する。
【0099】
入力値を変えても像が動かないのであれば、偏向支点に像面が位置することになる。よって、１次スキャン像と２次スキャン像とのフォーカスが合った状態で、偏向器（ベンダー）２１８の中心位置（偏向支点）にマルチ２次電子ビーム３００の中間像面を形成できたことになる。
【0100】
以上により、代表２次電子ビーム３０１を偏向器（ベンダー）２１８の中間位置にフォーカスさせると共に代表１次電子ビーム２１を基板１０１若しくはマーク１１１にフォーカスさせる電磁レンズ２１７（第１のレンズ）のレンズ入力値１（第１のフォーカス入力値）及び電磁レンズ２０７（第２のレンズ）のレンズ入力値２（第２のフォーカス入力値）と、代表２次電子ビーム３０１をマルチ検出器２２２（ここでは検出器２２６）にフォーカスさせる電磁レンズ２２４（第３のレンズ）のレンズ入力値３（第３のフォーカス入力値）と、の組み合わせが取得される。例えば、代表２次電子ビーム３０１を偏向器（ベンダー）２１８の中間位置にフォーカスさせる、電磁レンズ２１７（第１のレンズ）のレンズ入力値１（第１のフォーカス入力値）と、代表１次電子ビーム２１を基板１０１若しくはマーク１１１にフォーカスさせる電磁レンズ２０７（第２のレンズ）のレンズ入力値２（第２のフォーカス入力値）と、代表２次電子ビーム３０１をマルチ検出器２２２（ここでは検出器２２６）にフォーカスさせる電磁レンズ２２４（第３のレンズ）のレンズ入力値３（第３のフォーカス入力値）と、の組み合わせが取得される。取得された組み合わせの情報はレンズ制御回路１２４に出力される。
【0101】
ベンダー入力値戻し工程（Ｓ１４２）として、ベンダー入力値設定部７６は、変更された偏向器２１８の入力値を、ベンダー入力値設定工程（Ｓ１０４）にて設定されていた元々の入力値（電位）に戻し、偏向制御回路１２８に出力する。ここでは、検出器２２６で代表２次電子ビーム３０１を検出可能な範囲で偏向器２１８の偏向角度を変える。偏向制御回路１２８は、電源１４８を制御して、電源１４８が偏向器２１８の各電極にそれぞれ設定された電位を印加する。
【0102】
レンズ１，２設定工程（Ｓ１５２）として、レンズ制御回路１２４は、取得された組み合わせのレンズ入力値１（第１のフォーカス入力値）を電磁レンズ２１７に設定し、取得された組み合わせのレンズ入力値２（第２のフォーカス入力値）を電磁レンズ２０７に設定する。
【0103】
検出器組み換え工程（Ｓ１５４）として、検出器２２６を取り外し、マルチ検出器２２２を設置する。また、マルチ１次電子ビーム２０全体が大開口１１を通過するようにビーム選択アパーチャ基板２０４を移動させる。
【0104】
レンズ３調整工程（Ｓ１５６）として、決定された組み合わせのレンズ入力値１，２が電磁レンズ２１７，２０７にそれぞれ設定された状態で、電磁レンズ２２４を用いて、マルチ検出器２２２に、マルチ１次電子ビーム２０で基板１０１若しくはマーク１１１が照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビーム３００を導く。具体的には、マルチ２次電子ビーム３００でマルチ検出器２２２手前に配置される検出器アパーチャアレイ基板２２３上を走査する。マルチ検出器２２２の各検出エレメントは、検出器アパーチャアレイ基板２２３の対応する開口部を通過した２次電子ビームを検出する。スキャン範囲に応じて複数の２次電子ビームが開口部上を通過するため、各検出エレメントでは、アレイ状の複数のアパーチャ像の２次電子画像が得られる。マルチ検出器２２２の各検出エレメントでアレイ状の複数のアパーチャ像が検出できるように電磁レンズ２２４のレンズ入力値３を調整する。各検出エレメントでアレイ状の複数のアパーチャ像が検出できれば、マルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２の検出面で分離できていることになる。そして、各検出エレメントで得られた２次電子画像内のアパーチャ像の強度プロファイルの立ち上がり幅Ｄが最小になる（立ち上がりが急峻になる）ように電磁レンズ２２４のレンズ入力値３を調整する。これにより、電磁レンズ２２４で、マルチ検出器２２２でマルチ２次電子ビーム３００の情報が得られるようにマルチ２次電子ビーム３００を導くことができる。
【0105】
図１４は、実施の形態１の変形例１における画像取得方法の一例を説明するための図である。図１４の例では、マーク１１１上をスキャンする場合を示している。マーク１１１の代わりに基板１０１を用いても構わない。図９の例では、偏向器２２７によって代表２次電子ビーム３０１で検出器２２６上をスキャンする場合を説明したが、これに限るものではない。実施の形態１の変形例１では、電磁レンズ２１７、２０７，２２４の各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を取得する際、偏向器２０８，２０９（第２の偏向器）を用いて代表１次電子ビーム２１で基板１０１若しくはマーク１１１上を走査する。そして、偏向器（ベンダー）２１８（第１の偏向器）とマルチ検出器２２２（ここでは検出器２２６）との間に配置された偏向器２２５（第３の偏向器の他の一例）を用いて基板１０１若しくはマーク１１１から放出された代表２次電子ビーム３０１でアパーチャ基板１４上を走査する。言い換えれば、偏向器２２７を用いずに、偏向器２２５によって代表２次電子ビーム３０１で検出器２２６上をスキャンする。
【0106】
偏向器２２５は、例えば、代表１次電子ビーム２１を用いた走査により変動する検出器２２６の検出面上での代表２次電子ビーム３０１の位置を不動にする振り戻し偏向の偏向量にさらに代表２次電子ビーム３０１で検出器２２６上をスキャンする偏向を行う偏向量を加算した偏向量で代表２次電子ビーム３０１を偏向する。これにより、図１２に示したような２次電子画像を取得できる。言い換えれば、代表１次電子ビーム２１で基板１０１若しくはマーク１１１上を走査することにより得られるパターン像と代表２次電子ビーム３０１で検出器２２６のアパーチャ基板１４上を走査することにより得られる開口像との両方が一緒に写る２次電子画像を取得できる。
【0107】
図１５は、実施の形態１の変形例２における画像取得方法の一例を説明するための図である。図１５の例では、マーク１１１上をスキャンする場合を示している。マーク１１１の代わりに基板１０１を用いても構わない。図９若しくは図１４の例では、２次電子光学系１５２の偏向器２２５若しくは偏向器２２７によって代表２次電子ビーム３０１で検出器２２６上をスキャンする場合を説明したが、これに限るものではない。実施の形態１の変形例２では、電磁レンズ２１７、２０７，２２４の各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を取得する際、偏向器２０８，２０９（第２の偏向器）を用いて代表１次電子ビーム２１で基板１０１若しくはマーク１１１上を走査すると共に、基板１０１若しくはマーク１１１から放出された代表２次電子ビーム３０１でアパーチャ基板１４上を走査する。言い換えれば、偏向器２２５，２２７を用いずに、偏向器２０８，２０９によって代表２次電子ビーム３０１で検出器２２６上をスキャンする。ここでは、２段の偏向器２０８，２０９を用いる場合を説明したが、１段の偏向器２０８（或いは２０９）で代表１次電子ビーム２１を偏向しても良い。
【0108】
ここでは、偏向器２２５による振り戻し偏向を行わないので、例えば、代表１次電子ビーム２１を用いた走査により検出器２２６の検出面上での代表２次電子ビーム３０１の位置が変動する。かかる変動によって、検出器２２６のアパーチャ基板１４上を走査する。かかる場合であっても、図１２に示したような２次電子画像を取得できる。言い換えれば、代表１次電子ビーム２１で基板１０１若しくはマーク１１１上を走査することにより得られるパターン像と代表２次電子ビーム３０１で検出器２２６のアパーチャ基板１４上を走査することにより得られる開口像との両方が一緒に写る２次電子画像を取得できる。
【0109】
図１６は、実施の形態１の変形例３における画像取得方法の一例を説明するための図である。図１６の例では、マーク１１１上をスキャンする場合を示している。マーク１１１の代わりに基板１０１を用いても構わない。上述した構成では、いずれもマルチ検出器２２２を検出器２２６に乗せ換えてから、ビーム調整を行う場合を説明したが、これに限るものではない。マルチ検出器２２２をそのまま利用してビーム調整を行う場合であっても構わない。
【0110】
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一例を示す上面図である。
図１８は、実施の形態１におけるマルチ検出器の一例を示す断面図である。マルチ検出器２２２は、図１８に示すように、アレイ状（格子状）に配置される複数の検出エレメント４２を有する。検出器アパーチャアレイ基板２２３には、図１７及び図１８に示すように、複数の検出エレメント４２（検出素子）の配列ピッチで複数の開口部４５が形成される。図１７の例では、５×５個の開口部が４５形成される場合を示している。図１７の例では、開口部１５が矩形で形成される場合を示している。かかる場合、マルチ検出器２２２には、５×５個の検出エレメント４２が配置される。複数の検出エレメント４２は、基台４４上に配置される。検出器アパーチャアレイ基板２２３は、基台４４から延びる複数の支柱４３によって複数の検出エレメント４２上に支持される。
図１８は、実施の形態１におけるマルチ検出器の一例を示す断面図である。マルチ検出器２２２は、図１８に示すように、アレイ状（格子状）に配置される複数の検出エレメント４２を有する。検出器アパーチャアレイ基板２２３には、図１７及び図１８に示すように、複数の検出エレメント４２（検出素子）の配列ピッチで複数の開口部４５が形成される。図１７の例では、５×５個の開口部が４５形成される場合を示している。図１７の例では、開口部１５が矩形で形成される場合を示している。かかる場合、マルチ検出器２２２には、５×５個の検出エレメント４２が配置される。複数の検出エレメント４２は、基台４４上に配置される。検出器アパーチャアレイ基板２２３は、基台４４から延びる複数の支柱４３によって複数の検出エレメント４２上に支持される。
【0111】
図１９は、実施の形態１の変形例３における２次電子画像の一例を示す図である。
図２０は、実施の形態１の変形例３における２次電子画像の他の一例を示す図である。検出器２２６とは異なり、マルチ検出器２２２の各検出エレメント４２上には、対応する１つの開口部４５が配置される。そのため、得られる２次電子画像には、１つの開口像４６が写る。そのため、１次スキャンのスキャン範囲のサイズによっては、図１９に示すように、パターン像４７の両側のエッジのうち片側のエッジだけが写る場合が起こり得る。その場合には、１次スキャンのスキャン範囲のサイズを大きくすることにより、図２０に示すように、パターン像４７の両側のエッジが開口像４６内に写るようにできる。しかし、１次スキャンのスキャン範囲のサイズを大きくすることは画像分解能を低下させてしまう。
また、２次スキャンのスキャン範囲のサイズによっては、偏向器（ベンダー）２１８の入力値を変えた場合に、開口像の位置が変動し、開口像の枠が２次電子画像からはみ出してしまうことが起こり得る。
図２０は、実施の形態１の変形例３における２次電子画像の他の一例を示す図である。検出器２２６とは異なり、マルチ検出器２２２の各検出エレメント４２上には、対応する１つの開口部４５が配置される。そのため、得られる２次電子画像には、１つの開口像４６が写る。そのため、１次スキャンのスキャン範囲のサイズによっては、図１９に示すように、パターン像４７の両側のエッジのうち片側のエッジだけが写る場合が起こり得る。その場合には、１次スキャンのスキャン範囲のサイズを大きくすることにより、図２０に示すように、パターン像４７の両側のエッジが開口像４６内に写るようにできる。しかし、１次スキャンのスキャン範囲のサイズを大きくすることは画像分解能を低下させてしまう。
また、２次スキャンのスキャン範囲のサイズによっては、偏向器（ベンダー）２１８の入力値を変えた場合に、開口像の位置が変動し、開口像の枠が２次電子画像からはみ出してしまうことが起こり得る。
【0112】
これに対して、１つの検出素子１６上に、複数の開口部１５が形成された検出器２２６では、得られる２次電子画像内に、複数の開口像が写る。よって、パターン像の両側のエッジが内部に映る開口像が存在する確率を各段に上げることができる。さらに、偏向器（ベンダー）２１８の入力値を変えた場合に、開口像の位置が変動してもすべての開口像の枠が２次電子画像からはみ出してしまうことは回避できる。よって、変形例３によってもビーム調整は可能であるが、マルチ検出器２２２の代わりに検出器２２６を配置した方がより望ましい。
【0113】
以上のように、マルチ電子ビームの調整方法により電磁レンズ２１７，２０７（及び電磁レンズ２２４）を調整する。そして、マルチ電子ビームの調整方法により調整された電磁レンズ２１７，２０７、及び電磁レンズ２２４が搭載された検査装置１００を使って、検査処理を実施する。
【0114】
検査処理では、上述したように、画像取得機構１５０が、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、偏向器２１８内で中間像面を形成すると共に、偏向器２１８で偏向され、それからマルチ検出器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次電子光学系を移動中に発散し、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。そして。検出されたマルチ２次電子ビーム３００の信号に基づいた２次電子画像が取得される。具体的には、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。
【0115】
図２１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２１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。
【0116】
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。
【0117】
そして、フレーム画像作成部５４は、各１次電子ビーム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。
【0118】
一方、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。
【0119】
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。
【0120】
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１／２８（＝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。
【0121】
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。
【0122】
次に、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。
【0123】
そして、比較部５８は、ステージ１０５上に載置される基板１０１の２次電子画像を所定の画像と比較する。具体的には、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。
【0124】
なお、上述したダイ－データベース検査の他、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ダイ－ダイ検査を行っても好適である。或いは、自己の測定画像だけを用いて検査しても構わない。
【0125】
以上のように、実施の形態１によれば、マルチ１次電子ビーム２０を検査対象基板にフォーカスさせると共に、マルチ１次電子ビーム２０の軌道から分離されたマルチ２次電子ビーム３００の軌道上の偏向器（ベンダー）２１８の中心位置付近にマルチ２次電子ビーム３００の中間像面を形成するように偏向器（ベンダー）２１８よりも上流側の電磁レンズ２１７を調整できる。
【0126】
実施の形態２．
上述した実施の形態１では、マルチ１次電子ビーム２０のうち１本の代表１次電子ビーム２１だけを使って基板１０１或いはマーク１１１上を走査する場合を説明したが、これに限るものではない。実施の形態２では、マルチ１次電子ビーム２０を使って基板１０１或いはマーク１１１上を走査する構成について説明する。以下、特に説明する点以外の内容は、実施の形態１と同様で構わない。
上述した実施の形態１では、マルチ１次電子ビーム２０のうち１本の代表１次電子ビーム２１だけを使って基板１０１或いはマーク１１１上を走査する場合を説明したが、これに限るものではない。実施の形態２では、マルチ１次電子ビーム２０を使って基板１０１或いはマーク１１１上を走査する構成について説明する。以下、特に説明する点以外の内容は、実施の形態１と同様で構わない。
【0127】
実施の形態２における検査装置１００の構成は、図１と同様で構わない。なお、実施の形態２では、マルチ１次電子ビーム２０を代表１次電子ビーム２１に絞らないので、図１におけるビーム選択アパーチャ基盤２０４及び駆動回路２１５を省略しても構わない。また、実施の形態２におけるビーム調整回路１３４の構成は、図６と同様で構わない。また、実施の形態２では、マルチ１次電子ビーム２０を代表１次電子ビーム２１に絞らないので、図６のビーム選択部６０を省略しても構わない。
【0128】
図２２は、実施の形態２におけるマルチ電子ビーム調整方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。図２２に示すフローチャート図は、ビーム選択工程（Ｓ１０２）と検出器組み換え工程（Ｓ１５４）と、を省略した点以外は図７と同様である。
【0129】
まず、実施の形態２では、検出器２２６を使わずに、マルチ検出器２２２をそのまま使用する。マルチ検出器２２２は、図１７および図１８に示したように、各検出エレメント４２上にそれぞれ別の開口部４５が位置するように複数の開口部４５が形成された検出器アパーチャアレイ基板２２３が複数の検出エレメント４２上に配置される。
【0130】
ベンダー入力値設定工程（Ｓ１０４）の内容は実施の形態１と同様である。レンズ入力値組み合わせ取得工程（Ｓ１０５）のうち、レンズ入力値１設定工程（Ｓ１０６）と、レンズ入力値２設定工程（Ｓ１０８）と、レンズ入力値３設定工程（Ｓ１１０）と、の各工程の内容は実施の形態１と同様である。
【0131】
スキャン工程（Ｓ１１２）として、画像取得機構１５０は、電磁レンズ２１７，２０７と、電磁レンズ２２４と、の各入力値を可変に組み合わせた組み合わせ毎に、マルチ１次電子ビーム２０で基板１０１若しくはマーク１１１上を走査し、マルチ１次電子ビーム２０による走査によって基板１０１若しくはマーク１１１から放出されるマルチ２次電子ビーム３００でマルチ検出器２２２のアパーチャ基板上を走査し、走査されたマルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２で検出し、検出された検出信号に基づいた２次電子画像を取得する。以下、画像取得機構１５０の動作について説明する。
【0132】
図２３は、実施の形態２における画像取得方法の一例を説明するための図である。図２３では、マーク１１１上をスキャンする場合を示している。マーク１１１の代わりに基板１０１を用いても構わない。また、図２３では、マルチ１次電子ビーム２０のうち代表１次電子ビーム２１の軌道を一例として示すと共に、マルチ２次電子ビーム３００のうち代表２次電子ビーム３０１の軌道を一例として示す。実施の形態２では、電磁レンズ２１７、２０７，２２４の各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を取得する際、偏向器２０８，２０９（第２の偏向器）を用いてマルチ１次電子ビーム２０で基板１０１若しくはマーク１１１上を走査する。そして、偏向器（ベンダー）２１８（第１の偏向器）とマルチ検出器２２２との間に配置された偏向器２２７（第３の偏向器の一例）を用いて基板１０１若しくはマーク１１１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００で検出器２２６のアパーチャ基板上を走査する。
【0133】
図２３の例では、実施の形態１と同様、入力値１による電磁レンズ２１７のレンズ作用が生じている状態で、マルチ１次電子ビーム２０でマーク１１１をスキャン（走査）する。マーク１１１の走査は、偏向器２０８，２０９でマルチ１次電子ビーム２０を偏向することにより行われる。かかる走査によりマルチ２次電子ビーム３００がマーク１１１から放出される。マルチ２次電子ビーム３００は、電磁レンズ２０７，２１７でレンズ作用を受け、Ｅ×Ｂ分離器２１４によりマルチ１次電子ビーム２０の軌道上から分離される。分離されたマルチ２次電子ビーム３００は、偏向器２１８で曲げられ、偏向器２２５に進む。偏向器２２５は、マルチ１次電子ビーム２０を用いた走査により変動するマルチ検出器２２２の検出面上でのマルチ２次電子ビーム３００の位置をマルチ２次電子ビーム３００の振り戻し偏向により不動にする。そして、振り戻されたマルチ２次電子ビーム３００は、電磁レンズ２２４でマルチ検出器２２２に投影される。その際、偏向器２２７は、マルチ２次電子ビーム３００でマルチ検出器２２２上をスキャンする。基板１０１若しくはマーク１１１から放出されるマルチ２次電子ビーム３００で検出器アパーチャアレイ基板２２３上を走査する際、マルチ検出器２２２は、マルチ２次電子ビーム２２２をマルチ検出器２２２で１つの開口部４５に２以上の２次電子ビームが入射しないように検出する。
【0134】
図２４は、実施の形態２における検出器アパーチャアレイ基板とマルチ２次電子ビームとの関係を示す図である。マルチ検出器２２２の検出器アパーチャアレイ基板２２３の複数の開口部４５のサイズＳは、マルチ検出器２２２上（検出器アパーチャアレイ基板２２３上）でのマルチ２次電子ビーム３００のビームピッチＰより小さく形成される。ｘ方向とｙ方向とで開口部４５のサイズやビームピッチが異なる場合には、ｘ方向の開口部４５のサイズＳｘは、同方向のマルチ２次電子ビーム３００のビームピッチＰｘより小さく、ｙ方向の開口部４５のサイズＳｙは、同方向のマルチ２次電子ビーム３００のビームピッチＰｙより小さく形成される。これにより、マルチ２次電子ビーム３００で検出器アパーチャアレイ基板２２３上を走査しても、各開口部４５には、１つの２次電子ビームしか検出しないようにできる。言い換えれば、同時に２以上のビームを検出しないようにできる。なお、スキャン幅は、開口部４５のサイズＳ（ｘ方向にＳｘ、ｙ方向にＳｙ）よりも大きい範囲とする。これにより開口部像を得ることができる。
なお、スキャン幅は、マルチ２次電子ビーム３００のビームピッチＰよりも大きくても構わない。対象２次電子ビームの情報と他の２次電子ビームの情報とでは検出時の時間的ずれが生じるので、検出エレメント毎に２以上の２次電子ビームの情報は混在せずに分離できる。
なお、スキャン幅は、マルチ２次電子ビーム３００のビームピッチＰよりも大きくても構わない。対象２次電子ビームの情報と他の２次電子ビームの情報とでは検出時の時間的ずれが生じるので、検出エレメント毎に２以上の２次電子ビームの情報は混在せずに分離できる。
【0135】
図２５は、実施の形態２における粒子の一例を示す図である。実施の形態２では、マーク１１１には、形状、サイズ、及び配置位置がランダムな複数の金属粒子を用いると好適である。形状、サイズ、及び配置位置がランダムな複数の金属粒子を用いることで、焦点合わせをし易くできる。
【0136】
図２６は、実施の形態２における２次電子画像の一例を示す図である。図２６の例では、形状、サイズ、及び配置位置がランダムな複数の金属粒子が配置されたマーク１１１の画像の一例を示す。検出エレメント毎に像が得られる。言い換えれば、マルチ２次電子ビーム３００のビーム毎に像が得られる。スキャンによってマルチ２次電子ビーム３００の位置が大きくずれていれば、少なくとも一部の検出エレメントではビームが入射しないのでパターン像と開口部像のセットが得られないことになる。よって、マルチ２次電子ビーム３００のすべての像が得られた時点での複数の２次電子画像が、各２次電子ビームが対応する検出エレメントで検出された場合の複数の２次電子画像である。各像の枠が２次電子の走査による開口部像を示す。各像の枠内の像が１次電子の走査によるパターン像を示す。
【0137】
レンズ入力値組み合わせ取得工程（Ｓ１０５）内の、１次スキャン像シャープネス算出工程（Ｓ１１４）と、判定工程（Ｓ１１６）と、２次スキャン像シャープネス算出工程（Ｓ１２０）と、判定工程（Ｓ１２２）と、ベンダー入力値変更工程（Ｓ１３０）と、スキャン工程（Ｓ１３２）と、判定工程（Ｓ１４０）と、の各工程の内容は実施の形態１と同様である。
なお、１次スキャン像シャープネス算出工程（Ｓ１１４）と、判定工程（Ｓ１１６）と、２次スキャン像シャープネス算出工程（Ｓ１２０）と、判定工程（Ｓ１２２）と、において、すべての検出エレメントの２次電子画像を用いる必要は無く、例えば、中心２次電子ビームを検出した検出エレメントで得られた２次電子像を用いればよい。
なお、１次スキャン像シャープネス算出工程（Ｓ１１４）と、判定工程（Ｓ１１６）と、２次スキャン像シャープネス算出工程（Ｓ１２０）と、判定工程（Ｓ１２２）と、において、すべての検出エレメントの２次電子画像を用いる必要は無く、例えば、中心２次電子ビームを検出した検出エレメントで得られた２次電子像を用いればよい。
【0138】
また、判定工程（Ｓ１４０）において、開口像の位置変化量が閾値Ｔｈ３以下、或いは不動であれば、ベンダー入力値戻し工程（Ｓ１４２）に進む。
【0139】
以上により、マルチ２次電子ビーム３００を偏向器（ベンダー）２１８の中間位置にフォーカスさせると共にマルチ１次電子ビーム２０を基板１０１若しくはマーク１１１にフォーカスさせる電磁レンズ２１７（第１のレンズ）のレンズ入力値１（第１のフォーカス入力値）及び電磁レンズ２０７（第２のレンズ）のレンズ入力値２（第２のフォーカス入力値）と、マルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２にフォーカスさせる電磁レンズ２２４（第３のレンズ）のレンズ入力値３（第３のフォーカス入力値）と、の組み合わせが取得される。取得された組み合わせの情報はレンズ制御回路１２４に出力される。
【0140】
ベンダー入力値戻し工程（Ｓ１４２）と、レンズ１，２設定工程（Ｓ１５２）と、レンズ３調整工程（Ｓ１５６）と、の各工程の内容は、実施の形態１と同様である。なお、レンズ３調整工程（Ｓ１５６）において、実施の形態２では、検出器の組み換えが生じないので、取得された組み合わせのレンズ入力値３を電磁レンズ２２４（第３のレンズ）に設定すればよい。
【0141】
なお、図１４で説明した変形例１を実施の形態２に適用することができる。その際、実施の形態２の変形例１では、電磁レンズ２１７、２０７，２２４の各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を取得する際、偏向器２０８，２０９（第２の偏向器）を用いてマルチ１次電子ビーム２０で基板１０１若しくはマーク１１１上を走査する。そして、偏向器（ベンダー）２１８（第１の偏向器）とマルチ検出器２２２との間に配置された偏向器２２５（第３の偏向器の他の一例）を用いて基板１０１若しくはマーク１１１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００でマルチ検出器２２２の検出器アパーチャアレイ基板２２３上を走査する。
【0142】
同様に、図１５で説明した変形例２を実施の形態２に適用することができる。その際、実施の形態２の変形例２では、電磁レンズ２１７、２０７，２２４の各入力値の組み合わせ毎の２次電子像を取得する際、偏向器２０８，２０９（第２の偏向器）を用いてマルチ１次電子ビーム２０で基板１０１若しくはマーク１１１上を走査すると共に、基板１０１若しくはマーク１１１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００でアパーチャ基板１４上を走査する。言い換えれば、偏向器２２５，２２７を用いずに、偏向器２０８，２０９によってマルチ２次電子ビーム３００でマルチ検出器２２２上をスキャンする。
【0143】
ここでは、偏向器２２５による振り戻し偏向を行わないので、例えば、マルチ１次電子ビーム２０を用いた走査によりマルチ検出器２２２の検出面上でのマルチ２次電子ビーム３００の位置が変動する。かかる変動によって、マルチ検出器２２２の検出器アパーチャアレイ基板２２３上を走査する。
【0144】
以上のように、実施の形態２によれば、マルチビームを使って走査を行う場合でも、マルチ１次電子ビーム２０を検査対象基板にフォーカスさせると共に、マルチ１次電子ビーム２０の軌道から分離されたマルチ２次電子ビーム３００の軌道上の偏向器（ベンダー）２１８の中心位置付近にマルチ２次電子ビーム３００の中間像面を形成するように偏向器（ベンダー）２１８よりも上流側の電磁レンズ２１７を調整できる。また、検査用のマルチ検出器２２２を用いて調整することで、偏向器（ベンダー）２１８よりも下流側の電磁レンズ２２４を一緒に調整できる。
【0145】
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、リターディング制御回路１３０、Ｅ×Ｂ分離器制御回路１３２、及びビーム調整回路１３４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。
【0146】
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。
【0147】
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。
【0148】
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電子ビームの調整方法及びマルチ電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】
【0149】
１０ １次電子ビーム
１１ 大開口
１３ 小開口
１４ アパーチャ基板
１５ 開口部
１６ 検出素子
１７ 支柱
１８ 基台
２０ マルチ１次電子ビーム
２１ 代表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
４２ 検出エレメント
４３ 支柱
４４ 基台
４５ 開口部
４６ 開口像
４７ パターン像
６０ ビーム選択部
６２ 入力値１設定部
６４ 入力値２設定部
６６ 入力値３設定部
６８ シャープネス算出部
７０ 判定部
７１ 記憶装置
７２ シャープネス算出部
７４ 判定部
７５ ベンダー入力値設定部
７６ ベンダー入力値設定部
７８ 位置変化量算出部
７９ 判定部
８０ 組み合わせ取得部
１００ 検査装置
１０１ 基板
１０２ 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
１３０ リターディング制御回路
１３２ Ｅ×Ｂ分離器制御回路
１３４ ビーム調整回路
１４２ ステージ駆動機構
１４４，１４６，１４７，１４９ ＤＡＣアンプ
１４８ 電源
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
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２，２０５，２１７，２０７ 電磁レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０４ ビーム選択アパーチャ基板
２０８ 偏向器
２０９ 偏向器
２１２ 一括偏向器
２１３ 制限アパーチャ基板
２１４ Ｅ×Ｂ分離器
２１５ 駆動回路
２１６ ミラー
２１８ 偏向器
２２２ マルチ検出器
２２３ 検出器アパーチャアレイ基板
２２４ 電磁レンズ
２２５ 偏向器
２２６ 検出器
２２７ 偏向器
３００ マルチ２次電子ビーム
３０１ 代表２次電子ビーム
３３０ 検査領域
３３２ チップ
１１ 大開口
１３ 小開口
１４ アパーチャ基板
１５ 開口部
１６ 検出素子
１７ 支柱
１８ 基台
２０ マルチ１次電子ビーム
２１ 代表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
４２ 検出エレメント
４３ 支柱
４４ 基台
４５ 開口部
４６ 開口像
４７ パターン像
６０ ビーム選択部
６２ 入力値１設定部
６４ 入力値２設定部
６６ 入力値３設定部
６８ シャープネス算出部
７０ 判定部
７１ 記憶装置
７２ シャープネス算出部
７４ 判定部
７５ ベンダー入力値設定部
７６ ベンダー入力値設定部
７８ 位置変化量算出部
７９ 判定部
８０ 組み合わせ取得部
１００ 検査装置
１０１ 基板
１０２ 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
１３０ リターディング制御回路
１３２ Ｅ×Ｂ分離器制御回路
１３４ ビーム調整回路
１４２ ステージ駆動機構
１４４，１４６，１４７，１４９ ＤＡＣアンプ
１４８ 電源
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
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２，２０５，２１７，２０７ 電磁レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０４ ビーム選択アパーチャ基板
２０８ 偏向器
２０９ 偏向器
２１２ 一括偏向器
２１３ 制限アパーチャ基板
２１４ Ｅ×Ｂ分離器
２１５ 駆動回路
２１６ ミラー
２１８ 偏向器
２２２ マルチ検出器
２２３ 検出器アパーチャアレイ基板
２２４ 電磁レンズ
２２５ 偏向器
２２６ 検出器
２２７ 偏向器
３００ マルチ２次電子ビーム
３０１ 代表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】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
