知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特開2024-8871マルチ電子ビーム画像取得装置、マルチ電子ビーム画像取得方法、電子ビーム画像取得装置、及び電子ビーム画像取得方法
(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】P2024008871
(43)【公開日】2024-01-19
(54)【発明の名称】マルチ電子ビーム画像取得装置、マルチ電子ビーム画像取得方法、電子ビーム画像取得装置、及び電子ビーム画像取得方法
(51)【国際特許分類】
H01J 37/153 20060101AFI20240112BHJP
H01J 37/147 20060101ALI20240112BHJP
【ＦＩ】
H01J37/153 B
H01J37/147 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 2023107379
(22)【出願日】2023-06-29
(31)【優先権主張番号】P 2022109275
(32)【優先日】2022-07-06
(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】井上 和彦
(72)【発明者】
【氏名】小笠原 宗博
(72)【発明者】
【氏名】白土 昌孝
【テーマコード（参考）】
5C101
【Ｆターム（参考）】
5C101AA03
5C101EE03
5C101EE04
5C101EE08
5C101EE13
5C101EE15
5C101EE22
5C101EE33
5C101EE38
5C101EE44
5C101EE48
5C101EE51
5C101EE65
5C101EE68
5C101EE69
5C101EE70
5C101FF15
5C101FF56
5C101GG04
5C101GG19
5C101GG37
5C101HH24
5C101HH25
5C101HH40
5C101JJ06
5C101JJ07
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ビームのエネルギー状態が変化する場合でも偏向器による走査量に応じた収差を補正可能な装置を提供する。
【解決手段】マルチ電子ビーム画像取得装置は、４極子以上の複数の電極を有する２段の偏向器２０９，２０８と、マルチ１次電子ビームで基板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Ｅ×Ｂ分離器２１４と、マルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器２２２と、基板にリターディング電位を印加するリターディング電位制御回路１３０と、リターディング電位の大きさに応じて、マルチ１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように複数の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する位相差決定部と、複数の第１の静電偏向器の各電極に偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する偏向制御回路１２８と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】マルチ電子ビーム画像取得装置は、４極子以上の複数の電極を有する２段の偏向器２０９，２０８と、マルチ１次電子ビームで基板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Ｅ×Ｂ分離器２１４と、マルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器２２２と、基板にリターディング電位を印加するリターディング電位制御回路１３０と、リターディング電位の大きさに応じて、マルチ１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように複数の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する位相差決定部と、複数の第１の静電偏向器の各電極に偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する偏向制御回路１２８と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を載置するステージと、
マルチ１次電子ビームを用いて、前記マルチ１次電子ビームを一括して偏向することにより、前記マルチ１次電子ビームで前記基板を走査する、４極子以上の複数の電極を有する２段の複数の第１の静電偏向器と、
前記マルチ１次電子ビームで前記基板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次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
前記基板にリターディング電位を印加する電位印加回路と、
前記リターディング電位の大きさに応じて、前記マルチ１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように前記複数の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する第１の決定部と、
前記複数の第１の静電偏向器の各電極に前記偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する偏向制御回路と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム画像取得装置。
マルチ１次電子ビームを用いて、前記マルチ１次電子ビームを一括して偏向することにより、前記マルチ１次電子ビームで前記基板を走査する、４極子以上の複数の電極を有する２段の複数の第１の静電偏向器と、
前記マルチ１次電子ビームで前記基板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次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
前記基板にリターディング電位を印加する電位印加回路と、
前記リターディング電位の大きさに応じて、前記マルチ１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように前記複数の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する第１の決定部と、
前記複数の第１の静電偏向器の各電極に前記偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する偏向制御回路と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム画像取得装置。
【請求項2】
前記マルチ１次電子ビームを用いた走査により変動する前記マルチ検出器の検出面上での前記マルチ２次電子ビームの位置を前記マルチ２次電子ビームの振り戻し偏向により不動にする、４極子以上の複数の電極を有する２段の複数の第２の静電偏向器と、
前記リターディング電位の大きさに応じて、前記マルチ２次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように前記複数の第２の静電偏向器の偏向方向の第２の位相差を決定する第２の決定部と、
をさらに備え、
前記偏向制御回路は、さらに、前記複数の第２の静電偏向器の各電極に前記偏向方向の第２の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加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画像取得装置。
前記リターディング電位の大きさに応じて、前記マルチ２次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように前記複数の第２の静電偏向器の偏向方向の第２の位相差を決定する第２の決定部と、
をさらに備え、
前記偏向制御回路は、さらに、前記複数の第２の静電偏向器の各電極に前記偏向方向の第２の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加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画像取得装置。
【請求項3】
前記複数の第１の静電偏向器は、同じ位相で配置されることを特徴とする請求項１又は２記載のマルチ電子ビーム画像取得装置。
【請求項4】
前記マルチ１次電子ビームを前記基板に結像する対物レンズをさらに備え、
前記複数の第１の静電偏向器は、前記分離器と前記対物レンズとの間に配置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電子ビーム画像取得装置。
前記複数の第１の静電偏向器は、前記分離器と前記対物レンズとの間に配置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電子ビーム画像取得装置。
【請求項5】
前記マルチ２次電子ビームを前記マルチ検出器に投影する投影レンズをさらに備え、
前記複数の第２の静電偏向器は、前記分離器と前記投影レンズとの間に配置されることを特徴とする請求項２記載のマルチ電子ビーム画像取得装置。
前記複数の第２の静電偏向器は、前記分離器と前記投影レンズとの間に配置されることを特徴とする請求項２記載のマルチ電子ビーム画像取得装置。
【請求項6】
マルチ１次電子ビームを用いて、４極子以上の複数の電極を有する２段の複数の第１の静電偏向器により、前記マルチ１次電子ビームを一括して偏向することにより、前記マルチ１次電子ビームでステージに載置される基板を走査する工程と、
前記マルチ１次電子ビームで前記基板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工程と、
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次電子ビームを検出し、検出された２次電子画像を出力する工程と、
前記基板にリターディング電位を印加する工程と、
前記リターディング電位の大きさに応じて、前記マルチ１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように前記複数の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する工程と、
前記複数の第１の静電偏向器の各電極に前記偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム画像取得方法。
前記マルチ１次電子ビームで前記基板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工程と、
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次電子ビームを検出し、検出された２次電子画像を出力する工程と、
前記基板にリターディング電位を印加する工程と、
前記リターディング電位の大きさに応じて、前記マルチ１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように前記複数の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する工程と、
前記複数の第１の静電偏向器の各電極に前記偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム画像取得方法。
【請求項7】
基板を載置するステージと、
１次電子ビームを用いて、前記１次電子ビームを偏向することにより、前記１次電子ビームで前記基板を走査する、４極以上の２段以上の第１の偏向器と、
前記１次電子ビームで前記基板が照射されたことに起因して放出される２次電子ビームを前記１次電子ビームから分離する分離器と、
前記１次電子ビームから分離された前記２次電子ビームを検出する検出器と、
前記基板にリターディング電位を印加する電位印加回路と、
前記リターディング電位の大きさに応じて偏向収差があらかじめ決めた閾値以下になるように、前記２段以上の第１の偏向器の第１の偏向角比と、前記２段以上の第１の偏向器のための偏向方向の第１の位相差との少なくとも一方を決定する第１の決定部と、
決定された第１の偏向角比と第１の位相差との少なくとも一方に応じて、前記２段以上の第１の偏向器を制御する偏向制御回路と、
を備えたことを特徴とする電子ビーム画像取得装置。
１次電子ビームを用いて、前記１次電子ビームを偏向することにより、前記１次電子ビームで前記基板を走査する、４極以上の２段以上の第１の偏向器と、
前記１次電子ビームで前記基板が照射されたことに起因して放出される２次電子ビームを前記１次電子ビームから分離する分離器と、
前記１次電子ビームから分離された前記２次電子ビームを検出する検出器と、
前記基板にリターディング電位を印加する電位印加回路と、
前記リターディング電位の大きさに応じて偏向収差があらかじめ決めた閾値以下になるように、前記２段以上の第１の偏向器の第１の偏向角比と、前記２段以上の第１の偏向器のための偏向方向の第１の位相差との少なくとも一方を決定する第１の決定部と、
決定された第１の偏向角比と第１の位相差との少なくとも一方に応じて、前記２段以上の第１の偏向器を制御する偏向制御回路と、
を備えたことを特徴とする電子ビーム画像取得装置。
【請求項8】
前記１次電子ビームを用いた走査により変動する前記検出器の検出面上での前記２次電子ビームの位置を前記２次電子ビームの振り戻し偏向により不動にする、４極以上の２段以上の第２の偏向器と、
前記リターディング電位の大きさに応じて偏向収差があらかじめ決めた閾値以下になるように、前記２段以上の第２の偏向器の第２の偏向角比と、前記２段以上の第２の偏向器のための偏向方向の第２の位相差との少なくとも一方を決定する第２の決定部と、
をさらに備え、
前記偏向制御回路は、さらに、決定された第２の偏向角比と第２の位相差との少なくとも一方に応じて、前記２段以上の第２の偏向器を制御することを特徴とする請求項７記載の電子ビーム画像取得装置。
前記リターディング電位の大きさに応じて偏向収差があらかじめ決めた閾値以下になるように、前記２段以上の第２の偏向器の第２の偏向角比と、前記２段以上の第２の偏向器のための偏向方向の第２の位相差との少なくとも一方を決定する第２の決定部と、
をさらに備え、
前記偏向制御回路は、さらに、決定された第２の偏向角比と第２の位相差との少なくとも一方に応じて、前記２段以上の第２の偏向器を制御することを特徴とする請求項７記載の電子ビーム画像取得装置。
【請求項9】
１次電子ビームを用いて、４極以上の２段以上の第１の偏向器により、前記１次電子ビームを偏向することにより、前記１次電子ビームでステージに載置される基板を走査する工程と、
前記１次電子ビームで前記基板が照射されたことに起因して放出される２次電子ビームを前記１次電子ビームから分離する工程と、
前記１次電子ビームから分離された前記２次電子ビームを検出し、検出された２次電子画像を出力する工程と、
前記基板にリターディング電位を印加する工程と、
前記リターディング電位の大きさに応じて偏向収差があらかじめ決めた閾値以下になるように、前記２段以上の第１の偏向器の第１の偏向角比と、前記２段以上の第１の偏向器のための偏向方向の第１の位相差との少なくとも一方を決定する工程と、
決定された第１の偏向角比と第１の位相差との少なくとも一方に応じて、前記２段以上の第１の偏向器を制御する工程と、
を備えたことを特徴とする電子ビーム画像取得方法。
前記１次電子ビームで前記基板が照射されたことに起因して放出される２次電子ビームを前記１次電子ビームから分離する工程と、
前記１次電子ビームから分離された前記２次電子ビームを検出し、検出された２次電子画像を出力する工程と、
前記基板にリターディング電位を印加する工程と、
前記リターディング電位の大きさに応じて偏向収差があらかじめ決めた閾値以下になるように、前記２段以上の第１の偏向器の第１の偏向角比と、前記２段以上の第１の偏向器のための偏向方向の第１の位相差との少なくとも一方を決定する工程と、
決定された第１の偏向角比と第１の位相差との少なくとも一方に応じて、前記２段以上の第１の偏向器を制御する工程と、
を備えたことを特徴とする電子ビーム画像取得方法。
【請求項10】
基板を載置するステージと、
マルチ１次電子ビームを用いて、前記マルチ１次電子ビームを一括して偏向することにより、前記マルチ１次電子ビームで前記基板を走査する、４極子以上の複数の電極を有する２段以上の第１の静電偏向器と、
前記マルチ１次電子ビームで前記基板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次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
前記基板にリターディング電位を印加する電位印加回路と、
前記リターディング電位の大きさに応じて、前記マルチ１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように前記２段以上の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する第１の決定部と、
前記２段以上の第１の静電偏向器の各電極に前記偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する偏向制御回路と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム画像取得装置。
マルチ１次電子ビームを用いて、前記マルチ１次電子ビームを一括して偏向することにより、前記マルチ１次電子ビームで前記基板を走査する、４極子以上の複数の電極を有する２段以上の第１の静電偏向器と、
前記マルチ１次電子ビームで前記基板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次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
前記基板にリターディング電位を印加する電位印加回路と、
前記リターディング電位の大きさに応じて、前記マルチ１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように前記２段以上の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する第１の決定部と、
前記２段以上の第１の静電偏向器の各電極に前記偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する偏向制御回路と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム画像取得装置。
【請求項11】
マルチ１次電子ビームを用いて、４極子以上の複数の電極を有する２段以上の第１の静電偏向器により、前記マルチ１次電子ビームを一括して偏向することにより、前記マルチ１次電子ビームでステージに載置される基板を走査する工程と、
前記マルチ１次電子ビームで前記基板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工程と、
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次電子ビームを検出し、検出された２次電子画像を出力する工程と、
前記基板にリターディング電位を印加する工程と、
前記リターディング電位の大きさに応じて、前記マルチ１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように前記２段以上の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する工程と、
前記２段以上の第１の静電偏向器の各電極に前記偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム画像取得方法。
前記マルチ１次電子ビームで前記基板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工程と、
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次電子ビームを検出し、検出された２次電子画像を出力する工程と、
前記基板にリターディング電位を印加する工程と、
前記リターディング電位の大きさに応じて、前記マルチ１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように前記２段以上の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する工程と、
前記２段以上の第１の静電偏向器の各電極に前記偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム画像取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マルチ電子ビーム画像取得装置、マルチ電子ビーム画像取得方法、電子ビーム画像取得装置、及び電子ビーム画像取得方法に関する。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の画像取得手法に関する。
【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。かかる走査は偏向器によって行われる。例えば、静電偏向器を使用してマルチ１次電子ビームを偏向すると、走査量に応じた収差が発生する。かかる収差のうち、例えば、コマ収差は偏向器によりダイナミックに補正することが困難である。そこで、位相をずらして上下２段の静電偏向器を配置することによって、かかるコマ収差を補正することが行われる（例えば特許文献１参照）。このように、機械的に上下２段の静電偏向器の位相をずらして収差を補正する手法では、ビームのエネルギー状態が一意に決定している場合には有効であるが、ビームのエネルギー状態が変化する場合には、収差を補正できる有効な位相差が変化してしまうので使用することが困難となる。例えば、電子ビームの基板へのランディングエネルギーを変えて使用したいといったニーズがある。電子線を用いた画像取得では、検査対象の試料の収率に応じて最適なランディングエネルギーが存在する。そのため、画像を撮像するのにあたり、試料に合わせてランディングエネルギーを変化させることが求められる。ランディングエネルギーを変化させると、ビームのエネルギー状態が変化するので、収差を補正できる有効な位相差が変化してしまう。かかる問題は、検査装置に限るものではなく、マルチ電子ビームを用いて画像を取得する装置全般に対して同様に生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００８－１５３１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
そこで、本発明の一態様は、ビームのエネルギー状態が変化する場合でも偏向器による走査量に応じた収差を補正可能な装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様のマルチ電子ビーム画像取得装置は、
基板を載置するステージと、
マルチ１次電子ビームを用いて、マルチ１次電子ビームを一括して偏向することにより、マルチ１次電子ビームで基板を走査する、４極子以上の複数の電極を有する２段の複数の第１の静電偏向器と、
マルチ１次電子ビームで基板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、
マルチ１次電子ビームから分離されたマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
基板にリターディング電位を印加する電位印加回路と、
リターディング電位の大きさに応じて、マルチ１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように複数の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する第１の決定部と、
複数の第１の静電偏向器の各電極に偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する偏向制御回路と、
を備えたことを特徴とする。
基板を載置するステージと、
マルチ１次電子ビームを用いて、マルチ１次電子ビームを一括して偏向することにより、マルチ１次電子ビームで基板を走査する、４極子以上の複数の電極を有する２段の複数の第１の静電偏向器と、
マルチ１次電子ビームで基板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、
マルチ１次電子ビームから分離されたマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
基板にリターディング電位を印加する電位印加回路と、
リターディング電位の大きさに応じて、マルチ１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように複数の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する第１の決定部と、
複数の第１の静電偏向器の各電極に偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する偏向制御回路と、
を備えたことを特徴とする。
【0007】
また、マルチ１次電子ビームを用いた走査により変動するマルチ検出器の検出面上でのマルチ２次電子ビームの位置をマルチ２次電子ビームの振り戻し偏向により不動にする、４極子以上の複数の電極を有する２段の複数の第２の静電偏向器と、
リターディング電位の大きさに応じて、マルチ２次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように複数の第２の静電偏向器の偏向方向の第２の位相差を決定する第２の決定部と、
をさらに備え、
偏向制御回路は、さらに、複数の第２の静電偏向器の各電極に前記偏向方向の第２の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加すると好適である。
リターディング電位の大きさに応じて、マルチ２次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように複数の第２の静電偏向器の偏向方向の第２の位相差を決定する第２の決定部と、
をさらに備え、
偏向制御回路は、さらに、複数の第２の静電偏向器の各電極に前記偏向方向の第２の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加すると好適である。
【0008】
また、複数の第１の静電偏向器は、同じ位相で配置されると好適である。
【0009】
また、マルチ１次電子ビームを基板に結像する対物レンズをさらに備え、
複数の第１の静電偏向器は、分離器と対物レンズとの間に配置されると好適である。
複数の第１の静電偏向器は、分離器と対物レンズとの間に配置されると好適である。
【0010】
また、マルチ２次電子ビームをマルチ検出器に投影する投影レンズをさらに備え、
複数の第２の静電偏向器は、分離器と結像レンズとの間に配置されると好適である。
複数の第２の静電偏向器は、分離器と結像レンズとの間に配置されると好適である。
【0011】
本発明の一態様のマルチ電子ビーム画像取得方法は、
マルチ１次電子ビームを用いて、４極子以上の複数の電極を有する２段の複数の第１の静電偏向器により、マルチ１次電子ビームを一括して偏向することにより、マルチ１次電子ビームでステージに載置される基板を走査する工程と、
マルチ１次電子ビームで基板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工程と、
マルチ１次電子ビームから分離されたマルチ２次電子ビームを検出し、検出された２次電子画像を出力する工程と、
基板にリターディング電位を印加する工程と、
リターディング電位の大きさに応じて、マルチ１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように複数の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する工程と、
複数の第１の静電偏向器の各電極に偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する工程と、
を備えたことを特徴とする。
マルチ１次電子ビームを用いて、４極子以上の複数の電極を有する２段の複数の第１の静電偏向器により、マルチ１次電子ビームを一括して偏向することにより、マルチ１次電子ビームでステージに載置される基板を走査する工程と、
マルチ１次電子ビームで基板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工程と、
マルチ１次電子ビームから分離されたマルチ２次電子ビームを検出し、検出された２次電子画像を出力する工程と、
基板にリターディング電位を印加する工程と、
リターディング電位の大きさに応じて、マルチ１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように複数の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する工程と、
複数の第１の静電偏向器の各電極に偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【0012】
本発明の一態様の電子ビーム画像取得装置は、
基板を載置するステージと、
１次電子ビームを用いて、前記１次電子ビームを偏向することにより、前記１次電子ビームで前記基板を走査する、４極以上の２段以上の第１の偏向器と、
１次電子ビームで基板が照射されたことに起因して放出される２次電子ビームを１次電子ビームから分離する分離器と、
１次電子ビームから分離された２次電子ビームを検出する検出器と、
基板にリターディング電位を印加する電位印加回路と、
リターディング電位の大きさに応じて偏向収差があらかじめ決めた閾値以下になるように、前記２段以上の第１の偏向器の第１の偏向角比と、前記２段以上の第１の偏向器のための偏向方向の第１の位相差との少なくとも一方を決定する第１の決定部と、
決定された第１の偏向角比と第１の位相差との少なくとも一方に応じて、前記２段以上の第１の偏向器を制御する偏向制御回路と、
を備えたことを特徴とする。
基板を載置するステージと、
１次電子ビームを用いて、前記１次電子ビームを偏向することにより、前記１次電子ビームで前記基板を走査する、４極以上の２段以上の第１の偏向器と、
１次電子ビームで基板が照射されたことに起因して放出される２次電子ビームを１次電子ビームから分離する分離器と、
１次電子ビームから分離された２次電子ビームを検出する検出器と、
基板にリターディング電位を印加する電位印加回路と、
リターディング電位の大きさに応じて偏向収差があらかじめ決めた閾値以下になるように、前記２段以上の第１の偏向器の第１の偏向角比と、前記２段以上の第１の偏向器のための偏向方向の第１の位相差との少なくとも一方を決定する第１の決定部と、
決定された第１の偏向角比と第１の位相差との少なくとも一方に応じて、前記２段以上の第１の偏向器を制御する偏向制御回路と、
を備えたことを特徴とする。
【0013】
また、１次電子ビームを用いた走査により変動する検出器の検出面上での２次電子ビームの位置を２次電子ビームの振り戻し偏向により不動にする、４極以上の２段以上の第２の偏向器と、
リターディング電位の大きさに応じて偏向収差があらかじめ決めた閾値以下になるように、前記２段以上の第２の偏向器の第２の偏向角比と、前記２段以上の第２の偏向器のための偏向方向の第２の位相差との少なくとも一方を決定する第２の決定部と、
をさらに備え、
偏向制御回路は、さらに、決定された第２の偏向角比と第２の位相差との少なくとも一方に応じて、前記２段以上の第２の偏向器を制御すると好適である。
リターディング電位の大きさに応じて偏向収差があらかじめ決めた閾値以下になるように、前記２段以上の第２の偏向器の第２の偏向角比と、前記２段以上の第２の偏向器のための偏向方向の第２の位相差との少なくとも一方を決定する第２の決定部と、
をさらに備え、
偏向制御回路は、さらに、決定された第２の偏向角比と第２の位相差との少なくとも一方に応じて、前記２段以上の第２の偏向器を制御すると好適である。
【0014】
本発明の一態様の電子ビーム画像取得方法は、
１次電子ビームを用いて、４極以上の２段以上の第１の偏向器により、１次電子ビームを偏向することにより、１次電子ビームでステージに載置される基板を走査する工程と、
１次電子ビームで基板が照射されたことに起因して放出される２次電子ビームを１次電子ビームから分離する工程と、
１次電子ビームから分離された２次電子ビームを検出し、検出された２次電子画像を出力する工程と、
基板にリターディング電位を印加する工程と、
リターディング電位の大きさに応じて偏向収差があらかじめ決めた閾値以下になるように、前記２段以上の第１の偏向器の第１の偏向角比と、前記２段以上の第１の偏向器のための偏向方向の第１の位相差との少なくとも一方を決定する工程と、
決定された第１の偏向角比と第１の位相差との少なくとも一方に応じて、前記２段以上の第１の偏向器を制御する工程と、
を備えたことを特徴とする。
１次電子ビームを用いて、４極以上の２段以上の第１の偏向器により、１次電子ビームを偏向することにより、１次電子ビームでステージに載置される基板を走査する工程と、
１次電子ビームで基板が照射されたことに起因して放出される２次電子ビームを１次電子ビームから分離する工程と、
１次電子ビームから分離された２次電子ビームを検出し、検出された２次電子画像を出力する工程と、
基板にリターディング電位を印加する工程と、
リターディング電位の大きさに応じて偏向収差があらかじめ決めた閾値以下になるように、前記２段以上の第１の偏向器の第１の偏向角比と、前記２段以上の第１の偏向器のための偏向方向の第１の位相差との少なくとも一方を決定する工程と、
決定された第１の偏向角比と第１の位相差との少なくとも一方に応じて、前記２段以上の第１の偏向器を制御する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【0015】
本発明の他の態様のマルチ電子ビーム画像取得装置は、
基板を載置するステージと、
１次電子ビームを用いて、１次電子ビームを偏向することにより、１次電子ビームで基板を走査する、４極子以上の複数の電極を有する２段以上の第１の静電偏向器と、
１次電子ビームで基板が照射されたことに起因して放出される２次電子ビームを１次電子ビームから分離する分離器と、
１次電子ビームから分離された２次電子ビームを検出する検出器と、
基板にリターディング電位を印加する電位印加回路と、
リターディング電位の大きさに応じて、１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように２段以上の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する第１の決定部と、
２段以上の第１の静電偏向器の各電極に偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する偏向制御回路と、
を備えたことを特徴とする。
基板を載置するステージと、
１次電子ビームを用いて、１次電子ビームを偏向することにより、１次電子ビームで基板を走査する、４極子以上の複数の電極を有する２段以上の第１の静電偏向器と、
１次電子ビームで基板が照射されたことに起因して放出される２次電子ビームを１次電子ビームから分離する分離器と、
１次電子ビームから分離された２次電子ビームを検出する検出器と、
基板にリターディング電位を印加する電位印加回路と、
リターディング電位の大きさに応じて、１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように２段以上の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する第１の決定部と、
２段以上の第１の静電偏向器の各電極に偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する偏向制御回路と、
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画像取得方法は、
１次電子ビームを用いて、４極子以上の複数の電極を有する２段以上の第１の静電偏向器により、１次電子ビームを偏向することにより、１次電子ビームでステージに載置される基板を走査する工程と、
１次電子ビームで基板が照射されたことに起因して放出される２次電子ビームを１次電子ビームから分離する工程と、
１次電子ビームから分離された２次電子ビームを検出し、検出された２次電子画像を出力する工程と、
基板にリターディング電位を印加する工程と、
リターディング電位の大きさに応じて、１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように２段以上の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する工程と、
２段以上の第１の静電偏向器の各電極に偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する工程と、
を備えたことを特徴とする。
１次電子ビームを用いて、４極子以上の複数の電極を有する２段以上の第１の静電偏向器により、１次電子ビームを偏向することにより、１次電子ビームでステージに載置される基板を走査する工程と、
１次電子ビームで基板が照射されたことに起因して放出される２次電子ビームを１次電子ビームから分離する工程と、
１次電子ビームから分離された２次電子ビームを検出し、検出された２次電子画像を出力する工程と、
基板にリターディング電位を印加する工程と、
リターディング電位の大きさに応じて、１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように２段以上の第１の静電偏向器のための偏向方向の第１の位相差を決定する工程と、
２段以上の第１の静電偏向器の各電極に偏向方向の第１の位相差に応じた個別の電位をそれぞれ印加する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
本発明の一態様によれば、ビームのエネルギー状態が変化する場合でも偏向器による走査量に応じた収差を補正できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【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２段の偏向器の配置例を示す上面図である。
【図6】実施の形態１における２段の偏向器の配置例を示す上面図である。
【図7】実施の形態１におけるビームの入射角の一例を示す図である。
【図8A】実施の形態１における偏向器面での複数の偏向器による偏向量の一例をベクトルで示す図である。
【図8B】実施の形態１における試料面での複数の偏向器による偏向量の一例をベクトルで示す図である。
【図9】実施の形態１における位相差制御回路の内部構成の一例を示すブロック図である。
【図10】実施の形態１におけるマルチ１次電子ビームを用いた走査に伴うランディングエネルギーと位相差とリターディング電位との関係を示す関係テーブル（１）の一例を示す図である。
【図11】実施の形態１におけるマルチ２次電子ビームを用いた振り戻し偏向に伴うランディングエネルギーと位相差とリターディング電位との関係を示す関係テーブル（２）の一例を示す図である。
【図12】実施の形態１の変形例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13】実施の形態１の変形例２における２段の偏向器の偏向角を説明するための図である。
【図14】実施の形態１の変形例２における２段の偏向器の位相差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におけるランディングエネルギーと偏向収差と位相差との関係の一例を示す図である。
【図16】実施の形態１の変形例２におけるランディングエネルギーと偏向収差と偏向角比との関係の一例を示す図である。
【図17】実施の形態１の変形例２における位相差算出回路の内部構成の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
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。
【0020】
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、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）、２段の複数の偏向器２０８，２０９（第１の静電偏向器、第１の偏向器）、電磁レンズ２０７、偏向器２１８、２段の複数の偏向器２２６，２２７（第２の静電偏向器、第２の偏向器）、電磁レンズ２２４、及びマルチ検出器２２２が配置されている。
また、偏向器２０８，２０９（２２６，２２７）として、４極以上の静電偏向器若しくは４極以上の磁場偏向器を用いる。実施の形態１では、偏向器２０８，２０９（２２６，２２７）を例えば、静電偏向器として説明する。
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、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）、２段の複数の偏向器２０８，２０９（第１の静電偏向器、第１の偏向器）、電磁レンズ２０７、偏向器２１８、２段の複数の偏向器２２６，２２７（第２の静電偏向器、第２の偏向器）、電磁レンズ２２４、及びマルチ検出器２２２が配置されている。
また、偏向器２０８，２０９（２２６，２２７）として、４極以上の静電偏向器若しくは４極以上の磁場偏向器を用いる。実施の形態１では、偏向器２０８，２０９（２２６，２２７）を例えば、静電偏向器として説明する。
【0021】
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）、及び２段の偏向器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（対物レンズ）、Ｅ×Ｂ分離器２１４、偏向器２１８、２段の偏向器２２６，２２７、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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
図１の例では、２段の複数の偏向器２０８，２０９と、２段の複数の偏向器２２６，２２７とが配置される場合を示している。図１の例では、２段の偏向器２０８，２０９が、Ｅ×Ｂ分離器２１４と電磁レンズ２０７（対物レンズ）との間に配置される。また、２段の偏向器２２６，２２７が、Ｅ×Ｂ分離器２１４と電磁レンズ２２４（投影レンズ）との間に配置される。より具体的には、２段の偏向器２２６，２２７が、偏向器２１８と電磁レンズ２２４（投影レンズ）との間に配置される。
【0025】
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、位相差算出回路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１４４，１４５，１４６，１４７，１４８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１４８は、偏向器２１８に接続される。ＤＡＣアンプ１４５は、偏向器２２６に接続され、ＤＡＣアンプ１４７は、偏向器２２７に接続される。
【0026】
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。
【0027】
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。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。偏向器２１８は、４極以上の電極により構成される２段の偏向器により構成され、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、電極毎にＤＡＣアンプ１４５を介して偏向制御回路１２８により制御される。また、偏向器２２７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。リターディング制御回路１３０（電位印加回路）は、基板１０１に所望のリターディング電位を印加して、基板１０１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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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．）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。
【0035】
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に結像する。言い換えれば、電磁レンズ２０７は、マルチ１次電子ビーム２０で基板１０１を照射する。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。
【0036】
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、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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
Ｅ×Ｂ分離器２１４は、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。
【0040】
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。
【0041】
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。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。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。
【0042】
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、半導体基板（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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
ここで、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、２段の偏向器２２６，２２７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、２段の偏向器２２６，２２７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の対応する検出素子にて検出されることができる。
【0047】
ここで、マルチ１次電子ビーム２０で基板１０１を走査する際、例えば、１段の偏向器でマルチ１次電子ビーム２０を一括偏向すると、マルチ１次電子ビーム２０に偏向量に応じた収差が発生する。かかる収差には、例えば、コマ収差、像面湾曲、非点収差、及び／或いはディストーションといった収差が含まれる。これらの収差のうち、像面湾曲、非点収差、及び／或いはディストーションといった収差については、偏向器を構成する各電極に個別に電位を印加することによってダイナミックに補正できる。しかしながら、コマ収差については、ダイナミックに補正することが困難である。そのため、２段の偏向器を用いる。
【0048】
図５は、実施の形態１の比較例における２段の偏向器の配置例を示す上面図である。図５の比較例では、各段の偏向器３０９，３０８として、８極の電極１－１（２－１）～１－８（２－８）で構成される場合を示している。図５の比較例では、１段目の電極と２段目の対応する電極には同じ電位が印加される。例えば、電極１－１と電極２－１には同じ電位Ｖ１が印加される。例えば、電極１－２と電極２－２には同じ電位Ｖ２が印加される。例えば、電極１－３と電極２－３には同じ電位Ｖ３が印加される。例えば、電極１－４と電極２－４には同じ電位Ｖ４が印加される。例えば、電極１－５と電極２－５には同じ電位Ｖ５が印加される。例えば、電極１－６と電極２－６には同じ電位Ｖ６が印加される。例えば、電極１－７と電極２－７には同じ電位Ｖ７が印加される。例えば、電極１－８と電極２－８には同じ電位Ｖ８が印加される。比較例では、１段目の偏向器３０９で生じたコマ収差を２段目の偏向器３０８で補正する。そのために、２段目の偏向器３０８は、１段目の偏向器３０９に対して、位相をコマ収差がなるべく小さくなる角度Δθだけずらして配置される。このように、機械的に上下２段の偏向器の位相をずらして収差を補正する手法では、上述したように、ビームのエネルギー状態が一意に決定している場合には有効であるが、ビームのエネルギー状態が変化する場合には、収差を補正できる有効な位相差が変化してしまうので使用することが困難となる。例えば、電子ビームの基板へのランディングエネルギーを変化させると、ビームのエネルギー状態が変化するので、収差を補正できる有効な位相差Δθが変化してしまう。しかしながら、電子線を用いた画像取得では、検査対象の基板１０１の収率に応じて最適なランディングエネルギーが存在する。そのため、検査装置１００では、画像を撮像するのにあたり、基板１０１に合わせてランディングエネルギー（Ｌ．Ｅ．）を変化させることが求められる。そこで、実施の形態１では、以下のように構成する。
【0049】
図６は、実施の形態１における２段の偏向器の配置例を示す上面図である。図６の例では、各段の偏向器２０９，２０８として、８極の電極１－１（２－１）～１－８（２－８）で構成される場合を示している。複数の偏向器２０９，２０８は、同じ位相で配置される。そして、図６の例では、１段目の電極と２段目の対応する電極には、ランディングエネルギー（Ｌ．Ｅ．）毎に定める収差をより小さくする偏向方向の位相差Δθに応じた個別の電位が印加される。
【0050】
図７は、実施の形態１におけるビームの入射角の一例を示す図である。図７では、マルチ１次電子ビーム２０が基板１０１に入射角ａ（開き角）で入射する場合を示している。ここでは、マルチ１次電子ビーム２０の軌道中心の入射角で示している。ビーム偏向に伴うコマ収差は、入射角ａの２乗に偏向量Ｍを乗じた値に比例する。１段目の偏向器２０９で生じるコマ収差Ｓ１は、入射角ａと、１段目の偏向器２０９による偏向量Ｍ１と、収差係数ＣＣ１とを用いて、次の式（１）で定義できる。
【0051】
【数1】
【0052】
同様に、２段目の偏向器２０８で生じるコマ収差Ｓ２は、２段目の偏向器２０８による入射角ａ２と、２段目の偏向器２０８による偏向量Ｍ２と、収差係数ＣＣ２とを用いて、次の式（２）で定義できる。
【0053】
【数2】
【0054】
ここで、次の式（３）に示すように、１段目の偏向器２０９と２段目の偏向器２０８との収差の和がゼロ或いは最小になる位相差Δθを求めればよい。
【0055】
【数3】
【0056】
ビーム偏向時において式（３）の入射角ａはゼロではないので、ＣＣ１・Ｍ１＋ＣＣ２・Ｍ２＝０或いは最小になる偏向器面上での位相差Δθ１を求めればよい。位相差Δθ１を実際に計算で求めても良い。或いは、同じ量だけ偏向したときのΔθ1に対するビーム径をあらかじめ求めておいて、ビーム径が最小になるようにΔθ１を求めてもよい。
【0057】
図８Ａは、実施の形態１における偏向器面での複数の偏向器による偏向量の一例をベクトルで示す図である。１段目の偏向器２０９と２段目の偏向器２０８のそれぞれの配置高さ面を便宜上、１つの偏向器面として説明する。
図８Ｂは、実施の形態１における試料面での複数の偏向器による偏向量の一例をベクトルで示す図である。試料面において、図８Ｂに示す２つのベクトルを合成した合成ベクトルの方向と大きさのビーム偏向を行う。１段目の偏向器２０９を角度θ１の方向に電位Ｖ１で偏向し、２段目の偏向器２０８を角度（θ１＋Δθ１）の方向に電位Ｖ１で偏向する。このとき、図８Ｂに示すように、試料面上では、１段目の偏向器２０９の偏向により角度θｉの方向に偏向量Ｍ１だけ偏向され、２段目の偏向器２０８の偏向により角度（θｉ＋Δθｉ）の方向に偏向量Ｍ２だけ偏向される。図８Ａに示す偏向器面の電圧の印加方向と図８Ｂに示す試料面上での偏向方向がずれる（θｉ－θ１）のは、電磁レンズ２０７により電子が回転するためである。また、１段目の偏向器２０９と２段目の偏向器２０８との位相差が偏向器面と試料面とでは等しくならない理由も偏向器の高さ分だけ、電磁レンズ２０７によってビームが回転するためである。走査する場合、偏向量及び偏向方向に応じて電位Ｖ１と角度θ１は刻々と変化することになる。
図８Ｂは、実施の形態１における試料面での複数の偏向器による偏向量の一例をベクトルで示す図である。試料面において、図８Ｂに示す２つのベクトルを合成した合成ベクトルの方向と大きさのビーム偏向を行う。１段目の偏向器２０９を角度θ１の方向に電位Ｖ１で偏向し、２段目の偏向器２０８を角度（θ１＋Δθ１）の方向に電位Ｖ１で偏向する。このとき、図８Ｂに示すように、試料面上では、１段目の偏向器２０９の偏向により角度θｉの方向に偏向量Ｍ１だけ偏向され、２段目の偏向器２０８の偏向により角度（θｉ＋Δθｉ）の方向に偏向量Ｍ２だけ偏向される。図８Ａに示す偏向器面の電圧の印加方向と図８Ｂに示す試料面上での偏向方向がずれる（θｉ－θ１）のは、電磁レンズ２０７により電子が回転するためである。また、１段目の偏向器２０９と２段目の偏向器２０８との位相差が偏向器面と試料面とでは等しくならない理由も偏向器の高さ分だけ、電磁レンズ２０７によってビームが回転するためである。走査する場合、偏向量及び偏向方向に応じて電位Ｖ１と角度θ１は刻々と変化することになる。
【0058】
１段目の偏向器２０９では、ｘ軸を０°とした場合に、角度θ１の方向に電位Ｖ１のベクトルで示すビーム偏向を行う。そして、２段目の偏向器２０８では、ｘ軸を０°とした場合に、角度（θ１＋Δθ１）の方向に電位Ｖ１のベクトルで示すビーム偏向を行う。これにより、試料面では、これら２つのベクトルに対応する偏向量Ｍ１の大きさと偏向量Ｍ２の大きさとの２つのベクトルを合成した合成ベクトルの角度θの方向と偏向量Ｍの大きさのマルチ１次電子ビーム２０のビーム偏向が行われることになる。Δθ１がコマ収差をゼロ或いは最小にする位相差に設定されていれば、コマ収差がゼロ或いは最小に補正されたビーム偏向を行うことができる。
【0059】
かかる場合に、１段目の偏向器２０９の電極１－１に印加する電位Ｖ１１は、以下の式（４－１）で定義できる。１段目の偏向器２０９の電極１－２に印加する電位Ｖ１２は、以下の式（４－２）で定義できる。１段目の偏向器２０９の電極１－３に印加する電位Ｖ１３は、以下の式（４－３）で定義できる。１段目の偏向器２０９の電極１－４に印加する電位Ｖ１４は、以下の式（４－４）で定義できる。１段目の偏向器２０９の電極１－５に印加する電位Ｖ１５は、以下の式（４－５）で定義できる。１段目の偏向器２０９の電極１－６に印加する電位Ｖ１６は、以下の式（４－６）で定義できる。１段目の偏向器２０９の電極１－７に印加する電位Ｖ１７は、以下の式（４－７）で定義できる。１段目の偏向器２０９の電極１－８に印加する電位Ｖ１８は、以下の式（４－８）で定義できる。
【0060】
【数4】
【0061】
一方、２段目の偏向器２０８の電極２－１に印加する電位Ｖ２１は、以下の式（５－１）で定義できる。２段目の偏向器２０８の電極２－２に印加する電位Ｖ２２は、以下の式（５－２）で定義できる。２段目の偏向器２０８の電極２－３に印加する電位Ｖ２３は、以下の式（５－３）で定義できる。２段目の偏向器２０８の電極２－４に印加する電位Ｖ２４は、以下の式（５－４）で定義できる。２段目の偏向器２０８の電極２－５に印加する電位Ｖ２５は、以下の式（５－５）で定義できる。２段目の偏向器２０８の電極２－６に印加する電位Ｖ２６は、以下の式（５－６）で定義できる。２段目の偏向器２０８の電極２－７に印加する電位Ｖ２７は、以下の式（５－７）で定義できる。２段目の偏向器２０８の電極２－８に印加する電位Ｖ２８は、以下の式（５－８）で定義できる。
【0062】
【数5】
【0063】
図８Ａに示すように、１段目の偏向器２０９を角度θ１の方向に電位Ｖ１で偏向し、２段目の偏向器２０８を角度（θ１＋Δθ１）の方向に電位Ｖ１で偏向したとき、図８Ｂに示すように、試料面上の偏向量はＭであったとする。この場合、これらの関係は比例で変化する。したがって、例えば印加電位を２倍にした場合、偏向量も２倍となる。
【0064】
また、電磁レンズ２０７によるビーム偏向の回転量をθｍとすると、図８Ｂに示す試料面での１段目の偏向器２０９の偏向方向の角度θｉは、θｉ＝θ１＋θｍで定義できる。さらに、実際の偏向方向である角度θは、θ＝θｄ＋θｉで表される。なお、θｄは、１段目の偏向器２０９と２段目の偏向器２０８の合成ベクトルで決まる偏向方向となる。したがって、θ＝θｄ＋θｍ＋θ１となる。θｄおよびθｍは定数なので、１段目の偏向器２０９のθ１により一意に偏向方向の角度θは決まる。θｄ＋θｍはあらかじめ１段目の偏向器２０９への指令θ１に対して、試料面上での偏向方向θを測定しておけば、オフセット成分として計測することができる。また、電位の大きさＶ１は中心からの距離に比例する。角度θ１は偏向方向の角度θを決める。これをＶ１１～Ｖ１８及びＶ２１～Ｖ２８の駆動電圧に割り振ればよい。
【0065】
なお、上述した式（４－１）～式（４－８）及び式（５－１）～式（５－８）では、マルチ１次電子ビーム２０を用いた走査用のビーム偏向について示している。実施の形態１では、さらに、トラッキング制御を行う。かかる場合、式（４－１）～式（４－８）及び式（５－１）～式（５－８）は、式（６－１）～式（６－８）及び式（７－１）～式（７－８）で定義できる。
【0066】
【数6】
【0067】
【数7】
【0068】
式（６－１），（６－３）、及び式（７－１），（７－３）の第１項がマルチ１次電子ビーム２０を用いた走査用のビーム偏向成分項を示し、第２項がトラッキング制御用のビーム偏向成分項を示している。式（６－１），（６－３）、及び式（７－１），（７－３）の第１項は、式（４－１），（４－３）、及び式（５－１），（５－３）と同じである。
【0069】
例えば、トラッキングの移動量としてＸ，Ｙ方向に補正をかけるときに補正量と偏向感度から、電位Ｖｘ、Ｖｙだけ補正が必要だとする。かかる場合、トラッキング用の電位Ｖｔｈと角度αは以下の式（８－１）及び式（８－２）で定義できる。Ａは定数である。得られた電位Ｖｔｈと角度αを式（６－１），（６－３）、及び式（７－１），（７－３）の第２項に割り振ればよい。
【0070】
【数8】
【0071】
なお、偏向器２０９の各電極に印加する電位と、偏向器２０８の各電極に印加する電位とは逆であっても構わない。言い換えれば、位相差Δθ１を考慮する電位が印加される偏向器が、偏向器２０８の代わりに偏向器２０９であっても良い。
【0072】
ここで、上述したように、ランディングエネルギーが変更されるとコマ収差をゼロ或いは最小にする位相差Δθ１が変化する。式（３）では、収差係数ＣＣ１，ＣＣ２が変化する。そこで、実施の形態１では、ランディングエネルギーと、コマ収差をゼロ或いは最小にする位相差Δθ１との関係テーブルを作成する。
【0073】
図９は、実施の形態１における位相差制御回路の内部構成の一例を示すブロック図である。図９において、位相差制御回路１３４内には、磁気ディスク装置等の記憶装置７１，７６、リターディング電位取得部７０、位相差算出部７２、位相差決定部７３、位相差算出部７７、及び位相差決定部７８が配置される。リターディング電位取得部７０、位相差算出部７２、位相差決定部７３、位相差算出部７７、及び位相差決定部７８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。リターディング電位取得部７０、位相差算出部７２、位相差決定部７３、位相差算出部７７、及び位相差決定部７８に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１８若しくは位相差制御回路１３４内の図示しないメモリにその都度格納される。
【0074】
図１０は、実施の形態１におけるマルチ１次電子ビームを用いた走査に伴うランディングエネルギーと位相差とリターディング電位との関係を示す関係テーブル（１）の一例を示す図である。ランディングエネルギー（ＬＥ）は、以下の式（９）に示すように、加速電圧による１次電子のエネルギーＥａから試料面に印加するリターディング電位による１次電子を減速させるエネルギーＥｓを差し引いた値で定義できる。また、Ｅｓは試料面上に発生した２次電子の加速エネルギーとも言える。
【0075】
【数9】
【0076】
図１０に示すように、関係テーブル（１）では、ランディングエネルギー（Ｌ．Ｅ．）がＥ１の場合の位相差Δθ１がＡ１、及びリターディング電位ＶｒがＶｒ１と対応付けて定義される。Ｌ．Ｅ．がＥ２の場合の位相差Δθ１がＡ２、及びリターディング電位ＶｒがＶｒ２と対応付けて定義される。・・・・、Ｌ．Ｅ．がＥｎの場合の位相差Δθ１がＡｎ、及びリターディング電位ＶｒがＶｒｎと対応付けて定義される。かかる関係は、シミュレーション或いは実験により求めればよい。ランディングエネルギー（Ｌ．Ｅ．）が決まれば、リターディング電位は決まるので、関係テーブルは、ランディングエネルギー（Ｌ．Ｅ．）が省略された、位相差Δθ１とリターディング電位Ｖｒとの関係を示す関係テーブル（１）であっても良い。かかる関係テーブル（１）は、記憶装置１０９或いは位相差制御回路１３４内の記憶装置７１に格納される。
【0077】
関係テーブル（１）が記憶装置１０９に格納される場合、制御計算機１１０は、記憶装置１０９から関係テーブル（１）を読み出し、位相差制御回路１３４内の記憶装置７１に格納する。
【0078】
まず、リターディング電位取得部７０は、リターディング電位制御回路１３０からリターディング電位を取得する。
【0079】
位相差算出部７２は、リターディング電位の大きさに応じて、マルチ１次電子ビームの偏向により生じる収差を低減するように複数の偏向器２０８，２０９のための偏向方向の位相差Δθ１（第１の位相差）を算出する。そして、位相差決定部７３（第１の決定部）は、偏向器２０９，２０８のための偏向方向の位相差を、算出された位相差Δθ１に決定する。決定された位相差Δθ１は、偏向制御回路１２８に出力される。
【0080】
画像取得時には、偏向制御回路１２８は、複数の偏向器２０８，２０９の各電極に決定された偏向方向の位相差Δθ１（第１の位相差）に応じた個別の電位Ｖ１１～Ｖ１８，Ｖ２１～Ｖ２８をそれぞれ印加する。そして、上述したように、複数の偏向器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、マルチ１次電子ビーム２０でステージ１０５に載置される基板１０１を走査する。
【0081】
基板１０１を走査すると、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。そして、マルチ２次電子ビーム３００は、Ｅ×Ｂ分離器２１４によってマルチ１次電子ビーム２０の軌道上から分離される。そして、分離されたマルチ２次電子ビーム３００は、上述したように、偏向器２１８を経由して、マルチ検出器２２２に進むことになる。
【0082】
ここで、上述したように、マルチ１次電子ビーム２０で基板１０１を走査することによって位置変動が生じたマルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２のそれぞれ対応する各検出素子に投影するために、マルチ２次電子ビーム３００を２段の偏向器２２６，２２７で振り戻す。１段の偏向器で振り戻す場合、マルチ２次電子ビーム３００に偏向量に応じた収差が発生し得る。かかる収差には、例えば、コマ収差、像面湾曲、非点収差、及び／或いはディストーションといった収差が含まれる。これらの収差のうち、像面湾曲、非点収差、及び／或いはディストーションといった収差については、偏向器を構成する各電極に個別に電位を印加することによってダイナミックに補正できる。しかしながら、コマ収差については、ダイナミックに補正することが困難である。そのため、実施の形態１では、２段の偏向器２２６，２２７を用いる。２段の偏向器２２６，２２７は、偏向器２０８，２０９と同様、同じ位相で配置される。
【0083】
マルチ２次電子ビーム３００を振り戻す場合、マルチ１次電子ビーム２０での走査の場合と同様、２段の偏向器２２６，２２７の各ビーム偏向によるマルチ検出器２２２面での２つのベクトルを合成した合成ベクトルの角度θ′の方向と偏向量Ｍ′の大きさのビーム偏向を行う。また、１段目の偏向器２２６と２段目の偏向器２２７との位相差Δθ２は、マルチ１次電子ビーム２０での走査の場合と同様、予め求めておく。
【0084】
１段目の偏向器２２６を角度θ２の方向に電位Ｖ２で偏向し、２段目の偏向器２２７を角度（θ２＋Δθ２）の方向に電位Ｖ２で偏向する。このとき、マルチ検出器面上では、１段目の偏向器２２６の偏向により角度θｊの方向に偏向量Ｍ１′だけ偏向され、２段目の偏向器２２７の偏向により角度（θｊ＋Δθｊ）の方向に偏向量Ｍ２′だけ偏向される。偏向器面の電圧の印加方向と検出器面上での偏向方向がずれる（θｊ－θ２）のは、電磁レンズ２２４による回転のためである。また、１段目の偏向器２２６と２段目の偏向器２２７との位相差Δθ２が偏向器面とマルチ検出器面とでは等しくならない理由も偏向器と電磁レンズ２２４との距離分だけ、電磁レンズ２２４によってビームが回転するためである。振り戻し偏向を行う場合、偏向量及び偏向方向に応じて電位Ｖ２と角度θ２は刻々と変化することになる。
【0085】
１段目の偏向器２２６では、２次ビーム座標系のｘ軸を０°とした場合に、角度θ２の方向に大きさＶ２のベクトルで示すビーム偏向を行う。そして、２段目の偏向器２２７では、２次ビーム座標系のｘ軸を０°とした場合に、角度（θ２＋Δθ２）の方向に大きさＶ２のベクトルで示すビーム偏向を行う。これにより、マルチ検出器２２２面において、これら２つのベクトルに対応する偏向量Ｍ１′の大きさと偏向量Ｍ２′の大きさとの２つのベクトルを合成した合成ベクトルの角度θ′の方向と偏向量Ｍ′の大きさのマルチ２次電子ビーム３００ビーム偏向が行われることになる。Δθ２がコマ収差をゼロ或いは最小にする位相差に設定されていれば、コマ収差がゼロ或いは最小に補正されたビーム偏向を行うことができる。
【0086】
かかる場合に、１段目の偏向器２２６の電極３－１に印加する電位Ｖ３１は、以下の式（１０－１）で定義できる。１段目の偏向器２２６の電極３－２に印加する電位Ｖ３２は、以下の式（１０－２）で定義できる。１段目の偏向器２２６の電極３－３に印加する電位Ｖ３３は、以下の式（１０－３）で定義できる。１段目の偏向器２２６の電極３－４に印加する電位Ｖ３４は、以下の式（１０－４）で定義できる。１段目の偏向器２２６の電極３－５に印加する電位Ｖ３５は、以下の式（１０－５）で定義できる。１段目の偏向器２２６の電極３－６に印加する電位Ｖ３６は、以下の式（１０－６）で定義できる。１段目の偏向器２２６の電極３－７に印加する電位Ｖ３７は、以下の式（１０－７）で定義できる。１段目の偏向器２２６の電極３－８に印加する電位Ｖ３８は、以下の式（１０－８）で定義できる。
【0087】
【数10】
【0088】
一方、２段目の偏向器２２７の電極４－１に印加する電位Ｖ４１は、以下の式（１１－１）で定義できる。２段目の偏向器２２７の電極４－２に印加する電位Ｖ４２は、以下の式（１１－２）で定義できる。２段目の偏向器２２７の電極４－３に印加する電位Ｖ４３は、以下の式（１１－３）で定義できる。２段目の偏向器２２７の電極４－４に印加する電位Ｖ４４は、以下の式（１１－４）で定義できる。２段目の偏向器２２７の電極４－５に印加する電位Ｖ４５は、以下の式（１１－５）で定義できる。２段目の偏向器２２７の電極４－６に印加する電位Ｖ４６は、以下の式（１１－６）で定義できる。２段目の偏向器２２７の電極４－７に印加する電位Ｖ４７は、以下の式（１１－７）で定義できる。２段目の偏向器２２７の電極４－８に印加する電位Ｖ４８は、以下の式（１１－８）で定義できる。
【0089】
【数11】
【0090】
ここで、マルチ１次電子ビーム２０での走査の場合と同様、電圧の大きさＶ２は中心からの距離に比例する。θ２は偏向方向の角度θ′を決める。これをＶ３１～Ｖ３８及びＶ４１～Ｖ４８の駆動電圧に割り振ればよい。
【0091】
なお、偏向器２２６の各電極に印加する電位と、偏向器２２７の各電極に印加する電位とは逆であっても構わない。言い換えれば、位相差Δθ２を考慮する電位が印加される偏向器が、偏向器２２７の代わりに偏向器２２６であっても良い。
【0092】
ここで、ランディングエネルギーが変更されるとマルチ２次電子ビーム３００のエネルギー状態が変化する。よって、ランディングエネルギーが変更されるとコマ収差をゼロ或いは最小にする位相差Δθ２が変化する。そこで、実施の形態１では、ランディングエネルギーと、コマ収差をゼロ或いは最小にする位相差Δθ２との関係テーブルを作成する。
【0093】
図１１は、実施の形態１におけるマルチ２次電子ビームを用いた振り戻し偏向に伴うランディングエネルギーと位相差とリターディング電位との関係を示す関係テーブル（２）の一例を示す図である。
【0094】
図１１に示すように、関係テーブル（２）では、ランディングエネルギー（Ｌ．Ｅ．）がＥ１の場合の位相差Δθ２がＢ１、及びリターディング電位ＶｒがＶｒ１と対応付けて定義される。Ｌ．Ｅ．がＥ２の場合の位相差Δθ２がＢ２、及びリターディング電位ＶｒがＶｒ２と対応付けて定義される。・・・・、Ｌ．Ｅ．がＥｎの場合の位相差Δθ２がＢｎ、及びリターディング電位ＶｒがＶｒｎと対応付けて定義される。かかる関係は、シミュレーション或いは実験により求めればよい。ランディングエネルギー（Ｌ．Ｅ．）が決まれば、リターディング電位は決まるので、関係テーブル（２）は、ランディングエネルギー（Ｌ．Ｅ．）が省略された、位相差Δθ２とリターディング電位Ｖｒとの関係を示す関係テーブルであっても良い。かかる関係テーブル（２）は、記憶装置１０９或いは位相差制御回路１３４内の記憶装置７６に格納される。
【0095】
関係テーブル（２）が記憶装置１０９に格納される場合、制御計算機１１０は、記憶装置１０９から関係テーブル（２）を読み出し、位相差制御回路１３４内の記憶装置７６に格納する。
【0096】
位相差算出部７７は、リターディング電位の大きさに応じて、マルチ２次電子ビーム３００の偏向により生じる収差を低減するように複数の偏向器２２６，２２７（第２の偏向器）の偏向方向の位相差Δθ２（第２の位相差）を算出する。そして、位相差決定部７８（第２の決定部）は、偏向器２２６，２２７のための偏向方向の位相差を、算出された位相差Δθ２に決定する。決定された位相差Δθ２は、偏向制御回路１２８に出力される。
【0097】
画像取得時には、偏向制御回路１２８は、さらに、複数の偏向器２２６，２２７の各電極に偏向方向の位相差Δθ２（第２の位相差）に応じた個別の電位Ｖ３１～Ｖ３８，Ｖ４１～Ｖ４８をそれぞれ印加する。そして、上述したように、複数の偏向器２２６，２２７は、マルチ２次電子ビーム３００を一括して偏向することにより、マルチ２次電子ビーム３００を振り戻し、マルチ１次電子ビーム２０を用いた走査を行う場合でも、マルチ２次電子ビーム３００がマルチ検出器２２２に投影する位置を不動にする。
【0098】
これにより、各２次電子ビームがマルチ検出器２２２の対応する検出素子にて検出されることができる。
【0099】
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、偏向器２１８内で中間像面（第２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。
【0100】
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。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
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。
【0104】
比較回路１０８内では、フレーム領域３０毎に、被検査画像となるフレーム画像３１（第１の画像）と、当該フレーム画像に対応する参照画像（第２の画像）とを、サブ画素単位で、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。
【0105】
そして、比較回路１０８は、フレーム画像３１（第１の画像）と、参照画像（第２の画像）とを比較する。比較回路１０８は、所定の判定条件に従って画素３６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３６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、モニタ１１７、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。
【0106】
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。
【0107】
図１２は、実施の形態１の変形例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１２において、成形アパーチャアレイ基板２０３が省略された点以外は、図１と同様である。実施の形態１の変形例１では、成形アパーチャアレイ基板２０３が無いため、マルチ１次電子ビーム２０が形成されない。そのため、１本の１次電子ビーム２００がそのまま電磁レンズ２０５側に進み、２段の偏向器２０８，２０９による１本の１次電子ビーム２００のビーム偏向によって、１本の１次電子ビーム２００で基板１０１を走査する。
或いは、図１の構成にさらに、成形アパーチャアレイ基板２０３の前段若しくは後段に１本のビームだけを通過させて残りのビームは遮蔽する図示しないビーム選択アパーチャを配置して、マルチ１次電子ビーム２０の中から１本の１次電子ビームを生成しても構わない。偏向器２０８，２０９（２２６，２２７）の制御内容は、上述した内容と同様である。その他の内容は上述した内容と同様である。
このように、マルチ電子ビームを用いる場合だけではなく、シングル電子ビームを用いる場合にも、同様に適用できる。
或いは、図１の構成にさらに、成形アパーチャアレイ基板２０３の前段若しくは後段に１本のビームだけを通過させて残りのビームは遮蔽する図示しないビーム選択アパーチャを配置して、マルチ１次電子ビーム２０の中から１本の１次電子ビームを生成しても構わない。偏向器２０８，２０９（２２６，２２７）の制御内容は、上述した内容と同様である。その他の内容は上述した内容と同様である。
このように、マルチ電子ビームを用いる場合だけではなく、シングル電子ビームを用いる場合にも、同様に適用できる。
【0108】
上述した例では、１段目の偏向器２０９に印加する基準電圧となる偏向角ＶＵ１と２段目の偏向器２０９に印加する基準電圧となる偏向角ＶＬ１とを共にＶ１として、式（４－１）～式（４－８）と式（５－１）～式（５－８）（式（６－１）～式（６－８）と式（７－１）～式（７－８））に用いたがこれに限るものではない。以下、実施の形態１の変形例２として説明する。実施の形態１の変形例２では、マルチビームを用いる場合でもシングルビームを用いる場合でも構わない。よって、検査装置１００の構成は、図１或いは図１２と同様である。また、２段の偏向器が、静電偏向器であっても磁場偏向器であっても構わない。
【0109】
図１３は、実施の形態１の変形例２における２段の偏向器の偏向角を説明するための図である。図１３では、電子ビームを２段の偏向器２０８，２０９で偏向し、電磁レンズ２０７で１次電子ビーム２００を基板１０１に結像させる様子の一例を示す。図１３において、１段目の偏向器２０９が偏向する角度が偏向角ＶＵ１（偏向角１）である。また、２段目の偏向器２０８が偏向する角度が偏向角ＶＬ１（偏向角２）である。
偏向角１，２は、静電偏向器であれば電圧に相当し、磁場偏向器であればコイルに流す電流に相当する。
偏向角１，２は、静電偏向器であれば電圧に相当し、磁場偏向器であればコイルに流す電流に相当する。
【0110】
図１４は、実施の形態１の変形例２における２段の偏向器の位相差を説明するための図である。図１４の例では、１段目の偏向器２０９で＋ｘ方向と－ｙ方向に合成した偏向方向１に電子ビームを偏向する。そして、２段目の偏向器２０８で－ｘ方向と＋ｙ方向に合成した偏向方向２に電子ビームを偏向する。かかる場合、基準軸となる例えばｘ軸から偏向方向１への位相角度α１とｘ軸から偏向方向２への位相角度α２との差分（α２－α１）が偏向位相差となる。
【0111】
図１５は、実施の形態１の変形例２におけるランディングエネルギーと偏向収差と位相差との関係の一例を示す図である。図１５において縦軸に偏向収差を示す。横軸に位相差Δθ（偏向位相差）を示す。図１５の例では、ランディングエネルギーＬ．Ｅ．毎の偏向収差と偏向位相差との関係を示している。
図１６は、実施の形態１の変形例２におけるランディングエネルギーと偏向収差と偏向角比との関係の一例を示す図である。図１６において縦軸に偏向収差を示す。横軸に１段目の偏向器の偏向角ＶＵと２段目の偏向器の偏向角ＶＬと偏向角比（ＶＬ／ＶＵ）（電圧比）を示す。図１６の例では、ランディングエネルギーＬ．Ｅ．毎の偏向収差と偏向角比との関係を示している。
図１５及び図１６に示すように、ランディングエネルギーＬ．Ｅ．毎に、偏向位相差Δθ及び／或いは偏向角比（ＶＬ／ＶＵ）によって収差が変化することがわかる。よって、各実施の形態において、１次電子ビームでの走査に使用する偏向角ＶＵ１と偏向角ＶＬ１とを共にＶ１として偏向角比＝１に限定せずに、ずらしても良い。
図１６は、実施の形態１の変形例２におけるランディングエネルギーと偏向収差と偏向角比との関係の一例を示す図である。図１６において縦軸に偏向収差を示す。横軸に１段目の偏向器の偏向角ＶＵと２段目の偏向器の偏向角ＶＬと偏向角比（ＶＬ／ＶＵ）（電圧比）を示す。図１６の例では、ランディングエネルギーＬ．Ｅ．毎の偏向収差と偏向角比との関係を示している。
図１５及び図１６に示すように、ランディングエネルギーＬ．Ｅ．毎に、偏向位相差Δθ及び／或いは偏向角比（ＶＬ／ＶＵ）によって収差が変化することがわかる。よって、各実施の形態において、１次電子ビームでの走査に使用する偏向角ＶＵ１と偏向角ＶＬ１とを共にＶ１として偏向角比＝１に限定せずに、ずらしても良い。
【0112】
図１７は、実施の形態１の変形例２における位相差算出回路の内部構成の他の一例を示す図である。図１７において、位相差制御回路１３４内に、さらに、電圧比算出部８２と電圧比決定部８４と電圧比算出部８７と電圧比決定部８８とを追加した点以外は、図９と同様である。
リターディング電位取得部７０、位相差算出部７２、位相差決定部７３、位相差算出部７７、位相差決定部７８、偏向角比算出部８２、偏向角比決定部８４、偏向角比算出部８７、及び偏向角比決定部８８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。リターディング電位取得部７０、位相差算出部７２、位相差決定部７３、位相差算出部７７、位相差決定部７８、偏向角比算出部８２、偏向角比決定部８４、偏向角比算出部８７、及び偏向角比決定部８８に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１８若しくは位相差制御回路１３４内の図示しないメモリにその都度格納される。
リターディング電位取得部７０、位相差算出部７２、位相差決定部７３、位相差算出部７７、位相差決定部７８、偏向角比算出部８２、偏向角比決定部８４、偏向角比算出部８７、及び偏向角比決定部８８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。リターディング電位取得部７０、位相差算出部７２、位相差決定部７３、位相差算出部７７、位相差決定部７８、偏向角比算出部８２、偏向角比決定部８４、偏向角比算出部８７、及び偏向角比決定部８８に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１８若しくは位相差制御回路１３４内の図示しないメモリにその都度格納される。
【0113】
また、記憶装置７１には、１次電子ビーム用のランディングエネルギーと偏向収差と位相差との関係、及びランディングエネルギーと偏向収差と偏向角比との関係とを示す関係データ（１）が格納される。記憶装置７６には、２次電子ビーム用のランディングエネルギーと偏向収差と位相差との関係、及びランディングエネルギーと偏向収差と偏向角比との関係とを示す関係データ（２）が格納される。
【0114】
上述したように、ランディングエネルギー（ＬＥ）とリターディング電位の一方が決まれば、他方も決まる。
【0115】
まず、リターディング電位取得部７０は、リターディング電位制御回路１３０からリターディング電位を取得する。
【0116】
位相差算出部７２は、関係データ（１）を参照して、基板１０１に印加するリターディング電位の大きさに応じて、偏向収差が予め設定された閾値以下になる２段の偏向器２０８，２０９のための偏向位相差Δθ１を算出する。そして、位相差決定部７３（第１の決定部）は、２段の偏向器２０９，２０８のための偏向方向の位相差を、算出された位相差Δθ１に決定する。決定された位相差Δθ１は、偏向制御回路１２８に出力される。
及び／或いは、偏向角比算出部８２は、関係データ（１）を参照して、基板１０１に印加するリターディング電位の大きさに応じて、偏向収差が予め設定された閾値以下になる２段の偏向器２０８，２０９のための偏向角比ＶＬ１／ＶＵ１を算出する。そして、電圧比決定部８３は、２段の偏向器２０９，２０８のための偏向角比を、算出された偏向角比ＶＬ１／ＶＵ１に決定する。決定された偏向角比ＶＬ１／ＶＵ１は、偏向制御回路１２８に出力される。
及び／或いは、偏向角比算出部８２は、関係データ（１）を参照して、基板１０１に印加するリターディング電位の大きさに応じて、偏向収差が予め設定された閾値以下になる２段の偏向器２０８，２０９のための偏向角比ＶＬ１／ＶＵ１を算出する。そして、電圧比決定部８３は、２段の偏向器２０９，２０８のための偏向角比を、算出された偏向角比ＶＬ１／ＶＵ１に決定する。決定された偏向角比ＶＬ１／ＶＵ１は、偏向制御回路１２８に出力される。
【0117】
また、位相差算出部７７は、関係データ（２）を参照して、基板１０１に印加するリターディング電位の大きさに応じて、偏向収差が予め設定された閾値以下になる２段の偏向器２２６，２２７のための偏向位相差Δθ２を算出する。そして、位相差決定部７８（第２の決定部）は、２段の偏向器２２６，２２７のための偏向方向の位相差を、算出された位相差Δθ２に決定する。決定された位相差Δθ２は、偏向制御回路１２８に出力される。
及び／或いは、偏向角比算出部８７は、関係データ（２）を参照して、基板１０１に印加するリターディング電位の大きさに応じて、偏向収差が予め設定された閾値以下になる２段の偏向器２２６，２２７のための偏向角比ＶＬ２／ＶＵ２を算出する。そして、偏向角比決定部８３は、２段の偏向器２２６，２２７のための偏向角比を、算出された偏向角比ＶＬ２／ＶＵ２に決定する。決定された偏向角比ＶＬ２／ＶＵ２は、偏向制御回路１２８に出力される。
及び／或いは、偏向角比算出部８７は、関係データ（２）を参照して、基板１０１に印加するリターディング電位の大きさに応じて、偏向収差が予め設定された閾値以下になる２段の偏向器２２６，２２７のための偏向角比ＶＬ２／ＶＵ２を算出する。そして、偏向角比決定部８３は、２段の偏向器２２６，２２７のための偏向角比を、算出された偏向角比ＶＬ２／ＶＵ２に決定する。決定された偏向角比ＶＬ２／ＶＵ２は、偏向制御回路１２８に出力される。
【0118】
これにより、実施の形態１の変形例２において、１段目の偏向器２０９に印加する基準電圧となる偏向角ＶＵ１と２段目の偏向器２０９に印加する基準電圧となる偏向角ＶＬ１との一方をＶ１とし他方を偏向角比ＶＬ１／ＶＵ１によって求めた偏向角を用いて、式（４－１）～式（４－８）と式（５－１）～式（５－８）（式（６－１）～式（６－８）と式（７－１）～式（７－８））を算出すればよい。
【0119】
同様に、実施の形態１の変形例２において、１段目の偏向器２２６に印加する基準電圧となる偏向角ＶＵ２と２段目の偏向器２２７に印加する基準電圧となる偏向角ＶＬ２との一方をＶ２とし他方を偏向角比ＶＬ２／ＶＵ２によって求めた偏向角を用いて、式（１０－１）～式（１０－８）と式（１１－１）～式（１１－８）を算出すればよい。
【0120】
以上のように、実施の形態１によれば、ビームのエネルギー状態が変化する場合でも偏向器２０９，２０８による走査量に応じた収差を補正できる。同様に、ビームのエネルギー状態が変化する場合でも偏向器２２６，２２７による振り戻し偏向量に応じた収差を補正できる。
【0121】
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、及び参照画像作成回路１１２等は、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。
【0122】
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。上述した例では、マルチ１次電子ビーム２０を用いた走査に起因した収差の補正と、マルチ２次電子ビーム３００を用いた振り戻し偏向に起因した収差の補正との両方を実施する場合について説明したが、これに限るものではない。マルチ１次電子ビーム２０を用いた走査に起因した収差の補正と、マルチ２次電子ビーム３００を用いた振り戻し偏向に起因した収差の補正との一方を行う場合であっても良い。
２段の偏向器２０８，２０９と、２段の偏向器２２６，２２７は、２段に限るものではなく、２段以上であればよい。
２段の偏向器２０８，２０９と、２段の偏向器２２６，２２７は、２段に限るものではなく、２段以上であればよい。
【0123】
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。
【0124】
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画像取得装置、マルチ電子ビーム画像取得方法、電子ビーム画像取得装置及び電子ビーム画像取得方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【0125】
２０ マルチ１次電子ビーム
２１ 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
７０ リターディング電位取得部
７１，７６ 記憶装置
７２ 位相差算出部
７３ 位相差決定部
７７ 位相差算出部
７８ 位相差決定部
８２ 偏向角比算出部
８４ 偏向角比決定部
８７ 偏向角比算出部
８８ 偏向角比決定部
１００ 検査装置
１０１ 基板
１０２ 電子ビームカラム
１０３ 検査室
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
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 位相差制御回路
１４２ ステージ駆動機構
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
２０２，２０５，２０７ 磁気レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
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
２１６ ミラー
２１８ 偏向器
２２２ マルチ検出器
２２４ 投影レンズ
２２６，２２７ 偏向器
３００ マルチ２次電子ビーム
３３０ 検査領域
３３２ チップ
２１ 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
７０ リターディング電位取得部
７１，７６ 記憶装置
７２ 位相差算出部
７３ 位相差決定部
７７ 位相差算出部
７８ 位相差決定部
８２ 偏向角比算出部
８４ 偏向角比決定部
８７ 偏向角比算出部
８８ 偏向角比決定部
１００ 検査装置
１０１ 基板
１０２ 電子ビームカラム
１０３ 検査室
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
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 位相差制御回路
１４２ ステージ駆動機構
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
２０２，２０５，２０７ 磁気レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
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
２１６ ミラー
２１８ 偏向器
２２２ マルチ検出器
２２４ 投影レンズ
２２６，２２７ 偏向器
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8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】