特許 7150634 電子線照射装置および電子ビームの位置合わせ方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-30

(45)【発行日】2022-10-11

(54)【発明の名称】電子線照射装置および電子ビームの位置合わせ方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/04 20060101AFI20221003BHJP

   G21K 5/04 20060101ALI20221003BHJP

   H01J 37/147 20060101ALI20221003BHJP

   H01J 37/22 20060101ALI20221003BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20221003BHJP

【ＦＩ】

H01J37/04 B

G21K5/04 E

H01J37/147 B

H01J37/22 502B

H01J37/22 502H

H01J37/28 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019029446

(22)【出願日】2019-02-21

(65)【公開番号】P2020136122

(43)【公開日】2020-08-31

【審査請求日】2021-12-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】230104019

【弁護士】

【氏名又は名称】大野 聖二

(74)【代理人】

【識別番号】230112025

【弁護士】

【氏名又は名称】小林 英了

(74)【代理人】

【識別番号】230117802

【弁護士】

【氏名又は名称】大野 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100106840

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 耕司

(74)【代理人】

【識別番号】100131451

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 理

(74)【代理人】

【識別番号】100167933

【弁理士】

【氏名又は名称】松野 知紘

(74)【代理人】

【識別番号】100174137

【弁理士】

【氏名又は名称】酒谷 誠一

(74)【代理人】

【識別番号】100184181

【弁理士】

【氏名又は名称】野本 裕史

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 賢治

(72)【発明者】

【氏名】岡田 真一

(72)【発明者】

【氏名】田島 涼

(72)【発明者】

【氏名】狩俣 努

【審査官】後藤 大思

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１８３００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１９０８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２１６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アライナを通過した電子ビームを複数の電極を有する偏向器で偏向させる電子線照射装置における電子ビームの位置合わせ方法であって、
前記複数の電極の１つに試験電圧を印加し、他の電極に基準電圧を印加して前記電子ビームの像を検出することを、前記複数の電極のそれぞれについて行い、
各電極に対応する前記電子ビームの像の位置に基づいて前記電子ビームの位置ずれを特定し、
前記電子ビームの位置ずれがキャンセルされるよう前記アライナの偏向を調整する、電子ビームの位置合わせ方法。

【請求項2】

前記電子ビームの位置を含む画像において、基準位置から最も離れている電子ビームの像の位置に基づいて、前記位置ずれを特定する、請求項１に記載の電子ビームの位置合わせ方法。

【請求項3】

前記位置ずれが明確でない場合、
前記複数の電極の１つに前記試験電圧より大きい電圧を印加し、他の電極に基準電圧を印加して前記電子ビームの像を検出することを、前記複数の電極のそれぞれについて行い、
各電極に対応する前記電子ビームの像の位置に基づいて電子ビームの位置ずれを特定する、請求項１または２に記載の電子ビームの位置合わせ方法。

【請求項4】

前記電子ビームの位置ずれがキャンセルされるよう前記アライナの偏向を調整した後、前記位置ずれがキャンセルされたか否かを確認する、請求項１乃至３のいずれかに記載の電子ビームの位置合わせ方法。

【請求項5】

前記複数の電極の１つに確認電圧を印加し、他の電極に基準電圧を印加して前記電子ビームの像を検出することを、前記複数の電極のそれぞれについて行い、各電子ビームに対応する前記電子ビームの像の位置に基づいて、前記位置ずれがキャンセルされたか否かの確認を行う、請求項４に記載の電子ビームの位置合わせ方法。

【請求項6】

アライナを通過した電子ビームを複数の磁極を有する偏向器で偏向させる電子線照射装置における電子ビームの位置合わせ方法であって、
前記複数の磁極の１つに試験電流を流し、他の磁極に基準電流を流して前記電子ビームの像を検出することを、前記複数の磁極のそれぞれについて行い、
各磁極に対応する前記電子ビームの像の位置に基づいて前記電子ビームの位置ずれを特定し、
前記電子ビームの位置ずれがキャンセルされるよう前記アライナの偏向を調整する、電子ビームの位置合わせ方法。

【請求項7】

電子ビームを偏向して前記電子ビームの位置合わせをするアライナと、
複数の電極を有し、前記アライナを通過した電子ビームを偏向させる偏向器と、
前記アライナによる偏向を調整する調整手段と、を備え、
前記調整手段は、
前記複数の電極の１つに試験電圧を印加し、他の電極に基準電圧を印加して前記電子ビームの像を検出することを、前記複数の電極のそれぞれについて行い、
各電極に対応する前記電子ビームの像の位置に基づいて前記電子ビームの位置ずれを特定し、
前記電子ビームの位置ずれがキャンセルされるよう前記アライナの偏向を調整する、電子線照射装置。

【請求項8】

電子ビームを偏向して前記電子ビームの位置合わせをするアライナと、
複数の磁極を有し、前記アライナを通過した電子ビームを偏向させる偏向器と、
前記アライナによる偏向を調整する調整手段と、を備え、
前記調整手段は、
前記複数の磁極の１つに試験電流を流し、他の磁極に基準電流を流して前記電子ビームの像を検出することを、前記複数の磁極のそれぞれについて行い、
各磁極に対応する前記電子ビームの像の位置に基づいて前記電子ビームの位置ずれを特定し、
前記電子ビームの位置ずれがキャンセルされるよう前記アライナの偏向を調整する、電子線照射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子ビームの位置合わせ機能を有する電子線照射装置および電子線照射装置における電子ビームの位置合わせ方法に関する。

【背景技術】

【0002】

偏向器を介して電子ビームを試料に照射する電子線検査装置やＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）に用いられる電子線照射装置では、電子ビームの位置合わせを行う必要がある。位置合わせを行うために、偏向器における複数の電極のそれぞれに電流計を接続し、どの電極にどれだけの電流が流れたかを測定し、プロファイルを生成することが行われてきた。

【0003】

しかし、偏向器における電極の数だけ電流計を接続する必要があり、調整コストが高くなるし、手間もかかるという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００３－１３２８３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、簡易に電子ビームの位置合わせを行うことができる電子線照射装置、および、簡易な電子線照射装置における電子ビームの位置合わせ方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様によれば、アライナを通過した電子ビームを複数の電極を有する偏向器で偏向させる電子線照射装置における電子ビームの位置合わせ方法であって、前記複数の電極の１つに試験電圧を印加し、他の電極に基準電圧を印加して前記電子ビームの像を検出することを、前記複数の電極のそれぞれについて行い、各電極に対応する前記電子ビームの像の位置に基づいて前記電子ビームの位置ずれを特定し、前記電子ビームの位置ずれがキャンセルされるよう前記アライナの偏向を調整する、電子ビームの位置合わせ方法が提供される。

【0007】

前記電子ビームの位置を含む画像において、基準位置から最も離れている電子ビームの像の位置に基づいて、前記位置ずれを特定してもよい。

【0008】

前記位置ずれが明確でない場合、前記複数の電極の１つに前記試験電圧より大きい電圧を印加し、他の電極に基準電圧を印加して前記電子ビームの像を検出することを、前記複数の電極のそれぞれについて行い、各電極に対応する前記電子ビームの像の位置に基づいて電子ビームの位置ずれを特定してもよい。

【0009】

前記電子ビームの位置ずれがキャンセルされるよう前記アライナの偏向を調整した後、前記位置ずれがキャンセルされたか否かを確認してもよい。

【0010】

具体例として、前記複数の電極の１つに確認電圧を印加し、他の電極に基準電圧を印加して前記電子ビームの像を検出することを、前記複数の電極のそれぞれについて行い、各電子ビームに対応する前記電子ビームの像の位置に基づいて、前記位置ずれがキャンセルされたか否かの確認を行ってもよい。

【0011】

本発明の別の態様によれば、アライナを通過した電子ビームを複数の磁極を有する偏向器で偏向させる電子線照射装置における電子ビームの位置合わせ方法であって、前記複数の磁極の１つに試験電流を流し、他の磁極に基準電流を流して前記電子ビームの像を検出することを、前記複数の磁極のそれぞれについて行い、各磁極に対応する前記電子ビームの像の位置に基づいて前記電子ビームの位置ずれを特定し、前記電子ビームの位置ずれがキャンセルされるよう前記アライナの偏向を調整する、電子ビームの位置合わせ方法が提供される。

【0012】

本発明の別の態様によれば、電子ビームを偏向して前記電子ビームの位置合わせをするアライナと、複数の電極を有し、前記アライナを通過した電子ビームを偏向させる偏向器と、前記アライナによる偏向を調整する調整手段と、を備え、前記調整手段は、前記複数の電極の１つに試験電圧を印加し、他の電極に基準電圧を印加して前記電子ビームの像を検出することを、前記複数の電極のそれぞれについて行い、各電極に対応する前記電子ビームの像の位置に基づいて前記電子ビームの位置ずれを特定し、前記電子ビームの位置ずれがキャンセルされるよう前記アライナの偏向を調整する、電子線照射装置が提供される。

【0013】

本発明の別の態様によれば、電子ビームを偏向して前記電子ビームの位置合わせをするアライナと、複数の磁極を有し、前記アライナを通過した電子ビームを偏向させる偏向器と、前記アライナによる偏向を調整する調整手段と、を備え、前記調整手段は、前記複数の磁極の１つに試験電流を流し、他の磁極に基準電流を流して前記電子ビームの像を検出することを、前記複数の磁極のそれぞれについて行い、各磁極に対応する前記電子ビームの像の位置に基づいて前記電子ビームの位置ずれを特定し、前記電子ビームの位置ずれがキャンセルされるよう前記アライナの偏向を調整する、電子線照射装置が提供される。

【発明の効果】

【0014】

簡易に電子ビームの位置合わせをできる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】一実施形態に係る電子線照射装置を模式的に示す図。

【図2A】電子源１と２次ビームの位置との関係を模式的に示す図。

【図2B】電子源１と２次ビームの位置との関係を模式的に示す図。

【図2C】電子源１の電子ビームの位置合わせを模式的に示す図。

【図3】アライナ２を模式的に示す上面図。

【図4】偏向器３を模式的に示す上面図。

【図5】アライナ２の調整手法の概略を説明するフローチャート。

【図6A】２次ビームの像を含む画像の一例を模式的に示す図。

【図6B】２次ビームの像を含む画像の一例を模式的に示す図。

【図7】アライナ２の調整手法の詳細を説明するフローチャート。

【図8A】位置ずれが明確でない例を示す図。

【図8B】位置ずれが明確となった例を示す図。

【図9A】８極の偏向器において電子ビームの位置ずれがある場合の画像を模式的に示す図。

【図9B】８極の偏向器において電子ビームの位置合わせ後の画像を模式的に示す図。

【図10】本発明を適用したＳＥＭを模式的に示す図。

【図11】本発明を適用したマルチＳＥＭを模式的に示す図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

【0017】

図１は、一実施形態に係る電子線照射装置を模式的に示す図である。電子線照射装置は、ガンユニット１０の筐体１１内に配置された電子源１（ガン）およびアライナ２と、コラム２０の筐体２１内に配置された偏向器３（多極子）、試料Ｗが載置されるステージ４および検出器５（フォトマルチプライヤ）とを備えている。以下、アライナ２および偏向器３は複数の電極を有する静電偏向器であるとする。

【0018】

電子源１は電子ビームを発生させる。アライナ２は、後述する偏向器３の位置合わせのために、電子源１からの電子ビームを偏向させる。アライナ２を通過した電子ビームは、ガンユニット１０の筐体１１の開口およびコラム２０の筐体２１の開口を通って、コラム２０内に入る。偏向器３はステージ４上の試料Ｗをスキャンするために電子ビームを偏向する。検出器５は試料Ｗで反射された電子ビームを検出し、電子ビームの像を含む画像を形成する。以下、電子源１から試料Ｗに照射される電子ビームを１次ビームと呼び、試料Ｗから検出器５までの電子ビームを２次ビームと呼ぶことがある。

【0019】

ガンユニット１０の筐体１１とコラム２０の筐体２１はボルト（不図示）などで互いに固定されて組み立てられる。筐体どうしの組み立て誤差がなく、電子源１の取り付け誤差もない理想的な状態であれば、偏向器３におけるすべての電極に基準電圧（例えば、０Ｖ）を印加した場合、１次ビームは試料Ｗの中心に到達する。その結果、検出器５によって形成される画像の中心（基準位置）に２次ビームの像Ｐが現れる（図２Ａ参照）。

【0020】

しかし、実際には、ガンユニット１０の筐体１１とコラム２０の筐体２１とがずれて組み立てられたり、電子源１に取り付け誤差があったりすると、偏向器３におけるすべての電極に基準電圧を印加した場合であっても、１次ビームは試料Ｗの中心からずれた位置に到達する。その結果、検出器５によって形成される画像の中心からずれた位置に２次ビームの像が現れる。例えば、１次ビームがｘ方向にずれている場合、２次ビームの像Ｐもｘ方向にずれて現れる（図２Ｂ参照）。

【0021】

偏向器３の直前にアパーチャが配置される場合には１次ビームの位置調整は不要であるが、レンズ（不図示）やアライナ２の構成によっては偏向器３に起因する収差や歪が顕著になることがある。そのような場合に、位置の調整が必要となる。

【0022】

このような場合の調整用にアライナ２が用いられる。すなわち、偏向器３におけるすべての電極に基準電圧を印加した場合に、試料Ｗの中心に１次ビームが到達するよう、言い換えると、２次ビームの像が画像の中心に位置するよう、アライナ２で調整（電子ビームを偏向）して電子ビームの位置合わせを行う必要がある（図２Ｃ参照）。

【0023】

以下、アライナ２および偏向器３の構成例を説明した上で、アライナ２の調整手法を説明する。

【0024】

図３は、アライナ２を模式的に示す上面図である。アライナ２は複数（本実施形態では、＋ｘ方向、－ｘ方向、＋ｙ方向および－ｙ方向の４つ）の電極２ｘｐ，２ｘｍ，２ｙｐ，２ｙｍを有する。例えば、＋ｘ方向の電極２ｘｐに正電圧を印加すると、１次ビームは＋ｘ方向に偏向する。各電極に印加する電圧と、１次ビームの偏向方向および偏向量との関係は一意に定まり、シミュレーションや計算で把握できる。なお、少なくとも４つの電極を設けることで、１次ビームを任意の方向に偏向できる。

【0025】

上述したように、アライナ２は、偏向器３におけるすべての電極に基準電圧を印加した場合に、電子源１からの１次ビームが試料Ｗの中心に到達するよう調整される。すなわち、アライナ２の各電極には固定の電圧が印加される。

【0026】

図４は、偏向器３を模式的に示す上面図である。偏向器３もアライナ２と同様の構成とすることができ、複数（本実施形態では、＋ｘ方向、－ｘ方向、＋ｙ方向および－ｙ方向の４つ）の電極３ｘｐ，３ｘｍ，３ｙｐ，３ｙｍを有する。例えば、＋ｘ方向、－ｘ方向、＋ｙ方向の電極３ｘｐ，３ｘｍ，３ｙｐを基準電圧に固定し、－ｙ方向の電極３ｙｍに印加する電圧を徐々に高くすることで、試料Ｗにおける１次ビームが到達する位置は－ｙ方向に徐々に移動する。

【0027】

上述したように、偏向器３は試料Ｗをスキャンするために用いられる。

【0028】

図５は、アライナ２の調整手法の概略を説明するフローチャートである。

【0029】

まず、偏向器３における１つの電極に試験電圧（例えば、基準電圧＋３０Ｖ）を印加し、他の３つの電極に基準電圧を印加し、２次ビームの像を取得する。以上を各電極３ｘｐ，３ｘｍ，３ｙｐ，３ｙｍについて行う（ステップＳ１）。そして、その結果から１次ビームが、当該電極において（この場合、偏向器３）どの方向にどの程度ずれているかを特定する（ステップＳ２）。

【0030】

図６Ａは、２次ビームの像を含む画像の一例を模式的に示す図であり、試料Ｗの中心に黒丸があるパターンを観察した場合を示している。点Ｐｘｐ，Ｐｘｍ，Ｐｙｐ，Ｐｙｍは、それぞれ電極３ｘｐ，３ｘｍ，３ｙｐ，３ｙｍに試験電圧を印加した場合に現れる２次ビームの像の位置である。図６Ａでは、点Ｐｘｐ，Ｐｘｍ，Ｐｙｐ，Ｐｙｍを４頂点とする四角形（以下、「四角形Ｐｘｐ，Ｐｘｍ，Ｐｙｐ，Ｐｙｍ」という）は正方形となっており、中心Ｏと各点Ｐｘｐ，Ｐｘｍ，Ｐｙｐ，Ｐｙｍとの距離は互いに等しい。この場合、点Ｐｘｐ，Ｐｘｍ，Ｐｙｐ，Ｐｙｍはそれぞれ理論上の座標と一致し、１次ビームの位置ずれはないと特定される。

【0031】

図６Ｂは、２次ビームの像を含む画像の一例を模式的に示す図である。図６Ｂでは、四角形Ｐｘｐ，Ｐｘｍ，Ｐｙｐ，Ｐｙｍは正方形となっていない。そして、中心Ｏと位置Ｐｘ０との距離が最も長い（なお、点ＰｘＯは点Ｐｘｐの理論上の座標を示す）。この場合、１次ビームは電極３ｘｍ側（左側）にずれており、具体的には点Ｐｘｍと点Ｐｘｐを結ぶ直線上にある。そして、点Ｏ－点Ｐｘｍ間の距離に対する点Ｏ－点Ｐｘｐ間の距離が長いほど、ずれ量が大きい。図６Ｂでは、１次ビームと電極３ｘｍとの距離が他の電極との距離より近く、他の電極の電界の影響を受けて、電極３ｘｍから本来の電圧が１次ビームにかからず、偏向量が理論値より少なくなっているのである。

【0032】

このように、中心Ｏから最も離れている点（電子ビームの像）の位置に基づいて、１次ビームがずれている方向と、ずれている量が特定される。

【0033】

図５に戻り、ステップＳ２で特定された位置ずれをキャンセルするよう、アライナ２の偏向を調整する（ステップＳ３）。具体的には、アライナ２の偏向方向を調整すべく、図６Ｂに示すように位置ずれが生じているのであれば、電極２ｘｐ側に偏向すべく、アライナ２の電極２ｘｍ，２ｙｐ，２ｙｍは基準電圧とし、電極２ｘｐに基準電圧より＋高い電圧を印加する。また、アライナ２の偏向量を調整すべく、電圧の大きさは、図６Ｂの点Ｏ－点Ｐｘｍ間の距離に対する点Ｏ－点Ｐｘｐ間の距離に相当（比例）するものとする。なお、図７を用いて後述するが、必ずしも１回の調整で正確に位置ずれをキャンセルできるとは限らないので、位置ずれをキャンセルできたかを確認し、できていない場合にはさらなる調整をするのがよい。

【0034】

以上のようにすることで、各電極に流れる電流を測定するといった手間をかけることなく、簡便にアライナ２の各電極に印加すべき電圧を調整できる。

【0035】

図７は、アライナ２の調整手法の詳細を説明するフローチャートである。

【0036】

まず、図５のステップＳ１で説明したように、偏向器３における１つの電極に試験電圧を印加し、他の３つの電極に基準電圧を印加し、２次ビームの像を取得する。以上を各電極について行う（ステップＳ１）。そして、その結果から１次ビームの位置ずれが明確か否かを判断する（ステップＳ１ａ）。

【0037】

例えば、図８Ａに示すように、四角形Ｐｘｐ，Ｐｘｍ，Ｐｙｐ，Ｐｙｍがわずかに正方形になっていない場合、どのような位置ずれが発生しているのか明確ではない。具体的には、中心Ｏと各点Ｐｘｐ，Ｐｘｍ，Ｐｙｐ，Ｐｙｍとの距離の最大値と最小値との差が閾値以下である場合、位置ずれが不明確と判断してもよい。あるいは、各点Ｐｘｐ，Ｐｘｍ，Ｐｙｐ，Ｐｙｍと、各理論値との距離の最大値が閾値以下である場合に、位置ずれが不明確と判断してもよい。

【0038】

位置ずれが不明確である場合、偏向量がより大きくなるよう、偏向器３の各電極に印加する電圧を大きく設定して（ステップＳ１ｂ）、ステップＳ１を行う。例えば、１度目のステップＳ１で印加したのが基準電圧＋３０Ｖである場合、２度目のステップＳ２ではその２倍の基準電圧＋６０Ｖとする。

【0039】

このようにすることで、図８Ｂに示すように、四角形Ｐｘｐ，Ｐｘｍ，Ｐｙｐ，Ｐｙｍの正方形からのずれが大きくなる。

【0040】

以上を位置ずれが明確になるまで行い、位置ずれを特定する（ステップＳ２）。そして、特定された位置ずれをキャンセルするよう、アライナ２の各電極に印加する電圧を印加する（ステップＳ３）。

【0041】

そして、この状態で位置ずれがキャンセルされたことを確認すべく、偏向器３における１つの電極に確認電圧（例えば、基準電圧＋３０Ｖ）を印加し、他の３つの電極に基準電圧を印加し、２次ビームの像を取得する。以上を各電極について行う（ステップＳ３ａ）。

【0042】

これにより位置ずれがキャンセルされていれば（ステップＳ３ｂのＹＥＳ）、調整処理を完了する。位置ずれがキャンセルされたか否かは、四角形Ｐｘｐ，Ｐｘｍ，Ｐｙｐ，Ｐｙｍが正方形とみなせるか否かで判断できる。具体的には、中心Ｏと各点Ｐｘｐ，Ｐｘｍ，Ｐｙｐ，Ｐｙｍとの距離の最大値と最小値との差が閾値以下である場合、位置ずれがキャンセルされたと判断してもよい。あるいは、各点Ｐｘｐ，Ｐｘｍ，Ｐｙｐ，Ｐｙｍと、各理論値との距離の最大値が閾値以下である場合に、位置ずれがキャンセルされたと判断してもよい。また、各点Ｐｘｐ，Ｐｘｍ，Ｐｙｐ，Ｐｙｍと、各理論値との距離の絶対値和が閾値以下である場合に、位置ずれがキャンセルされたと判断してもよい。

【0043】

一方、位置ずれがキャンセルされていない場合（ステップＳ３ｂのＮＯ）、再度アライナ２を調整する（ステップＳ３）。具体的には、前回のステップＳ３で調整が不足している場合、偏向量が大きくなるようアライナ２の各電極に印加する電圧を大きくする。逆に、前回のステップＳ３で調整が過剰であった場合、偏向量が小さくなるようアライナ２の各電極に印加する電圧を小さく（例えば半分に）する。

【0044】

以上を位置ずれがキャンセルされるまで行う。

【0045】

このように、本実施形態では、偏向器３の各電極に１つずつ試験電圧を印加して２次ビームの像を検出することで電子ビームの位置ずれを特定し、この位置ずれをキャンセルするようアライナ２の偏向を調整する。そのため、簡易にアライナ２の調整が可能となる。

【0046】

なお、上述した調整手法の少なくとも一部を手動で行ってもよいし、調整手段を設けて自動で行ってもよい。また、アライナ２および／または偏向器３は、電極を備える静電偏向器でなく磁極を備える磁場偏向器であってもよく、この場合、上記説明における電圧の印加を、磁極に電流を流す（磁界を与える）ことに置き換えればよい。さらに、電極や磁極の数に制限はなく、例えばｎ極である場合、上記説明における「正方形」を「正ｎ角形」に置き換えればよい。また、電子ビームの調整を行うのは電子源１の近傍（直下）に設けられるアライナ２に限られず、中心を位置合わせしたい偏向器やレンズの上流側（例えば直上）に配置したアライナで行ってもよい。

【0047】

さらに、偏向器３における極数は４つに限られず、例えば８極あるいはそれ以上であってもよい。８極の場合、１次ビームの位置ずれがあると、図９Ａに示すように、１つの電極に対応する点が大きく中心から外れて「白鳥座」のような８点となる。この場合も上述した手法で位置合わせをすることで、図９Ｂに示すほぼ正八角形することができる。

【0048】

以上説明した電子ビームの位置合わせ手法は、電子線検査装置やＳＥＭに適用可能である。

【0049】

図１０はＳＥＭの概略構成を示す概略図である。電子源１は、カソード１ａ、ウェーネルト１ｂ、アノード１ｃからなる三極電子銃で、カソード１ａはＬａＢ₆の熱カソードを空間電荷制限条件で動作させている。

【0050】

電子源１から放出され、アライナ６１ａを通過した一次電子線で正方形の成形開口６１ｂを照射し、コンデンサアライナ２で電子銃クロスオーバの像をＮＡ開口６２に結像させる。成形開口６１ｂの像はレンズ６１ｃとレンズ６３とによりレンズ６３の少し下に縮小像として形成され、さらに対物レンズ６４で試料Ｗ上に微小なプローブを作る。走査電源６５は、電子線が偏向器３，６６で二段偏向され、試料Ｗ上で２００μｍ角をラスタ走査あるいはベクタ走査できるよう設計されている。

【0051】

そして、Ｅ×Ｂレンズ６３と偏向器６６との間に配置される偏向器３の上方（電子源１側）に電子ビームの位置合わせを行うためのアライナ２’が配置され、上述した位置合わせに用いられる。

【0052】

対物レンズ６４には、電極間あるいはレンズと試料Ｗとの間で放電を起こさない範囲で最も収差係数が小さくなるような電圧を与えることのできる電源６７が接続可能とされている。しかしながら、電位コントラスト測定時用として、試料Ｗの負電圧６８よりさらに低い電圧６９も印加できるようにするため、切り換えスイッチ７０が設けられている。

【0053】

試料面から放出された二次電子でＳＥＭ画像を得る時は、減速電界型対物レンズ６４の下極として試料Ｗに隣接して光軸に近い領域に設けた軸対称電極７１には、電源６７から電圧が供給される。すべての二次電子は対物レンズ６４を通過し、Ｅ×Ｂ分離器６６によって図１０で見て右方へ偏向され、二次電子検出器５で検出される。そして、画像形成回路７２でＳＥＭ画像が形成される。

【0054】

一方、電位コントラストを測定する時は、スイッチ７０を切り換えて、電極７１に試料Ｗよりさらに低い電圧６９を供給する。これによって、軸上ポテンシャルが試料Ｗよりさらに低い値になる領域が形成される。この軸上ポテンシャルが試料Ｗ上の高い電位を持つパターンから放出された二次電子を追い戻す値になるよう調整することによって、電位コントラストを測定することができる。

【0055】

図１１は、マルチＳＥＭの概略構成を示す概略図である。図１１のマルチＳＥＭにおいて、電子源１のショットキー・シールド１ｄからＷ－Ｚｒのエミッタ１ｅを、通常の使用条件より１００μｍ程度、突出させた状態に設定している。アライナ８０を介して、エミッタ１ｅの５つの方向、すなわち、エミッタ１ｅの中心先端から光軸方向、および周辺の４つの部分からの４方向に電子ビームが放射され、これら一次電子ビームは、コンデンサレンズ８１によって集束され、円周上に４つの小さな開口が設けられた第１のマルチ開口板８２を照射する。光軸方向の電子ビームは、第１のマルチ開口板８２によって遮断される。第１のマルチ開口板８２の４つの開口を通過した電子ビームは、縮小レンズ８３の手前の点８４にクロスオーバを形成し、そして、縮小レンズ８３及び対物レンズ８５によって縮小され、試料Ｗ上に結像される。静電偏向器３及びＥＸＢ偏向器８６により、４つの一次電子ビームが同時に、Ｘ－Ｙステージ（不図示）上に載置された試料Ｗの表面をラスタスキャンされる。

【0056】

そして、縮小レンズ８３とＥＸＢ偏向器８６との間に配置される静電偏向器３の上方（電子源１側）に電子ビームの位置合わせを行うためのアライナ２’が配置され、上述した位置合わせに用いられる。

【0057】

一次電子ビームの照射により、試料Ｗの表面から二次電子ビームが放出され、該電子ビームは対物レンズ８５で加速され、ＥＸＢ偏向器８６により一次光学系から分離され、拡大レンズ８８，８９により第２のマルチ開口板９０の検出面に結像する。そして、第２のマルチ開口板９０の４つの開口を通過した二次電子ビームが、マルチ検出器５によって検出される。これにより、電気信号に変換され、電気信号は画像形成回路９１において画像形成される。図１１において、９２はＣＰＵであり、レンズ系及びステージの制御を行うとともに、画像形成回路９１において得られた画像を分析して、試料Ｗの欠陥検出、線幅測定等の評価を行う。

【0058】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。

【符号の説明】

【0059】

１ 電子源
２，２’ アライナ
２ｘｐ，２ｘｍ，２ｙｐ，２ｙｍ 電極
３ 偏向器
３ｘｐ，３ｘｍ，３ｙｐ，３ｙｍ 磁極
４ ステージ
５ 検出器
１０ ガンユニット
１１ 筐体
２０ コラム
２１ 筐体
１００ 電子線検査装置

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】