特許 7165596 マルチ電子ビーム検出器、マルチ電子ビーム検出器の製造方法、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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-26

(45)【発行日】2022-11-04

(54)【発明の名称】マルチ電子ビーム検出器、マルチ電子ビーム検出器の製造方法、及びマルチ電子ビーム検査装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/244 20060101AFI20221027BHJP

   H01J 37/29 20060101ALI20221027BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20221027BHJP

   G01N 23/225 20180101ALI20221027BHJP

【ＦＩ】

H01J37/244

H01J37/29

H01J37/28 B

G01N23/225

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019026163

(22)【出願日】2019-02-18

(65)【公開番号】P2020027793

(43)【公開日】2020-02-20

【審査請求日】2022-01-12

(31)【優先権主張番号】62/717,520

(32)【優先日】2018-08-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【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

(73)【特許権者】

【識別番号】317008610

【氏名又は名称】ニューフレアテクノロジー アメリカ，インク．

【氏名又は名称原語表記】ＮｕＦｌａｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】１２９４ Ｈａｍｍｅｒｗｏｏｄ Ａｖｅｎｕｅ，Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，ＣＡ ９４０８９，Ｕ．Ｓ．Ａ．

(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】ジョン ハートレイ

(72)【発明者】

【氏名】石井 浩一

(72)【発明者】

【氏名】安藤 厚司

【審査官】藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０４８７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１４１００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１６６４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０５３８１２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６

Ｇ０１Ｎ ２３／００－２３／２２７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電子ビームのうちそれぞれ異なる１つを検出する複数の検出素子と、
前記複数の検出素子のうちそれぞれ異なる１つを載置する複数のマウント電極と、
露出面を有する複数の層により形成され、前記複数の検出素子の一部を前記複数の層のうち上層側の露出面上にそれぞれ対応するマウント電極を介して配置し、前記複数の検出素子の他の一部を前記複数の層のうち下層側の露出面上にそれぞれ対応するマウント電極を介して配置する基板と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム検出器。

【請求項2】

前記基板内に配置され、前記基板の裏面から前記複数の層のうち前記上層側の露出面まで続く、前記複数の検出素子の一部にそれぞれ対応するマウント電極を介して接続される複数の第１の信号線と、
前記基板内に配置され、前記基板の裏面から前記複数の層のうち前記下層側の露出面まで続く、前記複数の検出素子の他の一部にそれぞれ対応するマウント電極を介して接続される複数の第２の信号線と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のマルチ電子ビーム検出器。

【請求項3】

前記複数の検出素子のうち、中央部に配置される検出素子と、周辺部に配置される検出素子との間で検出面の面積が異なることを特徴とする請求項１記載のマルチ電子ビーム検出器。

【請求項4】

第１の基板に、複数の第１の貫通孔を形成する工程と、
中央部に貫通する開口部が形成された第２の基板に、前記第１の基板上に前記第２の基板を重ねた場合に前記複数の第１の貫通孔のうち前記開口部と重ならない位置に形成された第１の貫通孔群のそれぞれ対応する第１の貫通孔上に位置を合わせるように、複数の第２の貫通孔を形成する工程と、
前記第１の基板の前記複数の第１の貫通孔に導電性材料を埋め込む工程と、
前記第２の基板の前記複数の第２の貫通孔に導電性材料を埋め込む工程と、
前記第１の基板上に前記第２の基板を重ねて積層化する工程と、
積層された第１と第２の基板を焼成処理する工程と、
前記第１の基板上に前記第２の基板を重ねた状態で前記複数の第１の貫通孔のうち前記開口部と重ならない位置に形成された第１の貫通孔群のそれぞれ対応する第１の貫通孔に埋め込まれた前記導電性材料と接続するように、前記第１の基板上に複数の第１のマウント電極と複数の第１の信号電極とを形成する工程と、
前記第２の基板の前記複数の第２の貫通孔のそれぞれ対応する第２の貫通孔に埋め込まれた前記導電性材料と接続するように、前記第２の基板上に複数の第２のマウント電極と複数の第２の信号電極とを形成する工程と、
前記第１の基板上の前記複数の第１のマウント電極上にそれぞれ電子ビームを検出する検出素子を配置すると共に、前記第２の基板上の前記複数の第２のマウント電極上にそれぞれ電子ビームを検出する検出素子を配置する工程と、
前記複数の第１のマウント電極上の検出素子の各検出素子と前記複数の第１の信号電極の対応する第１の信号電極とをそれぞれワイヤで接続すると共に、前記複数の第２のマウント電極上の検出素子の各検出素子と前記複数の第２の信号電極の対応する第２の信号電極とをそれぞれワイヤで接続する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム検出器の製造方法。

【請求項5】

基板上にマルチ１次電子ビームを照射する１次電子ビーム光学系と、
前記マルチ１次電子ビームが前記基板に照射されたことに起因して放出される反射電子を含むマルチ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ビームセパレーターと、
前記マルチ２次電子ビームのうちそれぞれ異なる１つを検出する複数の検出素子と、前記複数の検出素子のうちそれぞれ異なる１つを載置する複数のマウント電極と、露出面を有する複数の層により形成され、前記複数の検出素子の一部を前記複数の層のうち上層側の露出面上にそれぞれ対応するマウント電極を介して配置し、前記複数の検出素子の他の一部を前記複数の層のうち下層側の露出面上にそれぞれ対応するマウント電極を介して配置する基板と、を有し、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電子ビーム検出器と、
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、マルチ電子ビーム検出器、マルチ電子ビーム検出器の製造方法、及びマルチ電子ビーム検査装置に関する。例えば、電子線によるマルチビームを照射して放出されるパターンの２次電子画像を取得してパターンを検査する検査装置に搭載されるに関する検出器に関する。

【背景技術】

【0002】

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

【0003】

検査手法としては、半導体ウェハやリソグラフィマスク等の基板上に形成されているパターンを撮像した測定画像と、設計データ、あるいは基板上の同一パターンを撮像した測定画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、パターン検査方法として、同一基板上の異なる場所の同一パターンを撮像した測定画像データ同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ－ダイ）検査」や、パターン設計された設計データをベースに設計画像データ（参照画像）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる測定画像とを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ－データベース）検査」がある。撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。

【0004】

上述したパターン検査装置には、レーザ光を検査対象基板に照射して、その透過像或いは反射像を撮像する装置の他、検査対象基板上を１次電子ビームで走査（スキャン）して、１次電子ビームの照射に伴い検査対象基板から放出される２次電子を検出して、パターン像を取得する検査装置の開発も進んでいる。電子ビームを用いた検査装置では、さらに、マルチビームを用いた装置の開発も進んでいる。マルチビーム検査装置では、複数の２次電子ビームを歪みなくマルチ検出器上の対応する検出素子に入射させることが求められる。しかし、実際には２次電子ビームの歪みが発生する。２次電子ビームの歪みの一例として、例えば、像面湾曲収差が挙げられる。かかる２次電子ビームの歪みを光学系だけで解消することは困難である。かかる問題に対して、３次元湾曲センサを用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、かかる３次元湾曲センサでは、各検出素子の情報を行毎に読み出すためデータ処理に時間がかかってしまうため、高速で動作する電子ビームに対して応答性能が不足してしまう。そのため、応答性能を高く維持しながら、２次電子ビームの歪みに対応することが求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１５－１９２０７４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、応答性能を高く維持しながら、マルチ２次電子ビームの歪みに対応可能な検出器を提供する。

【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検出器は、
複数の電子ビームのうちそれぞれ異なる１つを検出する複数の検出素子と、
前記複数の検出素子のうちそれぞれ異なる１つを載置する複数のマウント電極と、
露出面を有する複数の層により形成され、前記複数の検出素子の一部を前記複数の層のうち上層側の露出面上にそれぞれ対応するマウント電極を介して配置し、前記複数の検出素子の他の一部を前記複数の層のうち下層側の露出面上にそれぞれ対応するマウント電極を介して配置する基板と、
を備えたことを特徴とする。

【0008】

本発明の一態様のマルチ電子ビーム検出器の製造方法は、
第１の基板に、複数の第１の貫通孔を形成する工程と、
中央部に貫通する開口部が形成された第２の基板に、前記第１の基板上に前記第２の基板を重ねた場合に前記複数の第１の貫通孔のうち前記開口部と重ならない位置に形成された第１の貫通孔群のそれぞれ対応する第１の貫通孔上に位置を合わせるように、複数の第２の貫通孔を形成する工程と、
前記第１の基板の前記複数の第１の貫通孔に導電性材料を埋め込む工程と、
前記第２の基板の前記複数の第２の貫通孔に導電性材料を埋め込む工程と、
前記第１の基板上に前記第２の基板を重ねて積層化する工程と、
積層された第１と第２の基板を焼成処理する工程と、
前記第１の基板上に前記第２の基板を重ねた状態で前記複数の第１の貫通孔のうち前記開口部と重ならない位置に形成された第１の貫通孔群のそれぞれ対応する第１の貫通孔に埋め込まれた前記導電性材料と接続するように、前記第１の基板上に複数の第１のマウント電極と複数の第１の信号電極とを形成する工程と、
前記第２の基板の前記複数の第２の貫通孔のそれぞれ対応する第２の貫通孔に埋め込まれた前記導電性材料と接続するように、前記第２の基板上に複数の第２のマウント電極と複数の第２の信号電極とを形成する工程と、
前記第１の基板上の前記複数の第１のマウント電極上にそれぞれ電子ビームを検出する検出素子を配置すると共に、前記第２の基板上の前記複数の第２のマウント電極上にそれぞれ電子ビームを検出する検出素子を配置する工程と、
前記複数の第１のマウント電極上の検出素子の各検出素子と前記複数の第１の信号電極の対応する第１の信号電極とをそれぞれワイヤで接続すると共に、前記複数の第２のマウント電極上の検出素子の各検出素子と前記複数の第２の信号電極の対応する第２の信号電極とをそれぞれワイヤで接続する工程と、
を備えたことを特徴とする。

【0009】

本発明の一態様のマルチ電子ビーム検査装置は、
基板上にマルチ１次電子ビームを照射する１次電子ビーム光学系と、
前記マルチ１次電子ビームが前記基板に照射されたことに起因して放出される反射電子を含むマルチ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ビームセパレーターと、
前記マルチ２次電子ビームのうちそれぞれ異なる１つを検出する複数の検出素子と、前記複数の検出素子のうちそれぞれ異なる１つを載置する複数のマウント電極と、露出面を有する複数の層により形成され、前記複数の検出素子の一部を前記複数の層のうち上層側の露出面上にそれぞれ対応するマウント電極を介して配置し、前記複数の検出素子の他の一部を前記複数の層のうち下層側の露出面上にそれぞれ対応するマウント電極を介して配置する基板と、を有し、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電子ビーム検出器と、
を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明の一態様によれば、応答性能を高く維持しながら、マルチ２次電子ビームの歪みに対応可能なマルチ検出器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

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

【図3】実施の形態１におけるマルチ検出器の上面図の一例を示す図である。

【図4】実施の形態１におけるマルチ検出器の中央部の断面図の一例を示す図である。

【図5】実施の形態１におけるマルチ検出器の外周部の断面図の一例を示す図である。

【図6】実施の形態１の比較例におけるマルチビームの焦点位置と検出面との関係の一例を示す図である。

【図7】実施の形態１におけるマルチビームの焦点位置と検出面との関係の一例を示す図である。

【図8】実施の形態１におけるマルチ検出器の上面図の他の一例を示す図である。

【図9】実施の形態１におけるマルチ検出器の中央部の断面図の他の一例を示す図である。

【図10】実施の形態１におけるマルチ検出器の上面図の他の一例を示す図である。

【図11】実施の形態１におけるマルチ検出器の製造方法の要部工程を示すフローチャート図である。

【図12】実施の形態１におけるマルチ検出器の製造方法の工程断面図の一例を示す図である。

【図13】実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。

【図14】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15】実施の形態１におけるマルチビームのスキャン動作を説明するための図である。

【図16】実施の形態１における比較回路内の構成の一例を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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、マルチ電子ビーム画像取得装置は、検査装置に限るものではなく、例えば、画像が取得可能なマルチ電子ビームを照射する装置であれば構わない。

【0013】

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、画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０を備えている。画像取得機構１５０は、電子ビームカラム１０２（電子鏡筒ともいう。）（マルチビームカラムの一例）、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、一括ブランキング偏向器２１２、制限アパーチャ基板２０６、電磁レンズ２２０、ビームセパレーター２１４、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、副偏向器２０９、偏向器２１８（マルチ電子ビーム偏向器）、投影レンズ２２４、及びマルチ検出器２２２（マルチ電子ビーム検出器）が配置されている。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、一括ブランキング偏向器２１２、制限アパーチャ基板２０６、電磁レンズ２２０、ビームセパレーター２１４、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９によって１次電子ビーム光学系が構成される。また、ビームセパレーター２１４、偏向器２１８（マルチ電子ビーム偏向器）、及び投影レンズ２２４によって２次電子ビーム光学系が構成される。

【0014】

検査室１０３内には、少なくともＸＹ平面上を移動可能なＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、検査対象となる基板１０１（試料）が配置される。基板１０１には、露光用マスク基板、及びシリコンウェハ等の半導体基板が含まれる。基板１０１が半導体基板である場合、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成されている。基板１０１が露光用マスク基板である場合、露光用マスク基板には、チップパターンが形成されている。チップパターンは、複数の図形パターンによって構成される。かかる露光用マスク基板に形成されたチップパターンが半導体基板上に複数回露光転写されることで、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成されることになる。以下、基板１０１が半導体基板である場合を主として説明する。基板１０１は、例えば、パターン形成面を上側に向けてＸＹステージ１０５に配置される。また、ＸＹ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。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。

【0015】

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、偏向器制御回路１２１、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、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に接続される。ＤＡＣアンプ１４４は、主偏向器２０８に接続され、ＤＡＣアンプ１４６は、副偏向器２０９に接続される。また、偏向器制御回路１２１は、ＤＡＣアンプ１４８に接続される。ＤＡＣアンプ１４８は、偏向器２１８に接続される。

【0016】

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、ＸＹステージ１０５は、ステージ制御回路１１４の制御の下にステージ駆動機構１４２により駆動される。ステージ駆動機構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、ＸＹ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。ＸＹ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、ＸＹ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ＸＹ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次電子ビームの光軸に直交する面に対して、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向が設定される。

【0017】

一括ブランキング偏向器２１２は、少なくとも２極の電極群により構成され、ブランキング制御回路１２６によって制御される。主偏向器２０８は、少なくとも４極の電極群により構成され、電極毎に配置されるＤＡＣアンプ１４６を介して、偏向制御回路１２８によって制御される。同様に、副偏向器２０９は、少なくとも４極の電極群により構成され、電極毎に配置されるＤＡＣアンプ１４４を介して、偏向制御回路１２８によって制御される。同様に、偏向器２１８は、少なくとも４極の電極で構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１４８を介して、偏向器制御回路１２１によって制御される。

【0018】

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。

【0019】

図２は、実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。図２において、成形アパーチャアレイ基板２０３には、２次元状の横（ｘ方向）ｍ_１列×縦（ｙ方向）ｎ_１段（ｍ_１，ｎ_１は２以上の整数）の穴（開口部）２２がｘ，ｙ方向に所定の配列ピッチで形成されている。図２の例では、５×５の穴（開口部）２２が形成されている場合を示している。穴２２の配列数はこれに限るものではない。各穴２２は、共に同じ外径の円形で形成される。或いは、同じ寸法形状の矩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。ここでは、横縦（ｘ，ｙ方向）が共に２列以上の穴２２が配置された例を示したが、これに限るものではない。例えば、横縦（ｘ，ｙ方向）どちらか一方が複数列で他方は１列だけであっても構わない。また、穴２２の配列の仕方は、図２のように、横縦が格子状に配置される場合に限るものではない。例えば、縦方向（ｙ方向）ｋ段目の列と、ｋ＋１段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ａだけずれて配置されてもよい。同様に、縦方向（ｙ方向）ｋ＋１段目の列と、ｋ＋２段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ｂだけずれて配置されてもよい。

【0020】

次に、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。

【0021】

電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直に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、例えば複数の電子ビーム（マルチ１次電子ビーム）２０ａ～２０ｃ（図１の実線）が形成される。

【0022】

形成されたマルチ１次電子ビーム２０ａ～２０ｃは、電磁レンズ２０５によって制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴に向かって屈折させられる。言い換えれば、電磁レンズ２０５は、マルチ１次電子ビーム２０の入射を受け、マルチ１次電子ビーム２０を屈折させる。ここでは、電磁レンズ２０５が制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴の位置にマルチ１次電子ビーム２０ａ～２０ｃの各ビームの焦点位置がくるように屈折させる。ここで、一括ブランキング偏向器２１２によって、マルチ１次電子ビーム２０ａ～２０ｃ全体が一括して偏向された場合には、制限アパーチャ基板２０６の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２０６によって遮蔽される。一方、一括ブランキング偏向器２１２によって偏向されなかったマルチ１次電子ビーム２０ａ～２０ｃは、図１に示すように制限アパーチャ基板２０６の中心の穴を通過する。かかる一括ブランキング偏向器２１２のＯＮ／ＯＦＦによって、マルチ１次電子ビーム２０全体の一括したブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが一括制御される。このように、制限アパーチャ基板２０６は、一括ブランキング偏向器２１２によってビームＯＦＦの状態になるように偏向されたマルチ１次電子ビーム２０ａ～２０ｃを遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ基板２０６を通過したビーム群により、検査用のマルチ１次電子ビーム２０ａ～２０ｃが形成される。

【0023】

制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチ１次電子ビーム２０は、電磁レンズ２２０に進む。電磁レンズ２２０は、マルチ１次電子ビーム２０の入射を受け、マルチ１次電子ビーム２０を屈折させる。マルチ１次電子ビーム２０は、電磁レンズ２２０によって、クロスオーバー（Ｃ．Ｏ．）を形成する。マルチ１次電子ビーム２０は、かかるクロスオーバーの位置に配置されたビームセパレーター２１４を通過した後、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）、所望の縮小率のパターン像（ビーム径）となり、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって、制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチ１次電子ビーム２０全体が同方向に一括して偏向され、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。かかる場合に、主偏向器２０８によって、マルチ１次電子ビーム２０が走査するマスクダイの基準位置にマルチ１次電子ビーム２０全体を一括偏向する。実施の形態１では、例えばＸＹステージ１０５を連続移動させながらスキャンを行う。そのため、主偏向器２０８は、さらにＸＹステージ１０５の移動に追従するように、トラッキング偏向を行う。そして、副偏向器２０９によって、各ビームがそれぞれ対応する領域内を走査するようにマルチ１次電子ビーム２０全体を一括偏向する。一度に照射されるマルチ１次電子ビーム２０は、理想的には成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２の配列ピッチに所望の縮小率（１／ａ）を乗じたピッチで並ぶことになる。このように、電子ビームカラム１０２は、一度に２次元状のｍ_１×ｎ_１本のマルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に照射する。

【0024】

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

【0025】

基板１０１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００は、対物レンズ２０７によって、マルチ２次電子ビーム３００の中心側に屈折させられ、クロスオーバー位置に配置されたビームセパレーター２１４に進む。

【0026】

ここで、ビームセパレーター２１４はマルチ１次電子ビーム２０の中心ビームが進む方向（光軸）に直交する面上において電界と磁界を直交する方向に発生させる。電界は電子の進行方向に関わりなく同じ方向に力を及ぼす。これに対して、磁界はフレミング左手の法則に従って力を及ぼす。そのため電子の侵入方向によって電子に作用する力の向きを変化させることができる。ビームセパレーター２１４に上側から侵入してくるマルチ１次電子ビーム２０には、電界による力と磁界による力が打ち消し合い、マルチ１次電子ビーム２０は下方に直進する。これに対して、ビームセパレーター２１４に下側から侵入してくるマルチ２次電子ビーム３００には、電界による力と磁界による力がどちらも同じ方向に働き、マルチ２次電子ビーム３００は斜め上方に曲げられる。

【0027】

斜め上方に曲げられたマルチ２次電子ビーム３００は、偏向器２１８によって、さらに曲げられ、投影レンズ２２４に進む。そして、偏向器２１８によって偏向されたマルチ２次電子ビーム３００は、投影レンズ２２４によって、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は、投影されたマルチ２次電子ビーム３００を検出する。また、ＸＹステージ１０５を連続移動させながらスキャンを行うため、上述したようにトラッキング偏向が行われる。偏向器２１８は、かかるトラッキング偏向及びスキャン動作に伴うマルチ１次電子ビーム２０の偏向位置の移動によるマルチ検出器２２２の受光面でのマルチ２次電子ビーム３００の受光位置のずれをキャンセルして、マルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２の受光面における所望の位置に照射させるように偏向する。そして、マルチ２次電子ビーム３００は、マルチ検出器２２２にて検出される。マルチ検出器２２２にて検出された強度信号によって、基板１０１上の画像が形成される。

【0028】

図３は、実施の形態１におけるマルチ検出器の上面図の一例を示す図である。
図４は、実施の形態１におけるマルチ検出器の中央部の断面図の一例を示す図である。
図５は、実施の形態１におけるマルチ検出器の外周部の断面図の一例を示す図である。
図３～５に示すように、基板１０は、露出面を有する複数の基板１１，１２により複数の層が形成される。図３～５の例では、基板１２（第１の基板）上に、中央部に貫通する開口部が形成された基板１１（第２の基板）が重ねて貼り合わされている場合を示している。基板１０の複数の層のうち上層側の基板１１の露出面上にそれぞれ対応するマウント電極１５を介して複数の検出素子１３（センサ）（複数の検出素子の一部）が配置される。また、基板１０の複数の層のうち下層側の基板１２の露出面上にそれぞれ対応するマウント電極１６を介して複数の検出素子１４（センサ）（複数の検出素子の他の一部）が配置される。図３～５に示すように、基板１０の上面には、複数の検出素子１３，１４が配置され、複数の検出素子１３，１４は、マルチ２次電子ビーム３００（複数の電子ビーム）のうちそれぞれ異なる１つを検出する。そして、図３～５に示すように、複数のマウント電極１５，１６が複数の検出素子１３，１４のうちそれぞれ異なる１つを載置することになる。

【0029】

また、各検出素子１３，１４と個別に対となる信号電極１７，１８が配置される。上層側の基板１１上に配置される検出素子１３に対しては、対となる信号電極１７が上層側の基板１１上に配置される。下層側の基板１２上に配置される検出素子１４に対しては、対となる信号電極１８が下層側の基板１２上に配置される。

【0030】

また、基板１０の裏面から複数の層のうち上層側の基板１１の露出面まで続く、複数の検出素子１３（複数の検出素子の一部）にそれぞれ対応するマウント電極１５を介して接続される複数の信号線１９，２０（第１の信号線）が基板１０内に配置される。同様に、基板１０の裏面から複数の層のうち上層側の基板１１の露出面まで続く、複数の信号電極１７（第２の信号電極）に接続される複数の信号線１９，２０（第１の信号線）が基板１０内に配置される。また、基板１０の裏面から複数の層のうち下層側の基板１２の露出面まで続く、複数の検出素子１４（複数の検出素子の他の一部）にそれぞれ対応するマウント電極１６を介して接続される複数の信号線１９（第２の信号線）が基板１０内に配置される。同様に、基板１０の裏面から複数の層のうち下層側の基板１２の露出面まで続く、複数の信号電極１８（第１の信号電極）に接続される複数の信号線１９（第２の信号線）が基板１０内に配置される。

【0031】

具体的には、下層側の基板１２内には、すべての検出素子１３，１４及びすべての信号電極１７，１８のための複数の個別信号線１９が形成される。そして、上層側の基板１１内には、上層側の基板１１上に配置される検出素子１３及び信号電極１７のための複数の個別信号線２０が形成される。よって、上層側の基板１１上に配置される検出素子１３には、下層側の基板１２内に形成される信号線１９と上層側の基板１１内に形成される信号線２０とが接続された信号線が、対応するマウント電極１５を介して電気的に接続される。同様に、上層側の基板１１上に配置される信号電極１７には、下層側の基板１２内に形成される信号線１９と上層側の基板１１内に形成される信号線２０とが接続された信号線が電気的に接続される。他方、下層側の基板１２上に配置される検出素子１４には、下層側の基板１２内に形成される信号線１９が対応するマウント電極１６を介して電気的に接続される。同様に、下層側の基板１２上に配置される信号電極１８には、下層側の基板１２内に形成される信号線１９が電気的に接続される。そして、対となる検出素子１３と信号電極１７同士は、それぞれ配線２１で接続される。同様に、対となる検出素子１４と信号電極１８同士は、それぞれ配線２３で接続される。例えば、信号電極１７，１８はアノード電極、マウント電極１５，１６はカソード電極として使用される。図３～５に示すように、検出素子１３，１４で検出される検出強度信号がそれぞれの信号線によって個別に出力されるので、信号の応答速度を速くでき、応答性能を高めることができる。

【0032】

図６は、実施の形態１の比較例におけるマルチビームの焦点位置と検出面との関係の一例を示す図である。
図７は、実施の形態１におけるマルチビームの焦点位置と検出面との関係の一例を示す図である。図６及び図７に示すように、検出対象のマルチ２次電子ビーム３００は、光学系の収差等により、焦点位置が同一平面にはならず、歪みが生じてしまう。例えば、像面湾曲収差によって、各ビームの焦点位置を面で示す場合に、かかる面が例えば球面状に湾曲してしまい、マルチ２次電子ビーム３００の中央部のビームに対して、外周部のビームでは、焦点位置が離れてしまう。そのため、図６の比較例に示すように、マルチ検出器の複数の検出素子が同一平面上に配置されると中央部の検出素子では焦点位置で検出されるが、外周部の検出素子では像が広がった状態で検出されることになる。これに対して、図７に示すように、実施の形態１では、基板を積層させることで検出素子の配置高さをずらし、中央部の検出素子１４と外周部の検出素子１３とで高さ位置が異なるように配置している。中央部の検出素子１４に比べて外周部の検出素子１３が電子ビームの光軸に対して高い位置に配置されている。その結果、図７に示すように、検出素子の検出面の高さを像面湾曲した各ビームの焦点位置に近づけることができる。よって、実施の形態１のマルチ検出器２２２は、各ビームの焦点位置付近で各ビームを検出できる。

【0033】

図３～５の例では、２層の基板１０を一例として示しているがこれに限るものではない。各基板１１，１２の板厚寸法および像面湾曲の状態に応じて層数は適宜調整すればよい。層数は検出面の位置が各ビームの焦点位置に近づくように調整すればよい。

【0034】

図８は、実施の形態１におけるマルチ検出器の上面図の他の一例を示す図である。
図９は、実施の形態１におけるマルチ検出器の中央部の断面図の他の一例を示す図である。
図８，９の例では、マルチ２次電子ビームの焦点位置の面にさらに近づけるように、略球面に沿って外周部の検出素子１３を配置する。そのために、外周部の検出素子１３を内側に斜めに傾けた状態で配置する。図８，９の例において、基板１０は、露出面を有する複数の基板１１，１２により複数の層が形成される。図８，９の例では、下層側の基板１２の下にさらに１枚の基板１２’が貼り合せている場合を示しているが、基板１２’が無くても構わない。或いは、２枚以上の基板が下層側の基板１２の下に配置されていても構わない。図８，９の例では、基板１２（第１の基板）上に、中央部に貫通する開口部が形成された基板１１（第２の基板）が重ねて貼り合わされている場合を示している。基板１１は、露出面が基板中央部に向かって高さ寸法が低くなるように斜めに形成されている。そして、基板１０の複数の層のうち上層側の基板１１の斜めの露出面上にそれぞれ対応するマウント電極１５を介して複数の検出素子１３（センサ）（複数の検出素子の一部）が配置される。また、基板１０の複数の層のうち下層側の基板１２の平面の露出面上にそれぞれ対応するマウント電極１６を介して複数の検出素子１４（センサ）（複数の検出素子の他の一部）が配置される。

【0035】

また、各検出素子１３，１４と個別に対となる信号電極１７，１８が配置される。上層側の基板１１上に配置される検出素子１３に対しては、対となる信号電極１７が上層側の基板１１上の斜めの露出面に配置される。下層側の基板１２上に配置される検出素子１４に対しては、対となる信号電極１８が下層側の基板１２上の平面に配置される。

【0036】

また、下層側の基板１２及び基板１２’内には、すべての検出素子１３，１４及びすべての信号電極１７，１８のための複数の個別信号線１９が形成される。そして、上層側の基板１１内には、上層側の基板１１上に配置される検出素子１３及び信号電極１７のための複数の個別信号線２０が形成される。よって、上層側の基板１１上に配置される検出素子１３には、下層側の基板１２，１２’内に形成される信号線１９と上層側の基板１１内に形成される信号線２０とが接続された信号線が、対応するマウント電極１５を介して電気的に接続される。同様に、上層側の基板１１上に配置される信号電極１７には、下層側の基板１２，１２’内に形成される信号線１９と上層側の基板１１内に形成される信号線２０とが接続された信号線が電気的に接続される。他方、下層側の基板１２上に配置される検出素子１４には、下層側の基板１２，１２’内に形成される信号線１９が対応するマウント電極１６を介して電気的に接続される。同様に、下層側の基板１２上に配置される信号電極１８には、下層側の基板１２，１２’内に形成される信号線１９が電気的に接続される。その他の構成は、図３～５の例と同様である。よって、図８，９に示すように、検出素子１３，１４で検出される検出強度信号がそれぞれの信号線によって個別に出力されるので、信号の応答速度を速くでき、応答性能を高めることができる。また、図８，９の例では、検出素子１３，１４の検出面位置をさらに球面に近づけることができる。よって、検出素子の検出面の高さを像面湾曲した各ビームの焦点位置にさらに近づけることができる。

【0037】

図１０は、実施の形態１におけるマルチ検出器の上面図の他の一例を示す図である。図１０の例では、複数の検出素子１３，１４のうち、中央部に配置される検出素子１４と、周辺部に配置される検出素子１３との間で検出面の面積が異なる。周辺部に配置される検出素子１３の検出面の面積を中央部に配置される検出素子１４の検出面の面積よりも大きく形成する。マルチ２次電子ビーム３００は、外周部のビームの方が焦点位置でのビーム半径が大きくなりやすい。そこで、図１０に示すように、周辺部に配置される検出素子１３の検出面の面積を大きくすることで、検出漏れを防ぎ、十分な強度の信号を検出できる。

【0038】

図１１は、実施の形態１におけるマルチ検出器の製造方法の要部工程を示すフローチャート図である。図１１において、実施の形態１におけるマルチ検出器の製造方法は、第１と第２の基板形成工程（Ｓ１０２）と、第１のホール形成工程（Ｓ１０４）と、第２のホール形成工程（Ｓ１０６）と、第１の導電性材料埋込工程（Ｓ１０８）と、第２の導電性材料埋込工程（Ｓ１１０）と、積層化工程（Ｓ１１１）と、焼成工程（Ｓ１１２）と、第１の電極形成工程（Ｓ１１３）と、第２の電極形成工程（Ｓ１１４）と、検出素子配置工程（Ｓ１１８）と、ワイヤボンディング工程（Ｓ１２０）と、いう一連の工程を実施する。

【0039】

第１と第２の基板形成工程（Ｓ１０２）として、下層側の基板１２と、中央部が開口した上層側の基板１１を形成する。基板１１，１２の材料として、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）（アルミナ）、或いは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス材料を用いると好適である。１枚あたりの基板の板厚として、例えば数十μｍ～数百μｍ程度の板材を用いると好適である。かかる基板を積層する枚数を調整することで、検出素子の検出面の高さを調整する。よって、下層側の基板１２が１枚であっても良いし、複数枚が積層されたものであっても良い。同様に、上層側の基板１１が１枚であっても良いし、複数枚が積層されたものであっても良い。

【0040】

図１２は、実施の形態１におけるマルチ検出器の製造方法の工程断面図の一例を示す図である。

【0041】

第１のホール形成工程（Ｓ１０４）として、図１２（ａ）に示すように、基板１２（第１の基板）に、複数の貫通孔５（第１の貫通孔：第１のホール）を形成する。ここでは、すべての検出素子１３，１４及びすべての信号電極１７，１８にそれぞれ接続される位置に貫通孔５を形成する。

【0042】

第２のホール形成工程（Ｓ１０６）として、図１２（ｂ）に示すように、基板１１（第２の基板）に、基板１２上に基板１１を重ねた場合に複数の貫通孔５のうち基板１１の開口部２と重ならない位置に形成された貫通孔５群のそれぞれ対応する貫通孔５上に位置を合わせるように、複数の貫通孔６（第２の貫通孔）を形成する。言い換えれば、上層側の基板１１に配置されるすべての検出素子１３及びすべての信号電極１７にそれぞれ接続される位置であって貫通孔５とも重なる位置に貫通孔６を形成する。

【0043】

第１の導電性材料埋込工程（Ｓ１０８）として、図１２（ｃ）に示すように、基板１２の複数の貫通孔５に導電性材料を埋め込む。導電性材料として、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、及びモリブデン（Ｍｏ）から選択された１つ或いは２以上の組み合わせを用いると好適である。導電性材料を複数の貫通孔５に埋め込むことで複数の信号線１９を形成できる。Ｍｏ，Ｍｎ等を溶剤に分散させたインクを用いたスクリーン印刷により導電性材料を埋め込んでも好適である。

【0044】

第２の導電性材料埋込工程（Ｓ１１０）として、図１２（ｄ）に示すように、基板１１の複数の貫通孔６に導電性材料を埋め込む。ここでも、導電性材料として、Ｃｕ、Ｗ、及びＭｏから選択された１つ或いは２以上の組み合わせを用いると好適である。導電性材料を複数の貫通孔６に埋め込むことで複数の信号線２０を形成できる。Ｍｏ，Ｍｎ等を溶剤に分散させたインクを用いたスクリーン印刷により導電性材料を埋め込んでも好適である。

【0045】

積層化工程（Ｓ１１１）として、図１２（ｅ）に示すように、基板１２上に基板１１を重ねて貼り合わせることで積層化する。その場合に、基板１１に形成された信号線２０が、基板１２に形成された対応する信号線１９と接続される位置に合わせて貼り合せる。例えば、真空熱圧着により貼り合せると好適である。

【0046】

焼成工程（Ｓ１１２）として、積層された基板１１，１２を焼成処理する。

【0047】

第１の電極形成工程（Ｓ１１３）として、図１２（ｆ）に示すように、基板１２上に基板１１を重ねた状態で複数の貫通孔５のうち開口部２と重ならない位置に形成された貫通孔５群のそれぞれ対応する貫通孔５に埋め込まれた導電性材料（信号線１９）と接続するように、基板１２上に複数のマウント電極１６（第１のマウント電極）と複数の信号電極１８（第１の信号電極）とを形成する。マウント電極１６と信号電極１８は、１つずつが対となる。マウント電極１６と信号電極１８との材料として、Ｗと金（Ａｕ）の組合せ、或いは、ニッケル（Ｎｉ）とＡｕの組合せを用いると好適である。例えば、開口部２と重ならない位置に形成された隣り合う２つの信号線１９の一方にマウント電極１６を形成し、他方に信号電極１８を形成する。例えば、開口部２と重ならない位置に形成された複数の信号線１９に対して、交互にマウント電極１６と信号電極１８とを形成する。これにより、下層側のマウント電極１６と信号電極１８とが形成できる。

【0048】

第２の電極形成工程（Ｓ１１４）として、図１２（ｇ）に示すように、基板１１の複数の貫通孔６のそれぞれ対応する貫通孔６に埋め込まれた導電性材料（信号線２０）と接続するように、基板１１上に複数のマウント電極１５（第２のマウント電極）と複数の信号電極１７（第２の信号電極）（図示せず）とを形成する。マウント電極１５と信号電極１７は、１つずつが対となる。マウント電極１５と信号電極１７との材料として、Ｗと金（Ａｕ）の組合せ、或いは、ニッケル（Ｎｉ）とＡｕの組合せを用いると好適である。隣り合う２つの信号線２０の一方にマウント電極１５を形成し、他方に信号電極１７を形成する。例えば、複数の信号線２０に対して、交互にマウント電極１５と信号電極１７とを形成する。これにより、上層側のマウント電極１５と信号電極１７とが形成できる。第１の電極形成（Ｓ１１３）と第２の電極形成（Ｓ１１４）は、同時形成でも逐次形成でも良い。例えば、メッキ法により電極を形成する。

【0049】

検出素子配置工程（Ｓ１１８）として、図１２（ｈ）に示すように、基板１２上の複数のマウント電極１６上にそれぞれ電子ビームを検出する検出素子１４を配置すると共に、基板１１上の複数のマウント電極１５上にそれぞれ電子ビームを検出する検出素子１３を配置する。これにより、各検出素子１３，１４には、個別に信号線１９（および２０）が接続される。

【0050】

ワイヤボンディング工程（Ｓ１２０）として、図１２（ｉ）に示すように、複数のマウント電極１６上の検出素子１４の各検出素子１４と複数の信号電極１８の対応する信号電極１８とをそれぞれワイヤ２３で接続すると共に、複数のマウント電極１５上の検出素子１３の各検出素子１３と複数の信号電極１７（図示せず）の対応する信号電極１７とをそれぞれワイヤ２１（図示せず）で接続する。

【0051】

以上の一連の工程により、図３～５に示すマルチ検出器２２２が製造できる。

【0052】

図１３は、実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図１３において、実施の形態１における検査方法は、被検査画像取得工程（Ｓ２０２）と、参照画像作成工程（Ｓ２０４）と、位置合わせ工程（Ｓ２０６）と、比較工程（Ｓ２０８）と、いう一連の工程を実施する。

【0053】

被検査画像取得工程（Ｓ２０２）として、画像取得機構１５０は、マルチ１次電子ビーム２０を用いて基板１０１上に形成されパターンの２次電子画像を取得する。具体的には、以下のように動作する。

【0054】

実施の形態１のマルチ検出器２２２が搭載された検査装置１００では、上述した１次電子ビーム光学系によって、基板１０１上にマルチ１次電子ビーム２０を照射する。そして、マルチ１次電子ビーム２０が基板１０１に照射されたことに起因して放出される反射電子を含むマルチ２次電子ビーム３００をビームセパレーター２１４がマルチ１次電子ビーム２０から分離する。そして、分離されたマルチ２次電子ビーム３００は、２次電子ビーム光学系によってマルチ検出器２２２に投影され、マルチ検出器２２２によって検出される。

【0055】

図１４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１４において、基板１０１が半導体基板（ウェハ）である場合、半導体基板（ウェハ）の検査領域３３０には、複数のチップ（ウェハダイ）３３２が２次元のアレイ状に形成されている。各チップ３３２には、露光用マスク基板に形成された１チップ分のマスクパターンが図示しない露光装置（ステッパ）によって例えば１／４に縮小されて転写されている。各チップ３３２内は、例えば、２次元状の横（ｘ方向）ｍ_２列×縦（ｙ方向）ｎ_２段（ｍ_２，ｎ_２は２以上の整数）個の複数のマスクダイ３３に分割される。実施の形態１では、かかるマスクダイ３３が単位検査領域となる。

【0056】

図１５は、実施の形態１におけるマルチビームのスキャン動作を説明するための図である。図１５の例では、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。図１５の例では、照射領域３４がマスクダイ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がマスクダイ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の各ビームは、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内を走査（スキャン動作）する。マルチ１次電子ビーム２０を構成する各ビームは、互いに異なるいずれかのサブ照射領域２９を担当することになる。そして、各ショット時に、各ビームは、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。サブ照射領域２９内のビームの移動は、副偏向器２０９によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって行われる。かかる動作を繰り返し、１つのビームで１つのサブ照射領域２９内のすべてを順に照射していく。

【0057】

以上のように、マルチ１次電子ビーム２０全体では、マスクダイ３３を照射領域３４として走査（スキャン）することになるが、各ビームは、それぞれ対応する１つのサブ照射領域２９を走査することになる。そして、１つのマスクダイ３３の走査（スキャン）が終了すると、隣接する次のマスクダイ３３が照射領域３４になるように移動して、かかる隣接する次のマスクダイ３３の走査（スキャン）を行う。かかる動作を繰り返し、各チップ３３２の走査を進めていく。マルチ１次電子ビーム２０のショットにより、その都度、照射された位置から２次電子が放出され、マルチ検出器２２２にて検出される。

【0058】

以上のようにマルチ１次電子ビーム２０を用いて走査することで、シングルビームで走査する場合よりも高速にスキャン動作（測定）ができる。なお、ステップアンドリピート動作で各マスクダイ３３のスキャンを行っても良いし、ＸＹステージ１０５を連続移動させながら各マスクダイ３３のスキャンを行う場合であってもよい。照射領域３４がマスクダイ３３よりも小さい場合には、当該マスクダイ３３中で照射領域３４を移動させながらスキャン動作を行えばよい。

【0059】

基板１０１が露光用マスク基板である場合には、露光用マスク基板に形成された１チップ分のチップ領域を例えば上述したマスクダイ３３のサイズで短冊状に複数のストライプ領域に分割する。そして、ストライプ領域毎に、上述した動作と同様の走査で各マスクダイ３３を走査すればよい。露光用マスク基板におけるマスクダイ３３のサイズは、転写前のサイズなので半導体基板のマスクダイ３３の４倍のサイズとなる。そのため、照射領域３４が露光用マスク基板におけるマスクダイ３３よりも小さい場合には、１チップ分のスキャン動作が増加する（例えば４倍）ことになる。しかし、露光用マスク基板には１チップ分のパターンが形成されるので、４チップよりも多くのチップが形成される半導体基板に比べてスキャン回数は少なくて済む。

【0060】

マルチ検出器２２２によって検出された各位置からの２次電子の検出データ（測定画像：２次電子画像：被検査画像）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。このようにして、画像取得機構１５０は、基板１０１上に形成されたパターンの測定画像を取得する。そして、例えば、１つのチップ３３２分の検出データが蓄積された段階で、チップパターンデータとして、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。

【0061】

参照画像作成工程（Ｓ２０４）として、参照画像作成回路１１２（参照画像作成部）は、被検査画像に対応する参照画像を作成する。参照画像作成回路１１２は、基板１０１にパターンを形成する基になった設計データ、或いは基板１０１に形成されたパターンの露光イメージデータに定義された設計パターンデータに基づいて、フレーム領域毎に、参照画像を作成する。フレーム領域として、例えばマスクダイ３３を用いると好適である。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、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。

【0062】

ここで、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。

【0063】

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

【0064】

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適切なフィルタ処理を施す。測定画像としての光学画像データは、光学系によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にあるため、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にもフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。作成された参照画像の画像データは比較回路１０８に出力される。

【0065】

図１６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１６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、被検査画像生成部５４、位置合わせ部５７、及び比較部５８が配置される。被検査画像生成部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。被検査画像生成部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。

【0066】

比較回路１０８内では、転送されたストライプパターンデータ（或いはチップパターンデータ）が、位置回路１０７からの各位置を示す情報と共に、記憶装置５０に一時的に格納される。また、転送された参照画像データが、記憶装置５２に一時的に格納される。

【0067】

次に、被検査画像生成部５４は、ストライプパターンデータ（或いはチップパターンデータ）を用いて、所定のサイズのフレーム領域（単位検査領域）毎、フレーム画像（被検査画像）を生成する。フレーム画像として、例えば、ここでは、マスクダイ３３の画像を生成する。但し、フレーム領域のサイズはこれに限るものではない。生成されたフレーム画像（例えばマスクダイ画像）は、記憶装置５６に格納される。

【0068】

位置合わせ工程（Ｓ２０６）として、位置合わせ部５７は、被検査画像となるマスクダイ画像と、当該マスクダイ画像に対応する参照画像とを読み出し、画素３６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。

【0069】

比較工程（Ｓ２０８）として、比較部５８は、マスクダイ画像（被検査画像）と参照画像とを比較する。比較部５８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。

【0070】

なお、上述したダイ－データベース検査に限らず、ダイ－ダイ検査を行っても構わない。ダイ－ダイ検査を行う場合には、同じパターンが形成されたマスクダイ３３の画像同士を比較すればよい。よって、ダイ（１）となるウェハダイ３３２の一部の領域のマスクダイ画像と、ダイ（２）となる別のウェハダイ３３２の対応する領域のマスクダイ画像と、を用いる。或いは、同じウェハダイ３３２の一部の領域のマスクダイ画像をダイ（１）のマスクダイ画像とし、同じパターンが形成された同じウェハダイ３３２の他の一部のマスクダイ画像をダイ（２）のマスクダイ画像として比較しても構わない。かかる場合には、同じパターンが形成されたマスクダイ３３の画像同士の一方を参照画像として用いれば、上述したダイ－データベース検査と同様の手法で検査ができる。

【0071】

すなわち、位置合わせ工程（Ｓ２０６）として、位置合わせ部５７は、ダイ（１）のマスクダイ画像と、ダイ（２）のマスクダイ画像と、とを読み出し、画素３６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。

【0072】

そして、比較工程（Ｓ２０８）として、比較部５８は、ダイ（１）のマスクダイ画像と、ダイ（２）のマスクダイ画像とを比較する。比較部５８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。

【0073】

以上のように、実施の形態１によれば、応答性能を高く維持しながら、マルチ２次電子ビーム３００の歪みに対応可能なマルチ検出器２２２を提供できる。

【0074】

以上の説明において、一連の「～回路」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「～回路」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録されればよい。例えば、位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、偏向器制御回路１２１、及び偏向制御回路１２８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。

【0075】

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。

【0076】

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。

【0077】

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検出器、マルチ電子ビーム検出器の製造方法、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】

【0078】

１０，１１，１２ 基板
１３，１４ 検出素子
１５，１６ マウント電極
１７，１８ 信号電極
１９，２０ 信号線
２０ マルチ１次電子ビーム
２２ 穴
２９ サブ照射領域
３３ マスクダイ
３４ 照射領域
３６ 画素
５０，５２，５６ 記憶装置
５４ 被検査画像生成部
５７ 位置合わせ部
５８ 比較部
１００ 検査装置
１０１ 基板
１０２ 電子ビームカラム
１０３ 検査室
１０５ ＸＹ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
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
１２１ 偏向器制御回路
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
１４２ ステージ駆動機構
１４４，１４６，１４８ ＤＡＣアンプ
１５０ 画像取得機構
１６０ 制御系回路
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０５，２２０ 電磁レンズ
２０６ 制限アパーチャ基板
２０７ 対物レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１２ 一括ブランキング偏向器
２１４ ビームセパレーター
２１６ ミラー
２１８ 偏向器
２２２ マルチ検出器
２２４ 投影レンズ
３００ マルチ２次電子ビーム
３３０ 検査領域
３３２ チップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】