特許 7198092 マルチ電子ビーム照射装置、マルチ電子ビーム検査装置及びマルチ電子ビーム照射方法

(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】2022-12-20

(45)【発行日】2022-12-28

(54)【発明の名称】マルチ電子ビーム照射装置、マルチ電子ビーム検査装置及びマルチ電子ビーム照射方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/153 20060101AFI20221221BHJP

   H01J 37/21 20060101ALI20221221BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20221221BHJP

   H01J 37/22 20060101ALI20221221BHJP

   H01J 37/04 20060101ALI20221221BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20221221BHJP

【ＦＩ】

H01J37/153 B

H01J37/21 B

H01J37/28 B

H01J37/22 502H

H01J37/04 B

H01L21/66 J

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019007370

(22)【出願日】2019-01-18

(65)【公開番号】P2019200983

(43)【公開日】2019-11-21

【審査請求日】2021-12-09

(31)【優先権主張番号】62/673,660

(32)【優先日】2018-05-18

(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】安藤 厚司

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 宗博

(72)【発明者】

【氏名】小川 力

(72)【発明者】

【氏名】ジョン ハートレイ

【審査官】藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－１９９４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１０９３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１９６９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５１９６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５１９７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１０１９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－２７６５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０７３４２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入射されるマルチ電子ビームを屈折させる電磁レンズと、
前記電磁レンズの磁場中に配置され、前記マルチ電子ビームの各ビームに対して個別にバイアス電位と偏向電位を印加可能な収差補正器と、
各ビームが前記バイアス電位と前記偏向電位とにより個別に軌道が修正された前記マルチ電子ビームを試料面に合焦する対物レンズと、
を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム照射装置。

【請求項2】

前記収差補正器は、
前記マルチ電子ビームが通過する複数の通過孔が形成された複数の基板と、
前記マルチ電子ビームの各ビームの通過孔毎にそれぞれ通過するビームを挟むように前記複数の基板の中段の基板上に配置される４極以上の電極で構成される複数の電極セットと、
を有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照射装置。

【請求項3】

前記収差補正器は、前記複数の電極セットの電極セット毎に、前記４極以上の電極を用いて、対応するビームの非点収差を個別に補正することを特徴とする請求項２記載のマルチ電子ビーム照射装置。

【請求項4】

前記収差補正器は、前記複数の電極セットの電極セット毎に、前記４極以上の電極を用いて、対応するビームの前記試料面上での設計位置からの歪を個別に補正することを特徴とする請求項２記載のマルチ電子ビーム照射装置。

【請求項5】

前記収差補正器は、前記マルチ電子ビームのうち、中心ビームのビーム径と外側のビームのビーム径とが前記試料面上で同じサイズになるように補正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照射装置。

【請求項6】

前記収差補正器は、前記マルチ電子ビームの各ビームの焦点位置を個別に補正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照射装置。

【請求項7】

前記複数の基板の上段の基板と下段の基板には、グランド電位が印加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照射装置。

【請求項8】

入射される１次マルチ電子ビームを屈折させる電磁レンズと、
前記電磁レンズの磁場中に配置され、前記１次マルチ電子ビームの各ビームに対して個別にバイアス電位と偏向電位を印加可能な収差補正器と、
各ビームが前記バイアス電位と前記偏向電位とにより個別に軌道が修正された前記１次マルチ電子ビームを試料面に合焦する対物レンズと、
試料に前記１次マルチ電子ビームが照射されたことに起因して放出される２次マルチ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9】

検出された２次マルチ電子ビームの像を検査画像として、前記検査画像と参照画像とを比較する比較回路をさらに備えたことを特徴とする請求項８記載のマルチ電子ビーム検査装置。

【請求項10】

電磁レンズにマルチ電子ビームの入射を受け、前記電磁レンズにより前記マルチ電子ビームを屈折させ、
前記電磁レンズの磁場中に配置される収差補正器により、前記マルチ電子ビームの各ビームに対して個別にバイアス電位と偏向電位を印加し、
各ビームが前記バイアス電位と前記偏向電位とにより個別に軌道が修正された前記マルチ電子ビームを対物レンズにより試料面に結像することを特徴とするマルチ電子ビーム照射方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マルチ電子ビーム照射装置、マルチ電子ビーム検査装置及びマルチ電子ビーム照射方法に関する。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、検査対象基板上を電子ビームで走査（スキャン）して、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。マルチビームでは、視野（ＦＯＶ）を大きくすると、光学系の収差によって、ビームのボケが大きくなってしまう。ここで、荷電粒子線に対して光軸から離れるように偏向する凹レンズの機能を有する偏向器が複数配置された偏向器アレイ、レンズアレイ、及び四極子アレイを組み合わせた収差補正器を使って複数の荷電粒子線を偏向して、色収差や球面収差を補正することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ボケの補正をビーム毎に行うと、収差補正器の補正電極に印加する電圧が大きく、電極で放電を引き起こす場合があり、高速に切り替えることが困難である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－２２９４８１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、マルチ電子ビームを照射する場合に、従来よりも小さい電位で収差或いは／及び歪等を小さくすることが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】

【0007】

本発明の一態様のマルチ電子ビーム照射装置は、
入射されるマルチ電子ビームを屈折させる電磁レンズと、
電磁レンズの磁場中に配置され、マルチ電子ビームの各ビームに対して個別にバイアス電位と偏向電位を印加可能な収差補正器と、
各ビームがバイアス電位と偏向電位とにより個別に軌道が修正された前記マルチ電子ビームを試料面に合焦する対物レンズと、
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査装置は、
入射される１次マルチ電子ビームを屈折させる電磁レンズと、
電磁レンズの磁場中に配置され、１次マルチ電子ビームの各ビームに対して個別にバイアス電位と偏向電位を印加可能な収差補正器と、
各ビームがバイアス電位と偏向電位とにより個別に軌道が修正された１次マルチ電子ビームを試料面に合焦する対物レンズと、
試料に１次マルチ電子ビームが照射されたことに起因して放出される２次マルチ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。

【0009】

本発明の一態様のマルチ電子ビーム照射方法は、
電磁レンズにマルチ電子ビームの入射を受け、電磁レンズによりマルチ電子ビームを屈折させ、
電磁レンズの磁場中に配置される収差補正器により、マルチ電子ビームの各ビームに対して個別にバイアス電位と偏向電位を印加し、
各ビームがバイアス電位と偏向電位とにより個別に軌道が修正されたマルチ電子ビームを対物レンズにより試料面に結像することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明の一態様によれば、マルチ電子ビームを照射する場合に、従来よりも小さい電位で収差或いは／及び歪等を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【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における収差補正器の断面構成の一例と配置位置を説明するための断面図である。

【図4】実施の形態１における収差補正器の各電極基板の一例の上面図である。

【図5】実施の形態１の比較例における収差補正器による電子ビームの軌道補正を説明するための図である。

【図6】実施の形態１における収差補正器による電子ビームの軌道補正を説明するための図である。

【図7】実施の形態１における照射されるビームサイズの一例を示す図である。

【図8】実施の形態１におけるディストーションの一例を示す図である。

【図9】実施の形態１における非点の一例を示す図である。

【図10】実施の形態１におけるマルチビーム検査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11】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12】実施の形態１におけるマルチビームの照射領域と測定用画素との一例を示す図である。

【図13】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14】実施の形態１の変形例における収差補正器の各電極基板の一例の上面図である。

【図15】実施の形態２における電極セットのグループ化を説明するための図である。

【図16】実施の形態２の変形例における電極セットのグループ化と電極配列の仕方とを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

また、以下、実施の形態では、個別ビーム検出器が搭載される装置の一例として、マルチビーム描画装置について説明する。但し、これに限るものではなく、例えば、パターンの欠陥を検査する検査装置等のマルチビームを照射する装置であれば、同様に搭載することができる。

【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、電子ビーム検査装置の一例である。また、検査装置１００は、マルチ電子ビーム検査装置の一例である。さらに検査装置１００は、電子ビーム照射装置の一例である。さらに検査装置１００は、マルチ電子ビーム照射装置の一例である。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、転送レンズ２１８，２１９、収差補正器２２０、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ基板２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、副偏向器２０９、一括ブランキング偏向器２１２、ビームセパレーター２１４、投影レンズ２２４，２２６、偏向器２２８、及びマルチ検出器２２２が配置されている。

【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、収差補正器制御回路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、補正データ生成回路１３０、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１４４，１４６，１４８に接続される。ＤＡＣアンプ１４６は、主偏向器２０８に接続され、ＤＡＣアンプ１４４は、副偏向器２０９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、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】

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。照明レンズ２０２、転送レンズ２１８、転送レンズ２１９、縮小レンズ２０５、対物レンズ２０７、及び投影レンズ２２４，２２６は、例えば電磁レンズが用いられ、共にレンズ制御回路１２４によって制御される。また、ビームセパレーター２１４もレンズ制御回路１２４によって制御される。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。また、収差補正器２２０は、収差補正器制御回路１２１によって制御される。また、偏向器２２８は、少なくとも４極の電極で構成され、電極毎に配置されるＤＡＣアンプ１４８を介して、偏向制御回路１２８にて制御される。

【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、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】

図３は、実施の形態１における収差補正器の断面構成の一例と配置位置を説明するための断面図である。
図４は、実施の形態１における収差補正器の各電極基板の一例の上面図である。図３及び図４において、収差補正器２２０は、転送レンズ２１８の磁場中に配置される。収差補正器２２０は、互いに所定の隙間を開けて配置される、３段以上の電極基板により構成される。図３及び図４（ａ）から図４（ｃ）の例では、例えば、３段の電極基板１０，１２，１４（複数の基板）により構成される収差補正器２２０が示されている。また、図３及び図４（ａ）から図４（ｃ）の例では、３×３本のマルチビーム２０を用いる場合について示している。複数の電極基板１０，１２，１４には、マルチビーム２０が通過する複数の通過孔が形成されている。図４（ａ）に示すように、上段電極基板１０には、マルチビーム２０（ｅ）が通過する位置に複数の通過孔１１（開口部）が形成される。同様に、図４（ｂ）に示すように、中段電極基板１２には、マルチビーム２０（ｅ）が通過する位置に複数の通過孔１３（開口部）が形成される。同様に、図４（ｃ）に示すように、下段電極基板１４には、マルチビーム２０（ｅ）が通過する位置に複数の通過孔１５（開口部）が形成される。上段電極基板１０と下段電極基板１４は、導電性材料を用いて形成される。或いは、絶縁材料の表面に導電性材料の膜を形成してもよい。上段電極基板１０と下段電極基板１４には、収差補正器制御回路１２１によって、共に、グランド電位（ＧＮＤ）が印加される。

【0021】

一方、上段電極基板１０と下段電極基板１４とに挟まれた中段の電極基板１２には、マルチビーム２０の各ビームの通過孔１３毎にそれぞれ通過するビームを挟むようにそれぞれ４極以上の電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄで構成される複数の電極セットが配置される。電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄは、導電性材料で形成される。また、電極基板１２は、例えば、シリコン材で形成され、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ：微小電気機械システム）技術を用いて、電極基板１２上に配線層を形成して、それぞれ対応する配線上に、電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄが形成される。電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄが互いに導通しないように電極基板１２上に形成される。例えば、配線層と絶縁層がシリコン基板上に形成され、絶縁層上に電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを配置し、対応する配線に接続させればよい。通過孔１３用の電極セットの電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄには、ビーム毎に、４極すべてに同じ電位となるバイアス電位（第１の軌道補正電位）が個別に印加可能に構成される。バイアス電位として、負の電位が印加される。さらに、各電極セットでは、通過孔１３を挟んで対向する２つの電極１６ａ，１６ｂ（或いは／及び１６ｃ，１６ｄ）間に電位差（電圧）が生じるように一方の電極に必要に応じて個別の偏向電位（第２の軌道補正電位）が印加可能に構成される。よって、収差補正器制御回路１２１には、通過孔１３毎（ビーム毎）に、バイアス電位を印加するための１つの電源回路と、偏向電位を印加するための少なくとも２つの電源回路とが配置される。各通過孔１３用の電極セットが８極で構成される場合であれば、通過孔１３毎に、バイアス電位を印加するための１つの電源回路と、偏向電位を印加するための少なくとも４つの電源回路とが配置されることになる。

【0022】

画像取得機構１５０は、電子ビームによるマルチビーム２０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。

【0023】

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、矩形の複数の穴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、例えば矩形の複数の電子ビーム（マルチビーム）２０ａ～２０ｃ（図１の実線）（マルチ１次電子ビーム）が形成される。

【0024】

形成されたマルチビーム２０ａ～２０ｃは、転送レンズ２１８，２１９によって転送される。言い換えれば、転送レンズ２１８，２１９は、マルチビーム２０の入射を受け、マルチビーム２０を屈折させる。マルチビーム２０ａ～２０ｃが転送レンズ２１８の磁場中を通過している間に、収差補正器２２０は、マルチビーム２０の各ビームに個別にバイアス電位を印加することで、ビーム毎に基板１０１面上での焦点位置を補正して像面収差を補正すると共に各ビームに対して個別に独立して偏向電位を印加することで個別にビーム軌道を修正し、非点、及び／或いは歪（位置ずれ）を個別に補正する。

【0025】

個別にビーム軌道が補正されたマルチビーム２０ａ～２０ｃは、その後、クロスオーバー（Ｃ．Ｏ．）を形成し、マルチビーム２０の各ビームの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を通過した後、縮小レンズ２０５によって、縮小され、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進む。ここで、一括ブランキング偏向器２１２によって、マルチビーム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、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、検査用のマルチビーム２０ａ～２０ｃが形成される。

【0026】

制限アパーチャ基板２０６を通過し、収差補正器２２０により各ビームがバイアス電位と偏向電位とにより個別に軌道が修正されたマルチビーム２０ａ～２０ｃは、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、マルチビーム２０が走査するマスクダイの基準位置にマルチビーム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ビーム２０全体を一括偏向する。一度に照射されるマルチビーム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の配列ピッチに上述した所望の縮小率（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本のマルチビーム２０を基板１０１に照射する。

【0027】

基板１０１の所望する位置にマルチビーム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。

【0028】

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、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進む。制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチ２次電子ビーム３００は、縮小レンズ２０５を通り、ビームセパレーター２１４に進む。

【0029】

ここで、ビームセパレーター２１４はマルチビーム２０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ビーム２０（１次電子ビーム）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。

【0030】

斜め上方に曲げられたマルチ２次電子ビーム３００は、投影レンズ２２４，２２６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。マルチ検出器２２２は、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、マルチビーム２０の各ビームに対応するダイオード型の２次元センサ位置において、マルチ２次電子ビーム３００の各２次電子がダイオード型の２次元センサに衝突して、電子を発生し、２次電子画像データを画素毎に生成する。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。かかるトラッキング偏向に伴う偏向位置の移動に合わせて、偏向器２２８は、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。

【0031】

図５は、実施の形態１の比較例における収差補正器による電子ビームの軌道補正を説明するための図である。図５において、比較例では、収差補正器２２１が転送レンズ２１８の磁場空間から外れた位置に配置される場合を示している。図５の例では、収差補正器２２１として、３段の電極基板を用い、マルチビームのうちの中心ビームが通過する部分を示している。上段電極基板と下段電極基板にはグランド電位を印加し、中段電極基板に負のバイアス電位を印加する場合について示している。図５の例では、中段電極基板上の４極の電極については図示を省略している。図５の例では、バイアス電位だけを印加する場合について説明する。よって、図５の例では、１本のビームに対する静電レンズと同様の構成を示している。検査装置１００での取得する画像の視野の大きさを大きくすると収差が大きくなる。さらに、各ビームの基板１０１上での照射位置の設計位置からのずれ（歪）は、ビームのショット毎に副偏向器２０９等による偏向位置によって変化するため、後述するように、歪補正を合わせて行う場合には、ショット毎にダイナミックに補正する必要が生じる。かかる収差を比較例の収差補正器２２１で補正するために、例えば、－１０ｋＶの加速電圧で放出された高速で移動する電子ビーム（ｅ）に対して、転送レンズ２１８により合焦される中間像の焦点位置を変更するためには、加速電圧と同程度の例えば、－１０ｋＶ程度のバイアス電位が必要となる。このように、収差補正器２２１に印加する電圧が大きすぎるため、電極基板間に放電が起こり、収差補正器２２１によりビームのショット毎に焦点位置をダイナミックに補正する高速切り換え動作を行うことが困難になる場合があり得る。さらに、電圧が大きいので整定時間も長く必要となり、ますます高速切り換え動作が困難になる。

【0032】

図６は、実施の形態１における収差補正器による電子ビームの軌道補正を説明するための図である。図６において、実施の形態１の収差補正器２２０は転送レンズ２１８の磁場中に配置される。図６の例では、収差補正器２２０の３段の電極基板のうち、マルチビームのうちの中心ビームが通過する部分を示している。図６の例では、中段電極基板１２上の４極の電極１６については図示を省略している。図６の例では、説明の理解を容易にするために、バイアス電位だけを印加する場合について説明する。よって、図６の例では、１本のビームに対する静電レンズと同様の構成を示している。検査装置１００での取得する画像の視野の大きさを大きくすると収差が大きくなる。さらに、各ビームの基板１０１上での照射位置の設計位置からのずれ（歪）は、ビームのショット毎に副偏向器２０９等による偏向位置によって変化するため、後述するように、歪補正を合わせて行う場合には、ショット毎にダイナミックに補正する必要が生じる。収差補正器２２０は、バイアス電位を可変に制御することによって、マルチビーム２０の各ビームの焦点位置を個別に補正する。ここで、例えば、－１０ｋＶの加速電圧で放出された高速で移動する電子ビーム（ｅ）が転送レンズ２１８の磁場に進入すると、かかる磁場によって電子の移動速度が遅くなる。よって、転送レンズ２１８により合焦される中間像の焦点位置を変更する場合、電子の移動速度が遅くなっている状態、言い換えれば電子のエネルギーが小さくなっている状態で、収差補正器２２０により電子ビームの軌道を修正するので、中段電極基板に印加するバイアス電位は、例えば－１０ｋＶの加速電圧に対して、例えば１／１００の－１００Ｖ程度に低減することもできる。よって、電極基板間に放電が起こらず、収差補正器２２０によりビームのショット毎に焦点位置をダイナミックに補正する高速動作を行うことが可能になる。さらに、印加するバイアス電位を小さくできるので、その分、整定時間も短くできる。よって、動作切り換え時間を短縮でき、高速切り換え動作を容易にすることができる。これにより、像面収差（像面湾曲）をダイナミックに補正できる。

【0033】

図７は、実施の形態１における照射されるビームサイズの一例を示す図である。図７（ａ）と図７（ｂ）の例では、マルチビーム２０のうち、中心ビーム３１ａを中心にｘ方向に並ぶ５本のビームの基板１０１上に照射されるビームサイズの一例を示している。成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２がｘ，ｙ方向に所定のピッチでマトリクス状に形成されていれば、理想的には、図７（ｂ）に示すように、基板１０１上に照射されるマルチビーム２０のビームサイズは、いずれも同じサイズで並ぶはずである。しかし、照明レンズ２０２、転送レンズ２１８，２１９、縮小レンズ２０５、及び／或いは対物レンズ２０７といった電磁レンズ等の光学系を使用することで、像面湾曲等により、図７（ａ）に示す様に、中心ビーム３１ａ、ビーム３１ｂ、ビーム３１ｃの順で基板１０１上でのビームサイズが大きくなってしまう。すなわち、外側のビームほど、基板１０１上でのビームサイズが大きくなってしまう。ビームサイズの変化は、ある程度の傾向は存在するとしても、ビーム毎に異なってしまう。パターン検査では、ビームサイズが異なると、２次電子の放出数が変化するので検出される感度が異なってしまう。そのため、取得される像が異なってしまい、疑似欠陥を生じさせやすくなると共に、欠陥を見逃すことにもつながってしまう。像面湾曲は、基板１０１上での各ビームの焦点位置をずらすことによって補正することができる。そこで、実施の形態１において、収差補正器２２０は、マルチビーム２０の各ビームの焦点位置を個別に補正して像面湾曲を補正する。かかる場合に、収差補正器２２０は、図７（ｂ）に示すように、マルチビーム２０のうち、中心ビームのビーム径と外側のビームのビーム径とが同じサイズにように補正する。言い換えれば、収差補正器２２０によって、小さいビームサイズを大きいビームサイズに合わせる。さらに言い換えれば、最も大きいビームサイズに、他のビームのビームサイズを合わせる。ビームサイズは基板１０１上での焦点位置をずらす（補正する）ことによって調整することができる。大きいビームサイズに合わせるのでボケが大きくなるが、ビーム間での検出感度を合わせることができる。

【0034】

なお、図６の例では、４極の電極１６の図示を省略したが、実施の形態１では、像面収差（像面湾曲）の補正の他、さらに、各ビームの基板１０１上での照射位置の設計位置からのずれ（歪曲収差）および非点の補正も同時に行う。

【0035】

図８は、実施の形態１における歪曲収差（ディストーション）の一例を示す図である。図８の例では、５×５本のマルチビーム２０を用いた場合について示している。成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２がｘ，ｙ方向に所定のピッチでマトリクス状に形成されていれば、理想的には、図８（ｂ）に示すように、基板１０１上に照射されるマルチビーム２０の照射位置１９も所定の縮小率でマトリクス状に配置されるはずである。しかし、照明レンズ２０２、転送レンズ２１８，２１９、縮小レンズ２０５、及び／或いは対物レンズ２０７といった電磁レンズ等の光学系を使用することで、図８（ａ）に示す様にディストーション（歪曲収差）が発生してしまう。ディストーションの形は条件により、樽型またはピンクッション型と呼ばれる分布を取る。一般には磁気レンズのディストーションは半径方向に加えて回転方向のずれも生ずる。図８（ａ）では回転成分が生じない条件での例を示している。マルチビーム２０に生じるディストーションの向き及び位置ずれ量は、ある程度の傾向は存在するとしても、ビーム毎に異なってしまう。そのため、かかるディストーションを補正するためには、個別ビーム毎に補正する必要がある。そこで、実施の形態１では、収差補正器２２０を用いて、ビーム毎にビーム軌道を補正する。

【0036】

図９は、実施の形態１における非点の一例を示す図である。図９の例では、３×３本のマルチビーム２０を用いた場合について示している。図９（ｂ）に示すように、理想的には、各ビームは、円形に照射される。しかし、照明レンズ２０２、転送レンズ２１８，２１９、縮小レンズ２０５、及び／或いは対物レンズ２０７といった電磁レンズ等の光学系を使用することで、図９（ａ）に示すように、非点収差が生じてしまう場合がある。そのため、図９（ａ）に示すように、基板１０１（試料）面上においてｘ，ｙ方向の２次方向に焦点位置がずれ、焦点位置でビームがいわゆる楕円状になり、照射されるビームにボケが生じてしまう。マルチビーム２０に生じる非点の向き及び位置ずれ量は、マルチビーム２０の中心から放射状に延びるように楕円状になる傾向があるが、ビーム毎に異なってしまう。そのため、かかる非点を補正するためには、個別ビーム毎に補正する必要がある。そこで、実施の形態１では、ディストーションの他に、さらに、非点についても収差補正器２２０を用いて、ビーム毎にビーム軌道を補正する。

【0037】

図１０は、実施の形態１におけるマルチビーム検査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１０において、実施の形態１におけるマルチビーム検査方法は、像面湾曲量測定工程（Ｓ１０２）と、バイアス電位演算工程（Ｓ１０３）と、ディストーション及び非点測定工程（Ｓ１０４）と、補正データ生成工程（Ｓ１０５）と、被検査画像取得工程（Ｓ１０６）と、ダイナミック補正工程（Ｓ１０８）と、参照画像作成工程（Ｓ１１０）と、位置合わせ工程（Ｓ１２０）と、比較工程（Ｓ１２２）と、いう一連の工程を実施する。図１０に示す像面湾曲量測定工程（Ｓ１０２）と、ディストーション及び非点測定工程（Ｓ１０４）と、補正データ生成工程（Ｓ１０５）と、ダイナミック補正工程（Ｓ１０８）と、被検査画像取得工程（Ｓ１０６）とは、実施の形態１におけるマルチビーム照射方法の要部工程でもある。

【0038】

像面湾曲量測定工程（Ｓ１０２）として、まず、検査装置１００を使って、像面湾曲を測定する。測定結果は、記憶装置１０９に格納しておく。

【0039】

バイアス電位演算工程（Ｓ１０３）として、補正データ生成回路１３０は、測定された像面湾曲を補正する収差補正器２２０の各ビーム用の電極１６に印加するビーム毎の個別のバイアス電位を演算する。或いは、実験により、各ビームのバイアス電位を可変にしながら、像面湾曲を補正する各ビームのバイアス電位を調整してもよい。調整された像面湾曲を補正する各ビーム用のバイアス電位のデータは、補正データ生成回路１３０に出力される。

【0040】

ディストーション及び非点測定工程（Ｓ１０４）として、検査装置１００を使って、ディストーション及び非点を測定する。但し、かかる量は、成形アパーチャの位置に応じたビームの形状、成形アパーチャの加工誤差による量と、成形アパーチャアレイ基板２０３の同じ穴２２を通過した同じ位置のビーム（以下、同じビーム）を用いる場合であっても、ショット毎の主偏向器２０８及び副偏向器２０９による偏向量によって、異なってくる量との合計からなる。よって、各ショットの状態で生じるディストーション及び非点を測定する。測定結果は、記憶装置１０９に格納しておく。なお、像面湾曲の補正によってディストーション及び非点が変化する場合があるため、像面湾曲を補正する各ビームのバイアス電位を印加した状態でディストーション及び非点を測定すると好適である。

【0041】

補正データ生成工程（Ｓ１０５）として、補正データ生成回路１３０は、バイアス電位のデータの他、ディストーション及び非点を補正するための偏向電位を演算し、ショット毎の偏向量に対応する収差補正器２２０の各ビーム用の電極１６に印加するためのビーム毎の個別の偏向電位のデータを生成する。生成された各ビーム用の個別のバイアス電位のデータと個別の偏向電位のデータは、ショット順に収差補正器制御回路１２１に出力される。マルチビーム２０のショット順の照射位置は、検査シーケンスによって決まるので、補正データ生成回路１３０内にて、かかる検査シーケンスに沿って、各ビーム用の個別のバイアス電位のデータと個別の偏向電位のデータとを予め並び替えておけばよい。

【0042】

被検査画像取得工程（Ｓ１０６）として、画像取得機構１５０は、収差補正器２２０を通過したマルチビーム２０を使って、基板１０１（試料）に形成されたパターンの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。上述したように、成形アパーチャアレイ基板２０３によって形成されたマルチビーム２０ａ～２０ｃは、転送レンズ２１８，２１９によって転送される。

【0043】

転送レンズ２１８の磁場を通過中、後述するように収差補正器２２０によってマルチビーム２０ａ～２０ｃは個別にビーム軌道が補正されることになる。個別にビーム軌道が補正されたマルチビーム２０ａ～２０ｃは、その後、ビームセパレーター２１４、縮小レンズ２０５、一括ブランキング偏向器２１２、及び制限アパーチャ基板２０６を通過し、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）、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって、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。

【0044】

基板１０１の所望する位置にマルチビーム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。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、縮小レンズ２０５を通過し、ビームセパレーター２１４に進み、斜め上方に曲げられる。斜め上方に曲げられたマルチ２次電子ビーム３００は、投影レンズ２２４，２２６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。

【0045】

図１１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１１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。

【0046】

図１２は、実施の形態１におけるマルチビームの照射領域と測定用画素との一例を示す図である。図１２において、各マスクダイ３３は、例えば、マルチビームのビームサイズでメッシュ状の複数のメッシュ領域に分割される。かかる各メッシュ領域が、測定用画素３６（単位照射領域）となる。図１２の例では、９×９列のマルチビームの場合を示している。１回のマルチビーム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１２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、照射領域３４内に、１回のマルチビーム２０の照射で照射可能な複数の測定用画素２８（１ショット時のビームの照射位置）が示されている。言い換えれば、隣り合う測定用画素２８間のピッチがマルチビームの各ビーム間のピッチとなる。図１２の例では、隣り合う４つの測定用画素２８で囲まれると共に、４つの測定用画素２８のうちの１つの測定用画素２８を含む正方形の領域で１つのサブ照射領域２９を構成する。図１２の例では、各サブ照射領域２９は、４×４画素３６で構成される場合を示している。

【0047】

実施の形態１におけるスキャン動作では、マスクダイ３３毎にスキャン（走査）される。図１２の例では、ある１つのマスクダイ３３を走査する場合の一例を示している。マルチビーム２０がすべて使用される場合には、１つの照射領域３４内には、ｘ，ｙ方向に（２次元状に）ｍ_１×ｎ_１個のサブ照射領域２９が配列されることになる。１つ目のマスクダイ３３にマルチビーム２０が照射可能な位置にＸＹステージ１０５を移動させる。そして、偏向器２０８によって、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いながら、トラッキング偏向されている状態で、当該マスクダイ３３を照射領域３４として当該マスクダイ３３内を走査（スキャン動作）する。マルチビーム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内の同じ位置に相当する１つの測定用画素２８を照射することになる。図１２の例では、偏向器２０８によって、各ビームは、１ショット目に担当サブ照射領域２９内の最下段の右から１番目の測定用画素３６を照射するように偏向される。そして、１ショット目の照射が行われる。続いて、偏向器２０８によってマルチビーム２０全体を一括してｙ方向に１測定用画素３６分だけビーム偏向位置をシフトさせ、２ショット目に担当サブ照射領域２９内の下から２段目の右から１番目の測定用画素３６を照射する。同様に、３ショット目に担当サブ照射領域２９内の下から３段目の右から１番目の測定用画素３６を照射する。４ショット目に担当サブ照射領域２９内の下から４段目の右から１番目の測定用画素３６を照射する。次に、偏向器２０８によってマルチビーム２０全体を一括して最下段の右から２番目の測定用画素３６の位置にビーム偏向位置をシフトさせ、同様に、ｙ方向に向かって、測定用画素３６を順に照射していく。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内のすべての測定用画素３６を順に照射していく。１回のショットでは、成形アパーチャアレイ基板２０３の各穴２２を通過することによって形成されたマルチビームによって、最大で各穴２２と同数の複数のビームショットに応じたマルチ２次電子３００が一度に検出される。

【0048】

以上のように、マルチビーム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。マルチビーム２０のショットにより、その都度、照射された測定用画素３６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。実施の形態１では、マルチ検出器２２２の単位検出領域サイズは、各測定用画素３６から上方に放出された２次電子を測定用画素３６毎（或いはサブ照射領域２９毎）に検出する。

【0049】

以上のようにマルチビーム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。

【0050】

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。

【0051】

以上のように、画像取得機構１５０は、マルチビーム２０を用いて、図形パターンが形成された被検査基板１０１上を走査し、マルチビーム２０が照射されたことに起因して被検査基板１０１から放出される、マルチ２次電子３００を検出する。マルチ検出器２２２によって検出された各測定用画素３６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。

【0052】

ダイナミック補正工程（Ｓ１０８）として、被検査画像取得工程（Ｓ１０６）と並行して、転送レンズ２１８の磁場中に配置された収差補正器２２０は、複数の電極セットの電極セット毎に、４極以上の電極１６を用いて、対応するビームの像面湾曲を個別に補正する。また、収差補正器２２０は、複数の電極セットの電極セット毎に、４極以上の電極１６を用いて、対応するビームの非点収差を個別に補正する。また、収差補正器２２０は、複数の電極セットの電極セット毎に、４極以上の電極１６を用いて、対応するビームの基板１０１（試料）面上での設計位置からの歪（ディストーション）を個別に補正する。具体的には、以下のように動作する。収差補正器制御回路１２１から像面湾曲を補正する各ビームの個別バイアス電位と、ディストーション及び非点を補正する各ビームの個別偏向電位とが印加された収差補正器２２０によって、転送レンズ２１８を通過中のマルチビーム２０の各ビームの軌道が補正される。収差補正器２２０による個別のバイアス電位のデータと個別の偏向電位のデータは、ショット毎にマルチビーム２０の一括偏向される偏向量に応じてダイナミックに制御される。

【0053】

参照画像作成工程（Ｓ１１０）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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

図１３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１３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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

位置合わせ工程（Ｓ１２０）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。

【0061】

比較工程（Ｓ１２２）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。

【0062】

図１４は、実施の形態１の変形例における収差補正器の各電極基板の一例の上面図である。図１４において、収差補正器２２０が転送レンズ２１８の磁場中に配置される点は同様である。図１４（ａ）に示すように、上段電極基板１０の構成は、図４（ａ）と同様である。そして、図１４（ｃ）に示すように、下段電極基板１４の構成は、図４（ｃ）と同様である。上段電極基板１０と下段電極基板１４には、収差補正器制御回路１２１によって、共に、グランド電位（ＧＮＤ）が印加される点は同様である。

【0063】

一方、上段電極基板１０と下段電極基板１４とに挟まれた中段の電極基板１２には、図１４（ｂ）に示すように、マルチビーム２０の各ビームの通過孔１３毎に通過孔１３を取り囲む環状電極１７が配置される。環状電極１７は、導電性材料で形成される。各ビームに個別にバイアス電位をかけるだけであれば、４極以上の電極１６ではなく環状電極１７で足りる。各ビームに個別にバイアス電位を印加することで、各ビームの焦点位置を個別に補正できる。よって、像面湾曲の補正、及び基板１０１上でのビームサイズの調整ができる。また、収差補正器２２０は転送レンズ２１８の磁場中に配置されるので、バイアス電位を小さくできる点は上述した通りである。

【0064】

以上のように、実施の形態１によれば、マルチ電子ビームを照射する場合に、従来よりも小さい電位で収差或いは／及び歪等を小さくできる。よって、放電を起こすことなく電位の高速切り換えが可能となり、ショット毎の各ビームのダイナミックな軌道補正ができる。

【0065】

実施の形態２．
上述した実施の形態１では、収差補正器２２０の各通過孔１３の電極セット（４極の電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）に印加するバイアス電位及び偏向電位を個別制御する場合について説明した。よって、通過孔１３毎（ビーム毎）に、バイアス電位を印加するための１つの電源回路と、偏向電位を印加するための少なくとも２つの電源回路とが必要となる。非点補正用の偏向電位を印加するための電源回路と歪補正用の偏向電位を印加するための電源回路とを別々に用いる場合には、さらに、電源回路の数が増えることになる。仮に、各通過孔１３用の電極セットが８極で構成される場合であれば、通過孔１３毎に、バイアス電位を印加するための１つの電源回路と、偏向電位を印加するための少なくとも４つの電源回路とが必要となる。実施の形態２では、かかる電源回路の低減を可能になる構成について説明する。検査装置１００の構成は図１と同様である。また、実施の形態２におけるマルチビーム検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図は、図１０と同様である。以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様である。

【0066】

図１５は、実施の形態２における電極セットのグループ化を説明するための図である。図１５の例では、１３×１３本のマルチビームを用いる場合について示している。図１５において、収差補正器２２０の中段電極基板１２上には、マルチビームの配列数に合わせて１３×１３個の通過孔１３が形成されている。また、各通過孔１３の周囲には、それぞれ、図示しない４極以上の電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄから構成される電極セットが配置される。ここで、像面湾曲によるずれは、中心ビームから外側に放射状に順に大きくなる。そこで、実施の形態２では、中心ビームから外側に向かう複数の同心円で複数の通過孔１３（及び電極セット）をグループ化する。図１５の例では、中心ビームを含む円内に位置する通過孔１３（及び電極セット）をグループ１（Ｇ１）、グループ１の外側であってグループ１の１つ外側の円内に位置する通過孔１３（及び電極セット）をグループ２（Ｇ２）、グループ２の外側であってグループ２の１つ外側の円内に位置する通過孔１３（及び電極セット）をグループ３（Ｇ３）、グループ３の外側であってグループ３の１つ外側の円内に位置する通過孔１３（及び電極セット）をグループ４（Ｇ４）、及びグループ４の外側であってグループ４の１つ外側の円内に位置する通過孔１３（及び電極セット）をグループ５（Ｇ５）とグループ化処理を行う。同じグループ内の各ビームに生じる像面湾曲の量は同程度になるので、同じ補正量での補正で足りる。そこで、実施の形態２では、かかるグループ毎に、各通過孔１３（ビーム）に対応する電極セット（４極の電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）に印加するバイアス電位を共通化する。これにより、バイアス電位を印加するための電源回路をグループ毎に共通化できる。言い換えれば、バイアス電位を印加するための電源回路をグループ数まで低減できる。

【0067】

ここで、中心ビームから外側に放射状に順に大きくなる現象として、図９（ｂ）に示したように非点も同様である。非点を補正するには、ビーム毎の４極以上の電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを対向する電極間で電位差を生じさせる必要がある。しかし、図４（ｂ）に示したように、各通過孔１３周囲に配置される４極以上の電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄは、ｘ，ｙ座標系に沿って配置される。そのため、配列の向きが放射状にはなっていないので、同じグループ内であっても電極１６ａ，１６ｃ（電極１６ｂ，１６ｄにはＧＮＤ電位を印加）に印加する偏向電位を共通化することができない。

【0068】

図１６は、実施の形態２の変形例における電極セットのグループ化と電極配列の仕方とを説明するための図である。図１６の例では、図１５の例と同様、１３×１３本のマルチビームを用いる場合について示している。図１６において、収差補正器２２０の中段電極基板１２上には、マルチビームの配列数に合わせて１３×１３個の通過孔１３が形成されている。また、各通過孔１３の周囲には、それぞれ、図示しない４極以上の電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄから構成される電極セットが配置される。ここで、図１６の例では、各通過孔１３の周囲に配置される電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの配置向きを、中心ビーム（光軸）を軸にして位相に合わせて回転させる。言い換えれば、各通過孔１３の周囲に配置される電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの配置向きを放射方向に合わせる。これにより、バイアス電位だけではなく偏向電位についても、同じグループ内の各ビームに生じる非点のずれ量は同程度になるので、非点補正分については同じ補正量で足りる。よって、図１６では、バイアス電位を印加するための電源回路をグループ毎に共通化できると共に、非点補正用の偏向電位を印加するための電源回路をグループ毎に共通化できる。言い換えれば、非点補正用の偏向電位を印加するための電源回路をグループ数まで低減できる。

【0069】

以上のように、実施の形態２によれば、同心円でのグループ化によって、収差補正器２２０の中段電極基板１２の電極１６に電位を印加する電源回路を共通化でき、電源回路の数を大幅に低減できる。

【0070】

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、補正データ生成回路１３０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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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照射装置、マルチ電子ビーム検査装置及びマルチ電子ビーム照射方法は、本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0074】

１０，１２，１４ 電極基板
１１，１３，１５ 通過孔
１６ 電極
２０ マルチビーム
２２ 穴
２８ 測定用画素
２９ サブ照射領域
３１ ビーム
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 収差補正器制御回路
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
１３０ 補正データ生成回路
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 縮小レンズ
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
２１８，２１９ 転送レンズ
２２０ 収差補正器
２２２ マルチ検出器
２２４，２２６ 投影レンズ
２２８ 偏向器
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】