(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】2023-07-19
(45)【発行日】2023-07-27
(54)【発明の名称】収差補正器及びマルチ電子ビーム照射装置
(51)【国際特許分類】
H01J 37/153 20060101AFI20230720BHJP
H01J 37/28 20060101ALI20230720BHJP
【ＦＩ】
H01J37/153 B
H01J37/28 B
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019111578
(22)【出願日】2019-06-14
(65)【公開番号】P2020205160
(43)【公開日】2020-12-24
【審査請求日】2022-05-10
(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
(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
【審査官】植木 隆和
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－１２３２６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０３２６９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１０７８４９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ３７／３０５
Ｈ０１Ｌ ２１／０２７
Ｇ０３Ｆ ７／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
マルチ電子ビームが通過する、第１の孔径の複数の第１の通過孔が形成され、前記複数の第１の通過孔の周囲上面に第１の通過孔毎に個別にそれぞれ４極以上の複数の電極が配置された下部電極基板と、前記下部電極基板上に配置され、上面から裏面に向かう途中まで第２の孔径となり、前記途中から前記裏面まで、前記第１と第２の孔径よりも大きい第３の孔径になる、前記マルチ電子ビームが通過する複数の第２の通過孔が形成され、前記複数の第２の通過孔の内壁にシールド電極が配置された上部電極基板と、
を備え、
前記上部電極基板のうち前記第３の孔径で前記複数の第２の通過孔が形成された部分における隣接する第２の通過孔同士間の距離を、前記下部電極基板と前記上部電極基板との間の隙間で割った値が閾値以上になるように形成されることを特徴とする収差補正器。
【請求項2】
前記下部電極基板は、基板本体と前記複数の電極との間に、絶縁層を有することを特徴とする請求項１記載の収差補正器。
【請求項3】
前記閾値は、２～１０であることを特徴とする請求項１記載の収差補正器。
【請求項4】
マルチ電子ビームが通過する、第１の孔径の複数の第１の通過孔が形成され、前記複数の第１の通過孔の周囲上面に第１の通過孔毎に個別にそれぞれ４極以上の複数の電極が配置された下部電極基板と、前記下部電極基板上に配置され、上面から裏面に向かう途中まで第２の孔径となり、前記途中から前記裏面まで、前記第１と第２の孔径よりも大きい第３の孔径になる、前記マルチ電子ビームが通過する複数の第２の通過孔が形成され、前記複数の第２の通過孔の内壁にシールド電極が配置された上部電極基板と、
を備え、
前記上部電極基板の厚さのうち、前記第３の孔径で前記複数の第２の通過孔が形成された部分の厚さが、前記下部電極基板と前記上部電極基板との間の隙間より大きくなるように前記下部電極基板と前記上部電極基板とが配置されることを特徴とする収差補正器。
【請求項5】
マルチ電子ビームが通過する、第１の孔径の複数の第１の通過孔が形成され、前記複数の第１の通過孔の周囲上面に第１の通過孔毎に個別にそれぞれ４極以上の複数の電極が配置された下部電極基板と、前記下部電極基板上に配置され、上面から裏面に向かう途中まで第２の孔径となり、前記途中から前記裏面まで、前記第１と第２の孔径よりも大きい第３の孔径になる、前記マルチ電子ビームが通過する複数の第２の通過孔が形成され、前記複数の第２の通過孔の内壁にシールド電極が配置された上部電極基板と、
を有する収差補正器と、
前記収差補正器により非点と歪曲収差との少なくとも一方が補正されたマルチ電子ビームを試料に誘導する電子光学系と、
を備え、
前記上部電極基板のうち前記第３の孔径で前記複数の第２の通過孔が形成された部分における隣接する第２の通過孔同士間の距離を、前記下部電極基板と前記上部電極基板との間の隙間で割った値が閾値以上になるように形成されることを特徴とするマルチ電子ビーム照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、収差補正器及びマルチ電子ビーム照射装置に関する。例えば、電子線によるマルチビームを照射する装置およびマルチ電子ビームの収差を補正する多極子レンズアレイに関する。
【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。
【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。マルチビームを用いた電子光学系では、軸外非点やディストーション（歪曲収差）といった収差が発生し得る。電子ビームを用いた検査装置では、検査を行うために、高精度な画像を取得する必要がある。かかる収差の補正は、マルチビームの各ビームを個別に軌道補正する必要がある。例えば、各ビーム独立の多極子レンズをアレイ状に配置することが挙げられる。かかる収差を補正するだけの偏向量を各電子ビームに与えるためには、多極子レンズの各電極自体の厚みが数１０μｍ程度、例えば５０μｍは必要になってしまう。ビーム間ピッチが狭い中で、数１０μｍの厚さの電極では、収差補正制御が技術的に難しい。そのため、できるだけ電極を薄くすることが望まれる。
【0005】
ここで、各ビームを個別に軌道修正する多極子レンズをアレイ状に配置する構成ではないが、多極子で囲まれた空間をマルチビーム全体が通過することで軸外非点を補正する収差補正器が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１３－１３８０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
そこで、本発明の一態様は、多極子レンズの各電極自体の厚みを薄くすることが可能な、マルチ電子ビーム用の多極子レンズをアレイ配置する収差補正器、およびかかる収差補正器を搭載した検査装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様の収差補正器は、
マルチ電子ビームが通過する、第１の孔径の複数の第１の通過孔が形成され、複数の第１の通過孔の周囲上面に第１の通過孔毎に個別にそれぞれ４極以上の複数の電極が配置された下部電極基板と、
下部電極基板上に配置され、上面から裏面に向かう途中まで第２の孔径となり、かかる途中から裏面まで、第１と第２の孔径よりも大きい第３の孔径になる、マルチ電子ビームが通過する複数の第２の通過孔が形成され、複数の第２の通過孔の内壁にシールド電極が配置された上部電極基板と、
を備えたことを特徴とする。
マルチ電子ビームが通過する、第１の孔径の複数の第１の通過孔が形成され、複数の第１の通過孔の周囲上面に第１の通過孔毎に個別にそれぞれ４極以上の複数の電極が配置された下部電極基板と、
下部電極基板上に配置され、上面から裏面に向かう途中まで第２の孔径となり、かかる途中から裏面まで、第１と第２の孔径よりも大きい第３の孔径になる、マルチ電子ビームが通過する複数の第２の通過孔が形成され、複数の第２の通過孔の内壁にシールド電極が配置された上部電極基板と、
を備えたことを特徴とする。
【0009】
また、上部電極基板のうち第３の孔径で複数の第２の通過孔が形成された部分における隣接する第２の通過孔同士間の距離を、下部電極基板と上部電極基板との間の隙間で割った値が閾値以上になるように形成されると好適である。
【0010】
また、下部電極基板は、基板本体と複数の電極との間に、絶縁層を有すると好適である。
【0011】
また、上部電極基板の厚さのうち、第３の孔径で複数の第２の通過孔が形成された部分の厚さが、下部電極基板と上部電極基板との間の隙間より大きくなるように下部電極基板と上部電極基板とが配置されると好適である。
【0012】
本発明の一態様のマルチ電子ビーム照射装置は、
マルチ電子ビームが通過する、第１の孔径の複数の第１の通過孔が形成され、複数の第１の通過孔の周囲上面に第１の通過孔毎に個別にそれぞれ４極以上の複数の電極が配置された下部電極基板と、
下部電極基板上に配置され、上面から裏面に向かう途中まで第２の孔径となり、途中から裏面まで、第１と第２の孔径よりも大きい第３の孔径になる、マルチ電子ビームが通過する複数の第２の通過孔が形成され、複数の第２の通過孔の内壁にシールド電極が配置された上部電極基板と、
を有する収差補正器と、
収差補正器により非点と歪曲収差との少なくとも一方が補正されたマルチ電子ビームを試料に誘導する電子光学系と、
を備え、
前記上部電極基板のうち前記第３の孔径で前記複数の第２の通過孔が形成された部分における隣接する第２の通過孔同士間の距離を、前記下部電極基板と前記上部電極基板との間の隙間で割った値が閾値以上になるように形成されることを特徴とする。
マルチ電子ビームが通過する、第１の孔径の複数の第１の通過孔が形成され、複数の第１の通過孔の周囲上面に第１の通過孔毎に個別にそれぞれ４極以上の複数の電極が配置された下部電極基板と、
下部電極基板上に配置され、上面から裏面に向かう途中まで第２の孔径となり、途中から裏面まで、第１と第２の孔径よりも大きい第３の孔径になる、マルチ電子ビームが通過する複数の第２の通過孔が形成され、複数の第２の通過孔の内壁にシールド電極が配置された上部電極基板と、
を有する収差補正器と、
収差補正器により非点と歪曲収差との少なくとも一方が補正されたマルチ電子ビームを試料に誘導する電子光学系と、
を備え、
前記上部電極基板のうち前記第３の孔径で前記複数の第２の通過孔が形成された部分における隣接する第２の通過孔同士間の距離を、前記下部電極基板と前記上部電極基板との間の隙間で割った値が閾値以上になるように形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明の一態様によれば、マルチ電子ビーム用のアレイ配置された多極子レンズの各電極自体の厚みを薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【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の比較例１となる収差補正器の断面構成の一例を示す図である。
【図4】実施の形態１における収差補正器の各電極基板の構成の一例を示す上面図である。
【図5】実施の形態１における収差補正器の多極子の配線の一例を示す上面図である。
【図6】実施の形態１における収差補正器の構成の一例を示す断面図である。
【図7】実施の形態１における収差補正器の１つのビーム用の電極間に生じる電場の一例の示す図である。
【図8】実施の形態１における電場の減衰を説明するための図である。
【図9】実施の形態１と比較例２とにおける偏向量と印加電位との関係の一例を示す図である。
【図10】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11】実施の形態１における非点の一例を示す図である。
【図12】実施の形態１における非点の他の一例を示す図である。
【図13】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】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】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】
【0015】
以下、実施の形態では、マルチ電子ビーム照射装置の一例として、マルチ電子ビーム検査装置について説明する。但し、マルチ電子ビーム照射装置は、検査装置に限るものではなく、描画装置等、例えば、電子光学系を用いてマルチ電子ビームを照射する装置であれば構わない。
【0016】
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）及び検査室１０３を備えている。電子ビームカラム１０２内には、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、収差補正器２２０、一括ブランキング偏向器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）、主偏向器２０８、副偏向器２０９、ビームセパレーター２１４、偏向器２１８、電磁レンズ２２４、及びマルチ検出器２２２が配置されている。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、収差補正器２２０、一括ブランキング偏向器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）、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９によって１次電子光学系を構成する。また、電磁レンズ２０７、ビームセパレーター２１４、偏向器２１８、及び電磁レンズ２２４によって２次電子光学系を構成する。
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、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）及び検査室１０３を備えている。電子ビームカラム１０２内には、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、収差補正器２２０、一括ブランキング偏向器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）、主偏向器２０８、副偏向器２０９、ビームセパレーター２１４、偏向器２１８、電磁レンズ２２４、及びマルチ検出器２２２が配置されている。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、収差補正器２２０、一括ブランキング偏向器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）、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９によって１次電子光学系を構成する。また、電磁レンズ２０７、ビームセパレーター２１４、偏向器２１８、及び電磁レンズ２２４によって２次電子光学系を構成する。
【0017】
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。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。
【0018】
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、修正補正回路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１４４，１４６，１４８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。ＤＡＣアンプ１４８は、偏向器２１８に接続される。
【0019】
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、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向が設定される。
【0020】
電磁レンズ２０２、電磁レンズ２０５、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、電磁レンズ２２４、及びビームセパレーター２１４は、レンズ制御回路１２４により制御される。また、一括ブランキング偏向器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。収差補正器２２０は、後述するように２段以上の電極基板により構成され、収差補正回路１２１により制御される。副偏向器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。主偏向器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、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。
【0021】
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（カソード）と引出電極（アノード）間への高圧電源回路からの加速電圧の印加と共に、別の引出電極（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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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、マルチビーム２０（マルチ１次電子ビーム）が形成される。
【0026】
形成されたマルチビーム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を通過して電磁レンズ２０７（対物レンズ）に進む。この間に、収差補正器２２０によって、非点及び／或いは歪曲収差（ディストーション）といった収差が補正される。図１の例では、収差補正器２２０が電磁レンズ２０５の磁場中に配置される場合を示している。電磁レンズ２０５の磁場中に配置することにより、収差補正器２２０の制御電極に印加する電位を磁場外に配置する場合に比べて小さくできる。例えば、１／１００程度に小さくできる。但し、これに限るものではない。収差補正器２２０は、成形アパーチャアレイ基板２０３とビームセパレーター２１４との間に配置されていればよい。
【0027】
マルチビーム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、マルチビーム２０を基板１０１にフォーカスする。言い換えれば、電磁レンズ２０７（電子光学系の一例）は、収差補正器２２０によって非点及び歪曲収差の少なくとも一方が補正されマルチビーム２０を基板１０１に誘導する。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）たマルチビーム２０は、主偏向器２０８及び副偏向器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。なお、一括ブランキング偏向器２１２によって、マルチビーム２０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２１３の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２０６によってマルチビーム２０全体が遮蔽される。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２０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２０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（画像取得用）のマルチビーム２０が形成される。
【0028】
基板１０１の所望する位置にマルチビーム２０が照射されると、かかるマルチビーム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（マルチ１次電子ビーム）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）が放出される。
【0029】
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、ビームセパレーター２１４に進む。
【0030】
ここで、ビームセパレーター２１４はマルチビーム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、マルチビーム２０から分離する。
【0031】
斜め上方に曲げられ、マルチビーム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、さらに曲げられ、電磁レンズ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。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。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。
【0032】
図３は、実施の形態１の比較例１となる収差補正器の断面構成の一例を示す図である。図３において、実施の形態１の比較例１となる収差補正器３２０は、上部電極基板３１０と下部電極基板３１４とで構成される。上部電極基板３１０は、基板本体３１２にマルチビームが通過する複数の通過孔３１１が形成され、基板本体３１２の露出面全体がシールド膜３４４で覆われている。下部電極基板３１４は、基板本体３１５にマルチビームが通過する上部電極基板３１０と同じ孔径サイズの複数の通過孔３１１が形成される。そして、基板本体３１５上には通過孔３１１を囲むように多極子となる複数の電極３１６が絶縁層３４０を介して配置される。また、基板本体３１５の通過孔内壁、底面、及び側面には、シールド膜３４２が形成される。非点やディストーション（歪曲収差）といった収差の補正は、マルチビームの各ビームを個別に軌道補正する必要がある。そのために、下部電極基板３１４には、通過孔３１１を囲むように多極子となる複数の電極３１６が配置される。通過孔３１１を挟んで対向する電極３１６間に形成される電場Ｅは、上部電極基板３１０によって上方へは広がらないため、対向する電極３１６間で平行に作用する。そのため、対向する電極３１６間に形成される電場Ｅは、電極３１６自体の厚みＭによって決まってしまう。そのため、収差を補正するだけの偏向量を各電子ビームに与えるためには、多極子レンズの各電極３１６自体の厚みＭが数１０μｍ程度、例えば５０μｍは必要になってしまう。ビーム間ピッチＰが狭くなるのに伴い、図３に示すように、隣接するビーム用の電極同士間の隙間が狭くなる。隣接するビーム用の電極同士間の隙間が狭くなると隣接するビーム用の電極同士間でも電子の移動が生じてしまう。かかる場合に、隣接するビーム用の電極同士間での電子の移動量は電極３１６自体の厚みに応じて増えてしまう。その結果、各電場が隣接ビーム用の電位の影響を受けてしまう場合があり得る。よって、ビーム間ピッチＰが狭い中で、数１０μｍの厚さの電極では、収差補正器としての十分な性能を発揮することが技術的に難しい。そのため、できるだけ電極を薄くすることが望まれる。そこで、実施の形態１では、電極の上部空間を利用することで、電極自体の厚みを薄くする。
【0033】
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構成の一例を示す上面図である。
図５は、実施の形態１における収差補正器の多極子の配線の一例を示す上面図である。
図６は、実施の形態１における収差補正器の構成の一例を示す断面図である。
収差補正器２２０は、所定の隙間を開けて配置される、２段以上の電極基板により構成される。図４（ａ）、図４（ｂ）及び図６の例では、隙間Ｌ２を開けて配置される、例えば、２段の電極基板となる上部電極基板１０と下部電極基板１４により構成される収差補正器２２０が示されている。言い換えれば、上部電極基板１０が隙間Ｌ２を開けて下部電極基板１４上に配置される。また、図４（ａ）及び図４（ｂ）の例では、５×５本のマルチビーム２０を用いる場合について示している。図５及び図６では、５×５本のマルチビーム２０のうちの一部のビームが通過する領域を含む部分について示している。
図５は、実施の形態１における収差補正器の多極子の配線の一例を示す上面図である。
図６は、実施の形態１における収差補正器の構成の一例を示す断面図である。
収差補正器２２０は、所定の隙間を開けて配置される、２段以上の電極基板により構成される。図４（ａ）、図４（ｂ）及び図６の例では、隙間Ｌ２を開けて配置される、例えば、２段の電極基板となる上部電極基板１０と下部電極基板１４により構成される収差補正器２２０が示されている。言い換えれば、上部電極基板１０が隙間Ｌ２を開けて下部電極基板１４上に配置される。また、図４（ａ）及び図４（ｂ）の例では、５×５本のマルチビーム２０を用いる場合について示している。図５及び図６では、５×５本のマルチビーム２０のうちの一部のビームが通過する領域を含む部分について示している。
【0034】
上部電極基板１０では、基板本体１２に、マルチビーム２０が通過する、複数の通過孔１１（第２の通過孔）が形成される。図４（ａ）及び図６に示すように、上部電極基板１０では、ビーム間ピッチＰのマルチビーム２０が通過する位置に複数の通過孔１１が形成される。各通過孔１１は、基板本体１２の上面（ビームの進行方向の上流側）から裏面に向かう途中まで孔径Ｄ３（第２の孔径）となり、途中から裏面まで、孔径Ｄ１（第３の孔径）とサイズが広がるように形成される。また、図６に示すように、基板本体１２の上面、側面、底面、及び複数の通過孔１１内壁は、シールド電極４４によって覆われる。少なくとも複数の通過孔１１内壁にシールド電極４４が配置される。
【0035】
下部電極基板１４では、基板本体１５に、マルチビーム２０が通過する、孔径Ｄ２（第１の孔径）の複数の通過孔１７（第１の通過孔）が形成される。図４（ｂ）及び図６に示すように、下部電極基板１４では、ビーム間ピッチＰのマルチビーム２０が通過する位置に複数の通過孔１７が形成される。また、下部電極基板１４では、複数の通過孔１７の周囲上面に通過孔１７毎に個別にそれぞれ４極以上の多極子となる複数の電極１６（ａ～ｈ）が配置される。図４（ａ）、図４（ｂ）及び図６の例では、８極の電極１６（ａ～ｈ）が配置される場合を示している。例えば、マルチビーム２０の歪曲収差を補正する場合であれば、ビーム毎に、直交する方向（ｘ，ｙ方向）に２極ずつ対向して配置される４極の電極１６で良い。例えば、マルチビーム２０の非点を補正する場合であれば、ビーム毎に、直交する方向（ｘ，ｙ方向）に加えて中間位相となる４５°及び１３５°方向に２極ずつ対向して配置される８極の電極１６が配置されると好適である。なお、非点の方向がわかっている場合には、直交する方向（ｘ，ｙ方向）に２極ずつ対向して配置される４極の電極１６でも構わない。また、下部電極基板１４では、基板本体１５とビーム毎の複数の電極１６（ａ～ｈ）との間に、絶縁層４０が配置される。そして、図５に示すように、絶縁層４０上に各電極１６（Ｖ１～Ｖ８）用の配線１８が基板本体１５の外周部へと延び、収差補正回路１２９へとコネクタ及びケーブル等を挟んで電気的に接続されることになる。また、基板本体１５の側面、底面、及び複数の通過孔１７内壁は、シールド電極４２によって覆われる。ビーム毎の複数の電極１６（ａ～ｈ）とシールド電極４２とは、絶縁層４０によって分離される。
【0036】
上部電極基板１０の基板本体１２の材料及び、下部電極基板１４の基板本体１５の材料として、共に、例えば、シリコン（Ｓｉ）を用いると好適である。基板本体１２，１５は、例えば、数１００μｍ程度の膜厚のＳｉ基板が好適である。例えば、２００～５００μｍ程度の膜厚のＳｉ基板が好適である。また、下部電極基板１４のビーム毎の複数の電極１６（ａ～ｈ）の材料として、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、或いはパラジウム（Ｐｄ）等の酸化されにくい金属を用いると好適である。各電極１６（ａ～ｈ）は、例えば、数μｍの膜厚で形成される。例えば、１～１０μｍの膜厚で各電極１６（ａ～ｈ）が形成される。また、基板本体１２の上面、側面、底面、及び複数の通過孔１１内壁に形成されるシールド電極４４と、基板本体１５の側面、底面、及び複数の通過孔１７内壁に形成されるシールド電極４２は、共に、数μｍの膜厚に形成される。例えば、１～１０μｍの膜厚のシールド電極４２，４４によって覆われる。シールド電極４２，４４の材料として、電極１６と同様、例えば、Ａｌ、Ｐｔ、Ｔｉ、或いはＰｄ等の酸化されにくい金属を用いると好適である。言い換えれば、Ｓｉ材の基板本体１２の上面、側面、底面、及び複数の通過孔１１内壁は、シールド電極４４となる例えばＡｌ膜によってコーティングされる。同様に、Ｓｉ材の基板本体１５の側面、底面、及び複数の通過孔１７内壁は、シールド電極４２となる例えばＡｌ膜によってコーティングされる。
【0037】
ここで、図６に示すように、上部電極基板１０の各通過孔１１の孔径Ｄ１（第３の孔径）は、下部電極基板１４の各通過孔１７の孔径Ｄ２（第１の孔径）よりも大きく形成される。すなわち、Ｄ１＞Ｄ２となる。そして、上部電極基板１０の各通過孔１１の上部である基板本体１２の上面から裏面に向かう途中までの孔径Ｄ３（第２の孔径）は、上部電極基板１０の各通過孔１１の下部である途中から裏面までの孔径Ｄ１よりも小さく形成される。言い換えれば、上部電極基板１０の各通過孔１１の上部には、通過孔１１内側へと延びるつば部分が形成される。なお、下部電極基板１４の各通過孔１７の孔径Ｄ２と上部電極基板１０の各通過孔１１の上部の孔径Ｄ３とは、同じサイズで構わない。例えば、対向する２つの電極１６上が通過孔１１として開けているように、対向する２つの電極１６のｘ方向のサイズの合計分、Ｄ１が、Ｄ２，Ｄ３よりも大きくなるように形成すると好適である。例えば、Ｄ２，Ｄ３が数１００μｍ程度に形成される場合、Ｄ１が、Ｄ２，Ｄ３よりも数１０μｍ程度（例えば１０～５０μｍ）大きくなるように形成すると好適である。
【0038】
図７は、実施の形態１における収差補正器の１つのビーム用の電極間に生じる電場の一例の示す図である。１つのビーム用の複数の電極１６のうち、対向する２つの電極の一方には＋Ｖの電位が印加される。他方には符号が逆転した同電位の－Ｖの電位が印加される。また、シールド電極４２，４４には、グランド（ＧＮＤ）電位が印加される。言い換えれば、対向する２つの電極の一方にはＧＮＤ電位よりも大きい＋Ｖの電位が印加される。他方にはＧＮＤ電位より小さい－Ｖの電位が印加される。そのため、＋Ｖの電位が印加された一方の電極１６から－Ｖの電位が印加された他方の電極１６へ進む電場（電界）Ｅが形成される。ＧＮＤ電位を０Ｖとした場合、＋Ｖとして、例えば、＋５～＋１５Ｖの電位が印加される。－Ｖとして、例えば、－１５Ｖ～－５の電位が印加される。
【0039】
ここで、上述した図３に示した比較例１では、電極３１６上方が上部電極３１０によって塞がれているため、電界が上部電極３１０に吸収（或いは遮断）されてしまう。よって、対向する２つの電極３１６間の間の空間にしか電場Ｅを生じさせ得ない。そのため、進入してきた電子ビームが、対向する２つの電極３１６間まで到達しないと電界を作用させることができない。そのため、偏向支点が電極３１６の高さ方向（厚さ方向）の中心位置付近になってしまう。よって、厚さが大きい電極３１６が必要になってしまう。これに対して、実施の形態１における収差補正器２２０では、図７に示すように、上部電極基板１０の各通過孔１１が下部電極基板１４の各通過孔１７よりも広く形成される。そのため、電極１６上部が通過孔１１によって空いている。そのため、対向する２つの電極１６上の通過孔１１内の空間にも電場Ｅを広げることができる。また、実施の形態１における収差補正器２２０では、上部電極基板１０の各通過孔１１の上部がつば部分によって孔径Ｄ１から孔径Ｄ３へと狭まっているため、電気力線の方向を曲げやすくできる。そのため、電場が上部電極基板１０より上方へと発散せずに、対向する２つの電極１６上の通過孔１１内で電場Ｅを形成できる。よって、上部電極基板１０の各通過孔１１に進入してきた電子ビームに対して、各通過孔１１を通過中に電界を作用させることができる。そのため、偏向支点を電極１６上の通過孔１１途中に設けることができる。その分、電極１６自体の厚さを小さくできる。
【0040】
また、図６に示す、上部電極基板１０のうち孔径Ｄ１で複数の通過孔１１が形成された部分における隣接する通過孔１１同士間の距離ｄを、下部電極基板１４と上部電極基板１０との間の隙間Ｌ２で割った値（ｄ／Ｌ２）が閾値Ｔｈ以上になるように、収差補正器２２０は形成される。
【0041】
図８は、実施の形態１における電場の減衰を説明するための図である。図８（ａ）では、電場の減衰を説明するモデルを示している。図８（ａ）では、モデルとして、孔径Ｌ２で長さｄの導波管内を電子が移動する場合を示している。図８（ｂ）では、縦軸に導波管を通過する電子の割合を示し、横軸に導波管の長さｄを孔径Ｌ２で割ったアスペクト比を示す。導波管の長さｄを孔径Ｌ２で割ったアスペクト比が大きくなるのに従い、導波管を通過する電子の割合が減衰していく、言い換えれば、電子が通りにくくなり、生じる電場が減衰することがわかる。かかるモデルを実施の形態１における収差補正器２２０に適用すると、上部電極基板１０のうち孔径Ｄ１で複数の通過孔１１が形成された部分における隣接する通過孔１１同士間の距離ｄを、下部電極基板１４と上部電極基板１０との間の隙間Ｌ２で割った値（ｄ／Ｌ２）が大きくなるのに伴って、隣接するビーム用の電極１６側へと、電子が移動しにくくなる。そこで、ｄ／Ｌ２≧Ｔｈに設定することで、各ビーム用に多極の電極１６によって形成される電場が隣接ビーム用の電位の影響を受けないようにできる。例えば、閾値Ｔｈとして、指数関数で定義される減衰グラフが収束する、或いは収束に近い通過電子数が１％以下となる値に設定すると好適である。例えば、閾値Ｔｈとして、２～１０程度が好適である。さらに言えば、３～７がより好適である。
【0042】
なお、実施の形態１における収差補正器２２０では、電極１６の厚さを数μｍと薄くできるので、図６の例では、隙間Ｌ２を上部電極基板１０の下面と、下部電極基板１４の電極１６上面との間の隙間で定義している。実際の隣接ビームの電極１６間の空間には、電極１６の厚さも含まれるので、閾値Ｔｈ設定には、電極１６の厚さ分を考慮して設定するとなお好適である。
【0043】
また、実施の形態１では、図７に示したように、対向する２つの電極１６上に電場Ｅを形成するので、電極１６上を電子が移動できることが必要となる。よって、上部電極基板１０の厚さのうち、孔径Ｄ１で複数の通過孔１１が形成された部分の厚さＬ１は、少なくとも下部電極基板１４と上部電極基板１０との間の隙間Ｌ２より大きくなるように形成される。言い換えれば、Ｌ１＞Ｌ２となるように、下部電極基板１４と上部電極基板１０とが配置される。また、電場が通過孔１１の孔径Ｄ１の部分内で減衰し、孔径Ｄ３の部分まで広がらないことが望ましい。そのため、厚さＬ１は、Ｌ１＞Ｄ１にすると好適である。
【0044】
以上のように、実施の形態１における収差補正器２２０では、Ｄ１＞Ｄ２、Ｌ１＞Ｌ２、及びｄ／Ｌ２≧Ｔｈの関係が成り立つ。さらに、Ｌ１＞Ｄ１にすると好適である。
【0045】
図９は、実施の形態１と比較例２とにおける偏向量と印加電位との関係の一例を示す図である。図９において、縦軸にビーム偏向量を示し、横軸に対向する２つの電極の一方に印加する電位を示す。図９に示す比較例２では、実施の形態１の電極１６と同じ厚さで形成され、電極１６上部が上部電極基板によって塞がれた収差補正器を用いた場合を示している。言い換えれば、比較例２では、Ｄ１＝Ｄ２で構成された場合を示している。図９に示すように、電極１６上部の空間にまで電場Ｅを広げた実施の形態１の方が、電極１６間の空間だけで電場を形成する比較例２に比べて、同じ電位を印加した場合の偏向量を大きくできることがわかる。逆に言えば、電極１６上部の空間に電場Ｅを広げることで、電極１６自体の厚さを小さくできる。
【0046】
図１０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１０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１０（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、電磁レンズ等の電子光学系を使用することで、図１０（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１０（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。実施の形態１における収差補正器２２０を用いて、ビーム毎にビーム軌道を補正することで、図１０（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を補正できる。
【0047】
図１１は、実施の形態１における非点の一例を示す図である。図１０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。図１１（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、電磁レンズ等の電子光学系を使用することで、図１１（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１１（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における収差補正器２２０を用いて、ビーム毎にビーム軌道を補正することで、図１１（ｂ）に示すように、非点を補正できる。
【0048】
図１２は、実施の形態１における非点の他の一例を示す図である。マルチビーム２０に生じる非点の向きは、図１１（ａ）に示したマルチビーム２０の中心から放射状に延びる場合に限るものではない。図１２（ａ）に示すように、円周方向に延びる場合もあり得る。かかる場合でも同様に、実施の形態１における収差補正器２２０を用いて、ビーム毎にビーム軌道を補正することで、図１２（ｂ）に示すように、非点を補正できる。
【0049】
また、実施の形態１における収差補正器２２０では、ディストーションと非点とを同時に補正できる。
【0050】
画像取得機構１５０は、かかる収差補正器２２０により非点と歪曲収差との少なくとも一方が補正されたマルチビーム２０（マルチ１次電子ビーム）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。
【0051】
図１３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１３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）ｍ２列×縦（ｙ方向）ｎ２段（ｍ２，ｎ２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。対象となるマスクダイ３３へのビームの移動は、主偏向器２０８によるマルチビーム２０全体での一括偏向によって行われる。
【0052】
図１４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１４の例では、５×５列のマルチビーム２０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１４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。
【0053】
基板１０１の所望する位置に、収差補正器２２０により収差が補正されたマルチビーム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に対応する、反射電子を含むマルチ２次電子ビーム３００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、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、偏向器２１８で軌道を曲げられ、マルチ検出器２２２に投影される。このように、マルチ検出器２２２は、マルチビーム２０が基板１０１面に照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビーム３００を検出する。反射電子は光路の途中で発散しても構わない。
【0054】
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。
【0055】
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次電子ビーム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。
【0056】
参照画像作成工程として、参照回路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。
【0057】
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。
【0058】
かかる図形データとなる設計パターンデータが参照回路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。
【0059】
次に、参照回路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。
【0060】
図１５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１５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５２，５６、位置合わせ部５７、及び比較部５８が配置される。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。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。
【0061】
比較回路１０８内では、転送されたパターン画像データ（２次電子画像データ）が、記憶装置５６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。
【0062】
位置合わせ工程として、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。
【0063】
比較工程として、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。
【0064】
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。
【0065】
すなわち、位置合わせ工程として、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。
【0066】
そして、比較工程として、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、図示しない記憶装置、モニタ、若しくはメモリに出力される、或いはプリンタより出力されればよい。
【0067】
以上のように、実施の形態１によれば、マルチ電子ビーム用のアレイ配置された多極子レンズの各電極１６自体の厚みを薄くすることができる。また、隣接するビーム用の電極１６との間での電子の移動を抑制でき、各電場が隣接ビーム用の電位の影響を受けてしまうことを抑制できる。よって、ビーム間ピッチＰが狭い中でも、収差補正器２２０として十分な性能を発揮できる。
【0068】
以上の説明において、一連の「～回路」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「～回路」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録されればよい。例えば、位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、ステージ制御回路１１４、静電レンズ制御回路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、Ｚ位置測定回路１２９、変動量演算回路１３０、及び画像処理回路１３２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。
【0069】
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。図１の例では、１つの照射源となる電子銃２０１から照射された１本のビームから成形アパーチャアレイ基板２０３によりマルチ１次電子ビーム２０を形成する場合を示しているが、これに限るものではない。複数の照射源からそれぞれ１次電子ビームを照射することによってマルチ１次電子ビーム２０を形成する態様であっても構わない。
【0070】
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。
【0071】
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収差補正器及びマルチ電子ビーム照射装置は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【0072】
１０，３１０ 上部電極基板
１１，３１１ 通過孔
１２，３１２ 基板本体
１４，３１４ 下部電極基板
１５，３１５ 基板本体
１６，３１６ 電極
１７，３１７ 通過孔
１８ 配線
２０ マルチビーム
２３ 穴
２９ サブ照射領域
３３ マスクダイ
３４ 照射領域
４０，３４０ 絶縁層
４２，３４２ シールド電極
４４，３４４ シールド電極
５２，５６ 記憶装置
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 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 駆動機構
１４４，１４６，１４８ ＤＡＣアンプ
１５０ 画像取得機構
１６０ 制御系回路
２０１ 電子銃
２０２ 電磁レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０５ 電磁レンズ
２０６ 電磁レンズ
２０７ 電磁レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１２ 一括ブランキング偏向器
２１３ 制限アパーチャ基板
２１４ ビームセパレーター
２１６ ミラー
２１８ 偏向器
２２０ 収差補正器
２２２ マルチ検出器
２２４ 電磁レンズ
３００ マルチ２次電子ビーム
３３０ 検査領域
３３２ チップ
１１，３１１ 通過孔
１２，３１２ 基板本体
１４，３１４ 下部電極基板
１５，３１５ 基板本体
１６，３１６ 電極
１７，３１７ 通過孔
１８ 配線
２０ マルチビーム
２３ 穴
２９ サブ照射領域
３３ マスクダイ
３４ 照射領域
４０，３４０ 絶縁層
４２，３４２ シールド電極
４４，３４４ シールド電極
５２，５６ 記憶装置
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 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 駆動機構
１４４，１４６，１４８ ＤＡＣアンプ
１５０ 画像取得機構
１６０ 制御系回路
２０１ 電子銃
２０２ 電磁レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０５ 電磁レンズ
２０６ 電磁レンズ
２０７ 電磁レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１２ 一括ブランキング偏向器
２１３ 制限アパーチャ基板
２１４ ビームセパレーター
２１６ ミラー
２１８ 偏向器
２２０ 収差補正器
２２２ マルチ検出器
２２４ 電磁レンズ
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】