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(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】2024-01-30
(45)【発行日】2024-02-07
(54)【発明の名称】マルチ電子ビーム照射装置及びマルチ電子ビーム照射方法
(51)【国際特許分類】
H01J 37/28 20060101AFI20240131BHJP
H01J 37/29 20060101ALI20240131BHJP
H01J 37/05 20060101ALI20240131BHJP
H01J 37/12 20060101ALI20240131BHJP
H01J 37/153 20060101ALI20240131BHJP
【ＦＩ】
H01J37/28 B
H01J37/29
H01J37/05
H01J37/12
H01J37/153 B
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020019840
(22)【出願日】2020-02-07
(65)【公開番号】P2020145184
(43)【公開日】2020-09-10
【審査請求日】2023-01-06
(31)【優先権主張番号】62/814,087
(32)【優先日】2019-03-05
(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】井上 和彦
(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】ジョン ハートレイ
【審査官】佐藤 海
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－１９６９５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１１７１１４（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ３７／０５，３７／２８，３７／２９
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
マルチ１次電子ビームを形成する形成機構と、前記マルチ１次電子ビームを屈折させる電磁レンズと、
前記マルチ１次電子ビームの通過位置に合わせて、前記マルチ１次電子ビームの各ビームを通過させる、複数の径寸法の複数の開口部が各々形成された、前記マルチ１次電子ビームの各ビームの像面共役位置を前記径寸法に応じて調整可能な複数段の電極基板と、
前記複数段の電極基板を通過した前記マルチ１次電子ビームが照射される試料を載置することが可能なステージと、
を備え、
前記複数段の電極基板は、前記電磁レンズの磁場中に配置されることを特徴とするマルチ電子ビーム照射装置。
【請求項2】
前記複数段の電極基板の各電極基板に独立した電位を印加する電源回路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照射装置。
【請求項3】
前記複数段の電極基板の各電極基板において、前記複数の開口部の各開口部の径寸法が、前記マルチ１次電子ビーム全体の軌道中心軸に対して回転対称に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照射装置。
【請求項4】
前記複数段の電極基板の各電極基板において、前記複数の開口部の各開口部の径寸法が前記マルチ１次電子ビーム全体の軌道中心軸から離れるに従って大きく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照射装置。
【請求項5】
前記複数段の電極基板は、前記マルチ１次電子ビームの各ビームの像面位置と共役な位置とは異なる位置に配置され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】
前記複数段の電極基板を通過した前記マルチ１次電子ビームを前記試料面にフォーカスさせる対物レンズ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照射装置。
【請求項7】
前記試料に前記マルチ１次電子ビームが照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを前記マルチ１次電子ビームから分離するビームセパレーターと、分離された前記マルチ２次電子ビームを個別に検出するマルチ検出器と、
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照射装置。
【請求項8】
マルチ１次電子ビームを形成し、電磁レンズを用いて前記マルチ１次電子ビームを屈折させ、
前記マルチ１次電子ビームの通過位置に合わせて、前記マルチ１次電子ビームの各ビームを通過させる、複数の径寸法の複数の開口部が各々形成された、前記マルチ１次電子ビームの各ビームの像面共役位置を前記径寸法に応じて調整可能な複数段の電極基板を用いて、前記マルチ１次電子ビームに前記複数段の電極基板を通過させ、
ステージに載置された試料に、前記複数段の電極基板を通過した前記マルチ１次電子ビームを照射し、
前記複数段の電極基板は、前記電磁レンズの磁場中に配置されることを特徴とするマルチ電子ビーム照射方法。
【請求項9】
前記複数段の電極基板の各電極基板に独立した電位を印加することを特徴とする請求項８記載のマルチ電子ビーム照射方法。
【請求項10】
前記複数段の電極基板の各電極基板において、前記複数の開口部の各開口部の径寸法が、前記マルチ１次電子ビーム全体の軌道中心軸に対して回転対称になることを特徴とする請求項８記載の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。このため、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、こ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、こ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。マルチビームを照射する装置では、試料面上に照射されるビームが光軸中心から外周方向に離れるのに伴い、像面湾曲収差の影響により、ビームのスポット径に差異が生じる。よって、視野（ＦＯＶ）を大きくすると、かかる収差の影響によって、ビームのボケが大きくなってしまう。このため、試料面を観察する装置や検査装置等でＦＯＶを拡大することが困難であるといった問題がある。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（特許文献１参照）。しかしながら、ボケの補正をビーム毎に行うと、ビーム毎に印加電位が異なるため、ビーム毎に個別に電源が必要となってしまう。よって、大規模な装置構成になってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１４－２２９４８１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の一態様は、マルチ１次電子ビームの像面湾曲を補正可能な照射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、
マルチ１次電子ビームを形成する形成機構と、
前記マルチ１次電子ビームを屈折させる電磁レンズと、
前記マルチ１次電子ビームの通過位置に合わせて、前記マルチ１次電子ビームの各ビームを通過させる、複数の径寸法の複数の開口部が各々形成された、前記マルチ１次電子ビームの各ビームの像面共役位置を前記径寸法に応じて調整可能な複数段の電極基板と、
前記複数段の電極基板を通過した前記マルチ１次電子ビームが照射される試料を載置することが可能なステージと、
を備え、
前記複数段の電極基板は、前記電磁レンズの磁場中に配置されることを特徴とする。
マルチ１次電子ビームを形成する形成機構と、
前記マルチ１次電子ビームを屈折させる電磁レンズと、
前記マルチ１次電子ビームの通過位置に合わせて、前記マルチ１次電子ビームの各ビームを通過させる、複数の径寸法の複数の開口部が各々形成された、前記マルチ１次電子ビームの各ビームの像面共役位置を前記径寸法に応じて調整可能な複数段の電極基板と、
前記複数段の電極基板を通過した前記マルチ１次電子ビームが照射される試料を載置することが可能なステージと、
を備え、
前記複数段の電極基板は、前記電磁レンズの磁場中に配置されることを特徴とする。
【0008】
本発明の一態様のマルチ電子ビーム照射方法は、
マルチ１次電子ビームを形成し、
電磁レンズを用いて前記マルチ１次電子ビームを屈折させ、
前記マルチ１次電子ビームの通過位置に合わせて、前記マルチ１次電子ビームの各ビームを通過させる、複数の径寸法の複数の開口部が各々形成された、前記マルチ１次電子ビームの各ビームの像面共役位置を前記径寸法に応じて調整可能な複数段の電極基板を用いて、前記マルチ１次電子ビームに前記複数段の電極基板を通過させ、
ステージに載置された試料に、前記複数段の電極基板を通過した前記マルチ１次電子ビームを照射し、
前記複数段の電極基板は、前記電磁レンズの磁場中に配置されることを特徴とする。
マルチ１次電子ビームを形成し、
電磁レンズを用いて前記マルチ１次電子ビームを屈折させ、
前記マルチ１次電子ビームの通過位置に合わせて、前記マルチ１次電子ビームの各ビームを通過させる、複数の径寸法の複数の開口部が各々形成された、前記マルチ１次電子ビームの各ビームの像面共役位置を前記径寸法に応じて調整可能な複数段の電極基板を用いて、前記マルチ１次電子ビームに前記複数段の電極基板を通過させ、
ステージに載置された試料に、前記複数段の電極基板を通過した前記マルチ１次電子ビームを照射し、
前記複数段の電極基板は、前記電磁レンズの磁場中に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明の一態様によれば、マルチ１次電子ビームの像面湾曲を補正できる。よって、基板の表面観察等のレビューや検査において視野（ＦＯＶ）を拡大できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【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構成を説明するための上面図である。
【図4】実施の形態１における収差補正器の構成を説明するための断面図である。
【図5】実施の形態１における収差補正器通過後の像面共役位置と通過孔の径寸法との関係の一例を示す図である。
【図6】実施の形態１の収差補正器の効果を説明するための図である。
【図7】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8】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9】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10】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11】実施の形態１における収差補正器を静電レンズと見做した場合の各電極の一例を示す図である。
【図13】実施の形態１における収差補正器を静電レンズと見做した場合の各電極の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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、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。
【0012】
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（形成機構の一例）、電磁レンズ２０５、収差補正器２０４、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、投影レンズ２２４、及びマルチ検出器２２２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、収差補正器２０４、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、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。
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（形成機構の一例）、電磁レンズ２０５、収差補正器２０４、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、投影レンズ２２４、及びマルチ検出器２２２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、収差補正器２０４、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、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。
【0013】
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。
【0014】
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。また、ＤＡＣアンプ１４８は、偏向器２１８に接続される。収差補正回路１２１は、収差補正器２０４に接続される。
【0015】
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。
【0016】
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、偏向制御回路１２８によって制御される。
【0017】
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。
【0018】
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、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。
【0019】
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。
【0020】
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）２０（図１の実線）が形成される。
【0021】
形成されたマルチ１次電子ビーム２０は、図示しない像面共役位置で各ビームがそれぞれ集束した後、各ビームが広がった状態で電磁レンズ２０５に入射し、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、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２０６の中心の穴から位置が外れ、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、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、検査用のマルチ１次電子ビーム２０が形成される。
【0022】
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、ビーム毎に、クロスオーバー（Ｃ．Ｏ．）を形成する。マルチビーム２０は、かかるビーム毎に形成され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。このため、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ｍ１×ｎ１本のマルチビーム２０を基板１０１に照射する。
【0023】
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。図１では、マルチ２次電子ビーム３００を１本のビームで代表して示している。
【0024】
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。ビームセパレーター２１４は、基板１０１（試料）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放出されるマルチ２次電子ビーム３００をマルチ１次電子ビーム２０から分離する。
【0025】
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（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。こ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。これにより、マルチ２次電子ビーム３００は、マルチ１次電子ビーム２０から分離される。図１では、マルチ２次電子ビーム３００を１本のビームで代表して示している。
【0026】
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、マルチ１次電子ビーム２０から分離されたマルチ２次電子ビームを個別に検出する。具体的には、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。
【0027】
図３は、実施の形態１における収差補正器２０４の構成を説明するための上面図である。図４は、実施の形態１における収差補正器２０４の構成を説明するための断面図である。図４において、収差補正器２０４は、電磁レンズ２０５の磁場中に配置される。収差補正器２０４は、複数段の電極基板１１，１２，１３を有する。隣接する電極基板１１，１２，１３同士間は、所定の隙間を空けて配置される。各段の電極基板１１，１２，１３は、導電性材料、例えば、金属で形成される。或いは、絶縁性材料の周囲に導電性の薄膜をコーティングして形成してもよい。図３及び図４に示すように、各段の電極基板１１，１２，１３には、マルチ１次電子ビーム２０の通過位置に合わせて、それぞれ複数の通過孔１５が形成される。複数の通過孔１５は、マルチ１次電子ビーム２０の通過位置に合わせて形成され、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームを個別に通過させる。収差補正回路１２１から上段、中段、及び下段の３つの電極基板１１，１２，１３にそれぞれ独立に電位を印加することで、ビーム毎に個別に集束作用を与えるマルチ静電レンズを構成する。
【0028】
ここで、実施の形態１では、各ビームの像面共役位置（焦点位置）を個別にずらす補正を行う。このため、各ビームに及ぼす集束作用を補正する。よって、複数段の電極基板１１，１２，１３は、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームの像面位置と共役な位置（像面共役位置）とは異なる位置に配置される。図４の例では、成形アパーチャアレイ基板２０３により形成されたマルチ１次電子ビーム２０の各ビームが、像面共役位置で各ビームがそれぞれ集束した後、各ビームが広がりながら複数段の電極基板１１，１２，１３の対応する通過孔１５内に進み、途中から収束側に転じ、複数段の電極基板１１，１２，１３を通過後に集束点（像面共役位置）で集束する。かかる場合に、実施の形態１では、収差補正器２０４によって、ビーム毎に、複数段の電極基板１１，１２，１３を通過後の各ビームの像面共役位置をずらす。図４の例では、収差補正器２０４を通過後の各ビームの像面共役位置を高さ位置の異なる３種類の像面共役位置Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３のいずれかにずらすように補正する。実施の形態１では、通過孔１５の径寸法を変えることで、複数種の集束作用を提供する。
【0029】
そこで、実施の形態１における各段の電極基板１１，１２，１３に各々形成される複数の通過孔１５（開口部）は、複数の径寸法で形成される。複数段の電極基板１１，１２，１３に形成される、同じビームが通過する各通過孔１５は、同じ径サイズで形成されればよい。図３の例では、５×５本のマルチ１次電子ビーム２０に対して、５種類の径寸法の異なる円形通過孔が示されている。図４の例では、中心ビームが通過する通過孔１５が径寸法ｄ１で形成され、外側に１つ離れたビームが通過する通過孔１５が径寸法ｄ２で形成され、外側にさらに１つ離れたビームが通過する通過孔１５が径寸法ｄ３で形成される場合を示している。
【0030】
図４において、マルチ１次電子ビーム２０の中心ビームの焦点位置を基板１０１面上に合わせる場合（中心ビーム基準にする場合）、像面湾曲収差により、マルチ１次電子ビーム２０の中心ビームから外側に離れるビームほど、焦点位置が基板１０１面から上方に離れてしまう。マルチ１次電子ビーム２０の外周ビームの焦点位置を基板１０１面上に合わせる場合（外周ビーム基準にする場合）、像面湾曲収差により、マルチ１次電子ビーム２０の中心ビームの焦点位置が基板１０１面から下方に離れてしまう。よって、中心ビームから外側に離れるビームほど、収差補正器２０４通過後の像面共役位置が収差補正器２０４から離れる（遠くなる）ように、軌道を修正することが必要となる。そこで、実施の形態１では、異なる径サイズの通過孔１５を使って、複数の静電レンズ作用を選択的に適用させる。
【0031】
図５は、実施の形態１における収差補正器通過後の像面共役位置と通過孔の径寸法との関係の一例を示す図である。図５において、縦軸に収差補正器２０４通過後の収差補正器２０４から像面共役位置までの距離（ａ．ｕ．）を示す。横軸に各段の電極基板１１，１２，１３に各々形成される円状の通過孔１５の径寸法（ａ．ｕ．）を示す。なお、図５では、例えば、上段の電極基板１１の電位Ｖ１と、下段の電極基板１３の電位Ｖ３とを、グランド電位ＧＮＤとして、中段の電極基板１２の電位Ｖ２として、例えば、－１００Ｖ程度の負の電位（負の制御電位）を用いる。図５に示すように、通過孔１５の径寸法が大きいほど、収差補正器２０４通過後の収差補正器２０４から像面共役位置までの距離が収差補正器２０４から離れる（遠くなる）ことがわかる。
【0032】
そこで、実施の形態１では、複数段の電極基板１１，１２，１３により、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームの像面共役位置を通過孔１５の径寸法に応じて個別に調整する。中心側のビームほど、通過孔１５の径寸法を小さくすることで、収差補正器２０４通過後のビームの集束作用を大きくする。言い換えれば、中心側のビームほど、収差補正器２０４通過後の像面共役位置を近くにする。具体的には、中心ビームが通過する通過孔１５を、複数の径寸法のうち最小の径寸法で形成し、外周側に位置するビームが通過する通過孔１５ほど、径寸法を大きく形成する。図４の例では、中心ビームが通過する通過孔１５が最小の径寸法ｄ１で形成され、外側に１つ離れたビームが通過する通過孔１５が中間サイズの径寸法ｄ２で形成され、外側にさらに１つ離れたビームが通過する通過孔１５が大きい径寸法ｄ３で形成される場合を示している。そして、上段の電極基板１１の電位Ｖ１（例えば、ＧＮＤ電位）と、下段の電極基板１３の電位Ｖ３（例えば、ＧＮＤ電位）とに対して、中段の電極基板１２に例えば負の電位Ｖ２（例えば、－１００Ｖ）を印加することで、中心ビームに最も大きい集束作用を与え、外周側に位置するビームほど集束作用を小さくする。これにより、収差補正器２０４通過後の中心ビームの像面共役位置を収差補正器２０４に近い像面共役位置Ｚ１に制御できる。また、収差補正器２０４通過後の外周ビームの像面共役位置を収差補正器２０４から最も離れた像面共役位置Ｚ３に制御できる。そして、収差補正器２０４通過後の中心ビームと外周ビームとの中間に位置する中間ビームの像面共役位置を収差補正器２０４から中間の距離にあたる像面共役位置Ｚ２に制御できる。
【0033】
なお、電位Ｖ１，Ｖ３は、同じ電位であっても良いし、異なる電位であってもよい。電位Ｖ１に対して、電位Ｖ２が例えば負の電位になり、Ｖ１，Ｖ２間に所望の電位差が得られればよい。同様に、電位Ｖ３に対して、電位Ｖ２が例えば負の電位になり、Ｖ３，Ｖ２間に所望の電位差が得られればよい。
【0034】
実施の形態１では、複数段の電極基板１１，１２，１３の各電極基板において、複数の通過孔１５の各通過孔１５の径寸法は、マルチ１次電子ビーム２０全体の軌道中心軸に対して回転対称になる。図３の例では、５×５本のマルチ１次電子ビーム２０の中心ビームの位置をマルチ１次電子ビーム２０全体の軌道中心軸として、かかる軌道中心軸から同心円（点線）上に中心が位置する通過孔１５同士は、円形状の同じ径寸法に形成される。そして、複数段の電極基板１１，１２，１３の各電極基板において、複数の通過孔１５の各通過孔１５の径寸法をマルチ１次電子ビーム２０全体の軌道中心軸から離れるに従って大きくする。かかる構成により、中心ビームから外側に離れるビームほど、収差補正器２０４通過後の像面共役位置が収差補正器２０４から離れる（遠くなる）ように、軌道を修正できる。これにより、マルチ１次電子ビーム２０の外周側のビームの焦点位置を基板１０１面上に合わせるように設定すれば、中心ビームの焦点位置を上方にずらし、基板１０１面上に合わせることができる。
【0035】
なお、予め、各ビームの焦点位置のずれを測定しておき、かかるずれを補正する通過孔１５の径寸法を求めておけばよい。
【0036】
ここで、実施の形態１の比較例として、電磁レンズ２０５の磁場外で収差補正器２０４により、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）の像面共役位置を変更しようとする場合、加速電圧と同程度の例えば、－１０ｋＶ程度の電位を中段の電極基板１２に印加する必要がある。上段と下段の電極基板１１，１３には、ＧＮＤ電位を印加する。これに対して、実施の形態１では、収差補正器２０４を電磁レンズ２０５の磁場中に配置する。これにより、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）が電磁レンズ２０５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、電磁レンズ２０５により合焦される中間像の焦点位置となる像面共役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２０４により電子ビームの軌道を修正するので、上段と下段の電極基板１１，１３にＧＮＤ電位を印加する場合、中段の電極基板１２に印加する電位は、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ができる。
【0037】
図６は、実施の形態１の収差補正器の効果を説明するための図である。収差補正器２０４によって、像面湾曲していたマルチ１次電子ビーム２０（破線）に対して、個別に収差補正器２０４通過後の像面共役位置を補正することで、図６に示すように、各ビームの焦点位置を同一面上、例えば基板１０１面上に合わせることができる（実線）。
【0038】
図７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７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。
【0039】
被検査画像取得工程（Ｓ２０２）として、画像取得機構１５０は、収差補正器２０４を通過したマルチ１次電子ビーム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１次電子ビーム２０は、電磁レンズ２０５に入射する。
【0040】
電磁レンズ２０５の磁場を通過中、収差補正器２０４によってマルチ１次電子ビーム２０は個別にビーム軌道が補正される。この後、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、及びビームセパレーター２１４を通過して、対物レンズ２０７によって、複数段の電極基板１１，１２，１３を通過したマルチ１次電子ビーム２０を基板１０１面にフォーカスさせる。複数段の電極基板１１，１２，１３を通過したマルチ１次電子ビーム２０が照射される基板１０１は、ＸＹステージ１０５上に載置される。そして、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、ビームセパレーター２１４、偏向器２１８、及び投影レンズ２２４を通過して、マルチ検出器２２２により各２次電子ビームが個別に検出される。
【0041】
図８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８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。
【0042】
図９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９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９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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。このため、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チップ分のチップ領域をスキャンするのに掛かるスキャン動作距離が、半導体基板のマスクダイ３３の１チップ分のチップ領域をスキャンするのに掛かるスキャン動作に比べ、例えば４倍に増加することになる。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動作距離は短くて済む。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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、こ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。
【0050】
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。
【0051】
図１０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１０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、この処理回路には、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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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）となるチップ３３２の一部の領域のマスクダイ３３の画像と、ダイ（２）となる別のチップ３３２の対応する領域のマスクダイ３３の画像と、を用いる。或いは、同じチップ３３２の一部の領域のマスクダイ３３の画像をダイ（１）のマスクダイ３３の画像とし、同じパターンが形成された同じチップ３３２の他の一部のマスクダイ３３の画像をダイ（２）のマスクダイ３３の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。
【0057】
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３３の画像と、ダイ（２）のマスクダイ３３の画像と、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。
【0058】
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。
【0059】
図１１は、実施の形態１における収差補正器を静電レンズと見做した場合の各電極の一例を示す図である。図１２は、図１１に対応する集束作用の一例を説明するための図である。図１２において、縦軸に集束作用の強さ、横軸に印加電位を示す。図１１の例では、磁場分布の広がり範囲Ｌに対して、静電レンズ（中段の電極基板）の厚みｔ１が非常に小さい場合を示している。かかる場合、磁場の影響は受けず、静電レンズの効果として、図１２に示す放物線に沿った集束作用の効果が得られる。印加する電位が正負いずれの場合であっても、通過孔１５の径寸法が小さい場合の方が、大きい場合よりも集束作用が大きいことがわかる。
【0060】
よって、上述したように、像面湾曲が下に凸な形状となる場合に、マルチ１次電子ビーム２０の外周ビームの焦点位置を基板１０１面上に合わせるように設定し、複数の通過孔１５の各通過孔１５の径寸法をマルチ１次電子ビーム２０全体の軌道中心軸から離れるに従って大きくすればよい。これにより、中心側のビームほど大きな集束作用が働くため収差補正器２０４通過後の像面共役位置が収差補正器２０４から近くなるように、軌道を修正でき、像面湾曲を補正できる。
【0061】
他方、像面湾曲が上に凸な形状となった場合に、中心側のビームほど収差補正器２０４通過後の像面共役位置が収差補正器２０４から離れる（遠くなる）ように、軌道を修正する必要がある。この場合には、マルチ１次電子ビーム２０の中心ビームの焦点位置を基板１０１面上に合わせるように設定し、複数の通過孔１５の各通過孔１５の径寸法をマルチ１次電子ビーム２０全体の軌道中心軸から離れるに従って小さくすればよい。これにより、外周側のビームほど大きな集束作用が働くため収差補正器２０４通過後の像面共役位置が収差補正器２０４から近くなるように、軌道を修正でき、像面湾曲を補正できる。
【0062】
図１３は、実施の形態１における収差補正器を静電レンズと見做した場合の各電極の他の一例を示す図である。図１４は、図１３に対応するさらなら集束作用の一例を説明するための図である。図１４において、縦軸に集束作用の強さ、横軸に印加電位を示す。磁場分布の広がり範囲Ｌに対して静電レンズの中段電極の厚みｔ２がある大きさ以上になると、図１２に示した集束作用に加えて、さらに、図１４に示すような磁場中でのエネルギー変化に応じた集束作用効果が生じる。よって、かかる場合には、印加する電位の符号の正負によって集束作用が大きく変化する。静電レンズと磁場レンズの組み合わせによって、図１２の効果と図１４の効果の大小関係が異なるので、各電極の通過孔１５の開口径と電位の関係は一意に決まるものではない。
【0063】
よって、収差補正器２０４の中段電極の厚みが磁場の影響範囲Ｌに対して非常に小さい場合には、磁場レンズの有無に関わらず、印加電位を設定できる。他方、収差補正器２０４の中段電極の厚みを大きくする場合、磁場の影響範囲内に配置しなければ、図１２の効果に沿って各電極の通過孔１５の開口径と印加電位を設定すればよい。しかし、磁場の影響範囲内に配置する場合には、図１４の効果がさらに生じるので、各電極の通過孔１５の開口径と印加電位の関係を予め実験等により求め、この関係に応じて、両者を適宜設定すればよい。
【0064】
以上のように、実施の形態１によれば、通過孔１５の径寸法を選択することで、マルチ１次電子ビーム２０の像面湾曲を補正できる。よって、像面湾曲収差の影響によるビームのスポット径の差異を抑制できる。よって、基板１０１の表面観察等のレビューや検査において視野（ＦＯＶ）を拡大できる。さらに、１つの電極基板に１種の電位が印加されるだけなので電源数を抑制できる。よって大規模な装置構成になることを回避できる。
【0065】
以上の説明において、一連の「～回路」は、処理回路を含み、この処理回路には、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、収差補正回路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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【0069】
１１，１２，１３ 電極基板
１５ 通過孔
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
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
２０４ 収差補正器
２０５ 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
２２０ 電磁レンズ
２２２ マルチ検出器
２２４ 投影レンズ
３００ マルチ２次電子ビーム３００
３３０ 検査領域
３３２ チップ
１５ 通過孔
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
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
２０４ 収差補正器
２０５ 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
２２０ 電磁レンズ
２２２ マルチ検出器
２２４ 投影レンズ
３００ マルチ２次電子ビーム３００
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】
