CN101630623B - 基于带电粒子束的检查装置及采用了该检查装置的器件制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于进一步提高SEM方式的检查装置的检查速度、即提高生产率的方式。检查基板的表面的检查装置在电子源(25·1)产生的电子形成交叉后，向试样W的方向以期望的倍率成像来形成交叉。在使该交叉通过时用开口从该交叉中去除作为噪声的电子，将该交叉设为期望的倍率，将该交叉调整为平行的电子束并以期望的断面形状来照射基板。形成电子束，使得此时的电子束的照度不匀在10％以下。从试样W放出的电子由检测器(25·11)来检测。
Description
本发明为下述申请的分案申请，原申请信息如下：
申请日：2004年04月26日
申请号：200480019519.9
发明名称：基于带电粒子束的检查装置及采用了该检查装置的器件制造方法
技术领域
本发明涉及用电子束来检查在检查对象的表面上形成的图形的缺陷等的检查装置，详细地说，涉及像半导体制造工序中的检测晶片的缺陷的情况那样、将电子束照射到检查对象上并捕捉按照其表面的性能来变化的二次电子来形成图像数据、并根据该图像数据以高生产率来检查在检查对象的表面上形成的图形等的检查装置，以及用这种检查装置来高成品率地制造器件的器件制造方法。更具体地说，涉及采用了面束的映像投射方式的检测装置及采用了该装置的器件制造方法。
在半导体工艺中，设计规则将迎来100nm的时代，并且生产形态正在从以DRAM为代表的少品种大量生产转移到SOC(Silicon onchip，单芯片系统)那样的多品种少量生产。随之，制造工序数增加，提高各工序的成品率成为必须，检查工艺引起的缺陷变得很重要。本发明涉及半导体工艺中的各工序后的晶片等的检查所用的装置，涉及采用了电子束的检查方法及装置，以及采用了它的器件制造方法。
背景技术
随着半导体器件的高集成化、图形的微细化，要求高分辨率、高生产率的检查装置。为了检查100nm设计规则的晶片基板的缺陷，需要观看具有100nm以下的线宽的布线中的图形缺陷或颗粒通孔(パ一テイクルビア)的缺陷及它们的电缺陷，因此需要100nm以下的分辨率，由于器件的高集成化造成的制造工序的增加，检查量增大，所以要求高生产率。此外，随着器件多层化的发展，也要求检查装置具备检测连接层间布线的通孔的接触不良(电缺陷)的功能。目前主要使用着光方式的缺陷检查装置，但是在分辨率及接触不良检查方面，预计采用电子束的缺陷检查装置今后将取代光方式的缺陷检查装置而成为检查装置的主流。只是，电子束方式缺陷检查装置也有弱点，它在生产率方面不如光方式。
因此，要求开发高分辨率、高生产率、而且能够检测电缺陷的检查装置。据说光方式下的分辨率的极限为使用的光的波长的1/2，在已实用化的可见光的例子中是0.2μm左右。
而在使用电子束的方式下，通常扫描型电子束方式(SEM方式)已被实用化，分辨率是0.1μm，检查时间是8小时/片(200mm晶片)。电子束方式的较大特征是还能够检查电缺陷(布线的断线、导通不良、通孔的导通不良等)，但是检查速度非常慢，期待着开发出检查速度快的缺陷检查装置。
一般，检查装置很昂贵，并且生产率也比其他工艺装置低，所以目前被使用在重要工序之后，例如蚀刻、成膜、或CMP(化学机械研磨)平坦化处理后等。
下面说明采用了电子束的扫描(SEM)方式的检查装置。SEM方式的检查装置将电子束缩小得很细(该束径相当于分辨率)并扫描它来呈线状地照射试样。另一方面，通过使工作台沿与电子束扫描方向成直角的方向移动，呈平面状用电子束来照射观察区域。电子束的扫描宽度一般是几百μm。用检测器(闪烁体+光电倍增管或半导体方式的检测器(PIN二极管型)等)来检测通过照射上述缩小得很细的电子束(称为一次电子束)而产生的来自试样的二次电子。合成照射位置的坐标和二次电子的量(信号强度)并图像化，存储到存储装置中，或者在CRT(阴极射线管)上输出图像。以上是SEM(扫描电子显微镜)的原理，根据用该方式得到的图像来检测工序途中的半导体(通常是Si)晶片的缺陷。检查速度(相当于生产率)由一次电子束的量(电流值)、束径及检测器的响应速度来决定。束径为0.1μm(可以认为与分辨率相同)、电流值为100nA、检测器的响应速度为100MHz是目前的最高值，在此情况下检查速度据说是每个20cm直径的晶片约8小时。该检查速度与光方式相比极慢(1/20以下)成为很大的问题。特别是需要检测在晶片上制作的100nm以下的设计规则的器件图形、即100nm以下的线宽或直径为100nm以下的通孔等的形状缺陷或电缺陷及高速检测100nm以下的异物。
在上面说明的SEM方式的检查装置中，可认为上述检查速度大致是极限，为了进一步提高速度、即提高生产率，需要新的方式。
发明内容
为了满足这种需要，本发明提供一种电子束装置，包括：
向试样照射电子束的单元；将通过向上述试样照射该电子束而得到了上述试样的表面的信息的电子引导到检测器上的单元；以及将引导到该检测器上的、得到了上述试样的表面的信息的电子作为图像来合成的单元；
其中，上述电子束在上述试样上照射的区域的上述电子束的照度是均匀的。
得到了上述试样的表面的信息的电子是上述试样产生的二次电子、反射电子、背散射电子中的至少1种、或上述试样的表面附近反射的镜面电子(ミラ一电子)。
用本发明的检查方法或检查装置，能够检查具有100nm以下的线宽的布线的晶片等基板的缺陷。
附图说明
图1是半导体检查装置的整体结构图。
图2是图1所示装置的整体结构图。
图3是图1所示装置的从功能来看的整体结构图。
图4是图1所示装置的检查部的主要构件图。
图5是图1所示装置的检查部的主要构件图。
图6是图1所示装置的检查部的主要构件图。
图7是图1所示装置的检查部的主要构件图。
图8是图1所示装置的检查部的主要构件图。
图9是图1所示装置的检查部的主要构件图。
图10是图1所示装置的检查部的主要构件图。
图11是图1所示装置的检查部外装图。
图12是图1所示装置的检查部外装图。
图13是本发明的半导体检查装置的主要构件的立视图。
图14是本发明的半导体检查装置的主要构件的主视图。
图15是本发明的半导体检查装置的盒支架的结构的一例的图。
图16是本发明的半导体检查装置的微环境装置的结构图。
图17是本发明的半导体检查装置的加载器壳体的结构图。
图18是本发明的半导体检查装置的加载器壳体的结构图。
图19(A)及图19(B)是说明本发明的半导体检查装置所使用的静电吸盘的图。
图20是说明本发明的半导体检查装置所使用的静电吸盘的图。
图20-1(A)及图20-1(B)是说明本发明的半导体检查装置所使用的静电吸盘的另一例的图。
图21是说明本发明的半导体检查装置所使用的桥接工具(ブリツジツ一ル)的图。
图22是说明本发明的半导体检查装置所使用的桥接工具的另一例的图。
图22-1是说明图22的预载室(ロ一ドロツク室)中的升降机构的结构和动作过程(A)～(C)的图。
图22-2是说明图22的预载室中的升降机构的结构和动作过程(D)～(F)的图。
图23是本发明的半导体检查装置中的主壳体的支持方法的变形例的图。
图24是本发明的半导体检查装置中的主壳体的支持方法的变形例的图。
图25-1是本发明的半导体检查装置中的映像投射型电子束检查装置的电子光学系统的结构图。
图25-2是本发明的半导体检查装置中的扫描型电子束检查装置的电子光学系统的结构图。
图25-3是本发明的半导体检查装置的检测器旋转机构的一例的结构的概略图。
图25-4是本发明的半导体检查装置的检测器旋转机构的一例的结构的概略图。
图25-5是本发明的半导体检查装置的检测器旋转机构的一例的结构的概略图。
图26是本发明的半导体检查装置的第1实施方式的图。
图27-1的(1)～(5)是说明试样照射束的形状的图。
图27-2的(1-1)～(4)是说明线形束的照射形状的图。
图28是说明从本发明的半导体检查装置中的镜筒中取出二次电子的图。
图29是本发明的半导体检查装置的第2实施方式的图。
图30是本发明的半导体检查装置的第3实施方式的图。
图31是本发明的半导体检查装置的第4实施方式的图。
图32是本发明的半导体检查装置的第5实施方式的图。
图33是说明覆盖观察区域的照射区域的图。
图34是说明照射形状和照射效率的图。
图35是本发明的半导体检查装置的第6实施方式的图，是采用了转像透镜的检测系统的结构图。
图36是本发明的半导体检查装置的第7实施方式的图，是采用了FOP的检测系统的结构图。
图37(A)及图37(B)是本发明的半导体检查装置的第8实施方式的图。
图38是透射率对孔径部直径的依赖性的曲线图。
图39是图37的装置中的电子检测系统的具体结构例的图。
图40(A)及图40(B)是说明用于使图37的装置中的电子检测系统以3个模式动作的要件的图。
图41是本发明的半导体检查装置的E×B单元的结构图。
图42是沿图41的线A的剖视图。
图43是本发明的半导体检查装置的第9实施方式的图。
图44是电场分布的仿真图。
图45是本发明的半导体检查装置的电源部的结构图。
图46是图45所示的电源部的产生直流电压的电路方式的图。
图47是图45所示的电源部的静态双极型电源的电路结构一例的图。
图48是图45所示的电源部中的特殊电源图。
图49是图45所示的电源部中的特殊电源图。
图50是图45所示的电源部中的特殊电源图。
图51是图45所示的电源部中的减速吸盘专用的电源电路的一例的图。
图52是图45所示的电源部中的EO校正用偏转电压的硬件结构的一例的图。
图53是图45所示的电源部中的八极变换部的电路结构的一例的图。
图54(A)是图45所示的电源部中的高压高速放大器的电路结构的一例的图，图54(B)是输出波形图。
图55是图13所示的半导体检查装置的预充电单元的第1实施方式的图。
图56是图13所示的半导体检查装置的预充电单元的第2实施方式的图。
图57是图13所示的半导体检查装置的预充电单元的第3实施方式的图。
图58是图13所示的半导体检查装置的预充电单元的第4实施方式的图。
图59是具有图55～图58所示的预充电单元的摄像装置的图。
图60是说明图59所示装置的动作的图。
图61是具有预充电单元的缺陷检查装置的另一结构例的图。
图62是图61所示装置中的将二次电子图像信号变换为电信号的装置的图。
图63是说明图61所示的装置的动作的流图。
图64(a)、图64(b)、图64(c)是说明图63的流程图中的缺陷检测方法的图。
图65是具有预充电单元的缺陷检查装置的另一结构例的图。
图66是具有预充电单元的缺陷检查装置的又一结构例的图。
图67是说明本发明的半导体检查装置的控制系统的动作的图。
图68是说明本发明的半导体检查装置的控制系统的动作的图。
图69是说明本发明的半导体检查装置的控制系统的动作的图。
图70是说明本发明的半导体检查装置的控制系统的动作的图。
图71是说明本发明的半导体检查装置的控制系统的动作的图。
图72是说明本发明的半导体检查装置的控制系统的动作的图。
图73是说明本发明的半导体检查装置的控制系统的动作的图。
图74是说明本发明的半导体检查装置中的对准过程的图。
图75是说明本发明的半导体检查装置中的对准过程的图。
图76是说明本发明的半导体检查装置中的对准过程的图。
图77是说明本发明的半导体检查装置中的缺陷检查过程的图。
图78是说明本发明的半导体检查装置中的缺陷检查过程的图。
图79是说明本发明的半导体检查装置中的缺陷检查过程的图。
图80(A)及图80(B)是说明本发明的半导体检查装置中的缺陷检查过程的图。
图81是说明本发明的半导体检查装置中的缺陷检查过程的图。
图82是说明本发明的半导体检查装置中的缺陷检查过程的图。
图83是说明本发明的半导体检查装置中的缺陷检查过程的图。
图84是说明本发明的半导体检查装置中的控制系统的结构的图。
图85是说明本发明的半导体检查装置中的用户界面结构的图。
图86是说明本发明的半导体检查装置中的用户界面结构的图。
图87是说明本发明的半导体检查装置的其他功能和结构的图。
图88是本发明的半导体检查装置的其他功能和结构中的电极的图。
图89是本发明的半导体检查装置的其他功能和结构中的电极的图。
图90是晶片和物镜之间的电压分布的曲线图。
图91是说明本发明的半导体检查装置的其他功能和结构中的二次电子检测动作的流图。
图92是图91所示的装置中的电位施加机构的图。
图93(A)及图93(B)是说明图91所示装置中的电子束校准方法的图。
图94是说明图91所示的装置中的对准控制方法的图。
图95(A)及图95(B)是说明图91所示的装置中的EO校正的概念的图。
图96是说明图91所示的装置中的用于EO校正的具体设备结构的图。
图97(A)及图97(B)是说明图91所示装置中的EO校正的图。
图98是说明图91所示装置中的EO校正的图。
图99是说明图91所示装置中的EO校正的图。
图100是说明图91所示装置中的EO校正的图。
图101是说明TDI传送时钟的构想的图。
图102是说明TDI传送时钟的构想的图。
图103是说明图102所示电路的动作的时序图。
图104是本发明的缺陷检查装置的变形例的图。
图105是说明图104所示的装置的动作的流图。
图106是说明图104所示的装置的动作的流图。
图107是说明图104所示的装置的动作的流图。
图108是说明图104所示的装置的动作的流图。
图109是说明图104所示的装置的动作的流图。
图110是说明本发明的半导体器件制造方法的图。
图111是说明本发明的半导体器件制造方法的图。
图112是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程的图。
图113是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程的基本流程的图。
图114是表示检查对象管芯的设定的图。
图115是说明管芯内部的检查区域的设定的图。
图116是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程的图。
图117(A)及图117(B)是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程的图。
图118-1是本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的、检查管芯为1个时的扫描例的图。
图118-2是被检查管芯的一例的图。
图119是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的参照图像生成方法的图。
图120是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的相邻管芯比较方法的图。
图121是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的相邻管芯比较方法的图。
图122是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的基准管芯比较方法的图。
图123是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的基准管芯比较方法的图。
图124是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的基准管芯比较方法的图。
图125是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的焦点匹配的图。
图126是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的焦点匹配的图。
图127是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的焦点匹配的图。
图128是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的焦点匹配的图。
图129是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的焦点匹配的图。
图130是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的焦点匹配的图。
图131是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的光刻余量(リソマ一ジン)测定的图。
图132是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的光刻余量测定的图。
图133是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的光刻余量测定的图。
图134是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的光刻余量测定的图。
图135是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的光刻余量测定的图。
图136是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的光刻余量测定的图。
图137是说明本发明的半导体器件制造方法的检查过程中的光刻余量测定的图。
图138是本发明的半导体检查装置中的工作台装置的一例的图。
图139是本发明的半导体检查装置中的工作台装置的一例的图。
图140是本发明的半导体检查装置中的工作台装置的一例的图。
图141是本发明的半导体检查装置中的工作台装置的另一例的图。
图142是本发明的半导体检查装置中的工作台装置的另一例的图。
图143是本发明的半导体检查装置中的工作台装置的又一例的图。
图144是本发明的半导体检查装置中的工作台装置的再一例的图。
图145是本发明的半导体检查装置中的工作台装置的还一例的图。
图146是本发明的半导体检查装置中的工作台装置的还一例的图。
图147是本发明的半导体检查装置中的工作台装置的还一例的图。
图148(A)及图148(B)是现有的工作台装置的图。
图149是本发明的半导体检查装置中的光学系统及检测器的图。
图150(a)及图150(b)是本发明的半导体检查装置的另一实施方式的图。
图151是图150的电子束装置的详细示意图。
图152是本发明的半导体检查装置中的一次电子照射方法的图。
图153是本发明的半导体检查装置的实施方式的图，具有防止击穿的电极构造。
图154是说明图153的装置的动作的表。
图155是图153的装置中的电极构造的图。
图156是图153的装置中的电极构造的图。
图157是图153的装置中的电极构造的图。
图158是图153的装置中的电极构造的图。
图159是本发明的半导体检查装置的实施方式的图，具有减振装置。
图160(a)～图160(c)是说明图159的装置的图。
图161是说明图159所示装置的图。
图162是说明图159所示装置的图。
图163是说明图159所示装置的图。
图164(a)～图164(c)是说明图159所示装置中的图形匹配法的图。
图165是说明本发明的半导体检查装置中的晶片保持的图。
图166是说明本发明的半导体检查装置中的晶片保持的图。
图167(a)及图167(b)是说明本发明的半导体检查装置中的晶片保持的图。
图168是图166中说明的具有吸盘的电子束装置的图。
图169是图168所示装置中的E×B分离器的图。
图170是图168所示装置中的E×B分离器的图。
图171是将本发明的检查装置连接到生产线上的实施方式的图。
图172(A)是能够将二次电子和反射电子切换使用的映像投射方式电子束装置的实施方式的概略图。
图172(B)是其二次光学系统的结构的概略图。
图173是图172(A)中的二次电子检测系统的具体结构图。
图174(A)及图174(B)是说明图172(A)所示缺陷检查装置的不同动作模式的图。
图175是图172(A)所示缺陷检查装置的二次光学系统的透镜的具体结构的图。
图176(A)是图172(A)所示映像投射方式电子束装置的变形例的结构的概略图。
图176(B)是说明图176(A)所示装置的扫描方法的图。
图177(A)是图172(A)所示映像投射方式电子束装置的另一变形例的结构的概略图。
图177(B)是说明图177(A)所示装置的扫描方法的图。
图178是图172(A)所示映像投射方式电子束装置的真空室及XY工作台的构造和用于它的惰性气体循环配管系统的图。
图179是图178中的差动排气机构的一例的图。
图180是整个检查系统的概略结构图。
具体实施方式
以下，参照附图，按下述顺序来详细说明本发明的半导体检查装置的实施方式。
1.整体结构
1-1)主室、工作台、真空输送系统外装
1-1-1)有源隔振台
1-1-2)主室
1-1-3)XY工作台
1-2)激光干涉测定系统
1-3)检查部外装
2.实施方式
2-1)输送系统
2-1-1)盒支架
2-1-2)微环境装置
2-1-3)主壳体
2-1-4)加载器壳体
2-1-5)加载器
2-1-6)工作台装置
2-1-7)晶片卡紧机构
2-1-7-1)静电吸盘的基本构造
2-1-7-2)用于200/300桥接工具的卡紧机构
2-1-7-3)晶片卡紧过程
2-1-8)用于200/300桥接工具的装置结构
2-2)晶片的输送方法
2-3)电子光学系统
2-3-1)概要
2-3-2)结构的细节
2-3-2-1)电子枪(电子束源)
2-3-2-2)一次光学系统
2-3-2-3)二次光学系统
2-3-3)E×B单元(维恩滤波器)
2-3-4)检测器
2-3-5)电源
2-4)预充电单元
2-5)真空排气系统
2-6)控制系统
2-6-1)结构及功能
2-6-2)对准过程
2-6-3)缺陷检查
2-6-4)控制系统结构
2-6-5)用户界面结构
2-7)其他功能和结构的说明
2-7-1)控制电极
2-7-2)电位施加方法
2-7-3)电子束校准方法
2-7-4)电极的清扫
2-7-5)对准控制方法
2-7-6)EO校正
2-7-7)图像比较方法
2-7-8)器件制造方法
2-7-9)检查
2-8)检查方法
2-8-1)概要
2-8-2)检查算法
2-8-2-1)阵列检查
2-8-2-2)随机检查
2-8-2-3)焦点匹配
2-8-2-4)光刻余量测定
3.另一实施方式
3-1)工作台装置的变形例
3-2)电子束装置的另一实施方式
3-2-1)电子枪(电子束源)
3-2-2)电极的构造
3-3)与减振装置有关的实施方式
3-4)与晶片的保持有关的实施方式
3-5)E×B分离器的实施方式
3-6)生产线的实施方式
3-7)利用电子的另一实施方式
3-8)利用二次电子和反射电子的实施方式
1.整体结构
首先，说明该半导体检查装置的整体结构。
用图1来描述装置的整体结构。装置包括检查装置主体、电源柜、控制柜、图像处理单元、成膜装置、蚀刻装置等。干式真空泵等粗抽泵被放置在洁净室之外。检查装置主体内部的主要部分如图2所示，包括收容着电子束光学镜筒、真空输送系统、工作台的主壳体、隔振台、涡轮分子泵等。
在控制系统中包括两台CRT，具备指示命令输入功能(键盘等)。图3示出从功能来看的结构。电子束镜筒主要包括电子光学系统、检测系统、光学显微镜等。电子光学系统包括电子枪、透镜等，输送系统包括真空输送机器人、大气输送机器人、盒加载器、各种位置传感器等。
这里，将成膜装置及蚀刻装置、清洗装置(未图示)并列设置在检查装置主体附近，但是也可以将它们组装到检查装置主体中。它们例如用于抑制试样的带电或清洗试样表面。如果采用溅射方式，则能够使一台装置具有成膜及蚀刻两种功能。
虽然未图示，但是也可以根据使用用途将其关联装置并列设置在检查装置主体附近，或者将这些关联装置组装到检查装置主体中使用。例如，可以将化学机械研磨装置(CMP)和清洗装置组装到检查装置主体中，或者也可以将CVD(化学蒸镀法：chemical vapor deposition)装置组装到检查装置中，在此情况下，能够节约设置面积和用于输送试样的单元的数目，得到能够缩短输送时间等好处。
同样，也可以将电镀装置等成膜装置组装到检查装置主体中。同样也可以与光刻装置组合来使用。
1-1)主室、工作台、真空输送系统外装
在图4、图5、图6中，示出了半导体检查装置的检查部的主要构件。半导体检查装置的检查部包括用于隔断来自外部环境的振动的有源隔振台4·1、作为检查室的主室4·2、设置在主室上部的电子光学装置4·3、搭载在主室内部的晶片扫描用的XY工作台5·1、XY工作台动作控制用的激光干涉测定系统5·2、以及附设于主室的真空输送系统4·4，它们按图5所示的位置关系来配置。半导体检查装置的检查部还包括使得检查单元的环境控制及维护成为可能的外装6·1，按图6所示的位置关系来配置。
1-1-1)有源隔振台
有源隔振台4·1在有源除振单元5·3上搭载了焊接平板5·4，在该焊接平板上保持作为检查室的主室4·2、设置在主室上部的电子光学装置4·3、及附设于主室的真空输送系统4·4等。由此，能够抑制检查部中的来自外部环境的振动。在本实施方式中，在固有频率为X方向5Hz、Y方向5Hz、Z方向7.6Hz时，抑制在±25％以内；控制性能是，在各轴的传递特性中，在1Hz时为0dB以下，在7.6Hz时为-6.4dB以下，在10Hz时为-8.6dB以下，在20Hz时为-17.9dB以下(以上是平板上无负荷状态)。在有源隔振台的另一构造中，悬挂保持主室、电子光学装置等。在又一构造中，搭载石平板，保持主室等。
1-1-2)主室
为了实现作为检查环境的真空度(10-4Pa以下)，主室4·2在下部直接保持着涡轮分子泵7·2，在内部具有晶片扫描用的高精度的XY工作台5·1，能够屏蔽来自外部的磁场。在本实施方式中，为了使高精度XY工作台的设置面的平面度尽可能好，而采用了以下的构造。主室的底板7·3被设置固定于在焊接平板上保留的平面度特别好的部分7·4(在本实施方式中，平面度在5μm以下)上。再者，在主室内部设有中板，作为工作台设置面。中板通过三点被支持在主室的底板上，不直接受底板平面度的影响。在本实施方式中，支持部分由球面座7·6构成。中板在承受自重及工作台重量的情况下，能够使工作台设置面的平面度为5μm以下。此外，为了抑制内部的压力变化(从大气压至真空度10-4Pa以下)造成的主室变形对工作台安装面的影响，底板的中板三点支持部分附近被直接固定在焊接平板上。
为了高精度地控制XY工作台，设置了由激光干涉计构成的工作台位置测定系统。干涉计8·1为了抑制测定误差而被配置在真空中，为了使成为直接测定误差的干涉计自身的振动尽可能为零，在本实施方式中，被直接固定在刚性高的室壁7·7上。此外，为了消除测定位置和检查位置的误差，干涉计的测定部分的延长线与检查部分尽量一致。此外，用于进行工作台的XY动作的电机8·2，在本实施方式中由室壁7·7保持着，但是在需要进一步抑制电机振动对主室造成的影响的情况下，由焊接平板7·1直接保持着，通过波纹管等不传递振动的构造安装在主室上。
为了遮断外部磁场对检查部分造成的影响，主室4·2由磁导率高的材料构成。在本实施方式中，在坡莫合金和SS400等铁上镀Ni作为防锈涂层。在另一实施方式中，采用了帕明杜尔铁钴系高磁导率合金、超透磁合金、软磁铁、纯铁等。再者，直接用磁导率高的材料来覆盖室内部的检查部周边，也有屏蔽磁的效果。
1-1-3)XY工作台
XY工作台5·1能够在真空中高精度地扫描晶片。X及Y的行程是，例如用于200mm晶片时分别为200mm～300mm，在用于300mm晶片时分别为300mm～600mm。本实施方式的XY工作台的驱动，由固定在主室壁上的X及Y轴驱动用的电机8·2、和隔着磁性流体密封件8·3安装在它们上的滚珠丝杠8·5来进行。为了能在X及Y驱动用的滚珠丝杠被固定在室壁上的状态下进行XY动作，在本实施方式中，工作台构造如下所述。
首先，在下层配设有Y工作台7·10，设置着用于驱动的滚珠丝杠7·8及交叉滚子导轨7·11。在Y工作台上部，经设置了X轴驱动用的滚珠丝杠7·14的中间工作台7·12，进而在其上部搭载着X工作台7·13。中间工作台和Y工作台及X工作台沿Y轴方向通过交叉滚子导轨连结。由此，在Y轴移动时，Y工作台及连结部7·14使X工作台移动，中间工作台仍旧为固定状态。在另一实施方式中，中间工作台为与上层轴并列配置的双层构造。此外，在另一实施方式的XY工作台中，XY工作台本身由直线电机驱动。再者，设置着高精度反射镜8·4(在本实施方式中，平面度在λ/20以下，材质是在合成石英上蒸镀了铝)，以便能够在整个行程上用激光干涉计进行测定。
此外，为了在真空中进行晶片对准，在XY工作台上设置着θ工作台7·15。在本实施方式的θ工作台中，作为驱动用而配设有2个超声波电机，作为位置控制用配设有直线尺。在进行X、Y及θ动作的可动部上连接的各种电缆由被分别保持在X工作台及Y工作台上的电缆轴承夹持，经设置在室壁上的馈通而连接到主室外部。
上述结构的本实施方式的规格示于表1、表2。
表1
台规格特性
| No. | 项目 | 基准 | 检查方法 |
| 1 | X轴定位重复精度 | ±3[μm]以下(曲线图表示) | 用出厂检查用激光测长仪计测Y轴为中央 |
| 2 | Y轴定位重复精度 | ±3[μm]以下(曲线图表示) | 用出厂检查用激光测长仪计测X轴为中央 |
| 3 | θ定位重复精度 | ±0.4[sec](±2个脉冲)(目标)以下(数值表示) | 用旋转传感器停止时的偏差脉冲来计测。在0°、-1°、+1°这3处测定 |
| 4 | X轴定位精度 | ±20[μm]以下(曲线图表示) | 用出厂检查用激光测长仪计测Y轴为中央 |
| 5 | Y轴定位精度 | ±20[μm]以下(曲线图表示) | 用出厂检查用激光测长仪计测X轴为中央 |
| 6 | X轴齿隙 | ±1[μm]以下(数值表示) | 用出厂检查用激光测长仪计测Y轴为中央 |
| 7 | Y轴齿隙 | ±1[μm]以下(数值表示) | 用出厂检查用激光测长仪计测X轴为中央 |
| 8 | X轴纵摇 | 5[sec](目标)以下(曲线图表示) | 用出厂检查用激光测长仪计测Y轴为中央 |
| 9 | Y轴纵摇 | 5[sec](目标)以下(曲线图表示) | 用出厂检查用激光测长仪计测X轴为中央和两端 |
| 10 | X轴偏摇 | 5[sec](目标)以下(曲线图表示) | 用出厂检查用激光测长仪计测Y轴为中央和两端 |
| 11 | Y轴偏摇 | 5[sec](目标)以下(曲线图表示) | 用出厂检查用激光测长仪计测X轴为中央和两端 |
| 12 | X轴横摇 | 参照值(曲线图表示) | 用出厂检查用激光测长仪计测Y轴为中央和两端 |
| 13 | Y轴横摇 | 参照值(曲线图表示) | 用自动准直仪来计测X轴测长镜X轴为中央 |
| 14 | 上下方向直线度 | ±2[μm]以下(曲线图表示) | 用直线校对规和ADE位移计计测。测定中央十字。两端为参照值 |
| 15 | XY轴正交度 | 10[μm]以下(数值表示) | 用正交度校对规和钟表式千分表计测 |
| 16 | ORG开关和电机原点距离 | 1±0.5[mm](数值表示) | 用定位激光测长仪计测 |
表2
系统规格特性
| No. | 项目 | 基准 | 检查方法 |
| 1 | X轴横向位移 | ±0.5μm以下10mm/sec，15mm/sec±1.0μm以下30mm/sec±2.0μm以下60mm/sec(加减速时，除去室振动分量)(曲线图表示) | Y轴等速移动时的X轴偏差值，X轴为中央 |
| 2 | X轴定位精度 | ±0.5μm以下(曲线图表示) | 以20mm/sec从0移动到20mm后的停止精度。Y轴为中央 |
| 3 | Y轴定位精度 | ±0.5μm以下(曲线图表示) | 以20mm/sec从0移动到20mm后的停止精度。X轴为中央 |
| 4 | Y轴速度不匀 | ±3.0μm以下10mm/sec，15mm/sec±5.0μm以下30mm/sec，60mm/sec(曲线图表示) | 等速移动后的偏差变动。X轴为中央 |
1-2)激光干涉测定系统
激光干涉测定系统由与X轴及Y轴平行、光轴的延长线相当于检查位置的激光光学系统、和其间配置的干涉计8·1构成。本实施方式的光学系统的配置按图9、图10所示的位置关系来配置。焊接平板上设置的激光器9·1发射的激光，由弯曲镜9·2垂直上扬后，用弯曲镜10·1弯曲成与测定面平行。进而，由分光镜9·4分配为X轴测定用和Y轴测定用后，由弯曲镜10·3及弯曲镜9·6分别弯曲成与Y轴及X轴平行，导入到主室内部。
以下说明起动上述光学系统时的调整方法。首先，进行调整，使得激光器发射的激光通过弯曲镜9·2被弯曲成垂直，通过弯曲镜10·1被弯曲成水平。其后，调整弯曲镜10·3，使得由弯曲镜10·3弯曲，由与Y轴高精度垂直地设置的反射镜8·4反射而返回的光轴与入射的光轴完全一致。通过在拆下干涉计以便不妨碍反射光的状态下，在紧接激光器之后的位置进行光轴的确认，能够进行精度很高的调整。此外，X轴的光轴调整可以在进行了Y轴的光轴调整后，用分光镜9·4和弯曲镜9·6独立地进行。调整的要领与Y轴相同。进而，在调整了X轴及Y轴的入射光和反射光的光轴后，需要使各光轴的交点(认为没有反射镜的情况下)与晶片检查位置一致。为此，固定着弯曲镜10·3的托架能够与X轴垂直地、固定着弯曲镜9·6的托架能够与X轴垂直地使入射光和反射光一致的状态下移动。再者，弯曲镜10·1、分光镜9·4、弯曲镜10·3、弯曲镜9·6最好能够在保持各自的位置关系的状态下上下移动。
以下说明起动后更换运行中的本装置的激光器时伴随的光轴调整方法。在运行中的主室内部被保持为真空的状态的装置中，拆除了干涉计的光轴等调整困难。因此，在主室外部的光路上设置多处靶10·2，准备了能够仅在主室外部判断起动时的光路的工具。更换激光器后，通过只用激光器安装台具备的调整功能对靶10·2进行光轴调整，能够再现起动时进行的调整。
1-3)检查部外装
检查部外装4·7具备维护用的框架构造的功能。在本实施方式中，可收纳的双臂起重机11·1被搭载在上部。起重机11·1被安装在横行导轨11·2上，横行导轨进而被设置在行驶导轨(纵)11·3上。行驶导轨平时如图11所示处于收纳状态，而在维护时则如图12所示上升，能够增大起重机的上下方向的行程。由此，能够在维护时用内置在外装中的起重机在装置背面拆装电子光学装置4·3、主室顶板、XY工作台5·1。内置在外装中的起重机的另一实施方式中，采用了具有能够旋转的单轴的起重机构造。
此外，检查部外装也可以兼备环境室的功能。这样，具有按照需要来进行温度、湿度管理以及屏蔽磁的效果。
2.实施方式
以下，参照附图，以检查作为检查对象的在表面形成有图形的基板、即晶片的半导体检查装置来说明本发明的优选实施方式。
2-1)输送系统
图13及图14用立视图及俯视图示出了本发明的半导体检查装置的主要构件。该半导体检查装置13·1包括：保持装入了多片晶片的盒的盒支架13·2、微环境装置13·3、构成工作室的加载器壳体13·5、将晶片从盒支架13·2装填到主壳体13·4内配置的工作台装置13·6上的加载器13·7、以及在真空壳体上安装的电子光学装置13·8，它们按图13及图14所示的位置关系来配置。
半导体检查装置13·1还包括：配置在真空的主壳体13·4内的预充电单元13·9、向晶片施加电位的电位施加机构、电子束校准机构、构成用于进行工作台装置上的晶片的定位的对准控制装置13·10的光学显微镜13·11。
2-1-1)盒支架
盒支架13·2保持着多个(在本实施方式中为2个)按上下方向平行排列的状态装入了多片(例如25片)晶片的盒13·12(例如Asyst公司制造的SMIF、FOUP等封闭盒)。作为该盒支架13·2，可以分别在将盒用机器人等输送来并自动装填到盒支架13·2中的情况下任意选择并设置适合它的结构的盒支架，而在手工装填的情况下任意选择并设置适合它的开放盒(オ一プンカセツト)结构的盒支架。盒支架13·2在本实施方式中是自动装填盒13·12的形式，例如包括升降台13·13、和使该升降台13·13上下移动的升降机构13·14，盒13·12能够以图14中点划线所示的状态自动设置到升降台13·13上，设置后，自动旋转到图14中实线所示的状态，并朝向微环境装置内的第1输送单元的旋转轴线。
此外，升降台13·13下降到图13中点划线所示的状态。这样，自动装填的情况下使用的盒支架或手工装填的情况下使用的盒支架都适当使用公知构造的盒支架即可，所以省略其构造及功能的详细说明。
在另一实施方式中，如图15所示，以装入到在箱主体15·1的内侧固定的槽型袋(未记载)中的状态来收容多个300mm基板，进行输送、保管等。该基板输送箱15·2包括下述部分：能够与方形的箱主体15·1和基板搬入搬出门自动开闭装置连接并用机械方式来开闭箱主体15·1的侧面的开口部的基板搬入搬出门15·3；位于与开口部相反的一侧、用于覆盖进行滤波器类及风扇电动机的装拆的开口部的盖体15·4；以及用于保持基板W(图13)的槽型袋(未图示)、ULPA滤波器15·5、化学滤波器15·6、风扇电动机15·7。在本实施方式中，用加载器13·7的机器人式的第1输送单元15·7来搬进搬出基板。
其中，装入到盒13·12内的基板即晶片是接受检查的晶片，这种检查是在半导体制造工序中处理晶片的工艺之后、或者工艺的途中进行。具体地说，经过了成膜工序、CMP、离子注入等的基板即晶片，表面上形成了布线图形的晶片、或者尚未形成布线图形的晶片被装入到盒内。盒12·12内收容的晶片是，许多片沿上下方向相隔而且平行地排列来配置，所以为了能够用后述的第1输送单元来保持任意位置的晶片，能够上下移动第1输送单元的臂。此外，为了防止工艺后的晶片表面的氧化等，在盒中设有用于控制盒内的水分的功能。例如，硅胶等干燥剂被放在盒中。在此情况下，只要有干燥效果即可，可以利用任意物质。
2-1-2)微环境装置
在图13～图16中，微环境装置13·3包括：壳体16·2，构成进行了气氛控制的微环境空间16·1；气体循环装置16·3，用于在微环境空间16·1内使洁净空气等气体循环来进行气氛控制；排出装置16·4，回收供给到微环境空间16·1内的空气的一部分并排出；以及预对准器16·5，对微环境空间16·1内配设的作为检查对象的基板即晶片进行粗定位。
壳体16·2具有顶壁16·6、底壁16·7及包围四周的周壁16·8，将微环境空间16·1与外部隔离。为了对微环境空间16·1进行气氛控制，气体循环装置16·3如图16所示，包括：气体供给单元16·9，在微环境空间16·1内被安装在顶壁16·6，净化气体(在本实施方式中为空气)并通过一个或一个以上的气体喷出口(未图示)使洁净空气呈层流状向正下方流动；回收管16·10，在微环境空间16·1内被配置在底壁16·7上，回收向底部流下的空气；以及导管16·11，连接回收管16·10和气体供给单元16·9并使回收到的空气返回到气体供给单元16·9。
在本实施方式中，气体供给单元16·9从壳体16·2的外部取入要供给的空气的约20％并净化，但是该从外部取入的气体的比例可以任意选择。气体供给单元16·9包括用于产生洁净空气的公知结构的HEPA或ULPA滤波器。洁净空气的层流状的向下游动即下游主要通过在微环境空间16·1内配置的后述的第1输送单元的输送面来流动，防止输送单元可能产生的尘埃附着到晶片上。因此，下游的喷出口不一定要如图所示是接近顶壁的位置，只要位于比输送单元的输送面更上侧即可。此外，不需要在整个微环境空间16·1中流动。
其中，有时可以通过使用离子风作为洁净空气来确保洁净度。此外，也可以在微环境空间16·1内设置用于观察洁净度的传感器，在洁净度恶化时关断装置。
在壳体16·2的周壁16·8的、与盒支架13·2邻接的部分形成了出入口13·15。也可以在出入口13·15附近设有公知结构的关断装置，以从微环境装置侧关闭出入口13·15。在晶片附近形成的层流的下游例如可以是0.3至0.4m/sec的流速。气体供给单元16·9也可以不设在微环境空间16·1内，而是设在其外侧。
排出装置16·4包括：吸入管16·12，被配置在比上述输送单元的晶片输送面更下侧的位置和输送单元的下部；鼓风机16·13，被配置在壳体16·2的外侧；以及导管16·14，连接吸入管16·12和鼓风机16·13。该排出装置16·4用吸入管16·12来吸引从输送单元的周围流下、有可能包含在输送单元产生的尘埃的气体，经导管16·14及鼓风机16·13排出到壳体16·2的外侧。在此情况下，也可以排出到被引到壳体16·2附近的排气管(未图示)内。
微环境空间16·1内配置的预对准器16·5，以光学或机械的方式检测晶片上形成的定向平面(オリエンテ一シヨンフラツト)(是指在圆形晶片的外周形成的平坦部分)、或在晶片的外周缘上形成的一个或一个以上的V形切口，并以约±1度的精度预先定位绕晶片轴线O-O的旋转方向的位置。预对准器16·5构成决定检查对象坐标的机构的一部分，担当检查对象的粗定位。该预对准器16·5自身采用公知结构即可，所以省略其结构、动作的说明。
其中，虽然未图示，可以在预对准器16·5的下部也设置排出装置用的回收管，将从预对准器16·5排出的包含尘埃的空气排出到外部。
2-1-3)主壳体
在图13～图15中，构成工作室13·6的主壳体13·4包括壳体主体13·17，该壳体主体13·17由在配置于台框13·18上的振动遮断装置即防振装置13·19上载置的壳体支持装置13·20支持着。壳体支持装置13·20包括组装成矩形的框构造体13·21。壳体主体13·17被配设固定在框构造体13·21上，包括载置在框构造体上的底壁13·22、顶壁13·23、连接在底壁13·22及顶壁13·23上并包围四周的周壁13·24，将工作室13·16与外部隔离。底壁13·22在本实施方式中由比较厚的钢板构成，使得不会因上面载置的工作台装置等设备的载荷而产生变形，但是也可以采用其他构造。
在本实施方式中，壳体主体及壳体支持装置13·20被组装成刚性构造，用防振装置13·19来阻止来自设置有台框13·18的地板的振动传递到该刚性构造。在壳体主体13·17的周壁13·24中的、与后述的加载器壳体邻接的周壁上，形成了晶片搬入搬出用的出入口14·1。
并且，防振装置13·19可以是具有气垫、磁力轴承等的有源式的结构，或者也可以是具有它们的无源式的结构。它们都是公知的构造，所以省略其自身的构造及功能的说明。工作室13·16由公知构造的真空装置(未图示)保持在真空环境中。在台框13·18下方配置了控制整个装置的动作的控制装置2。主壳体的压力通常保持在10-4～10-6Pa。
2-1-4)加载器壳体
在图13～图15及图17中，加载器壳体13·5包括构成第1加载室14·2和第2加载室14·3的壳体主体14·4。壳体主体14·4具有底壁17·1、顶壁17·2、包围四周的周壁17·3、以及分隔第1加载室14·2和第2加载室14·3的分隔壁14·5，能够将两个加载室与外部隔离。在分隔壁14·5上形成了用于在两个加载室间交换晶片的开口即出入口17·4。此外，在周壁17·3的与微环境装置及主壳体邻接的部分形成了出入口14·6及14·7。
该加载器壳体13·5的壳体主体14·4被载置在壳体支持装置13·20的框构造体13·21上并由其支持着。因此，地板的振动也不会传递到该加载器壳体13·5。加载器壳体13·5的出入口14·6和微环境装置13·3的壳体16·2的出入口13·25相匹配整合，在其上设有选择性地阻止微环境空间16·1和第1加载室14·2之间的连通的关断装置14·8。
关断装置14·8具有包围出入口13·25及14·6的周围并与侧壁17·3紧密接触而固定的密封材13·26、与密封材13·26联动并阻止空气经出入口流通的门13·27、以及驱动该门的驱动装置13·28。此外，加载器壳体13·5的出入口14·7和壳体主体13·17的出入口14·1相匹配，在该处设有选择性地密封阻止第2加载室14·3和工作室13·16之间的连通的关断装置13·29。关断装置13·29具有包围出入口14·7及14·1的周围并与侧壁17·3及13·24紧密接触并固定在它们上的密封材13·30、与密封材13·30联动并阻止空气经出入口流通的门14·27、以及驱动该门的驱动装置13·31。
再者，在分隔壁14·5上形成的开口处，设有用门来关闭它并选择性地密封阻止第1及第2加载室间的连通的关断装置14·10。这些关断装置14·8、13·29及14·10在处于关闭状态时能够气密地密封各室。这些关断装置可以是公知的，省略其构造及动作的详细说明。
其中，微环境装置13·3的壳体16·2的支持方法和加载室的支持方法不同，为了防止来自地板的振动经微环境装置13·3传递到加载室壳体13·5及主壳体13·4，在壳体16·2和加载器壳体13·5之间配置防振用的缓冲材料，气密地包围出入口的周围即可。
在第1加载室14·2内，配设了上下隔开并以水平的状态来支持多个(在本实施方式中为2片)晶片的晶片架14·11。晶片架14·11如图18所示，包括相互隔开并以直立状态固定在矩形的基板18·1四角的支柱18·2，在各支柱18·2上分别形成了双层的支持部18·3及18·4，在该支持部上承载并保持晶片W的周缘。使后述的第1及第2输送单元的臂的前端从邻接的支柱间接近晶片，用臂来把持晶片。
加载室14·2及14·3可由未图示的包含真空泵的公知构造的真空排气装置(未图示)进行气氛控制为高真空状态(真空度为10-4～10-6Pa)。在此情况下，能够将第1加载室14·2作为低真空室而保持在低真空气氛，将第2加载室14·3作为高真空室而保持在高真空气氛，有效地防止晶片的污染。通过采用这种构造，能够将收容在加载室内并接着要进行缺陷检查的晶片及时地输送到工作室内。通过采用这种加载室，能够与后述的多波束型电子装置原理一起，提高缺陷检查的生产率，并且将保管状态要求是高真空状态的电子源周边的真空度尽可能地设为高真空度状态。
第1及第2加载室14·2及14·3分别连接着真空排气配管和惰性气体(例如干燥纯氮)用的通气配管(分别未图示)。由此，各加载室内的大气压状态由惰性气体通气(注入惰性气体来防止惰性气体以外的氧气等附着到表面上)来实现。进行这种惰性气体通气的装置本身可以是公知构造，所以省略其详细说明。
其中，在使用电子束的本发明的检查装置中，作为后述的电子光学系统的电子源而使用的代表性的六硼化镧(LaB6)等在一旦加热到足以放出热电子的高温状态的情况下，尽可能不接触氧等对不缩短其寿命至关重要，而通过在将晶片输入到配置了电子光学系统的工作室中之前的步骤进行上述气氛控制，能够更可靠地执行。
2-1-5)加载器
加载器13·7包括配置在微环境装置13·3的壳体16·2内的机器人式的第1输送单元16·14、和配置在第2加载室14·3内的机器人式的第2输送单元14·12。
第1输送单元16·14具有与驱动部16·15相关地可绕轴线O1-O1旋转的多节的臂16·16。作为多节的臂，可以使用任意构造，而在本实施方式中，具有安装成能够相互转动的三个部分。
第1输送单元16·14的臂16·16的一个部分、即最靠驱动部16·15侧的第1部分，被安装在可由在驱动部16·15内设置的公知构造的驱动机构(未图示)旋转的轴16·17上。臂16·16能够通过轴16·17绕轴线O1-O1转动，并且能够通过部分间的相对旋转来整体上围绕轴线O1-O1在半径方向上伸缩。在臂16·16的离轴16·17最远的第3部分的前端，设有公知构造的机械式吸盘或静电吸盘等把持晶片的把持装置14·13。驱动部16·15能够通过公知构造的升降机构16·18沿上下方向移动。
该第1输送单元16·14的臂16·16向在盒支架中保持的两个盒中任一个的方向M1或M2伸出臂，用载置在1个臂上或安装在臂的前端上的吸盘(未图示)来保持并取出盒内收容的晶片。其后臂收缩(图14所示的状态)，臂旋转到能够向预对准器16·5的方向M3伸长的位置并在该位置上停止。于是臂再次伸出，将保持在臂上的晶片载置到预对准器16·5上。从预对准器16·5同上述相反地接受了晶片后，臂进一步旋转，在能够向第2加载室14·2伸长的位置(方向M4)上停止，将晶片交给第2加载室14·2内的晶片盘。其中，在以机械方式把持晶片的情况下，把持晶片的周缘部(离周缘约5mm的范围)。这是因为，在晶片上除了周缘部，全都形成了器件(电路布线)，如果把持该部分，则会产生器件的损坏、缺陷。
第2输送单元14·12也与第1输送单元构造基本上相同，不同点只是在晶片架和工作台装置的载置面上之间进行晶片的输送，所以省略详细说明。
在上述加载器13·7中，第1及第2输送单元16·14及14·12保持在大致水平状态来进行从盒支架上保持的盒向工作室13·16内配置的工作台装置13·6上的及其相反的晶片的输送，输送单元的臂的上下运动只在从盒中取出晶片及将晶片插入到盒中、将晶片载置到晶片架上及从晶片架上取出晶片、以及将晶片载置到工作台装置上及从工作台装置上取出晶片时。因此，大型的晶片、例如直径为300mm的晶片的移动也能够顺利地进行。
在工作台上，具有向晶片施加反向偏置的机构，所以具有下述机构：在臂去向工作台上放置晶片、或者去取时，通过将臂设为与工作台相同或相近的电位，或者将臂设为浮动电位，来避免电位的短路造成的放电等问题。
2-1-6)工作台装置
工作台装置13·6包括：固定台13·32，被配置在主壳体13·4的底壁13·22上；Y台13·33，在固定台上沿Y方向(在图1中为与纸面垂直的方向)移动；X台13·34，在Y台上沿X方向(在图1中为左右方向)移动；旋转台13·35，能够在X台上旋转；以及架13·36，被配置在旋转台13·35上。在该架13·36的晶片载置面14·14上可释放地保持晶片。架13·36可以是能够以机械或静电吸盘方式可释放地把持晶片的公知构造。工作台装置13·6通过用伺服电机、编码器及各种传感器(未图示)使上述多个台动作，能够在载置面14·14上将被保持在架上的晶片相对于从电子光学装置照射的电子束沿X方向、Y方向及Z方向(在图13中为上下方向)、进而绕与晶片的支持面垂直的轴线的方向(θ方向)高精度地定位。
其中，Z方向的定位是，例如在Z方向上可微调架上的载置面的位置即可。在此情况下，用由微细直径激光器组成的位置测定装置(使用了干涉计原理的激光干涉测距装置)来检测载置面的基准位置，用未图示的反馈电路来控制该位置，与它一起或取代它来测定晶片的切口或定向平面的位置并检测晶片相对于电子束的平面位置、旋转位置，用能够控制微小角度的步进电机等使旋转台旋转来进行控制。
为了极力防止工作室内的尘埃，工作台装置用的伺服电机14·15、14·16及编码器14·17、14·18被配置在主壳体13·4的外侧。其中，工作台装置13·6例如可以是分档器(ステツパ)等中使用的公知构造，所以省略其构造及动作的详细说明。此外，上述激光干涉测距装置也可以是公知构造，所以省略其构造、动作的详细说明。
也可以实现通过将晶片相对于电子束的旋转位置或X、Y位置预先输入到后述的信号检测系统或图像处理系统中而得到的信号的基准化。再者，该架上所设的晶片吸盘机构将用于卡紧晶片的电压提供给静电吸盘的电极，按压晶片的外周部的三点(最好在圆周方向上等间隔地隔开)来进行定位。晶片吸盘机构包括两个固定定位销和一个按压式锁紧销。锁紧销能够实现自动卡紧及自动释放，而且构成施加电压的导通部位。
其中，在本实施方式中，在图14中将沿左右方向移动的台设为X台，将沿上下方向移动的台设为Y台，但是也可以在该图中将沿左右方向移动的台设为Y台，将沿上下方向移动的台设为X台。
2-1-7)晶片卡紧机构
2-1-7-1)静电吸盘的基本构造
为了精确地而且在短时间内将电子光学系统的焦点调整到试样面上，最好极力减小试样面即晶片面的凹凸。因此，在平面度良好地(平面度最好在5μm以下)制作的静电吸盘的表面上吸附晶片。
静电吸盘的电极结构存在单极型和双极型。单极型是通过预先与晶片取得导通、向其与1个静电吸盘电极之间施加高电压(一般为几十～几百伏)来吸附晶片的方法，双极型无需与晶片取得导通，只需向2个静电吸盘电极施加正负相反的电压就能够吸附晶片。但是，一般为了得到稳定的吸附条件，需要将2个电极交错成梳状，电极形状复杂。
另一方面，为了检查试样，为了得到电子光学系统的成像条件，或者为了将试样面的状态变为容易用电子来观察的状态，需要向晶片施加规定的电压(减速电压)。需要将该减速电压施加到晶片上，而为了使晶片表面的电位稳定，需要将静电吸盘做成上述单极型。(但是，如后所述，在用导通针与晶片取得导通之前，需要使静电吸盘作为双极型来工作。因此静电吸盘采用了能够切换为单极型和双极型的构造。)
因此，必须与晶片机械地接触来取得导通。然而，防止污染晶片的要求日益严格，要求极力避免机械地接触晶片，有时不允许接触晶片的边缘。在这种情况下，必须在晶片背面取得导通。
在晶片背面，一般形成了硅氧化膜，不能直接取得导通。因此，通过使2处以上的针接触晶片背面，向针间施加电压，能够局部地破坏氧化膜，与晶片母材的硅取得导通。向针施加的电压是几百V左右的直流电压或交流电压。而作为针的材料，要求非磁性，有耐磨耗性，是高熔点材料，可考虑钨等。再者，为了使其具有耐久性，或者防止污染晶片，向表面上涂布TiN或金刚石也很有效。此外，为了确认与晶片取得了导通，向针之间施加电压、测定电流很有效。
根据以上背景制作的是图19所示的卡紧机构。在静电吸盘上，设有为了稳定地吸附晶片W而最好交错成梳状的电极19·1、19·2、晶片交接用的3根推压销19·3、以及向晶片施加电压用的2个以上的导通针19·4。此外，在静电吸盘的周围配置了校正环19·5和晶片落入机构19·6。
在晶片W由机械手来输送时，推压销19·3从静电吸盘面上预先突出，通过机械手的动作将晶片W载置到其上后，推压销19·3缓慢下降将晶片W载置到静电吸盘上。在将晶片从静电吸盘上取出时，具有进行相反的动作、向机械手交付晶片W的作用。推压销19·3必须选择不会使晶片位置偏移或者被污染的表面材料，最好使用硅橡胶、氟橡胶、SiC或氧化铝等陶瓷、特氟纶或聚酰亚胺等树脂等。
作为推压销19·3的驱动机构有几种方法。一种是在静电吸盘的下部设置非磁性致动器的方法。这可以是，用超声波直线电机来直接直线驱动推压销的方法、或组合旋转型超声波电机和滚珠丝杠或齿条小齿轮传动装置来直线驱动推压销等方法。该方法可以在搭载静电吸盘的XY台的台上紧凑地集中推送机构，但致动器或极限传感器等的布线非常多。这些布线从进行XY动作的台连接到试样室(主室或主壳体)壁面，随着工作台的动作而弯曲，所以需要按大的弯曲度R配设，占用空间。此外，成为粒子产生源，或者需要定期更换布线，所以使用数为所需最小限度较好。
因此，作为别的方式，是从外部供给驱动力的方法。工作台移动到装拆晶片W的位置后，经过波纹管向真空中突出的轴被设在室外的气缸驱动，按压在静电吸盘下部设置的推压驱动机构的轴。轴在推压驱动机构内部与齿轮齿条传动装置或连杆机构相连，轴的往复移动同推压销的上下运动联动。在与机械手之间交接晶片W时，通过用控制器调整到适当的速度并用气缸将轴压出到真空中，来使推压销19·3上升。
其中，来自外部的轴的驱动源不限于气缸，也可以是伺服电机和齿轮齿条传动装置或滚珠丝杠的组合。此外，也可以将来自外部的驱动源作为旋转轴。在此情况下，要内置旋转轴经过磁性流体密封件等真空密封机构、推进驱动机构将旋转变换为推压器的直线运动的机构。
校正环19·5具有保持晶片端部的电场分布均匀的作用，基本上施加与晶片相同的电位。但是，为了消除晶片和校正环间的微小间隙、或晶片和校正环表面高度的微小差异的影响，也有时施加与晶片端部电位稍微不同的电位。校正环可以具有晶片半径方向上的10～30mm左右的宽度，使用非磁性、导电性的材料，例如钛、磷青铜、TiN或涂敷了TiC的铝等。
导通针19·4由弹簧19·7支持着，在晶片被搭载到静电吸盘上后，由弹簧力被轻轻地推压到晶片背面。在此状态下，通过如上所述施加电压，来与晶片W取得电导通。
静电吸盘主体由钨等非磁性的平面状电极19·1、19·2、和其上形成的电介质组成。电介质的材料可以使用氧化铝、氮化铝、聚酰亚胺等。一般氧化铝等陶瓷是体积电阻率为1014Ωcm左右的完全绝缘体，所以不发生材料内部的电荷移动，库仑力作为吸附力来起作用。相反，通过略微调整陶瓷组成，能够将体积电阻率设为1010Ωcm左右，通过这样做，在材料内部会产生电荷的移动，所以比库仑力更强的所谓约翰逊·拉别克力作为吸附晶片的力起作用。吸附力越强，则可以相应地降低施加电压，可以将击穿的余量取得越大，而且也越容易得到稳定的吸附力。此外，通过将静电吸盘表面例如加工成凹坑状，即使在静电吸盘表面附着颗粒等，颗粒也有可能落到凹坑的谷部分，所以也可望有减少对晶片的平面度造成影响的可能性的效果。
根据以上内容，静电吸盘材料采用将体积电阻率调整到1010Ωcm左右的氮化铝或氧化铝陶瓷，在表面上形成凹坑状等的凹凸，将其凸面的集合所形成的面的平面度加工到5μm左右者很实用。
2-1-7-2)用于200/300桥接工具的卡紧机构
有时要求装置无机械上的改造就可以检查200mm和300mm这2种晶片。在此情况下，静电吸盘必须卡紧2种尺寸的晶片，而且在晶片周缘部载置与晶片尺寸相符的校正环。图19的(A)、(B)及图20示出了用于此的构造。
图19(A)示出了在静电吸盘上搭载了300mm的晶片W的状态。具有比晶片W的尺寸略大(间隙为0.5mm左右)的内径的校正环19·1由凹坑定位被载置在静电吸盘外周的金属性环状部件上。在该校正环19·1上，设有3处晶片落入机构19·2。晶片落入机构19·2由与推压销19·3的驱动机构联动的上下驱动机构来驱动，可绕设在校正环19·1上的旋转轴旋转地被支持着。
在从机械手接受晶片W的情况下，推压销驱动机构动作，将推压销19·3向上推压。与其相隔适当的时间，设在校正环19·1上的晶片落入机构19·2也如图19(B)所示，受驱动力而旋转。于是，晶片落入机构19·2形成以静电吸盘为中心来引导晶片W的锥面。接着，在被推上去的推压销19·3上承载了晶片W后，使推压销19·3下降。随着推压销19·3的下降来适当地调整驱动力对晶片落入机构19·2的作用时刻，晶片W由落入机构19·2的锥面一边修正位置一边被放置在静电吸盘上，使得晶片W的中心和静电吸盘的中心几乎一致。
在落入机构19·2的锥面上最好形成特氟纶等低摩擦材料、最好是有导电性的低摩擦材料(例如导电性特氟纶、导电性类金刚石碳、TIN涂层)。其中，图中的符号A、B、C、D、E是用于施加电压的(后述的)端子，19·4是检测晶片W是否已被载置在静电吸盘上的晶片导通用针，由弹簧19·5推压。
图20示出了在同一静电吸盘上搭载了200mm的晶片W的状态。由于晶片直径比静电吸盘小，静电吸盘表面露出，所以搭载了具有完全隐藏静电吸盘的大小的校正环20·1。校正环20·1的定位与300mm用校正环的情况相同。
在校正环20·1的内周部设有台阶差，被收容在静电吸盘侧的环状槽20·2中。这是用导体(校正环20·1)来隐藏的结构，以便在搭载了200mm晶片时不会从校正环20·1的内周和晶片W的外周之间的间隙中看到静电吸盘表面。这是因为，如果采用了能看到静电吸盘表面的构造，则在照射了电子束时，电荷会充电到静电吸盘表面，会扰乱试样面的电位。
校正环20·1的更换如下进行：在真空室内的规定位置设有校正环更换场所，从那里将所需大小的校正环用机器人输送并安装到静电吸盘上(插入到凹坑部中)。
在200mm用校正环上，也与300mm同样设有晶片落入机构20·2。在静电吸盘侧，形成了间隙，以便与该晶片落入机构20·2互不干扰。将晶片搭载到静电吸盘上的方法与300mm的情况完全相同。其中，符号A、B、C、D、E是用于施加电压的端子，20·3是与推压销19·3同样的推压销，20·4是与晶片导通用针19·4同样的晶片导通用针。
图20-1(A)及20-1(B)是能够对应300mm晶片和200mm晶片两者的静电吸盘的结构的概略图，(A)示出了载置了300mm晶片的状态，(B)示出了载置了200mm晶片的状态。从图20-1(A)可以理解，静电吸盘具有能够载置300mm晶片的宽度，如图21-2的(B)所示，静电吸盘的中央部分是能够载置200mm晶片的宽度，包围它而设有使校正环20·1的内周部嵌入的槽20·6。其中，符号A、B、C、D、E是用于施加电压的端子。
在图20-1(A)及(B)所示的静电吸盘的情况下，以光学方式检测晶片是否被载置在静电吸盘上、晶片是否被正确地载置在静电吸盘上、是否有校正环等。例如通过在静电吸盘的上方设置光学传感器，并检测从该光学传感器发出的光由晶片反射并再次返回到光学传感器时的光路长度，能够检测出晶片是被水平地载置、还是被倾斜地载置。此外，校正环的有无，可以通过设置斜着照射应载置校正环的场所中的适当点的光发射器、和接收来自校正环的反射光的光接收器来检测。再者，通过设置斜着照射载置了200mm晶片用的校正环的场所的适当点的光发射器及接收来自该校正环的反射光的光接收器的组合、和斜着照射载置了300mm晶片用的校正环的场所的适当点的光发射器及接收来自该校正环的反射光的光接收器的组合，检测哪一个光接收器接收到反射光，就能够检测出200mm晶片用的校正环和300mm晶片用的校正环中的哪一个被载置在静电吸盘上。
2-1-7-3)晶片卡紧过程
具有以上说明过的构造的晶片卡紧机构，按以下的过程来卡紧晶片。
(1)用机器人来输送与晶片尺寸相符的校正环，搭载到静电吸盘上。
(2)通过由机械手进行的晶片输送和推压销的上下运动，将晶片载置到静电吸盘上。
(3)以双极型向静电吸盘施加电压(向端子C、D施加正负相反的电压)，吸附晶片。
(4)向导通用针施加规定电压，击穿晶片背面的绝缘膜(氧化膜)。
(5)测定端子A、B间的电流，确认是否与晶片取得导通。
(6)将静电吸盘切换到单极型吸附。(将端子A、B接地，向端子C、D施加同一电压)
(7)在保持端子A(、B)和端子C(、D)之间的电位差的状态下，降低端子A(、B)的电压，向晶片施加规定的减速电压。
2-1-8)用于200/300桥接工具的装置结构
图21及图22表示不需机械结构的改造就可以检查200mm晶片和300mm晶片两者的装置结构。以下，说明与200mm晶片专用装置或300mm晶片专用装置的不同点。
在按200/300mm晶片、FOUP、SMIF、开放盒等每种规格来更换的晶片盒的设置场所21·1，能够设置与根据用户规格决定的晶片尺寸或晶片盒的种类相对应的晶片盒。大气输送机器人21·2具有能够支持不同晶片尺寸的机械手，即按照晶片尺寸设有多个晶片的落入部，在与晶片尺寸相符的部位搭载在机械手上。大气输送机器人21·2在将晶片从设置场所21·1送至预对准器21·3并调整了晶片的方向后，将晶片从预对准器21·3中取出，送至预载室21·4内。
预载室21·4内部的晶片架也是同样的构造，在晶片架的晶片支持部上，形成了与晶片尺寸相符的多个落入部，在大气输送机器人21·2的机械手上搭载的晶片，通过调整机械手的高度而被搭载在与其尺寸相符的落入部中，并将晶片插入到晶片架内，其后，通过机械手的下降，将晶片载置到晶片支持部的规定的落入部中。
在预载室21·4内的晶片架上载置的晶片，接着由在输送室21·5内设置的真空输送机器人21·6从预载室21·3中取出并输送到试样室21·7内的工作台21·8上。真空输送机器人21·6的机械手也与大气输送机器人21·2相同，具有与晶片尺寸相符的多个落入部。在机械手的规定的落入部上搭载的晶片，在工作台21·8上被载置在预先搭载了与晶片尺寸相符的校正环21·9的静电吸盘上，由静电吸盘吸附固定。校正环21·9被载置在设于输送室21·5内的校正环架21·10上。因此，真空输送机器人21·6将与晶片尺寸相符的校正环21·9从校正环架21·10中取出并输送到静电吸盘上，将校正环21·9嵌入到在静电吸盘外周部上形成的定位用凹坑部中，然后将晶片载置到静电吸盘上。
在更换校正环时，进行与此相反的操作。即，用机器人21·6从静电吸盘上拆下校正环21·9，使校正环返回到输送室21·5内的校正环架21·10上，将与要检查的晶片尺寸相符的校正环从校正环架21·10输送到静电吸盘。
在图21所示的检查装置中，预对准器21·3被配置在预载室22·4的附近，所以在由于晶片的对准不充分而在预载室中不能安装校正环的情况下，也容易使晶片返回到预对准器并重新进行对准，具有减少工序中的时间损失这一优点。
图22是改变了校正环的放置场所的例子，校正环架21·10被省略了。在预载室22·1中，分层地形成了晶片架和校正环架，它们被设置在升降机上并能够上下运动。首先，为了将与将要检查的晶片尺寸相符的校正环设置到静电吸盘上，真空输送机器人21·6将预载室22·1的升降机移动到能取出该校正环的位置。然后用真空输送机器人21·6将校正环设置到静电吸盘上后，再操作升降机，以便能够输送应检查的晶片，用真空输送机器人21·6将晶片从晶片架上取出后，载置到静电吸盘上。在该结构的情况下，在预载室22·1中需要升降机，但是能够将真空的输送室21·5做得很小，对减小装置的占地面积很有效。
其中，检测在静电吸盘上是否存在晶片的传感器，最好被设置在能够对应不同晶片尺寸的位置上，但是在不可能这样的情况下，也可以为每种晶片尺寸配置起相同作用的多个传感器。
在根据图21描述的检查装置中，采取了下述过程：将校正环载置到静电吸盘上，对晶片进行定位，以便与该校正环的内径吻合。因此，在图22所示的检查装置中，采取了下述过程：在预载室22·1中将校正环安装到晶片上，按照各校正环来输送安装了校正环的晶片并导入到试样室21·7中，安装到工作台上的静电吸盘上。作为实现它的机构，有图22-1及图22-2所示的使升降机上下并将晶片从大气输送机器人交给真空输送机器人的升降机构。以下，说明用该机构来输送晶片的过程。
如图22-1(A)所示，设在预载室中的升降机构具有能够沿上下方向移动的多层(在图中为双层)的校正环支持台。上层的校正环支持台22·2和下层的校正环支持台22·3被固定在通过第1电机22·4的旋转而升降的第1台22·5上，由此，通过第1电机22·4的旋转，第1台22·5及上下的校正环支持台22·2、22·3向上方或下方移动。
在各校正环支持台上载置了与晶片的尺寸相应的内径的校正环22·6。校正环22·6准备了200mm晶片用和300mm晶片用的内径不同的2种，这些校正环的外径相同。这样，通过采用相同外径的校正环，产生了兼容性，能够将200mm用和300mm用通过自由的组合而载置到预载室中。即，在200mm晶片和300mm晶片混合流动的生产线中，将上层设为300mm用，将下层设为200mm用，不管哪种晶片传送过来进行检查，都能够灵活地应对。此外，如果是相同尺寸的晶片传送过来的生产线，则能够将上下层设为200mm用或300mm用，交替地检查上下层的晶片，所以能够提高生产率。
在第1台22·5上载置了第2电机22·7，在第2电机22·7上可升降地安装着第2台22·8。在第2台22·8上固定着上层的晶片支持台22·9和下层的晶片支持台22·10。由此，第2电机22·7旋转时，第2台22·8和上下的晶片支持台22·9、22·10一体地向上方或下方移动。
因此，如图22-1(A)所示，将晶片W载置到大气输送机器人21·2的机械手上并搬入到预载室22·1中，接着如(B)所示，使第2电机22·7沿第1方向旋转而使晶片支持台22·9、22·10向上方移动，使晶片W载置到上层的晶片支持台22·9上。由此，将晶片W从大气输送机器人21·2移动到晶片支持台22·9。其后，如(C)所示，使大气输送机器人21·2后退，在大气输送机器人21·2的后退完成时，如(D)所示，使第2电机22·7沿与第1方向相反的方向旋转而使晶片支持台22·9、22·10向下方移动。由此将晶片W载置到上层的校正环22·6上。
接着，如(E)所示，将真空输送机器人21·6的机械手伸入预载室22·1中并在校正环22·6的下侧停止。在此状态下使第1电机22·4旋转，如(F)所示，使第1台22·5、上下的校正环支持台22·2、22·3、第2电机22·7及上下的晶片支持台22·9、22·10向下方移动，由此，能够将在上层的晶片支持台22·9上载置的校正环21·6及晶片W载到真空输送机器人21·6的机械手上，搬入到试样室21·7中。
使试样室21·7中的检查已结束的晶片返回到预载室21·4的动作，按与上述相反的过程来进行，与校正环一起用真空输送机器人搬入到晶片支持台上的晶片被移动到校正环支持台上，接着被移动到晶片支持台上，最后被载置到大气输送机器人上。其中，在图22-1及图22-2中，说明了上层中的晶片交接动作，但是通过调整大气输送机器人21·2及真空输送机器人21·6的机械手的高度，在下层也能够进行同样的动作。通过这样适当地切换大气输送机器人21·2及真空输送机器人21·6的机械手的高度，能够交替地进行下述动作：将未检查的晶片从一个层搬入到试样室，接着将检查完毕的晶片从试样室搬出到另一个层。
2-2)晶片的输送方法
接着，依次说明将晶片从被支持在盒支架13·2上的盒13·12输送到在工作室13·16内配置的工作台装置13·6(参照图14～图16)的晶片输送过程。
在如前所述地手工设置盒的情况下，盒支架13·2使用适合它的构造，而在自动设置盒的情况下使用适合它的构造。在本实施方式中，当盒13·12被设置到盒支架13·2的升降台13·13上时，升降台13·13通过升降机构13·14下降，盒13·12被整合到出入口13·15。盒被整合到出入口13·15后，设在盒上的盖子(未图示)打开，在盒和微环境装置13·3的出入口13·15之间配置筒状的覆盖部件，将盒内及微环境空间内与外部遮断。这些构造是公知的，所以省略其构造及动作的详细说明。其中，在微环境装置13·3侧设有开闭出入口13·15的关断装置的情况下，该关断装置工作，来打开出入口13·15。
另一方面，第1输送单元16·14的臂16·16在朝向方向M1或M2中某一个的状态下(在本说明中为M1的方向)停止，当出入口13·15打开时，臂伸出并用前端接收在盒内收容着的晶片中的1片。其中，臂和应从盒中取出的晶片之间的上下方向上的位置调整，在本实施方式中是通过第1输送单元16·14的驱动部16·15及臂16·16的上下移动来进行，但是也可以通过盒支架的升降台的上下运动或者通过上述两者进行。
用臂16·16完成了晶片的接收后，臂收缩，使关断装置动作来关闭出入口(在有关断装置的情况下)，接着臂16·16绕轴线O1-O1转动并变为朝着方向M3能够伸长的状态。于是，臂伸出并将在前端承载或用吸盘把持的晶片载置到预对准器16·5上，用该预对准器16·5将晶片的旋转方向的朝向(绕与晶片平面垂直的中心轴线的方向)定位到规定的范围内。定位完成后，输送单元16·14从预对准器16·5将晶片接受到臂的前端后收缩臂，变为能够向方向M4伸长臂的姿态。于是，关断装置14·8的门13·27动作而打开出入口13·25及13·27，臂16·16伸出并将晶片承载到第1加载室14·2内的晶片架14·11的上层侧或下层侧。其中，在如前所述打开关断装置14·8并将晶片交接给晶片架14·11前，在分隔壁14·5上形成的开口17·4由关断装置14·10的门14·19关闭成气密状态。
在上述第1输送单元16·14输送晶片的过程中，从在微环境装置13·3的壳体上设置的气体供给单元16·9呈层流状地流出洁净空气(作为下游)，防止在输送途中尘埃附着到晶片的顶面上。输送单元周边的空气的一部分(在本实施方式中是从供给单元供给的空气的约20％，主要是被污染的空气)被排出装置16·4的吸入管16·12吸引并排出到壳体外。其余的空气经设在壳体底部的回收管16·10来回收，再次返回到气体供给单元16·9。
用第1输送单元16·14将晶片承载到加载室壳体13·5的第1加载室14·2内的晶片架14·11内后，关断装置14·8关闭，密闭加载室14·2内。于是，向第1加载室14·2内填充惰性气体并逐出空气后，该惰性气体也被排出，该加载室14·2内变为真空气氛。该第1加载室14·2的真空气氛可以是低真空度。加载室14·2内得到某种程度的真空度后，关断装置14·10动作而打开被门14·19密闭着的出入口17·4的关断器14·5，第2输送单元14·12的臂14·20伸出并用前端的把持装置从晶片盘14·11接收1片晶片(承载到前端上或者用前端上安装的吸盘来把持)。晶片的接收完成后，臂收缩，关断装置14·10再次动作，并用门14·19来关闭出入口17·4。
其中，在关断装置14·10打开前，臂14·20预先成为能够向晶片架14·11的方向N1伸长的姿态。此外，在如前所述地关断装置14·10打开前，用关断装置13·29的门14·9关闭着出入口14·7、14·1，在气密状态下阻止第2加载室14·3内和工作室13·16内的连通，第2加载室14·3内被真空排气。
关断装置14·10关闭了出入口17·4后，第2加载室14·3内再次被真空排气，变为比第1加载室14·2内更高真空度的真空。在此期间，第2输送单元16·14的臂被旋转到能够向着工作室13·16内的工作台装置13·6的方向伸长的位置。另一方面，在工作室13·16内的工作台装置13·6中，Y台13·33在图14中向上方移动到使X台13·34的中心线X0-X0与通过第2输送单元14·12的旋转轴线O2-O2的X轴线X1-X1大致一致的位置，而X台13·34移动到图14中与左侧的位置最接近的位置，在该状态下待机。第2加载室14·3成为与工作室13·16的真空状态大致相同后，关断装置13·29的门14·9动作而打开出入口14·7、14·1，臂伸出而使保持着晶片的臂的前端接近工作室13·16内的工作台装置13·6。然后将晶片载置到工作台装置13·6的载置面14·14上。晶片的载置完成后，臂收缩，关断装置13·29关闭出入口14·7、14·1。
在工作台上，有向晶片施加反向偏置电位(减速电位)的机构，所以具有下述机构：在臂向工作台上放置晶片、或者去取晶片时，通过将臂设为与工作台相同或相近的电位，或者将臂设为浮动电位，来避免电位的短路造成的放电等问题。此外，作为另一实施方式，在将晶片输送到工作台装置上时，也可以预先切断提供给晶片的偏置电位。
在控制偏置电位的情况下，也可以在晶片被输送到工作台之前切断电位，输送并载置到工作台上后接通并施加偏置电位。施加偏置电位的时机可以预先设定节拍时间(タクトタイム)，根据它来施加，也可以用传感器来检测晶片是否已被载置到工作台上，将该检测信号作为触发来施加。此外，也可以检测关断装置13·29是否已关闭出入口14·7、14·1，将该检测信号作为触发来施加。再者，在采用静电吸盘的情况下，也可以确认是否已被吸附到静电吸盘上，将其作为触发来施加偏置电位。
以上说明了将盒13·12内的晶片输送到工作台装置上的动作，为了使载置在工作台装置13·6上并完成了处理的晶片从工作台装置13·6返回到盒13·12内，进行与前述相反的动作。此外，在晶片架14·11上载置了多个晶片，所以在用第2输送单元14·12在晶片架14·11和工作台装置13·6之间输送晶片的期间，能够用第1输送单元16·14在盒和晶片架14·11之间输送晶片，能够高效率地进行检查处理。
具体地说，在晶片架14·11上有已经处理完毕的晶片A和未处理的晶片B的情况下，首先，将未处理的晶片B移动到工作台装置13·6上。在此期间，将处理完毕的晶片A用臂从晶片架移动到盒13·12，将未处理的晶片C同样用臂从盒13·12中剔出，用预对准器16·5进行了定位后，移动到加载室14·2的晶片架14·11上。
通过这样做，在晶片架14·11中，能够在处理晶片B的期间，将处理完毕的晶片A置换为未处理的晶片C。此外，在进行检查或评价的这种装置的有些利用方法中，通过并列放置多台工作台装置13·6，从一个晶片架14·11将晶片移动到各个装置，也能够对多片晶片进行相同的处理。
图23示出了主壳体13·4的支持方法的变形例。在图23所示的变形例中，用厚的矩形的钢板23·2构成了壳体支持装置23·1，在该钢板上载置了壳体主体23·3。因此，壳体主体23·1的底壁23·4采用了比上述实施方式的底壁更薄的构造。在图24所示的变形例中，用壳体支持装置24·1的框构造体24·2以悬挂状态来支持壳体主体24·3及加载室24·4。
在框构造体24·2上固定的多个纵框24·5的下端被固定在壳体主体24·3的底壁24·6的四角上，用该底壁来支持周壁及顶壁。防振装置24·7被配置在框构造体24·2和台框24·8之间。此外，加载器壳体24·4也由在框构造体24·2上固定的悬挂部件24·9悬挂着。在壳体主体24·3的该图24所示的变形例中，是以悬挂式支持着，所以能够降低主壳体及其中所设的各种设备整体的重心。在包含上述变形例在内的主壳体及加载器壳体的支持方法中，来自地板的振动不会传到主壳体及加载器壳体。
在未图示的另一变形例中，只有主壳体的壳体主体由壳体支持装置从下面支持，加载器壳体可用与邻接的微环境装置13·3相同的方法被配置在地板上。此外，在未图示的又一变形例中，只有主壳体13·4的壳体主体被框构造体以悬挂式支持着，加载器壳体可用与邻接的微环境装置相同的方法被配置在地板上。
根据上述实施方式，能够得到下述效果。
(1)得到采用了电子束的映像投射方式的检查装置的整体结构，能够以很高的生产率来处理检查对象。
(2)通过在微环境空间内使洁净气体流向检查对象来防止尘埃的附着，并且设置观察洁净度的传感器，能够一边监视该空间内的尘埃一边检查检查对象。
(3)经振动防止装置一体地支持加载室及工作室，所以能够不受外部的环境影响地向工作台装置供给检查对象及进行检查。
2-3)电子光学系统
2-3-1)概要
电子光学系统13·8包括：电子光学系统，包括在固定于壳体主体13·17上的镜筒13·38中设置的、图25-1概略地图示的一次电子光学系统(以下简称一次光学系统)25·1、和二次电子光学系统(以下简称二次光学系统)25·2；和检测系统25·3。一次光学系统25·1是将电子束照射到作为检查对象的晶片W的表面上的光学系统，包括发射电子束的电子枪25·4、对从电子枪25·4发出的一次电子束进行聚焦的由静电透镜组成的透镜系统25·5、维恩滤波器即E×B分离器25·6、以及物镜系统25·7，它们如图25-1所示地将电子枪25·4作为最上部而依次配置。构成本实施方式的物镜系统25·7的透镜是减速电场型物镜。在本实施方式中，从电子枪25·4发出的一次电子束的光轴相对于照射到作为检查对象的晶片W上的照射光轴(与晶片的表面垂直)倾斜。在物镜系统25·7和作为检查对象的晶片W之间配置着电极25·8。该电极25·8做成关于一次电子束的照射光轴轴对称的形状，由电源25·9进行电压控制。
二次光学系统25·2包括通过由用E×B型偏转器25·6使从一次光学系统分离出的二次电子通过的静电透镜组成的透镜系统25·10。该透镜系统25·10起放大二次电子像的放大透镜的作用。
检测系统25·3包括配置在透镜系统25·10的成像面上的检测器25·11及图像处理部25·12。
一次波束的入射方向通常是E×B滤波器的E方向(电场的相反方向)，该方向和累计型的线传感器(ラインセンサ)(TDI：time delayintegration)的累计方向为相同的方向。TDI的累计方向与一次波束方向不同也无妨。
电子束光学系统镜筒包括以下的构件。
(1)柱(Column)磁屏蔽
构成镜筒的部件最好采用坡莫合金等镍合金或铁等磁性体，可望有抑制磁干扰的效果。
(2)检测器旋转机构
为了使工作台的扫描轴方向和检测器的扫描方向一致，在镜筒13·38的上部具有检测器旋转机构，使得能够在保持镜筒13·38内为真空的状态下将TDI等检测器25·11绕光轴旋转±几度左右，消除装置的组装所产生的扫描方向的偏差。在该机构中，旋转分辨率及旋转位置再现性需要为5～40秒左右。这是根据下述需要得出的：在检测器中，在扫描1帧图像的期间，需要将工作台的扫描方向和检测器的扫描方向之间的偏移抑制在1个像素的1/10左右。通过检测器旋转机构，能够将工作台的移动方向和TDI的累计方向的角度误差调整到10mrad以下，最好是1mrad以下，更好的是0.2mrad以下。
以下，用图25-3～图25-5来说明检测器旋转机构的结构的一例。图25-3是在镜筒13·38的上部设置的检测器旋转机构的整体结构图，图25-4是用于旋转上镜筒的机构的概略图，图25-5示出了用于密封上镜筒和下镜筒的机构。
在图25-3中，镜筒13·38的上端由安装了检测器25·11的上镜筒25·20、和固定在主壳体13·4上的下镜筒25·21组成。上镜筒25·20经轴承25·22支持在下镜筒25·21上并能够绕二次光学系统的光轴旋转。此外，在上镜筒25·20和下镜筒25·21之间，为了保持镜筒13·38的内部为真空而设有密封部25·23。具体地说，在上镜筒25·20的下端和下镜筒25·21的上端之间设置密封部25·23，并且在下镜筒25·21的上端围绕上镜筒25·20而设置凸缘部25·24，在该凸缘部25·24和上镜筒25·20的侧面之间设置轴承25·22。
在上镜筒25·20和下镜筒25·21上，分别用螺丝固定着用于压轴承25·22的轴承压盖25·25、25·26。再者，为了使上镜筒25·20相对于下镜筒25·21旋转，设有图25-4所示的驱动机构。即，在凸缘部25·24的上端所设的轴承压盖25·26的一部分上设有突起25·27，而在从上镜筒25·20突设的安装部件(托架)25·28上固定了致动器25·29。致动器25·29的轴25·30与突起25·27接触，在凸缘部25·24和固定了致动器29·29的安装部件(托架)25·28之间，设有提供拉向突起25·27一方的力的预压弹簧25·31。由此，通过使致动器25·29工作并改变轴25·30从致动器25·29突出的长度，能够使上镜筒25·20相对于下镜筒25·21沿期望的方向旋转期望的角度。
为了上述旋转精度，致动器25·29的移动分辨率最好是5～10μm左右。此外，作为致动器25·29，可以是压电致动器或电机驱动的测微计。此外，最好安装能够测定固定致动器25·29的托架25·28和突起25·27之间的相对距离的传感器，来测定检测器25·11的旋转位置。传感器可以使用直线尺、电位计、激光位移计、应变仪等。
为了保持镜筒13·38的内部为真空，如图25-5所示，密封部25·23设置成在下镜筒25·21的上端的面和上镜筒25·20的下端的面之间形成微小的间隙25·32(图25-5)。密封部25·23包括粘合在中央部的分隔环25·33和2个弹性密封件25·34、25·35，在各弹性密封件25·34、25·35的唇部之间，分别设有用于确保密封面的面压并提高密封性的弹簧25·36、25·37。在分隔环25·33的中央，设有与在下镜筒25·21上形成的排气路25·38相连的排气口25·39。弹性密封件25·34、25·35最好由摩擦系数极小、滑动性优良的材质做成，例如可以采用美国Furon公司制造的OmniSeal。
这样，通过配置2重弹性密封件，并对其中间的空间25·40进行真空排气，即使上镜筒25·20旋转而在大气侧的弹性密封件25·35上发生一些泄漏，泄漏的空气也由排气路25·38排气，空间25·40的压力不怎么上升。因此，不发生从弹性密封件25·34向镜筒内的泄漏，不会使镜筒内的真空恶化。空间25·40可以持续进行真空排气，但是也可以只在使检测器旋转机构工作时排气。这是因为，旋转时容易发生泄漏，在不使其旋转时，能够用弹性密封件25·34、25·35和上镜筒25·20的下端之间的面压来充分密封。
适当设定弹性密封件25·34、25·35和上下的面之间的面压很重要，这可以通过调整间隙25·32的大小来实现。间隙25·32的调整可以通过向轴承25·22和下镜筒25·21的上端的面之间插入填隙片25·41来进行。通过向这里插入填隙片，能够改变轴承25·22相对于下镜筒25·21的高度。相反，在上镜筒25·20中用压盖25·25、25·26夹住了轴承25·22，所以轴承为与上镜筒25·20一起上下的构造，上镜筒25·20和下镜筒25·21之间的间隙25·32变化与填隙片25·41的厚度相应的量。
其中，根据镜筒的规格，有时不像图25-5所示设置2重密封件，而是只设置1重密封件、不进行密封件间的真空排气也够了。但是，2重密封件的可靠性高，容易得到高真空。此外，在上述说明中，在弹性密封件25·34、25·35的内部设有弹簧25·36、25·37，但是在能用真空和大气压之间的差压将弹性密封件25·34、25·35充分推压到上下面的情况下，或在弹性密封件25·34、25·35自身有足够的回弹力的情况下，也可以省略弹簧25·36、35·37。
为了用以上结构的旋转机构来调整检测器和工作台的方向，使检测器25·11旋转微小量，其每次都进行检测器25·11的扫描摄像，将检测器25·11的角度调整到可得到最清晰图像时的角度即可。以下说明其具体方法。
通过在检测器旋转机构的旋转可动范围内，使检测器25·11旋转微小角度并进行检测器25·11的扫描摄像，对得到的图像实施图像处理，来求对比度等能够评价像质的数值。通过重复此动作来求检测器25·11的旋转位置和像质之间的关系，求像质最好时的检测器25·11的旋转位置。因此，通过使检测器25·11旋转到该位置，检测器25·11的定位作业完成。
工作台和检测器25·11之间的位置偏移的容许值由下述需要来决定：在检测器25·11扫描1帧图像的期间，工作台的扫描方向和检测器的扫描方向之间的偏移需要抑制到1个像素的1/10左右。因此，沿扫描方向排列了约500级像素的情况下的容许角度偏移约为40秒。
为了将工作台和检测器之间的角度的偏移调整到40秒以下，可以采用下述方法：用多项式近似等手法将上述的检测器的位置和像质之间的关系数值化，求像质最好时的检测器25·11的位置；或首先使检测器25·11粗旋转并进行摄像，求检测器的位置和像质之间的概略的关系，缩小像质最好的检测器的位置的范围，再次在该范围内使检测器每次旋转微小量来进行同样的操作，高精度地求像质最好的检测器位置。这样，为了防止工作台和检测器之间的角度调整完成后发生角度的偏移，设置锁定机构很有效。例如，在轴承压盖25·25、25·26间架设板状零件，用螺栓固定该板状零件和轴承压盖25·25、25·26即可。
(3)NA移动机构
NA由能够沿光轴方向或与光轴正交的方向移动几厘米左右的机构保持着，能够与倍率的变更联动将NA调整到光学上最佳的位置。在NA保持部上最好安装多个NA，通过附加这种机构，在NA恶化或想变更透射率的情况下，能够在保持镜筒内为真空的状态下更换NA。
此外，在NA保持部中最好设置着加热部，通过保持NA高温，有NA变得难以恶化的效果。此外，设置反应性气体的配管部也很有效，能够在保持镜筒内为真空的状态下清洁NA。
(4)隔离阀
在镜筒中，最好设置着能够将镜筒内分割为多个空间的阀。具体地说，如果设置阀，使得能将MCP部和电子枪部的空间与工作台部的空间分离，则很有效。通过采用这种结构，能够在保持MCP部或电子枪部为真空的状态下实施工作台周边等的维护。相反，也能够在保持工作台部等为真空的状态下，实施MCP部或电子枪部的维护。
(5)光轴屏蔽筒
光轴的周围最好由接地的筒状部件包围着，通过采用这种结构，可望有抑制电干扰的影响的效果。
(6)MCP面前的孔
通过采用在一系列电子光学系统和MCP部之间设置着孔状或细长筒状的部件、使得连接两个空间的路径的流导(コンダクタンス)小的结构，容易将MCP部的压力保持得低至电子光学系统的1/5左右，最好是1/10左右，更好的是1/100左右。
(7)电极一体化、高精度化
电子光学上需要以几μm以下的精度配置在同心轴上的零件，最好用部件之间的对合加工或冷缩配合等方法来组装。
(8)光学显微镜
为了将低倍率下的试样像、或用光看到的情况下的图像与电子束图像进行比较参照，设置了光学显微镜。倍率是电子束图像的1/10～1/5000左右，最好是1/20～1/1000，更好的是1/20～1/100左右。来自试样表面的光的图像可以用二维固体摄像元件(CCD)来检测，显示在CRT上。此外，可以存储到存储器中。
(9)同轴离子泵
通过将离子泵等无振动型的真空排气系统绕电子枪部或MCP部附近的光轴来旋转对称状配置，可望有在抵销排气系统自身造成的带电粒子或磁场等的影响的同时保持该部位为高真空的效果。这是由于改善了将离子泵用配管连接到电子枪部等上来排气的情况下配管的流导小的问题。
以下说明具体的实施方式。
(1)实施方式1
这是主要由真空室、真空排气系统、一次光学系统、二次光学系统、检测器、图像处理器、控制用计算机构成的检查装置的一例。图26示出其一例。
具有用于将电子束照射到试样上的一次光学系统26·1和用于将从试样表面放出的电子、例如二次电子、反射电子、背散射电子等引导到检测器的二次光学系统26·2。二次光学系统是映像投射式光学系统。为了分离一次系统和二次系统，使用所谓的E×B分束器26·3。此外，检测器26·4检测出的电子的图像信号被变换为光信号或/及电信号，由图像处理器26·5来处理。此时，入射到检测器的电子数，即使是相当于1个像素的区域中为200个以下，也能够良好地形成图像。当然，在1个像素区域中为200个以上的情况下，也能够良好地形成图像。
作为一次光学系统的构件的电子枪26·6采用LaB6作为热灯丝，用文纳尔引出电极26·7来引出来自阴极的电子。其后，用2级的A透镜(单透镜)26·8使波束聚焦到孔径26·9上，形成交叉。其后，通过2级的对准器26·10、孔径26·11、3级的四极透镜26·12、3级的对准器26·13后，入射到分束器上而偏转到试样面方向，透过孔径26·14和二次系统的P透镜(物镜)16·16后，几乎垂直地照射到试样面上。
用孔径26·9使交叉中的均匀性高且亮度高的波束区域通过、用孔径26·11来规定波束向四极透镜的入射角度的对准器(偏转器)26·10，用于进行使波束入射孔径26·11及四极透镜26·12的光轴中心的调整。四极透镜26·12用于改变波束的2个方向、例如X、Y方向的轨道，来改变波束的形状。例如，在试样照射波束形状中，能够实现圆形、椭圆形、矩形、矩形/椭圆的x、y方向的形状的比例变更等(参照图27)。通过四极透镜后，由对准器26·14来进行调整，以便通过孔径26·15、P透镜(物镜)26·16的中心，入射到试样表面。此时，照射波束的形状能够形成关于2个轴中的至少一个对称的形状。波束形状也可以是非对称的。照射到试样表面的波束的能量最终由阴极和试样表面的电压差来决定。例如，在阴极-5.0kV、试样表面-4kV时，照射波束能量为1keV(参照图26)。
此情况下的电压的误差是±10V，能量误差是±20eV。此外，在采用二次电子作为检测电子的情况下，波束照射能量采用1.5keV±10eV～5kev±10eV时，试样为负带电状态，从试样放出来自该状态的二次电子，由二次系统来放大、成像并引导到检测系统。在照射能量为50±10eV～1500eV±10eV时，试样表面为正带电状态，放出的二次电子被引导到检测系统。正带电能够以比较低的负影响来动作，但是容易受充电的影响或充电造成的表面电位的不均匀的影响。在负带电的动作中，容易稳定地得到像，充电的影响或充电造成的表面电位的不均匀造成的像的失真能够比正带电小。
此外，在孔径26·15的场所，有时也偏移二次系统和一次系统的交叉位置来动作。例如，使二次系统在二次系统光轴中心上形成二次电子的交叉，一次系统的交叉在比二次系统的光轴中心偏移了50～500μm的位置(可以是X、Y中的任一个)上形成来动作。由此，孔径26·15上的一次系统和二次系统的2个交叉不会重叠，能够缓和电流密度，所以能够抑制波束电流量多的情况下的空间电荷效应造成的模糊的放大。这例如在一次系统照射波束电流密度在1×10-3A/cm2以上时很有效。在比此更低的电流密度时，即使光轴中心相同，影响也少。
来自试样表面的放出电子利用二次电子、反射电子、背散射电子中的1种以上。来自试样表面的放出能量，例如在入射波束能量为1000eV±10eV时，大约分别为0～10eV、1000eV±10eV、10～1000eV。此外，也利用透过薄的试样或开孔的试样(例如模板掩模)的电子。在此情况下，在前者的薄的试样时，入射的能量减少与其厚度相应的量；而在开孔的试样时，入射能量为相同的能量。
也可以用聚焦离子束(FIB)来取代电子束。FIB源一般是液体金属的Ga离子源，但是可以使用采用容易液化的金属的其他液体金属离子源、或不同方式的离子源、例如采用放电的双等离子管等。
作为试样，采用从10×10mm左右的芯片到2、4、6、8、12英寸晶片的各种试样。特别是对检测具有100nm以下的线宽的布线图形或直径为100nm以下的通孔的缺陷或异物很有效，此外，很适合检测它们的电缺陷。试样采用Si晶片、对Si实施了加工的半导体器件晶片、进行了微机械加工的晶片、液晶显示器用基板、硬盘用磁头加工晶片等。
在二次系统26·2中，描述采用使来自试样的放出电子、例如二次电子、反射电子、背散射电子以放大倍率成像并引导到检测系统上的映像投射光学系统的例子。作为柱的透镜结构的例子，由P透镜(物镜)26·16、孔径26·15、对准器26·14、分束器26·3、T透镜(中间透镜)26·17、对准器26·18、孔径26·19、P透镜(投影透镜)26·20、对准器26·21、微通道板(MCP)单元构成。在柱的上部凸缘上设置了密封的硅玻璃。在其上部设置了转像透镜、二维的电荷耦合元件(2D-CCD)，在荧光面上形成的像被成像到2D-CCD传感器上。
来自试样表面的放出电子由P透镜(物镜)26·16在孔径26·15上形成交叉，在分束器26·3中心成像。如果按在分束器中心成像的条件来动作，则能够将分束器26·3产生的二次系统波束的像差的影响抑制得很小，所以很有效。这是因为，例如在E×B中使波束通过时，偏转量/像差因像高而异，所以通过成像，能够将成像分量所受的像差抑制到最小限度。该事实在一次系统中也同样成立，所以在一次系统中，通过不仅在试样上形成成像条件，而且在分束器中心附近也形成成像点，对降低一次波束的像差、将试样上的电流密度不匀抑制得很小也很有效。
为了将波束调整到位于其上部的P透镜(中间透镜)26·17的中心，使用对准器26·14。为了将波束调整到位于其上游部的P透镜(投影透镜)26·20的中心，使用对准器26·18。为了将波束调整到位于其上部的MCP中心，设有对准器26·21。P透镜(物镜)26·16的倍率是1.5～3倍，P透镜(中间透镜)26·17的倍率是1.5～3，P透镜(投影透镜)26·20的倍率是30～50。为了实现这些倍率，将与各个倍率相应的电压施加到各个透镜来进行调整。此外，为了进行焦点的微调，专用的焦点校正透镜被编入在P透镜(物镜)系统中，通过微调向该电极施加的电压，来实现对焦。此外，在孔径26·15和孔径26·19的位置上都形成交叉的情况下，也可以将孔径26·15用于减少噪声，将孔径26·19用于起决定像差及对比度的作用。
作为尺寸，例如孔径26·15和孔径26·19可以使用φ30以上、φ2000μm以下，最好是φ30～φ1000μm，更好的是φ30～φ500μm。此时，在主要用孔径26·15来决定像差、透射率、对比度特性的情况下，例如采用φ30～φ500μm的孔径26·15、φ1000～φ2000μm的孔径26·19。在主要用孔径26·19来决定像差、透射率、对比度特性的情况下，例如采用φ30～φ500μm的孔径26·19、φ1000～φ2000μm的孔径26·15。
此外，也有时在P透镜(中间透镜)27·17的上下设置消像散(ステイグ)电极。它用于校正分束器26·3等产生的像差。例如可以采用4、6、8极的电极结构的消像散装置。例如，可以向8极内的各个电极分别施加不同的电压，用于校正像散、球差。
此外，在采用了反射电子像及背散射电子时的透镜动作中，如果最后一级P透镜(投影透镜)26·20采用减速透镜(负电压施加透镜)，则对减少二次电子的噪声很有效。通常，二次电子量多达反射电子量的10～1000倍左右，所以在用反射电子、背散射电子来进行成像的情况下特别有效。例如在一次系统电子源的阴极电压为-4kV、试样电位为-3kV时，来自试样的反射电子能量为1keV，在检测器电压为设置电位时，在P电极的部位，反射电子和二次电子的能量差大约有1keV。此时，在P透镜(投影透镜)电极的负电压动作中，可以采用中心电压使反射电子通过、使二次电子截止的条件。这些条件可以通过仿真来求。
分束器26·3采用电极和磁极正交的E×B、或只用磁场B来进行的分离器。在E×B的例子中，由形成电场分布的E电极和具有与其正交的磁极的面、沿正交的方向形成磁通密度分布的磁极构成。例如，在二次系统的光轴是与试样表面垂直的方向时，可以将一次系统的入射波束设定为与该二次系统的轴成10～90度。此时，一次系统能够由E×B偏转而垂直入射到试样面上，并且来自试样表面的放出电子由E×B引导到与光轴方向即试样面垂直的方向。这通过向E电极施加的电压、和在B电极形成的磁通密度来实现。例如向一对E电极施加±2kV±1V，由一对B电极并行地形成磁通密度分布，例如在E×B的中心部，产生1～60G±1G的磁极方向的磁通密度(参照图26)。
此外，E×B也可以适用于使一次系统和二次系统的偏转关系相反的情况。即，可以将一次系统的入射波束源设在试样的正上方，并且将二次系统的检测器设在与一次系统的轴成10～80度的角度的方向，不必由E×B向一次系统的波束施加偏转力而使其垂直入射到试样上，向从试样放出的电子(二次系统波束)施加偏转力而引导到检测器的方向。
在检测器26·4中，信号电子被导入到MCP等电子倍增管28·1，放大了的电子被照射到荧光面上，形成荧光像。荧光面是在硅玻璃等玻璃板28·2的一面上涂布荧光材料而成的。该荧光像由转像透镜系统28·3和二维CCD 28·4来摄像。该转像透镜系统和CCD被设置在柱的上部。在柱的上部凸缘上，设置密封玻璃28·6，能够分离柱内的真空环境和外部大气环境，而且减小荧光像的失真、对比度恶化，成像到CCD上，高效率地拍摄荧光像。
也可以用累计型的线图像传感器(TDI-CCD)摄像机来取代CCD。在此情况下，试样可以由工作台例如一边沿E电极方向或B磁极方向进行工作台移动一边进行TDI摄像。例如在TDI的累计级数是256级、每1级2048个像素、像素尺寸是15×15μm、对试样面的MCP成像倍率是300倍时，线/间距为0.1/0.1μm时的试样面尺寸在MCP面上为30/30μm。而在转像透镜倍率为1倍时，30μm相当于2个元件尺寸被摄像。此时，从相当于1个元件的试样位置、即0.05×0.05μm的试样尺寸放出的电子，在工作台移动中累计256个元件级数次，能够使综合取得光量增加来进行摄像。这在应对行频(ラインレ一ト)100kHz～600kHz等、工作台速度快时特别有效。这是因为，在行频快时，每1个元件的取得电子数、即TDI传感器的每1个元件的取得光强度小，所以进行累计来提高最终取得光强度，能够提高对比度和S/N。行频采用0.5kHz～100MHz，最好是1kHz～50MHz，更好的是20kHz～10MHz。与此对应，视频速率也采用1～120MHz/抽头，最好采用10～50MHz/抽头，更好的是10～40MHz/抽头。此外，抽头数采用1以上、520以下，最好采用4以上、256以下，更好的是采用32以上、128以下(参照图28、图29)。
采用具有低噪声、高灵敏度的特性的CCD、TDI传感器/摄像机。例如，可以设定为100～100000DN/(nJ/cm2)，但是如果使用其中的1000～50000DN/(nJ/cm2)则效率很高。再者，如果使用10000～50000DN/(nJ/cm2)，则在高行频时，也能够以良好的S/N得到高质量的图像。
此外，在用CCD或TDI传感器来进行图像取得时，可以在这些传感器的像素数×级数的区域与一次波束的照射区域大致一致的状态下使用，效率高，并且噪声减少。从摄像所使用的区域以外的像高较高的部位来的电子，有的也作为噪声到达检测器。为了减少它们，减少有效视场以外的部位的波束照射很有效。CCD、TDI传感器取得的像信息被变换为电信号，由图像处理器进行数据处理。通过该图像处理，能够进行单元对单元、管芯对管芯(Die to Die)、管芯对任何管芯(Die to Any Die)的像比较，进行缺陷检查。例如图形缺陷、颗粒缺陷、电位对比度缺陷(例如布线或电镀的电连接缺陷等)。
工作台26·22采用通过组合X、Y、Z、θ移动机构中的1个以上而设置的工作台。在这种电子束检查装置中，作为上述各构件，可以使用以下的设备构件。
一次系统
电子源 W灯丝、LaB6灯丝、TFE、FE
透镜 金属或陶瓷制，作为金属有磷青铜、Ti、Al单透镜、四极透镜
对准器 四极、六极、八极的透镜
孔径 材质为Mo、Ta、Ti、磷
二次系统
透镜 金属或陶瓷制，作为金属有磷青铜、Ti、Al陶瓷电极实施了镀Au等处理单透镜、四极透镜
对准器 四极、六极、八极的透镜
孔径 材质为Mo(钼)、Ta、Ti、磷
电子束分离器
E电极 金属或陶瓷制，作为金属有磷青铜、Ti、Al陶瓷电极实施了镀Au等处理
B磁极 坡莫合金B、坡莫合金C等饱和磁通密度和磁导率较高的材质(例如103～107，最好是104～107，更好的是105～107)
试样
采用Si晶片、3-5族化合物半导体晶片、液晶基板、硬盘的磁头加工晶片、2、4、6、8、12英寸的晶片
检测器
MCP/荧光板/转像透镜/CCD
MCP/荧光板/转像透镜/TDI
MCP/荧光板/FOP(纤维光学板)/TDI
光电倍增管
多光电倍增管
可以通过上述组合来使用。MCP具有放大进来的电子的功能，从那里出来的电子由荧光板变换为光。在入射电子量足够多、无需倍增的情况下，没有MCP也能够操作。此外，也可以用闪烁体来取代荧光板。该光信号(或像信号)在转像透镜的情况下按规定的倍率，而在FOP的情况下按1倍(1对1地传递光信号)传递到TDI或形成像。光电倍增管用于放大光信号并变换为电信号，多光电倍增管是并列了多个光电倍增管而成的。
图像处理器
具有像比较、缺陷检测、缺陷分类、图像数据记录等功能。
在上述电子束检查装置中，一次波束的照射波束形状可以使用关于X、Y轴、至少关于1轴以上对称的照射波束形状。由此，能够用以光轴为中心的波束在检测器的电子入射面上形成低像差、低失真的取得像。
此外，在用CCD或TDI作为检测器的情况下，在与1个像素对应的区域、例如MCP上形成1个像素时，电子的入射量在200个/像素区域以下就能够实现足够的S/N，能够用于图像处理及缺陷检测。例如在映像投射光学系统中，通过规定孔径26·15或26·19的尺寸，能够产生削减噪声和降低像差的效果，所以例如通过设置直径为30μm～1000μm的孔径，能够提高S/N，所以能够以200个电子/1个像素区域，取得高分辨率的优质的图像。
TDI在工作台的移动方向上进行多级的积分。在本实施方式的情况下进行256级的积分，但是累计级数在114级以上、8192级以下，最好在114级以上、4096级以下，更好的是在512级以上、4096级以下较合适。即使沿累计方向有一些一次波束的照度不匀，来自试样的信号电子也有不匀，通过积分的效果该不匀也将被平均，检测出的电子信息成为恒定的稳定信息。因此，工作台的移动方向也考虑容易产生一次电子束的照度不匀的方向来决定，使该容易产生照度不匀的方向与TDI的积分方向一致。通过使用TDI，能够取得连续的图像，但是也可以使用CCD，以步进与重复方式(step and repeat)来扫描工作台，进行图像取得。即，在特定的场所停止工作台来取得图像，再移动到下一场所，在那里停止工作台来进行图像取得，如此重复。也可以用TDI来进行同样的事情。即，利用TDI的静止模式(在停止像取得模式中，工作台停止)，或者用TDI的通常的图像取得方法取得了一定的区域(例如2048像素×2048像素)的图像后，移动到下一场所(在该移动的期间不取得图像)，在那里同样进行图像取得。因此，在此情况下，工作台移动不停止来进行检查。
在试样表面的样子由电子放大后成像到检测器上时，在将图像的分辨率设为CCD或TDI的1个像素左右的情况下，二次光学系统的像差或模糊等最好在1个像素以内。如果在E×B中信号电子受到偏转，则像差或模糊增大，所以在本实施方式中，在二次光学系统中，设定为不在E×B向二次电子、反射电子、背散射电子等信号电子提供偏转力而使其直线前进。即，采用了二次光学系统的中心轴是通过试样的视场中心、E×B中心、以及检测器的中心的直线的结构。
当然，在上述实施方式以外，只要二次光学系统的像不产生模糊即可，本发明也包含它。
(2)实施方式2
在与实施方式1同样的检查装置中，在检测器采用TDI传感器/摄像机时，如果像素数/级数在2048以上、4096以下，抽头数在32以上、128以下，灵敏度是10000～40000DN/(nJ/cm2)，则能够进行更高速、效率更高的图像取得。此时，行频可以使用100～400kHz，视频速率可以使用10MHz～40MHz。此时，8英寸Si晶片、例如LSI器件晶片在分辨率为0.1μm/像素时，每1片的检查时间可以按1/8～2小时来执行。
此时，在分辨率为0.1μm/像素时，在试样观察及缺陷检查中，图形形状例如为L/S：0.2/0.2μm时，也能够实现对比度3～30％，足够用于像观察及缺陷检测。对于L/S以外的形状的缺陷，通过用比度变化来进行比较，如果在1个像素尺寸以上，则也能够检测。对于对比度，实现5～30％，通过图像处理，能够进行观察及缺陷检查。此外，在LSI器件晶片中，也能够检测设计规则以下的缺陷。在存储器中，能够检测布线宽度的半间距、在逻辑上相当于门长度的缺陷。
在用TDI传感器/摄像机及图像处理机构来进行缺陷检测时，能够通过TDI动作来连续地形成图像，连续地进行检查。此时，试样被设置在工作台上，同样进行连续动作来得到图像。工作台的速度基本上由v＝f×D来决定。其中，
v：工作台速度
f：行频
D：试样上的与传感器像素对应的尺寸(由投影倍率来决定)。例如在f：300kHz、D：0.1μm时，v＝30mm/s。
图29示出了与图28所示的实施方式1不同的结构的检测系统的例子。在此情况下，在柱29·1的真空中设有MCP 29·2、FOP 29·3、TDI传感器/组件29·4、连接引脚29·5及馈通凸缘29·6，TDI传感器29·4的输出经馈通凸缘29·6由TDI摄像机29·7来接收。此外，在FOP 29·3上涂布了荧光材料，用来自MCP 29·2的电子来形成荧光像。该荧光像由FOP 29·3传递到TDI传感器29·4。TDI传感器29·4的像信号经由连接引脚29·5、馈通凸缘29·6而传递到TDI摄像机29·7。此时，如果使用FOP 29·3，则能够减少光信号传递损耗。例如，与转像透镜相比，透射率提高5～20倍左右。这在进行TDI动作时特别有效。这是因为，取得光信号强度能取得很高，所以能够更高速地工作，纤维形状的信号不匀通过TDI的累计而变得微小，变为可以忽略的程度。这里，需要用于连接TDI传感器29·4和馈通凸缘29·6的引脚的连接引脚29·5。连接引脚29·5例如一侧通过配合接触来连接固定(例如馈通的引脚侧)，在TDI传感器/组件的引脚侧，通过弹簧等的弹力来进行接触(未图示)。
由此，能够以低推压力·平行位置、低阻抗来设置馈通凸缘29·6的引脚和TDI传感器/组件29·4的引脚。在高速动作传感器中，引脚数多，例如需要超过100根的引脚数。如果引脚数多，则设置压力(推压力)高，TDI传感器/组件29·4也有时会破损。可以克服这一点来设置。
如图28所示，CCD或TDI的设置场所通常在大气侧，而MCP和荧光板被设置在真空中，但是通过将CCD或TDI放置在真空中，能够缩短FOP等转像光学系统，提高透射效率。
(3)实施方式3
这是在与实施方式1、2同样的检查装置中，检测器采用了EB-CCD或EB-TDI的实施方式(参照图30)。EB是指电子束，EB-CCD或EB-TDI用于直接输入电子束，放大并变换为电信号(不检测光信号)。
如果采用EB-TDI传感器/摄像机，则能够直接将电子入射到传感器的像素部，积蓄电荷。这无需采用在通常的检测器用的荧光板、转像透镜系统、密封玻璃，可以省略它们。即，不用将电子信号像暂时变换为光信号像，就能够根据电子信号来直接得到电信号，所以能够大大减少由此造成的损耗。即，能够大幅度减少荧光板、密封玻璃、转像透镜系统造成的像失真、对比度恶化、倍率变动等不良影响。此外，由于减少了构成设备，能够小型化、低成本、高速动作。这是因为，在高速动作中，能够减少信号传递速度损耗，减小像形成速度损耗。
图30示出EB-TDI的单元的一例。光学系统请参照实施方式1。在二次系统的柱的上部、即P透镜(投影透镜)的上部的成像点上设置了TDI传感器30·3的面。包括TDI传感器/组件30·3、连接引脚30·4、馈通30·5、TDI摄像机30·1、图像处理器30·6、控制器PC 30·7。来自试样表面的放出电子(二次电子、反射电子、背散射电子中的某一种)由二次系统成像并入射到TDI传感器30·3的面上。对应于电子量来积蓄电荷，由TDI摄像机30·1形成图像形成的电信号。
传感器/组件30·3的引脚和馈通凸缘30·5的引脚由连接引脚30·4连接着。这与实施方式2相同。此时，与实施方式1、2的检测系统相比，用TDI传感器30·3直接将电子像信号变换为电信号，所以能够减少构成设备、零件，缩短传递路径。由此，能够减少噪声而提高S/N，实现高速化、小型化、低成本化。
在本实施方式中采用了EB-TDI 30·1，但是同样也可以采用EB-CCD。特别是在像素数多的情况下或为了进行高速动作、所需引脚数超过100根的情况下，这种结构很有效。馈通的引脚和组件的连接引脚是必需的。该连接引脚的一侧(例如组件侧)由弹簧材料和接触板构成，能够减少接触宽度。如果接触引脚的根数多达100根以上，则连接时的压入力增大，如果总力超过5kg，则引起组件破坏的问题。因此，采用了通过调整弹簧力、使压入力为50～10g/根的连接引脚。
其中，在使用EB-CCD或EB-TDI时的入射电子数不足时，也可以使用电子倍增管--MCP。此外，像素数/级数、级数、抽头数、行频及视频速率可以使用与实施方式1、2同样的条件。灵敏度可以使用0.1～10000DN/电子。
(4)实施方式4
如图31所示，示出了在与实施方式1、2、3同样的检查装置中，一次系统31·1相同、但是二次系统31·2的结构不同的例子。为了实现更高分辨率，使用了2级的P透镜(物镜)31·3、2级P的透镜(中间透镜)31·5、2级的P透镜(投影透镜)31·8。再者，其特征是P透镜(中间透镜)为变焦透镜。由此，能够实现比以往更高分辨率、更大视场尺寸的映像投射型波束光学系统，还能够在变焦范围内取得任意倍率的图像。
2-3-2)结构的细节
以下详细说明图25-1～图31所示的电子光学系统的电子枪、一次光学系统、二次光学系统、E×B单元、检测器及电源。
2-3-2-1)电子枪(电子束源)
作为电子束源，使用热电子束源。电子放出(发射)材料是LaB6。只要是高熔点(高温时的蒸气压低)、功函数小的材料，可以使用其他材料。使用了将前端做成圆锥形状的材料或切掉了圆锥的前端的圆锥台形状的材料。圆锥台前端的直径是100μm左右。作为另一方式，使用了电场放出型的电子束源或热电场放出型的电子束源，在像本发明的情况那样用大的电流(1μA左右)来照射比较广的区域(例如100×25～400×100μm2)的情况下采用LaB6最合适。其中，在SEM方式中一般使用着热电场电子束源(TFE型)及肖特基型。热电子束源是通过加热电子放出材料来放出电子的方式，热电场放出电子束源是通过向电子放出材料施加高电场来使其放出电子、进而加热电子束放出部、从而使电子放出稳定的方式。在该方式中通过选择温度和电场强度，能够在称为肖特基条件的高效率的条件下引出电子束。最近该方式也经常被利用。
2-3-2-2)一次光学系统
形成从电子枪照射的电子束并将向晶片面上照射具有矩形、圆形、椭圆形等二维断面的电子束或线形的电子束的部分，称为一次电子光学系统。通过控制一次电子光学系统的透镜条件，能够控制波束尺寸或电流密度。用一次/二次电子光学系统连结部的E×B滤波器(维恩滤波器)将一次电子束垂直(±5度，最好±3度，更好的是±1度)入射到晶片上。
用文纳尔、三极透镜或双阳极、单阳极使从LaB6阴极放出的热电子作为交叉像成像到枪光阑上。通过控制一次系统静电透镜，使得用照明视场光阑将向透镜的入射角最佳化了的电子束以旋转非对称的形状成像到NA光阑上，其后，面照射到晶片面上。一次系统静电透镜的后级由3级四极透镜(QL)、和1级的孔径像差校正用电极构成。四极透镜有对准精度要求严格等制约，但是有具有比旋转对称透镜更强的聚焦作用的特征，能够通过向孔径像差校正电极施加适当的电压，来校正与旋转对称透镜的球差相当的孔径像差。由此，能够向规定的区域照射均匀的面波束。此外，能够用偏转器来扫描电子束。
试样表面上的照射电子束形状及面积最好包含与试样上的TDI-CCD的摄像区域形状及面积相当的区域，该电子束照射的照射区域内的照度均匀，照度不匀在10％以下，最好在5％以下，更好的是在3％以下。
本实施方式中的TDI-CCD的形状及面积按像素数是2048×512，像素尺寸是16μm×16μm，所以整体是约32.8mm×8.2mm的长方形。在二次光学系统的倍率为160倍时，试样表面上的照射区域为上述32.8mm×8.2mm的1/160，所以为205μm×51.2μm的长方形。
因此，此情况下的电子束的照射区域最好是包含205μm×51.2μm的长方形的长方形，但是只要是满足上述条件的形状及面积即可，也可以是角部为圆弧形的长方形、椭圆、圆等。在二次光学系统的倍率为320倍时，成为32.8mm×8.2mm的1/320，所以为102.4μm×25.6μm的长方形，为160倍的1/4的照射面积。
这样，在本发明中，向试样上照射具有包含检测器--TDI-CCD的摄像区域的较广面积的波束，该试样上的摄像区域分别对应于TDI-CCD的像素，通过将从这些试样上的摄像区域放出的电子同时成像到TDI-CCD上来进行检测。
电子束的照射形状可以是线形，也可以扫描它来确保与面状的波束相同的照射区域。线形波束27·1如图27-2的(1-1)及(1-2)所示，表示纵横比为1∶10以上的形状的波束，不限于长方形，也可以是椭圆。此外，线形波束27·1也可以如图27-2的(2)所示，波束在途中部分地中断。如果扫描波束，则向试样上的同一部位连续照射波束的时间缩短，所以有充电对试样的影响少这一优点。
图27-2的(3)及(4)示出了被检查物27·2上的TDI-CCD的多像素摄像区域27·3和线形波束27·1之间的关系。其中，在图27-2的(3)中，线形波束27·1被配置成与TDI-CCD的积分方向27·4或XY工作台的移动方向27·5大致成直角(例如90度±3度，最好是90度±1度)，波束的扫描方向27·6为与TDI-CCD的积分方向27·4或XY工作台的移动方向27·5相同的方向(例如0度±1度，最好是0度±1分，更好的是0度±1秒)。
图27-2的(4)示出了另一例，线形波束27·1与TDI-CCD的积分方向27·4或XY工作台的移动方向大致平行(例如90度±1度，最好是90度±1分，更好的是90度±3秒)。
2-3-2-3)二次光学系统
用与物镜相当的静电透镜(CL、TL)使照射到晶片上的电子束产生的二维的二次电子图像，在视场光阑位置成像，用后级的透镜(PL)来放大投影。将该成像投影光学系统称为二次电子光学系统。向晶片施加了负的偏置电压(减速电场电压)。减速电场具有使照射波束减速的效果，具有使试样的损坏减少、并且用CL和晶片间的电位差使试样面上产生的二次电子加速、使色差减少的效果。由CL聚焦的电子通过TL成像到FA上，用PL来放大投影该像，成像到二次电子检测器(MCP)上。在本光学系统中，构成了在CL-TL间配置NA、能够通过将其最佳化来减少轴外像差的光学系统。
为了校正电子光学系统的制造上的误差、或由于通过E×B滤波器(维恩滤波器)而产生的像的像散或各向异性倍率，配置静电八极(STIG)，进行校正，用配置在各透镜间的偏转器(OP)对轴偏移进行校正。由此能够实现在视场内分辨率均匀的映像光学系统。
以下，用若干实施方式来进一步进行说明。
(1)实施方式5
图32示出电子光学系统。从电子枪32·1放出的一次电子经过成像透镜32·2后，通过2级的变焦透镜32·3，进而通过3级的四极透镜32·4，由E×B滤波器32·5偏转35°，与二次光学系统32·6的光轴平行地沿相反方向通过物镜32·7照射到试样面上。其中，四极透镜可以是2以上的多极，不限于偶数，也可以具有奇数极。此外，四极透镜在3级以上、20级以下，最好在3级以上、10级以下，更好的是在3级以上、5级以下。
通过照射一次电子而从试样面放出的二次电子、反射电子、背散射电子，由物镜32·7成像到E×B滤波器32·5的中心后，由中间透镜32·8改变了倍率后，成像在投影透镜32·9的近前。由中间透镜32·8成像的像通过投影透镜32·9被放大到约30～50倍，成像到检测器表面32·10上。
即使加速电压变化，成像透镜32·2也能够成像到变焦透镜32·3的近前，在图32中由1级透镜构成，但是也可以由多级透镜构成。
如果一次电子的加速电压恒定，则一次电子照射到试样面的面积和形状由变焦透镜32·3的条件和四极透镜32·4的条件大致决定。变焦透镜32·3在保持波束形状的状态下改变照射面积。四极透镜32·4也能够改变波束的大小，但是主要用于改变波束形状(椭圆的纵横比)。在图32中，分别由2级的变焦透镜32·3和3级的四极透镜32·4构成，但是也可以分别增加透镜的级数。
以下考察检测器的1个像素的大小为16μm见方、检测器的尺寸为2048×512像素的情况。在二次光学系统32·6的倍率为160倍时，试样上的与1个像素相当的大小为16μm÷160＝0.1μm，观察面积为204.8×51.2μm。覆盖它的照射区域是椭圆形状，所以根据其长轴和短轴的比率来多样地变化。其样子示于图33。在图33中，横轴表示长轴位置，纵轴表示短轴位置。在考虑最佳的照射形状时，有不太愿意向观察区域33·1以外的地方照射波束这一想法。因此，寻找观察区域的面积除以照射区域的面积所得的照射效率为最大的照射形状即可。
图34画出了与照射区域的形状的长短轴比对应的照射效率。由此可知，照射椭圆形状的长短轴比与矩形的观察区域的长短轴比相等的情况是照射效率最好的形状。即，能照射整个观察区域204.8×51.2μm的波束形状为290×72.5μm。实际上，由于照射光学系统的像差和电子枪的亮度不匀的影响，照射波束形状略大。为了实现该照射波束形状，调整四极透镜32·4，使得四极透镜32·4的近前的像由包含四极透镜32·4和物镜32·7的光学系统在试样面上形成椭圆形状的照射区域即可。在此情况下，在试样面上，只要得到所需的照射区域和在整个该照射区域上得到足够平坦的照射电流密度即可，无需使照射波束成像到试样面上。用变焦透镜32·3来调节四极透镜32·4的近前的像的大小，以便在试样面上得到规定的照射区域。
现在，例如考虑将二次电子光学系统32·6的倍率从160倍变为320倍时。此时，试样面上的与1个像素相当的大小为16μm÷320＝0.05μm见方，观察面积为102.4×25.6μm。假设在此状态下照射区域仍旧是160倍，则到达检测器的1个像素的信号量与面积比成正比，所以为160倍时的1/4。假设在160倍时看到了与1个像素平均400个电子对应的信号量的像，则此时的散粒噪声造成的摇动的方差是√(400)＝20个。因此S/N比为400/20＝20。为了在320倍时得到相同S/N比的像，将相同信号量输入到1个像素即可。试样上每1个像素的面积已变为1/4，所以只要有单位面积4倍的二次电子信号量密度即可。
如果用一次电子的加速能量和试样面的势垒之差来表示的着陆能量(ランデイングエネルギ)恒定，则照射电流密度和二次电子信号量密度大体成正比。因此可知，只要将照射电流密度变为4倍即可。为了将照射电流密度变为4倍，只要单纯将照射电流变为4倍、或者将照射面积变为1/4即可。为了将照射面积变为1/4，只要将照射尺寸的长轴短轴都变为1/2即可。观察区域、照射区域都以相似形分别缩小到1/2，所以由此能够充分地照射观察区域。
作为用于增加照射电流密度的单元，增加照射电流、或减少照射面积都可以，但是如果根据尽量不想照射到观察区域以外的地方这一考虑，最好减少照射面积。
表3表示二次光学系统倍率为320倍和160倍时各自的一次光学系统透镜的电压和得到的试样上的照射尺寸。由此，得到能够充分跟踪二次光学系统倍率的照射区域。虽然在表3中未示出，但是倍率为80倍的照射尺寸可以是620μm×180μm的椭圆形，而在倍率为480倍时可以是100μm×30μm的椭圆形。这样，最好按照倍率的变化或切换使照射尺寸变化。
表3
在用电子束照亮观察区域的情况下，除了如上所述用矩形或椭圆的、具有覆盖整个观察区域的较广面积的电子束来照明的方法之外，也可以采用扫描波束的面积比观察区域小的多个电子束来照明的方法。波束数在2根以上、1000根以下，最好在2根以上、100根以下，更好的是4根以上、40根以下。也可以扫描两根以上的波束连接成的线状的波束。在此情况下通过沿与线的长度方向垂直的方向来进行扫描，能够用1次扫描来检查更广的区域。在此情况下检测器也可以采用CCD或TDI。为了形成线形的波束，例如采用LaB6的电子源，在光学系统中使其经由线形的狭缝即可。此外，也可以用电子源的前端锐利、细长形状的阴极来形成线形的波束。其中，扫描波束时，覆盖整个检查区域来连续地或断续地沿XY平面中的至少1个方向移动工作台。
(2)实施方式6
图35示出了采用了转像透镜的检测系统的结构。由二次光学系统成像到MCP(微通道板)35·1的表面上的二次电子一边通过MCP35·1内的通道，其数目一边按照施加到MCP 35·1的电子入射面和出射面间的电压来倍增。MCP 35·1的构造和动作是已知的，这里不详述。在本实施方式中，设MCP 35·1上的像素尺寸为26μm，使用了有效区域为横1024像素×纵512像素、通道直径为6μm的MCP。在MCP 35·1内倍增的电子从MCP 35·1的出射面射出，碰撞到在对置的厚度约为4mm的玻璃板35·2上涂布的荧光面35·3上，产生与电子信号量相对应的强度的荧光。在玻璃板35·2和荧光面35·3之间，涂布有薄的透明电极，向其与MCP出射面之间施加了2～3kV左右的电压，所以极力抑制了MCP和荧光面间的电子的扩散，极力抑制了那里的像的模糊，同时从MCP 35·1出射的电子以适度的能量碰撞到荧光面35·3上，所以发光效率提高。其中，涂布有透明电极和荧光面35·3的玻璃板35·2的材质只要能高效率地透射光即可，可以是任何材质。
通过荧光面35·3从电子信号变换出的光强度信号，通过玻璃板35·2，进而通过隔绝真空和大气的光学上透明的板35·4，通过对在荧光面35·3产生的光进行成像的转像透镜35·5，入射到配置在该成像位置上的CCD或TDI传感器的受光面35·6上。在本实施方式中，使用了成像倍率为0.5倍、透射率为2％的转像透镜35·5。
入射到受光面35·6上的光由CCD或TDI传感器变换为电信号，图像的电信号被输出到取入装置。本实施方式中所用的TDI传感器，像素尺寸为13μm、水平方向有效像素数为2048像素、累计级数为144级、抽头数为8、行频最大为83kHz，但是随着今后的TDI传感器的技术进步，也可以使用水平方向有效像素数和累计级数更大的。其中，TDI传感器的构造和动作是已知的，这里不详述。
在表4的实施方式1栏中，示出了在本实施方式中决定了二次电子放出电流密度、二次光学系统成像倍率、TDI行频时得到的像素入射电子数、TDI灰度像素渐变值及工作台速度。
表4
| 实施例1 | 实施例2 | |
| 累计级数 | 144 | 512 |
| 行频(Hz) | 1.0E+04 | 3.0E+05 |
| 放出二次电子电流密度(A/m^2) | 3.5 | 610 |
| 二次光学系统透射率 | 0.01 | 0.046 |
| 二次光学系统成像倍率 | 260 | 320 |
| MCP数值孔径 | 0.6 | 0.6 |
| MCP增益 | 1.8E+04 | 4.5E+01 |
| MCP输出电流(A) | 2.0E-06 | 2.0E-06 |
| 荧光面发光强度(W) | 8.7E-06 | 8.7E-06 |
| 转像透镜成像倍率 | 0.5 | - |
| 转像透镜透射率 | 0.02 | - |
| FOP倍率 | - | 1 |
| FOP透射率 | - | 0.4 |
| 入射能量密度(nJ/cm2) | 0.079 | 0.004 |
| TDI响应度(DN/(nJ/cm2)) | 246 | 9000 |
| 灰度像素渐变值(DN) | 19.4 | 39.1 |
| 单位电子入射数(个/像素) | 18.9 | 448.3 |
| 工作台速度(m/s) | 0.001 | 0.015 |
这里描述的灰度像素渐变值的满标是255DN。这是由于现有的MCP动态范围只有2μm左右。MCP动态范围的划时代的提高目前不能指望，所以为了得到某种程度的像素渐变值，确保TDI响应度(Responsivity)最低为200DN/(nJ/cm2)很重要。
(3)实施方式7
图36示出了采用了FOP的检测系统的结构。荧光面36·1之前的构造和动作与实施方式5相同。但是，本实施方式的MCP 36·2的有效区域在像素尺寸为16μm时相当于横2048×纵512个像素。与实施方式5不同，荧光面36·1被涂布在厚度约为4mm的FOP(纤维光学板)36·3上，而不是玻璃板上。由荧光面36·1从电子信号变换出的光强度信号，从FOP 36·3的各纤维中通过。在FOP 36·3的光出射面上涂布了透明电极，它成为接地电位。从FOP 36·3出射的光，通过不留间隙而相接的厚度例如约为3mm的别的FOP 36·4，入射到经透光性粘合剂配置在该FOP 36·4的光出射面上的CCD或TDI传感器36·5的受光面上。越过FOP的各纤维，光不发散，所以如果CCD或TDI传感器36·5的像素尺寸比纤维直径足够大，则对像质没有大的影响。
在本实施方式中，FOP的纤维直径是6μm，TDI传感器36·5的像素尺寸是16μm。通过在FOP的入射侧和出射侧改变纤维直径，能够使像的倍率变化，但是由此造成的像的失真或偏移增大，所以在本实施方式中是等倍的。本实施方式的透射率约是40％。
CCD或TDI传感器36·5被配置在真空中，从光信号变换出的图像的电信号36·6，经隔绝大气和真空的馈通36·7后被输出到取入装置。
将CCD或TDI传感器36·5配置在大气中，也可以用FOP来隔绝大气和真空，但是如果加上透射率减少、和随着FOP的厚度的增加而使失真增加的事实，则积极采用的必要性很小。
本实施方式中所用的TDI传感器36·5，像素尺寸为16μm、水平方向有效像素数为2048个像素、累计级数为512级、抽头数为32、行频最大为300kHz，但是随着今后的TDI传感器的技术进步，也可以使用水平方向有效像素数和累计级数更大的。
在表4的实施方式2栏中，示出本实施方式中的决定了二次电子放出电流密度、二次光学系统成像倍率、TDI行频时得到的像素入射电子数、TDI灰度像素渐变值及工作台速度。
(4)实施方式8
图37(A)是映像投射方式的缺陷检查装置EBI的结构的概略图，(B)是该缺陷检查装置EBI的二次光学系统及检测系统的结构的概略图。在图37中，电子枪37·1具有能够以大电流工作的热电子放出型的LaB6制阴极37·2，从电子枪37·1向第1方向发射的一次电子通过包含数级四极透镜37·3的一次光学系统而调整了波束形状后，通过维恩滤波器37·4。维恩滤波器37·4将一次电子的行进方向变更为第2方向，以便输入到检查对象--试样W上。离开维恩滤波器37·4而向第2方向前进的一次电子由NA孔径板37·5来缩小束径，通过物镜37·6后照射试样W。
这样，在一次光学系统中，使用了LaB6制的高亮度的电子枪作为电子枪37·1，所以能够得到比现有的扫描型的缺陷检查装置更低能量、更大电流而且更大面积的一次波束。电子枪37·1由LaB6组成，将形状做成圆锥台，直径在50μm以上，一次电子的引出电压是4.5kV，能够以1×103A/cm2sr以上、1×108A/cm2sr以下的亮度引出电子来使用。最好设为4.5kV，1×105A/cm2sr以上、1×107A/cm2sr以下。更好的是10kV，1×106A/cm2sr以上、1×107A/cm2sr以下。此外，电子枪37·1也可以为肖特基型，一次电子的引出电压是4.5kV，以1×106A/cm2sr以上、2×1010A/cm2sr以下的亮度引出电子来使用。最好设为10kV，1×106A/cm2sr以上、5×109A/cm2sr以下。此外，电子枪37·1也可以使用ZrO的肖特基型。
一次电子照射试样W的照射区域的形状是，对于不包含一次电子的光轴的其他正交的两个轴分别大体对称，一次电子照射试样上的区域的一次电子的照度不匀在10％以下，最好在5％以下，更好的为3％以下的照度不匀，极均匀。在此情况下，在波束形状不是如上所述对于不包含一次电子的光轴的其他正交的两个轴分别大体对称的情况下，也可以使用。
在本实施方式中，试样W由一次光学系统的截面例如形成为200μm×50μm矩形的面波束来照射，所以能够照射试样W上的规定面积的小区域。为了用该面波束来扫描试样W，试样W例如被载置在对应300mm晶片的高精度的XY工作台(未图示)上，在固定了面波束的状态下使XY工作台二维地移动。此外，无需将一次电子缩小成束斑，所以面波束是低电流密度，试样W的负面影响小。例如，在现有的波束扫描方式的缺陷检查装置中，束斑的电流密度是10A/cm2～104A/cm2，而在图37的缺陷检查装置中，面波束的电流密度只有0.0001A/cm2～0.1A/cm2。最好使用0.001A/cm2～1A/cm2。更好的是使用0.01A/cm2～1A/cm2。另一方面，剂量在现有的波束扫描方式中是1×10-5C/cm2，而在本方式中是1×10-6C/cm2～1×10-1C/cm2，本方式的灵敏度更高。最好使用1×10-4C/cm2～1×10-1C/cm2，更好的是使用1×10-3C/cm2～1×10-1C/cm2。
一次电子束的入射方向基本上设为来自E×B 37·4的E方向、即电场的方向，使TDI的累计方向及工作台移动方向与该方向一致。一次电子束的入射方向也可以是B方向、即施加了磁场的方向。
从一次电子照射的试样W的区域，出射二次电子、反射电子、背散射电子。首先，说明二次电子的检测。从试样W放出的二次电子向与上述第2方向相反的方向前进，由物镜37·6放大并通过NA孔径板37·5及维恩滤波器37·4后，由中间透镜37·7再次放大，由投影透镜37·8又一次放大并入射到二次电子检测系统37·9。在引导二次电子的二次光学系统37·9中，物镜37·6、中间透镜37·7及投影透镜37·8都是高精度的静电透镜，二次光学系统的倍率是可变的。将一次电子与试样W大致垂直地(±5度以下，最好在±3度以下，更好的是在±1度以下)入射到试样W上，大致垂直地取出二次电子，所以不产生由试样W的表面的凹凸造成的阴影。
维恩滤波器37·4也被称为E×B滤波器，具有电极及磁铁，具有使电场和磁场正交的构造，具有将一次电子例如弯曲35度而转向试样方向(与试样垂直的方向)、而使来自试样的二次电子、反射电子、背散射电子中的至少一种直线传播的功能。
接受来自投影透镜37·8的二次电子的二次电子检测系统37·9，包括使入射的二次电子增殖的微通道板(MCP)37·10、将从MCP37·10出来的电子变换为光的荧光屏37·11、将从荧光屏37·11出来的光变换为电信号的传感器单元37·12。传感器单元37·12具有由二维排列的多个固体摄像元件组成的高灵敏度的线传感器37·13，从荧光屏37·11发出的荧光由线传感器37·13变换为电信号并送至图像处理部37·14，并行、多级而且高速地进行处理。
在使试样W移动并依次用面波束照射试样W上的各个区域来进行扫描的期间，图像处理部37·14依次存储与包含缺陷的区域的XY坐标和图像有关的数据，对一个试样生成包含有缺陷的检查对象的全部区域的坐标和图像的检查结果文件。这样，能够一并管理检查结果。读出该检查结果文件后，在图像处理部12的显示器上显示该试样的缺陷分布和缺陷详细列表。
实际上，在缺陷检查装置EBI的各种构件中，传感器单元37·12被配置在大气中，其他构件被配置在保持真空的镜筒内，所以在本实施方式中，在镜筒的适当的壁面上设有光导，将从荧光屏37·11出来的光经光导取出到大气中并中继到线传感器37·13。
在设从试样W放出的电子为100％时，能到达MCP 37·10的电子的比例(以下称为“透射率”)由下式表示：
透射率(％)＝(能到达MCP 37·10的电子)/(从试样W放出的电子)×100
透射率依赖于NA孔径板37·5的开口部面积。作为例子，透射率和NA孔径板的孔径部直径的关系示于图38。实际上，试样产生的二次电子、反射电子、背散射电子中的至少一种到达电子检测系统D的是每1个像素200个～1000个左右。
放大投影并成像到检测器上的图像的中心和静电透镜的中心是共同的轴，在偏转器和试样之间，电子束将共同的轴作为光学轴，电子束的光学轴与试样垂直。
图39示出了图37的缺陷检查装置EBI中的电子检测系统37·9的具体结构例。投影透镜37·8在MCP 37·10的入射面上形成二次电子像或反射电子像39·1。MCP 37·10例如分辨率是6μm，增益是103～104，有效像素是2100×520，对应于形成的电子像39·1来增殖电子并照射荧光屏37·11。由此，从荧光屏37·11的电子照射到的部分发出荧光，发出的荧光经低失真(失真例如为0.4％)的光导39·2放出到大气中。放出的荧光经光学转像透镜39·3入射到线传感器37·13上。例如，光学转像透镜39·3的倍率是1/2，透射率是2.3％，失真是0.4％，线传感器37·13具有2048×512个像素。光学转像透镜39·3在线传感器37·13的入射面上形成与电子像39·1对应的光学像39·4。也可以使用FOP(纤维光学板)来取代光导39·2及转像透镜39·3，此情况下的倍率是1倍。此外，每1个像素的电子数在500个以上的情况下，也可以省略MCP。
图37所示的缺陷检查装置EBI通过调整电子枪37·1的加速电压及向试样W施加的试样电压并且使用电子检测系统37·9，在二次电子的情况下，能够以正带电模式和负带电模式中的某一个来动作。再者，通过调整电子枪37·1的加速电压、向试样W施加的试样电压及物镜条件，能够使缺陷检查装置EBI以检测通过照射一次电子而从试样W发出的高能量的反射电子的反射电子摄像模式来动作。反射电子具有与一次电子入射到试样W时的能量相同的能量，比二次电子的能量高，所以有难以受试样表面的带电等产生的电位的影响这一特征。电子检测系统也可以使用输出与二次电子或反射电子的强度对应的电信号的电子轰击型CCD、电子轰击型TDI等电子轰击型检测器。在此情况下，不使用MCP 37·10、荧光屏37·11、转像透镜39·3(或FOP)而在成像位置上设置电子轰击型检测器来使用。通过采用这种结构，缺陷检查装置EBI能够以适合检查对象的模式来动作。例如，为了检测金属布线的缺陷、GC布线的缺陷、光刻胶图形的缺陷，利用负带电模式或反射电子摄像模式即可；而为了检测通孔的导通不良或蚀刻后的通孔底的残渣，利用反射电子摄像模式即可。
图40的(A)是说明用于使图37的缺陷检查装置EBI以上述3种模式来动作的要件的图。设电子枪37·1的加速电压为VA，向试样W施加的试样电压为VW，照射试样时的一次电子的照射能量为EIN，入射到二次电子检测系统37·9上的二次电子的信号能量为EOUT。电子枪37·1被构成得能够改变加速电压VA，向试样W施加可从适当的电源(未图示)变化的试样电压VW。因此，如果调整加速电压VA及试样电压VW而且使用电子检测系统37·9，则缺陷检查装置EBI能够如图40的(B)所示，在二次电子产量比1大的范围内以正带电模式，在比1小的范围内以负带电模式来动作。此外，通过设定加速电压VA、试样电压VW及物镜条件，缺陷检查装置EBI能够利用二次电子和反射电子之间的能量差来区别两种电子，所以能够以只检测反射电子的反射电子摄像模式来动作。
用于使缺陷检查装置EBI以反射电子摄像模式、负带电模式及正带电模式来动作的VA、VW、EIN及EOUT的值举例如下：
反射电子摄像模式
VA＝-4.0kV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)
VW＝-2.5kV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)
EIN＝1.5keV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)
EOUT＝4keV以下
负带电模式
VA＝-7.0kV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)
VW＝-4.0kV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)
EIN＝3.0keV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)
EOUT＝4keV+α(α：二次电子的能量幅度)
正带电模式
VA＝-4.5kV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)
VW＝-4.0kV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)
EIN＝0.5keV±1V(最好是±0.1V，更好的是在±0.01V以下)
EOUT＝4keV+α(α：二次电子的能量幅度)。
如上所述，基本上在二次电子模式时、试样的电位VW不论在正带电模式的情况下还是负带电模式的情况下，都施加恒定的电位4kV±10V(最好是4kV±1V，更好的是4kV±0.01V以下)。另一方面，在反射电子模式的情况下，将加速电位VA设为4kV±10V(最好是4kV±1V，更好的是4kV±0.01V以下)，将试样电位VW设定为加速电位4kV以下的任意电位来使用。这样设定，使得作为信号的二次电子或反射电子以4keV±10eV+α(最好的是4kV±1V，更好的是4kV±0.01V)这一最佳的能量入射到检测器的MCP上。
以上的电位设定基本上是将通过二次光学系统的信号电子的能量设为4keV、使试样面的电子像成像到检测器上的情况，通过改变该能量，能够改变上述二次电子模式和反射电子模式中的设定电位来得到与试样的种类相应的最佳的电子像。作为负带电模式，也可以使用比图40的(B)的正带电区域更低的电子照射能量(例如50eV以下)的区域。
实际上，二次电子和反射电子的检测量，根据试样W上的被检查区域的表面组成、图形形状及表面电位变化。即，二次电子像差及反射电子量因试样W上的被检查对象的表面组成而异，在图形的尖的部位或角部，二次电子像差及反射电子量比平面大。此外，如果试样W上的被检查对象的表面电位高，则二次电子放出量减少。这样，根据检测系统37·9检测出的二次电子及反射电子而得到的电子信号强度根据材料、图形形状及表面电位来变动。
2-3-3)E×B单元(维恩滤波器)
维恩滤波器是沿正交方向来配置电极和磁极、使电场和磁场正交的电磁棱镜光学系统的单元。如果选择性地提供电磁场，则能够创造使从一个方向入射到该场中的电子束偏转、从其相反方向入射的电子束从电场受到的力和从磁场受到的力的影响抵销的条件(维恩条件)，由此一次电子束能够被偏转，垂直照射到晶片上，二次电子束直线传播到检测器。
用图41及示出沿该图的A-A线的纵断面的图42来说明E×B单元的电子束偏转部的详细构造。如图41所示，E×B单元41·1的电子束偏转部41·2的场，采用在与映像投射光学部的光轴垂直的平面内使电场和磁场正交的构造、即E×B构造。这里，电场由具有凹面状的曲面的电极41·3及41·4来产生。电极41·3及41·4产生的电场分别由控制部41·5及41·6来控制。另一方面，为了使电场产生用的电极41·3及41·4正交，通过配置电磁线圈41·7及41·8来产生磁场。其中，电场产生用的电极41·3、41·4是点对称，但也可以是同心圆。
在此情况下，为了提高磁场的均匀性，使其具有平行平板形状的极靴来形成磁路。沿A-A线的纵截面中的电子束的举动如图42所示。照射的电子束42·1及42·2由电极41·3、41·4产生的电场、和电磁线圈41·7、41·8产生的磁场偏转后，沿垂直方向入射到试样面上。
这里，如果决定了电子的能量，则唯一地决定了照射电子束42·1、42·2入射到电子束偏转部41·2的位置及角度。再者，各个控制部41·5、41·6、41·9、41·10控制电场及磁场的条件，即控制电极41·3、41·4产生的电场、电磁线圈41·7、41·8产生的磁场以便v×B＝E，使得二次电子42·3及42·4直线传播，从而二次电子在电子束偏转部41·2中直线传播，入射到上述映像投射光学部。这里，v是电子的速度(m/s)，B是磁场(T)，e是电荷量(C)，E是电场(V/m)。
这里，使用E×B滤波器41·1来分离一次电子束和二次电子，当然也可以使用磁场。此外，也可以只用电场来分离一次电子束和二次电子。再者，当然还可以用于分离一次电子和反射电子。
这里，作为实施方式9，用图43来说明E×B滤波器的变形例。图43是以与光轴垂直的面切开的断面图。用于产生电场的4对电极43·1和43·2、43·3和43·4、43·5和43·6、43·7和43·8由非磁性导电体形成，整体大致是圆筒形状，由螺丝(未图示)等固定在由绝缘材料形成的电极支持用圆筒43·9的内面上。使电极支持用圆筒43·9的轴及电极形成的圆筒的轴与光轴43·10一致。在各电极43·1～43·8之间的电极支持用圆筒43·9的内面上，设有与光轴43·10平行的槽43·11。然后，该内面的区域涂布了导电体43·12，被设定在地电位上。
在产生电场时，如果向电极43·3、43·5施加与“cosθ1”成正比的电压，向电极43·6、43·4施加与“-cosθ1”成正比的电压，向电极43·1、43·7施加与“cosθ2”成正比的电压，向电极43·8、43·2施加与“-cosθ2”成正比的电压，则在电极的内径的60％左右的区域上得到大致均匀的平行电场。图44示出电场分布的仿真结果。其中，在本例中，采用了4对电极，但是用3对也能在内径的40％左右的区域上得到均匀的平行电场。
磁场的产生通过在电极支持用圆筒43·9的外侧平行地配置2个矩形的铂合金永久磁铁43·13、43·14来进行。在永久磁铁43·13、43·14的光轴43·10侧的面的周边，设有由磁性材料构成的突起43·16。该突起43·16用于补偿光轴43·10侧的磁力线向外侧凸出而失真，其大小及形状可以通过仿真分析来决定。
永久磁铁43·13、43·14的外侧设有由强磁性材料材料构成的磁轭或磁路43·15，使得永久磁铁43·13、43·14的磁力线的与光轴43·10相反一侧的通路，成为与电极支持用圆筒43·9同轴的圆筒。
图43所示的E×B分离器不仅能够适用于图25-1所示的映像投射型电子束检查装置，也能够适用于扫描型电子束检查装置。
上述扫描型电子束检查装置的一例示于图25-2。从电子枪25·14向试样25·15照射电子束。一次系统电子束通过E×B 25·16，但是在入射时不施加偏转力而直线前进，由物镜25·17缩小，并大致垂直地入射到试样25·15上。从试样25·15出来的电子又由E×B 25·16施加偏转力，引导到检测器25·18上。这样，通过调整E×B 25·16的电场和磁场，能够使一次系统和二次系统的带电粒子束中的某一个直线传播，使另一个沿任意方向直线传播。
其中，如果采用E×B 25·16，则沿施加偏转力而变更到的方向产生像差，所以为了校正它，也可以在一次系统光学系统的电子枪25·14和E×B 25·16之间再设置E×B偏转器。此外，出于同一目的，也可以在二次系统的检测器25·18和E×B 25·16之间再设置E×B偏转器。
在扫描型电子束检查装置或扫描型电子显微镜中，将一次系统的电子束缩小得很细有助于提高分辨率，所以为了不向一次系统电子束施加多余的偏转力，一般如图25-2所示使一次系统电子束直线传播，使二次系统波束偏转。但是，相反，如果使一次系统的波束偏转、使二次系统的波束直线传播合适，则也可以那样。同样，在映像投射型电子束检查装置中，为了使试样上的摄像区域和检测器的CCD上的像素整齐地对应，一般最好不向二次系统波束施加偏转力，以便尽量不产生像差。因此，如图25-1所示，一般采取使一次系统的波束偏转、使二次系统的波束直线传播的结构，但是如果采取使一次系统的波束直线传播、使二次系统的波束偏转的结构合适，则也可以采取那种结构。
其中，E×B的电场及磁场的强度的设定也可以按二次电子模式、反射电子模式等每种模式来变化。为了对每种模式得到最佳的图像，可以设定电场及磁场的强度。在无需改变设定时，当然也可以维持一定的强度不变。
从以上的说明可知，根据本例，能够将光轴周围的电场、磁场都均匀的区域取得很大，即使扩展一次电子束的照射范围，也能够将通过E×B分离器的像的像差设为没有问题的值。此外，在形成磁场的磁极的周边部设有突起43·16，并且将该磁极设在电场产生用电极的外侧，所以能够产生均匀的磁场，并且能够减小磁极造成的电场的失真。此外，用永久磁铁来产生磁场，所以能够将整个E×B分离器装入到真空中。再者，通过将电场产生用电极及磁路形成用磁路做成以光轴为中心轴的同轴的圆筒形状，能够将整个E×B分离器小型化。
2-3-4)检测器
由二次光学系统成像的来自晶片的二次电子图像，首先由微通道板(MCP)放大后，碰撞到荧光屏上，变换为光的像。作为MCP的原理，将直径为1～100μm、长度为0.2～10mm，最好是直径为2～50μm、长度为0.2～5mm，更好的是直径为6～25μm、长度为0.24～1.0mm这样非常细的导电性的玻璃毛细管几百万根～几千万根扎起来，形成薄板状，通过施加规定的电压，一根一根的毛细管作为独立的二次电子放大器来工作，整体形成二次电子放大器。由该检测器变换为光的图像经真空透射窗由放置在大气中的FOP系统一对一地投影到TDI-CCD上。
这里，说明上述结构的电子光学装置的动作。如图25-1所示，从电子枪25·4放出的一次电子束由透镜系统25·5聚焦。聚焦的一次电子束被入射到E×B型偏转器25·6上，被偏转地垂直照射到晶片W的表面上，由物镜25·8成像到晶片W的表面上。
通过照射一次电子束而从晶片放出的二次电子由物镜25·8加速，入射到E×B型偏转器25·6上，在该偏转器中直线传播并通过二次光学系统的透镜系统25·10后，被引导到检测器25·11。然后，由该检测器25·11来检测，其检测信号被送至图像处理部25·12。其中，设物镜系统25·7被施加10至20kV的高电压，晶片被设置着。
这里，在晶片W上有通孔25·13的情况下，假设向电极25·8提供的电压为-200V，则晶片的电子束照射面的电场为0～-0.1V/mm(-表示晶片W侧是高电位)。在此状态下，在物镜25·7和晶片W之间不发生放电，能进行晶片W的缺陷检查，但是二次电子的检测效率有些降低。因此，将照射电子束、检测二次电子的一系列动作例如进行4次，对得到的4次检测结果实施累加和平均等处理而得到规定的检测灵敏度。
此外，在晶片上没有通孔25·13的情况下，即使将向电极25·8提供的电压为+350V，在物镜25·7和晶片W之间也不发生放电，能进行晶片W的缺陷检查。在此情况下，用提供给电极25·8的电压来聚焦二次电子，用物镜25·7进一步聚焦，所以检测器25·11的二次电子检测效率提高了。因此，作为晶片缺陷检查装置的处理也变得高速，能以高的生产率来进行检查。
2-3-5)电源
本装置中的电源部主要由具有用于控制电极的几百左右的输出通道的直流高压精密电源构成，其供给电压按照电极的作用、位置关系而不同，但是从图像的分辨率及精度的要求出发，要求稳定性相对于设定值在几百ppm以下，最好在20ppm以下，更好的是几ppm的量级，为了使阻碍稳定性的原因--电压的时变、温度变动、噪声纹波等极少，精心选定了电路方式、零件并进行了安装。
作为电极以外的电源的种类，有加热器加热用恒流源、用于在一次系统的波束对中时为了在孔径电极中心附近确认波束的对中而二维地偏转波束的高压高速放大器、加热器加热用恒流源、作为能量滤波器的E×B用的电磁线圈用恒流源、用于向晶片施加偏置的减速电源及产生用于使静电吸盘吸附晶片的电位的电源、进行EO校正的高压高速放大器、用光电倍增管的原理来放大电子的MCP电源等。
图45示出了电源部的整体结构。在该图中，虽然未图示，但是从电源柜45·2及高压高速放大器45·3、45·4及45·5经由连接电缆向镜筒部45·1的电极供给电源。高压高速放大器45·3～45·5是宽带的放大器，处理的信号的频率也高(DC-MHz)，所以需要抑制电缆的电容造成的特性恶化和功耗的增加，因而设置在电极附近，放置电缆的电容增加。从EO校正45·6输出校正信号，由八极变换部45·7变换为具有对8极的各个电极整合成矢量值的相位和大小的电压，输入到高压高速放大器45·4中，放大后，供给到镜筒中包含的电极。
AP图像取得块45·8为了在一次系统的波束对中时在孔径电极中心附近确认波束的对中，而从AP图像取得块48·8产生锯齿状波，由高压高速放大器施加到镜筒部45·1的偏转电极上，二维地偏转波束，从而将孔径电极受到的波束电流的大小与位置相关联起来显示图像，从而具有将波束位置调整到机械中心位置的辅助功能的作用。
利用AF控制46·9实现如下功能：将与事前测定出的最佳的焦点相当的电压存储到存储器中，按照工作台位置来读出该值，用D/A变换器变换为模拟电压，经高压高速放大器45·5施加到镜筒部45·1中包含的焦点调整电极上，在保持最佳焦点位置的同时观测。
在电源柜45·2上，装入了由电源组1～4组成的、具有用于控制电极的几百左右的输出通道的直流高压精密电源。电源柜45·2构成能够用控制通信部45·10通过通信卡45·11、或具有电绝缘性并确保安全性和防止接地环路(グランドル一プ)发生并防止噪声混入的光纤通信45·12等来接收来自控制CPU部45·13的指令，并且发送电源装置的异常等状态的系统。UPS 45·14防止了停电、意外的电源断开等造成的控制异常发生时的系统的失控造成的装置破坏、异常放电、对人体的危险等。电源45·15是基础的受电部，包含互锁、电流限制等，能进行整个缺陷检查装置的安全协调。
通信卡45·11被连接在控制CPU部45·13的数据总线45·16、地址总线45·17上，能进行实时的处理。
图46示出了产生几百至几十千V的静态直流电压的情况下的电路方式的静态高压单极性电源(透镜用)的电路结构的一例。在图46中，用信号源46·1产生使变压器46·2的磁导率最佳的频率的交流电压，经过乘法器46·3后，引导到驱动电路46·4，用变压器46·2产生几十倍至几百倍的振幅的电压。Cockcroft-Walton电路46·5是一边进行整流、一边进行升压的电路。通过组合变压器46·2和Cockcroft-Walton电路46·5，得到期望的直流电压，用低通滤波器46·6进行进一步的平滑化，减少纹波、噪声。根据输出电压检测电阻46·7、46·8的电阻比对高压输出电压进行分压，变到普通电子电路能处理的电压范围内。该电阻的稳定性决定电压精度的大半，所以使用温度稳定度、长期变动等优秀的元件，特别是分压比很重要，所以采取在同一绝缘基板上形成薄膜、或者使电阻元件接近、使得温度相同等单元。
分压的结果由运算放大器46·9同基准电压产生用D/A变换器46·10的值进行比较，在有误差的情况下，运算放大器46·9的输出增加或减少，由乘法器46·3输出与该值相应的振幅的交流电压，形成负反馈。虽然未图示，但是将运算放大器46·9的输出变为单极性，或者限定乘法器46·3的效应的象限，防止了饱和。运算放大器46·9需要非常大的放大率(120dB以上)，而且元件几乎都是开环使用，所以采用低噪声的运放。基准电压产生用D/A变换器46·10从精度的观点出发，需要与输出电压检测电阻46·7、46·8同等以上的稳定度。为了产生该电压，虽然未图示，但是多使用在采用了带隙的稳压二极管上组合采用了加热器的恒温功能而成的参照IC，但是可以采用珀耳帖元件来取代加热器，进行进一步的温度的恒温化。此外，为了将输出电压检测电阻46·7、46·8恒温化，也有时采用单个或多级珀耳帖元件。
图47示出了静态双极性电源(对准器等用)的电路结构的一例。基本的想法是，用与图46的电路同等的电源产生V5及V6，用该电压通过向由47·1～47·6构成的线性放大器输入来自47·1的指令形成了双极性的高压电源。一般，运算放大器47·2在±12V附近动作，所以虽然未图示，但是在47·2和47·5、47·6之间需要由分立元件组成的放大电路，放大±几V，变换为±几百至几千V。47·1～47·4要求的诸特性的注意事项与用图46的电路描述过的内容相同。
图48～图50示出了特殊电源的电路例，图48是加热器及枪用的电路例，由48·1～48·4形成。在偏置电压源48·2上叠加了电压源48·1、电阻48·3及电源48·4。加热器用电源48·4由恒流源构成，实际流过的电流的值由电阻48·3来检测，虽然未图示，但是暂时被置换为数字后，由光纤等进行隔离，将值送至控制通信部45·10。电压源48·1的电压值、电源48·4的电流值等设定按同样的原理对来自控制通信部45·10的值进行逆变换，将值设定在实际的电源设定部中。
图49示出了MCP用的电源电路的例子，包括电压源49·1、49·2、中继电路49·3、49·4、电流检测电路49·5、49·6、49·7。端子MCP1通过对电流流入MCP的值进行计测，来进行几pA起的测定，所以需要采用严格的屏蔽构造，防止漏电流、噪声的进入。端子MCP2包含由MCP放大后的电流计测，能够根据电阻49·6、49·7中流过的电流值之比来计算放大倍率。电阻49·5计测荧光面上的电流。叠加部分的计测、设定，与加热器及枪中的相同。
图50示出了由50·1和50·2形成的E×B的磁场线圈用恒流源的电路例，一般输出几百mA的电流。作为能量滤波器的磁场的稳定度很重要，要求几ppm量级的稳定度。
图51示出了减速吸盘专用的电源电路的一例，由51·1～51·9形成。是在偏置电源(减速用)51·10上叠加了与图46的静态双极性电源(对准器等用)同样的电源的形式。叠加部分的计测、设定与加热器及枪(图48)中的相同。
图52示出了EO校正用偏转电极的硬件结构的一例，由52·1～52·7构成。从X轴EO校正52·1及Y轴EO校正52·2向八极变换部52·4输入校正信号，向高速放大器52·5送出变换后的输出。由52·5放大到几十至几百V后向每个角度45度设置的EO校正电极52·6施加电压。ΔX校正52·3是进行反射镜弯曲等微细的校正的情况下的输入，在52·4的内部与X信号相加。
图53示出了八极变换部的电路结构的一例，对信号53·2、53·3、53·4、53·5进行矢量运算，产生相等的电压，以供X、Y轴以外的偏移了45度的角度上设置的电极53·1用。此情况下的运算例采用了53·6、53·7、53·8、53·9中记载着的值。这可以通过模拟的电阻网络，或者在53·6～53·9为数字信号的情况下通过读出由ROM组成的表等来实现。
图54示出了高压高速放大器的一例，由54·1～54·11构成。(B)示出输出矩形波时的波形例。在本例中，用美国APEX公司制造的功率放大器PA85A来构成放大器，能够实现达到兆赫频带的带宽、和约±200V的输出范围、约低于1000V/μS的通过速率，实现了高压高速放大器要求的动态特性。
2-4)预充电单元
如图13所示，预充电单元13·9在工作室13·16内与电子光学装置13·8的镜筒13·38邻接来配设。本检查装置是通过向检查对象--基板即晶片照射电子束来检查晶片表面上形成的器件图形等的方式的装置，所以将通过照射电子束而产生的二次电子等信息作为晶片表面的信息，但是有时晶片表面由于晶片材料、照射电子的能量等条件而带电。再者，在晶片表面上也有可能产生强带电的部位、弱带电部位。如果晶片表面的带电量不匀，则二次电子信息也产生不匀，不能得到正确的信息。
因此，在图13的实施方式中，为了防止该不匀，设有具有带电粒子照射部13·39的预充电单元13·9。为了在向要检查的晶片的规定的部位照射检查电子前消除带电不匀，从该预充电单元13·9的带电粒子照射部13·39照射带电粒子来消除带电的不匀。晶片表面的充电预先形成检查对象--晶片面的图像，通过评价该图像来进行检测，根据该检测使预充电单元13·9动作。此外，该预充电单元13·9也可以使一次电子束的焦点偏移，即模糊波束形状来进行照射。
图55示出预充电单元13·9的第1实施方式的要部。带电粒子55·1由偏置电源55·3设定的电压加速并从带电粒子照射束源55·2照射到试样基板W。被检查区域55·4与区域55·5一起表示已经进行了预处理的带电粒子照射的场所，区域55·6表示正在进行带电粒子照射的场所。在该图中，沿图的箭头的方向来扫描试样基板W，但是在进行往复扫描的情况下，如图示虚线所示，将另一带电粒子束源55·7设置在一次电子束源的相反一侧，沿试样基板W的扫描方向同步、交替地开、关带电粒子束源55·2、55·7即可。在此情况下，如果带电粒子的能量过高，则来自试样基板W的绝缘部的二次电子收获率超过1，表面带正电，此外如果在其以下也生成二次电子，则现象变得复杂，照射效果减少，所以设定为二次电子的生成锐减的100eV以下(理想的是0eV以上、30eV以下)的着陆电压很有效。
图56示出预充电单元13·9的第2实施方式。本图示出照射电子束56·1作为带电粒子束的类型的照射束源。照射束源由热灯丝56·2、引出电极56·3、屏蔽壳体56·4、灯丝电源56·5、电子引出电源56·6构成。引出电极56·3设有厚度为0.1mm、宽度为0.2mm、长度为1.0mm的狭隙，与直径为0.1mm的灯丝(热电子放出源)56·2之间的位置关系成为三极电子枪的形态。在屏蔽壳体56·4上设有宽度为1mm、长度为2mm的狭隙，与引出电极56·3设为距离1mm的间隔，安装得使得两者的狭隙中心一致。灯丝的材质是钨(W)，用2A进行通电加热，利用引出电压20V、偏置电压-30V，得到了几μA的电子电流。
这里示出的例子只是一个例子，流入灯丝(热电子放出源)的材质当然可以使用Ta、Ir、Re等高熔点金属、或涂氧化钍的W、氧化物阴极等，灯丝电流根据其材质、线径、长度来变化。此外，只要能够将电子束照射区域、电子电流、能量设定为适当的值，则也可以使用其他种类的电子枪。
图57示出预充电单元13·9的第3实施方式。作为带电粒子束，示出照射离子57·1的类型的照射束源。本照射束源由灯丝57·2、灯丝电源57·3、放电电源57·4、阳极屏蔽壳体57·5构成，在阳极57·6和屏蔽壳体57·5上开有1mm×2mm的相同尺寸的狭隙，以1mm间隔使得两个狭隙的中心一致来组装。经管道57·7向屏蔽壳体57·5内导入1Pa左右的Ar气体57·8，使热灯丝57·2以弧光放电类型来动作。将偏置电压设定为正值。
图58示出预充电单元13·9的第4实施方式--等离子体照射方式的情况。构造与图57相同。动作也与上述同样，使热灯丝57·2以弧光放电类型来动作，但是通过将偏置电位设为0V，用气压使等离子体58·1从狭隙渗出，照射到试样基板上。在照射等离子体的情况下，与其他方法相比，是具有正负两方电荷的粒子的集团，所以试样基板表面的正负哪一方的表面电位都可以接近0。
与试样基板W接近配置的带电粒子照射部采用图55至图58所示的构造，根据试样基板W的氧化膜或氮化膜的表面构造的差异、或每个不同工序的对各个试样基板使表面电位为零的适当的条件，来照射带电粒子55·1，以最佳的照射条件向试样基板进行了照射后，即，将试样基板W的表面的电位平均、或用带电粒子中和后，用电子束55·8、55·9来形成图像，检测缺陷。
如上所述，在本实施方式中，通过基于带电粒子照射的测定之前的处理，不产生带电造成的测定图像失真，或者即使产生也很微小，所以能够正确地测定缺陷。此外，能够照射以往使用成问题的量的大电流(例如1μA以上至20μA，最好是1μA以上至10μA，更好的是1μA以上至5μA)来扫描工作台，所以二次电子也从试样或晶片上大量放出，所以得到S/N比好(例如2以上、1000以下，最好是5以上1000以下，更好的是10以上100以下)的检测信号，缺陷检测的可靠性提高。此外，由于S/N比大，所以即使更快地扫描工作台也能够创建良好的图像数据，能够增大检查的生产率。
图59示意性地示出了本实施方式的包括预充电单元的摄像装置。该摄像装置59·1包括一次光学系统59·2、二次光学系统59·3、检测系统59·4、将摄像对象所带的电荷均匀化或减少化的电荷控制单元59·5。一次光学系统59·2是将电子束照射到检查对象(以下称为对象)W的表面的光学系统，包括放出电子束的电子枪59·6、偏转从电子枪59·6放出的一次电子束59·7的静电透镜59·8、将一次电子束偏转得使其光轴与对象的面垂直的维恩滤波器即E×B偏转器59·9、以及偏转电子束的静电透镜59·10，它们如图59所示将电子枪59·6作为最上部而依次、而且使得从电子枪放出的一次电子束59·7的光轴相对于与对象W的表面(试样面)铅直的线倾斜来配置。E×B偏转器59·9由电极59·11及电磁铁59·12构成。
二次光学系统59·3包括配置在一次光学系统的E×B型偏转器49·9的上侧的静电透镜59·13。检测系统59·4包括将二次电子59·14变换为光信号的闪烁体及微通道板(MCP)的组合59·15、将光信号变换为电信号的CCD 59·16、以及图像处理装置59·17。上述一次光学系统59·2、二次光学系统59·3及检测系统59·4的各构件的构造及功能与现有的相同，所以省略对它们的详细说明。
将对象上所带的电荷均匀化或减少化的电荷控制单元59·5在本实施方式中包括在对象W和与该对象W最接近的一次光学系统59·2的静电透镜59·10之间接近对象W而配置的电极59·18、电连接在电极59·18上的切换开关59·19、电连接在该切换开关59·19的一个端子59·20上的电压产生器59·21、以及电连接在切换开关59·19的另一个端子59·22上的电荷检测器59·23。电荷检测器59·23具有高阻抗。电荷减少单元59·5还包括配置在一次光学系统59·2的电子枪59·6和静电透镜59·8之间的网格栅(グリツド)59·24、电连接在网格栅59·24上的电压产生器59·25。定时产生器59·26向检测系统59·4的CCD 59·16及图像处理装置59·17、电荷减少单元59·5的切换开关59·19、电压产生器59·21以及电荷检测器59·23及59·25指示动作定时。
接着，说明上述结构的电子束装置的动作。从电子枪59·6放出的一次电子束59·7经一次光学系统59·2的静电透镜59·8到达E×B偏转器59·9，由该E×B偏转器59·9偏转成与对象W的面垂直。进而经静电透镜59·10照射对象W的表面(对象面)WF。从对象W的表面WF按照对象的性能放出二次电子59·14。该二次电子59·14经二次光学系统59·3的静电透镜59·13被送至检测系统59·4的闪烁体及MCP的组合59·15，由该闪烁体变换为光，该光由CCD59·16进行光电变换，图像处理装置59·17用该变换出的电信号来形成二维图像(具有渐变)。其中，与普通的这种检查装置同样，通过使照射到对象上的一次电子束由公知的偏转单元(未图示)来扫描，或者使支持对象的台T沿X、Y的二维方向移动，或者通过它们的组合，能够照射对象面WF上的整个所需部位并收集该对象面的数据。
照射到对象W上的一次电子束59·7在对象W的表面附近产生电荷，带正电。其结果是，从对象W的表面WF产生的二次电子59·14由于与该电荷的库仑力，轨道按照电荷的状况来变化。其结果是，图像处理装置59·17上形成的图像产生失真。对象面WF的带电根据对象W的性能来变化，所以在采用晶片作为对象的情况下，在同一晶片上也未必相同，而且随时间变化。因此，在比较晶片上的2处图形的情况下有可能发生误检测。
因此，在本发明的本实施方式中，利用检测系统59·4的CCD59·16捕捉了1次扫描中的图像后的空闲时间，用具有高阻抗的电荷检测器59·23来计测在对象W的附近配置的电极59·18的带电量。然后用电压产生器59·21产生照射与计测出的带电量相应的电子的电压，计测后使切换开关59·19动作，将电极59·18连接到电压产生器59·21上，将电压产生器产生的电压施加到电极59·18上，从而抵销所带的电荷。由此，在图像处理装置59·17上形成的图像不产生失真。具体地说，在向电极59·18提供通常的电压时将聚焦了的电子束照射到对象W上，但是如果向电极59·18提供别的电压，则对焦条件大大偏移，用小的电流密度对预计带电的较广区域进行照射，中和带正电的对象的正电荷，从而将预计带电的较广区域的电压均匀化、或者均匀化且减少化到特定的正(负)电压，从而能够变为低的正(负)电压(也包含零伏)。上述带电电荷的抵销动作在每次扫描时实施。
文纳尔电极即网格栅59·24具有在空闲时间的定时中停止从电子枪59·6照射的电子束，稳定地执行带电量的计测及带电的抵销动作的功能。上述动作的定时由定时产生器59·26来发布，例如是图60的时序图所示的定时。其中，在使用晶片作为对象的情况下，带电量因其位置而异，所以也可以沿CCD的扫描方向设多组电极59·18、切换开关59·19、电压产生器59·21及电荷检测器59·23来细分化，进行精度更高的控制。
根据本实施方式，能够得到下述效果。
(1)能够不依赖于检查对象的性能来减少带电产生的图像的失真。
(2)利用现有的计测定时的空闲时间来执行带电的均匀化、抵销，所以不会对生产率造成任何影响。
(3)能够实时处理，所以无需事后处理的时间、存储器等。
(4)能够高速地进行高精度的图像的观测、缺陷检测。
图61示出了本发明另一实施方式的具有预充电单元的缺陷检查装置的概略结构。该缺陷检查装置包含放出一次电子束的电子枪59·6、使放出的一次电子束偏转并成形的静电透镜59·8、能够由未图示的泵排气成真空的试样室61·1、配置在该试样室内且能够在载置了半导体晶片W等试样的状态下在水平面内移动的工作台61·2、使通过照射一次电子束而从晶片W放出的二次电子束及/或反射电子束以规定的倍率来投射并成像的映像投射系统的静电透镜59·13、将成像了的像作为晶片的二次电子图像来检测的检测器61·3、以及控制整个装置并且根据检测器61·3检测出的二次电子图像来执行检测晶片W缺陷的处理的控制部61·4。其中，在上述二次电子图像中不仅包含二次电子，也包含反射电子的贡献，但是这里称为二次电子图像。
在试样室61·1内，在晶片W的上方设置了发出包含紫外光的波段的光线的UV灯61·5。在该UV灯61·5的玻璃表面上，涂布着根据从UV灯61·5放射的光线通过光电效应来发出光电子e-的光电子放出材料61·6。该UV灯61·5只要是放射具有从光电子放出材料61·6放出光电子的能力的波段的光线的光源即可，可以从任意光源中选择。一般，采用放射254nm的紫外线的低压水银灯在成本上很有利。此外，光电子放出材料61·6只要有放出光电子的能力即可，可以从任意金属中选择，例如Au等最好。
上述光电子是与一次电子束不同的能量、即比一次电子束低的能量。这里，所谓低能量，是指几eV～几十eV的量级，最好是0～10eV。本发明可以采用生成这种低能量的电子的任意部件。例如，通过包括未图示的低能量的电子枪来取代UV灯61·5也能够实现。
再者，在控制该电子枪的能量的情况下，本实施方式的缺陷检查装置包括电源61·7。该电源61·7的负极被连接在光电子放出材料61·6上，其正极被连接在工作台61·2上。因此，光电子放出材料61·6处于向工作台61·2即晶片W的电压施加负的电压的状态。能够根据该规定电压来控制低能量电子枪的能量。
检测器61·3只要能够将由静电透镜59·13成像的二次电子图像变换为能够实施后处理的信号即可，可以采用任意结构。例如，图62示出其细节，检测器61·3可以包含微通道板(MCP)62·1、荧光面62·2、转像光学系统62·3、以及由许多CCD元件组成的摄像传感器62·4。微通道板62·1在板内具有许多通道，在由静电透镜59·13成像的二次电子或反射电子通过该通道内的期间，生成更多的电子。即，放大二次电子。荧光面62·2根据被放大的二次电子来发出荧光，从而将二次电子变换为光。转像透镜62·3将该荧光引导到CCD摄像传感器62·4上，CCD摄像传感器62·4将晶片W表面上的二次电子的强度分布变换为每个元件的电信号即数字图像数据并输出到控制部61·4。
控制部61·4可以如图61例示的那样，由通用的个人计算机61·8构成。该计算机61·8包括根据规定的程序来执行各种控制、运算处理的控制部主体61·9、显示主体61·9的处理结果的CRT 61·10、以及操作员用于输入命令的键盘或鼠标等输入部61·11。当然，也可以由缺陷检查装置专用的硬件或工作站等来构成控制部61·4。
控制部主体61·9由未图示的CPU、RAM、ROM、硬盘、显示板等各种控制板等构成。在RAM或硬盘等存储器上，分配了存储从检测器61·3接收到的电信号即晶片W的二次电子图像的数字图像数据的二次电子图像存储区域。此外，在硬盘上，除了保存着控制整个缺陷检查装置的控制程序之外，还保存着从存储区域61·12读出二次电子图像数据、根据该图像数据按照规定的算法来自动检测晶片W的缺陷的缺陷检测程序61·13。该缺陷检测程序61·13例如具有比较晶片W的相应检查部位和别的检查部位、将与其他大部分部位的图形不同的图形作为缺陷报告显示给操作员的功能。再者，也可以在CRT 61·10的显示部上显示二次电子图像61·14，通过操作员的目视来检测晶片W的缺陷。
接着，以图63的流程图为例来说明图61所示的实施方式的电子束装置的作用。首先，将作为检查对象的晶片W设置到工作台61·2上(步骤63·1)。这也可以是将在未图示的加载器上保存着的多个晶片W逐片自动设置到工作台61·2上的方式。接着，从电子枪59·6放出一次电子束，通过静电透镜59·8，照射到设置的晶片W表面上的规定的检查区域上(步骤63·2)。从照射了一次电子束的晶片W放出二次电子及/或反射电子(以下简称“二次电子”)，其结果是，将晶片W充电到正电位。
接着，用放大投影系统的静电透镜59·13使产生的二次电子束以规定的倍率成像到检测器61·3上(步骤63·3)。此时，在向工作台61·2施加了负的电压的状态下，使UV灯61·5向光电子放出材料65·1发光(步骤63·4)。其结果是，从UV灯61·5发出的频率为v的紫外线用其能量量子hv(h是普朗克常数)使光电子放出材料65·1放出光电子。这些光电子e-从带负电的光电子放出材料61·6照射到充了正电的晶片W上，使该晶片W电中和。这样，二次电子束不会受晶片W的正电位的实质性的影响，成像到检测器61·3上。
检测器61·3检测从这样电中和了的晶片W放出的(减轻了像障碍的)二次电子束的图像，变换输出为数字图像数据(步骤63·5)。接着，控制部61·4根据缺陷检测程序61·13，根据检测出的图像数据来执行晶片W的缺陷检测处理(步骤63·6)。在该缺陷检测处理中，控制部61·4在具有许多相同的管芯的晶片的情况下，如前所述，通过比较检测出的各管芯的检测图像来提取缺陷部分。也可以比较对照存储器中预先存储着的不存在缺陷的晶片的基准二次电子图像、和实际检测出的二次电子束图像，自动检测缺陷部分。此时，也可以将检测图像显示到CRT 61·10上，并且标记显示被判定为缺陷部分的部分，由此，操作员能够最终确认、评价晶片W是否实际具有缺陷。后面将进一步描述该缺陷检测方法的具体例。
在步骤63·5的缺陷检测处理的结果是判定为晶片W有缺陷的情况下(步骤63·7的肯定判定)，警告操作员存在缺陷(步骤63·8)。作为警告的方法，例如可以在CRT 61·10的显示部上显示通知存在缺陷的消息，或者与此同时显示存在缺陷的图形的放大图像61·14。也可以将这种缺陷晶片立即从试样室61·1取出，保存到与没有缺陷的晶片不同的保管场所中(步骤63·9)。
在步骤63·6的缺陷检测处理的结果是判定为晶片W没有缺陷的情况下(步骤63·7的否定判定)，对当前作为检查对象的晶片W判定是否还有应检查的区域(步骤63·10)。在还有应检查的区域的情况下(步骤63·10的肯定判定)，驱动工作台61·2，使晶片W移动，使得将要检查的其他区域落入一次电子束的照射区域内(步骤63·11)。其后，返回到步骤63·2对该其他检测区域重复同样的处理。
在已没有应检查的区域的情况下(步骤63·10的否定判定)，或者在剔取缺陷晶片的工序(步骤63·9)后，判定当前作为检查对象的晶片W是否是最后一个晶片，即在未图示的加载器上是否已没有未检查的晶片(步骤63·12)。在不是最后一个晶片的情况下(步骤63·12否定判定)，将检查完毕的晶片保管到规定的保存部位中，代之以将新的未检查的晶片设置到工作台61·2中(步骤63·13)。其后，返回到步骤63·2并对该晶片重复同样的处理。在是最后一个晶片的情况下(步骤63·12肯定判定)，将检查完毕晶片保管到规定的保存部位中，结束全部工序。也存储并管理各盒的识别号、晶片的识别号、例如批号等。
UV光电子照射(步骤63·4)，只要是能够避免晶片W的正的充电、且在减少了像障碍的状态下能够进行二次电子图像检测(步骤63·5)，可以在任意定时、任意期间内进行。在继续图63的处理的期间，可以始终处于点亮UV灯61·5的状态，但是也可以对每1片晶片确定期间来重复发光、熄灭。在后者的情况下，作为发光的定时，除了图63所示的定时之外，也可以从执行二次电子束成像(步骤63·3)之前，进而从执行一次电子束照射(步骤63·2)之前开始。最好是，至少在检测二次电子的期间内持续照射UV光电子，但是如果在检测二次电子图像前或检测中晶片充分电中和，则也可以停止照射UV光电子。
步骤63·6的缺陷检测方法的具体例示于图64的(a)～(c)。首先，图64的(a)示出了第1个检测出的管芯的图像64·1及第2个检测出的另一个管芯的图像64·2。如果判断为第3个检测出的另一个管芯的图像与第1个图像64·1相同或类似，则判定为第2个管芯图像64·2的64·3的部分有缺陷，能够检测出缺陷部分。
图64的(b)示出了测定晶片上形成的图形的线宽的例子。沿64·5的方向扫描晶片上的实际的图形64·4时的实际的二次电子的强度信号是64·6，将该信号连续地超过预先校正并确定的阈值电平64·7的部分的宽度64·8作为图形64·4的线宽来测定。在这样测定出的线宽不在规定的范围内的情况下，可以判定为该图形由缺陷。
图64的(c)示出了测定在晶片上形成的图形的电位对比度的例子。在图61所示的结构中，在晶片W的上方设有轴对称的电极64·9，例如提供相对于晶片电位0V为-10V的电位。此时的-2V的等电位面设为64·10所示的形状。这里，假设晶片上形成的图形64·11及64·12分别是-4V和0V的电位。在此情况下，从图形64·11放出的二次电子在-2V等电位面64·10上具有与2eV的动能相当的向上的速度，所以越过该势垒64·10，如轨道64·13所示地从电极64·9脱出，由检测器61·3检测出来。另一方面，从图形64·12放出的二次电子不能越过-2V的势垒，如轨道64·14所示地被赶回晶片面，所以不能检测到。因此，图形64·11的检测图像明亮，图形64·12的检测图像黑暗。这样，得到电位对比度。如果预先校正检测图像的亮度和电位，则能够根据检测图像来测定图形的电位。然后，能够根据该电位分布来评价图形的缺陷部分。
此外，在管芯内有浮动着的部分的情况下，可以用预充电单元赋予电荷并使该浮动着的部位带电，产生与电导通并接地着的部分之间的电位差。取得此状态下的电位对比度数据并分析，也能够发现浮动部位。可以用作有致命(キラ一)缺陷等的情况下的缺陷发现方法。可以将电位对比度数据变换为电位对比度图像并与其他管芯的图形的电位对比度图像进行比较，也可以与从CAD等设计数据中取得的电位对比度图像进行比较。
本发明另一实施方式的具有预充电单元的缺陷检查装置的概略结构示于图65。其中，对与图61的实施方式同样的构件附以同一符号并省略详细说明。在本实施方式中，如图65所示，在UV灯61·5的玻璃表面上未涂布光电子放出材料。而是将光电子放出板65·1在试样室61·1内配置在晶片W的上方，UV灯61·5配置在放射的紫外线能照射到光电子放出板65·1的位置上。在光电子放出板65·1上，连接着电源71·7的负极，在工作台61·2上连接着电源的正极。该光电子放出板65·1由Au等金属做成，后者也可以由镀了这种金属的板做成。
图65的实施方式的作用与图61的实施方式相同。在该图65的实施方式中也可以将光电子适时照射到晶片W的表面上，所以得到与图61的实施方式同样的效果。
本发明的又一实施方式的具有预充电单元的缺陷检查装置的概略结构示于图66。其中，对与图61及图65的实施方式同样的构件附以同一符号并省略详细说明。在图66的实施方式中，如图所示，在试样室61·1的侧面壁上设有透明的窗材料66·1，UV灯61·5被配置在试样室61·2的外部，以便从UV灯61·5放射的紫外线通过该窗材料66·1后在试样室61·1内能照射到配置在晶片W上方的光电子放出板65·1上。在图66的实施方式中，在变为真空的试样室61·1的外部配置了UV灯61·5，所以无需考虑UV灯61·5的耐真空性能，与图61及图65的实施方式相比，能够扩大UV灯61·5的选择范围。
图66的实施方式的其他作用与图61及图65的实施方式相同。在图66的实施方式中也能够将光电子适时照射到晶片W的表面上，所以得到与图61及图65的实施方式同样的效果。
以上是上述各实施方式，但是本发明的具有预充电单元的缺陷检查装置并不限于上述例子，在本发明的主旨的范围内可以任意适当变更。例如，作为被检查试样，以半导体晶片W为例作了说明，但是本发明的被检查试样不限于此，可以选择能够用电子束检查缺陷的任意物品。例如也可以将对晶片形成曝光用图形的掩模或透射型的掩模(模板掩模(ステンシルマスク))等作为检查对象。此外，不限于半导体工艺，当然也可以用于微机械相关方面、液晶相关方面的检查或评价。
此外，作为缺陷检查用的电子束装置，示出了图61至图66的结构，但是电子光学系统等可以任意适当变更。例如，图示的缺陷检查装置的电子束照射部件(59·6、59·8)是从斜上方使一次电子束入射到晶片W的表面上的形式，但是也可以在静电透镜59·13的下方设置一次电子束的偏转部件，使一次电子束垂直入射到晶片W的表面上。作为这种偏转部件，例如有用电场和磁场正交的场E×B使一次电子束偏转的维恩滤波器等。
再者，作为放射光电子的部件，当然可以采用图61至图66所示的UV灯61·5及光电子放出材料61·6或光电子放出板65·1的组合以外的任意部件。
图63的流程图的流程也不限于此。例如，在步骤63·7中对判定为有缺陷的试样不进行其他区域的缺陷检查，但是也可以变更处理的流程，以便覆盖全部区域来检测缺陷。此外，如果能够放大一次电子束的照射区域，用1次照射来覆盖试样的全部检查区域，则可以省略步骤63·10及步骤63·11。
再者，在图63中，在步骤63·7中判定为晶片有缺陷的情况下，在步骤63·8中立即警告操作员存在缺陷，并进行事后处理(步骤63·9)，但是也可以变更处理的流程，记录缺陷信息并在批处理结束后(步骤63·12肯定判定之后)，报告具有缺陷的晶片的缺陷信息。
如以上详细说明的那样，根据图61至图66的实施方式的缺陷检查装置及缺陷检查方法，将具有与一次电子束不同的能量、即比一次电子束低的能量的电子供给到试样上，所以得到下述优良的效果：减少了二次电子放出时伴随的试样表面的正的充电，进而能够消除充电时伴随的二次电子束的像障碍，能够更高精度地检查试样的缺陷。
再者，如果将图61至图66的缺陷检查装置用于器件制造方法中，则用上述缺陷检查装置来进行试样的缺陷检查，所以得到下述优良的效果：能提高产品的成品率并防止出厂缺陷产品。
以上描述了预充电用电子能量主要是100eV以下的低能量、软照射到试样表面上的情况，但是也可以用2kV以上、20kV以下，最好是3～10kV，更好的是3～5kV进行预充电后，以正带电或负带电模式、或反射电子模式来进行像取得。在负带电模式中，也可以用与检查时的电子束的着陆能量相同的能量来进行预充电。
此外，为了抑制带电，将导电性的薄膜涂布到试样表面也很有效。此时的膜厚为1～100mm、最好为1～10mm、更好的为1～3mm较合适。再者，如果用溅射蚀刻等清洁了试样表面后进行像取得，则能得到更清晰的像。导电性薄膜涂布及溅射蚀刻可以分别独立地使用，也可以与预充电同时使用。例如，可以在溅射蚀刻后进行预充电来进行像取得，也可以在溅射蚀刻后涂布导电性薄膜后进行预充电。
2-5)真空排气系统
真空排气系统由真空泵、真空阀、真空计、真空配管等构成，根据规定的序列对电子光学系统、检测器部、试样室、预载室进行真空排气。在各部中，控制真空阀，以便实现所需的真空度。始终监视真空度，在异常时，通过互锁功能来紧急控制隔离阀等，确保真空度。作为真空泵，主排气使用涡轮分子泵，粗抽使用罗茨式干式真空泵。检查场所(电子束照射部)的压力为10-3～10-5Pa、最好是比其低1个数量级的10-4～10-6Pa较实用。
2-6)控制系统
控制系统主要由主控制器、控制控制器、工作台控制器构成。主控制器包括人机界面，操作员的操作通过这里来进行(输入各种指示/命令、输入配方(レシピ)等、指示检查开始、切换自动和手动检查模式、输入手动检查模式时所需的所有命令等)。此外，与工厂的主计算机的通信、控制真空排气系统、输送晶片等试样、位置对齐的控制、向其他控制控制器或工作台控制器传递命令或接受信息等也由主控制器来进行。此外，具备从光学显微镜取得图像信号、使工作台的变动信号反馈到电子光学系统来校正像的恶化的工作台振动校正功能、检测试样观察位置的Z方向(二次光学系统的轴方向)的位移并反馈到电子光学系统、自动校正焦点的自动焦点校正功能。向电子光学系统授受反馈信号等、及从工作台授受信号分别经控制控制器及工作台控制器来进行。
控制控制器主要担当电子光学系统的控制(电子枪、透镜、对准器、维恩滤波器用等高精度的电源的控制等)。具体地说，进行下述控制(联动控制)：在倍率变化时，也始终向照射区域照射一定的电子电流；与各倍率对应，向各透镜系统和对准器自动设定电压等；与各操作模式对应，向各透镜系统和对准器自动设定电压等。
工作台控制器主要进行与工作台的移动有关的控制，能够进行精密的X方向及Y方向的μm量级的移动(±5μm以下、最好是±1μm以下、更好的是±0.5μm以下左右的误差)。此外，本工作台以±10秒左右以内、最好是±1秒以内、更好的是±0.3秒以下的误差精度也控制旋转方向(θ控制)。以下，具体说明控制系统的结构。
2-6-1)结构及功能
本装置提供下述功能：用电子显微镜或光学显微镜来拍摄晶片的指定位置并显示；用电子显微镜来拍摄晶片的指定位置并进行缺陷检测及缺陷分类；用电子显微镜或光学显微镜来拍摄检测出缺陷的位置并显示。此外，为了实现及维护上述功能，具有电子光学系统控制、真空系统控制和晶片输送控制、构成设备单体操作、摄像功能、自动缺陷检查处理、装置异常检测、以及装置起动/停止处理功能。
辅助功能如下所述。
(1)电子光学系统控制功能
(a)透镜电压施加控制
(a-1)联动控制
(a-2)基于施加函数的电压施加
(a-3)多极透镜联动电压施加
(a-4)摇摆控制
(b)电子束输出调整
(b-1)预热(Gun)
(b-1)加热(Gun)
(b-3)发射电流控制(BIAS控制)
(2)真空系统控制功能
(a)室个别真空排气/大气释放
(b)指定室一并真空排气/大气释放
(3)晶片输送控制功能
下述动作的步进动作/全自动动作
(a)晶片加载
(b)晶片卸载
(4)构成设备单体操作功能
(5)摄像功能。
选择以下2个输入系统来进行摄像：
(a)CCD摄像机
·光学显微镜低倍(像素尺寸：2.75μm/像素)
·光学显微镜高倍(像素尺寸：0.25μm/像素)
(b)TDI摄像机
(b-1)TDI-still(静止)
(b-2)TDI-scan(扫描)
EB×80(像素尺寸：0.2μm/像素)
EB×160(像素尺寸：0.1μm/像素)
EB×320(像素尺寸：0.05μm/像素)
EB×480(像素尺寸：0.03μm/像素)。
再者，为了防止误操作等造成的事故，作为按照操作者的技术、知识水平来限制可操作项目的功能，有用户模式指定功能。该用户模式由GUI(图形用户界面)起动时输入的用户ID及口令来指定。
用户模式有维护模式、配方创建模式、操作员模式，在装置设置后的调试作业及维护作业时用维护模式来进行操作，在创建配方时用配方创建模式来支持所需的操作及过程，在自动缺陷检查时用操作员模式来使用创建毕的配方进行检查。各用户模式和装置运用形态的关系如图67所示。这里，
维护模式：构成设备单体操作、晶片输送、真空系统控制、电子光学系统控制、观察(光显摄像、TDI摄像)、缺陷检查、复查
配方创建模式：晶片输送、观察(光显摄像、TDI摄像)、缺陷检查、复查
操作员模式：自动缺陷检查(晶片输送等必要功能的自动控制)、复查。
在本装置中，作为运用时所需的可变参数，存在装置常数和配方。作为吸收装置固有的(安装误差等)误差的参数，规定了装置常数；作为为了自动进行缺陷检查而规定各种条件的参数，规定了配方。装置常数最好在起动作业时、维护作业后设定，基本上其后不用变更。
配方被分类为输送配方、对准配方、管芯图配方、焦点图配方、检查配方，根据这些配方来进行缺陷检查，所以设定作业在实施检查处理前进行，保存多个图形的设定。
创建配方的过程如图68所示，将晶片输送到工作台上(晶片加载)是第一个步骤。将晶片盒设置到装置中后，进行用于检测盒内的各插槽有无晶片的晶片搜索，对检测出的晶片指定晶片尺寸、切口/定向平面种类、(加载到工作台上时的)切口方向，按图69、图70所示的过程来加载晶片。向输送配方中保存这些条件。加载到工作台上的晶片的管芯的配置方向与TDI摄像机的扫描方向未必一致(图71)。为了使其一致，需要用θ工作台使晶片旋转的操作，将该操作称为对准(图72)。在对准配方中，保存加载到工作台上后的对准执行条件。
并且，实施对准时，创建表示管芯排列的管芯图(图73)，在管芯图配方中保存管芯尺寸或(作为表示管芯的位置的起点的)原点管芯的位置等。
2-6-2)对准过程
作为对准(定位)过程，首先用光学显微镜的低倍进行粗略的定位，接着用光学显微镜的高倍，最后用EB像来进行详细的定位。
A.用光学显微镜低倍来摄像
(1)<第1、2、3搜索管芯指定及模板指定>
(1-1)第1搜索管芯指定及模板指定
通过用户的操作来移动工作台，使得位于晶片下方的管芯的左下角位于摄像机中央附近，决定位置后，取得图形匹配用模板图像。该管芯是作为定位的基准的管芯，左下角的坐标成为特征点的坐标。今后，通过用该模板图像进行图形匹配，来测定基板上的任意管芯的正确的位置坐标。作为该模板图像，必须在搜索区域内选择独特的图形的图像。
其中，在本实施例中，将左下角作为图形匹配用模板图像取得位置，但是并不限于此，可以将管芯内的任意位置选择为特征点。但是，一般，角上的点比管芯的内部或边上的点更容易确定坐标，所以选择四个角中的某一个较合适。同样，在本实施例中，对位于晶片下方的管芯取得了图形匹配用模板图像，但是当然这也可以选择任意管芯，以便容易进行对准。
(1-2)第2搜索管芯指定
将第1搜索管芯的右邻的管芯作为第2搜索管芯，通过用户操作来移动工作台，使得第2搜索管芯的左下角位于摄像机中央附近，决定位置后，通过用上述(1-1)中取得的模板图像自动执行图形匹配，来取得与用第1搜索管芯指定的模板图像一致的第2搜索管芯的图形的严密的坐标值。
其中，在本实施例中，将第1搜索管芯的右邻的管芯作为第2搜索管芯来举例说明，当然本发明的第2搜索管芯并不限于此。总之，选择能够通过图形匹配来正确地把握管芯在行方向上相对于把握了正确的特征点的位置坐标的基准点的位置关系的点即可。因此，例如也可以将第1搜索管芯的左邻的管芯作为第2搜索管芯。
(1-3)第3搜索管芯指定
将第2搜索管芯的上邻的管芯作为第3搜索管芯，通过用户操作来移动工作台，使得第3搜索管芯的左下角位于摄像机中央附近，决定位置后，通过用上述(1-1)中取得的模板图像自动执行图形匹配，来取得与用第1搜索管芯指定的模板图像一致的第2搜索管芯的图形的严密的坐标值。
其中，在本实施例中，将第2搜索管芯的上邻的管芯作为第3搜索管芯来举例说明，当然本发明的第3搜索管芯并不限于此。总之，能够将把握了特征点的正确的坐标的管芯作为基准，把握包含列方向的管芯的特定点的坐标的距离的位置关系即可。因此，第1搜索管芯的上邻的管芯也可以适当地代替适用。
(2)<光显低倍Y方向图形匹配>
(2-1)根据第2搜索管芯的图形匹配坐标(X2，Y2)和第3搜索管芯的图形匹配坐标(X3，Y3)的关系，来计算向上述管芯的图形的移动量(dX，dY)。
dX＝X3-X2
dY＝Y3-Y2
(2-2)用算出的移动量(dX，dY)，将工作台移动到第1搜索管芯的上邻的管芯的图形(预计)存在的坐标(XN，YN)。
XN＝X1+dX
YN＝Y1+dY
※(X1，Y1)：第1搜索管芯的图形的坐标
(2-3)移动工作台后，通过用光显低倍来摄像，用模板图像执行图形匹配，来取得当前观察中的图形的严密的坐标值(XN，YN)，进而将1设定为管芯的检测个数(DN)的初值。
(2-4)计算从第1搜索管芯的图形坐标(X1，Y1)到当前摄像中的图形的坐标(XN，YN)的移动量(dX，dY)。
dX＝XN-X1
dY＝YN-Y1
(2-5)以第1搜索管芯为起点将工作台移动算出移动量(dX，dY)的2倍的移动量(2*dX，2*dY)。
(2-6)移动工作台后，通过用光显低倍来摄像，用模板图像执行图形匹配，来更新当前观察中的图形的严密的坐标值(XN，YN)，将管芯的检测个数加倍。这请参照图74。
(2-7)向晶片上部重复执行(2-4)～(2-6)，直至超过预先指定的Y坐标值。
其中，在本实施例中，为了提高精度，及为了减少处理次数(重复次数)、缩短处理时间，以重复2倍移动量的方式为例进行了说明，但是如果精度没有问题，想进一步缩短处理时间，则也可以以3倍、4倍这样2倍以上等的整数倍的高倍率来执行。相反，如果没有问题，为了进一步提高精度，也可以按固定移动量来重复移动。当然在这些中的任一种情况下，都使其也反映到检测个数上。
(3)<光显低倍θ旋转>
(3-1)用从第1搜索管芯的图形坐标(X1，Y1)、到最后搜索到的管芯图形的严密坐标值(XN，YN)为止的移动量，及至此检测出的管芯的个数(DN)，来计算旋转量(θ)及Y方向管芯尺寸(YD)(参照图75)。
dX＝XN-X1
dY＝YN-Y1
θ＝tan-1(dX/dY)
YD＝sqrt((dX)2+(dY)2)/DN
※
(3-2)使θ工作台旋转算出的旋转量(θ)。
B.用光学显微镜高倍来摄像
(1)用光显高倍像来执行与光显低倍的(1)同样的过程。
(2)用光显高倍像来执行与光显低倍的(2)同样的过程。
(3)执行与光显低倍的(3)同样的过程。
(4)<光显高倍θ旋转后的容许值检验>
(4-1)[第1搜索管芯、光显高倍的模板指定]
根据旋转前坐标(X1，Y1)及旋转量(θ)来计算旋转后的第1搜索管芯的坐标(X’1，Y’1)，将工作台移动到坐标(X’1，Y’1)，决定位置后，取得图形匹配用模板图像。
X’1＝x1*cosθ-y1*sinθ
Y’1＝x1*sinθ+y1*cosθ
(4-2)光显高倍Y方向图形匹配
通过从旋转后的第1搜索管芯的坐标(X’1，Y’1)向Y方向移动dY，执行图形匹配，来取得当前过程中的图形的严密坐标值(XN，YN)。
(4-3)计算从旋转后的第1搜索管芯的坐标(X’1，Y’1)到当前摄像中图形的坐标(XN，YN)的移动量(dX，dY)。
dX＝XN-X’1
dY＝YN-Y’1
(4-4)将第1搜索管芯作为起点，将工作台移动算出移动量(dX，dY)的2倍的移动量(2*dX，2*dY)。
(4-5)移动工作台后，通过用光显高倍来摄像，用模板图像来执行图形匹配，来更新当前观察中图形的严密坐标值(XN，YN)。
(4-6)向晶片上部重复执行(4-3)～(4-5)，直至超过预先指定的Y坐标值。
(4-7)计算θ的旋转量
用旋转后的第1搜索管芯的坐标(X’1，Y’1)、到最后搜索到的管芯图形的严密坐标值(XN，YN)为止的移动量，来计算旋转量(θ)。
dX＝XN-X1
dY＝YN-Y1
θ＝tan-1(dX/dY)
(4-8)光显高倍θ容许值检验
确认(4-7)中算出的旋转量(θ)被抑制在既定值以下。在未抑制的情况下，用算出的旋转量(θ)旋转θ工作台后，再次执行(4-1)～(4-8)。但是，在即使重复规定次数执行(4-1)～(4-8)也不抑制到容许范围内的情况下，认为出错而中断处理。
C.基于EB像的对准
(1)<Y搜索第1管芯、EB的模板指定>
用EB像来执行与光显高倍的(1)同样的过程。
(2)<EB Y方向图形匹配>
用EB像来执行与光显高倍的(2)同样的过程。
(3)<EB θ旋转>
用EB像来执行与光显高倍的(3)同样的过程。
(4)<EB θ旋转后的容许值检验>
用EB像来执行与光显高倍的(4)同样的过程。
(5)按照需要，用高倍率的EB像来执行(1)～(4)
(6)根据第1搜索管芯的坐标(X1，Y1)和第2搜索管芯的坐标(X2，Y2)，来计算X方向管芯尺寸(XD)的概略值
dX＝X2-X1
dY＝Y2-Y1
XD＝sqrt((dX)2+(dY)2)
※
D.管芯图创建
(1)<X搜索第1管芯、EB的模板指定>
通过用户操作来移动工作台，使得位于晶片左端的管芯的左下角位于TDI摄像机中央附近，决定位置后，取得图形匹配用模板图像。作为该模板图像，必须在搜索区域内选择图形独特的图像。
(2)<EB X方向图形匹配>
(2-1)用X方向管芯尺寸概略值(XD)，将工作台移动到X搜索第1管芯的右邻的管芯图形(预计)存在的坐标(X1+XD，Y1)。
(2-2)移动工作台后，通过用TDI摄像机来拍摄EB像，用模板图像来执行图形匹配，来取得当前观察中图形的严密的坐标值(XN，YN)，进而将1设定为管芯的检测个数(DN)的初值。
(2-3)计算从X搜索第1管芯的图形坐标(X1，Y1)、到当前摄像中图形的坐标(XN，YN)为止的移动量(dX，dY)。
dX＝XN-X1
dY＝YN-Y1
(2-4)以X搜索第1管芯为起点，将工作台移动算出移动量(dX，dY)的2倍的移动量(2*dX，2*dY)。
(2-5)移动工作台后，通过用光TDI摄像机来拍摄EB像，用模板图像来执行图形匹配，来更新当前观察中图形的严密的坐标值(XN，YN)，将管芯的检测个数加倍。
(2-6)向晶片右方重复执行(2-3)～(2-5)，直至超过预先指定的X坐标值。
(3)<计算X方向倾斜>
用从X搜索第1管芯的图形坐标(X1，Y1)、到最后搜索到的管芯的图形的严密坐标值(XN，YN)为止的移动量，及至此检测出的管芯的个数(DN)，来计算工作台直行误差(Φ)及X方向管芯尺寸(XD)。
dX＝XN-X1
dY＝YN-Y1
Φ＝tan-1(dY/dX)
XD＝sqrt((dX)2+(dY)2)/DN
※
(4)<管芯图创建>
这样，求X方向管芯尺寸(XD)，与预先计算旋转量(θ)时求出的Y方向管芯尺寸(YD)结合来创建管芯图(理想上的管芯的配置信息)。用管芯图可知管芯的理想上的配置。另一方面，实际的基板上的管芯例如受工作台的机械误差(导轨等零件或组装的误差)、干涉计的误差(例如由反射镜等的组装的问题造成)或充电造成的像的失真的影响，有时未必能够观察到理想的配置，把握该实际的管芯的位置和管芯图上的理想的配置之间的误差，考虑该误差，一边自动校正它一边进行检查。
E.焦点配方创建过程
接着，说明焦点配方的创建过程。焦点配方是以表等规定形式存储基板等试样的平面上记号的位置中的最佳焦点位置、或与焦点位置有关的诸条件的信息的配方。在焦点图配方中，只设定晶片上的指定位置的焦点条件，对指定位置间的焦点值进行线性插值(参照图76)。焦点配方创建过程如下所述。
(1)从管芯图中选择焦点测定对象管芯
(2)设定管芯内的焦点测定点
(3)使工作台移动到各测定点，根据图像及对比度值，手动调整焦点值(CL12电压)。
对准处理中创建的管芯图，是根据晶片两端的管芯坐标算出的理想的位置信息，由于各种原因，管芯图上的管芯位置和实际的管芯位置之间产生误差(参照图77)。将创建用于吸收该误差量的参数的过程称为精对准，在精对准配方中，保存管芯图(理想的管芯配置信息)和实际的管芯的位置之间的误差信息。这里设定的信息在缺陷检查时使用。在精对准配方中，只对管芯图上指定的管芯测定误差，对指定管芯间的误差进行线性插值。
F.精对准过程
(1)从管芯图中指定精对准用误差测定对象管芯
(2)从误差测定对象管芯中选择基准管芯，将该管芯的位置作为与管芯图之间的误差为零的点
(3)用TDI摄像机来拍摄基准管芯的左下角，取得图形匹配用模板图像
※在搜索区域内将独特的图形选择为模板图像
(4)取得邻近的误差测定对象管芯的左下方的(管芯图上的)坐标(X0，Y0)，使工作台移动。移动后，通过用TDI摄像机来摄像，用(3)的模板图像执行图形匹配，来取得严密的坐标值(X，Y)。
(5)保存图形匹配中取得的坐标值(X，Y)和管芯图上的坐标值(X0，Y0)的误差
(6)对所有误差测定对象管芯执行(4)～(5)。
2-6-3)缺陷检查
缺陷检查如图78所示，进行电子光学系统的条件设定(摄像倍率等的设定)，通过一边照射电子束一边移动工作台来进行TDI扫描摄像(图79)，根据设定的检查条件(阵列检查条件、随机检查条件、检查区域)，用检查专用处理单元(IPE)实时进行缺陷检查。
在检查配方中，设定了电子光学系统的条件、检查对象管芯、检查区域及检查方法(随机/阵列)等(图80的A、B)。
其中，为了取得缺陷检查用的稳定的图像，实时同时进行抑制位置偏移或速度不匀等造成的拍摄图像的摇晃的EO校正、吸收理想的管芯图上的配置和实际的管芯位置之间的误差的管芯位置校正、用在有效的测定点上预先测定的焦点值对晶片全部区域的焦点值进行插值的焦点调整。
在缺陷检查的扫描动作中，除了对检查对象管芯的全部区域进行检查(图81)以外，也可以如图82所示，通过调整向与扫描方向成直角的方向的步进移动量来进行抽样检查(缩短检查时间)。
检查结束后，作为检查结果，将缺陷个数、包含缺陷的管芯的位置、缺陷尺寸、各管芯内的缺陷位置、缺陷种类、缺陷图像、比较图像显示在显示器上，通过将这些信息及配方信息等保存到文件中，能够确认、再现过去的检查结果。
在自动缺陷检查时选择指定各种配方，从而根据输送配方来加载晶片，根据对准配方在工作台上进行晶片的对准，根据焦点图配方来设定焦点条件，根据检查配方来进行检查，根据输送配方来卸载晶片(图83的A、B)。
2-6-4)控制系统结构
本装置如图84所示由多个控制器构成。主控制器负责装置(EBI)的GUI部/序列动作，接受来自工厂主计算机或GUI的动作指令，向VME控制器或IPE控制器发出所需的指示。VME控制器负责装置(EBI)构成设备的动作，根据来自主控制器的指示，向工作台控制器或PLC控制器发出指示。IPE控制器根据来自主控制器的指示，从IPE节点计算机中取得缺陷检查信息，进行取得的缺陷的分类及图像显示。IPE节点计算机取得从TDI摄像机输出的图像并进行缺陷检查。
PLC控制器接受来自VME控制器的指示，驱动阀等设备及取得传感器信息，进行需要始终监视的真空度异常等的异常监视。工作台控制器接受来自VME控制器的指示，执行向XY方向的移动和设在工作台上的晶片的旋转。
通过构成这种分布式控制系统，在变更了末端的装置构成设备的情况下，通过保持各控制器间的接口相同，无需变更上级控制器的软件及硬件。此外，在添加、修正了序列动作的情况下，通过将上级软件及硬件的变更限制到最小限度，能够灵活地应对结构变更。
2-6-5)用户界面结构
图85示出用户界面部的设备构成。
(1)输入部
这是接受来自用户的输入的设备，包括“键盘”、“鼠标”、“操纵板”。
(2)显示部
这是显示提供给用户的信息的设备，由2台监视器构成。
监视器1：显示用CCD摄像机或TDI摄像机取得的图像。
监视器2：显示GUI。
关于坐标系：
在本装置中，规定以下3个坐标系。
(1)工作台坐标系[XS，YS]
控制工作台位置时指示位置用的基准坐标系。
将室左下角作为原点，朝着右方，X坐标值增加；朝着上方，Y坐标值增加。
本坐标系在本装置中只存在1个。
由工作台坐标系表示的位置(坐标值)，成为工作台的中心(晶片中心)。
即，在工作台坐标系中指定了坐标值[0，0]的情况下，工作台中心(晶片中心)移动成与工作台坐标系的原点重合。
单位设为[μm]，而最小分辨率设为λ/1024(≈0.618μm)。
※λ：激光干涉计所用的激光的波长(λ≈632.991μm)。
(2)晶片坐标系[XW，YW]
用于指示晶片上的观察(摄像、显示)位置的基准坐标。
将晶片中心作为原点，朝着右方，X坐标值增加；朝着上方，Y坐标值增加。
由晶片坐标系表示的位置(坐标值)，成为此时选择出的摄像设备(CCD摄像机、TDI摄像机)上的摄像中心。
本坐标系在本装置中只存在1个。
单位设为[μm]，而最小分辨率设为λ/1024(≈0.618μm)。
※λ：激光干涉计所用的激光的波长(λ≈632.991[μm])。
(3)管芯坐标系[XD，YD]
用于规定各管芯上的观察(摄像、显示)位置的基准坐标。
将各管芯的左下角作为原点，朝着右方，X坐标值增加；朝着上方，Y坐标值增加。本坐标系存在于每个管芯上。单位设为[μm]，而最小分辨率设为λ/1024(≈0.618[μm])。
※λ：激光干涉计所用的激光的波长(λ≈632.991μm)
其中，晶片上的管芯被编号，将作为编号的基准的管芯称为原点管芯。在缺省时将离晶片坐标系原点最近的管芯作为原点管芯，但是可以通过用户的指定来选择原点管芯的位置。
各坐标系中的坐标值、和观察(显示)的位置的关系如图86所示。※用户界面指示的坐标及工作台移动方向的关系如下所述。
(1)操纵杆和GUI箭头按钮
将操纵杆及GUI箭头按钮指示的方向看作操作员想看的方向，使工作台沿与指示方向相反的方向移动
例)
指示方向：右，工作台移动方向：左(图像向左移动＝视场向右移动)
指示方向：上，工作台移动方向：下(图像向下移动＝视场向上移动)
(2)在GUI上直接输入坐标
将在GUI上直接输入的坐标看作在晶片坐标系上操作员想看的场所，使工作台移动，以便将该晶片坐标显示在拍摄图像中心。
2-7)其他功能和结构的说明
图87示出本实施方式的整体结构图。其中，省略来一部分结构来图示。在该图中，检查装置具有一次柱87·1、二次柱87·2及室87·3。在一次柱87·1的内部，设有电子枪87·4，在从电子枪87·4照射的电子束(一次波束)的光轴上配置了一次光学系统87·5。此外，在室87·3的内部，设置了工作台87·6，在工作台87·6上载置了试样W。
另一方面，在二次柱87·2的内部，在试样W产生的二次波束的光轴上，配置了物镜87·7、数值孔径87·8、维恩滤波器87·9、第2透镜87·10、场孔径(フイ一ルドアパ一チヤ)87·11、第3透镜87·12、第4透镜87·13及检测器87·14。其中，数值孔径87·12相当于孔径光阑，所以是开有圆形孔的金属制(Mo等)的薄板。而孔径部被配置在一次波束的聚焦位置及物镜87·7的焦点位置上。因此，物镜87·7和数值孔径87·8构成远心的电子光学系统。
另一方面，检测器87·14的输出被输入到控制单元87·15中，控制单元87·15的输出被输入到CPU 87·16中。CPU 87·16的控制信号被输入到一次柱控制单元87·17、二次柱控制单元87·18及工作台驱动机构87·19中。一次柱控制单元87·17进行一次光学系统87·5的透镜电压控制，二次柱控制单元87·18进行物镜87·7、第2透镜87·10～第4透镜87·13的透镜电压控制及向维恩滤波器87·9施加的电磁场控制。
此外，工作台驱动机构87·19将工作台的位置信息传递到CPU87·16。再者，一次柱87·1、二次柱87·2、室87·3与真空排气系统(未图示)相连，由真空排气系统的涡轮分子泵来排气，内部维持真空状态。
一次波束：来自电子枪87·4的一次波束一边受到一次光学系统87·5的透镜作用，一边入射到维恩滤波器87·9上。这里，作为电子枪的尖端，采用能够用矩形阴极来取出大电流的LaB6。此外，一次光学系统72使用旋转轴非对称的四极或八极的静电(或电磁)透镜。这能够与所谓的圆柱透镜同样在X轴、Y轴上分别引起聚焦和发散。通过用2级、3级或4级来构成该透镜，将各透镜透镜最佳化，不损失照射电子，就能够将试样面上的波束照射形状成形为任意矩形或椭圆形。
具体地说，在采用了静电型的四极透镜的情况下，绕光轴来配置4个圆柱棒。将对置的电极之间设为等电位，在绕光轴偏移了90度的相位上提供相反的电压特性。
其中，作为四极透镜，也可以不是圆柱形，而是采用将通常用作静电偏转器的圆形板四分割的形状的透镜。在此情况下，能够实现透镜的小型化。通过一次光学系统72的一次波束，由维恩滤波器87·9的偏转作用使轨道弯曲。维恩滤波器87·9使磁场和电场正交，在设电场为E、磁场为B、带电粒子的速度为v的情况下，只使满足E＝vB的维恩条件的带电粒子直线传播，使其他带电粒子的轨道弯曲。对一次波束，产生磁场的力FB和电场的力FE，使波束轨道弯曲。而对二次波束，力FB和力FE沿相反方向来作用，所以相互抵销，因此二次波束仍旧直线传播。
一次光学系统87·5的透镜电压是预先设定的，使得一次波束成像到数值孔径87·8的孔径部上。该数值孔径87·8阻止了在装置内散射的多余的电子束到达试样面，防止了试样W的充电或污染。再者，数值孔径87·8和物镜87·7构成了远心的电子光学系统，所以透过物镜87·7的一次波束变为平行波束，均匀地照射到试样W上。即，实现了光学显微镜中所说的柯拉照明。
二次波束：一次波束被照射到试样上后，从试样的波束照射面产生二次电子、反射电子或背散射电子，作为二次粒子。
二次粒子一边受到物镜87·7的透镜作用，一边透过透镜。物镜87·7由3枚电极构成。最下面的电极被设计成与试样W侧的电位之间形成正的电场，引入电子(特别是方向性小的二次电子)，并高效率地引导到透镜内。此外，透镜作用是通过向物镜87·7的第1个、第2个电极施加电压、将第3个电极设为零电位来进行。另一方面，数值孔径87·8被配置在物镜87·7的焦点位置、即试样W的后焦点位置上。因此，从视场中心外(轴外)出来的电子束的光束也变为平行波束，无遮拦地通过该数值孔径87·8的中心位置。
其中，数值孔径87·8对二次波束起到抑制第2透镜87·10～第4透镜87·13的透镜像差的作用。通过了数值孔径87·8的二次波束不受维恩滤波器87·9的偏转作用，仍旧直线传播而通过。其中，通过改变向维恩滤波器87·9施加的电磁场，能够从二次波束中只将具有特定能量的电子(例如二次电子、反射电子或背散射电子)引导到检测器87·14上。
如果只用物镜87·7使二次粒子成像，则透镜作用增强，容易产生像差。因此，与第2透镜87·10结合，来进行1次成像。二次粒子由物镜87·7及第2透镜87·10在场孔径87·11上得到中间成像。在此情况下，通常二次光学系统所需的放大倍率往往不足，所以作为用于放大中间像的透镜，采用添加了第3透镜87·12、第4透镜87·13的结构。二次粒子由第3透镜87·12、第4透镜87·13分别放大成像，这里，合计成像3次。其中，也可以是第3透镜87·12和第4透镜87·13合起来成像1次(合计2次)。
此外，第2透镜87·10～第4透镜87·13都是称为单电位透镜或单透镜的旋转轴对称型的透镜。各透镜由3枚电极构成，通常将外侧的2个电极设为零电位，用向中央的电极施加的电压进行透镜作用来进行控制。此外，在中间的成像点上，配置了场孔径87·11。场孔径87·11与光学显微镜的视场光阑同样，将视场限制在所需范围内，但是在电子束的情况下，与后级的第3透镜87·12及第4透镜87·13一起遮断多余的波束，防止了检测器87·14的充电或污染。其中，放大倍率通过改变该第3透镜87·12及第4透镜87·13的透镜条件(焦距)来设定。
二次粒子由二次光学系统来放大投影，成像到检测器87·14的检测面上。检测器87·14包括放大电子的MCP、将电子变换为光的荧光板、用于进行真空系统和外部之间的中继及传递光学像的透镜或其他光学元件、以及摄像元件(CCD等)。二次粒子成像到MCP检测面上，被放大，由荧光板将电子变换为光信号，由摄像元件变换为光电信号。
控制单元87·15从检测器87·14读取试样的图像信号，传递到CPU 87·16。CPU 87·16根据图像信号通过模板匹配等来实施图形的缺陷检查。此外，工作台87·6能够由工作台驱动机构87·19沿XY方向来移动。CPU 87·16读取工作台87·6的位置，向工作台驱动机构87·19输出驱动控制信号，驱动工作台87·6，依次检测、检查图像。
这样，在本实施方式的检查装置中，数值孔径87·8和物镜87·7构成了远心的电子光学系统，所以对一次波束，能够使波束均匀地照射到试样上。即，能够容易地实现柯拉照明。
再者，对二次粒子，来自试样W的所有主光线垂直(与透镜光轴平行)地入射到物镜87·7中，通过数值孔径87·8，所以周边光也不会被遮拦，试样周边部的图像亮度不会降低。此外，由于电子具有的能量的差异，发生成像位置不同的、所谓的倍率色差(特别是二次电子的能量差异大，所以倍率色差大)，通过在物镜87·7的焦点位置上配置数值孔径87·8，能够抑制该倍率色差。
此外，放大倍率的变更，在通过数值孔径87·8后进行，所以即使改变第3透镜87·10、第4透镜87·13的透镜条件的设定倍率，也能在检测侧的整个视场上得到均匀的像。其中，在本实施方式中，能够取得没有不匀的均匀像，但是通常如果将放大倍率设为高倍，则发生像的亮度降低这一问题。因此，为了改善它，在改变二次光学系统的透镜条件来变更放大倍率时，随之设定一次光学系统的透镜条件，使得决定的试样面上的有效视场、和照射到试样面上的电子束变为同一大小。
即，如果提高倍率，则视场随之变窄，但是通过与此同时提高电子束的照射密度，即使用二次光学系统来放大投影，检测电子的信号密度也能始终保持一定，像的亮度也不降低。
此外，在本实施方式的检查装置中，采用了使一次波束的轨道弯曲、使二次波束直线传播的维恩滤波器87·9，但是不限于此，也可以采用使一次波束的轨道直线传播、使二次波束的轨道弯曲的维恩滤波器的结构的检查装置。这里采用了E×B，但是也可以只采用磁场。此时也可以取例如一次电子入射方向和使信号电子飞向检测器的方向相等的Y字型的结构。
此外，在本实施方式中，由矩形阴极和四极透镜形成了矩形波束，但是不限于此，例如也可以由圆形波束来形成矩形波束或椭圆形波束，或者也可以使圆形波束通过狭缝来取出矩形波束。此外，可以是线形波束，也可以是多个波束，也可以扫描它们来使用。
2-7-1)控制电极
在物镜87·7和晶片W之间，配置了对于电子束的照射光轴大致轴对称的形状的电极(图25-1的25·8)。该电极形状的例子示于图88、图89。图88、图89是电极88·1、89·1的透视图，图88是电极88·1为轴对称的圆筒形状时的透视图，图89是电极89·1为轴对称的圆盘形状时的透视图。
在本实施方式中，如图88所示，假设电极88·1为圆筒形状来进行说明，但是只要对电子束的照射光轴大致轴对称，则也可以是图89所示的圆盘形状的电极89·1。再者，为了产生防止物镜87·7(图25-1的25·7)和晶片W之间放电的电场，用电源25·9向电极88·1施加了比向晶片W施加的电压(在本实施方式中是接地，所以电位为0V)更低的规定电压(负电压)。参照图90来说明此时的晶片W和物镜97·7之间的电位分布。
图90是晶片W和物镜87·7之间的电压分布的曲线图。在该图中，将电子束的照射光轴上的位置作为横轴，示出了从晶片W到物镜87·7的位置的电压分布。在没有电极88·1的现有的电子束装置中，从物镜87·7到晶片的电压分布将向物镜87·7施加的电压作为最大值，平滑地变化到接地着的晶片W(图90的细线)。另一方面，在本实施方式的电子束装置中，在物镜87·7和晶片W之间配置了电极88·1，而且用电源25·9向电极88·1施加了比向晶片W施加的电压更低的规定电压(负电位)，所以晶片W的电场减弱(图90的粗线)。因此，在本实施方式的电子束装置中，电场不集中在晶片W上的通孔25·13(图25-1)附近，不成为高电场。而即使电子束被照射到通孔25·13并放出二次电子，该放出的二次电子也不被加速到将残留气体离子化的程度，所以能够防止物镜87·7和晶片W之间发生的放电。
此外，能够防止物镜87·7和通孔25·13(图25-1)之间的放电，所以不会放电损坏晶片W的图形等。此外，在上述实施方式中，能够防止物镜87·7和有通孔25·13的晶片W之间的放电，但是向电极88·1施加了负电位，所以在负电位为一定大小时，检测器87·14检测二次电子的灵敏度也有时会降低。因此，在检测到灵敏度降低的情况下，如上所述，多次进行照射电子束、检测二次电子的一系列动作，对得到的多个检测结果实施累计相加和平均等处理来得到规定的检测灵敏度(信号的S/N比)即可。在本实施方式中，作为一例，用信噪比(S/N)来说明检测灵敏度。
这里，参照图91来说明上述二次电子检测动作。该图是电子束装置的二次电子检测动作的流程图。首先，用检测器87·14来检测来自被检查试样的二次电子(步骤91·1)。接着，判断信噪比(S/N比)是否在规定的值以上(步骤91·2)。在步骤91·2中，信噪比在规定值以上的情况下，检测器87·14对二次电子的检测是充分的，所以二次电子检测动作完成。
另一方面，在步骤91·2中，信噪比低于规定值的情况下，将照射动作、检测二次电子的一系列动作进行4N次，并进行平均处理(步骤91·3)。这里，N的初值被设定为“1”，所以在步骤91·3中第一次进行4次二次电子检测动作。
接着，将N加上“1”来递增计数(步骤91·4)，在步骤91·2中，再次判断信噪比是否在规定的值以上。这里，在信噪比低于规定值的情况下，再次进至步骤91·3，这次进行8次二次电子检测动作。然后，递增N，重复步骤91·2～91·4，直至信噪比变为规定值以上。
此外，在本实施方式中，描述了通过向电极88·1施加比向晶片W施加的电压更低的规定的电压(负电位)，来防止有通孔25·13的晶片W的放电，但是有时二次电子的检测效率降低。因此，在被检查试样是没有通孔的晶片等、与物镜87·7之间难以发生放电的种类的被检查试样的情况下，可以控制向电极88·1施加的电压，使得检测器87·14中的二次电子的检测效率提高。
具体地说，即使在被检查试样接地的情况下，也将向电极88·1施加的电压设为比向被检查试样施加的电压更高的规定电压、例如+10V。此时，将电极88·1和被检查试样之间的距离配置成，在电极88·1和被检查试样之间不发生放电的距离。
在此情况下，通过向被检查试样照射电子束而产生的二次电子，由向电极88·1施加的电压所产生的电场加速到检测器87·14侧。然后，由向物镜87·7施加的电压所产生的电场进一步加速到检测器87·14侧，而受到聚焦作用，所以许多二次电子入射到检测器87·14上，能够提高检测效率。
再者，电极88·1是轴对称的，所以也具有使照射到被检查试样上的电子束聚焦的透镜作用。因此，用向电极88·1施加的电压，也能够将一次电子束缩小得更细。此外，也能够用电极88·1将一次电子束缩小得很细，所以通过与物镜87·7的组合，也能够构成更低像差的物镜系统。电极88·1只要大致轴对称到能够具有这种透镜作用的程度即可。
根据上述实施方式的电子束装置，在被检查试样和物镜之间，具有关于电子束的照射轴大致轴对称的形状、且控制上述被检查试样的上述电子束照射面上的电场强度的电极，所以能够控制被检查试样和物镜之间的电场。
在被检查试样和物镜之间，具有对于电子束的照射轴大致轴对称的形状、且减弱上述被检查试样的上述电子束照射面上的电场强度的电极，所以能够消除被检查试样和物镜之间的放电。此外，未进行降低向物镜施加的电压等变更，所以能使二次电子高效率地通过物镜，所以能够提高检测效率，得到S/N比好的信号。
可以根据被检查试样的种类，来控制用于减弱被检查试样的电子束照射面上的电场强度的电压。例如，在被检查试样是与物镜之间容易放电的种类的被检查试样的情况下，通过使电极的电压变化，使被检查试样的电子束的照射面上的电场强度更弱，能够防止放电。
可以根据半导体晶片有无通孔，来变更向电极提供的电压，即，变更用于减弱半导体晶片的电子束照射面上的电场强度的电压。例如，在被检查试样是与物镜之间容易放电的种类的被检查试样的情况下，通过使由电极产生的电场变化，使被检查试样的电子束照射面上的电场强度更弱，尤其能够防止通孔和通孔周边的放电。此外，能够防止通孔和物镜之间的放电，所以不会放电损坏半导体晶片的图形等。此外，使向电极提供的电位低于向被检查试样提供的电荷，所以能够减弱被检查试样的电子束照射面上的电场强度，能够防止向被检查试样放电。将向电极提供的电位设为负电位，被检查试样接地，所以能够减弱被检查试样的电子束的照射面上的电场强度，能够防止向被检查试样放电。
至此，主要说明了以防止放电为目的的控制电极的利用法，但是控制电极可以用于分选从晶片放出的二次电子的能量。即，在为了得到分辨率高的图像而只检测信号检测效率最好的、具有某个一定级别以上的能量的二次电子的情况下，可以向控制电极施加规定的负电压，作为二次电子的能垒使用。由于向控制电极施加了负电位，所以作用着将二次电子赶回试样一方的力。不能越过该势垒的二次电子返回到试样一方，只有越过了势垒的二次电子由检测器来检测，能够得到期望分辨率的图像。
2-7-2)电位施加方法
在图92中，电位施加机构92·1用于根据从晶片放出的二次电子信息(二次电子产生率)依赖于晶片的电位这一事实，通过向载置晶片的工作台的设置台施加±几V的电位来控制二次电子的产生。此外，该电位施加机构也有用于对照射电子当初具有的能量进行减速、设为向晶片照射100～500eV左右的电子的能量的用途。
电位施加机构92·1如图92所示，包括与工作台装置92·2的载置面92·3电连接的电压施加装置92·4、和充电调查及电压决定系统(以下称为调查及决定系统)92·5。调查及决定系统92·5包括电连接在电子光学系统13·8(图13)的检测系统的图像形成部92·6上的监视器92·7、电连接在监视器92·7上的操作器92·8、阴极连接在操作器92·84上的CPU 92·9。CPU 92·9向电压施加装置92·4供给信号。
上述电位施加机构被设计成寻找作为检查对象的晶片难以带电的电位，并施加该电位。
作为检查检查试样的电缺陷的方法，也可以利用下述事实：本来电绝缘的部分和在该部分处于通电状态下该部分的电压不同。
这首先通过向试样事先赋予电荷，使本来电绝缘的部分的电压、和本来是电绝缘的部分、但是由于某种原因而处于通电状态的部分的电压产生电压差，其后通过照射本发明的波束，取得具有电压差的数据，分析该取得的数据，检测是否变为通电状态。
2-7-3)电子束校准方法
在图93中，电子束校准机构93·1包括设置在旋转台93·2上晶片的载置面93·3的侧部的多处的、波束电流测定用的多个法拉第杯93·4及93·5。法拉第杯93·4是细波束用的(约φ2μm)，法拉第杯93·5是粗波束用的(约φ30μm)。细波束用的法拉第杯93·4通过使旋转台93·2步进，来测定波束轮廓(ビ一ムプロフイル)；粗波束用的法拉第杯93·5计测波束的总电流量。法拉第杯93·4、93·5被配置得使得上表面与载置面93·3上承载的晶片W的上表面处于相同的水平。这样始终监视从电子枪放出的一次电子束。这是因为，电子枪不仅能够始终放出一定的电子束，而且在使用中其放出量变化。
2-7-4)电极的清扫
当本发明的电子束装置工作时，通过接近相互作用(表面附近的粒子的带电)而使标的物质浮游并被吸引到高压区域，所以在电子束的形成和偏转所使用的各种电极上堆积有机物质。通过表面的带电而慢慢堆积起来的绝缘体对电子束的形成和偏转机构造成不良影响，所以必须周期性地除去堆积的绝缘体。绝缘体的周期性的除去如下进行：利用绝缘体堆积的区域的附近的电极来形成氢、氧或氟及包含它们的化合物HF、O2、H2O、CMFN等等离子体，将空间内的等离子体电位维持在电极面发生溅射的电位(几kV，例如20V～5kV)，从而通过氧化、氢化、氟化只除去有机物质。此外，通过流过有洁净效果的气体，能够除去电极或绝缘物表面的污染物质。
2-7-5)对准控制方法
图94的对准控制装置94·1是用工作台装置将晶片W相对于电子光学装置94·2定位的装置，对晶片进行基于采用了光学显微镜94·3的广视场观察的概略对齐(比电子光学系统的倍率低的测定)、采用了电子光学装置94·2的电子光学系统的高倍率对齐、焦点调整、检查区域设定、图形对准等控制。这样用光学系统以低倍率来检查晶片是因为，为了自动检查晶片的图形，在采用了电子束的窄视场中观察晶片的图形来进行对准时，需要用电子束来容易地检测对准标记。
光学显微镜94·3被设在壳体上(也可以设置得能够在壳体内移动)，用于使光学显微镜动作的光源虽然未图示，但是也被设在壳体内。此外，进行高倍率观察的电子光学系统，共用电子光学装置94·2的电子光学系统(一次光学系统及二次光学系统)。如果概略图示其结构，则如图94所示。为了以低倍率来观察晶片上的被观察点，通过使工作台装置的X工作台沿X方向运动而使晶片的被观察点移动到光学显微镜的视场内。用光学显微镜94·3在广视场中观看晶片并将该晶片上的应观察位置经CCD 94·4显示在监视器94·5上，大致决定观察位置。在此情况下，也可以使光学显微镜的倍率从低倍率变化到高倍率。
接着，使工作台装置移动与电子光学装置94·2的光轴和光学显微镜94·3的光轴之间的间隔δx相当的距离，使在光学显微镜中预定的晶片上的被观察点移动到电子光学装置的视场位置。在此情况下，电子光学装置的轴线O3-O3和光学显微镜94·3的光轴O4-O4之间的距离(在本实施方式中假设两者只沿X轴线的方向有位置偏移，但是也可以沿X轴方向及Y轴方向有位置偏移)δx是预知的，所以如果使其移动该值δx，则能够使被观察点移动到观看位置。将被观察点移动到电子光学装置的观看位置完成后，用电子光学系统以高倍率对被观察点进行SEM摄像并存储图像，或者经CCD 94·6显示在监视器94·7上。
这样以电子光学系统的高倍率将晶片的观察点显示在监视器上后，用公知方法来检测晶片关于工作台装置的旋转台的旋转中心旋转的方向的位置偏移、晶片的旋转方向相对于电子光学系统的光轴O3-O3的偏移δθ，检测规定的图形的X轴及Y轴方向相对于电子光学装置的位置偏移。然后，根据该检测值以及另外得到的晶片上所设的检查标记的数据或与晶片的图形的形状等有关的数据控制工作台装置94·8的动作来进行晶片的对准。对准范围是，在XY坐标中在±10个像素以内。最好在±5个像素以内，更好的是在±2个像素以内。
2-7-6)EO校正
A.概要
在用TDI来拍摄来自晶片上的波束时，晶片的位置需要被正确地定位，但是实际上晶片位于X-Y工作台上，进行机械的定位，所以其精度为几百μm至几十nm、响应速度为几秒至几ms是现实的值。
另一方面，设计规则向几十nm微细化，因此，需要检查线宽为几十nm的布线、或直径为几十nm的通孔，检测它们的形状缺陷或电缺陷，及检测直径为几十nm的异物。只靠上述机械定位来摄像，响应时间和定位精度的量级远离设计规则及摄像精度的量级，成为取得正确像时的显著障碍。
摄像的序列通过步进(x轴)和等速扫描(y轴)的组合来执行，进行比较动态的控制的y轴，控制残差一般很大，从防止像的模糊的意义出发，要求更高精度的控制。
鉴于这些项目，具有高精度而且响应性优良的X-Y工作台自不待言，还为了实现工作台不足以应付的、对摄像部的波束的控制精度、速度，具备EO校正的功能。
基本方式是，工作台上的晶片位置，由激光干涉计系统和在x-y轴上设置的条形反射镜(バ一ミラ一)以亚nm的量级、在几微秒的时间延迟以内正确识别其位置，由自动控制环驱动机械致动器，伴随时间延迟和残差而定位到目标位置。通过该控制而定位的结果的控制残差，根据在控制装置内部产生的目标位置和由激光干涉计系统得到的当前位置之间的差分来求。另一方面，波束经过许多电极后，经由校正用偏转电极被引导到摄像装置上。校正用偏转电极换算为晶片上的距离大致具有能够偏转几百μm以下、最好一百μm以下、更好的是几十μm以下的灵敏度，通过向它施加电压，能够二维地将波束偏转到任意位置。控制残差由运算装置执行运算后，由D/A变换器变换为电压，沿抵销残差的方向施加到校正用偏转电极上。通过以上的结构，能够执行与激光干涉计的分辨率接近的校正。
作为另一方式，提出了下述方式：X轴(步进方向)采用上述结构，Y轴(扫描方向)使摄像元件--TDI的传送时钟与工作台的移动速度同步来传送。
图95示出EO校正的概念。输出对目标位置的指示95·1，赋予包含机械致动器的控制反馈环95·2。该部分相当于工作台。被驱动、得出位置位移的结果由位置检测器95·3反馈，驱动系统的位置位移，向来自位置指示的目标位置收敛，但是由于控制系统的增益有限，所以产生残差。用位置输出系统95·4(这里采用激光干涉计)以亚nm的量级来检测当前位置，用残差检测器95·5来检测与位置指示装置95·1之间的差分，使用高压高速放大器95·6施加到偏转电极95·7上，沿抵销残差的方向来施加电压，具有如95·9那样减少在本来没有该功能的情况下如95·8所示产生的变动量的功能。
图96示出具体的设备结构。XY工作台96·1用X轴驱动用的伺服电机96·2以及编码器96·3来驱动X轴和检测大体的位置及速度，实现圆滑的伺服特性。在本例中，采用了伺服电机，但是在直线电机、超声波电机等致动器中也可以采用同样的结构。96·6是驱动该电机的功率放大器。X轴的精密的位置信息通过反射镜96·7、干涉计96·8、接收器96·9、激光光源96·10、干涉计板96·11的组合实现了具有亚nm的分辨率的位置检测功能。
Y轴也具有与正交的X轴同样的功能，由伺服电机96·12、放大器96·13、反射镜96·14、干涉计96·5、接收器96·16构成。
X-Y工作台控制器96·17通过总体控制这些设备，能够进行工作台的二维的动作，实现了1000μm～1nm的精度，最好是100μm～2nm的精度，更好的是1μm～2nm的精度，再好的是0.1μm～2nm的精度，实现响应速度为几千ms以下、最好在几十ms以下、更好的是几ms以下的性能。另一方面，从X-Y工作台控制器96·17将X基准值、Y基准值输出到EO校正器96·18，EO校正器96·18经由高速的缓冲板96·19接受来自干涉计96·11的以32位二进制形式输出的当前位置信息。在内部进行了运算后，由高压高速放大器96·20、96·21进行了电压放大后，施加到偏转电极96·22上，进行偏转以便校正残差量，将使位置偏移极少的图像信息电子束引导到TDI(摄像元件)96·23上。96·24将在后面描述，是产生决定TDI 96·23的传送速度的定时信号的部分。
接着，描述本装置中的扫描方向的目标位置的产生功能。EO校正是求目标位置和实际位置的差分、偏转电子束来校正位置以便抵销差分的功能，校正范围大致被限定在几十μm的范围内。这由电极灵敏度、高压高速放大器的动态范围、噪声电平、D/A变换器的位数等来决定。然而，扫描时的工作台的实际位置由于控制环的增益有限而与停止时相比，相对于目标位置产生大的偏移。在以20mm/s来行走的情况下，与目标位置的乖离约为400μm左右，即使直接计算差分并输出也大幅度超越校正范围而使系统饱和。
为了防止该现象，在本装置中采用了下述部件，避免了该问题。图97图示该概念。
97·1是工作台的目标位置，扫描时是等速运动，所以随着时间呈线形增加。另一方面，实际控制的结果的工作台的机械位置97·2包含几微米的机械振动，具有约400μm左右的稳态偏差97·3。作为除去该稳定偏差的部件，可以用滤波器来对实际行走时的位置信息进行平滑化，但是在此情况下，由于滤波器的时间常数而必然产生延迟，如果使其具有足以忽略纹波的时间常数，则具有下述缺点：测定开始区域被大幅度限定，导致整体的计测时间大幅度增加。因此在本案中，为了检测该稳定偏差，在本实施方式中，通过至少将上次扫描时的当前位置和目标位置之间的差分，累计2的16次方左右，将其除以样本次数，来求目标位置和当前位置之间的稳定偏差的平均值97·4，在本次扫描时，从目标位置97·5中减去平均值97·4作为合成出的目标位置97·6来进行运算，实现了能够在图98的98·1所示的动态范围内进行EO校正的结构。其中，累计数只要能得到目标精度即可，所以并不限于该值，也可以是更少的累计级数。
图99示出方框图。目标值99·1与当前位置99·2相减，在99·3的方框内在扫描时执行前期的累计运算。另一方面，从99·4向99·3输出了与上次同样求出的稳定偏差的平均值。减法器99·5从99·1中减去99·4作为合成目标位置99·6，将该值和来自干涉计的当前位置99·7相减，实现了没有响应延迟或纹波的EO校正数据。
图100示出图99中的99·3的方框差分平均检测的构造。用100·1、100·2来执行累计，根据累计计数器100·3的值来选择数据选择器100·4的字节，执行除法等，实现了稳定偏差的平均值的输出。
图101描述TDI的传送时钟的思想。TDI是具有如下目的的摄像元件：通过将光电元件沿扫描方向连接成多级，将各摄像元件的电荷传送到后续元件，由此提高灵敏度和减少随机噪声。但是如图101所示，工作台上的摄像对象和TDI上的像素一一对应很重要，如果该关系被破坏，则产生像的模糊。处于同步关系的情况示于1-1、1-2、2-1、2-2，不同步的情况示于3-1、3-2、4-1、4-2。TDI的传送与来自外部的脉冲同步来执行向下一级的传送，所以如果在工作台移动了1个像素时产生传送脉冲则能够实现它。
然而，目前主流的激光干涉计的位置信息输出是与100MHz的自己的内部时钟同步来输出32位二进制输出的形式，所以保持原样就不能容易地实现。此外，如果将分辨率设为几十nm，则传送脉冲的精度也很重要，需要高速高精度的数字处理。本案提出的方式的示于图102。在该图中，干涉计的位置信息及10MHz的同步信号由缓冲器102·1导入到本电路中。10MHz时钟102·2由PLL 102·3产生同步的100MHz的时钟，供给到各电路。采取了每隔该同步信号102·4的10个状态，就执行运算处理的方式。在102·5中保持着本次的位置信息，在102·6中保持着上次的值。用102·7来计算这两者的差分，从102·8输出每10个状态的位置的差分。将该差分值以并行值加载到串并转换器102·9中，与100MHz的时钟同步地从102·10将差分以串行脉冲的个数来输出。102·11也具有同样的功能，与102·12、102·13组合，能够按每10个状态不停止地动作。其结果是，每10MHz将与位置差分相应的串行脉冲从“或”电路102·10输出到计数器102·14。假设激光干涉计的分辨率为0.6nm，1个像素为48nm，则如果将比较器102·15设置为80，则计数器按与1个像素相当的定时来输出19个脉冲。通过将该信号作为来自TDI的外部的传送脉冲，在工作台速度有变动的情况下也能够进行与其同步的动作，能够防止模糊、摇摆。
图103示出时序图。1是干涉计坐标(位置)信息，数字以位置为例来表示。2是由PLL创建的100MHz的同步信号。组A是并串转换器102·9的动作定时，组B同样是102·11的动作定时。在存储位置信息的锁存定时7之后，执行差分运算定时8，向并串转换器102·9加载值，利用下一个10MHz时钟3的1个周期的时间来执行4的输出。组B按延迟了10M时钟3的1个周期的定时来执行同样的动作，轻松地产生了6的脉冲。
2-7-7)图像比较方法
图104示出本发明的变形例的缺陷检查装置的概略结构。该缺陷检查装置是上述映像映像投射型的检查装置，包含：电子枪104·1，放出一次电子束；静电透镜104·2，使放出的一次电子束偏转、成形；E×B偏转器104·3，用电场E及磁场B正交的场使成形了的一次电子束偏转，以便大致垂直地碰撞半导体晶片W；物镜104·4，将偏转了的一次电子束成像到晶片W上；工作台104·5，被设在能够排气成真空的未图示的试样室内，在载置了晶片W的状态下能够在水平面内移动；映像投射系统的静电透镜104·6，使通过照射一次电子束而从晶片W放出的二次电子束及/或反射电子束以规定的倍率来映像投射并成像；检测器104·7，将成像了的像作为晶片的二次电子图像来检测；及控制部104·8，控制整个装置，并且根据检测器104·7检测出的二次电子图像来执行检测晶片W的缺陷的处理。其中，在上述二次电子图像中，不仅包含二次电子的贡献，也包含散射电子和反射电子的贡献，但是这里称为二次电子图像。
此外，在物镜104·4和晶片W之间，插入了用电场等使一次电子束入射到晶片W上的角度偏转的偏转电极104·9。在该偏转电极104·9上，连接着控制该偏转电极的电场的偏转控制器104·10。该偏转控制器104·10被连接在控制部104·8上，控制该偏转电极，以便用该偏转电极104·9来生成与来自控制部104·8的指令相应的电场。其中，偏转控制器104·10可以由对向偏转电极104·9提供的电压进行控制的电压控制装置来构成。
检测器104·7只要能够将静电透镜104·6成像的二次电子图像变换为能够后处理的信号即可，可以采用任意结构。例如，图62示出其细节，检测器104·7可以包含微通道板62·1、荧光面62·2、中继光学系统62·3、以及由许多CCD元件组成的摄像传感器62·4。微通道板62·1在板内具有许多通道，在由静电透镜104·6成像的二次电子通过该通道内的期间，生成更多的电子。即，放大二次电子。荧光面62·2通过根据放大了的二次电子来发出荧光而将二次电子变换为光。中间透镜62·3将该荧光引导到CCD摄像传感器62·4上，CCD摄像传感器62·4将晶片W表面上的二次电子的强度分布变换为每个元件的电信号即数字图像数据并输出到控制部104·8。这里，也可以省略微通道板62·1，在此情况下，能够减少微通道板62·1至荧光面之间的扩展造成的模糊。例如，能够将MTF为0.2的像提高到0.3～0.6。
控制部104·8可以如图104例示的那样，由通用的个人计算机等构成。该计算机包括根据规定的程序来执行各种控制、运算处理的控制部主体104·11、显示主体104·11的处理结果的CRT 104·12、以及操作员用于输入命令的键盘或鼠标等输入部104·13。当然，也可以由缺陷检查装置专用的硬件或工作站等来构成控制部104·8。
控制部主体104·11包括未图示的CPU、RAM、ROM、硬盘、显示板等各种控制板等。在RAM或硬盘等存储器中，分配了用于存储从检测器104·7接收到的电信号、即晶片W的二次电子图像的数字图像数据的二次电子图像存储区域104·14。此外，在硬盘上，存在预先存储着不存在缺陷的晶片的基准图像数据的基准图像存储部104·15。再者，在硬盘上，除了保存着控制整个缺陷检查装置的控制程序之外，还保存着从存储区域104·14读取二次电子图像数据、根据该图像数据按照规定的算法来自动检测晶片W的缺陷的缺陷检测程序104·16。该缺陷检测程序104·16如后面进一步详细描述的那样，具有匹配从基准图像存储部104·15得出的基准图像、和实际检测出的二次电子束图像、自动检测缺陷部分、在判断为有缺陷的情况下警告显示给操作员的功能。此时，也可以在CRT 104·12的显示部上显示二次电子图像104·17。
接着，以图105至图107的流程图为例来说明该实施方式的缺陷检查装置的作用。首先，如图105的主例程的流程所示，将作为检查对象的晶片W设置到工作台104·5上(步骤105·1)。这也可以是如前所述将加载器上保存着的多个晶片W都逐片自动设置到工作台104·5上的方式。
接着，分别取得在晶片W表面的XY平面上一边部分重合一边位移的多个被检查区域的图像(步骤105·2)。所谓这些应取得图像的多个被检查区域如图108所示，是指晶片检查表面108·1上由参照号码108·2a、108·2b、…、108·2k、…所示的矩形区域，可知它们在晶片的检查图形108·3周围一边部分地重合一边偏移位置。例如，如图109所示，取得16个被检查区域的图像109·1(被检查图像)。这里，图109所示的图像的矩形格子相当于1个像素(或者也可以是比像素大的块单位)，其中涂黑的格子相当于晶片W上的图形的图像部分。该步骤105·2的细节将在后面用图106的流程图来描述。
接着，将步骤105·2中取得的多个被检查区域的图像数据与存储部104·15中存储的基准图像数据分别比较对照(图105的步骤105·3)，判定在上述多个被检查区域网罗的晶片检查面上是否有缺陷。在该工序中，执行所谓的图像数据之间的匹配处理，其细节将在后面用图107的流程图来描述。
在由步骤105·3的比较结果判定为上述多个被检查区域网罗的晶片检查面上有缺陷的情况下(步骤105·4肯定判定)，警告操作员存在缺陷(步骤105·5)。作为警告的方法，例如可以在CRT 104·12的显示部上显示通知存在缺陷的消息，或者与此同时显示存在缺陷的图形的放大图像104·17。也可以将这种缺陷晶片立即从试样室取出，保存到与没有缺陷的晶片不同的保管场所中(步骤105·6)。
在步骤105·5的比较处理的结果，是判定为晶片W没有缺陷的情况下(步骤105·4的否定判定)，对当前作为检查对象的晶片W判定是否还有应检查的区域(步骤105·7)。在还有应检查的区域的情况下(步骤105·7的肯定判定)，驱动工作台104·5，使晶片W移动，使得将要检查的其他区域落入一次电子束的照射区域内(步骤105·8)。其后，返回到步骤105·2对该其他检测区域重复同样的处理。
在已没有应检查的区域的情况下(步骤105·7否定判定)，或者在剔取缺陷晶片的工序(步骤105·6)后，判定当前作为检查对象的晶片W是否是最后一个晶片，即在未图示的加载器上是否已没有未检查的晶片(步骤105·9)。在不是最后一个晶片的情况下(步骤105·9否定判定)，将检查完毕的晶片保管到规定的保存部位中，代之以将新的未检查的晶片设置到工作台104·5中(步骤105·10)。其后，返回到步骤105·2并对该晶片重复同样的处理。在是最后一个晶片的情况下(步骤105·9肯定判定)，将检查完毕晶片保管到规定的保存部位中，结束全部工序。对每个盒或各晶片决定识别号，识别、监视正在检查的晶片，例如防止晶片的重复检查等。
接着，根据图106的流程图来说明步骤105·2的处理的流程。在该图中，首先，将图像号i设置为初值1(步骤106·1)。该图像号是向多个被检查区域图像分别依次赋予的识别号。接着，对设置的图像号为i的被检查区域决定图像位置(Xi，Yi)(步骤106·2)。该图像位置被定义为用于划定被检查区域的该区域内的特定位置、例如该区域内的中心位置。此时，i＝1，所以为图像位置(X1，Y1)，这例如相当于图108所示的被检查区域108·2a的中心位置。所有被检查图像区域的图像位置是预定的，例如被存储在控制部104·8的硬盘上，在步骤106·2中被读出。
接着，偏转控制器104·10向偏转电极104·9施加电位，使得通过图104的偏转电极104·9的一次电子束被照射到步骤106·2中决定的图像位置(Xi，Yi)的被检查图像区域(图106的步骤106·3)。
接着，从电子枪104·1放出一次电子束，通过静电透镜104·2、E×B偏转器104·3、物镜104·4及偏转电极104·9，照射到设置的晶片W表面上(步骤106·4)。此时，一次电子束由偏转电极104·9形成的电场来偏转，照射到晶片检查表面108·1上的图像位置(Xi，Yi)的整个被检查图像区域上。在图像号i＝1的情况下，被检查区域成为108·2a。
从照射了一次电子束的被检查区域放出二次电子及/或反射电子(以下简称“二次电子”)。因此，用放大投影系统的静电透镜104·6使产生的二次电子束以规定的倍率成像到检测器104·7上。检测器104·7检测成像的二次电子束，变换为每个检测元件的电信号即数字图像数据并输出(步骤106·5)。然后，将检测出的图像号i的数字图像数据传送到二次电子图像存储区域104·14上(步骤106·6)。
接着，将图像号i加1(步骤106·7)，判定递增了的图像号(i+1)是否超过了一定值iMAX(步骤106·8)。该iMAX是应取得的被检查图像的数目，在图109的上述例子中是“16”。
在图像号i未超过一定值iMAX的情况下(步骤106·8否定判定)，再次返回到步骤106·2，对递增的图像号(i+1)再次决定图像位置(Xi+1，Yi+1)。该图像位置是从在前面的例程决定的图像位置(Xi，Yi)、沿X方向及/或Y方向移动了规定距离(ΔXi，ΔYi)的位置。在图108的例子中，被检查区域为从(X1，Y1)只沿Y方向移动而得的位置(X2，Y2)，为虚线所示的矩形区域108·2b。其中，(ΔXi，ΔYi)(i＝1，2，...iMAX)的值，可以根据晶片检查面108·1的图形108·3从检测器104·7的视场实际经验上偏移多少这一数据、和被检查区域的数目及面积来适当决定。
然后，对iMAX个被检查区域依次重复执行步骤106·2至106·7的处理。这些被检查区域如图108所示，在晶片的检查面108·1上，一边部分地重合一边偏移位置，使得在移动了k次的图像位置(Xk，Yk)上为被检查图像区域108·2k。这样，图109例示的16个被检查图像数据被取得到图像存储区域104·14中。取得的多个被检查区域的图像109·1(被检查图像)如图109例示的那样，可知部分地或完全取入了晶片检查面108·1上的图形108·3的图像109·2。
在递增的图像号i超过了iMAX的情况下(步骤106·8肯定判定)，使该子例程返回并转移到主例程的比较工序。
其中，步骤106·6中传送到存储器中的图像数据由检测器104·7检测出的各像素的二次电子的强度值(所谓的β数据)组成，但是为了在后级的比较工序(步骤105·3)中与基准图像矩形进行匹配运算，所以可以在实施了各种运算处理的状态下保存在存储区域104·14中。在这种运算处理中，例如有用于使图像数据的尺寸及/或浓度与基准图像数据的尺寸及/或浓度一致的归一化处理、将规定像素数以下的孤立的像素组作为噪声来除去的处理等。再者，也可以不是单纯的β数据，而是在不降低高清晰度图形的检测精度的范围内数据压缩变换为提取出检测图形的特征矩形。作为这种特征矩阵，例如有将M×N个像素组成的二维的被检查区域分割为m×n(m＜M，n＜N)个块、将各块中包含的像素的二次电子强度值的总和(或该总和值除以整个被检查区域的总像素数所得的归一化值)作为各矩阵分量而成的m×n特征矩阵等。在此情况下，基准图像数据也以与此相同的表现来存储。本发明实施方式中所说的图像数据，当然包含单纯的β数据，包含这样用任意算法特征提取出的图像数据。
接着，根据图107的流程图来说明步骤105·3的处理的流程。首先，控制部104·8的CPU从基准图像存储部104·15(图104)将基准图像数据读取到RAM等工作存储器中(步骤107·1)。该基准图像在图109中由参照号码109·3来表示。然后，将图像号i复位到1(步骤107·2)，从存储区域104·14将图像号为i的被检查图像数据读出到工作存储器中(步骤107·3)。
接着，匹配读出的基准图像数据和图像i的数据，计算两者间的距离值Di(步骤107·4)。该距离值Di表示基准图像和被检查图像i之间的类似度，距离值越大，则表示基准图像和被检查图像之间的差异越大。作为该距离值Di，只要是表示类似度的量即可，可以采用任意量。例如，在图像数据由M×N个像素组成的情况下，也可以将各像素的二次电子强度(或特征量)看作M×N维空间的各位置矢量分量，计算该M×N维空间上的基准图像矢量及图像i矢量间的欧几米德距离或相关系数。当然，也可以计算欧几米德距离以外的距离、例如所谓的街区距离等。再者，在像素数大的情况下，运算量庞大，所以也可以如上所述计算用m×n特征矢量表示的图像数据之间的距离值。
接着，判定算出的距离值Di是否小于规定的阈值Th(步骤107·5)。该阈值Th作为判定基准图像和被检查图像之间的充分一致时的基准通过实验来求。在距离值Di小于规定的阈值Th的情况下(步骤107·5肯定判定)，判定为在该晶片W的该检查面1034上“没有缺陷”(步骤107·6)，使本子例程返回。即，哪怕被检查图像中有1个与基准图像大致一致，都判定为“没有缺陷”。这样无需与所有被检查图像矩形匹配，所以能够进行高速判定。在图109的例子的情况下，可知第3行第3列的被检查图像相对于基准图像无位置偏移地大致一致。
在距离值Di在规定的阈值Th以上的情况下(步骤107·5否定判定)，将图像号i递增1(步骤107·7)，判定递增了的图像号(i+1)是否超过了一定值iMAX(步骤107·8)。
在图像号i未超过一定值iMAX的情况下(步骤107·8否定判定)，再次返回到步骤107·3，对递增了的图像号(i+1)读出图像数据，重复同样的处理。
在图像号i超过了一定值iMAX的情况下(步骤107·8肯定判定)，判定为在该晶片W的该检查面1034上“有缺陷”(步骤107·9)，使本子例程返回。即，如果不是所有被检查图像与基准图像大致一致，则判定为“有缺陷”。
以上是工作台装置的各实施方式，但是本发明并不仅限于上述例子，在本发明的主旨的范围内可以任意适当变更。
例如，作为被检查试样，以半导体晶片W为例，但是本发明的被检查试样不限于此，可以选择能够用电子束来检测缺陷的任意东西。例如也可以将向晶片上形成了曝光用图形的掩模等作为检查对象。
此外，本发明不仅也能够适用于用电子以外的带电粒子束进行缺陷检测的装置，还能够应用于能够取得可检查试验的缺陷的图像的任意装置。
再者，偏转电极104·9不仅可以放置在物镜104·4和晶片W之间，而且只要能够变更一次电子束的照射区域，可以放置在任意位置上。例如有E×B偏转器104·3和物镜104·4之间、电子枪104·1和E×B偏转器104·3之间等。再者，也可以通过控制E×B偏转器104·3生成的场，来控制该偏转方向。即，也可以使E×B偏转器104·3兼有偏转电极104·9的功能。
此外，在上述实施方式中，在进行图像数据之间的匹配时，采用了像素间的匹配及特征矢量间的匹配中的某一种，但是也可以组合两者。例如，首先用运算量少的特征矢量进行高速匹配，对其结果是类似度高的被检查图像用更详细的像素数据进行匹配，通过这样的二级处理，能够同时实现高速化和精度。
此外，在本发明的实施方式中，只用一次电子束的照射区域的位置偏移来应对被检查图像的位置偏移，但是也可以将在匹配处理之前或其期间在图像数据上搜索最佳匹配区域的处理(例如检测相关系数高的区域并匹配)和本发明组合。由此，能够用本发明的一次电子束的照射区域的位置偏移来应对被检查图像的大的位置偏移，并且用后级的数字图像处理来吸收比较小的位置偏移，所以能够提高缺陷检测的精度。
再者，作为缺陷检查用的电子束装置，示出了图104的结构，但是电子光学系统等可以任意适当变更。例如，图104所示的缺陷检查装置的电子束照射部件(104·1、104·2、104·3)是从垂直上方使一次电子束入射到晶片W的表面上的形式，但是也可以省略E×B偏转器，使一次电子束斜着入射到晶片W的表面上。
此外，图105的流程图的流程也不限于此。例如在步骤105·4中对判定为有缺陷的试样不检查其他区域的缺陷，但是也可以变更处理的流程，以便网罗全部区域来检测缺陷。此外，如果能够放大一次电子束的照射区域，用1次照射来覆盖试样的大致全部检查区域，则可以省略步骤105·7及步骤105·8。
如以上详细说明的那样，根据本实施方式的缺陷检查装置，分别取得一边在试样上部分重合一边相互位移的多个被检查区域的图像，通过比较这些被检查区域的图像和基准图像，来检查试样的缺陷，所以得到下述优良的效果：能够防止被检查图像和基准图像之间的位置偏移造成的缺陷检查精度降低。
再者，根据本发明的器件制造方法，用上述缺陷检查装置来进行试样的缺陷检查，所以得到下述优良的效果：能提高产品的成品率及防止出厂缺陷产品。
2-7-8)器件制造方法
接着，参照图110及图111来说明本发明的半导体器件的制造方法的实施方式。图110是本发明的半导体器件的制造方法的一实施方式的流程图。该实施方式的制造工序包含以下主工序。
(1)制造晶片的晶片制造工序(或准备晶片的晶片准备工序)(步骤110·1)
(2)制造曝光所使用的掩模的掩模制造工序(或准备掩模的掩模准备工序)(步骤110·2)
(3)对晶片进行所需的加工处理的晶片加工工序(步骤110·3)
(4)逐个切下晶片上形成的芯片、使其能够动作的芯片组装工序(步骤110·4)
(5)检查制造出的芯片的芯片检查工序(步骤110·5)
其中，上述各个主工序还由几个子工序组成。在这些主工序中，对半导体器件的性能有决定性的影响的是晶片加工工序3。在该工序中，将设计出的电路图形依次层叠到晶片上，形成许多作为存储器或MPU来动作的芯片。该晶片加工工序包含以下各工序。
(A)形成作为绝缘层的电介质薄膜、布线部、或作为电极部金属薄膜的薄膜形成工序(采用CVD或溅射等)
(B)氧化该薄膜层或晶片基板的氧化工序
(C)为了选择性地加工薄膜层或晶片基板等而用掩模(中间掩模(レチクル))来形成光刻胶图形的光刻工序
(D)根据光刻胶图形来加工薄膜层或基板的蚀刻工序(例如采用干法蚀刻技术)
(E)离子/杂质注入扩散工序
(F)光刻胶剥离工序
(G)检查已加工的晶片的工序
其中，晶片加工工序重复进行所需的层数，制造按设计来动作的半导体器件。
图111是构成图110的晶片加工工序的核心的光刻工序的流程图。该光刻工序包含以下各工序。
(a)向在前级的工序中形成了电路图形的晶片上涂布光刻胶的光刻胶涂布工序(步骤111·1)
(b)对光刻胶进行曝光的工序(步骤111·2)
(c)对曝光过的光刻胶进行显影来得到光刻胶的图形的显影工序(步骤111·3)
(d)用于稳定显影过的光刻胶图形的退火工序(步骤111·4)
上述半导体器件制造工序、晶片加工工序、光刻工序是周知的，无需进一步说明。
如果上述(G)的检查工序中采用本发明的缺陷检查方法、缺陷检查装置，则即使是具有微细图形的半导体器件，也能够生产率很好地检查，所以也能够全数检查，能够提高产品的成品率，防止出厂缺陷产品。
2-7-9)检查
用图112来说明上述(G)的检查工序中的检查过程。一般采用了电子束的缺陷检查装置很昂贵，并且生产率也比其他工艺装置低，所以目前用于认为最需要检查的重要的工序(例如蚀刻、成膜、或CMP(化学机械研磨)平坦化处理等)之后、以及布线工序中更微细的布线工序部分、即布线工序的1至2工序、及前一工序的门布线工序等中。特别是寻找具有设计规则在100nm以下、即100nm以下的线宽的布线或直径在100nm以下的通孔等的形状缺陷或电缺陷、并且反馈给工艺很重要。
被检查的晶片通过大气输送系统及真空输送系统，定位在超精密X-Y工作台上后，由静电吸盘机构等来固定，以后根据(图112)的过程来进行缺陷检查等。首先用光学显微镜按照需要来进行各管芯的位置确认、或各场所的高度检测并存储。光学显微镜此外还缺点缺陷等想观看的地方的光学显微镜像，也用于与电子束像进行比较等。接着进行电子光学系统的条件设定，用电子束像来修正光学显微镜中设定的信息，提高精度。
接着将与晶片的种类(处在哪个工序之后；晶片的尺寸是200mm还是300mm等)相应的配方的信息输入到装置中，之后进行检查场所的指定、电子光学系统的设定、检查条件的设定等后，一边进行图像取得一边始终实时地进行缺陷检查。单元之间的比较、管芯比较等由包括算法的高速的信息处理系统来进行检查，按照需要向CRT等输出结果，或存储到存储器中。
在缺陷中有颗粒缺陷、形状异常(图形缺陷)、及电(布线或通孔等的断线及导通不良)缺陷等，也可以自动实时区别它们，或者进行缺陷的大小、或致命缺陷(使得芯片不能使用的重大缺陷等)的分类。特别是在对线宽在100nm以下的布线或直径在100nm以下的通孔等上述缺陷进行分类时很有效。电缺陷的检测通过检测对比度异常来实现。例如导通不良的场所通过照射电子束(500eV左右)通常带正电，对比度降低，所以能够与正常的场所相区别。此情况下的所谓的电子束照射部件，除了通常检查用的电子束照射部件以外，另外还指为了使电位差产生的对比度明显而设置的低电位(能量)的电子束产生部件(热电子产生、UV/光电子)。在向检查对象区域照射检查用的电子束前，产生、照射该低电位(能量例如在100eV以下)的电子束。在照射检查用的电子束本身能够使得带正电的映像投射方式的情况下，有些规格无需另外设置低电位的电子束产生部件。此外，可以通过向晶片等使用施加相对于基准电位为正或负的电位等而产生的(由于流动难度因元件的正方向或反方向而异而产生的)对比度的差异来进行缺陷检测。
电位差产生的对比度也可以变换为对显示电位对比度数据很有效的信号的图像来显示。可以分析电位对比度图像，识别处于比期待的值高或低的电压的构造体、即绝缘不良或导通不良、缺陷。例如，通过从晶片上的不同管芯分别取得电位对比度图像，检测其差异，来识别缺陷。此外，通过根据CAD数据等设计数据生成与被检查管芯的电位对比度图像等价的图像数据，检测该图像数据和从晶片上的被检查管芯取得的电位对比度图像之间的差异来识别缺陷。
也可以用于线宽测定装置及对齐精度测定。被检查的晶片的信息、例如盒号、晶片号(或批号)等，它们当前处于何种位置或状态，都被存储管理着。因此，不发生错误地进行2次以上的检查、或者未检查的问题。
2-8)检查方法
2-8-1)概要
检查的基本流程示于图113。首先在包含了对准动作113·1的晶片输送之后，创建设定与检查有关系的条件等的配方(113·2)。配方对被检查晶片最低需要1种，但是为了应对多种检查条件，也可以对1片被检查晶片存在多个配方。此外，在相同图形的被检查晶片有多片的情况下，也可以用一种配方来检查多个晶片。图113的路径113·3示出了在这样用过去创建的配方进行检查的情况下，无需在检查动作紧前创建配方。以下，在图113中，
检查动作113·4根据配方中记载的条件、序列来检查晶片。缺陷提取是每当在检查动作中发现缺陷时立即进行；大致并行地执行以下动作：
a)进行缺陷分类(113·5)、向结果输出文件中添加提取缺陷信息和缺陷分类信息的动作；
b)将提取缺陷图像添加到图像专用结果输出文件或文件中的动作；
c)将提取缺陷的位置等缺陷信息显示在操作画面上的动作。
以被检查晶片为单位的检查结束后，大致并行地执行以下动作：
a)关闭并保存结果输出文件的动作；
b)在来自外部的通信是请求检查结果的情况下，发送检查结果的动作；
c)排出晶片的动作。
在设定了连续地检查晶片的情况下，输送下一个被检查晶片，并重复上述一系列动作。
以下，进一步详细描述图113的流程。
(1)配方创建
所谓配方，是与检查有关系的条件等的设定文件，也可以保存。在检查时或检查前使用配方来进行装置设定，而所谓配方中记载的与检查有关系的条件，是指：
a)检查对象管芯
b)管芯内部检查区域
c)检查算法
d)检测条件(检查灵敏度等缺陷提取所需的条件)
e)观察条件(倍率、透镜电压、工作台速度、检查顺序等观察所需的条件)等。具体的c)检查算法将在后面描述。
其中，检查对象管芯的设定如图114所示，对操作画面上显示的管芯图画面，操作员指定要检查的管芯。在图114的例子中，将晶片端面的管芯1和前一工序中判定为明显不良的管芯2设为灰色无效(グレイアウト)并从检查对象中删除，将其余作为检查对象管芯。此外，也具有根据离晶片端面的距离或前一工序中检测出的管芯的合格与否信息来自动指定检查管芯的功能。
此外，管芯内部的检查区域的设定是操作员根据用光学显微镜或EB显微镜取得的图像用鼠标等输入设备对如图115所示显示操作画面上的管芯内部检查区域设定画面进行指定。在图115的例子中，设定了实线所指的区域115·1和虚线所指的区域115·2。
区域115·1将大致整个管芯作为设定区域。将检查算法设为相邻管芯比较法(管芯-管芯检查)，对该区域的检测条件、观察条件的细节另外设定。区域115·2将检查算法设为阵列检查，对该区域的检测条件、观察条件的细节另外设定。即能够设定多个检查区域，而且检查区域能够分别设定独自的检查算法或检查灵敏度的条件。此外，检查区域也可以重合，也可以对同一区域同时处理不同的检查算法。
(2)检查动作
检查是对被检查晶片如图116所示细分为扫描宽度进行扫描。扫描宽度大致由线传感器的长度来决定，但是设定得使线传感器的端部略微重叠。这是为了在对检测出的缺陷最终进行统一处理的情况下判断行间的连续性或在进行比较检查时确保用于进行图像对准的余量。该重叠量对2048个点的线传感器是16个点左右。
扫描方向及序列示意性地示于图117。即，为了缩短检查时间，操作员能够选择双向动作A、出于机械限制的单向动作B等。
此外，也具有根据配方的检查对象管芯设定来自动计算减少扫描量的动作来进行检查的功能。图118-1是扫描管芯118·1为1个的情况下的扫描例，不进行不必要的扫描。
2-8-2)检查算法
本装置进行的扫描的算法大致分为以下2种：
1.阵列检查(单元检查)
2.随机检查(管芯检查)
如图118·2所示，管芯主要被分为存储器所用的采用了周期性构造的单元部118·2、和不采取周期性构造的随机部118·3。采用了周期性构造的单元部118·2的比较对象在同一管芯中有多个，所以能够通过在同一管芯中的单元之间进行比较来检查。另一方面，随机部118·3在同一管芯中没有比较对象，所以需要进行管芯之间的比较。随机检查根据比较对象而进一步如下区分：
a)相邻管芯比较法(Die-Die(管芯-管芯)检查)；
b)基准管芯比较法(Die-Any Die(管芯-任意管芯)检查)；
c)CAD数据比较法(CAD Data-Any Die，CAD数据-任意管芯检查)。
一般称为金模板方式的方式表示上述b)和c)，在基准管芯比较法中将基准管芯作为金模板，在CAD数据比较法中将CAD数据作为金模板。
以下，描述各算法的动作。
2-8-2-1)阵列检查(单元检查)
阵列检查适用于周期性构造的检查。DRAM单元等是其一例。
检查是比较作为基准的参照图像和被检查图像，将其差分作为缺陷来提取。参照图像和被检查图像可以是二值化图像，为了提高检测精度，也可以是多值图像。
缺陷可以是参照图像和被检查图像的差分本身，但是也可以根据检测出的差分的差分量或有差分的像素的合计面积等差分信息，来进行用于防止误检测的二维判定。
在阵列检查中，参照图像和被检查图像的比较以构造周期为单位来进行。即也可以一边读出用CCD等一并取得的图像一边以1个构造周期为单位来进行比较，如果参照图像以n个构造周期为单位，则可以同时比较n个构造周期单位。
参照图像的生成方法的一例示于图119，这里描述以1个构造周期为单位来进行比较的例子，所以示出以1个构造周期为单位的生成。也可以在同一方法中将周期数设为n。
作为前提，图119中的检查方向是A。此外，将周期4设为被检查周期。周期的大小由操作员一边观看图像一边输入，所以在图119中周期1至6可以容易地识别。
参照周期图像是在各像素上将被检查周期紧前的周期1至3相加、平均来生成的。即使1至3中的某一个存在缺陷，由于进行了平均处理，所以影响小。比较该形成的参照周期图像和被检查周期图像4来提取缺陷。
接着在检查被检查周期图像5的情况下，将周期2至4相加平均来生成参照周期图像。以下同样根据取得被检查周期图像以前得到的图像，来生成被检查周期图像并使检查连续。
2-8-2-2)随机检查(管芯检查)
随机检查可以不受管芯的构造限制而使用。检查是比较作为基准的参照图像和被检查图像，将其差分作为缺陷来提取。参照图像和被检查图像可以是二值化图像，为了提高检测精度，也可以是多值图像。缺陷可以是参照图像和被检查图像的差分本身，但是也可以根据检测出的差分的差分量或有差分的像素的合计面积等差分信息，来进行用于防止误检测的二维判定。随机检查可以按参照图像的求法来分类。以下描述其动作。
A.相邻管芯比较法(Die-Die检查)
参照图像是与被检查图像邻接的管芯。与和被检查图像相邻的2个管芯进行比较来判断缺陷。即在图120和图121中，在设定开关121·4、开关121·5使得图像处理装置的存储器121·1和存储器121·2连接在来自摄像机121·3的路径121·41上的状况下，具有以下的步骤。
a)根据扫描方向将管芯图像1从路径121·41保存到存储器121·1中的步骤。
b)将管芯图像2从路径121·41保存到存储器121·2中的步骤。
c)与上述b)同时，一边从路径121·42取得管芯图像2、一边比较取得的管芯图像2和管芯上的相对位置相同的存储器121·1中保存的图像数据来求差分的步骤。
d)保存上述c)的差分的步骤。
e)将管芯图像3从路径121·41保存到存储器121·1中的步骤。
f)与上述e)同时，一边从路径121·42取得管芯图像3、一边比较取得的管芯图像3和管芯上的相对位置相同的存储器121·2中保存的图像数据来求差分的步骤。
g)保存上述f)的差分的步骤。
h)根据上述d)和g)中保存的结果来判定管芯图像2的缺陷的步骤。
i)在以下连续的管芯上重复a)至h)的步骤。
在根据设定在上述c)、f)中求差分前，进行要比较的2个图像的位置对准：校正得没有位置差。或者浓度对准：校正得没有浓度差。或者有时进行该两个处理。
B.基准管芯比较法(Die-Any Die检查)
由操作员来指定基准管芯。基准管芯是晶片上存在的管芯或检查以前保存着的管芯图像，首先扫描或传送基准管芯并将图像保存到存储器中作为参照图像。即在图121和图122中具有以下的步骤。
a)操作员从被检查晶片的管芯中或从检查以前保存着的管芯图像中选择基准管芯的步骤。
b)在基准管芯存在于被检查晶片中的情况下，设定开关121·4、开关121·5，使得图像处理装置的存储器121·1或存储器121·2中的至少一个连接在来自摄像机121·3的路径121·41上的步骤。
c)在基准管芯是检查以前保存着的管芯图像的情况下，设定开关121·4、开关121·5，使得图像处理装置的存储器121·1或存储器121·2中的至少一个连接在来自保存着管芯图像--参照图像的存储器121·6的路径121·41上的步骤。
d)在基准管芯存在于被检查晶片中的情况下，扫描基准管芯并将基准管芯图像--参照图像传送到图像处理装置的存储器中的步骤。
e)在基准管芯为检查以前保存着的管芯图像的情况下，无需扫描、将基准管芯图像--参照图像传送到图像处理装置的存储器中的步骤。
f)比较依次扫描被检查图像而得到的图像、被传送了基准管芯图像--参照图像的存储器的图像、以及管芯上的相对位置相同的图像数据来求差分的步骤。
g)根据上述f)中得到的差分来判定缺陷的步骤。
h)以下连续如图124所示对整个晶片检查相对于被检查管芯的管芯原点与基准管芯的扫描位置相同的部分、一边变更基准管芯的扫描位置一边重复上述d)至g)直至检查整个管芯的步骤。
根据设定，在上述f)中求差分前，进行要比较的2个图像的位置对准：校正成没有位置差。或者浓度对准：校正成没有浓度差。或者有时进行该两个处理。
在上述d)或e)中图像处理装置的存储器中存储的基准管芯图像可以是基准管芯全部，也可以作为基准管芯的一部分一边更新一边进行检查。
C.CAD数据比较法(CAD Data-Any Die检查)
在图123所示的半导体制造的工序中，根据通过CAD进行的半导体图形设计工序的输出--CAD数据来创建参照图像作为基准图像。基准图像可以是整个管芯或包含检查部分的一部分管芯。
此外，该CAD数据通常是矢量数据，如果不变换为与通过扫描动作得到的图像数据等价的光栅数据就不能用作参照图像。这样在CAD数据加工作业中进行以下的变换。
a)将CAD数据--矢量数据变换为光栅数据。
b)上述a)是以检查时扫描被检查管芯而得到的图像扫描宽度为单位来进行。
c)上述b)变换扫描被检查管芯而得到的预定的图像和管芯上的相对位置相同的图像数据。
d)上述c)重叠地进行检查扫描和变换作业。
上述的a)～d)是为了高速化而以图像扫描宽度为单位进行变换的例子，但是即使不将变换单位固定为图像扫描宽度也可以进行检查。此外，作为将矢量数据变换为光栅数据的作业的附加的功能，有以下的至少1种。
a)光栅数据的多值化功能。
b)对于上述a)，鉴于检查装置的灵敏度来设定多值化的渐变权重、偏移量的功能。
c)在将矢量数据变换为光栅数据后进行膨胀、收缩等加工像素的图像处理。
在图121中，示出用CAD数据比较法进行检查的步骤。
a)用计算机1将CAD数据变换为光栅数据，而且用上述附加功能来生成参照图像并保存到存储器121·6中的步骤。
b)设定开关121·4、开关121·5，使得图像处理装置的存储器121·1或存储器121·2中的至少一个连接在来自存储器121·6的路径121·7上的步骤。
c)将存储器121·6的参照图像传送到图像处理装置的存储器中的步骤。
d)比较依次扫描被检查图像而得到的图像、被传送了参照图像的存储器的图像、以及管芯上的相对位置相同的图像数据，来求差分的步骤。
e)根据上述d)中得到的差分来判定缺陷的步骤。
f)以下连续如图124所示将基准管芯的扫描位置作为参照图像对整个晶片检查被检查管芯的相同的部分、一边变更基准管芯的扫描位置一边重复上述a)至e)，直至检查整个管芯的步骤。
根据设定，在上述d)中求差分前进行要比较的2个图像的位置对准：校正得没有位置差。或者浓度对准：校正得没有浓度差。或者有时进行该两个处理。
在上述c)中，图像处理装置的存储器中存储的基准管芯图像可以是基准管芯全部，也可以作为基准管芯的一部分一边更新一边进行检查。
2-8-2-2’)同时进行单元检查和管芯检查的方法
至此，说明了检查周期性构造的阵列检查(单元检查)和随机检查的算法，但是也可以同时进行单元检查和管芯检查。即，分别处理单元部和随机部，在单元部中在管芯内进行单元之间的比较，同时在随机部中，进行邻接的管芯、基准管芯或CAD数据之间的比较。这样，能够大幅度缩短检查时间，生产率提高。
其中，在此情况下，分别独立地具有单元部的检查电路较合适。此外，如果不同时进行检查，则也可以具有1个检查电路，设定成能够切换单元检查用和随机检查用的软件，通过切换软件来执行比较检查。即，在适用多个处理的算法来处理图形的检查的情况下，这些算法可以准备不同的电路来同时进行处理，也可以设置与它们对应的算法并用1个电路切换来进行处理。不管是哪一种，在单元部的类型有多个、它们在各个单元之间进行比较、还对随机部在管芯之间或管芯和CAD数据之间进行比较的情况下，也能够适用本发明。
2-8-2-3)焦点匹配
聚焦功能的基本流程示于图125。首先在包含了对准动作的晶片输送之后，创建设定了与检查有关系的条件等的配方。作为该配方之一，有焦点匹配配方，根据这里设定的焦点信息，在检查动作及复查动作时进行自动聚焦。以下，说明焦点匹配配方的创建过程及自动聚焦的动作过程。
焦点匹配配方的创建过程
焦点匹配配方在例子中具有独立的输入画面，操作员执行下述步骤来创建配方，但是也可以附加到出于别的目的所设的输入画面上。
a)输入焦点值的输入管芯位置或管芯中的图形等、焦点匹配坐标的步骤。图126的开关126·1。
b)设定自动测定焦点值时所需的管芯图形的步骤。该步骤在不自动测定焦点值的情况下可以跳过。
c)设定上述a)中决定出的焦点匹配坐标的最佳焦点值的步骤。
其中，在a)的步骤中操作员也可以指定任意管芯，但是也可以进行选择所有管芯、或选择每次n个管芯等设定。此外，输入画面由操作员选择晶片内的管芯排列的示意图、或使用了实际图像的图像都可以。
其中，在c)的步骤中，操作员在通过手动由与聚焦用电极的电压值联动的聚焦开关126·2设定的模式(图126的开关126·3)、和自动求焦点值的模式(图126的开关126·4)中进行选择、设定。
焦点值自动测定过程：
在上述c)的步骤中自动求焦点值的过程，例如在图127中是：
a)求焦点位置Z＝1的图像，计算其对比度。
b)在Z＝2、3、4上也进行上述a)。
c)从上述a)、b)中得到的对比度值回归，求对比度函数(图127)。
d)用计算来求得到对比度函数的最大值的Z，将其作为最佳焦点值。
例如在自动测定焦点值时所需的管芯图形选择了图128的线和间距的情况下，呈现良好的结果，但是如果有黑白图形，则对比度可以不依赖于形状来计测。
通过进行a)至d)来求1点的最佳焦点值。此时的数据形式是(X，Y，Z)XY：求出焦点的坐标、Z：最佳焦点值的组，存在焦点匹配配方中决定出的焦点匹配坐标数(X，Y，Z)。它是焦点匹配配方的一部分，将其称为焦点匹配文件。
自动聚焦的动作过程：
从焦点匹配配方中取得图像的检查动作、在复查动作时将焦点设定为最佳焦点的方法通过下述步骤来进行。
a)根据创建焦点匹配配方时创建的焦点匹配文件1来进一步细分位置信息，用计算来求此时的最佳焦点，创建细分化的焦点匹配文件2。
b)上述a)的计算用插值函数来进行。
c)上述b)的插值函数是线形插值或样条插值等，在创建焦点匹配配方时由操作员指定。
d)监视工作台的XY位置，将聚焦用电极的电压变更为适合当前的XY位置的焦点匹配文件2)中记载的焦点值。
更具体地说明。在图129中，黑点是焦点匹配文件1的焦点值，圆圈是焦点匹配文件2的焦点值，
1.在焦点匹配文件的焦点值之间，用焦点匹配文件的焦点值来进行插值。
2.根据扫描使焦点位置Z变化，维持着最佳焦点。此时焦点匹配文件(圆圈)之间，在下一变更的位置之前保持着值。
2-8-2-4)光刻余量测定
以下，说明与光刻余量测定有关的实施方式。
(1)实施方式10(光刻余量测定1)
概要
1.求曝光机的条件范围及最佳条件。对象是焦点。
2.检查装置的应用方法不限于电子束映像方式或扫描方式。即，也可以是采用了使用光的方式、电子束方式、及将它们与映像方式或扫描方式任意组合所得的方式的方法。
3.基准管芯比较法(Die-Any Die检查)的应用
图130是实施方式1的动作的流程。以下根据该图来进行说明。
在工序130·1中，作为例子，将图131所示的焦点条件和曝光时间条件作为参数使条件变化，二维地在晶片上进行曝光。此外，设1个曝光像(シヨツト)＝1个管芯的图像图形。
许多步进曝光机一般具有称为TEST曝光的自动使参数变化来曝光的功能，所以也可以直接使用该功能。
在工序130·2中，可以有显影、光刻胶剥离、蚀刻、CVD、CMP、电镀等工序，特别是在用电子束进行的观察中，光刻胶因充电而难以观察，所以在本实施方式中，进行显影、光刻胶剥离、电镀之前的工序。最好观察光刻胶。
用图132来说明工序130·3。该工序使用对进行工序130·4的检查装置的由操作员设定的图像的对比度进行计测的功能，将工序图形的最小线和间距部登录为进行对比度计测的区域，并进行了以下的作业。
首先，求出了曝光时间的上限Db和下限Da。在Db以上的曝光时间和Da以下的曝光时间的情况下，对比度值极低，所以排除在检查对象之外。图132中的灰色无效部分。
接着，求出了焦点值的上限Fb和下限Fa。在Fb以上的焦点值和Fa以下的焦点值时，对比度值极低，所以设为排除在检查对象之外。图133中的灰色无效部分。
接着，将Da和Db正中的管芯列Ds、及Fa和Fb正中的管芯列Fs的交点处的管芯选择为最佳曝光条件曝光像。选择这些最佳曝光条件曝光像的工序都自动进行。
在工序130·4中，将图132的基准管芯作为参照图像，将白管芯作为被检查图像，用基准管芯比较法(Die-Any Die检查)来进行检查。
工序130·5利用130·4的检查结果来判定曝光条件。即利用了下述效应：如果曝光条件不合适，则例如管芯图形的线及间距不能分辨，或图形的边缘部变为钝角，发生与基准图像之间的差分，结果是检测为图形缺陷。当然，也有时除了检测曝光条件引起的以外，还检测曝光差错等引起的图形缺陷或颗粒，但是在此情况下进行了再检查。然而，由于概率上发生频度少，所以未成问题。
工序130·5的具体过程是：
1)由于求焦点余量优先，所以将曝光时间固定为图132的Ds，来求焦点值和缺陷个数的关系(图133)。
2)此时，焦点值的判定基准设为不因曝光条件而发生1个缺陷，所以结论是，作为曝光条件允许的焦点值是F1至F2。
3)如果从曝光机、通过用RS232c或Ethernet(以太网)连接的通信路径来传送管芯的位置和其曝光条件，则能够简单地计算出F1和F2具体是何种曝光机表现的数值、单位。在本装置中，也具有判定曝光条件好否、并且变换为能够直接输入到曝光机中的值并显示的功能。
4)此外，如果使用专用通信路径或SEMI标准等的通信路径，则也能够将本检查装置的结果反馈到曝光机。进一步改变曝光条件(曝光时间)来进行以上过程，决定焦点和曝光的余量。
(2)实施方式11(光刻余量测定2)
概要
求曝光机的条件的范围及最佳条件。对象是焦点。
1.检查装置的应用方法不限于电子束映像方式或扫描方式。可以利用光的方式、电子束方式、及将它们与映像方式或扫描方式组合所得的方式。
2.CAD数据比较法(Cad Data-Any Die检查)的应用。
图134是实施方式2的动作的流程。以下根据该图来进行说明。
在工序134·1中，作为例子，将图135所示的焦点条件和曝光时间条件作为参数使条件变化，二维地在晶片上进行曝光。此外，1个曝光像＝1个管芯的图像图形。
许多步进曝光机一般具有称为TEST曝光的自动使参数变化来曝光的功能，所以，也可以直接使用该功能。
在工序134·2中，可以有显影、光刻胶剥离、蚀刻、CVD、CMP、电镀等工序，特别是在用电子束进行的观察中，光刻胶因充电而难以观察，所以在本实施方式中，进行显影、光刻胶剥离、电镀之前的工序。最好只需光刻胶阶段的观察即可。
在工序143·3中根据曝光的曝光像图形的CAD数据来生成想设为尽量最佳的状态的基准图像。此时，进行了图像数据--光栅数据的多值化。如图136所示，例如在图形A、图形B、图形C这些线宽分别不同的图形中，图形C比图形B更细密，但是在用经验来比较图形的白的程度时，图形C的白的程度比图形B更接近黑，在比较图形的黑的程度时，图形C的黑的程度比图形B更接近白，因此不是单纯地作为图像看起来黑的值和看起来白的值这二值，而是考虑图形的形状、细密或晶片上的图形位置等，来进行图像数据的多值化。
此外，同时也考虑观察系统的设定条件、充电或磁场等的影响，对根据CAD数据生成的图像数据进行图像处理，使得在比较实际观察得到的图像和根据CAD数据生成的图像数据时作为疑似缺陷而不识别。
在工序134·4中，将134·3中生成的图像作为参照图像，将晶片上的管芯作为被检查图像，进行管芯比较来进行检查。
工序134·5利用134·4的检查结果来判定曝光条件。即利用了下述效应：如果曝光条件不合适，则例如管芯图形的线及间距不能分辨，或图形的边缘部变为钝角，发生与基准图像之间的差分，结果是检测为图形缺陷。当然，也有时除了检测曝光条件引起的以外，还检测曝光差错等引起的图形缺陷或颗粒，但是在此情况下进行了再检查。然而由于概率上发生频度少，所以未成问题。
工序134·5的具体过程是：
1)由于求焦点余量优先，所以将曝光时间设为用经验得到的固定值，来求此情况下的焦点值和缺陷个数的关系(图137)。
2)此时，焦点值的判定基准设为不因曝光条件而发生1个缺陷，所以结论是，作为曝光条件允许的焦点值是F1至F2。
3)如果从曝光机、通过用RS232c或Ethernet(以太网)连接的通信路径来传送管芯的位置和其曝光条件，则能够简单地计算出F1和F2具体是何种曝光机表现的数值、单位。在本装置中，也具有判定曝光条件好否、并且变换为能够直接输入到曝光机中的值并显示的功能。
4)此外，如果使用专用通信路径或SEMI标准等的通信路径，则也能够将本检查装置的结果反馈到曝光机。
以上描述了曝光条件的光刻余量测定，但是也可以检查曝光用掩模--中间掩模或模板掩模。在此情况下，能够简化决定曝光条件的检查。
3.另一实施方式
3-1)工作台装置的变形例
图138示出本发明的检测装置中的工作台装置的一变形例。
在工作台138·1的Y方向可动部138·2的顶面上安装着沿+X方向和-Y方向(在图139中为左右方向)较大程度地、大致水平地伸出的分隔板138·4，在与X方向可动部138·4的顶面之间始终构成流导很小的节流部138·5。此外，在X方向可动部138·4的顶面上也有同样的分隔板138·6沿±X方向(在图138的(A)中为左右方向)伸出，与工作台138·7的顶面之间始终形成了节流部138·8。工作台台138·7在壳体138·9内用公知的方法被固定在底壁上。
因此，不管试样台138·10移动到哪个位置，都始终形成节流部138·5及138·8，所以即使在移动可动部138·2及138·4时从引导面138·11、138·12放出气体，节流部138·5及138·8也妨碍放出气体的移动，所以能够将照射了带电束的试样附近的空间138·13的压力上升抑制得非常小。
在工作台的可动部138·2的侧面及底面以及可动部138·4的底面上，在静压轴承138·14的周围，形成了图140所示的差动排气用的槽并由该槽来真空排气，所以在形成了节流部138·5、138·8的情况下，从引导面放出的气体由这些差动排气部来主要排气。因此，工作台内部的空间138·15和138·16的压力处于比室C内的压力更大的状态。因此，不仅能够用差动排气槽140·1和140·2对空间138·15、138·16进行排气，而且如果另外设置真空排气的部位则能够降低空间138·15、138·16的压力，能够进一步减小试样附近138·13的压力上升。设有用于此的真空排气通路138·17和138·18。排气通路贯通工作台台138·7及壳体138·9并通向壳体138·9的外部。此外，排气通路138·18被形成在X方向可动部138·4中，在X方向可动部138·4的底面上开着口。
此外，如果设置分隔板138·3、138·6，则需要增大室，以使得室和分隔板不干扰，但是也可以通过使分隔板采用能够伸缩的材料或构造来改善这一点。作为本实施方式，可以采用下述结构：用橡胶来构成分隔板或者将其做成波纹状，将其移动方向的端部在分隔板138·3的情况下固定在X方向可动部138·4上，在分隔板138·6的情况下固定在壳体138·9的内壁上。其中，138·19是镜筒。
图141示出了工作台装置的第2变形例。在该实施方式中，在镜筒的前端部即带电束照射部141·1的周围，构成了圆筒状的分隔件141·2以使得能够与试样W的顶面之间形成节流部。在这种结构中，即使从XY工作台放出气体而使室C内的压力上升，分隔件的内部141·3被分隔件141·2分隔，由真空配管141·4来排气，所以在室C内和分隔件的内部141·3之间产生压力差，将分隔件内部的空间141·3的压力上升抑制得很低。分隔件141·2和试样面上的间隙根据将室C内和照射部141·1周边的压力维持在何种程度来变化，但是大体几十μm至几mm左右是合适的。其中，分隔件141·2内和真空配管用公知的方法连通着。
此外，在带电束照射装置中，有时向试样W施加几kV左右的高电压，如果将导电性的材料设置在试样的附近则有可能引起放电。在此情况下，如果用陶瓷等绝缘物来构成分隔件141·2，则在试样W和分隔件141·2之间不会引起放电。
其中，试样W(晶片)的周围配置的环部件141·5是固定在试样台141·6上的板状的调整零件，被设定为与晶片相同的高度，使得即使在向晶片等试样的端部照射带电束的情况下，也在分隔件141·2前端部的全周上形成微小间隙141·7。由此，不管向试样W的哪个位置上照射带电束，都在分隔件141·2的前端部始终形成一定的微小间隙952，能够保持镜筒前端部周围的空间141·3的压力稳定。
图142示出了另一变形例。在镜筒138·19的带电束照射部141·2的周围设有内置了差动排气构造的分隔件142·1。分隔件142·1呈圆筒状的形状，在其内部形成了圆周槽142·2，从该圆周槽向上方延伸着排气通路142·3。该排气通路经由内部空间142·4连接在真空配管142·5上。分隔件142·1的下端与试样W的顶面之间形成了几十μm至几mm左右的微小间隙。
在这种结构中，即使随着工作台的移动而从工作台放出气体并使室C内的压力上升、使气体流入到前端部即带电束照射部141·2中，分隔件142·1也缩小与试样W的间隙并使流导非常小，所以妨碍气体流入，流入量减少。再者，流入了的气体从圆周槽142·2向真空配管142·5排气，所以向带电束照射部141·2的周围的空间141·6中流入的气体几乎消失，能够将带电束照射部141·2的压力维持在期望的高真空状态。
在图143中，还示出了其他变形例。在室C和带电束照射部141·1的周围设有分隔件143·1，将带电束照射部141·1与室C隔开。该分隔件143·1经由铜或铝等热传导性好的材料组成的支持部件143·2连结在冷冻机143·3上，被冷却到-100℃至-200℃左右。部件143·4用于阻碍被冷却的分隔件143·1和镜筒138·19间的热传导，由陶瓷或树脂材料等热传导性差的材料组成。此外，部件143·5由陶瓷等非绝缘体组成，形成在分隔件143·1的下端，具有防止试样W和分隔件143·1放电的作用。
通过这种结构，想从室C内流入到带电束照射部中的气体分子由分隔件143·1阻碍流入后，即使流入，也被冻结捕集在分隔件143·1的表面，所以能够将带电束照射部143·6的压力保持得很低。
其中，作为冷冻机，可以使用用液氮进行的冷却、或He冷冻机、脉冲管式冷冻机等各种冷冻机。
在图144中，还示出了另一变形例。在工作台的两个可动部上，与图138所示的同样地设有分隔板144·1、144·2，即使试样台144·3移动到任意位置，这些分隔也经节流阀144·5、144·6来分隔工作台内的空间144·4和室C内。再者，在带电束照射部141·1的周围形成了与图141所示的同样的分隔件144·7，经节流阀144·8来分隔室C内和带电束照射部141·1所在的空间。因此，在移动工作台时，即使工作台上吸附的气体被放出到空间144·4中而使该部分的压力上升，室C的压力上升也被抑制得很低，空间144·9的压力上升被抑制得更低。由此，能够将带电束照射空间144·9的压力保持在很低的状态。此外，通过如分隔件144·7所示，采用内置了差动排气机构的分隔件142·1，或者如图142所示采用用冷冻机来冷却的分隔件，能够将空间144·9稳定地维持在更低的压力上。
根据这些实施方式，能够得到下述效果。
(1)工作台装置能够在真空内发挥高精度的定位性能，并且带电束照射位置的压力难以上升。即，能够用带电束来高精度地处理试样。
(2)从静压轴承支持部放出的气体几乎不能通过分隔件而通向带电束照射区域侧。由此能够使带电束照射位置的真空度更加稳定。
(3)放出气体难以通向带电束照射区域侧，容易保持带电束照射区域的真空度稳定。
(4)真空室内经小的流导被分割为带电束照射室、静压轴承室及其中间室。构成真空排气系统，使得按各个室的压力从低到高的顺序依次为带电束照射室、中间室、静压轴承室。向中间室的压力变动由分隔件抑制得更低，向带电束照射室的压力变动，通过另一级分隔件进一步减小，能够将压力变动减小到基本上没有问题的程度。
(5)能够将工作台移动时的压力上升抑制得很低。
(6)能够将工作台移动时的压力上升抑制得更低。
(7)能够实现工作台的定位性能为高精度、且带电束照射区域的真空度稳定的检查装置，所以能够提供检查性能高、不会污染试样的检查装置。
(8)由于能够实现工作台的定位性能为高精度、且带电束照射区域的真空度稳定的曝光装置，所以能够提供曝光性能高、不会污染试样的曝光装置。
(9)通过用工作台的定位性能为高精度、且带电束照射区域的真空度稳定的装置来制造半导体，能够形成微细的半导体电路。
其中，显然能够将图138～图144的工作台装置适用于图13的工作台13·6。
参照图145至图147来说明本发明的XY工作台的另一实施方式。其中，在图148的现有例及实施方式中表示共同的构成部件的参照号码相同。其中，在本说明书中“真空”是本技术领域所称的真空，未必是指绝对真空。
在图145中，示出了XY工作台的另一实施方式。将带电束照射到试样上的镜筒145·1的前端部即带电束照射部145·2被安装在划定真空室C的壳体145·3上。在镜筒145·1的正下方，配置了载置在XY工作台145·4的X方向(在图145中为左右方向)的可动台上的试样W。该试样W可以由高精度的XY工作台145·5正确地使带电束照射到该试样面上的任意位置上。
XY工作台145·4的台座145·5被固定在壳体145·3的底壁上，沿Y方向(在图145中为与纸面垂直的方向)移动的Y台145·6被载置在台座145·5上。Y台145·6的两个侧面(在图145中为左右侧面)上，形成了向载置在台座145·5上的一对Y方向导轨145·7及145·8的面向Y台一侧形成的凹槽内突出的突部。该凹槽在Y方向导轨的大致全长上沿Y方向延伸。在向凹槽内突出的突部的顶面、底面及侧面上分别设有公知构造的静压轴承145·9、145·10、145·11、145·12，通过经这些静压轴承喷出高压气体，Y台145·6能够非接触地支持在Y方向导轨145·7、145·8上，沿Y方向圆滑地往复运动。此外，在台座145·5和Y台145·6之间，配置了公知构造的直线电机145·13，用该直线电机来进行Y方向的驱动。用高压气体供给用的软配管145·14向Y台供给高压气体，通过Y台内形成的气体通路(未图示)向上述静压轴承145·10至145·9及145·12至145·11供给高压气体。供给到静压轴承上的高压气体向与Y方向导轨的对置的引导面之间形成的几微米至几十微米的间隙喷出并起将Y台沿X方向和Z方向(在图145中为上下方向)正确地定位到引导面上的作用。
在Y台上可沿X方向(在图145中为左右方向)移动地载置着X台145·14。在Y台145·6上将X台145·14夹在中间而设有与Y台用的Y方向导轨145·7、145·8相同构造的一对X方向导轨145·15(145·16)(只图示了145·15)。在X方向导轨的面向X台的一侧也形成了凹槽，在X台的侧部(面向X方向导轨的侧部)形成了向凹槽内突出的突部。该凹槽在X方向导轨的大致全长上延伸。在向凹槽内突出的X方向台145·14的突部的顶面、底面及侧面上，按同样的配置设有与上述静压轴承145·9、145·10、145·7、145·11、145·12、145·18同样的静压轴承(未图示)。在Y台145·6和X台145·14之间，配置了公知的构造的直线电机145·19，用该直线电机来进行X台的X方向的驱动。然后，用软配管145·20向X台145·14供给高压气体，向静压轴承供给高压气体。通过将该高压气体从静压轴承向X方向导轨的引导面喷出，而将X台145·14高精度地非接触地支持在Y方向导轨上。
真空室C由连接在公知构造的真空泵等上的真空配管145·21、145·22、145·23来排气。配管145·22、145·23的入口侧(真空室内侧)贯通台座145·5并在其顶面上的从XY工作台145·4排出高压气体的位置的附近开着口，极力防止真空室内的压力由于从静压轴承排出的高压气体而上升。
在镜筒145·1的前端部即带电束照射部145·2的周围，设有差动排气机构145·24，即使真空室C内的压力高，也使得带电束照射空间145·25的压力足够低。即，在带电束照射部145·2周围安装的差动排气机构145·24的环状部件145·26，被定位在壳体145·3上，使得在其底面(试样W侧的面)和试样之间形成微小间隙(几微米至几百微米)145·27，在其底面上形成了环状槽145·28。环状槽145·28由排气管145·29连接在未图示的真空泵等上。因此，微小间隙145·27经环状槽145·28及排气口145·29来排气，即使气体分子从真空室C侵入到环状部件145·26包围的空间145·25内，也被排气。由此，能够将带电束照射空间145·25内的压力保持得很低，能够没有问题地照射带电束。该环状槽也可以根据室内的压力、带电束照射空间145·25内的压力而做成二重构造或三重构造。
向静压轴承供给的高压气体一般使用干氮。然而，如果可能，最好采用更高纯度的惰性气体。这是因为，如果水分或油分等杂质被包含在气体中，则这些杂质分子会附着在划定真空室的壳体内表面或工作台构成零件的表面上而使真空度恶化，或者附着在试样表面上而使带电束照射空间的真空度恶化。其中，在以上的说明中，试样W通常不是直接被载置在X台上，而是被载置在具有可拆卸地保持试样、或者相对于XY工作台145·4进行微小的位置变更等功能的试样台上，试样台的有无及其构造与本实施方式的主旨没有关系，所以为了简化说明而省略了。
在以上说明过的带电束装置中，能够大致直接使用大气中所用的静压轴承的工作台机构，所以能够以大致同等的成本及大小将与曝光装置等所用的大气用的高精度工作台同等的高精度的XY工作台实现为带电束装置用的XY工作台。其中，以上说明过的静压导轨的构造和配置及致动器(直线电机)充其量只是一实施方式，可以适用能够在大气中适用的任何静压导轨或致动器。
接着，差动排气机构的环状部件145·26及其上形成的环状槽的大小的数值例示于图146。其中，在本例中环状槽具有146·1及146·2这二重构造，它们沿半径方向被隔开。
向静压轴承供给的高压气体的流量通常大体是20L/min(换算为大气压)左右。假定用具有2000L/min的排气速度的干式泵经内径为50mm、长度为2m的真空配管对真空室C进行排气，则真空室内的压力约为160Pa(约1.2Torr)。此时，如果差动排气机构的环状部件146·3及环状槽等的尺寸如图146所示，则能够将带电束照射空间141·1内的压力设为10-4Pa(10-6Torr)。
在图147中，示出了XY工作台的另一实施方式。在壳体147·1划定的真空室C上，经真空配管147·2、147·3连接着干式真空泵147·4。此外，差动排气机构147·5的环状槽147·6经与排气口147·7连接的真空配管147·8，连接着超高真空泵--涡轮分子泵147·9。再者，镜筒147·10的内部经与排气口147·11连接的真空配管147·12，连接着涡轮分子泵147·13。这些涡轮分子泵147·9、147·13由真空配管147·14、147·15连接在干式真空泵147·4上。在图中，用1台干式真空泵兼作涡轮分子泵的粗抽泵和真空室的真空排气用泵，但是也可以按照向XY工作台的静压轴承供给的高压气体的流量、真空室的容积和内表面积、真空配管的内径和长度，用不同系统的干式真空泵对它们进行排气。
通过软配管147·16、147·17向XY工作台的静压轴承供给高纯度的惰性气体(N2气、Ar气等)。从静压轴承喷出的这些气体分子扩散到真空泵内，通过排气口147·18、147·19、147·20由干式真空泵147·4来排气。此外，侵入到差动排气机构或带电束照射空间中的这些气体分子从环状槽147·6或镜筒147·10的前端部被吸引，通过排气口147·7及147·11由涡轮分子泵147·9及147·13来排气，从涡轮分子泵排出后由干式真空泵147·4来排气。这样，供给到静压轴承中的高纯度惰性气体被干式真空泵收集并排出。
另一方面，干式真空泵147·4的排气口经配管147·21连接在压缩机147·22上，压缩机147·22的排气口经配管147·23、147·24、147·25及调节器147·26、147·27连接在软配管147·16、147·17上。因此，从干式真空泵147·4排出的高纯度惰性气体由压缩机147·22再次加压，由调节器147·26、147·27调整到适当的压力后，再次供给到XY工作台的静压轴承。
其中，由于需要使向静压轴承供给的气体如上所述尽量为高纯度，极力不包含水分或油分，所以要求涡轮分子泵、干式泵及压缩机是不使水分或油分混入到气体流路中的构造。此外，在压缩机的排出侧配管147·23的途中设置冷阱、捕获循环的气体中混入的水分或油分等杂质而不供给到静压轴承也很有效。
通过这样做，能够使高纯度惰性气体循环来再利用，所以能够节约高纯度惰性气体；此外，不使惰性气体流淌到设置了本装置的房间中，所以能够消除惰性气体造成的窒息等事故的发生的可能。
其中，在循环配管系统上连接着高纯度惰性气体供给系统147·29，承担着下述作用：在开始气体的循环时，向包含真空室C和真空配管147·8、147·12、147·14、147·15、147·2、147·3及加压侧配管147·21、147·23、147·24、147·25、147·30的全部循环系统中充满高纯度惰性气体；在由于某种原因而使循环的气体的流量减少时供给不足量。此外，通过使干式真空泵147·4具有压缩到大气压以上的功能，也能够用1台泵来兼作干式真空泵147·4和压缩机147·22。
再者，镜筒的排气所用的超高真空泵，也可以适用离子泵或吸气泵等泵来取代涡轮分子泵。只是，在采用了这些捕集式泵的情况下，在该部分不能构筑循环配管系统。此外，当然也可以使用隔膜式干式泵等其他方式的干式泵来取代干式真空泵。
在图149中，示意性地示出了本实施方式的带电束装置的光学系统及检测器。光学系统被设在镜筒内，但是该光学系统及检测器充其量只是例示，可以按照需要来使用任意光学系统、检测器。带电束装置的光学系统149·1包括将带电束照射到工作台149·2上载置的试样W上的一次光学系统149·3、和从试样放出的二次电子被投入到的二次光学系统149·4。一次光学系统149·3包括放出带电束的电子枪149·5、对从电子枪149·5放出的带电束进行聚焦的由2级静电透镜组成的透镜系统149·6、偏转器149·7、将带电束偏转得使其光轴与对象的面垂直的维恩滤波器即E×B分离器149·8、以及由2级静电透镜组成的透镜系统149·9，它们如图149所示将电子枪149·5作为最上部而依次、使得带电束的光轴相对于与试样W的表面(试样面)铅直的线倾斜来配置。E×B偏转器149·8包括电极149·10及磁铁149·11。
二次光学系统149·4是投入了从试样W放出的二次电子的光学系统，包括在一次光学系统的E×B型偏转器149·8的上侧配置的由2级静电透镜组成的透镜系统149·12。检测器149·13检测经二次光学系统149·4送来的二次电子。上述光学系统149·1及检测器149·13的各构件的构造及功能与现有的相同，所以省略对它们的详细说明。
从电子枪149·5放出的带电束由电子枪的正方形开口来整形，由2级透镜系统149·6来缩小，由偏转器149·7调整光轴，并以一边为1.925mm的正方形成像到E×B偏转器149·8的偏转中心面上。E×B偏转器149·8采用了在与试样的法线垂直的平面内使电场和磁场正交的构造，在电场、磁场、电子的能量的关系满足一定的条件时使电子直线传播，在其他情况下，根据这些电场、磁场及电场能量的相互的关系偏转到规定方向。在图149中，设定成使来自电子枪的带电束垂直入射到试样W上，并且使从试样放出的二次电子向检测器149·13的方向直线传播。由E×B偏转器偏转的成形波束，被透镜系统149·9缩小到1/5并投影到试样W上。从试样W放出的具有图形图像的信息的二次电子被透镜系统149·9、149·4放大，由检测器149·13形成二次电子图像。由于透镜系统149·9形成了对称双合透镜，透镜系统149·12也形成了对称双合透镜，所以该4级放大透镜成为了无失真透镜。
根据本实施方式，能够得到下述效果。
(1)能够使用与大气中一般所用的静压轴承式的工作台具有同样构造的工作台(没有差动排气机构的静压轴承支持的工作台)，来稳定地用带电束对工作台上的试样进行处理。
(2)能够将对带电束照射区域真空度的影响抑制到最小限度，能够稳定用带电束对试样的处理。
(3)能够廉价地提供工作台的定位性能为高精度、且带电束的照射区域的真空度稳定的检查装置。
(4)能够廉价地提供工作台的定位性能为高精度、且带电束照射区域的真空度稳定的曝光装置。
(5)通过用工作台的定位性能为高精度、且带电束照射区域的真空度稳定的装置制造半导体，能够形成微细的半导体电路。
3-2)电子束装置的另一实施方式
再者，作为考虑了该映像投射方式的课题解决的另一方式，有下述方式：将一次电子束设为多个，一边二维地(沿X-Y方向)扫描上述多个电子束(光栅扫描)一边照射试样表面的观察区域，二次电子光学系统采用了映像投射方式。
该方式具有前述映像投射方式的优点，并且能够通过扫描多个电子束来解决该映像方式的课题--(1)由于一并照射电子束，在试样表面上容易充电；(2)用本方式得到的电子束电流有限度(1.6μA左右)，妨碍检查速度。即，由于电子束照射点移动，所以电荷容易逃逸，充电减少。此外，通过增加多个电子束的根数，能够容易地增加电流值。在实施方式中使用4根电子束的情况下，一根电子束电流是500nA(电子束的直径为10μm)，合计得到了2μA。能够容易地将电子束的数目增加到16根左右，在此情况下原理上能够得到8μA。由于只要多个电子束的照射量被均匀地照射到照射区域上即可，所以多个电子束的扫描不限于如前所述的光栅扫描，也可以是李沙育(リサ一ジユ)图形等其他形状的扫描形状。因此，工作台的扫描方向无需与多个电子束的扫描方向垂直。
3-2-1)电子枪(电子束源)
作为本实施方式中所用的电子束源，使用了热电子束源。电子放出(发射)材料是LaB6。只要是高熔点(高温时的蒸气压低)、功函数小的材料即可，可以使用其他材料。为了得到多个电子束，采用了2种方法。一种是从一根发射体(エミツタ)(有一个突起)引出一根电子束、通过有多个孔的薄板(孔径板)、从而得到多个电子束的方法，另一种方法是在一根发射体上形成多个突起并从那里直接引出多个电子束的方法。不管在哪一种情况下，都利用了电子束容易从突起的前端放出的性质。另一方式的电子束源例如也可以使用热电场放出型的电子束或肖特基型。再者，电子枪也可以放出线形的波束，为了形成该形状，可以用孔径形状来进行，也可以将电子源的电子生成部(芯片或灯丝等)的形状做成矩形或线状。
其中，热电子束源是通过加热电子放出材料来放出电子的方式，所谓热电解放出电子束源，是指通过向电子放出材料施加高电场而使电子放出、并且通过加热电子束放出部来稳定电子放出的方式。
图150的A是该另一实施方式的电子束装置的概略图。另一方面，图150的B是用多个一次电子束来扫描试样的形态的概略平面图。能够按空间电荷限制条件来工作的电子枪150·1形成图150的B中符号150·2所示的多波束。多波束150·2由配置在圆周上的8个圆形波束--一次电子束150·3构成。
由电子枪150·1产生的多个一次电子束150·3用透镜150·5、150·6来聚焦，由电极150·7及磁铁150·8组成的E×B分离器150·9成直角入射到试样W上。通过包含这些构件150·4、150·5、150·6、150·9和透镜150·10及物镜150·11的一次光学系统聚焦到试样W上的、由多个一次电子束组成的多波束150·2，由在透镜150·6的下游侧设置的2级偏转器(未图示。被包含在一次光学系统中)用于试样W上的扫描。
试样W的扫描是，将物镜150·11的主面作为偏转中心，沿x轴方向来进行。如图150的B所示，多波束150·2的各个一次电子束150·3被设计成在圆周上相互分离来配置，在投影到与扫描方向--x方向正交的y轴上时，相互邻接的一次电子束150·3间的距离(用各一次电子束的中心来计测。)为等间隔。此时，相互邻接的一次电子束150·3之间可以分离，可以相接触，也可以一部分重合。
重合的间距可以设定为100μm以下的任意值，最好设定为50μm以下，更好的是设定为10μm以下。通过设为波束形的间距以下，也能够使波束之间接触而成为线状的形状。此外，也可以一开始就采用形成了矩形或线状的波束的结构。
如图150的B所示，通过相互分离来配置构成多波束150·2的各个一次电子束150·3，各个一次电子束150·3的电流密度限度值、即不使试样W带电的限度的电流密度值，能够维持与使用单一的圆形波束的情况相同，由此，能够防止S/N比的降低。此外，由于各一次电子束相互分离，所以空间电荷效应小。
另一方面，多波束150·2能够利用1次扫描在整个视场150·12上以均匀的密度来扫描试样W。由此，能够以高生产率来形成图像，能够缩短检查时间。在图150的B中，假设符号150·2表示位于扫描的始点的多波束，则符号150·13表示位于扫描的终点的多波束。
试样W被载置在试样台(未图示)上。使该台在沿x方向扫描时(例如以200μm宽度来扫描)沿与扫描方向x正交的方向y来连续移动。由此，进行光栅扫描。设有用于使承载试样的台移动的驱动装置(未图示)。
扫描时从试样W产生、沿各种方向放出的二次电子，由物镜150·11沿光轴方向加速，其结果是，从各点沿各种方向放出的二次电子分别被聚焦得很细，由透镜150·10、150·11、150·14、150·15来放大像的间隔。经包含这些透镜150·10、150·11、150·14、150·15的二次光学系统形成的二次电子束150·16，被投影到检测器150·17的受光面上，使视场的放大像成像。
光学系统中包含的检测器150·17用MCP(微通道板)来倍增二次电子束，用闪烁体变换为光信号，用CCD检测器变换为电信号。能够用来自CCD的电信号，来形成试样W的二维图像。假设各个一次电子束150·3具有CCD像素的至少2个像素以上的尺寸。
通过使电子枪150·1按空间电荷限制条件来动作，一次电子束150·3的散粒噪声可以比按温度限制条件来动作的情况下减少约1个量级。因此，二次电子信号的散粒噪声也能够减小1个量级，所以能够得到S/N比好的信号。
根据本实施方式的电子束装置，能够通过将不使试样发生带电的一次电子束的电流密度限度值维持成与使用单一的圆形波束的情况相同，来防止S/N比的降低，同时通过以高生产率形成图像来缩短检查时间。
此外，本实施方式的器件制造方法，能够通过用这种电子束装置在各晶片工艺结束后评价晶片，来提高成品率。
图151是图150的A的实施方式的电子束装置的详图。从电子枪151·1放出的4根电子束151·2(151·3～151·6)由孔径光阑151·7来整形，由2级的透镜151·8、151·9呈10μm×12μm的椭圆状成像到维恩滤波器151·10的偏转中心面上，沿图的与纸面垂直的方向由偏转器151·11来进行光栅扫描，作为整个4根电子束均匀地覆盖1mm×0.25mm的矩形区域来成像。E×B 151·10偏转了的多个电子束由NA光阑来形成交叉，由透镜151·11缩小到1/5，覆盖200μm×50μm、而且与试样面垂直地照射、投影到试样W上(称为柯拉照明)。从试样放出的具有图形图像(试样像F)的信息的4根二次电子束151·12由透镜151·11、151·13、151·14来放大，整体作为由4根电子束151·12合成出的矩形图像(放大投影像F’)成像到MCP151·15上。该二次电子束151·12的放大投影像F’由MCP 151·15敏化到1万倍，由荧光部变换为光，由TDI-CCD 151·16变为与试样的连续移动速度同步的电信号，由图像显示部151·17作为连续的图像来取得，输出到CRT等。
电子束照射部用电子束来照射试样表面时，需要尽量均匀、且减少照射不匀、呈矩形或椭圆形，此外，为了提高生产率，需要用更大的电流对照射区域进行电子束照射。现有的电子束照射不匀是±10％左右，图像的对比度不匀大，而且电子束照射电流在照射区域上少至500nA左右，所以有不能得到高生产率的问题。此外，与扫描型电子束显微镜(SEM)方式相比，本方式有下述问题：为了一并电子束照射广的图像观察区域，容易产生充电造成的成像障碍。
本实施方式的一次电子束照射方法如图152所示。一次电子束152·1由4根电子束152·2～152·5构成，各个波束呈2μm×2.4μm的椭圆形，每1根分别对200μm×12.5μm的矩形区域进行光栅扫描，它们不重合地相加，从而整体照射200μm×50μm的矩形区域。波束151·2以有限的时间到达151·2’，接着几乎无时间损失地返回到偏移了束斑直径的量(10μm)的151·2的正下方，再次以与上述相同的有限的时间、平行于151·2～151·2’移动到151·2’的正下方(151·3’方向)，重复上述动作，扫描了图中的虚线所示的矩形的照射区域的1/4(200μm×12.5μm)后，返回到开始的点152·1，高速地重复。
其他电子束152·3～152·5也与电子束152·2同样，以相同的速度重复扫描，整体均匀而高速地照射图中的矩形的照射区域(200μm×50μm)。
只要能够均匀地照射，则也可以不是上述光栅扫描。例如也可以描绘李沙育形来进行扫描。因此，工作台的移动方向无需是图中所示的方向A。即，无需与扫描方向(图中的横向的高速扫描方向)垂直。
在本实施方式中，能够使电子束照射不匀为±30％左右来进行照射。每1根电子束的照射电流是250nA，在试样表面上用整体4根电子束能够得到1.0μA(现有的2倍)。通过增加电子束的根数，能够增加电流，能够得到高生产率。此外，照射点比现有小(面积约1/80)并且在移动，所以能够将充电抑制到现有的1/20以下。
虽然图中未示出，但是在本装置中，除了透镜之外，还包括限制视场光阑、用于调整电子束的轴的具有4极或其以上极数的偏转器(对准器)、消像散器(stigmator)、以及对波束形状进行整形的多个四极透镜等进行电子束的照明、成像时所需的单元。
3-2-2)电极的构造
图153示出了在采用了将电子束照射到试样上的静电透镜的电子光学系统中包括防止击穿的电极构造的电子束装置。
至此，讨论了为了检查只进行光学检查不能得到足够的灵敏度和分辨率的微细的试样的表面状态，而采用了利用了电子束的高灵敏度、高分辨率的电子束装置。
这种电子束装置用电子束源来放出电子束，用静电透镜等静电光学系统对该放出的电子束进行加速或者聚焦等，使其入射到检查对象--试样上。接着，检测通过入射电子束而从试样放出的二次电子束，从而产生与检测出的二次电子束对应的信号，根据该信号，例如形成试样数据。根据该形成的数据，来检查试样的表面状态。
在这种电子束装置所用的采用了静电透镜等的电子光学系统中，生成用于对电子束进行加速或者聚焦的电场的电极，沿电子束的光轴方向配设了多级。向这些电极分别施加规定的电压，用这样通过电极的电位差产生的电场对电子束进行加速，或者使其聚焦到光轴上的规定的点上。
在现有的电子束装置中，有时从电子束源放出的电子束的一部分，与采用了静电透镜的电子光学系统中的电场无关地碰撞电极。在此情况下，由于电子束碰撞电极，所以从电极自身放出二次电子束。该从电极放出的二次电子束的量，根据电极的材料、或电极上涂布的材料来变化。如果该从电极放出的二次电子束多，则该二次电子束由电极的电场来加速，将装置内的残留气体离子化，该离子碰撞电极，从而进一步从电极放出二次电子束。因此，如果大量放出二次电子束，则在电极间容易发生放电，在电极间引起击穿的概率会增加。
例如，如果在电极上镀铝的情况下、和镀金的情况下，比较击穿的概率，则铝的情况下，电极间的击穿的概率稍高。铝的功函数是4.2[eV]，金的功函数是4.9[eV]。这里，所谓功函数，是将金属中的1个电子束取出到真空中所需的最小的能量(单位：eV)。
此外，在电极上镀金的情况下，进而在电子束装置的试样是半导体晶片的情况下，有时由于电子束碰撞镀的金而使金溅射，金会附着到半导体晶片的表面上。如果金附着到半导体表面上，则在后面的热工序中金扩散到硅晶体中，使晶体管的性能恶化。因此，在此情况下，电子束装置不适合检查半导体晶片。
另一方面，在采用了静电透镜的电子光学系统的例如静电透镜中，通过缩短电极间距，得到焦距短的静电透镜。如果焦距短，则静电透镜的像差系数小，为低像差，所以静电透镜为高分辨率，评价装置的分辨率提高。
此外，通过增大向静电透镜的电极间提供的电位差，也能够变为焦距短的静电透镜。因此，与缩短电极间距的情况同样，静电透镜为低像差、高分辨率，电子束装置的分辨率提高。因此，如果缩短电极间距并增大电极间的电位差，则能够以相乘的效果将静电透镜变为低像差、高分辨率。但是，如果缩短电极间距并增大电极间的电位差，则有下述问题：在电极间容易发生放电，在电极间引起击穿的概率会增加。
以往，通过向电极间插入绝缘材料、用该绝缘材料来支持电极，来保持电极间的绝缘。此外，通过延长电极间的绝缘材料的最短沿面距离(绝缘表面长度)，提高了绝缘材料表面的绝缘性能。例如，通过将绝缘材料的表面做成电极间方向的皱纹形状，来延长电极间的最短沿面距离。
然而，一般，绝缘材料表面的加工比金属的加工困难，加工费用昂贵。此外，如果将绝缘材料表面做成皱纹形状等，则绝缘材料的表面积增大，所以在电子束装置内为真空的情况下，有时从绝缘材料放出的气体增多。因此，往往导致真空度的恶化，电极间的耐压反而会降低。
图153的实施方式是为了解决这种问题而提出的，以下，就将能防止静电光学系统的电极间的击穿的电子束装置适用于具有静电光学系统的映像投射型评价装置中的情况，来说明该映像投射型评价装置的结构、动作及采用了该装置的器件制造方法。
在图153中，映像投射型评价装置153·1的照射试样的电子束具有规定的放射面，通过照射电子束而从试样放射的二次电子束也具有规定的放射面。从电子束源153·2放射具有二维区域、例如矩形的放射面的电子束，由静电透镜系统153·3放大到规定倍率。放大了的电子束从斜上方入射到E×B型偏转器153·4上，由E×B型偏转器153·4的电场和磁场正交的场偏转到试样--半导体晶片153·5的方向(图153的实线)。
E×B型偏转器1534偏转到半导体晶片153·5一方的电子束，由施加到静电物镜系统153·6内的电极上的电压产生的电场来减速，由静电物镜系统153·6成像到半导体晶片153·5上。
接着，通过向半导体晶片153·5照射电子束而产生的二次电子束，由静电物镜系统153·6的电场向检测器153·7的方向加速(图153的虚线)，入射到E×B型偏转器153·4中。E×B型偏转器153·4使加速了的二次电子束朝向静电中间透镜系统153·8方向，接着静电中间透镜系统153·8使二次电子束入射到检测器153·7，从而检测二次电子束。检测器153·7检测出的二次电子束被变换为数据并被发送到显示装置153·9，在显示装置153·9上显示二次电子束的图像，检查半导体晶片153·5的图形。
接着，详细说明映像投射型评价装置153·1中的静电透镜系统153·3、静电物镜系统153·6、静电中间透镜系统153·8及E×B型偏转器153·4的结构。电子束通过的静电透镜系统153·3、静电物镜系统153·6、或二次电子束通过的静电中间透镜系统153·8，包含用于产生规定的电场的多个电极。此外，在所有这些电极的表面上，镀了铂。再者，E×B型偏转器153·4的电极153·10的表面也镀了铂。
这里，参照图154，来说明电极上镀的各金属的击穿发生概率。其中，击穿发生率由每种金属的相对的大小关系来表示。此外，在映像投射型评价装置中，使得除了电极上镀的金属的种类以外的其他检查条件相同。
首先，如果在电极上镀的金属为铝的情况下、和为金的情况下，比较击穿发生的概率，则为金的情况下电极的击穿的发生概率稍低。因此，为金的情况有防止击穿的效果。再者，如果在电极上镀的金属为金的情况下、和为铂的情况下，比较击穿发生的概率，则为铂的情况下电极的击穿的发生概率更低。
这里，各金属的功函数，铝是4.2[eV]，金是4.9[eV]，铂是5.3[eV]。所谓金属的功函数，是将金属中的1个电子束取出到真空中所需的最小的能量(单位：eV)。即，功函数的值越大，则越难以取出电子束。
因此，在映像投射型评价装置153·1中，在从电子束源153·2放射的电子束碰撞了电极的情况下，如果功函数的值大的金属(也包含将功函数的值大的金属作为主材料的合金)被镀在电极上，则从电极放出的二次电子束少，所以电极的击穿的发生概率降低。因此，如果是功函数大的金属，则在某种程度上是好的。具体地说，如果电极上镀的金属的功函数是5[eV]，则能够将电极的击穿的发生概率抑制得很低。
此外，如果是像本实施方式这样作为检查对象的试样是半导体晶片153·5、并且电极上镀的金属为金的情况，则电子束碰撞金，从而有时金会附着到半导体晶片153·5的图形上。因此，在本实施方式中，如果电极上镀的金属是铂，则铂不会附着到半导体晶片153·5的图形上，并且即使有时铂附着，也不会使器件性能恶化。再者，也能够降低电极的击穿的发生概率，更好。
接着，参照图155和图156，来说明电极的形状和结构的一例。在图155中，所谓电极155·1，是静电透镜系统153·3、静电物镜系统153·6及静电中间透镜系统153·8中包含的静电透镜的电极。
电极155·1是在大致中央部具有可使电子束或二次电子束通过的通过孔的圆盘形状，在本实施方式的映像投射型评价装置153·1中，用未图示的电源装置向电极155·1施加了规定的电压。
图156是电极155·1的表面部的部分剖视图。其中，E×B型偏转器153·4的电极153·10的表面也可以采用与电极155·1的表面同等的结构。电极155·1的材料由硅铜156·1构成，在加工成所需的尺寸形状的硅铜156·1上溅射、镀50nm的厚度的钛156·2，进而在钛156·2上溅射、镀200nm的厚度的铂156·3来形成电极155·1。
这里，参照图157及图158，来详细说明在本实施方式中电极间的电位差大的情况下，防止电极间的击穿的电极结构。图157的电极157·1、157·2例如是包含在静电物镜系统153·6中的电极，如上所述在电极上镀了铂。此外，用未图示的电源装置向电极157·1、157·2施加了规定的电压。在本实施方式中，向半导体晶片153·5侧的电极157·2施加了高电压、例如15kV的电压，向电极157·1施加了5kV的电压。
电子束或二次电子束通过的通过孔157·3位于电极157·1、157·2的中央部，在通过孔157·3内由电极157·1、157·2的电位差形成了电场。该电场使电子束减速、并聚焦，照射到半导体晶片153·5上。此时，电极间的电位差大，所以静电物镜系统153·6能够做成焦距短的静电物镜。因此，静电物镜系统153·6为低像差、高分辨率。
在电极157·1、157·2之间，插入了绝缘隔离片157·4，绝缘隔离片157·4大致垂直地支持着电极157·1、157·2。绝缘隔离片157·4的电极间的最短沿面距离是与被支持的电极部分的电极间距大致相同的长度。即，电极间的绝缘隔离片157·4的表面在电极间方向上不为皱纹状等，大致为直线。
电极157·2具有在电极间为最短距离的第1电极面157·5、和电极间距离比该第1电极面157·5长的第2电极面157·6、以及第1电极面157·5和第2电极面157·6之间的这2个电极间方向上的台阶差157·7(图158)。绝缘隔离片157·4用第2电极面157·6支持着电极157·2。
由于将电极157·2做成了这种形状，所以能够将电极间的最短距离保持在规定的距离，同时不用将绝缘隔离片157·4的表面在电极间方向上加工成皱纹状，就能够使绝缘隔离片157·4的最短沿面距离比电极间的最短距离更长。此外，向绝缘隔离片157·4的表面不施加大的电场，所以能够做成沿面放电也难以发生的构造。
因此，能够将静电物镜系统135·6做成焦距短的静电物镜，而且做成低像差、高分辨率，由于绝缘隔离片157·4的电极间的绝缘性能不降低，所以能够防止电极间的击穿。此外，在金属电极157·2上加工设有台阶差157·7，所以加工费用比加工绝缘隔离片157·4廉价。除此之外，在电极间方向上的绝缘隔离片157·4的表面上几乎没有凹凸部分，从绝缘隔离片157·4放出的气体不会多。再者，由于使电极157·1的通过孔157·3的开口端部157·8、和电极157·2的通过孔157·3的开口端部157·9的角落部具有曲率，所以电场不会集中到两个角落部，能够进一步防止电极间的击穿。再者，由于使电极157·2的台阶差157·7的电极间侧的角落部具有曲率，所以电场不会集中到角落部，能够进一步防止电极间的击穿。
其中，在本实施方式中，在电极157·2上设有台阶差157·7，但是也可以在电极157·1上也向电极157·2方向加工设有台阶差，或者也可以不在电极157·2上，而是只在电极157·1上向电极157·2方向加工设有台阶差。此外，说明了在静电物镜系统153·6中插入了绝缘隔离片157·4的电极，但是在其他静电透镜系统中有电位差大的电极的情况下，通过适用于该静电透镜系统，能够防止电极间的击穿。
通过将用图153～图158说明过的实施方式用于已经说明过的器件制造方法中的检查工序中，在静电透镜系统的电极间不会发生击穿就能够评价半导体晶片。
3-3)与减振装置有关的实施方式
本实施方式涉及通过将电子束照射到物质的目标位置上、来执行该物质的加工、制造、观测及检查中的至少某一个的电子束装置，更详细地说，涉及减少了对电子束进行定位的机械构造体上产生的不必要的机械振动的电子束装置、其减振方法及包括用该装置来执行半导体器件的加工、制造、观测及检查中的至少某一个的工序的半导体制造工艺。
一般，在用电子束来观测物质的微细构造的手法中，有检查晶片等上形成的图形的缺陷的检查装置或扫描型电子显微镜(SEM)等，但是由于观测分辨率是几μm～几十nm，所以需要对来自外部的振动充分除振来进行观测。此外，在用电子束来进行曝光的装置中，也为了使电子束偏转，正确地将波束照射到目标位置上，需要采用用于对来自外部的振动充分除振的除振装置，而且为了尽量减小由镜筒部分的构造产生的机械共振造成的不稳，需要提高刚性。为了提高构造体的刚性，由于有电子光学系统的物理尺寸制约，所以难以通过小型化来提高刚性，因此往往通过镜筒部分的加厚、大型化来提高刚性。但是，用该方法来提高刚性，约束了设计上的自由度，包含装置的加重、形状限制、隔振台的大型化等，并且包含经济面在内有许多不利面。
本实施方式鉴于上述事实，提供一种电子束装置，能够适当地衰减对波束进行定位的机械构造体的共振造成的不必要的振动，使得即使不一定提高机械构造体的刚性，也能够维持波束的定位高精度，从而缓和了设计上的制约，将装置小型化，提高了经济性；还提供将该装置用于半导体器件的制造工序中并能够高效率地机械制造、检查、加工、观测等的半导体制造工艺。
图159示出将本实施方式适用于用电子束来检查半导体晶片的缺陷的电子束检查装置的情况下的结构。该图所示的电子束检查装置159·1是所谓的映像投射型，具有A块及从该A块向斜上方突出的B块的机械构造体。在B块内配置了照射一次电子束的一次电子束照射部件，在A块内包含用于对二次电子束进行映像投射的映像投射光学系统、和检测二次电子束的强度的摄像部件。A块被连结在最下方的固定台159·2上。
B块内配置的一次电子束照射部件包括为了放出、加速一次电子束而由阴极及阳极构成的电子束源159·3、将一次电子束整形为长方形的长方形开口159·4、及使一次电子束缩小成像的四极透镜159·5。在A块的下部，配置了用电场E及磁场B正交的场使缩小了的一次电子束大致垂直地碰撞到半导体晶片159·6上的E×B偏转器159·7、开口孔径(NA)159·8、及使通过了该开口孔径的一次电子束成像到晶片159·6上的物镜159·9。
这里，由四极透镜159·5缩小的一次电子束在E×B偏转器159·7的偏转主面上例如形成500μm×250μm的像，同时在开口孔径159·8上形成电子束源159·3的交叉像，满足柯拉照明条件。物镜159·9在晶片159·6上例如形成100μm×50μm的像，对该区域进行照明。
晶片159·6被配置在能够排气成真空的未图示的试样室内，而且被配置在能够在X-Y水平面内移动的工作台159·10上。这里，A块及B块、和XYZ正交坐标系之间的关系示于图160(a)。在X-Y水平面上有晶片面，Z轴大致平行于映像投射光学系统的光轴。通过在工作台159·10载置了晶片159·6的状态下在X-Y水平面内移动，用一次电子束来一次扫描晶片159·6的检查面。其中，工作台159·10被载置在固定台159·2上。
在A块的上部配置的映像投射光学系统，包括中间静电透镜159·11及投影静电透镜159·12、以及配置在这些透镜中间的光阑159·13。通过照射一次电子束而从晶片159·6放出的二次电子束、反射电子束及散射电子束，由该映像投射光学系统以规定的倍率(例如200～300倍)来放大投影，成像到后述的微通道板159·14的底面上。
在A块的最上部配置的摄像单元，包括微通道板159·14、荧光屏159·15、转像透镜159·16、以及摄像部159·17。微通道板159·14在板内包括许多通道，在由静电透镜159·11及159·12成像的二次电子束通过该通道的期间，生成更多的电子束。即，放大二次电子束。荧光屏159·15通过被照射放大了的二次电子束，而发出与二次电子束的强度相应的强度的荧光。即，二次电子束的强度被变换为光的强度。转像透镜159·16被配置成将该荧光引导到摄像部159·17上。摄像部159·17由用于将转像透镜159·16引导来的光变换为电信号的许多CCD摄像元件构成。为了提高检测信号的S/N比，最好采用所谓的TDI检测器。其中，通过照射一次电子束，不仅产生二次电子束，也产生散射电子束或反射电子束，但是这里一并称为二次电子束。
然而，由A块及其上连结的B块的机械构造体组成的镜筒160·1，通常具有一个或更多的固有振动模式。各固有振动模式的共振频率及共振方向，由形状、质量分布、尺寸、内部的机械配置形态等来决定。例如，如图160(b)所示，镜筒160·1至少具有固有振动160·2的模式1。在该模式1中，镜筒160·1例如大致沿Y方向以150Hz的频率来摇动。此情况下的镜筒的传递函数的一例示于图161。在图161中，横轴是频率，纵轴是振动振幅A的对数。该传递函数在共振频率150Hz处具有共振倍率为30dB(约30倍)的增益。因此，即使在从外部施加了微小的振动的情况下，如果在该振动中包含150Hz附近的频率分量，则该频率分量在本例中也被放大到约30倍而使镜筒振动。其结果是，产生映像的模糊等有害的事件。
在现有技术中，为了防止它，采用了将整个镜筒承载在隔振台上来除去来自外部的振动、及/或重新设计镜筒的厚度或构造来降低共振倍率等大范围的对策。
在本实施方式中，为了避免它，如图160(c)所示，将向镜筒施加压力振动160·3以消除振动160·2的致动器160·4，被设置在A块的基部。该致动器160·4被电连接在振动衰减用电路159·18上。
致动器160·4及振动衰减用电路159·18的概略结构示于图162。如该图所示，致动器160·4具有用电极162·1、162·3夹着具有压电效应的电介质162·1而成的压电元件162·4、和为了从电极162·3侧支持该压电元件而被固定在固定台159·2上的支持台162·5。压电元件162·4被夹在镜筒160·1的A块和支持台162·5之间，电极162·2被粘合在A块的外壁上，电极162·3被粘合在支持台162·5上。由此，压电元件162·4在通过往复振动160·2而使镜筒160·1接近时受到正的压力，在镜筒160·1远离时受到负的压力。压电元件162·4为了抑制镜筒160·1的振动160·2而被设置在有效的位置上。例如，最好配置得使得振动160·2的方向与电极162·2及162·3正交。
振动衰减用电路159·18包括将压电元件162·4的两个电极162·2、162·3之间串联连接的可变电感器162·6及电阻器162·7。可变电感器162·6具有电感L，电阻器162·7具有电阻值RD，压电元件162·4具有电容C，所以串联连接的压电元件162·4及振动衰减用电路159·18与参照号码162·8所示的串联谐振电路等价。该串联谐振电路的谐振频率f0’由
fo’＝1/{2π(LC)1/2}
来表示。在本实施方式中，设定各参数，使得串联谐振电路的谐振频率fo’与镜筒160·1的共振频率fo大致一致。即，对给定的压电元件162·4的电容C，调整可变电感162·6的电感L，使得
fo＝1/{2π(LC)1/2}
成立。实际上，压电元件162·4的电容C在与机械共振频率相符来形成谐振电路时很小，因此往往需要非常大的电感L，但是在此情况下，可以通过用运算放大器等来形成等价的大的电感来实现谐振电路。
此外，选择电阻器162·7的值RD，使得串联谐振电路的谐振频率分量的Q值与图161所示的传递函数中具有峰值的谐振分量的Q值大致一致。这样制作的串联谐振电路162·8具有图161的参照号码161·1所示的电频率特性。
图159所示的电子束检查装置159·1由控制部159·19来控制、管理。控制部159·19可以如图159例示的那样，由通用的个人计算机等构成。该计算机包括根据规定的程序来执行各种控制、运算处理的控制部主体159·20、显示主体159·20的处理结果的CRT 159·21、以及操作员用于输入命令的键盘或鼠标等输入部159·22。当然，也可以由电子束检查装置专用的硬件或工作站等来构成控制部159·19。
控制部主体159·20由未图示的CPU、RAM、ROM、硬盘、显示板等各种控制板等构成。在RAM或硬盘等存储器上，分配了存储从摄像部159·17接收到的电信号即晶片159·6的二次电子图像的数字图像数据的二次电子图像存储区域159·23。此外，在硬盘上，存在预先存储着不存在缺陷的晶片的基准图像数据的基准图像存储部159·24。再者，在硬盘上，除了保存着控制整个电子束检查装置的控制程序之外，还保存着缺陷检测程序159·25。该缺陷检测程序159·25例如具有控制工作台159·10在XY平面内的移动、并且对在此期间从摄像部159·17接收到的数字图像数据进行加法等各种运算处理、根据其结果得到的数据在存储区域159·23上重构二次电子束图像的功能。再者，该缺陷检测程序159·25读出存储区域159·23上构成的二次电子束图像数据，根据该图像数据按照规定的算法来自动检测晶片159·6。
接着，说明本实施方式的作用。从电子束源159·3放出一次电子束，通过长方形开口159·4、四极透镜159·5、E×B偏转器159·7及物镜159·9，照射到设置的晶片159·6表面上。如上所述，在晶片159·6上例如照亮100μm×50μm的被检查区域，放出二次电子束。该二次电子束由中间静电透镜159·11及投影静电透镜159·2放大投影到微通道板159·14的底面上，由摄像部159·17来摄像，得到晶片159·6上的投影区域的二次电子束图像。通过驱动工作台159·10而使晶片159·6按规定宽度在X-Y水平面内逐次移动来执行上述过程，能够得到整个检查面的图像。
在拍摄放大了的二次电子束图像的期间，如果向镜筒160·1施加包含共振频率f0(150Hz)的振动分量，则镜筒160·1以其传递函数决定的共振倍率(30dB)来放大该振动分量并固有振动。该振动160·2向压电元件162·4施加正负的压力。压电元件162·4将镜筒160·1的振动能量暂时变换为电能并输出。在压电元件162·4的两个电极162·2、162·3上串联连接电感162·6(L)及电阻162·7(RD)而形成了谐振电路，所以在共振频率f0处，压电元件162·4的容性阻抗、和电感162·6的感性阻抗L抵销，谐振电路的阻抗基本上只为电阻RD。因此，在共振时，从压电元件162·4输出的电能由电阻162·7(RD)大致全部消耗。
这样，压电元件162·4产生力来抵销从镜筒160·1向压电元件162·4施加的外力，能够抵销机械共振产生的振动160·2，降低共振倍率。二次电子束被放大成像，所以振动造成的映像的摇动更大，但是在本实施方式中，能够预防这种摇动引起的映像的模糊。
如图163所示，作为机械构造体的镜筒160·1的传递函数161·1(相当于图161)的共振分量由具有电频率特性163·1的串联谐振电路162·8的谐振分量抵销，镜筒160·1具有整体上共振倍率低的综合传递函数163·2。
如上所述，如果能得到没有映像模糊的良好的二次电子束图像，则本实施方式的电子束检查装置159·1机械根据该图像来检查晶片159·6的缺陷的处理。作为该缺陷检查处理，可以采用所谓的图形匹配法等。在该方法中，对从基准图像存储部159·24中读出的基准图像、和实际检测出的二次电子束图像进行匹配来计算表示两者的类似度的距离值。在该距离值小于规定的阈值的情况下，判断为类似度高并判定为“没有缺陷”。相反，在该距离值在规定的阈值以上的情况下，判断为类似度低并判定为“有缺陷”。在判定为有缺陷的情况下，也可以向操作员显示警告。此时，也可以在CRT159·21的显示部上显示二次电子束图像159·26。其中，也可以对二次电子束图像的每个部分区域采用上述图形匹配法。
在图形匹配法以外，例如还有图164(a)～(c)所示的缺陷检查方法。图164(a)示出了第1个检测出的管芯的图像164·1及第2个检测出的另一个管芯的图像164·2。如果判断为第3个检测出的另一个管芯的图像与第1个图像164·1相同或类似，则判定为第2个管芯图像164·2的部分164·3有缺陷，能够检测出缺陷部分。
图164(b)示出了测定晶片上形成的图形的线宽的例子。在沿方向164·5扫描晶片上的实际图形164·4时的实际的二次电子束的强度信号是164·6，可以将该信号连续地超过预先校正而决定的阈值电平164·7的部分的宽度164·8测定为图形164·4的线宽。在这样测定出的线宽不在规定范围内的情况下，可以判定为该图形有缺陷。
图164(c)示出了在测定晶片上形成的图形的电位对比度的例子。在图159所示的结构中，在晶片159·6的上方设有轴对称的电极164·9，例如施加相对于晶片电位0V为-10V的电位。此时的-2V的等电位面呈图14·10所示的形状。这里，假设晶片上形成的图形164·11及164·12分别是-4V和0V的电位。在此情况下，从图形164·11放出的二次电子束，在-2V等电位面164·10上具有与2eV的运动能量相当的向上的速度，所以超越该势垒164·10，如轨道164·13所示从电极164·9脱出并由检测器检测到。另一方面，从图形164·12放出的二次电子束不能超越-2V的势垒，如轨道164·14所示被赶回晶片面，所以不能检测到。因此，图形164·11的检测图像明亮，图形164·12的检测图像黑暗。这样，得到电位对比度。如果预先校正检测图像的亮度和电位，则能够根据检测图像来测定图形的电位。然后，能够根据该电位分布来评价图形的缺陷部分。
如上所述，通过对本实施方式得到的没有映像模糊的良好的二次电子束图像进行上述各测定，能够实现更高精度的缺陷检查。
在将以上作为本实施方式而说明的电子束检查装置用于器件制造方法中的晶片检查工序中的情况下，能够预防机械构造体的振动造成的检测图像的恶化，所以能够高效率地进行高精度的检查，能够防止出厂缺陷产品。
其中，本实施方式并不仅限于上面说明过的，在本发明的主旨的范围内可以任意适当变更。例如，机械共振频率和模式未必是一个，一般产生多个，所以在该情况下，可以通过将所需个数的致动器160·4设置在镜筒的各重要场所来应对。例如在图160(b)所示的机械构造体块A不仅具有Y方向的振动160·2、而且具有X方向的振动的情况下，可以设置另外的致动器来抵销X方向的振动。再者，在B块或D块也有独立的固有振动的情况下，在这些块上也可以设置致动器。
振动衰减用电路159·18不必与串联谐振电路162·8等价，在机械固有振动沿同一振动方向具有多个共振频率的情况下，可以用电频率特性具有多个的谐振频率的电路来对抗。
致动器的设置部位不仅是镜筒，也可以适用于为了对波束位置正确地进行定位所需的零件、例如X-Y工作台159·10、或各种光学器械的光学零件。
作为本实施方式的电子束检查装置的被检查试样，以半导体晶片159·6的为例，但是被检查试样不限于此，可以选择能够用电子束检查缺陷的任意东西。例如也可以将向晶片上形成曝光用图形的掩模等作为其检查对象。
再者，本实施方式可以适用于将波束照射到物质的目标位置上的所有应用电子束的装置。在此情况下，不仅能够检查该物质，而且能够将适用范围也扩展到进行其加工、制造及观测中的至少某一种的装置。当然，这里所说的物质的概念不仅是晶片或上述掩模，而是能够用波束来进行其检查、加工、制造及观测中的至少某一种的任意对象物。器件制造方法也同样不仅能够适用于半导体器件的制造工序中的检查，也能够适用于用波束来制造半导体器件的工艺自身。
其中，作为本实施方式的电子束检查装置，示出了图159所示的结构，但是电子光学系统等可以任意适当变更。例如，电子束检查装置159·1的电子束照射部件是从垂直上方使一次电子束入射到晶片159·6的表面上的形式，但是也可以省略E×B偏转器159·7，使一次电子束斜着入射到晶片159·6的表面上。
3-4)与晶片的保持有关的实施方式
本实施方式涉及电子束装置中静电地吸附保持晶片的静电吸盘、晶片和吸盘的组合、特别是采用了减速电场物镜的电子束装置能够使用的静电吸盘和晶片的组合、以及使用包括静电吸盘和晶片的组合的电子束装置的器件制造方法。
在以静电方式吸附固定晶片的公知的静电吸盘中，用多个相互绝缘的电极来形成基板上配置的电极层。包括从一个电极向另一个电极依次施加电压的电源装置。此外，采用减速电场物镜的电子束装置是公知的。
在利用采用了减速电场物镜的电子束装置来评价工艺途中的晶片的情况下，需要向晶片施加负的高电压。在此情况下，如果急剧地施加负的高电压，则工艺途中的器件有可能被破坏，所以需要慢慢地施加电压。
另一方面，大部分的晶片在晶片的侧面及背面附着SiO2或氮化膜等绝缘膜，所以在想向晶片提供0电位或低电位时，有不能施加电压的问题。再者，中央向静电吸盘侧凸出变形的晶片，可以比较容易地吸附固定，但是中央向吸盘侧凹陷地变形的晶片有下述问题：电极的静电吸盘只卡紧周边部，中央部未被卡紧而保持着。
本实施方式为了解决上述问题，提供可以由减速电场物镜使用、能够卡紧侧面及背面由绝缘膜覆盖、中央向吸盘侧凹陷变形的晶片的静电吸盘、以及晶片和静电吸盘的组合，并且提供用这种静电吸盘或晶片和静电吸盘的组合来评价工艺途中的晶片的器件制造方法。
图165是本实施方式的静电吸盘1410的平面图，是去除晶片来看电极板165·1而得到的。图166是图165的静电吸盘的沿线M-M的垂直方向的概略断面图，示出载置晶片、未施加电压的状态。静电吸盘165·2如图166所示，具有由基板166·1、电极板166·2、绝缘层166·3组成的层叠构造。电极板166·2包含第1电极165·2及第2电极165·3。第1电极165·2及第2电极165·3被分离，以便能够分别施加电压，由薄膜形成，以便在磁场中不产生涡流地高速地移动。
第1电极165·2在平面图中由圆形电极板166·2的中央部分及周边部分的一部分构成，第2电极165·3由电极板的其余的马蹄形周边部分组成。在电极板166·2的上方配置了绝缘层166·3。绝缘层166·3由厚度为1mm的蓝宝石基板形成。蓝宝石是氧化铝的单晶，完全没有氧化铝陶瓷那样的小孔，所以击穿电压大。例如，1mm厚的蓝宝石基板足以耐104V以上的电位差。
向晶片166·4施加电压时，经具有刀刃状的金属部分的接触子166·5来进行。如图166所示，2个接触子166·5接触晶片166·4的侧面。采用2个接触子166·5的理由是因为，在只有1个接触子的情况下，有可能不能取得导通，及不想产生将晶片166·4压向一侧的力。虽然是破坏绝缘层(未图示)来取得导通，但是在放电时有可能使粒子飞散，所以接触子166·5经电阻166·6连接在电源166·7上，使得不产生大的放电。该电阻166·6如果过大则，形成导通孔，如果过小，则发生大的放电，使粒子飞散，所以对每个绝缘层(未图示)决定了电阻的容许值。这是因为，绝缘层的厚度根据晶片的历史来变化，所以需要对各晶片决定电阻的容许值。
图167的(a)示出施加电压的时序图。向第1电极，如线A所示，在时刻t＝0时，施加4kV。在晶片的中央部及周边部都被卡紧的时刻t＝t0时，向第2电极如线B所示施加4kV。控制得使得在时刻t＝t1时晶片的电压逐渐加深(降低)，在时刻t＝t2达到-4kV。第1电极及第2电极在时刻t＝t1至时刻t＝t2时，电压逐渐降低，在时刻t＝t2时，变为0V。
在吸盘上吸附保持的晶片的评价结束的时刻t＝t3时，晶片的电压C变为0V，晶片被取出到外部。
在即使静电吸盘没有4kV的电位差、用2kV的电位差也能吸附保持晶片的情况下，如图167中点划线所示，向第1电极及第2电极分别施加2kV的电压A’、B’。在向晶片施加-4kV时，向第1电极及第2电极分别施加-2kV。这样，能够不通过施加电压而将必要以上的电压施加到绝缘层2104上，所以能够防止绝缘层的击穿。
图168是包括上面说明过的静电吸盘的电子束装置的方框图。从电子束源168·1放出的电子束由决定开口孔径(NA)的阳极168·2的开口来除去不必要的波束，由聚光透镜(コンデンサレンズ)168·7和物镜168·13来缩小，成像到施加了-4kV的晶片166·4上，并且由偏转器168·8及168·12扫描晶片166·4上。从晶片166·4放出的二次电子束由物镜168·13集中，由E×B分离器168·12向右侧弯曲35°左右，由二次电子束检测器168·10来检测，得到晶片上的SEM像。在图168的电子束装置中，符号168·3、168·5是轴对齐器具，168·4是像散校正器具，168·6是孔径板，168·11是屏蔽，168·14是电极。在晶片166·4的下方，配置了用图166及图167说明过的静电吸盘。
通过将本实施方式用于器件制造方法中的检查工序中，即使具有微细的图形的半导体器件也能够生产率很好地检查，能够全数检查，能够提高产品的成品率，防止出厂缺陷产品。
其中，增大或减少向静电吸盘施加的电压的方法，并不限于图167的(a)所示的。例如，也可以如图167的(b)所示是指数函数地变化的电压。总之，可以是在时间内到达规定的电压的任何电压。
以上，详述了本发明的第1实施方式～第12实施方式，但是在任一个实施方式中，“规定电压”这一用语都表示能够进行检查等测定的电压。
此外，以上说明过的各种实施方式将电子束用作带电粒子束，但是并不限于此，也可以使用电子束以外的带电粒子束、或没有电荷的中子线、激光、电磁波等非带电粒子束。
其中，本发明的带电粒子束装置工作后，通过接近相互作用(表面附近的粒子的带电)而使标的物质浮游并被吸引到高压区域，所以在带电粒子束的形成或偏转所使用的各种电极上堆积有机物质。通过表面的带电而慢慢堆积起来的有机物质对带电粒子束的形成或偏转机构造成不良影响，所以必须周期性地除去这种堆积的有机物质。因此，为了周期性地除去堆积的有机物质，最好利用该有机物质堆积的区域的附近的电极，在真空中形成氢、氧或氟及包含它们的代替物HF、H2O、CMFN等等离子体，将空间内的等离子体电位维持在电极面发生溅射的电位(几kV，例如20V～5kV)，从而通过氧化、氢化、氟化只除去有机物质。
3-5)E×B分离器的实施方式
图169示出本实施方式的E×B分离器169·1。E×B分离器169·1由静电偏转器和电磁偏转器构成，在图169中，示出了与光轴(与图面垂直的轴：z轴)正交的x-y平面上的断面图。x轴方向及y轴方向也正交。
静电偏转器包括设在真空容器中的一对电极(静电偏转电极)169·2，沿x轴方向生成电场E。这些静电偏转电极169·2经绝缘隔离片169·3安装在真空容器的真空壁169·4上，它们的电极间距D被设定得小于静电偏转电极169·2的y轴方向的长度2L。通过这种设定，能够使z轴的周围形成的电场强度均匀的范围比较大，但是理想时，如果D＜L，则能够使电场强度均匀的范围更大。
即，距离电极的端缘为D/2的范围，电场强度不均匀，所以电场强度大致均匀的区域是除去了不均匀的端部区域后的中心部的2L-D的区域。因此，为了存在电场强度均匀的区域，需要使2L＞D，再者，通过设定为L＞D，电场强度均匀的区域变得更大。
在真空壁169·4的外侧，设有用于沿y轴方向来生成磁场M的电磁偏转器。电磁偏转器包括电磁线圈169·5及电磁线圈169·6，这些线圈分别沿x轴方向及y轴方向来生成磁场。其中，只用线圈169·6也能够生成y轴方向的磁场M，但是为了提高电场E和磁场M的正交度，设有沿x轴方向来生成磁场的线圈。即，通过用线圈169·6生成的-x轴方向的磁场分量来抵销线圈169·6生成的+x轴方向，能够使电场和磁场的正交度良好。
这些磁场生成用的线圈169·5及168·6被设置在真空容器之外，所以将它们二分来构成，从真空壁169·4的两侧来安装，在部分169·7上通过螺丝固定等来固定并一体化即可。
E×B分离器的最外层169·8由坡莫合金或铁氧体制的磁轭构成。最外层169·8也可以与线圈169·5、169·6同样，二分并从两侧安装在线圈169·6的外周上，在部分169·7上通过螺丝固定等来一体化。
图170示出本实施方式的E×B分离器170·1的与光轴(z轴)正交的断面。图170的E×B分离器170·1设有6个静电偏转电极170·1，这一点与图169所示的实施方式的E×B分离器不同。在将连接各个电极的中央和光轴(z轴)的线和电场的方向(x轴方向)之间的角度设为θi(i＝0，1，2，3，4，5)时，向这些静电偏转电极170·1供给与cosθi成正比的电压k·cosθi(k为常数)。其中，θi是任意角度。
在图170所示的实施方式中，也只形成x轴方向的电场E，所以设置生成x及y轴方向的磁场的线圈169·5及169·6，修正正交度。根据本实施方式，与图169所示的实施方式相比，能够进一步增大电场强度均匀的区域。
在图169及图170所示的实施方式的E×B分离器中，将用于生成磁场的线圈做成鞍形，但是也可以采用环形的线圈。
在图169的E×B分离器169·1中，作为生成电场的静电偏转器的一对电极，采用了将与光轴成直角的方向上的大小形成得比电极间的间隔更长的平行平板形电极，所以绕光轴以均匀强度来生成平行的电场的区域扩大。
此外，在图169及图170的E×B分离器中，电磁偏转器采用鞍形线圈，而且将从光轴观看线圈的角度在一侧设定为2π/3，所以不生成3θ分量，由此，绕光轴以均匀强度来生成平行的磁场的区域扩大。再者，由于用电磁线圈来生成磁场，所以能够在线圈上叠加偏转电流，由此，能够使其具有扫描功能。
图169及图170的E×B分离器由静电偏转器和电磁偏转器的组合构成，所以通过计算静电偏转器及透镜系统的像差，另外计算电磁偏转器及透镜系统的像差，合计这些像差，能够得到光学系统的像差。
3-6)生产线的实施方式
图171示出使用了本发明的装置的生产线的例子。可以将检查装置171·1检查的晶片的批号、制造时经由的制造装置历史等信息从SMIF或FOUP171·2中包括的存储器中读出，或者通过读出SMIF、FOUP或晶片盒的ID号来识别该批号。在输送晶片中控制水分的量来防止金属布线的氧化等。
缺陷检查装置171·1可以与生产线的网络系统相连，能够经该网络系统171·3向控制生产线的生产线控制计算机171·4、各制造装置171·5及别的检查装置发送被检查物--晶片的批号等信息和其检查结果。在制造装置中，包含与光刻关联的装置例如曝光装置、涂布器、固化装置、显影器等、或蚀刻装置、溅射装置及CVD装置等成膜装置、CMP装置、各种计测装置、其他检查装置、复查装置等。
3-7)采用了其它电子的实施方式
本发明的本质性的目的为，向形成了具有100nm以下的线宽的布线图形的基板等试样照射电子束，检测得到了基板表面的信息的电子，根据该检测出的电子来取得基板表面的图像，检查试样表面。特别是，提出了下述检查方法及装置：在将电子束照射到试样上时，照射具有包含一定的摄像区域的面积的电子束，将从该基板上的摄像区域放出的电子用CCD或CCD-TDI等成像到检测器上来取得摄像区域的图像，进而按照管芯的图形来适当组合单元检查、管芯比较检查来检查得到的图像，从而实现了比SEM方式快很多的生产率。即，光学式检查装置由于分辨率低，所以不能充分检查具有100nm以下的线宽的布线的图形缺陷，另一方面，SEM型检查装置由于检查过于花费时间，所以不能满足高生产率的要求，本发明的采用了电子束的检查方法及检查装置能够解决上述双方的问题，以足够的分辨率及高生产率来检查具有100nm以下的线宽的布线。
在试样的检查中，从分辨率的观点来看，最好使电子束碰撞基板，检测从基板放出的电子，来得到基板表面的图像。因此，在本发明的实施例中，主要以从基板放出的二次电子、反射电子、背散射电子为中心举例进行了说明。但是检测的电子可以是得到了基板的表面的信息的任何电子，例如也可以是通过在基板附近形成逆电场、不直接碰撞基板、而是在基板附近反射的镜面电子(广义上也称为反射电子)、或透过基板的透射电子等。特别是，在采用了镜面电子的情况下，电子不直接碰撞试样，所以有充电的影响极小这一优点。
在利用镜面电子的情况下，向试样施加比加速电压更低的负的电位，在试样附近形成逆电场。将该负的电位设定为在基板的表面附近几乎所有电子束都足以返回的值即可。具体地说，设定为比电子枪的加速电压低0.5～1.0V以上的电位即可。例如，在本发明的情况下，在加速电压为-4kV的情况下，最好将向试样施加的电压设定为-4.000kV～-4.050kV。再者，设定为-4.0005kV～-4.020kV较好，设定为-4.0005kV～-4.010kV更合适。
此外，在利用透射电子的情况下，在将加速电压设定为-4kV时，将向试样施加的电压设定为0～-4kV、最好为0～-3.9kV、更好的是0～-3.5kV较合适。
另外，也可以不利用电子束，而使用X线。本发明的二次系统和管芯比较等可以充分适用。
在采用镜面电子、透射电子中的任一种的情况下，采用已经说明过的电子枪、一次光学系统、用于分离一次电子束和检测电子束的偏转器、采用了CCD或CCD-TDI的检测器、用于比较管芯的运算器等。电子束采用椭圆等具有一定的区域者，当然也可以采用SEM型所用的缩细了的电子束。电子束当然可以是单个也可以是多个。用于分离一次电子束和检测电子束的偏转器可以是形成电场和磁场这两者的维恩滤波器，也可以采用只有磁场的偏转器。检测器采用将摄像区域成像到检测器上、并能进行迅速的检查的CCD或CCD-TDI，但是在采用了SEM型的电子枪的情况下，当然采用与其对应的半导体检测器等。在取得基板表面的图像、比较检查管芯的情况下，按照管芯的图形，来适当利用适用于有周期性的图形的单元检查、和适用于随机图形的管芯之间的比较检查。当然，也可以透过所有管芯之间的比较检查来进行处理。此外，在管芯之间的比较检查的情况下，可以在同一基板上的管芯之间进行比较，可以在不同基板上的管芯之间进行比较，也可以比较管芯和CAD数据。任意采用某一种合适的即可。再者，在检查之前，进行基板的位置对齐。测定基板的位置偏移，校正旋转角的偏移。此时，也可以创建焦点图，在检查时考虑它们一边校正平面上的基板的位置和焦点的偏移一边进行检查。
此外，在本发明的装置的制造工序中的利用时，最好连接到网络系统上，从控制着生产线的计算机获取检查对象--晶片的信息，或者发送检查结果，使其反映到生产线的各装置的生产条件上。
3-8)采用二次电子和反射电子的实施方式
本实施方式涉及能够用面波束来照射检查对象、能够按照检查对象切换二次电子和反射电子来使用的高分辨率而且高生产率的映像投射方式电子束装置。这样，不是向试样的1点而是向至少沿一维方向扩展了的视场照射电子束来形成该视场的像的方式被称为“映像投射方式”。该映像投射方式电子束装置是能够避免空间电荷效应、信噪比高、通过并行处理提高了图像处理速度、高分辨率而且高生产率的装置。
以下，参照图172～图181来详述将本实施方式的映像投射方式电子束装置具体化为缺陷检查装置的情况。其中，在这些图中，假设同一参照数字或参照符号是指相同或对应的构件。
在图172的(A)及(B)中，缺陷检查装置EBI的电子枪EG具有能够以大电流来动作的热电子放出型的LaB6制阴极1，从电子枪EG向第1方向发射的一次电子，通过包含几级四极透镜2的一次光学系统而调整了波束形状，然后通过维恩滤波器172·1。维恩滤波器172·1将一次电子的行进方向变更为第2方向，以便输入到检查对象--晶片W上。离开维恩滤波器172·1并进至第2方向的一次电子，由NA孔径板172·2限制束径，通过物镜172·3并照射晶片W。物镜172·3是高精度的静电透镜。
这样，在一次光学系统中，作为电子枪EG，使用了LaB6制的高亮度的电子枪，所以与现有的扫描型的缺陷检查装置相比，能够得到低能、大电流而且大面积的一次波束。
晶片W由一次光学系统形成的断面例如为200μm×50μm的矩形的面波束来照射，所以能够照射晶片W上的规定的广度的小的区域。为了用该面波束来扫描晶片W，晶片W例如被载置在支持300mm的高精度的XY工作台(未图示)上，在固定了面波束的状态下使XY工作台二维地移动。此外，无需将一次电子缩小为束斑，所以面波束是低电流密度，晶片W的损坏少。例如，在现有的波束扫描方式的缺陷检查装置中，束斑的电流密度是103A/cm2；但是在图中的缺陷检查装置EBI中，面波束的电流密度只有0.1A/cm2～0.01A/cm2。另一方面，剂量在现有的波束扫描方式中是1×10-5C/cm2，而在本方式中是1×10-4C/cm2～3×10-5C/cm2，本方式的灵敏度高。
从照射了面波束状的一次电子的晶片W的区域出来二次电子和反射电子。反射电子将在后面描述，首先说明二次电子的检测。从晶片W放出的二次电子向与上述第2方向相反的方向前进，由物镜172·3放大并通过NA孔径板172·2及维恩滤波器172·1后，由中间透镜172·4再次放大，由投影透镜172·5再次放大并入射到二次电子检测系统中。在引导二次电子的二次光学系统中，物镜172·3、中间透镜172·4及投影透镜172·5都是高精度的静电透镜，二次光学系统的倍率是可变的。将一次电子大致垂直地入射到晶片W上，大致垂直地取出二次电子，所以不产生由晶片W的表面的凹凸造成的阴影。
接受来自投影透镜172·5的二次电子的二次电子检测系统，包括将入射的二次电子增殖的微通道板172·6、将从微通道板172·6出来的电子变换为光的荧光屏172·7、以及将从荧光屏172·6出来的光变换为电信号的传感器单元172·8。传感器单元172·8具有由二维排列的许多固体摄像元件组成的高灵敏度的线传感器172·9，从荧光屏172·7发出的荧光由线传感器172·9变换为电信号并送至图像处理部172·10，被并行、多级而且高速地处理。
在使晶片W移动并依次用面波束照射晶片W上的各个区域来进行扫描的期间，图像处理部172·10依次存储与包含缺陷的区域的XY坐标和图像有关的数据，对一个晶片生成包含有缺陷的检查对象的所有区域的坐标和图像的检查结果文件。这样，能够一并管理检查结果。读出该检查结果文件后，在图像处理部172·10的显示器上显示该晶片的缺陷分布和缺陷详细列表。
实际上，缺陷检查装置EBI的各种构件中的传感器单元172·8被配置在大气中，但是其他构件被配置在保持真空的镜筒内，所以在本实施方式中，在镜筒的适当的壁面上设有光导，将从荧光屏172·7出来的光经光导取出到大气中并中继到线传感器172·9。
图173示出了图172的缺陷检查装置EBI中的二次电子检测系统D的具体结构例。投影透镜172·5在微通道板172·6的入射面上形成二次电子像或反射电子像173·1。微通道板172·6例如分辨率是16μm，增益是103～104，有效像素是2100×520，与形成的电子像173·1对应来增殖电子并照射荧光屏172·7。由此从荧光屏172·7的用电子照射了的部分发出荧光，发出的荧光经低失真(失真例如为0.4％)的光导173·2放出到大气中。放出的荧光经光学转像透镜173·3入射到线传感器172·9上。例如，光学转像透镜173·3的倍率是1/2，透射率是2.3％，失真是0.4％，线传感器172·9具有2048×512个像素。光学转像透镜173·3在线传感器172·9的入射面上形成与电子像173·1对应的光学像173·4。也可以使用FOP(纤维光学板)来取代光导173·2及转像透镜173·3，此情况下的倍率是1倍。
图172所示的缺陷检查装置EBI，通过调整电子枪EG的加速电压及向晶片W上施加的晶片电压并且使用电子检测系统D，在二次电子的情况下，能够以正带电模式和负带电模式中的某一种来动作。再者，通过调整电子枪EG的加速电压、向晶片W上施加的晶片电压及物镜条件，能够使缺陷检查装置EBI以检测通过照射一次电子而从晶片W发出的高能的反射电子的反射电子摄像模式来动作。反射电子具有与一次电子入射到晶片等试样上时的能量相同的能量，比二次电子的能量高，所以有不易受试样表面的带电等产生的电位的影响这一特征。电子检测系统也可以使用输出与二次电子或反射电子的强度对应的电信号的电子轰击型CCD、电子轰击型TDI等电子轰击型检测器。在此情况下，不使用微通道板172·6、荧光屏172·7、转像透镜173·3(或EOP)，在成像位置上设置电子轰击型检测器来使用。通过这样构成，缺陷检查装置EBI能够以适合检查对象的模式来动作。例如，另外检测金属布线的缺陷、GC布线的缺陷、光刻胶图形的缺陷，利用负带电模式或反射电子摄像模式即可；而为了检测通孔的导通不良或蚀刻后的通孔底的残渣，利用反射电子摄像模式即可。
图174的(A)是说明用于使图1的缺陷检查装置EBI以上述3个模式来动作的要件的图。设电子枪EG的加速电压为VA，向晶片W施加的晶片电压为VW，照射晶片W时的一次电子的照射能量为EIN，入射到电子检测系统D上的二次电子的信号能量为EOUT。电子枪EG被构成得能够改变加速电压VA，从适当的电源(未图示)向晶片W施加可变的晶片电压VW。因此，如果调整加速电压VA及晶片电压VW而且使用电子检测系统D，则缺陷检查装置EBI如图174的(B)所示，在二次电子产量比1大的范围内以正带电模式，在比1小的范围内以负带电模式来动作。此外，通过设定加速电压VA、晶片电压VW及物镜条件，缺陷检查装置EBI能够利用二次电子和反射电子之间的能量差以反射电子摄像模式来动作。其中，在图174的(B)中，正带电区域和负带电区域之间的边界上的电子照射能量EIN的值实际上因试样而异。
用于使缺陷检查装置EBI以反射电子摄像模式、负带电模式及正带电模式来动作的VA、VW、EIN及EOUT的值举例如下：
在反射电子摄像模式中
VA＝-4.0kV
VW＝-2.5kV
EIN＝1.5keV
EOUT＝4keV
在负带电模式中
VA＝-7.0kV
VW＝-4.0kV
EIN＝3.0keV
EOUT＝4keV+α(α＝二次电子的能量幅度)
在正带电模式中
VA＝-4.5kV
VW＝-4.0kV
EIN＝0.5keV
EOUT＝4keV+α(α＝二次电子的能量幅度)。
实际上，二次电子和反射电子的检测量根据晶片W上的被检查区域的表面组成、图形形状及表面电位来变化。即，二次电子像差及反射电子量因晶片W上的被检查对象的表面组成而异，在图形的尖的部位或角上，二次电子像差及反射电子量比平面大。此外，如果晶片W上的被检查对象的表面电位高，则二次电子放出量减少。这样，根据检测系统D检测出的二次电子及反射电子而得到的电子信号强度根据材料、图形形状及表面电位来变动。
图175示出了图172所示的缺陷检查装置EBI的电子光学系统所使用的静电透镜的各电极的断面形状。如图175所示，从晶片W到微通道板172·6的举例例如是800mm，物镜172·3、中间透镜172·4及投影透镜172·5是具有呈特殊形状的多枚电极的静电透镜。现在，假设向晶片W施加-4kV，则向离物镜172·3的晶片W最近的电极施加+20kV，向其余的电极施加-1476V。同时，向中间透镜172·4施加-2450V，向投影透镜172·5施加-4120V。其结果是，二次光学系统得到的倍率由物镜172·5变为2.4倍，由中间透镜172·4变为2.8倍，由投影透镜172·5变为37倍，合计变为260倍。其中，图175中的参照数字175·1、175·2是用于限制束径的场孔径，参照数字175·3是偏转器。
图176的(A)是映像投射方式电子束装置的另一实施方式--多波束·多像素型的缺陷检查装置EBI的结构的概略图。该缺陷检查装置EBI中的电子枪EGm是具有LaB6制的阴极、能够发射多根一次电子束176·1的多波束型的电子枪。从电子枪EGm发出的多根一次电子束176·1由在与各一次电子束对应的位置上形成了小孔的孔径板176·2调整了束径后，由2级轴对称透镜176·3、176·4调整各波束的位置并进至第1方向，通过维恩滤波器172·1并将行进方向从第1方向变换为第2方向而入射到晶片W上。其后，各个一次电子束176·1通过NA孔径板172·2、物镜172·3并照射晶片W的规定的区域。
通过照射多根一次电子束176·1而从晶片W放出的二次电子及反射电子176·5，与对图172的(A)已经说明过的同样，向与第2方向相反的方向行进并通过物镜172·3、NA孔径板172·2、维恩滤波器172·1、中间透镜172·4、投影透镜172·5入射到检测系统D上，由传感器单元172·8变为电信号。
从电子枪EGm来看，在下游侧的轴对称透镜176·4和维恩滤波器172·1之间，配置了用于偏转多根一次电子束176·1的偏转器176·6。因此，为了用多根一次电子束176·1来扫描晶片W上的某个区域R，如图176的(B)所示，一边使晶片W沿Y轴方向移动，一边用偏转器176·6使多根一次电子束176·1向与Y轴垂直的X轴方向同时偏转。由此，用多根一次电子束176·1来光栅扫描区域R。
图177的(A)示出了映像投射方式电子束装置的又一实施方式--多波束·多像素型的缺陷检查装置EBI的结构的概略结构。在该图中，电子枪EGm能够发射多根一次电子束176·1，发射的多根一次电子束176·1与对图176的(A)说明过的同样，向第1方向行进，由孔径板176·2、轴对称透镜176·3、176·4、偏转器176·6、维恩滤波器172·1、物镜172·3引导并照射晶片W。
通过多根一次电子束176·1的照射而从晶片W放出的二次电子或反射电子176·5，通过了物镜172·3后，由维恩滤波器172·1将行进方向改变了规定的角度后，通过中间透镜172·4、投影透镜172·5并入射到多检测系统D’。图中的多检测系统D’是二次电子检测系统，包括：形成了与在孔径板176·2上形成的n个小孔和同数的孔的多孔径板177·1、捕捉通过了孔径板177·1的n个孔的二次电子并变为表示该二次电子的强度的电信号的与多孔径板177·1的各孔对应而设的n个检测器177·2、放大从各检测器177·2输出的电信号的n个放大器177·3、以及将各个放大器177·3放大了的电信号变换为数字信号并进行晶片W上的被扫描区域R的图像信号的存储、显示、比较等的图像处理部172·10’。
在图177的(A)所示的缺陷检查装置EBI中，多根一次电子束176·1对区域R的扫描如图177的(B)所示来进行。即，如图177的(B)所示，将区域R分割为一次电子束176·1的数目个并想定小区域r1、r2、r3、r4，将各个一次电子束176·1分别分配给这些小区域r1～r4。因此，一边使晶片W沿Y轴方向移动，一边用偏转器176·6使各个一次电子束176·1沿X轴方向同时偏转，使各一次电子束176·1扫描分配给它的小区域r1～r4。由此，用多根一次电子束176·1来扫描区域R。
其中，多波束的一次光学系统并限定于图176，只要在照射到试样上时是多波束即可，例如也可以是单一的电子枪。
在以上说明过的缺陷检查装置EBI中，最好使用能够将晶片W载置到工作台上、在真空室内对该工作台精度良好地进行定位的机构。为了对这种工作台进行高精度的定位，例如采用用静压轴承来非接触支持工作台的构造。在此情况下，最好在静压轴承的范围内形成排出高压气体的差动排气机构来维持真空室的真空度，使得从静压轴承供给的高压气体不排气到真空室。
图178是用于在真空室内对载置了晶片W的工作台精度良好地进行定位的机构的一例和惰性气体的循环配管系统的图。在图178中，将一次电子照射到晶片W上的镜筒178·1的前端部即一次电子照射部178·2，被按装在划定真空室C的壳体178·3上。在镜筒178·1的正下方，配置了载置在高精度的XY工作台178·4的X方向(在图178中为左右方向)的可动台上的晶片W。通过使XY工作台178·4沿X方向及Y方向(在图178中为与纸面垂直的方向)移动，能够正确地将一次电子照射到晶片W的面上的任意位置上。
XY工作台178·4的台座178·5被固定在壳体178·3的底壁上，沿Y方向移动的Y台178·6承载在台座178·5上。在Y台178·6的两个侧面(在图178中为左右侧面)上形成突部，这些突部与台座178·5上所设的一对Y方向导轨178·7a及178·7b上形成的凹槽分别嵌合。各凹槽在Y方向导轨178·7a、178·7b的大致全长上沿Y方向延伸。在向凹槽内突出的突部顶面、底面及侧面上分别设有公知的构造的静压轴承(未图示)。通过经这些静压轴承喷出高压而且高纯度的惰性气体(N2气、Ar气等)，Y台178·6能够非接触地支持在Y方向导轨178·7a、178·7b上，沿Y方向圆滑地往复运动。在此外，台座178·5和Y台178·6之间，为了沿Y方向驱动Y工作台178·6，配置了公知的构造的直线电机178·8。
在Y台178·6的上侧可沿X方向移动地载置着X台178·9。夹着X台178·9，设有与用于Y台178·6的Y方向导轨178·7a、178·7b相同构造的一对X方向导轨178·10a、178·10b(图178只示出了178·10a)。在这些X方向导轨的面向X台178·9的一侧也形成了凹槽，在X台178·9的面向X方向导轨的侧部，形成了向上述凹槽内突出的突部。这些凹槽在X方向导轨的大致全长上延伸。向凹槽内突出的X方向台178·9的突部的顶面、底面及侧面上，设有与用于非接触支持Y台178·6的静压轴承同样的静压轴承(未图示)。通过向这些静压轴承供给高压而且高纯度的惰性气体并使其从静压轴承喷出到X方向导轨178·10a、178·10b的引导面，X台178·9被高精度、非接触地支持在X方向导轨178·10a、178·10b上。在Y台178·6上，为了沿X方向驱动X台178·9而配置了公知构造的直线电机178·11。
作为XY工作台178·4，可以几乎直接使用大气中所用的带静压轴承的工作台机构，所以能够将具有与曝光装置等所用的大气用的高精度的工作台同等的精度的XY工作台，用大致同等的成本及大小实现为缺陷检查装置用的XY工作台。其中，晶片W通常不是直接载置在X台178·9上，而是载置在具有可拆除得保持晶片W而且对XY工作台178·4进行微小的位置变更的功能的试样台上。
上述惰性气体经软配管178·12、178·13及XY工作台178·4内形成的气体通路(未图示)供给到上述静压轴承。供给到静压轴承的高压的惰性气体喷出到Y方向导轨178·7a、178·7b及X方向导轨178·10a、178·10b的对置的引导面之间形成的几微米至几十微米的间隙中并将Y台178·6及X台178·9沿X方向、Y方向及Z方向(在图178中为上下方向)正确地定位在引导面上。从静压轴承喷出的惰性气体的气体分子扩散到真空室C内，通过排气口178·14、178·15a、178·15b及真空配管178·16、178·17由真空泵178·18来排气。排气口178·15a、178·15b的吸入口贯通台座178·5而设在其顶面上。由此，吸入口在从XY工作台178·4排出高压气体的位置附近开口，所以防止了从静压轴承喷出的高压气体使真空室C内的压力上升。
干式真空泵178·18的排气口经配管178·19连接在压缩机178·20上，压缩机178·20的排气口经配管178·21、178·22、178·23及调节器178·24、178·25连接在软配管178·12、178·13上。因此，从干式真空泵178·18排出的惰性气体由压缩机178·20再次加压，由调节器178·24、178·25调整到适当的压力后，再次被供给到XY工作台的静压轴承。通过这样做，能够使高纯度的惰性气体循环来再利用，所以能够节约惰性气体；此外，惰性气体不从缺陷检查装置EBI放出，所以能够防止惰性气体造成的窒息等事故的发生。其中，最好在压缩机178·20的排出侧的配管178·21的途中设有冷阱、滤波器等除去部件，捕获循环的气体中混入的水分或油分等杂质而不供给到静压轴承。
在镜筒178·1的前端部、即一次电子照射部178·2的周围，设有差动排气机构178·27。这用于使得几十真空室C内的压力高，一次电子照射空间178·28的压力也足够低。一次电子照射部178·2的周围安装的差动排气机构178·27的环状部件178·29相对于壳体178·3定位，以便在其底面(与晶片W对置的面)和晶片W之间形成几微米至几百微米的微小的间隙。
在环状部件178·29的底面上形成环状槽178·30，环状槽178·30被连接在排气口178·31上。排气口178·31经真空配管178·32连接在超高真空泵--涡轮分子泵178·33上。此外，在镜筒178·1的适当地方设有排气口178·34，排气口178·34经真空配管178·35连接在涡轮分子泵178·36上。这些涡轮分子泵178·33、178·36由真空配管178·37、178·38连接在干式真空泵178·18上。因此，侵入到差动排气机构178·27或带电束照射空间178·26中的惰性气体的气体分子经环状槽178·30、排气口178·31及真空配管178·32由涡轮分子泵178·33来排气，所以从真空室C侵入到环状部件178·29包围的空间178·28内的气体分子被排气。由此，能够将一次电子照射空间178·28内的压力保持得很低，能够没有问题地照射一次电子。此外，从镜筒178·1的前端部吸引的气体分子通过排气口178·34、真空配管178·35由涡轮分子泵178·36来排气。从涡轮分子泵178·33、178·36排出的气体分子由干式真空泵178·18来收集并供给到压缩机178·20。
其中，环状槽178·30也可以根据真空室C内的压力或一次电子照射空间178·28内的压力而做成二重构造或三重构造。此外，图178所示的检查装置用1台干式真空泵兼作涡轮分子泵的粗抽泵和真空室的真空排气用泵，但是也可以按照向XY工作台的静压轴承供给的高压气体的流量、真空室的容积和内表面积、真空配管的内径和长度等，用其它系统的干式真空泵来进行排气。
作为向XY工作台178·4的静压轴承供给的高压气体，一般使用干氮。然而，如果可能，最好采用更高纯度的惰性气体。这是因为，如果水分或油分等杂质被包含在气体中，则这些杂质分子会附着在划定真空室的壳体178·3的内面或工作台构件的表面上而使真空度恶化，或者附着在晶片W的表面上而使一次电子照射空间178·28的真空度恶化。此外，需要极力不包含水分或油分，所以要求涡轮分子泵178·33、178·36、干式真空泵178·18及压缩机178·20是不使水分或油分混入到气体流路中的构造。
其中，如图178所示，在惰性气体的循环配管系统上连接着高纯度惰性气体供给系统178·19，承担着下述作用：在开始气体的循环时，向包含真空室C和真空配管178·16、178·15、178·32、178·35、178·37及加压侧配管178·19、178·21、178·22、178·23、178·39的全部循环系统中充满高纯度惰性气体；在由于某种原因而使循环的气体的流量减少时供给不足量。此外，通过使干式真空泵178·18具有压缩到大气压以上的功能，也能够使干式真空泵178·18兼有压缩机178·20的功能。再者，作为镜筒178·1的排气所用的超高真空泵，也可以使用离子泵或吸气泵等泵来取代涡轮分子泵178·36。只是，在采用了这些捕集式泵的情况下，不能构筑循环配管系统。也可以使用隔膜式干式泵等其他方式的干式泵来取代干式真空泵178·18。
图179示出了差动排气机构178·27的环状部件178·29及其上形成的环状槽178·30的大小的数值的例子。这里，采用了沿半径方向隔开的二重构造的环状槽。向静压轴承供给的高压气体的流量通常大体是20L/min(换算为大气压)左右。假定经内径为50mm、长度为2m的真空配管用具有20000L/min的排气速度的干式泵对真空室C间隙排气，则真空室内的压力约为160Pa(约1.2Torr)。此时，如果如图179所示来设定差动排气机构178·27、环状部件178·29及环状槽178·30等的尺寸，则能够将一次电子照射空间56内的压力设为10-4Pa(10-6Torr)。
图180概略地示出了搭载了以上用图172～图179说明过的缺陷检查装置EBI的检查系统的整体结构。如图所示，从缺陷检查装置EBI的一次光学系统经二次光学系统到检测系统D的路径上的构件被收容在起磁屏蔽功能的镜筒178·1的内部，镜筒178·1被设置在有源除振单元支持的隔振台180·1的顶面上，以便防止来自外部的振动传来。镜筒178·1的内部由真空排气系统180·2保持在真空。从控制电源180·3经高压电缆180·4向镜筒178·1的内部的一次光学系统及二次光学系统的各构件供给所需的电压。
在镜筒178·1的适当的部位上，设有包括光学显微镜和自动聚焦部件的对准机构180·5，将构成一次光学系统及二次光学系统的各构件适当地配置在规定的光轴上，并且调整得将从电子枪发射的一次电子自动聚焦到晶片W上。
在隔振台180·1的顶面上，设置了包括用于载置并固定晶片W的吸盘(未图示)的XY工作台178·4，扫描期间的XY工作台178·4的位置以规定间隔由激光干涉计来检测。再者，在隔振台180·1的顶面上，设置了用于存储检查对象--多枚晶片W的加载器180·6、和用于把持加载器180·6内的晶片W并载置到镜筒178·1内的XY工作台178·4上、在检查结束后将晶片W从镜筒178·1内取出的输送机器人180·7。
整个系统的动作由安装了所需的程序的主控制器180·8来控制。主控制器180·8包括显示器180·9，并且经电缆180·10与检测系统D相连。由此，主控制器180·8能够从检测系统D经电缆180·10接受数字图像信号并用图像处理部172·10进行处理，将通过扫描晶片而得到的检查结果文件的内容或晶片W的缺陷分布等显示在显示器180·9上。此外，主控制器180·8为了控制整个系统而将系统的动作状态显示在显示器180·9上。
其中，假设载置晶片W的工作台能够在XY平面内移动进行了说明，但是除此之外，也可以能够绕与XY平面垂直或通过XY平面的任意轴旋转。此外，假设检查对象并不限于晶片，而包含掩模等能够用电子像来检查的试样。再者，通过将本实施方式的映像投射型电子束装置、现有的波束扫描方式的缺陷复查装置、服务器、以及主控制器用LAN相互耦合，能够构筑分布式的缺陷检查网。
从以上的说明可以理解，本实施方式得到下述等特别的效果。
(1)由于用面波束来照射试样，所以能够提高生产率，例如与现有的波束扫描方式的检查装置相比能够将每1枚晶片的缺陷检查时间缩短到大致1/7；
(2)由于无需将一次电子缩小为束斑，所以能够避免空间电荷效应，加之由于用低电流密度来照射试样，所以试样的损坏小；
(3)由于用面波束来照射试样，所以连比1个像素小的尺寸都能够检查；
(4)通过选定电子枪的加速电压及向试样施加的电压，并且调整物镜，能够以正带电模式、负带电模式及反射电子摄像模式中的某一种动作模式来动作，所以能够按照试样上的检查部位来实施适当的检查。
(5)通过使用静电透镜，能够使一次光学系统及/或二次光学系统小型、高精度。
Claims (7)
1.一种电子束装置，包括：
向试样照射电子束的单元；
将通过向上述试样照射该电子束而得到了上述试样的表面信息的电子，放大投影并成像到检测器上的单元；以及
将成像到上述检测器上的上述电子作为图像来合成的单元，
其中，将上述电子束照射到试样上的上述单元和成像到检测器上的上述单元，具有由静电透镜构成的光学系统；
还包括：
通过使用电场和磁场的偏转器来分离上述电子束和上述电子的单元；以及
依次扫描上述试样上的带状部分、且在扫描了上述带状部分后使上述试样步进移动来扫描下一个上述带状部分的单元，
该电子束装置能够调整相邻的上述带状部分的重叠宽度。
2.如权利要求1所述的电子束装置，上述电子是由上述试样产生的二次电子、反射电子、背散射电子中的至少一种。
3.如权利要求1所述的电子束装置，上述电子是在上述试样的表面附近被反射的镜面电子。
4.如权利要求1所述的电子束装置，进行扫描的上述单元沿一个方向扫描后，能够沿与该方向相反的方向扫描。
5.如权利要求1所述的电子束装置，进行扫描的上述单元的扫描速度是像素尺寸的整数倍。
6.如权利要求1所述的电子束装置，进行扫描的上述单元的扫描速度是像素尺寸和TDI的行频之积。
7.如权利要求6所述的电子束装置，进行扫描的上述单元的扫描速度能够根据像素尺寸改变。
Applications Claiming Priority (4)
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