JP7231496B2

JP7231496B2 - マルチ電子ビーム照射装置、マルチ電子ビーム照射方法、及びマルチ電子ビーム検査装置

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Publication number: JP7231496B2
Application number: JP2019112525A
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Inventors: 和彦井上; 宗博小笠原; ゴラデイスティーブン
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Description

本発明は、マルチ電子ビーム照射装置、マルチ電子ビーム照射方法、及びマルチ電子ビーム検査装置に関する。例えば、電子線によるマルチビームを照射して放出されるパターンの２次電子画像を取得してパターンを検査する検査装置に関する。

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

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

上述したパターン検査装置には、レーザ光を検査対象基板に照射して、その透過像或いは反射像を撮像する装置の他、検査対象基板上を電子ビームで走査（スキャン）して、電子ビームの照射に伴い検査対象基板から放出される２次電子を検出して、パターン像を取得する検査装置の開発も進んでいる。電子ビームを用いた検査装置では、さらに、マルチビームを用いた装置の開発も進んでいる。ここで、検査対象となる基板の厚さのばらつき等の凹凸により基板面の高さ位置に変動が生じる。そのため、マルチビームを基板に照射する場合に、かかる基板面の凹凸に応じたフォーカス位置を補正する必要がある。フォーカス位置を補正すると、それに伴って像の倍率変動と回転変動も合わせて生じるため、これらの３つの変動要因を同時に補正する必要がある。例えば、３つ以上の静電レンズを用いてこれらの３つの変動要因を補正することが理論上は可能である（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、１つ変動要因を補正すれば、他の変動要因がさらにずれるため、これらの３つの変動要因を個別に制御することが困難である。よって、連動するかかる３つの変動をできるだけバランスよく低減させるべく、かかる３つ以上の静電レンズの調整を最適化させる制御が必要となり、かかる制御を行うためには制御システムが肥大化してしまう。よって、従来よりも制御がし易くできる構成が求められる。かかる問題は、検査装置に限るものではなく、マルチビームを基板にフォーカスさせて照射する装置において同様に生じ得る。

特開２０１４－１２７５６８号

本発明の一態様は、変動要因に対する感度を、各静電レンズ間で異なるように構成する装置および方法を提供する。

本発明の一態様のマルチ電子ビーム照射装置は、
マルチ電子ビームが照射される基板を載置するステージと、
前記基板面の高さ位置にレンズ磁場の中心が位置するように配置され、前記マルチ電子ビームを前記基板にフォーカスする第１の電磁レンズと、
負電位を印加することによりバイアス電極として用いられる前記基板と、制御電位が印加される制御電極と、グランド電位が印加されるグランド電極とを用いて構成され、静電場を生じさせて基板面の高さ位置の変動に合わせてマルチ電子ビームを基板にダイナミックにフォーカスする第１の静電レンズと、
を備え、
制御電極は第１の電磁レンズによるレンズ磁場の最大磁場よりもマルチビームの軌道中心軸の上流側に配置され、
グランド電極は制御電極よりも軌道中心軸の上流側に配置されることを特徴とする。

本発明の一態様のマルチ電子ビーム照射方法は、
ステージに載置された基板面の高さ位置にレンズ磁場の中心が位置するように配置された第１の電磁レンズにより、前記基板に照射されるためのマルチ電子ビームを前記基板にフォーカスし、
前記第１の電磁レンズによるレンズ磁場の最大磁場よりも前記マルチビームの軌道中心軸の上流側に配置された制御電位が印加される制御電極と、前記制御電極よりも前記軌道中心軸の上流側に配置されたグランド電位が印加されるグランド電極とを有し、前記基板に負電位を印加することによりバイアス電極として用いた第１の静電レンズにより、静電場を生じさせて前記基板面の高さ位置の変動に合わせて前記マルチ電子ビームを前記基板にダイナミックにフォーカスすることを特徴とする。

本発明の一態様のマルチ電子ビーム検査装置は、
マルチ電子ビームが照射される基板を載置するステージと、
前記基板面の高さ位置にレンズ磁場の中心が位置するように配置され、前記マルチ電子ビームを前記基板にフォーカスする第１の電磁レンズと、
負電位を印加することによりバイアス電極として用いられる前記基板と、制御電位が印加される制御電極と、グランド電位が印加されるグランド電極とを用いて構成され、静電場を生じさせて基板面の高さ位置の変動に合わせてマルチ電子ビームを基板にダイナミックにフォーカスする第１の静電レンズと、
基板にマルチビームが照射されることに起因して、基板から放出される、反射電子を含むマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
を備え、
制御電極は第１の電磁レンズによるレンズ磁場の最大磁場よりも前記マルチビームの軌道中心軸の上流側に配置され、
グランド電極は制御電極よりも軌道中心軸の上流側に配置されることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、変動要因に対する感度を、各静電レンズ間で異なるように構成できる。

実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。実施の形態１の比較例における対物レンズと静電レンズの配置構成の一例と中心ビーム軌道とを示す図である。実施の形態１における対物レンズと静電レンズの配置構成の一例と中心ビーム軌道とを示す図である。実施の形態１の比較例におけるダイナミックフォーカスによる中心ビーム軌道の変化をシミュレーションにより求めた図の一例を示す。実施の形態１におけるダイナミックフォーカスによる中心ビーム軌道の変化をシミュレーションにより求めた図の一例を示す。実施の形態１の各静電レンズにおけるフォーカス位置変動と印加電位との関係の一例を示す図である。実施の形態１の各静電レンズにおける倍率変動と印加電位との関係の一例を示す図である。実施の形態１の各静電レンズにおける回転変動と印加電位との関係の一例を示す図である。実施の形態１におけるパターン検査装置の構成の変形例を示す構成図である。実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。実施の形態１における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。実施の形態１におけるマルチビームのスキャン動作を説明するための図である。実施の形態１における比較回路内の構成の一例を示す構成図である。

以下、実施の形態では、マルチ電子ビーム照射装置の一例として、マルチ電子ビーム検査装置について説明する。但し、マルチ電子ビーム照射装置は、検査装置に限るものではなく、例えば、電子光学系を用いてマルチ電子ビームを照射する装置であれば構わない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。図１において、基板に形成されたパターンを検査する検査装置１００は、マルチ電子ビーム検査装置の一例である。検査装置１００は、画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０を備えている。画像取得機構１５０は、電子ビームカラム１０２（電子鏡筒）及び検査室１０３を備えている。電子ビームカラム１０２内には、電子銃２０１、成形アパーチャアレイ基板２０３、電磁レンズ２０４，電磁レンズ２０５、静電レンズ２３０、電磁レンズ２０６、静電レンズ２４０、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、静電レンズ２５０、ビームセパレーター２１０、偏向器２１２、及びマルチ検出器２２２が配置されている。

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

制御系回路１６０では、検査装置１００全体を制御する制御計算機１１０が、バス１２０を介して、比較回路１０８、参照回路１１２、電磁レンズ制御回路１２４、及び静電レンズ制御回路１２６に接続されている。制御計算機１１０には、その他、図示しない制御回路、磁気ディスク装置等の記憶装置、モニタ、メモリ、及びプリンタ等に接続されても構わない。

電磁レンズ２０４、電磁レンズ２０５、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、及びビームセパレーター２１０は、電磁レンズ制御回路１２４により制御される。また、偏向器２１２は、４極以上の電極により構成され、電極毎に図示しないＤＡＣアンプを介して図示しない偏向制御回路により制御される。

実施の形態１では、図１に示すように、静電レンズ２５０よりもマルチビーム２０の軌道中心軸の上流側に静電レンズ２３０，２４０が配置される。静電レンズ２４０は、静電レンズ２３０と静電レンズ２５０との間に配置される。

静電レンズ２３０（第２の静電レンズ）は、マルチビーム２０全体が通過可能なサイズの開口部が中央部に形成された、３段以上の電極（図１の例では、例えば、上段電極２３２、中段電極２３４、及び下段電極２３６）によって構成される。静電レンズ２３０は、電磁レンズ２０５（第２の磁場レンズ）のレンズ磁場中に配置される。さらに望ましくは、静電レンズ２３０は、電磁レンズ２０５（第２の磁場レンズ）の磁場中心高さ位置に中段電極２３４が位置するように配置される。静電レンズ２３０は、静電レンズ制御回路１２６によって制御され、上段電極２３２、及び下段電極２３６には、グランド電位が印加され、中段電極２３４には、制御電位（正電位或いは負電位）が印加される。

静電レンズ２４０（第３の静電レンズ）は、マルチビーム２０全体が通過可能なサイズの開口部が中央部に形成された、３段以上の電極（図１の例では、例えば、上段電極２４２、中段電極２４４、及び下段電極２４６）によって構成される。静電レンズ２４０は、電磁レンズ２０６（第３の磁場レンズ）のレンズ磁場中に配置される。さらに望ましくは、静電レンズ２４０は、電磁レンズ２０６（第３の磁場レンズ）の磁場中心高さ位置に中段電極２４４が位置するように配置される。静電レンズ２４０は、静電レンズ制御回路１２６によって制御され、上段電極２４２、及び下段電極２４６には、グランド電位が印加され、中段電極２４４には、制御電位（正電位或いは負電位）が印加される。

静電レンズ２５０（第１の静電レンズ）は、マルチビーム２０全体が通過可能なサイズの開口部が中央部に形成された、３段以上の電極（図１の例では、例えば、上段電極２５２、中段電極２５４、及び下段電極を兼ねる基板１０１）によって構成される。ここで、電磁レンズ２０７（対物レンズ）（第１の電磁レンズ）は、電磁レンズ２０７のレンズ磁場の中心が基板１０１面の高さ位置近傍に位置するように配置される。さらに望ましくは、電磁レンズ２０７は、電磁レンズ２０７のレンズ磁場の中心が基板１０１面の高さ位置に位置するように配置される。そして、中段電極２５４（制御電極）は、電磁レンズ２０７によるレンズ磁場内であって最大磁場よりもマルチビーム２０の軌道中心軸（或いは光軸ともいう。或いは中心ビームの軌道中心軸ともいう。）の上流側に配置される。上段電極２５２（グランド電極）は、電磁レンズ２０７によるレンズ磁場内であって中段電極２５４よりもマルチビーム２０の軌道中心軸の上流側に配置される。静電レンズ２５０は、静電レンズ制御回路１２６によって制御され、上段電極２５２には、グランド電位が印加され、中段電極２５４には、制御電位（正電位或いは負電位）が印加される。また、下段電極（バイアス電極）を兼ねる基板１０１には、負電位が印加される。

ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。

図２は、実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。図２において、成形アパーチャアレイ基板２０３には、２次元状の横（ｘ方向）ｍ_１列×縦（ｙ方向）ｎ_１段（ｍ_１，ｎ_１は２以上の整数）の穴（開口部）２２がｘ，ｙ方向に所定の配列ピッチで形成されている。図２の例では、５×５の穴（開口部）２２が形成されている場合を示している。穴２２の配列数はこれに限るものではない。各穴２２は、共に同じ外径の円形で形成される。或いは、同じ寸法形状の矩形であっても構わない。これらの複数の穴２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチビーム２０が形成されることになる。ここでは、横縦（ｘ，ｙ方向）が共に２列以上の穴２２が配置された例を示したが、これに限るものではない。例えば、横縦（ｘ，ｙ方向）どちらか一方が複数列で他方は１列だけであっても構わない。また、穴２２の配列の仕方は、図２のように、横縦が格子状に配置される場合に限るものではない。例えば、縦方向（ｙ方向）ｋ段目の列と、ｋ＋１段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ａだけずれて配置されてもよい。同様に、縦方向（ｙ方向）ｋ＋１段目の列と、ｋ＋２段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ｂだけずれて配置されてもよい。

次に、検査装置１００における画像取得機構１５０の動作について説明する。

電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、成形アパーチャアレイ基板２０３全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板２０３には、図２に示すように、複数の穴２２（開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴２２が含まれる領域を照明する。複数の穴２２の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２をそれぞれ通過することによって、マルチビーム２０（マルチ１次電子ビーム）が形成される。

形成されたマルチビーム２０は、電磁レンズ２０４、電磁レンズ２０５、及び電磁レンズ２０６によってそれぞれ屈折させられ、中間像およびクロスオーバーを繰り返しながらビームセパレーター２１０を通過して電磁レンズ２０７（対物レンズ）に進む。そして、電磁レンズ２０７は、マルチビーム２０を基板１０１にフォーカスする。対物レンズ２０７により基板１０１（試料）面上に焦点が合わされ（合焦され）たマルチビーム２０は、各ビームの基板１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。

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

基板１０１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００は、ビームセパレーター２１０に進む。

ここで、ビームセパレーター２１０はマルチビーム２０の中心ビームが進む方向（軌道中心軸）に直交する面上において電界と磁界を直交する方向に発生させる。電界は電子の進行方向に関わりなく同じ方向に力を及ぼす。これに対して、磁界はフレミング左手の法則に従って力を及ぼす。そのため電子の侵入方向によって電子に作用する力の向きを変化させることができる。ビームセパレーター２１０に上側から侵入してくるマルチビーム２０には、電界による力と磁界による力が打ち消し合い、マルチビーム２０は下方に直進する。これに対して、ビームセパレーター２１０に下側から侵入してくるマルチ２次電子ビーム３００には、電界による力と磁界による力がどちらも同じ方向に働き、マルチ２次電子ビーム３００は斜め上方に曲げられ、マルチビーム２０から分離する。

斜め上方に曲げられ、マルチビーム２０から分離したマルチ２次電子ビーム３００は、偏向器２１２によって、さらに曲げられ、図示しない投影レンズによって、屈折させられながらマルチ検出器２２２に投影される。図１では、マルチ２次電子ビーム３００の軌道を屈折させずに簡略化して示している。マルチ検出器２２２は、投影されたマルチ２次電子ビーム３００を検出する。マルチ検出器２２２は、例えば図示しないダイオード型の２次元センサを有する。そして、マルチビーム２０の各ビームに対応するダイオード型の２次元センサ位置において、マルチ２次電子ビーム３００の各２次電子がダイオード型の２次元センサに衝突して、電子を発生し、２次電子画像データを画素毎に生成する。マルチ検出器２２２にて検出された強度信号は、比較回路１０８に出力される。

ここで、検査対象となる基板１０１には、厚さのばらつきに起因する凹凸が存在し、かかる凹凸によって、基板１０１面の高さ位置が変動する。そのため、マルチビーム２０を基板１０１に照射する場合に、かかる基板１０１面の凹凸に応じたフォーカス位置をダイナミックに補正する必要がある。フォーカス位置変動ΔＺを補正すると、それに伴って像の倍率変動ΔＭと回転変動Δθも合わせて生じるため、これらの３つの変動要因を同時に補正する必要がある。例えば、３つ以上の静電レンズを用いてこれらの３つの変動要因を補正することが理論上は可能である。しかしながら、上述したように、１つ変動要因を補正すれば、他の変動要因がさらにずれるため、これらの３つの変動要因を個別に制御することが困難である。よって、連動するかかる３つの変動をできるだけバランスよく低減させるべく、かかる３つ以上の静電レンズの調整を最適化させる制御が必要となり、かかる制御を行うためには制御システムが肥大化してしまう。そこで、実施の形態１では、フォーカス位置変動ΔＺ、像の倍率変動ΔＭ、及び回転変動Δθといった３つの変動要因に対する感度を、３つの静電レンズ２３０，２４０，２５０の各静電レンズ間で異なるように構成する。

図３は、実施の形態１の比較例における対物レンズと静電レンズの配置構成の一例と中心ビーム軌道とを示す図である。図３（ａ）に示すように、実施の形態１の比較例では、基板１０１面よりもマルチビームの軌道中心１０の上流側に磁場中心が位置するように電磁レンズ２０７（対物レンズ）を配置する。そして、かかる位置の電磁レンズ２０７（対物レンズ）によって、基板１０１の例えば面Ａにフォーカスする。また、実施の形態１の比較例では、電磁レンズ２０７の磁場中心に制御電極が配置され、制御電極の上段側と下段側にそれぞれグランド電極を配置した静電レンズ２５１を配置する。そして、基板１０１面が例えば面Ａから面Ｂに変動した場合に、静電レンズ２５１によって、マルチビームをダイナミックに面Ｂにフォーカスする。かかる場合、比較例では、面Ａでの倍率をＭ、面Ｂにフォーカスした場合の倍率をＭ１とすると、倍率Ｍは、図３（ｂ）に示すように、磁場中心と同じ位置のレンズの主面１１に対して物面Ｘからレンズの主面１１までの距離ａとレンズの主面１１から像面Ａまでの距離ｂとを用いて、次の式（１）で定義できる。尚、ここでいうレンズの主面１１とは、物面Ｘからレンズの主面１１に放出された電子の軌道Ｃと、レンズの主面１１から像面Ａに向かう電子の軌道Ｄとの交点の面のことを示している。
（１）Ｍ＝ｂ／ａ

一方、像面Ａから像面Ｂに焦点位置を補正した場合、距離ｂは、変動分Δｂだけ変動して（ｂ＋Δｂ）になる。よって、倍率Ｍ１は、レンズの主面１１に対して距離ａと距離（ｂ＋Δｂ）とを用いて、次の式（２）で定義できる。尚、ここでいうレンズの主面１１とは、物面Ｘからレンズの主面１１に放出された電子の軌道Ｃと、レンズの主面１１から像面Ｂに向かう電子の軌道Ｄ’との交点の面のことを示している。
（２）Ｍ１＝（ｂ＋Δｂ）／ａ＝（ｂ／ａ）（１＋Δｂ／ｂ）＝Ｍ（１＋Δｂ／ｂ）

式（２）に示すように、結像面（フォーカス位置）の変動に応じて像の倍率が変化することがわかる。また、磁場中心に静電レンズ２５１を配置するのでマルチビームの回転変動も大きくなってしまう。

図４は、実施の形態１における対物レンズと静電レンズの配置構成の一例と中心ビーム軌道とを示す図である。図４（ａ）に示すように、実施の形態１では、基板１０１面に磁場中心が位置するように電磁レンズ２０７（対物レンズ）を配置する。そして、かかる位置の電磁レンズ２０７（対物レンズ）によって、基板１０１の例えば面Ａにフォーカスする。また、実施の形態１では、電磁レンズ２０７によるレンズ磁場の最大磁場よりもマルチビーム２０の軌道中心軸１０の上流側に制御電位が印加される制御電極（中段電極２５４）を配置すると共に、制御電極よりも軌道中心軸１０のさらに上流側に配置されたグランド電位が印加されるグランド電極（上段電極２５２）を配置する。そして、基板１０１には負電位が印加される。実施の形態１では、かかるグランド電極（上段電極２５２）と制御電極（中段電極２５４）と基板１０１によるバイアス電極（下段電極）とにより、静電場を生じさせる静電レンズ２５０が構成される。かかる構成により、実施の形態１では、電磁レンズ２０７（対物レンズ）と静電レンズ２５０とによるレンズ主面１１を制御電極と基板１０１との間の高さ位置に形成できる。そして、基板１０１面が例えば面Ａから面Ｂに変動した場合に、静電レンズ２５０によって、静電場を生じさせて基板１０１面の高さ位置の変動に合わせてマルチビームをダイナミックに面Ｂにフォーカスする。かかる場合、実施の形態１では、面Ａでの倍率をＭ、面Ｂにフォーカスした場合の倍率をＭ２とすると、倍率Ｍは、図４（ｂ）に示すように、物面Ｘからレンズの主面１１までの距離ａとレンズ主面の１１から像面Ａまでの距離ｂとを用いて、上述した式（１）で定義できる。

一方、像面Ａから像面Ｂに焦点位置を補正した場合、実施の形態１の構成によれば、レンズ主面１１の位置をレンズ主面１３の位置に変化させることができる。その結果、距離ａがレンズ主面の変化分Δａだけずれると共に、距離ｂが距離ｂ’に変化する。よって、倍率Ｍ２は、レンズの主面１３に対して距離（ａ＋Δａ）と距離ｂ’とを用いて、次の式（３）で定義できる。尚、ここでいうレンズの主面１３とは、物面Ｘからレンズの主面１３に放出された電子の軌道Ｃ’と、レンズの主面１３から像面Ｂに向かう電子の軌道Ｄ‘との交点の面のことを示している。
（３）Ｍ２＝ｂ’／（ａ＋Δａ）

図５は、実施の形態１の比較例におけるダイナミックフォーカスによる中心ビーム軌道の変化をシミュレーションにより求めた図の一例を示す。
図６は、実施の形態１におけるダイナミックフォーカスによる中心ビーム軌道の変化をシミュレーションにより求めた図の一例を示す。図５に示すように、実施の形態１の比較例では、静電レンズ２５１が磁場中心に配置されるので、ダイナミックフォーカスを実施した場合でも、レンズ主面は変動しないことがわかる。これに対して、実施の形態１では、静電レンズ２５０が磁場中心からずれた位置に配置されるので、図６に示すように、面Ａから面Ｂに焦点位置を補正した場合、レンズ主面Ａの位置をレンズ主面Ｂの位置に変化させることができる。さらに、実施の形態１では、基板１０１面に磁場中心が位置するので、急峻に中心ビーム軌道を変化させることができる。よって、距離ｂ及び距離ｂ’の差異を十分小さくできる。同様に、レンズ主面Ａの位置をレンズ主面Ｂの位置の差異を十分小さくできる。

以上のように、実施の形態１では、基板１０１の例えば面Ａに磁場中心を合わせているので、距離ａに対して、距離ｂ及び距離ｂ’が十分に小さい。よって、ｂ＝ｂ’と近似できる。また、距離ａに対して、レンズ主面の変化分Δａが十分に小さい。よって、式（３）は、式（４）に変形できる。
（４）Ｍ２＝ｂ’／（ａ＋Δａ）≒ｂ／ａ＝Ｍ

よって、式（４）に示すように、実施の形態１の静電レンズ２５０により、フォーカス位置変動ΔＺを補正した場合でも、像の倍率変動ΔＭを小さくできる。さらに、静電レンズ２５０が磁場中心からずれた位置に配置されるので、回転変動Δθを小さくできる。

図７は、実施の形態１の各静電レンズにおけるフォーカス位置変動と印加電位との関係の一例を示す図である。図７において、縦軸にフォーカス位置変動ΔＺ（焦点位置変動）（単位はＡ．Ｕ．）を示し、横軸に制御電極（中段電極）に印加する電位（単位はＡ．Ｕ．）を示す。図７に示すように、静電レンズ２３０（ＥＬ１）に対して、静電レンズ２４０（ＥＬ２）及び静電レンズ２５０（ＥＬ３）は、印加電位に対するフォーカス位置変動ΔＺが大きいことがわかる。言い換えれば、静電レンズ２３０（ＥＬ１）に対して、静電レンズ２４０（ＥＬ２）及び静電レンズ２５０（ＥＬ３）は、フォーカス位置変動ΔＺに対する感度が高い。特に、静電レンズ２５０（ＥＬ３）は、フォーカス位置変動ΔＺに対する感度が高いことがわかる。

図８は、実施の形態１の各静電レンズにおける倍率変動と印加電位との関係の一例を示す図である。図８において、縦軸に倍率変動ΔＭ（単位はＡ．Ｕ．）を示し、横軸に制御電極（中段電極）に印加する電位（単位はＡ．Ｕ．）を示す。図８に示すように、静電レンズ２３０（ＥＬ１）及び静電レンズ２５０（ＥＬ３）に対して、静電レンズ２４０（ＥＬ２）は、印加電位に対する倍率変動ΔＭが大きいことがわかる。言い換えれば、静電レンズ２３０（ＥＬ１）及び静電レンズ２５０（ＥＬ３）に対して、静電レンズ２４０（ＥＬ２）は、倍率変動ΔＭに対する感度を高くできる。静電レンズ２５０（ＥＬ３）については、上述したように、倍率変動ΔＭが小さい。また、静電レンズ２４０（ＥＬ２）の配置位置は、図１に示すように、マルチビーム２０の例えば中心ビームのビーム軌道の広がりが、静電レンズ２３０（ＥＬ１）の配置位置よりも大きい。静電レンズ２４０（ＥＬ２）は、マルチビーム２０の例えば中心ビームのビーム軌道の広がりが大きい分、静電レンズ２３０（ＥＬ１）よりも倍率変動ΔＭに対する感度を高くできる。

図９は、実施の形態１の各静電レンズにおける回転変動と印加電位との関係の一例を示す図である。図９において、縦軸に回転変動Δθ（単位はＡ．Ｕ．）を示し、横軸に制御電極（中段電極）に印加する電位（単位はＡ．Ｕ．）を示す。図９に示すように、静電レンズ２５０（ＥＬ３）に対して、静電レンズ２３０（ＥＬ１）及び静電レンズ２４０（ＥＬ２）は、印加電位に対する回転変動Δθが大きいことがわかる。言い換えれば、静電レンズ２５０（ＥＬ３）に対して、静電レンズ２３０（ＥＬ１）及び静電レンズ２４０（ＥＬ２）は、回転変動Δθに対する感度を高くできる。静電レンズ２５０（ＥＬ３）については、上述したように、回転変動Δθが小さい。

以上のように、実施の形態１によれば、静電レンズ２３０（ＥＬ１）は、フォーカス位置変動Δ及び倍率変動ΔＭに比べて回転変動Δθに対する感度を十分に高くできる。そして、静電レンズ２４０（ＥＬ２）は、フォーカス位置変動ΔＺ、倍率変動ΔＭ、及び回転変動Δθのすべてに対する感度を高くできる。そして、静電レンズ２５０（ＥＬ３）は、倍率変動ΔＭ、及び回転変動Δを小さく抑えながらフォーカス位置変動ΔＺに対する感度を高くできる。以上のように実施の形態１によれば、フォーカス位置変動ΔＺ、像の倍率変動ΔＭ、及び回転変動Δθといった３つの変動要因に対する感度を、３つの静電レンズ２３０，２４０，２５０の各静電レンズ間で異なるように構成できる。

そこで、実施の形態１では、静電レンズ２５０（ＥＬ３）により、静電場を生じさせて基板１０１面の高さ位置のフォーカス位置変動ΔＺに合わせてマルチビーム２０を基板１０１にダイナミックにフォーカスする。そして、静電レンズ２５０によるダイナミックフォーカス制御により生じるマルチビームの像の回転変動Δθと倍率変動ΔＭとを静電レンズ２３０（ＥＬ１）と静電レンズ２４０（ＥＬ２）とにより補正する。静電レンズ２５０（ＥＬ３）に、フォーカス位置変動ΔＺの補正に必要な制御電位を印加しても、感度が低い倍率変動ΔＭ、及び回転変動Δθを小さく抑えることができる。よって、小さく抑えた倍率変動ΔＭ、及び回転変動Δθを静電レンズ２３０（ＥＬ１）と静電レンズ２４０（ＥＬ２）とにより補正すれば、静電レンズ２３０（ＥＬ１）と静電レンズ２４０（ＥＬ２）に印加する制御電位を小さくできる。例えば、静電レンズ２３０（ＥＬ１）により、感度が高い回転変動Δθを補正する。そして、静電レンズ２４０（ＥＬ２）により、感度が高い倍率変動ΔＭを補正する。その結果、静電レンズ２３０（ＥＬ１）と静電レンズ２４０（ＥＬ２）によるフォーカス位置変動ΔＺを小さい無視できる程度に抑制できる。

以上のように実施の形態１によれば、３つの静電レンズ２３０，２４０，２５０の制御が容易となり、かかる制御を行うレンズ制御回路１２４の制御システムを従来よりも簡易なものにできる。なお、フォーカス位置変動ΔＺに対する各静電レンズ２３０，２４０，２５０の制御電極（中段電極）への制御電位を定義した図示しないテーブルを作成し、図示しない記憶装置に格納しておけばよい。また、基板１０１面の高さ変動量は、図示しないｚセンサ等により測定すればよい。

図１０は、実施の形態１におけるパターン検査装置の構成の変形例を示す構成図である。図１０では、検査装置１００のうち画像取得機構１５０の構成について示している。図１０において、静電レンズ２３０，２４０のうち、軌道中心軸１０の上流側に配置される静電レンズ２３０を、電磁レンズ２０５により結像されるマルチビームの像面位置と共役の位置（像面共役位置）に配置する。具体的には、制御電極となる中段電極２３４の中間高さ位置を像面共役位置に配置する。その他の構成は図１と同様である。マルチビーム２０の像面共役位置では、静電レンズに電位を印加してもフォーカス位置変動ΔＺ及び倍率変動ΔＭは生じない。一方、マルチビームの像の回転変動Δθは生じ得る。そこで、図１０の例では、静電レンズ２３０を、マルチビームの像面共役位置に配置することにより、フォーカス位置変動ΔＺ及び倍率変動ΔＭを気にせずに、回転変動Δθを補正するための電位を静電レンズ２３０に印加できる。また、静電レンズ２３０は、電磁レンズ２０５の磁場内に配置されるので、磁場の影響により静電レンズ２３０に印加する制御電位を小さくできる。

以上の構成により、ダイナミックフォーカスによる倍率変動ΔＭと回転変動Δθが補正されたマルチビーム２０が基板１０１に照射できる。かかるマルチビーム２０の照射に起因したマルチ２次電子ビーム３００を用いて、被検査基板のパターン検査を行う。

図１１は、実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図１１において、実施の形態１における検査方法は、被検査画像取得工程（Ｓ２０２）と、参照画像作成工程（Ｓ２０４）と、位置合わせ工程（Ｓ２０６）と、比較工程（Ｓ２０８）と、いう一連の工程を実施する。

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

上述したように、ダイナミックフォーカスによる倍率変動ΔＭと回転変動Δθが補正されたマルチビーム２０が基板１０１に照射される。

基板１０１の所望する位置にマルチビーム２０が照射されたことに起因して基板１０１からマルチビーム２０に対応する、反射電子を含むマルチ２次電子ビーム３００が放出される。基板１０１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００は、ビームセパレーター２１０に進み、斜め上方に曲げられる。斜め上方に曲げられたマルチ２次電子ビーム３００は、偏向器２１２で軌道を曲げられ、検出器２２２に投影される。このように、マルチ検出器２２２は、マルチビーム２０が基板１０１面に照射されたことに起因して放出される反射電子を含むマルチ２次電子ビーム３００を検出する。

図１２は、実施の形態１における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。図１２において、基板１０１が半導体基板（ウェハ）である場合、半導体基板（ウェハ）の検査領域３３０には、複数のチップ（ウェハダイ）３３２が２次元のアレイ状に形成されている。各チップ３３２には、露光用マスク基板に形成された１チップ分のマスクパターンが図示しない露光装置（ステッパ）によって例えば１／４に縮小されて転写されている。各チップ３３２内は、例えば、２次元状の横（ｘ方向）ｍ_２列×縦（ｙ方向）ｎ_２段（ｍ_２，ｎ_２は２以上の整数）個の複数のマスクダイ３３に分割される。実施の形態１では、かかるマスクダイ３３が単位検査領域となる。

図１３は、実施の形態１におけるマルチビームのスキャン動作を説明するための図である。図１３の例では、５×５列のマルチビーム２０の場合を示している。１回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４は、（基板１０１面上におけるマルチビーム２０のｘ方向のビーム間ピッチにｘ方向のビーム数を乗じたｘ方向サイズ）×（基板１０１面上におけるマルチビーム２０のｙ方向のビーム間ピッチにｙ方向のビーム数を乗じたｙ方向サイズ）で定義される。図１３の例では、照射領域３４がマスクダイ３３と同じサイズの場合を示している。但し、これに限るものではない。照射領域３４がマスクダイ３３よりも小さくても良い。或いは大きくても構わない。そして、マルチビーム２０の各ビームは、自身のビームが位置するｘ方向のビーム間ピッチとｙ方向のビーム間ピッチとで囲まれるサブ照射領域２９内を走査（スキャン動作）する。マルチビーム２０を構成する各ビームは、互いに異なるいずれかのサブ照射領域２９を担当することになる。そして、各ショット時に、各ビームは、担当サブ照射領域２９内の同じ位置を照射することになる。サブ照射領域２９内のビームの移動は、図示しない偏向器によるマルチビーム２０全体での一括偏向によって行われる。かかる動作を繰り返し、１つのビームで１つのサブ照射領域２９内のすべてを順に照射していく。

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

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

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

以上のように、画像取得機構１５０は、マルチビーム２０を用いて、図形パターンが形成された被検査基板１０１上を走査し、マルチビーム２０が照射されたことに起因して被検査基板１０１から放出される、マルチ２次電子ビーム３００を検出する。マルチ検出器２２２によって検出された各位置からの２次電子の検出データ（測定画像：２次電子画像：被検査画像）は、パターン画像データとして、比較回路１０８に転送される。

参照画像作成工程（Ｓ２０４）として、参照回路１１２（参照画像作成部）は、被検査画像に対応する参照画像を作成する。参照回路１１２は、基板１０１にパターンを形成する基になった設計データ、或いは基板１０１に形成されたパターンの露光イメージデータに定義された設計パターンデータに基づいて、フレーム領域毎に、参照画像を作成する。フレーム領域として、例えばマスクダイ３３を用いると好適である。具体的には、以下のように動作する。まず、図示しない記憶装置から制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、読み出された設計パターンデータに定義された各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換する。

ここで、設計パターンデータに定義される図形は、例えば長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納されている。

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

次に、参照回路１１２は、図形のイメージデータである設計パターンの設計画像データに適切なフィルタ処理を施す。測定画像としての光学画像データは、光学系によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にあるため、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである設計画像データにもフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。作成された参照画像の画像データは比較回路１０８に出力される。

図１４は、実施の形態１における比較回路内の構成の一例を示す構成図である。図１４において、比較回路１０８内には、磁気ディスク装置等の記憶装置５０，５２，５６、被検査画像生成部５４、位置合わせ部５７、及び比較部５８が配置される。被検査画像生成部５４、位置合わせ部５７、及び比較部５８といった各「～部」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「～部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。被検査画像生成部５４、位置合わせ部５７、及び比較部５８内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度図示しないメモリ、或いはメモリ１１８に記憶される。

比較回路１０８内では、転送されたパターン画像データ（２次電子データ）が、記憶装置５０に一時的に格納される。また、転送された参照画像データが、記憶装置５２に一時的に格納される。

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

位置合わせ工程（Ｓ２０６）として、位置合わせ部５７は、被検査画像となるマスクダイ画像と、当該マスクダイ画像に対応する参照画像とを読み出し、画素３６より小さいサブ画素単位で、両画像を位置合わせする。例えば、最小２乗法で位置合わせを行えばよい。

比較工程（Ｓ２０８）として、比較部５８は、マスクダイ画像（被検査画像）と参照画像とを比較する。比較部５８は、所定の判定条件に従って画素３６毎に両者を比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素３６毎の階調値差が判定閾値Ｔｈよりも大きければ欠陥と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、図示しない記憶装置、モニタ、若しくはメモリに出力される、或いはプリンタより出力されればよい。

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

すなわち、位置合わせ工程（Ｓ２０６）として、位置合わせ部５７は、ダイ（１）のマスクダイ画像と、ダイ（２）のマスクダイ画像と、とを読み出し、画素３６より小さいサブ画素単位で、両画像を位置合わせする。例えば、最小２乗法で位置合わせを行えばよい。

そして、比較工程（Ｓ２０８）として、比較部５８は、ダイ（１）のマスクダイ画像と、ダイ（２）のマスクダイ画像とを比較する。比較部５８は、所定の判定条件に従って画素３６毎に両者を比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素３６毎の階調値差が判定閾値Ｔｈよりも大きければ欠陥と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、図示しない記憶装置、モニタ、若しくはメモリに出力される、或いはプリンタより出力されればよい。

以上のように、実施の形態１によれば、変動要因に対する感度を、各静電レンズ間で異なるように構成できる。よって、肥大化させずに効率化した静電レンズ制御回路で、フォーカス位置変動ΔＺ、像の倍率変動ΔＭ、及び回転変動Δθといった３つの変動要因を効率的に最適化された３つの静電レンズで補正できる。

以上の説明において、一連の「～回路」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「～回路」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録されればよい。例えば、比較回路１０８、参照回路１１２、電磁レンズ制御回路１２４、及び静電レンズ制御回路１２６等は、上述した少なくとも１つの処理回路で構成されても良い。

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

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのマルチ電子ビーム照射装置、マルチ電子ビーム照射方法、及びマルチ電子ビーム検査装置は、本発明の範囲に包含される。

１０軌道中心
１１，１３主面
２２穴
３３マスクダイ
５０，５２，５６記憶装置
５４被検査画像生成部
５７位置合わせ部
５８比較部
１００検査装置
１０１基板
１０２電子ビームカラム
１０３検査室
１０５ＸＹステージ
１０８比較回路
１１０制御計算機
１１２参照回路
１２０バス
１２４電磁レンズ制御回路
１２６静電レンズ制御回路
１５０画像取得機構
１６０制御系回路
２０１電子銃
２０３成形アパーチャアレイ基板
２０４電磁レンズ
２０５電磁レンズ
２０６電磁レンズ
２０７電磁レンズ
２１０ビームセパレーター
２１２偏向器
２２２マルチ検出器
２３０静電レンズ
２３２上段電極
２３４中段電極
２３６下段電極
２４０静電レンズ
２４２上段電極
２４４中段電極
２４６下段電極
２５０静電レンズ
３３０検査領域
３３２チップ

Claims

マルチ電子ビームが照射される基板を載置するステージと、
前記基板面の高さ位置にレンズ磁場の中心が位置するように配置され、前記マルチ電子ビームを前記基板にフォーカスする第１の電磁レンズと、
負電位を印加することによりバイアス電極として用いられる前記基板と、制御電位が印加される制御電極と、グランド電位が印加されるグランド電極とを用いて構成され、静電場を生じさせて前記基板面の高さ位置の変動に合わせて前記マルチ電子ビームを前記基板にダイナミックにフォーカスする第１の静電レンズと、
を備え、
前記制御電極は前記第１の電磁レンズによるレンズ磁場の最大磁場よりも前記マルチ電子ビームの軌道中心軸の上流側に配置され、
前記グランド電極は前記制御電極よりも前記軌道中心軸の上流側に配置されることを特徴とするマルチ電子ビーム照射装置。
前記第１の静電レンズよりも前記軌道中心軸の上流側に配置された第２と第３の電磁レンズと、
前記第２の電磁レンズのレンズ磁場中に配置された第２の静電レンズと、
前記第３の電磁レンズのレンズ磁場中に配置された第３の静電レンズと、
をさらに備え、
前記第１の静電レンズによるダイナミックフォーカス制御により生じる前記マルチ電子ビームの像の回転誤差と倍率変動とを前記第２と第３の静電レンズにより補正することを特徴とする請求項１記載のマルチ電子ビーム照射装置。
前記第２と第３の静電レンズのうち、前記軌道中心軸の上流側に配置される一方を、前記マルチ電子ビームの像面位置と共役の位置に配置することを特徴とする請求項２記載のマルチ電子ビーム照射装置。
ステージに載置された基板面の高さ位置にレンズ磁場の中心が位置するように配置された第１の電磁レンズにより、前記基板に照射されるためのマルチ電子ビームを前記基板にフォーカスし、
前記第１の電磁レンズによるレンズ磁場の最大磁場よりも前記マルチ電子ビームの軌道中心軸の上流側に配置された制御電位が印加される制御電極と、前記制御電極よりも前記軌道中心軸の上流側に配置されたグランド電位が印加されるグランド電極とを有し、前記基板に負電位を印加することによりバイアス電極として用いた第１の静電レンズにより、静電場を生じさせて前記基板面の高さ位置の変動に合わせて前記マルチ電子ビームを前記基板にダイナミックにフォーカスすることを特徴とするマルチ電子ビーム照射方法。
マルチ電子ビームが照射される基板を載置するステージと、
前記基板面の高さ位置にレンズ磁場の中心が位置するように配置され、前記マルチ電子ビームを前記基板にフォーカスする第１の電磁レンズと、
負電位を印加することによりバイアス電極として用いられる前記基板と、制御電位が印加される制御電極と、グランド電位が印加されるグランド電極とを用いて構成され、静電場を生じさせて前記基板面の高さ位置の変動に合わせて前記マルチ電子ビームを前記基板にダイナミックにフォーカスする第１の静電レンズと、
前記基板に前記マルチ電子ビームが照射されることに起因して、前記基板から放出される、反射電子を含むマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
を備え、
前記制御電極は前記第１の電磁レンズによるレンズ磁場の最大磁場よりも前記マルチ電子ビームの軌道中心軸の上流側に配置され、
前記グランド電極は前記制御電極よりも前記軌道中心軸の上流側に配置されることを特徴とするマルチ電子ビーム検査装置。