TWI745687B - 多電子束影像取得裝置以及多電子束光學系統的定位方法 - Google Patents

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Abstract

本發明是有關於一種多電子束影像取得裝置以及多電子束光學系統的定位方法。本發明的一形態的多電子束影像取得裝置包括：電磁透鏡，接受多電子束的射入，並使多電子束折射；像差修正器，配置於電磁透鏡的磁場中，對多電子束的像差進行修正；可移動的孔基板，相對於多電子束的前進方向配置於比像差修正器更上游側，選擇性地使多電子束中的個別光束單獨穿過；可移動的平台，載置像差修正器；平台控制電路，使用因已選擇性地穿過的個別光束而產生的像，以使像差修正器的位置對準進行了與電磁透鏡的相對的對位的多電子束的方式，使平台移動；以及檢測器，對因穿過了像差修正器的多電子束已照射至試樣面而被放出的二次電子進行檢測。

Description

多電子束影像取得裝置以及多電子束光學系統的定位方法
本發明的一形態是有關於一種多電子束影像取得裝置以及多電子束光學系統的定位方法。例如，本發明是有關於一種檢查裝置，取得照射由電子束所產生的多光束後被放出的圖案的二次電子影像來檢查圖案。
近年來，伴隨大規模積體電路(Large Scale Integrated circuit，LSI)的高積體化及大容量化，半導體元件所要求的電路線寬變得越來越窄。而且，對於花費極大的製造成本的LSI的製造而言，良率的提昇不可或缺。但是，如以1Gb級的動態隨機存取記憶體(Dynamic Random Access Memory，DRAM)(隨機存取記憶體)為代表般，構成LSI的圖案自次微米(submicron)級變成奈米級。近年來，伴隨形成於半導體晶圓上的LSI圖案尺寸的微細化，必須作為圖案缺陷進行檢測的尺寸亦變得極小。因此，需要對已被轉印至半導體晶圓上的超微細圖案的缺陷進行檢查的圖案檢查裝置的高精度化。此外，作為使良率下降的大的因素之一，可列舉利用光微影技術將超微細圖案曝光、轉印至半導體晶圓上時所使用的遮罩的圖案缺陷。因此，需要對LSI製造中所使用的轉印用遮罩的缺陷進行檢查的圖案檢查裝置的高精度化。
作為檢查方法，已知有如下的方法：藉由將對形成於半導體晶圓或微影遮罩等基板上的圖案進行拍攝所得的測定影像與設計資料、或拍攝基板上的同一圖案所得的測定影像進行比較來進行檢查。例如，作為圖案檢查方法，有將拍攝同一基板上的不同的地方的同一圖案所得的測定影像資料彼此進行比較的「晶粒-晶粒(die to die)檢查」，或以進行了圖案設計的設計資料為基礎生成設計影像資料(參照影像)，並將其與拍攝圖案所得的成為測定資料的測定影像進行比較的「晶粒-資料庫(die to database)檢查」。經拍攝的影像作為測定資料而被發送至比較電路。於比較電路中，於影像彼此的對位後，按照適當的演算法將測定資料與參照資料進行比較，於不一致的情況下，判定有圖案缺陷。
所述圖案檢查裝置除對檢查對象基板照射雷射光束，並拍攝其透過像或反射像的裝置以外，亦正在開發如下的檢查裝置：利用電子束於檢查對象基板上進行掃描(scan)，對伴隨電子束的照射而自檢查對象基板中放出的二次電子進行檢測，並取得圖案像。於使用電子束的檢查裝置中，亦正在進一步開發使用多光束的裝置。關於多光束的照射，因光學系統的像面彎曲像差、像散(astigmatism)、及/或歪曲像差(畸變)等像差而產生光束的模糊或變形。為了修正模糊或變形，必須配置像差修正器。此處，提出有雖然不是像面彎曲像差、像散、及/或歪曲像差的修正，但使用將偏轉器陣列、透鏡陣列、及四極陣列加以組合的像差修正器作為像差修正器的一例，使多個帶電粒子束偏轉來對色像差或 球面像差進行修正，所述偏轉器陣列配置有多個相對於帶電粒子束以自光軸離開的方式偏轉的具有凹透鏡的功能的偏轉器(例如，參照日本專利公開公報2014年第229481號)。
另一方面，於多光束檢查裝置的照射光學系統中，當於內部配置像差修正器時，必須使電磁透鏡與所述像差修正器的光軸對準。於調整電磁透鏡的光軸時，通常利用微調線圈(alignment coil)等對準器進行軸調整。但是，於電磁透鏡與像差修正器的間隔狹小的情況下，若於進行用於電磁透鏡的軸調整後，進行用於像差修正器的軸調整，則好不容易對準的電磁透鏡的軸偏離。因此，縮小電磁透鏡與像差修正器的間隔存在極限。所述問題並不限於檢查裝置，於使用多光束取得影像的裝置中可同樣地產生。
本發明提供一種於使用多電子束取得影像的裝置的電子光學系統中，即便於電磁透鏡與像差修正器的間隔狹小的情況下，亦可進行軸調整的多電子束影像取得裝置以及多電子束光學系統的定位方法。
本發明的一形態的多電子束影像取得裝置包括：電磁透鏡，接受多電子束的射入，並使多電子束折射；像差修正器，配置於電磁透鏡的磁場中，對多電子束的像差進行修正；可移動的孔基板，相對於多電子束的前進方向配置於比像差修正器更上游側，選擇性地使多電子束中的個別光束單獨穿過； 可移動的平台，載置像差修正器；平台控制電路，使用因已選擇性地穿過的個別光束而產生的像，以使像差修正器的位置對準進行了與電磁透鏡的相對的對位的多電子束的方式，使平台移動；以及檢測器，對因穿過了像差修正器的多電子束已照射至試樣面而被放出的二次電子進行檢測。
本發明的一形態的多電子束光學系統的定位方法藉由使多電子束的光束軌道移動，而將接受多電子束的射入並使多電子束折射的電磁透鏡與多電子束進行對位，且藉由使載置像差修正器的平台移動，而不改變多電子束的光束軌道，將像差修正器與多電子束進行對位，所述像差修正器是配置於電磁透鏡的磁場中並修正多電子束的像差。
1、2:晶粒
10:上段電極基板
11、13、15、23、31:小穿過孔
12:中段電極基板
14:下段電極基板
16a、16b、16c、16d:電極
17、18、19、24、32:大穿過孔
20、20a~20c:多光束
22:孔(開口部)
28:測定用畫素
29:子照射區域
33:遮罩晶粒
34:照射區域
36:測定用畫素(畫素)
50、52、56、109:存儲裝置
54:被檢查影像生成部
57:對位部
58:比較部
100:檢查裝置
101:基板
102:電子束柱
103:檢查室
105:XY平台
106:檢測電路
107:位置電路
108:比較電路
110:控制計算機
112:參照影像製作電路
114、132:平台控制電路
117:監視器
118:記憶體
119:列印機
120:匯流排
121:像差修正器控制電路
122:雷射測長系統
123:晶片圖案記憶體
124:透鏡控制電路
126:消隱控制電路
128:偏轉控制電路
130:檢測電路
134:孔控制電路
136、142:平台驅動機構
137:孔驅動機構
144、146、148:DAC放大器
150:影像取得機構
160:控制系統電路
200、e:電子束
201:電子槍
202:照明透鏡
203:成形孔陣列基板
205、220、221:電磁透鏡
206:限制孔基板
207:物鏡
208:主偏轉器
209:副偏轉器
212:一併消隱偏轉器
214:光束分離器
216:鏡子
217:對準標記
218:法拉第杯
222:多檢測器
224:投影透鏡
228:偏轉器
230:像差修正器
232:像差修正器平台
240:光束選擇孔基板
241、242:微調線圈
243、244:檢測器
300:多二次電子束
330:檢查區域
332:晶片(晶圓晶粒)
A1、A2、B1、B2:洞
d1:光軸
d2:透鏡中心
d3:修正器中心
x、y、z:方向
S102~S122、S202~S208:步驟
圖1是表示實施方式1中的圖案檢查裝置的結構的結構圖。
圖2是表示實施方式1中的成形孔陣列基板的結構的概念圖。
圖3是用於說明實施方式1中的像差修正器的剖面結構的一例與配置位置的剖面圖。
圖4A至圖4C是實施方式1中的像差修正器的各電極基板的一例的俯視圖。
圖5是實施方式1中的檢測器的一例的俯視圖。
圖6是用於說明由實施方式1的比較例中的像差修正器所進 行的電子束的軌道修正的圖。
圖7是用於說明由實施方式1中的像差修正器所進行的電子束的軌道修正的圖。
圖8是用於說明實施方式1中的光軸對準的一部分的圖。
圖9是表示實施方式1中的多電子束光學系統的定位方法的主要步驟的流程圖。
圖10是實施方式1中的光束選擇孔基板的一例的俯視圖。
圖11是用於說明實施方式1中的電磁透鏡與多光束的定位的圖。
圖12是用於說明藉由實施方式1中的光束選擇孔基板來選擇中心光束的方法的剖面圖。
圖13是用於說明藉由實施方式1中的光束選擇孔基板來選擇中心光束的方法的俯視圖。
圖14是表示穿過了實施方式1中的光束選擇孔基板的小穿過孔的多光束像的一例的圖。
圖15是表示實施方式1中的光束選擇孔基板的小穿過孔已移動至多光束的中心光束的位置的狀態的圖。
圖16是用於說明確定實施方式1中的像差修正器230的多個小穿過孔的位置的方法的圖。
圖17是表示實施方式1中的像差修正器像的一例的圖。
圖18是表示實施方式1中的電磁透鏡與像差修正器已被定位的狀態的一例的圖。
圖19是表示實施方式1中的檢查方法的主要步驟的流程圖。
圖20是表示形成於實施方式1中的半導體基板的多個晶片區域的一例的圖。
圖21是表示實施方式1中的多光束的照射區域與測定用畫素的一例的圖。
圖22是表示實施方式1中的比較電路內的結構的一例的結構圖。
以下，於實施方式中，對在使用多電子束取得影像的裝置的電子光學系統中，即便於電磁透鏡與像差修正器的間隔狹小的情況下，亦可進行軸調整的裝置以及方法進行說明。
另外，以下，於實施方式中，對作為多電子束影像取得裝置的一例的多電子束檢查裝置進行說明。但是，多電子束影像取得裝置並不限於檢查裝置，例如只要是照射可取得影像的多電子束的裝置即可。
實施方式1.
圖1是表示實施方式1中的圖案檢查裝置的結構的結構圖。於圖1中，對已形成於基板的圖案進行檢查的檢查裝置100是多電子束檢查裝置的一例。檢查裝置100包括影像取得機構150、及控制系統電路160。影像取得機構150包括：電子束柱102(亦稱為電子鏡筒)(多光束柱的一例)、檢查室103、檢測電路106、晶片圖案記憶體123、平台驅動機構142、雷射測長系統122、平 台驅動機構136、以及孔驅動機構137。於電子束柱102內，配置有電子槍201、照明透鏡202、成形孔陣列基板203、電磁透鏡205、一併消隱偏轉器(blanking deflector)212、限制孔基板206、電磁透鏡220、微調線圈241、光束選擇孔基板240、微調線圈242、電磁透鏡221、像差修正器230、像差修正器平台232、檢測器243、檢測器244、光束分離器214、物鏡207、主偏轉器208、副偏轉器209、投影透鏡224、偏轉器228、以及多檢測器222。
於檢查室103內，至少配置可於XY平面上移動的XY平台105。於XY平台105上配置成為檢查對象的基板101(試樣)。基板101包含曝光用遮罩基板、及矽晶圓等半導體基板。當基板101為半導體基板時，於半導體基板形成有多個晶片圖案(晶圓晶粒)。當基板101為曝光用遮罩基板時，於曝光用遮罩基板形成有晶片圖案。晶片圖案包含多個圖形圖案。將已形成於所述曝光用遮罩基板的晶片圖案多次曝光轉印至半導體基板上，藉此於半導體基板形成多個晶片圖案(晶圓晶粒)。以下，主要對基板101為半導體基板的情況進行說明。基板101例如使圖案形成面朝向上側而配置於XY平台105。另外，於XY平台105上，配置有將自配置於檢查室103的外部的雷射測長系統122照射的雷射測長用的雷射光束反射的鏡子216。另外，於XY平台105上，在與基板101面相同的高度位置配置對準標記217。多檢測器222於電子束柱102的外部與檢測電路106連接。檢測電路106與晶片圖案記憶體123連接。
於控制系統電路160中，對檢查裝置100整體進行控制的控制計算機110經由匯流排120而與位置電路107、比較電路108、參照影像製作電路112、平台控制電路114、像差修正器控制電路121、透鏡控制電路124、消隱控制電路126、偏轉控制電路128、檢測電路130、平台控制電路132、孔控制電路134、磁碟裝置等存儲裝置109、監視器117、記憶體118、以及列印機119連接。另外，偏轉控制電路128與數位-類比轉換(Digital-to-Analog Conversion，DAC)放大器144、DAC放大器146、DAC放大器148連接。DAC放大器146與主偏轉器208連接，DAC放大器144與副偏轉器209連接。DAC放大器148與偏轉器228連接。
另外，晶片圖案記憶體123與比較電路108連接。另外，於平台控制電路114的控制下，藉由平台驅動機構142來驅動XY平台105。於平台驅動機構142中，例如構成如於平台座標系中的X方向、Y方向、θ方向上進行驅動的三軸(X-Y-θ)馬達般的驅動系統，XY平台105變得可移動。該些未圖示的X馬達、Y馬達、θ馬達例如可使用步進馬達。XY平台105藉由XYθ各軸的馬達而可於水平方向及旋轉方向上移動。而且，XY平台105的移動位置藉由雷射測長系統122來測定，並被供給至位置電路107。雷射測長系統122接收來自鏡子216的反射光，藉此以雷射干涉法的原理對XY平台105的位置進行測長。平台座標系例如相對於與多一次電子束的光軸正交的面，設定X方向、Y方向、θ方向。
另外，像差修正器230配置於電磁透鏡221的磁場中， 並且配置於像差修正器平台232上。於平台控制電路132的控制下，藉由平台驅動機構136來驅動像差修正器平台232。平台驅動機構136例如構成如於平台座標系中的X方向、Y方向、θ方向上進行驅動的三軸(X-Y-θ)馬達般的驅動系統，像差修正器平台232變得可移動。藉由像差修正器平台232的水平方向及旋轉方向的移動，像差修正器230可於水平方向及旋轉方向上移動。
另外，光束選擇孔基板240相對於多光束20的前進方向可移動地配置於比像差修正器230更上游側，可選擇性地使多光束20中的個別光束單獨穿過。於孔控制電路134的控制下，藉由孔驅動機構137來驅動光束選擇孔基板240。孔驅動機構137例如構成與像差修正器平台232相同的如於平台座標系中的X方向、Y方向、θ方向上進行驅動的三軸(X-Y-θ)馬達般的驅動系統，光束選擇孔基板240變得可移動。
另外，於XY平台105上，配置可檢測電流的法拉第杯(faraday cup)218。由法拉第杯218所檢測到的信號被輸出至檢測電路130。另外，於像差修正器230上，配置形成有已使位置與後述的像差修正器230的多個穿過孔對準的多個穿過孔的檢測器243。另外，於像差修正器230的下方附近，例如像差修正器平台232的下方附近，配置中央部形成有多光束可穿過的穿過孔的檢測器244。由檢測器243所檢測到的信號及由檢測器244所檢測到的信號均被輸出至檢測電路130。另外，檢測器243可與像差修正器230成為一體，藉由像差修正器平台232而於水平方向及旋轉方向 上移動。
微調線圈241、光束選擇孔基板240、及微調線圈242配置於電磁透鏡220與電磁透鏡221之間。進而，微調線圈241於光軸上比電磁透鏡220更靠下游側，且配置於比光束選擇孔基板240更上游側。微調線圈242於光軸上比光束選擇孔基板240更靠下游側，且配置於比檢測器243更上游側。
於電子槍201，連接有未圖示的高壓電源電路，藉由自高壓電源電路對於電子槍201內的未圖示的燈絲與引出電極間的加速電壓的施加，並且藉由規定的引出電極(韋乃特(Wehnelt))的電壓的施加與規定的溫度的陰極的加熱，已自陰極中放出的電子群得到加速，變成電子束200而被放出。照明透鏡202、物鏡207、及投影透鏡224例如可使用電磁透鏡，與電磁透鏡205、電磁透鏡220、電磁透鏡221一同由透鏡控制電路124來控制。另外，光束分離器214亦由透鏡控制電路124來控制。另外，微調線圈241、及微調線圈242亦由透鏡控制電路124來控制。
一併消隱偏轉器212包含至少兩極的電極群，由消隱控制電路126來控制。主偏轉器208包含至少四極的電極群，經由針對各電極配置的DAC放大器146而由偏轉控制電路128來控制。同樣地，副偏轉器209包含至少四極的電極群，經由針對各電極配置的DAC放大器144而由偏轉控制電路128來控制。同樣地，偏轉器228包含至少四極的電極群，經由針對各電極配置的DAC放大器148而由偏轉控制電路128來控制。
此處，圖1中記載了於對實施方式1進行說明方面必要的結構。對於檢查裝置100而言，通常亦可包括必要的其他結構。
圖2是表示實施方式1中的成形孔陣列基板的結構的概念圖。於圖2中，於成形孔陣列基板203，二維狀的橫(x方向)m1行×縱(y方向)n1段(m1、n1為2以上的整數)的孔(開口部)22在x方向、y方向上以規定的排列間距形成。於圖2的例子中，表示形成有3×3的孔(開口部)22的情況。孔22的排列數並不限定於此。各孔22均由相同的外徑的圓形形成。或者，亦可為相同的尺寸形狀的矩形。電子束200的一部分分別穿過所述多個孔22，藉此形成多光束20。此處，表示了橫縱(x方向、y方向)均配置有兩行以上的孔22的例子，但並不限定於此。例如，亦可為橫縱(x方向、y方向)的任一者為多行，另一者僅為一行。另外，孔22的排列的方式並不限定於如圖2般，橫縱配置成格子狀的情況。例如，縱向(y方向)第k段的行與第k+1段的行的孔彼此亦可於橫向(x方向)上僅錯開尺寸a來配置。同樣地，縱向(y方向)第k+1段的行與第k+2段的行的孔彼此亦可於橫向(x方向)上僅錯開尺寸b來配置。
繼而，對檢查裝置100的影像取得機構150的動作進行說明。
已自電子槍201(放出源)中放出的電子束200藉由照明透鏡202而對成形孔陣列基板203整體進行照明。於成形孔陣列基板203，如圖2所示，形成有多個孔22(開口部)，電子束200 對包含所有多個孔22的區域進行照明。已照射至多個孔22的位置的電子束200的各一部分分別穿過所述成形孔陣列基板203的多個孔22，藉此例如形成多個電子束(多光束)20a~電子束(多光束)20c(圖1的實線)(多一次電子束)。
藉由電磁透鏡205，使已形成的多光束20a~多光束20c朝形成於限制孔基板206的中心孔折射。換言之，電磁透鏡205接受多光束20的射入，並使多光束20折射。此處，電磁透鏡205以多光束20a~多光束20c的各光束的焦點位置來到形成於限制孔基板206的中心孔的位置的方式，使多光束20a~多光束20c折射。此處，於多光束20a~多光束20c整體已藉由一併消隱偏轉器212而一併偏轉的情況下，各光束的位置偏離限制孔基板206的中心孔，而由限制孔基板206遮蔽。另一方面，未藉由一併消隱偏轉器212而偏轉的多光束20a~多光束20c如圖1所示般，穿過限制孔基板206的中心孔。藉由所述一併消隱偏轉器212的開/關(ON/OFF)，而一併進行多光束20整體的消隱控制，且光束的開/關(ON/OFF)被一併控制。如此，限制孔基板206遮蔽藉由一併消隱偏轉器212而以光束變成關的狀態的方式進行了偏轉的多光束20a~多光束20c。而且，藉由自光束變成開至光束變成關為止所形成的穿過了限制孔基板206的光束群，形成檢查用的多光束20a~多光束20c。穿過了限制孔基板206的多光束20a~多光束20c藉由電磁透鏡220，以變成大致垂直的軌道的方式使多光束20折射。
穿過了電磁透鏡220的多光束20朝電磁透鏡221前進。電磁透鏡221接受多光束20的射入，並使多光束20折射。當多光束20穿過電磁透鏡221時，藉由像差修正器230來對多光束20的像差進行修正。而且，像差已被修正的多光束20藉由電磁透鏡221而形成交叉(cross over，C.O.)，將所述交叉的位置調整成光束分離器214位置，穿過了光束分離器214後，藉由物鏡207來將焦點於基板101(試樣)面上對準(聚焦)，而變成所期望的縮小率的圖案像(光束直徑)，藉由主偏轉器208及副偏轉器209，使穿過了限制孔基板206的多光束20整體朝同一方向一併偏轉，並照射至基板101上的各光束各自的照射位置。於此情況下，藉由主偏轉器208，使多光束20整體朝多光束20進行掃描的遮罩晶粒的基準位置一併偏轉。於實施方式1中，例如一面使XY平台105連續移動一面進行掃描。因此，主偏轉器208進而以追隨XY平台105的移動的方式進行追蹤偏轉。而且，藉由副偏轉器209，以各光束分別於對應的區域內進行掃描的方式使多光束20整體一併偏轉。照射一次的多光束20理想的是以成形孔陣列基板203的多個孔22的排列間距乘以所期望的縮小率(1/a)所得的間距來排列。如此，電子束柱102一次對基板101照射二維狀的m1×n1條的多光束20。
因對基板101的所期望的位置照射了多光束20，而自基板101中放出對應於多光束20的各光束的包含反射電子的二次電子的束(多二次電子束300)(圖1的虛線)。
已自基板101中放出的多二次電子束300藉由物鏡207而朝多二次電子束300的中心側折射，並朝配置於交叉位置的光束分離器214前進。
此處，在與多光束20的中心光束前進的方向(光軸)正交的面上，光束分離器214使正交的方向上產生電場與磁場。電場不論電子的前進方向均朝相同的方向帶來力。相對於此，磁場按照弗萊明左手定則(Fleming's left hand rule)而帶來力。因此，可根據電子的侵入方向來使作用於電子的力的方向變化。於自上側侵入光束分離器214的多光束20(多一次電子束)，由電場所帶來的力與由磁場所帶來的力相互抵消，多光束20朝下方直線前進。相對於此，於自下側侵入光束分離器214的多二次電子束300，由電場所帶來的力與由磁場所帶來的力均朝相同的方向發揮作用，多二次電子束300朝斜上方彎曲。
已朝斜上方彎曲的多二次電子束300藉由投影透鏡224而一面折射一面投影至多檢測器222。多檢測器222對已投影的多二次電子束300進行檢測。多檢測器222例如具有未圖示的二極體型的二維感測器。而且，於對應於多光束20的各光束的二極體型的二維感測器位置上，多二次電子束300的各二次電子與二極體型的二維感測器碰撞，而產生電子，並針對各畫素生成二次電子影像資料。另外，一面使XY平台105連續移動一面進行掃描，因此如所述般進行追蹤偏轉。偏轉器228對照伴隨所述追蹤偏轉及掃描動作的偏轉位置的移動，使多二次電子束300以照射至多 檢測器222的光接收面中的所期望的位置的方式偏轉。而且，藉由多檢測器222來檢測多二次電子束300。藉由已由多檢測器222檢測到的強度信號而形成基板101上的影像。於照射至多檢測器222的多二次電子束300中亦可包含反射電子。或者，反射電子亦可於路徑的中途發散，而不到達多檢測器222。
圖3是用於說明實施方式1中的像差修正器的剖面結構的一例與配置位置的剖面圖。
圖4A至圖4C是實施方式1中的像差修正器的各電極基板的一例的俯視圖。於圖3及圖4A至圖4C中，像差修正器230配置於電磁透鏡221的磁場中。像差修正器230包含相互空開規定的間隙來配置的三段以上的電極基板。於圖3及圖4A至圖4C的例子中，例如表示包含作為三段的電極基板的上段電極基板10、中段電極基板12、下段電極基板14(多個基板)的像差修正器230。另外，於圖3及圖4A至圖4C的例子中，表示使用3×3條的多光束20的情況。於像差修正器230，形成使多光束20的各光束個別地穿過的多個小穿過孔(B2洞)、及使多光束20整體一同穿過的大穿過孔(B1洞)。因此，於作為多個電極基板的上段電極基板10、中段電極基板12、下段電極基板14，分別形成使多光束20的各光束個別地穿過的多個小穿過孔(B2洞)、及使多光束20整體一同穿過的大穿過孔(B1洞)。如圖4A所示，於上段電極基板10，形成使多光束20的各光束個別地穿過的多個小穿過孔11(B2洞)、及使多光束20整體一同穿過的大穿過孔17(B1 洞)。同樣地，如圖4B所示，於中段電極基板12，形成使多光束20的各光束個別地穿過的多個小穿過孔13(B2洞)、及使多光束20整體一同穿過的大穿過孔18(B1洞)。同樣地，如圖4C所示，於下段電極基板14，形成使多光束20的各光束個別地穿過的多個小穿過孔15(B2洞)、及使多光束20整體一同穿過的大穿過孔19(B1洞)。上段電極基板10與下段電極基板14使用導電性材料來形成。或者，亦可於絕緣材料的表面形成導電性材料的膜。藉由像差修正器控制電路121，對上段電極基板10與下段電極基板14均施加接地電位(Ground，GND)。
另一方面，於由上段電極基板10與下段電極基板14夾持的中段電極基板12，以夾持多光束20的各光束的穿過各小穿過孔13的光束的方式，配置分別包含四極以上的電極16的多個電極組。於圖4A至圖4C的例子中，表示以夾持穿過各小穿過孔13的光束的方式，配置分別包含四極的電極16a、電極16b、電極16c、電極16d的多個電極組的情況。電極16a、電極16b、電極16c、電極16d由導電性材料形成。另外，中段電極基板12例如由矽材料形成，例如使用微機電系統(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)技術，於中段電極基板12上形成配線層，並分別於對應的配線上形成電極16a、電極16b、電極16c、電極16d。電極16a、電極16b、電極16c、電極16d以相互不導通的方式形成於中段電極基板12上。例如，只要將配線層與絕緣層形成於矽基板上，於絕緣層上配置電極16a、電極16b、電極16c、電極16d，並與對 應的配線連接即可。於小穿過孔13用的電極組的電極16a、電極16b、電極16c、電極16d，以針對各光束，可對全部四極個別地施加變成相同電位的偏置電位(第一軌道修正電位)的方式構成。作為偏置電位，施加負的電位。進而，於各電極組中以如下方式構成：能夠以於夾持小穿過孔13而相向的兩個電極16a、電極16b(或/及電極16c、電極16d)間產生電位差(電壓)的方式，視需要對一方的電極施加個別的偏轉電位(第二軌道修正電位)。因此，於像差修正器控制電路121，針對各小穿過孔13(各光束)，配置用於施加偏置電位的一個電源電路、及用於施加偏轉電位的至少兩個電源電路。若為各穿過孔13用的電極組包含八極的情況，則針對各小穿過孔13，配置用於施加偏置電位的一個電源電路、及用於施加偏轉電位的至少四個電源電路。
圖5是實施方式1中的檢測器的一例的俯視圖。於圖5中，於檢測器243，與像差修正器230同樣地形成使多光束20的各光束個別地穿過的多個小穿過孔23(B2洞)、及使多光束20整體一同穿過的大穿過孔24(B1洞)。多個小穿過孔23與大穿過孔24的形成位置及尺寸對照形成於像差修正器230的上段電極基板10的多個小穿過孔11及大穿過孔17來形成。
圖6是用於說明由實施方式1的比較例中的像差修正器所進行的電子束的軌道修正的圖。於圖6中，表示於比較例中將像差修正器230配置於脫離電磁透鏡221的磁場空間的位置的情況。於圖6的例子中，表示作為像差修正器230而使用三段的電 極基板且多光束中的中心光束穿過的部分。表示對上段電極基板與下段電極基板施加接地電位，對中段電極基板施加負的偏置電位的情況。於圖6的例子中，省略中段電極基板上的四極的電極的圖示。於圖6的例子中，對僅施加偏置電位的情況進行說明。因此，於圖6的例子中，表示與針對一條光束的靜電透鏡相同的結構。例如，為了相對於以-10kV的加速電壓被放出的高速移動的電子束(e)，變更藉由電磁透鏡221來聚焦的中間像的焦點位置，需要與加速電壓相同程度的例如-10kV左右的偏置電位。如此，施加至像差修正器230的電壓變大。
圖7是用於說明由實施方式1中的像差修正器所進行的電子束的軌道修正的圖。於圖7中，將實施方式1的像差修正器230配置於電磁透鏡221的磁場中。於圖7的例子中，表示像差修正器230的三段的電極基板之中多光束中的中心光束穿過的部分。於圖7的例子中，省略中段電極基板12上的四極的電極16的圖示。於圖7的例子中，為了容易理解說明，對僅施加偏置電位的情況進行說明。因此，於圖7的例子中，表示與針對一條光束的靜電透鏡相同的結構。此處，例如若以-10kV的加速電壓被放出的高速移動的電子束(e)進入電磁透鏡221的磁場，則電子的移動速度因所述磁場而變慢。因此，當變更藉由電磁透鏡221來聚焦的中間像的焦點位置，於電子的移動速度已變慢的狀態，換言之於電子的能量已變小的狀態下，藉由像差修正器230來修正電子束的軌道，因此施加至中段電極基板的偏置電位，例如相 對於-10kV的加速電壓，亦可減少至例如1/100的-100V左右。
像差修正器230對多光束20的各光束的軌道個別地進行修正。藉此，像差修正器230對多光束20的像差進行修正。像差修正器230對光學系統的像面彎曲像差、像散、及/或歪曲像差(畸變)進行修正。當藉由像差修正器230來對光束軌道個別地進行修正時，不只是通過施加至各光束的全部四個電極16的偏置電位來使對象光束的焦點位置移動，而且能夠以於夾持小穿過孔13而相向的兩個電極16a、電極16b(或/及電極16c、電極16d)間產生電位差(電壓)的方式施加偏轉電位來對光束軌道個別地進行修正。
像面彎曲像差可藉由使基板101上的各光束的焦點位置個別地移動來進行修正。因此，於實施方式1中，像差修正器230對多光束20的各光束的焦點位置個別地進行修正來修正像面彎曲。
畸變的形態根據條件，取得被稱為桶型或枕型的分佈。通常，磁透鏡的畸變除產生半徑方向的偏離以外，亦產生旋轉方向的偏離。於多光束20產生的畸變的方向及位置偏離量即便存在某種程度的傾向，於各光束中亦不同。因此，畸變可藉由使基板101上的各光束的照射位置移動來進行修正。因此，於實施方式1中，像差修正器230對多光束20的各光束的光束軌道個別地進行修正來修正畸變。
於像散中，於基板101(試樣)面上，焦點位置在x方向、 y方向的二次方向上偏離。因此，於焦點位置上光束變成所謂的橢圓狀，於所照射的光束產生模糊。於多光束20產生的像散的方向及位置偏離量雖然存在如自多光束20的中心呈放射狀地延長般變成橢圓狀的傾向，但於各光束中不同。因此，像散可藉由使基板101上的各光束的照射位置移動來進行修正。因此，於實施方式1中，像差修正器230對多光束20的各光束的光束軌道個別地進行修正來修正像散。
為了進行以上的動作，於進行取得檢查用的影像的動作之前，需要各電磁透鏡、及像差修正器230的伴隨光軸對準的定位。
圖8是用於說明實施方式1中的光軸對準的一部分的圖。於圖8的例子中，表示進行電磁透鏡221的光軸對準的情況。於圖8的例子中，表示電磁透鏡220的光軸d1對準已完成的情況。於電磁透鏡220與電磁透鏡221中，因機械式的設置誤差等，而於透鏡中心產生偏離。因此，通常難以將電磁透鏡220的光軸d1直接應用於電磁透鏡221。因此，藉由微調線圈241來使穿過了電磁透鏡220的多光束20的軸朝電磁透鏡221的透鏡中心(d2)移動，藉此可進行電磁透鏡221的光軸對準。但是，如圖8所示，與電磁透鏡220與電磁透鏡221之間同樣地，在電磁透鏡221與像差修正器230之間，亦因機械式的設置誤差等，而於透鏡中心與修正器中心產生偏離。實施方式1中的像差修正器230配置於電磁透鏡221的磁場中，因此若藉由微調線圈241或微調線圈242 來使穿過電磁透鏡221的多光束20的軸朝像差修正器230用的修正器中心d3移動，則好不容易對準的電磁透鏡221的光軸偏離。如此，於利用微調線圈來使光束中心(光束軸)移動的方法中，難以進行電磁透鏡221與配置於電磁透鏡221的磁場中的像差修正器230兩者的軸對準。因此，於實施方式1中，電磁透鏡221的軸對準藉由利用微調線圈241來使光束中心(光束軸)移動的方法來進行，像差修正器230的軸對準藉由像差修正器平台232的移動來進行。以下，具體地進行說明。
圖9是表示實施方式1中的多電子束光學系統的定位方法的主要步驟的流程圖。於圖9中，實施方式1中的多電子束光學系統的定位方法實施如下的一連串的步驟：A1洞設置步驟(S102)、B1洞設置步驟(S104)、掃描(1)步驟(S106)、電磁透鏡軸調整步驟(S108)、A2洞設置步驟(S110)、掃描(2)步驟(S112)、孔軸調整步驟(S114)、B2洞設置步驟(S116)、掃描(3)步驟(S118)、像差修正器軸調整步驟(S120)、以及A1洞設置步驟(S122)。於圖9中，對進行電磁透鏡221與像差修正器230的軸對準時的各步驟進行說明。
圖10是實施方式1中的光束選擇孔基板的一例的俯視圖。於圖10中，於光束選擇孔基板240，形成使多光束20中的一條光束穿過的小穿過孔31(A2洞)、及使多光束20整體一同穿過的大穿過孔32(A1洞)。
作為A1洞設置步驟(S102)，以光束選擇孔基板240的 大穿過孔32(A1洞)位於多光束20的穿過位置的方式，使光束選擇孔基板240移動。於孔控制電路134的控制下，藉由孔驅動機構137來驅動光束選擇孔基板240。藉此，多光束20整體不由光束選擇孔基板240遮蔽，而可穿過。
作為B1洞設置步驟(S104)，以像差修正器230的大穿過孔(B1洞)位於多光束20的穿過位置的方式，使像差修正器230移動。於平台控制電路132的控制下，藉由利用平台驅動機構136所進行的像差修正器平台232的驅動來使像差修正器230移動。換言之，將上段電極基板10的大穿過孔17與中段電極基板12的大穿過孔18及下段電極基板14的大穿過孔19配置於多光束20的穿過位置。藉此，例如即便像差修正器230的修正器中心已偏離，多光束20整體亦不由像差修正器230遮蔽，而可穿過。
作為掃描(1)步驟(S106)，一面使多光束20的軸的位置變成可變，一面針對各多光束20的軸的位置，改變電磁透鏡221的勵磁而以多個勵磁狀態檢測對準標記217的影像。
圖11是用於說明實施方式1中的電磁透鏡與多光束的定位的圖。如圖11所示，於如光束選擇孔基板240及像差修正器230兩者均可使多光束20整體穿過的狀態下，檢測對準標記217的影像。對準標記217的影像只要一面藉由微調線圈241來使多光束20偏轉，一面利用多光束20於對準標記217上進行掃描(scan)，並利用多檢測器222檢測自對準標記217中放出的多二次電子束300即可。
作為電磁透鏡軸調整步驟(S108)，藉由使多光束20的光束軌道移動，而將電磁透鏡221與多光束20進行對位。具體而言，藉由微調線圈241，將多光束20的軸與電磁透鏡221的透鏡中心進行對位。更具體而言，使用掃描(1)步驟(S106)中所獲得的各光束軸位置的影像，藉由微調線圈241來使多光束20的軸移動至如下的位置：即便改變電磁透鏡221的勵磁電流，只要影像的倍率變化，則影像的中心位置不移動的軸的位置。所述位置成為電磁透鏡221的透鏡中心(d2)。藉此，可進行電磁透鏡221的光軸對準。
作為A2洞設置步驟(S110)，以光束選擇孔基板240的小穿過孔31(A2洞)位於多光束20的穿過位置的方式，使光束選擇孔基板240移動。於孔控制電路134的控制下，藉由孔驅動機構137來驅動光束選擇孔基板240。藉此，多光束20之中，僅一條光束穿過光束選擇孔基板240，可遮蔽剩餘的光束。
作為掃描(2)步驟(S112)，自進行了電磁透鏡221的光軸對準的狀態，藉由微調線圈241，利用多光束20於光束選擇孔基板240的小穿過孔31上進行掃描(scan)。
圖12是用於說明藉由實施方式1中的光束選擇孔基板來選擇中心光束的方法的剖面圖。
圖13是用於說明藉由實施方式1中的光束選擇孔基板來選擇中心光束的方法的俯視圖。於光束選擇孔基板240的小穿過孔31上，利用多光束20例如一面使y方向位置依次移動一面於x 方向上進行掃描，藉此每當多光束20的任一條光束穿過小穿過孔31時，檢測信號。所述信號例如只要藉由法拉第杯218來檢測即可。或者，亦可藉由檢測器244來檢測。此處，以比多光束20整體的尺寸大的掃描寬度使多光束20偏轉。藉由所述動作，多光束20的各光束分別瞬間穿過小穿過孔31得到檢測。可根據藉由微調線圈241而朝x方向、y方向移動的多光束20的移動量與被檢測的各光束的檢測位置，檢測多光束20像。
作為孔軸調整步驟(S114)，藉由穿過相對於多光束20的前進方向配置於比像差修正器230更上游側的光束選擇孔基板240(孔基板)的小穿過孔31(小孔)，而自多光束20中選擇一條光束。具體而言，以經檢測的多光束20像的中心光束像的位置位於設計上的影像中心的方式，使光束選擇孔基板240移動。
圖14是表示穿過了實施方式1中的光束選擇孔基板的小穿過孔的多光束像的一例的圖。於檢測影像的階段，光束選擇孔基板240的小穿過孔31通常自進行了電磁透鏡221的光軸對準的狀態下的中心光束的位置偏離。因此，如圖14所示，被檢測的多光束20像於已自設計上的影像位置(虛線)偏離的位置上被檢測。自所述狀態，以所檢測到的多光束20像的中心光束與設計上的影像位置(虛線)的中心重疊的方式，使光束選擇孔基板240移動。
圖15是表示實施方式1中的光束選擇孔基板的小穿過孔已移動至多光束的中心光束的位置的狀態的圖。如上所述，以所檢測到的多光束20像的中心光束與設計上的影像位置(虛線)的 中心重疊的方式，使光束選擇孔基板240移動，藉此如圖15所示，可於進行了電磁透鏡221的光軸對準的狀態下，僅中心光束穿過小穿過孔31。藉此，可於進行了電磁透鏡221的光軸對準的狀態下，藉由光束選擇孔基板240而僅選擇多光束20的中心光束。
作為B2洞設置步驟(S116)，以像差修正器230的多個小穿過孔(B2洞)位於經選擇的一條光束的穿過位置的方式，使像差修正器230移動。於平台控制電路132的控制下，藉由利用平台驅動機構136所進行的像差修正器平台232的驅動來使像差修正器230移動。
作為掃描(3)步驟(S118)，使用經選擇的一條光束，確定像差修正器230的位置。具體而言，使用經選擇的一條光束，於像差修正器230上方的各穿過孔的位置與像差修正器230相同的檢測器243上進行掃描。
圖16是用於說明確定實施方式1中的像差修正器230的多個小穿過孔的位置的方法的圖。如圖16所示，使用經選擇的一條光束，於檢測器243上進行掃描。藉由微調線圈242來使經選擇的一條光束偏轉，藉此可於檢測器243上進行掃描。藉由所述動作，可根據藉由微調線圈242而朝x方向、y方向移動的經選擇的一條光束的移動量與檢測信號強度，對檢測器243的上表面的像，甚至像差修正器230的多個小穿過孔的像進行檢測。根據檢測影像來確定像差修正器230的多個小穿過孔(B2洞)的位置。
作為像差修正器軸調整步驟(S120)，藉由使載置像差修 正器230的像差修正器平台232移動，而不改變多光束20的光束軌道，將像差修正器230與多光束20進行對位，所述像差修正器230是配置於電磁透鏡221的磁場中。
圖17是表示實施方式1中的像差修正器像的一例的圖。如圖17所示，於利用經選擇的一條光束，對檢測器243的上表面的影像，甚至像差修正器230的多個小穿過孔的影像進行檢測的階段，像差修正器230的多個小穿過孔的中心小穿過孔通常自進行了電磁透鏡221的光軸對準的狀態下的中心光束的位置偏離。因此，如圖17所示，被檢測的像差修正器230的多個小穿過孔的影像於已自設計上的影像位置(虛線)偏離的位置上被檢測。平台控制電路132使用因已選擇性地穿過的個別光束(中心光束)而產生的像差修正器230的多個小穿過孔的影像，以使像差修正器230的位置對準進行了與電磁透鏡221的相對的對位的多光束20的方式，使像差修正器平台232移動。換言之，使用藉由檢測影像來確定的像差修正器230的位置的資訊，將像差修正器230與多光束20進行對位。具體而言，如圖17所示，自位置已偏離的狀態，以所檢測到的像差修正器230的多個小穿過孔的影像的中心小穿過孔與設計上的影像位置(虛線)的中心重疊的方式，藉由像差修正器平台232來使像差修正器230移動，並且藉由像差修正器平台232來修正旋轉方向的偏離。
圖18是表示實施方式1中的電磁透鏡與像差修正器已被定位的狀態的一例的圖。如圖18所示，自進行了電磁透鏡221的 光軸對準的狀態，即已使多光束20的中心軸對準電磁透鏡221的透鏡中心d2的狀態，不改變多光束20的光束軌道，藉由像差修正器平台232的移動來將像差修正器230的修正器中心d3與電磁透鏡221的透鏡中心d2進行對位。
作為A1洞設置步驟(S122)，以光束選擇孔基板240的大穿過孔32(A1洞)位於多光束20的穿過位置的方式，使光束選擇孔基板240移動。於孔控制電路134的控制下，藉由孔驅動機構137來驅動光束選擇孔基板240。藉此，多光束20整體不由光束選擇孔基板240遮蔽，而可穿過。
藉由以上的結構，於進行用於電磁透鏡221的軸調整後，好不容易對準的電磁透鏡221的軸不會偏離，可進行像差修正器230用的軸調整。關於其他電磁透鏡等的對位，亦藉由未圖示的微調線圈等而同樣地進行。如此，於電子光學系統的對位完成後，進行被檢查基板的圖案檢查。
圖19是表示實施方式1中的檢查方法的主要步驟的流程圖。於圖19中，實施方式1中的檢查方法實施如下的一連串的步驟：被檢查影像取得步驟(S202)、參照影像製作步驟(S204)、對位步驟(S206)、以及比較步驟(S208)。
作為被檢查影像取得步驟(S202)，影像取得機構150利用多光束而取得形成於基板101上的圖案的二次電子影像。具體而言，如以下般進行動作。
如上所述，穿過了像差修正器230的多光束20穿過光束 分離器214，藉由物鏡207來將焦點於基板101(試樣)面上對準(聚焦)，並藉由主偏轉器208及副偏轉器209，而照射至基板101上的各光束各自的照射位置。
因對基板101的所期望的位置照射了多光束20a~多光束20c，而自基板101中放出對應於多光束20a~多光束20c的各光束的包含反射電子的二次電子的束(多二次電子束300)(圖1的虛線)。已自基板101中放出的多二次電子束300穿過物鏡207，朝光束分離器214前進，並朝斜上方彎曲。已朝斜上方彎曲的多二次電子束300藉由投影透鏡224而一面折射一面投影至多檢測器222。如此，多檢測器222對因已穿過進行了對位的像差修正器230的多光束20照射至基板101面而被放出的包含反射電子的多二次電子束300進行檢測。
圖20是表示形成於實施方式1中的半導體基板的多個晶片區域的一例的圖。於圖20中，當基板101為半導體基板(晶圓)時，於半導體基板(晶圓)的檢查區域330，多個晶片(晶圓晶粒)332形成為二維的陣列狀。藉由未圖示的曝光裝置(步進機)，將已形成於曝光用遮罩基板的一個晶片的遮罩圖案例如縮小成1/4轉印至各晶片332。各晶片332內例如被分割成二維狀的橫(x方向)m2行×縱(y方向)n2段(m2、n2為2以上的整數)個的多個遮罩晶粒33。於實施方式1中，所述遮罩晶粒33變成單位檢查區域。
圖21是表示實施方式1中的多光束的照射區域與測定用 畫素的一例的圖。於圖21中，例如以多光束的光束尺寸，將各遮罩晶粒33分割成網眼狀的多個網眼區域。所述各網眼區域變成測定用畫素36(單位照射區域)。於圖21的例子中，表示9×9行的多光束的情況。藉由多光束20的一次照射而可照射的照射區域34由(基板101面上的多光束20的x方向的光束間間距乘以x方向的光束數所得的x方向尺寸)×(基板101面上的多光束20的y方向的光束間間距乘以y方向的光束數所得的y方向尺寸)來定義。於圖21的例子中，表示照射區域34為與遮罩晶粒33相同的尺寸的情況。但是，並不限定於此。照射區域34亦可比遮罩晶粒33小。或者，亦可比遮罩晶粒33大。而且，於照射區域34內，顯示有藉由多光束20的一次照射而可照射的多個測定用畫素28(一次照射時的光束的照射位置)。換言之，鄰接的測定用畫素28間的間距變成多光束的各光束間的間距。於圖21的例子中，利用由鄰接的四個測定用畫素28包圍，並且包含四個測定用畫素28中的一個測定用畫素28的正方形的區域來構成一個子照射區域29。於圖21的例子中，表示各子照射區域29包含4×4畫素36的情況。
於實施方式1中的掃描動作中，對各遮罩晶粒33進行掃描(scan)。於圖21的例子中，表示對某一個遮罩晶粒33進行掃描時的一例。當使用所有多光束20時，於一個照射區域34內，在x方向、y方向上(二維狀地)排列m1×n1個的子照射區域29。使XY平台105移動至可對第一個遮罩晶粒33照射多光束20的 位置。而且，一面藉由主偏轉器208，以追隨XY平台105的移動的方式進行追蹤偏轉，一面於進行了追蹤偏轉的狀態下，將該遮罩晶粒33作為照射區域34而於該遮罩晶粒33內進行掃描(掃描動作)。構成多光束20的各光束負責互不相同的任一個子照射區域29。而且，於各照射時，各光束對相當於負責的子照射區域29內的相同的位置的一個測定用畫素28進行照射。於圖21的例子中，以於第一次照射中對負責的子照射區域29內的自最下段的右側起第一個測定用畫素36進行照射的方式，藉由主偏轉器208來使各光束偏轉。然後，進行第一次的照射。繼而，藉由主偏轉器208，使多光束20整體的光束偏轉位置一併朝y方向僅移動相當於一個測定用畫素36，於第二次照射中，對負責的子照射區域29內的自下方起第二段的自右側起第一個測定用畫素36進行照射。同樣地，於第三次照射中，對負責的子照射區域29內的自下方起第三段的自右側起第一個測定用畫素36進行照射。於第四次照射中，對負責的子照射區域29內的自下方起第四段的自右側起第一個測定用畫素36進行照射。繼而，藉由主偏轉器208，使多光束20整體的光束偏轉位置一併移動至自最下段的右側起第二個測定用畫素36的位置，同樣地，朝向y方向，依次對測定用畫素36進行照射。重複所述動作，利用一個光束依次對一個子照射區域29內的所有測定用畫素36進行照射。於一次的照射中，利用藉由穿過成形孔陣列基板203的各孔22所形成的多光束，一次檢測最大對應於與各孔22相同數量的多個光束照射的多二次電子束 300。
如以上般，多光束20整體將遮罩晶粒33作為照射區域34進行掃描(scan)，但各光束分別掃描對應的一個子照射區域29。而且，若一個遮罩晶粒33的掃描(scan)結束，則以鄰接的下一個遮罩晶粒33變成照射區域34的方式進行移動，而對所述鄰接的下一個遮罩晶粒33進行掃描(scan)。重複所述動作，進行各晶片332的掃描。藉由多光束20的照射，每次自所照射的測定用畫素36中放出二次電子，並藉由多檢測器222來檢測。於實施方式1中，以針對各測定用畫素36(或者各子照射區域29)檢測已自各測定用畫素36朝上方放出的二次電子的方式設定多檢測器222的單位檢測區域尺寸。
藉由如以上般使用多光束20進行掃描，與利用單光束進行掃描的情況相比，可高速地進行掃描動作(測定)。再者，可藉由分步重複(step and repeat)動作來進行各遮罩晶粒33的掃描，亦可為一面使XY平台105連續移動一面進行各遮罩晶粒33的掃描的情況。於照射區域34比遮罩晶粒33小的情況下，只要於該遮罩晶粒33中一面使照射區域34移動一面進行掃描動作即可。
當基板101為曝光用遮罩基板時，例如以所述遮罩晶粒33的尺寸，將已形成於曝光用遮罩基板的一個晶片的晶片區域呈長條狀地分割成多個條紋區域。而且，只要針對各條紋區域，以與所述動作相同的掃描對各遮罩晶粒33進行掃描即可。曝光用遮罩基板的遮罩晶粒33的尺寸是轉印前的尺寸，因此變成半導體基 板的遮罩晶粒33的四倍的尺寸。因此，於照射區域34比曝光用遮罩基板的遮罩晶粒33小的情況下，增加一個晶片的掃描動作(例如四倍)。但是，因於曝光用遮罩基板形成一個晶片的圖案，故與形成比四個晶片多的晶片的半導體基板相比，掃描次數少亦無妨。
如以上般，影像取得機構150使用多光束20，於形成有圖形圖案的被檢查基板101上進行掃描，並對因照射了多光束20而自被檢查基板101中放出的多二次電子束300進行檢測。由多檢測器222所檢測到的來自各測定用畫素36的二次電子的檢測資料(測定影像：二次電子影像：被檢查影像)按測定順序被輸出至檢測電路106。於檢測電路106內，藉由未圖示的類比/數位(Analog/Digital，A/D)轉換器，將類比的檢測資料轉換成數位資料，並儲存於晶片圖案記憶體123。如此，影像取得機構150取得已形成於基板101上的圖案的測定影像。而且，例如於儲存有一個晶片332的檢測資料的階段，將其作為晶片圖案資料，與來自位置電路107的表示各位置的資訊一同轉送至比較電路108。
作為參照影像製作步驟(S204)，參照影像製作電路112(參照影像製作部)製作對應於被檢查影像的參照影像。參照影像製作電路112根據成為於基板101形成圖案的基礎的設計資料、或由已形成於基板101的圖案的曝光圖像資料所定義的設計圖案資料，針對各圖框區域，製作參照影像。作為圖框區域，例如若使用遮罩晶粒33，則適宜。具體而言，如以下般進行動作。首先，經由控制計算機110而自存儲裝置109中讀出設計圖案資料，將 由已被讀出的設計圖案資料所定義的各圖形圖案轉換成二值或多值的圖像資料。
此處，由設計圖案資料所定義的圖形例如為將長方形或三角形作為基本圖形者，例如，儲存有利用圖形的基準位置中的座標(x、y)、邊的長度、對長方形或三角形等圖形種類進行區分的成為識別符的圖形碼等資訊，對各圖案圖形的形狀、大小、位置等進行了定義的圖形資料。
若成為所述圖形資料的設計圖案資料被輸入參照影像製作電路112，則展開至各圖形的資料為止，並對該圖形資料的表示圖形形狀的圖形碼、圖形尺寸等進行解釋。而且，作為配置於將規定的量子化尺寸的格子作為單位的柵格內的圖案，展開成二值或多值的設計圖案影像資料，並輸出。換言之，讀入設計資料，計算設計圖案中的圖形於將檢查區域設為將規定的尺寸作為單位的柵格進行假想分割而成的各柵格中所占的佔有率，並輸出n位元的佔有率資料。例如，若將一個柵格作為一個畫素來設定，則適宜。而且，若使一個畫素具有1/28(=1/256)的解析度，則與配置於畫素內的圖形的區域相應地分配1/256的小區域並計算畫素內的佔有率。而且，作為8位元的佔有率資料輸出至參照電路112。所述柵格(檢查畫素)只要與測定資料的畫素一致即可。
繼而，參照影像製作電路112對作為圖形的圖像資料的設計圖案的設計影像資料實施適當的濾波處理。作為測定影像的光學影像資料處於濾波器已藉由光學系統對其發揮作用的狀態， 換言之處於連續變化的類比狀態，因此對影像強度(濃淡值)為數位值的設計側的圖像資料的設計影像資料亦實施濾波處理，藉此可與測定資料一致。所製作的參照影像的影像資料被輸出至比較電路108。
圖22是表示實施方式1中的比較電路內的結構的一例的結構圖。於圖22中，於比較電路108內配置磁碟裝置等存儲裝置50、存儲裝置52、存儲裝置56，被檢查影像生成部54，對位部57，以及比較部58。被檢查影像生成部54、對位部57、及比較部58等各「~部」包含處理電路，於所述處理電路包含電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或半導體裝置等。另外，各「~部」亦可使用共同的處理電路(同一個處理電路)。或者，亦可使用不同的處理電路(各別的處理電路)。被檢查影像生成部54、對位部57、及比較部58內所需要的輸入資料或經計算的結果隨時被存儲於未圖示的記憶體、或記憶體118。
於比較電路108內，經轉送的條紋圖案資料(或晶片圖案資料)與來自位置電路107的表示各位置的資訊一同被臨時儲存於存儲裝置50。另外，經轉送的參照影像資料被臨時儲存於存儲裝置52。
繼而，被檢查影像生成部54使用條紋圖案資料(或晶片圖案資料)，針對各規定的尺寸的圖框區域(單位檢查區域)，生成圖框影像(被檢查影像)。作為圖框影像，例如此處生成遮罩晶粒33的影像。但是，圖框區域的尺寸並不限定於此。已生成的圖 框影像(例如遮罩晶粒影像)被儲存於存儲裝置56。
作為對位步驟(S206)，對位部57讀出成為被檢查影像的遮罩晶粒影像、及對應於該遮罩晶粒影像的參照影像，並以比畫素36小的子畫素單位，將兩影像進行對位。例如，只要利用最小平方法進行對位即可。
作為比較步驟(S208)，比較部58將遮罩晶粒影像(被檢查影像)與參照影像進行比較。比較部58針對各畫素36，按照規定的判定條件對兩者進行比較，並判定有無例如形狀缺陷等缺陷。例如，若各畫素36的灰階值差比判定臨限值Th大，則判定為缺陷。而且，輸出比較結果。比較結果被輸出至存儲裝置109、監視器117、或記憶體118，或者只要自列印機119輸出即可。
再者，並不限定於所述晶粒-資料庫檢查，亦可進行晶粒-晶粒檢查。於進行晶粒-晶粒檢查的情況下，只要對形成有相同的圖案的遮罩晶粒33的影像彼此進行比較即可。因此，使用成為晶粒(1)的晶圓晶粒332的一部分的區域的遮罩晶粒影像、及成為晶粒(2)的另一晶圓晶粒332的對應的區域的遮罩晶粒影像。或者，亦可將相同的晶圓晶粒332的一部分的區域的遮罩晶粒影像作為晶粒(1)的遮罩晶粒影像，將形成有相同的圖案的相同的晶圓晶粒332的另一部分的遮罩晶粒影像作為晶粒(2)的遮罩晶粒影像進行比較。於此情況下，只要將形成有相同的圖案的遮罩晶粒33的影像彼此的一者用作參照影像，便能夠以與所述晶粒-資料庫檢查相同的方法進行檢查。
即，作為對位步驟(S206)，對位部57讀出晶粒(1)的遮罩晶粒影像與晶粒(2)的遮罩晶粒影像，並以比畫素36小的子畫素單位，將兩影像進行對位。例如，只要利用最小平方法進行對位即可。
而且，作為比較步驟(S208)，比較部58將晶粒(1)的遮罩晶粒影像與晶粒(2)的遮罩晶粒影像進行比較。比較部58針對各畫素36，按照規定的判定條件對兩者進行比較，並判定有無例如形狀缺陷等缺陷。例如，若各畫素36的灰階值差比判定臨限值Th大，則判定為缺陷。而且，輸出比較結果。比較結果被輸出至存儲裝置109、監視器117、或記憶體118，或者只要自列印機119輸出即可。
如以上般，根據實施方式1，於使用多電子束取得影像的裝置的電子光學系統中，即便於電磁透鏡221與像差修正器230的間隔狹小的情況下，亦可進行軸調整。
於以上的說明中，一連串的「~電路」包含處理電路，於所述處理電路包含電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或半導體裝置等。另外，各「~電路」亦可使用共同的處理電路(同一個處理電路)。或者，亦可使用不同的處理電路(各別的處理電路)。使處理器等執行的程式只要被記錄於磁碟裝置、磁帶裝置、軟性磁碟(Flexible Disk，FD)、或唯讀記憶體(Read Only Memory，ROM)等記錄介質即可。例如，位置電路107、比較電路108、參照影像製作電路112、平台控制電路132、及孔控制電 路134等亦可包含所述至少一個處理電路。
以上，一面參照具體例一面對實施方式進行了說明。但是，本發明並不限定於該些具體例。
另外，省略裝置結構或控制方法等在本發明的說明中不直接需要的部分等的記載，但可適宜選擇使用需要的裝置結構或控制方法。
此外，包括本發明的要素、且本領域從業人員可適宜進行設計變更的所有多電子束影像取得裝置以及多電子束光學系統的定位方法包含於本發明的範圍內。
20a~20c‧‧‧多光束
100‧‧‧檢查裝置
101‧‧‧基板
102‧‧‧電子束柱
103‧‧‧檢查室
105‧‧‧XY平台
106‧‧‧檢測電路
107‧‧‧位置電路
108‧‧‧比較電路
109‧‧‧存儲裝置
110‧‧‧控制計算機
112‧‧‧參照影像製作電路
114、132‧‧‧平台控制電路
117‧‧‧監視器
118‧‧‧記憶體
119‧‧‧列印機
120‧‧‧匯流排
121‧‧‧像差修正器控制電路
122‧‧‧雷射測長系統
123‧‧‧晶片圖案記憶體
124‧‧‧透鏡控制電路
126‧‧‧消隱控制電路
128‧‧‧偏轉控制電路
130‧‧‧檢測電路
134‧‧‧孔控制電路
136、142‧‧‧平台驅動機構
137‧‧‧孔驅動機構
144、146、148‧‧‧DAC放大器
150‧‧‧影像取得機構
160‧‧‧控制系統電路
200‧‧‧電子束
201‧‧‧電子槍
202‧‧‧照明透鏡
203‧‧‧成形孔陣列基板
205、220、221‧‧‧電磁透鏡
206‧‧‧限制孔基板
207‧‧‧物鏡
208‧‧‧主偏轉器
209‧‧‧副偏轉器
212‧‧‧一併消隱偏轉器
214‧‧‧光束分離器
216‧‧‧鏡子
217‧‧‧對準標記
218‧‧‧法拉第杯
222‧‧‧多檢測器
224‧‧‧投影透鏡
228‧‧‧偏轉器
230‧‧‧像差修正器
232‧‧‧像差修正器平台
240‧‧‧光束選擇孔基板
241、242‧‧‧微調線圈
243、244‧‧‧檢測器
300‧‧‧多二次電子束

Claims (10)

  1. 一種多電子束影像取得裝置，其包括： 電磁透鏡，接受多電子束的射入，並使所述多電子束折射； 像差修正器，配置於所述電磁透鏡的磁場中，對所述多電子束的像差進行修正； 能夠移動的孔基板，相對於所述多電子束的前進方向配置於比所述像差修正器更上游側，選擇性地使所述多電子束中的個別光束單獨穿過； 能夠移動的平台，載置所述像差修正器； 平台控制電路，使用因已選擇性地穿過的所述個別光束而產生的像，以使所述像差修正器的位置對準進行了與所述電磁透鏡的相對的對位的所述多電子束的方式，使所述平台移動；以及 檢測器，對因穿過了所述像差修正器的多電子束已照射至試樣面而被放出的二次電子進行檢測。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的多電子束影像取得裝置，其中所述像差修正器對所述多電子束的各光束的軌道個別地進行修正。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的多電子束影像取得裝置，其中於所述像差修正器，形成使所述多電子束的各光束個別地穿過的多個第一穿過孔、及使所述多電子束整體一同穿過的第二穿過孔。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的多電子束影像取得裝置，其中所述像差修正器具有三段以上的多個電極基板。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的多電子束影像取得裝置，其中於所述多個電極基板的各個，形成使所述多電子束的各光束個別地穿過的多個第一穿過孔、及使所述多電子束整體一同穿過的第二穿過孔。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的多電子束影像取得裝置，其中於所述多個電極基板中的中段的電極基板，針對所述多個第一穿過孔的各第一穿過孔，配置夾持穿過的光束的電極組。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的多電子束影像取得裝置，其中所述電極組包含四極以上的電極。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的多電子束影像取得裝置，其中所述多個電極基板中的上段的電極基板與下段的電極基板均被施加接地電位。
  9. 一種多電子束光學系統的定位方法，其藉由使多電子束的光束軌道移動，而將接受所述多電子束的射入並使所述多電子束折射的電磁透鏡與所述多電子束進行對位，且 藉由使載置像差修正器的平台移動，而不改變所述多電子束的光束軌道，將所述像差修正器與所述多電子束進行對位，所述像差修正器是配置於所述電磁透鏡的磁場中並修正所述多電子束的像差。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的多電子束光學系統的定位方法，其更包括藉由穿過相對於所述多電子束的前進方向配置於比所述像差修正器更上游側的孔基板的小孔，而自所述多電子束中選擇一條光束，並利用經選擇的所述一條光束，確定所述像差修正器的位置，且 使用被確定的所述像差修正器的位置的資訊，將所述像差修正器與所述多電子束進行對位。
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