(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電場型偏向器および磁場型偏向器をそれぞれ８極以上持つ一つの電磁重畳型偏向器と、
前記電磁重畳型偏向器で生成する双極子電場と双極子磁場の第１の比率と第１の強度を調整する第１調整部と、
前記電磁重畳型偏向器で生成する４極子電場と４極子磁場の第２の比率と第２の強度を調整する第２調整部と、
を有する電子ビーム応用装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子ビーム応用装置において、
前記第１調整部は、第１方向の電子ビームに対して、前記双極子電場の作用と前記双極子磁場の作用が打ち消し合うように前記第１の比率を調整し、
前記第２調整部は、前記第１方向の電子ビームに対して、前記４極子電場の作用と前記４極子磁場の作用が打ち消し合うように前記第２の比率を調整し、
前記第１調整部は、前記第１方向の逆方向となる第２方向の電子ビームが所望の状態となるように前記第１の強度を調整し、
前記第２調整部は、前記第２方向の電子ビームが所望の状態となるように前記第２の強度を調整する、
電子ビーム応用装置。
【請求項３】
請求項１記載の電子ビーム応用装置において、さらに、
試料上で１次電子ビームを走査する走査部と、
前記１次電子ビームのプロファイルと位置を測定する第１測定部と、
前記試料から発生した２次電子ビームを検出する検出部と、
を備え、
前記第１調整部は、
前記第１の比率と前記第１の強度に基づいて第１電圧電源の電圧値と第１電流電源の電流値を設定する双極子場制御部と、
前記第１電圧電源から前記電磁重畳型偏向器の各極毎に印加する電圧を生成する双極子電場演算部と、
前記第１電流電源から前記電磁重畳型偏向器の各極毎に印加する電流を生成する双極子磁場演算部とを有し、
前記第２調整部は、
前記第２の比率と前記第２の強度に基づいて第２電圧電源の電圧値と第２電流電源の電流値を設定する４極子場制御部と、
前記第２電圧電源から前記電磁重畳型偏向器の各極毎に印加する電圧を生成する４極子電場演算部と、
前記第２電流電源から前記電磁重畳型偏向器の各極毎に印加する電流を生成する４極子磁場演算部とを有し、
前記１次電子ビームを走査する走査部は、前記２次電子ビームが前記検出部の検出窓より大きな範囲に到達するように前記１次電子ビームを偏向する、
電子ビーム応用装置。
【請求項４】
請求項３記載の電子ビーム応用装置において、
前記第２調整部は、前記２次電子ビームの非点収差を発生させるように前記第２の強度を調整する、
電子ビーム応用装置。
【請求項５】
請求項１記載の電子ビーム応用装置において、
前記電子ビーム応用装置は、プロジェクション型の電子ビーム応用装置である、
電子ビーム応用装置。
【請求項６】
請求項５記載の電子ビーム応用装置において、さらに、
試料上で複数の１次電子ビームを走査する走査部と、
前記複数の１次電子ビームのプロファイルと位置を測定する第１測定部と、
前記試料から発生した複数の２次電子ビームを検出する検出部と、
前記複数の２次電子ビームのプロファイルと位置を測定する第２測定部と、
を備え、
前記第１調整部は、
前記第１の比率と前記第１の強度に基づいて第１電圧電源の電圧値と第１電流電源の電流値を設定する双極子場制御部と、
前記第１電圧電源から前記電磁重畳型偏向器の各極毎に印加する電圧を生成する双極子電場演算部と、
前記第１電流電源から前記電磁重畳型偏向器の各極毎に印加する電流を生成する双極子磁場演算部と、
を有し、
前記第２調整部は、
前記第２の比率と前記第２の強度に基づいて第２電圧電源の電圧値と第２電流電源の電流値を設定する４極子場制御部と、
前記第２電圧電源から前記電磁重畳型偏向器の各極毎に印加する電圧を生成する４極子電場演算部と、
前記第２電流電源から前記電磁重畳型偏向器の各極毎に印加する電流を生成する４極子磁場演算部と、
を有する電子ビーム応用装置。
【請求項７】
請求項６記載の電子ビーム応用装置において、
前記第２調整部は、前記複数の２次電子ビームのＸＹ倍率を決定するために前記第２の強度を調整する、
電子ビーム応用装置。
【請求項８】
第１方向から来る第１電子ビームのプロファイルまたは位置の変化量が予め定めた規定値以下となるように、双極子電場と双極子磁場の第１比率と４極子電場と４極子磁場の第２比率をそれぞれ決定する第１ステップと、
前記第１方向の逆方向となる第２方向から来る第２電子ビームの偏向量が予め定めた規定範囲に収まるように、前記第１比率を保持しつつ前記双極子電場と前記双極子磁場の第１強度を決定する第２ステップと、
前記第２電子ビームのプロファイルが予め定めたプロファイルに近づくように、前記第２比率を保持しつつ前記４極子電場と前記４極子磁場の第２強度を決定する第３ステップと、
を有する電子ビーム調整方法。
【請求項９】
請求項８記載の電子ビーム調整方法において、さらに、
前記第１ステップの後に、前記双極子電場および前記双極子磁場に起因して生じる前記第１電子ビームの非点収差が予め定めた規定値以下となるように前記４極子電場又は前記４極子磁場に重畳させるオフセット用４極子電場又はオフセット用４極子磁場を決定する第４ステップを有し、
前記第３ステップでは、前記オフセット用４極子電場又は前記オフセット用４極子磁場を印加した状態で、前記第２電子ビームのプロファイルが予め定めたプロファイルに近づくように、前記第２比率を保持しつつ前記４極子電場と前記４極子磁場の第２強度を決定する、
電子ビーム調整方法。
【請求項１０】
第１方向から来る複数本の電子ビームのプロファイルまたは位置の変化量が予め定めた規定値以下となるように、双極子電場と双極子磁場の第１比率と４極子電場と４極子磁場の第２比率をそれぞれ決定し、
前記第１方向の逆方向となる第２方向から来る複数本の電子ビームの偏向量が予め定めた規定範囲に収まるように、前記第１比率を保持しつつ前記双極子電場と前記双極子磁場の第１強度を決定し、
前記第２方向から来る複数本の電子ビームの相対位置が予め定めた相対位置に近づくように、前記第２比率を保持しつつ前記４極子電場と前記４極子磁場の第２強度を決定する、
電子ビーム調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム応用装置および電子ビーム調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、１２極構造を備えたウィーンフィルタを用いて、電場及び磁場の不均一高次成分を小さな値とし、収差の低減を実現する方式が示されている。また、特許文献２には、４極の電場源部材と４極の磁場源部材を持つ四重極レンズを備えた電子顕微鏡システムにおいて、四重極磁場および四重極電場の調整方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２４２１０１号公報
【特許文献２】特開２００４−１３４３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
微細な試料の観察、検査、加工を行う電子ビーム応用装置においては、電子顕微鏡、電子ビーム検査および計測装置、電子ビーム描画装置等がある。これらの装置は電子ビームを検出する手段を有し、試料を透過する電子や試料から発生する２次電子、オージェ電子、後方散乱電子等を検出することで、試料の観察、検査、加工を行っている。さらに、高精度な観察、検査、加工を行うために、１次電子や後方散乱電子等の検出から電子ビーム自体の形状・位置・電流の校正を行っている。
【０００５】
特に、半導体デバイス等の観察、検査、加工においては、年々進む微細化や多様化に対応するため電子ビームの分解能および計測精度を向上し、生産性を維持するために高いスループットと長時間の安定性を実現する必要がある。高いスループットを実現するためには広範囲（大視野）かつ高速に画像を取得する必要がある。ただし、高速に画像取得する場合、１画素あたりの検出電子数が減少し、それに応じてＳ／Ｎが劣化するため、画像の加算回数を増やす必要性が生じ、結局スループットの制限となる。
【０００６】
試料から発生した電子を利用した観察方法では、電子ビーム検出器に直接試料からの電子を導く直接検出方式と、試料からの電子を反射板に照射し、そこから発生する電子を取得する反射検出方式がある。いずれの方法でも、電磁重畳偏向器（以下、ＥＸＢ偏向器と記す）を利用して、１次電子ビームの光軸上から試料からの電子のみを分離して、検出器もしくは反射板に導いている。ＥＸＢ偏向器は、電場と磁場の偏向作用を１方向からの電子に打ち消すように与えるウィーンフィルタを利用したものである。磁場は電子の速度方向によって偏向作用が決まるため、逆方向からの電子に対しては偏向方向が逆転する。このために、ウィーンフィルタに逆方向からの電子が入った場合、電場と磁場の作用が同じ向きとなり、大きな偏向作用が生じることになる。
【０００７】
反射検出方式では、大視野検出が容易であるが、反射板から発生する電子の統計ばらつきによるＳ／Ｎの劣化が懸念される。一方、直接検出方式では、反射検出方式よりＳ／Ｎの点では有利になるが、電子ビーム検出器の形状によって視野が決まるため、高スループットのための大視野検出の実現が課題となる。検出器上での試料からの電子の広がりは、下流レンズの倍率や収差、偏向器による位置変化、ＥＸＢ偏向器による収差などで決まる。
【０００８】
この直接検出方式の課題に対して、ＥＸＢ偏向器で試料からのビームを光軸上から分離した後に、試料からの電子のみに作用する非点補正器などの光学素子を用いて電子ビームの分布を調整し、検出器に導くことができる。しかし、特に走査型電子顕微鏡ＳＥＭでは検出器と電磁重畳型偏向器の間は空間的制約が大きく、光学素子を配置することは難しい。また、プロジェクション型の電子ビーム応用装置では、ＥＸＢ偏向器で１次電子ビームまたは２次電子ビームを大きく偏向することで、光学素子を配置できるところまで離軸させる。しかし、ＥＸＢ偏向器で大きな偏向作用を与えると、偏向させた電子ビームの収差（非点、色収差、偏向歪など）を増大させてしまう。いずれにせよ、検出器にすべての電子を導くことが難しくなり、その結果、視野が制限されてしまう。
【０００９】
これらに対して、本発明者等の検討によって、例えば、１つのＥＸＢ偏向器で、１方向からのビームに対して双極子場と４極子場の両方を打ち消しあわせ、逆方向のビームに対して双極子場と４極子場を作用させることで、電子ビーム応用装置の性能向上が図れることが見出された。すなわち、前述したような光学素子を用いずに、試料からの電子を検出器に直接導くことが可能となり、視野の拡大等が図れる。
【００１０】
なお、ウィーンフィルタで発生する収差を低減する方法は、特許文献１のように、４極子場さらに６極場を与えることで非点収差を発生させ、打ち消す方法がある。しかし、これは１方向からの電子に有効な方法であり、両方向からの電子の場合の方法については言及されていない。また、特許文献２では、電場型と磁場型偏向器を４極もつ電磁場重畳型偏向器で、１方向からの電子ビームに対して４極子場の電場と磁場で打ち消す方法について記述がある。しかし、これは４極子場のみに作用し、電場型と磁場型偏向器を４極ずつしか持たないために、１方向のビームに対して双極子場と４極子場の両方を打ち消しあわせることは困難である。
【００１１】
後述する実施の形態は、このようなことを鑑みてなされたものであり、その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１３】
本実施の形態による電子ビーム応用装置は、電場型偏向器および磁場型偏向器をそれぞれ８極以上持つ電磁重畳型偏向器と、当該電磁重畳型偏向器で生成する双極子電場と双極子磁場の第１の比率と第１の強度を調整する第１調整部と、当該電磁重畳型偏向器で生成する４極子電場と４極子磁場の第２の比率と第２の強度を調整する第２調整部とを有する。
【発明の効果】
【００１４】
前記一つの実施の形態によれば、一方向の電子ビームに影響を与えずに、逆方向の電子ビームのプロファイル等を調整することが可能になり、電子ビーム応用装置の性能向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１による電子ビーム応用装置において、その主要部の構成例および動作例を示す概略図であり、１次電子ビームのプロファイルや位置を計測する際の動作例を表す図である。
【図１Ｂ】本発明の実施の形態１による電子ビーム応用装置において、その主要部の構成例および動作例を示す概略図であり、試料から発生した電子のプロファイルを計測する際の動作例を表す図である。
【図２】本発明の実施の形態２による電子ビーム応用装置において、その構成の一例を示す概略図である。
【図３】図２のＳＥＭ制御部において、そのディスプレイ表示画面の一例を示す図であり、第１の比率の調整方法の一例を示す図である。
【図４】図３のディスプレイ表示画面において、図３とは異なる第１の比率の調整方法の一例を示す図である。
【図５】図３のディスプレイ表示画面において、第１の強度の調整方法の一例を示す図である。
【図６】図３のディスプレイ表示画面において、第２の強度の調整方法の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３による電子ビーム応用装置において、その構成の一例を示す概略図である。
【図８】図７のＳＥＭ制御部において、そのディスプレイ表示画面の一例を示す図であり、第２の強度の調整方法の一例を示す図である。
【図９】図７のＳＥＭ制御部において、そのディスプレイ表示画面の一例を示す図であり、第２の強度の調整方法の一例を示す図である。
【図１０】８極型の電磁重畳型偏向器の構成例を示す概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態４による電子ビーム応用装置において、その構成の一例を示す概略図である。
【図１２】本発明の実施の形態５による電子ビーム応用装置において、その構成の一例を示す概略図である。
【図１３】図１２のＳＥＭ制御部において、そのディスプレイ表示画面の一例を示す図であり、第４の比率の調整方法の一例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態６による電子ビーム応用装置において、その構成の一例を示す概略図である。
【図１５】図１４のＳＥＭ制御部において、そのディスプレイ表示画面の一例を示す図であり、非点なしフォーカスのためのオフセットの調整方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００１７】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１９】
（実施の形態１）
《電子ビーム応用装置（主要部）の概要》
前述した課題に対して、本実施の形態１では、ＥＸＢ偏向器で一方向の電子ビームに影響を与えずに、逆方向の電子ビームを対象にその形状等を調整可能な電子ビーム応用装置、電子ビーム調整方法を提供する。具体的には、一方向の電子ビームに対しては双極子電場の作用と双極子磁場の作用を相殺させると共に４極子電場の作用と４極子磁場の作用も相殺させ、逆方向の電子ビームに対しては双極子電場の作用と双極子磁場の作用を顕在化されると共に４極子電場の作用と４極子磁場の作用も顕在化される。
【００２０】
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の実施の形態１による電子ビーム応用装置において、その主要部の構成例および動作例を示す概略図であり、図１Ａは、試料上を観察する際や１次電子ビームのプロファイルや位置を計測する際の動作例を示しており、図１Ｂは試料から発生した電子のプロファイルを計測する際の動作例を示している。まず、図１Ａにおいて、１次電子ビーム１００はＥＸＢ偏向器１０１、偏向器１０２を介して、試料に到達する。試料に到達した１次電子ビームは２次電子や後方散乱電子、オージェ電子等を発生する。ここでは試料から発生する電子を総じて２次電子ビーム１０５とする。試料から発生した２次電子ビーム１０５は、ＥＸＢ偏向器１０１により光軸上から分離され、検出器１０６に導かれる。検出された電子は、偏向器１０２に同期して画像化され、試料上の材料や形状、電位分布などのコントラストを観察することが可能となる。
【００２１】
ＥＸＢ偏向器１０１は、図１０のように、例えば８極の電場型偏向器（Ｖ１〜Ｖ８に対応）と８極の磁場型偏向器（コイル）（Ｉ１〜Ｉ８に対応）で構成される。当該電場型偏向器の各電圧（Ｖ１〜Ｖ８）および当該コイルの各電流（Ｉ１〜Ｉ８）は、図１Ａに示す電流電源１０８および電圧電源１０９と、電圧と電流の比率および強度を決定するための第１の比率と強度の調整手段１１０、ならびに第２の比率と強度の調整手段１１１によって設定される。これらを用いた調整方法について説明する。
【００２２】
図１Ａにおいて、ＥＸＢ偏向器１０１に入力する電圧／電流の第１の比率を決定するために、１次電子ビームをパターンつき試料１０３に照射し、パターンより大きな１次電子偏向範囲１０４によりパターン像を得る。まずは、電圧電源１０９によりパターン像の移動が確認できる程度に双極子電場をＥＸＢ偏向器１０１に印加する。双極子電場の演算はＥＸＢ偏向器の極数に従い、第１の比率と強度の調整手段１１０において行う。画像のパターン移動量から電場における偏向感度を算出する。次に、パターン位置が規定の値以下の元の位置に戻るように、電流電源１０８により双極子磁場を印加する。この際、電場に対して９０度回転した方向に磁場を印加することで、偏向方向が同じになる。このパターン位置が規定の値以下に戻ったとき（すなわち、双極子電場の作用と双極子磁場の作用が打ち消し合ったとき）の電圧と電流の比率を第１の比率として、第１の比率と強度の調整手段１１０に記憶させる。
【００２３】
続いて、第２の比率と強度の調整手段１１１を用いて、４極子電場を印加するように演算し、電圧電源１０９を介して電圧をＥＸＢ偏向器１０１に印加する。４極子電場により非点収差が発生するため、パターン像のプロファイルが変化する。次に、このプロファイルの変化量が規定の値以下になるように、電流電源１０８により４極子磁場を印加する。この際、電場に対して４５度回転した方向に磁場を印加することで、非点収差の発生方向が同じになる。このプロファイルの変化量が規定の値以下となったとき（すなわち、４極子電場の作用と４極子磁場の作用が打ち消し合ったとき）の電圧と電流の比率を第２の比率として、第２の比率と強度の調整手段１１１に記憶させる。ここで、パターン像の位置やプロファイルの変化量の規定値は、取得したい分解能などで決まるものであり、ユーザが任意に選択できるものである。
【００２４】
次に図１Ｂを用いて、２次電子ビーム１０５を検出器１０６に導くための調整方法について説明する。２次電子ビーム１０５は、偏向器１０２により偏向作用を受けて検出器１０６に到達する。１次電子による画像を取得する場合は、前述したようにパターン像が検出器１０６の検出可能範囲となる検出窓１１３の内部に収まるように１次電子偏向範囲１０４を調整するが、２次電子ビーム１０５の像を観察するためには、偏向器１０２に大きな双極子場を印加し、検出窓１１３による像が画像化されるように１次電子偏向範囲１０７を調整する。この際、１次電子ビーム１００の像が２次電子ビーム１０５の像に影響しないように、１次電子ビーム１００にはパターンなし試料１１２を走査させる。
【００２５】
２次電子ビーム像は検出窓１１３の内部に入射した場合に明るくなり、検出窓１１３より外側に電子が到達する場合に暗くなるため、コントラストが発生し、明暗のエッジより２次電子ビームのプロファイルが観察できる。ここで本実施の形態１では、２次電子ビーム像を取得するために検出窓１１３を用いたが、２次電子ビームのプロファイルが観察できるものであれば、たとえば検出器１０６の前にメッシュなどのパターンを置くことによっても同様な調整が可能である。
【００２６】
これらにより、ＥＸＢ偏向器１０１に印加する第１の強度が調整されれば、２次電子ビーム１０５のビームプロファイルが観察できる。第１の強度を決定するには、２次電子ビーム像の明部が画像の中心にくる（すなわちＥＸＢ偏向器による２次電子ビームの偏向量が所望の範囲に収まる）ように、第１の比率と強度の調整手段１１０により、図１Ａで定めた第１の比率を保った状態で第１の強度を調整する。これにより、第１の強度が決定される。
【００２７】
さらに、明暗のエッジ部によるビームプロファイルを所望のプロファイルに調整するように、第２の比率と強度の調整手段１１１により、図１Ａで定めた第２の比率を保った状態で第２の強度を調整する。これにより、第２の強度が決定する。ここで所望のプロファイルとは、１次電子ビームの検出範囲をユーザが観察したい観察領域以上に調整するもので、検出窓１１３の形状にあわせるように調整する。たとえば、検出窓１１３が長方形の場合は２次電子ビームプロファイルも長方形となるように調整することで、１次電子ビームの検出範囲を大きくすることができる。これらは、検出窓１１３の形状によるものであり、本実施の形態では特に規定しない。
【００２８】
ここで、４極子場のための第２の比率および強度は、前述したように１次電子ビームに影響を与えずに２次電子ビームプロファイルを調整するためのものであり、特許文献１にある１次電子ビームの非点なしフォーカスを実現するための４極子場の比率とは本質的に異なる。非点なしフォーカスに作用するための４極子電場および４極子磁場は、双極子電場および双極子磁場に対する比率となる。さらに、非点なしフォーカスは、４極子電場もしくは４極子磁場のどちらかいずれかだけでも実現できる。これらについては、実施の形態６に記載する。
【００２９】
以上、本実施の形態１の電子ビーム応用装置（電子ビーム調整方法）を用いることによる代表的な効果を述べると次のようになる。まず、１方向の電子ビームに影響を与えずに、逆方向からの電子ビームの形状等を調整することができるようになる。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等での空間的な制約で光学素子を配置できない場合にも対応可能となる。これにより、１次電子ビームの収差を増大させることなく、検出器１０６上の電子ビームの広がりを調整することで検出器１０６に直接電子を導くことが可能となり、Ｓ／Ｎを保ったまま視野を広げることができる。その結果、電子ビーム計測時間を短縮（スループットを向上）させることができる。また、本実施の形態１の方式を用いることで、検出器１０６の形状にそった電子ビームの広がりを調整することが可能となり、装置設計上の自由度を上げることができる。
【００３０】
なお、本実施の形態１の方式は、図１のような形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。たとえば、ここでは、１次電子ビームに影響を与えずに２次電子ビームのプロファイルを調整したが、逆に２次電子ビームに影響を与えずに、１次電子ビームのプロファイルを調整することも可能である。また、偏向器１０２はＥＸＢ偏向器１０１と試料の間にあり、２次電子ビームにも偏向されるように示したが、偏向器１０２がＥＸＢ偏向器１０１より上流にある場合でも同様である。この際は、１次電子ビームの到達位置の変化により２次電子ビームの到達位置も変化することで２次電子ビーム像が得られることになる。また、構成がもっとも単純であるために、８極ずつの電磁場重畳型偏向器を示したが、８極以上でも同様の効果が期待できる。さらに、本実施の形態１の方式はマルチビーム型ＳＥＭなどのプロジェクション型の電子ビーム応用装置にも適用可能である。
【００３１】
（実施の形態２）
《電子ビーム応用装置（全体）の構成および動作》
図２は、本発明の実施の形態２による電子ビーム応用装置において、その構成の一例を示す概略図である。なお、実施の形態１に記載の内容は特段の事情がない限り、本実施の形態２にも適用できる。図２の電子ビーム応用装置は、例えば、電子ビーム検査（又は計測）ＳＥＭ等に該当するものである。当該電子ビーム応用装置は、真空筐体２０１内に、電子ビーム発生手段２０２と、当該電子ビームを収束し試料２１０上に照射する各種光学系部品と、試料２１０が搭載されるステージ２１１と、試料２１０から生じた電子を検出する電子ビーム検出器２１３などを備える。また、これらの各ブロックに対する制御又は処理を担う各種制御部・処理部と、当該各種制御部・処理部を含めて装置全体を管理するＳＥＭ制御部２１８を備える。
【００３２】
各種光学系部品の中には、ブランキング電極２０４、電流制限絞り２０５、二つのコンデンサレンズ（上流レンズ）２０６、ＥＸＢ偏向器２０７、対物レンズ２０８、および偏向器２０９などが含まれる。各種処理部の中には、電子ビーム検出器２１３からの検出信号を増幅する検出信号増幅回路２１４と、当該増幅回路からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器２１５などが含まれる。各種制御部の中には、偏向器２０９に電圧を印加する偏向アンプ２１６と、偏向方向、偏向範囲等を調整する偏向制御回路２１７と、試料に照射される１次電子ビームの加速電圧を決めるリターディング電圧を制御するリターディング電圧制御部２２７と、各レンズの強度を調整するレンズ強度調整手段２２８などが含まれる。
【００３３】
さらに、各種制御部の中には、ＥＸＢ偏向器２０７の制御を担う双極子場制御部２１９、４極子場制御部２２０、双極子磁場演算部２２１、双極子電場演算部２２２、４極子磁場演算部２２３、４極子電場演算部２２４、磁場加算部２２５、および電場加算部２２６などが含まれる。双極子磁場演算部２２１および双極子電場演算部２２２は、ＥＸＢ偏向器２０７の極数に従い、それぞれ、双極子磁場および双極子電場の演算を行う。この際に、双極子場制御部２１９は、双極子磁場演算部２２１および双極子電場演算部２２２を介してＥＸＢ偏向器２０７に印加する双極子場の第１の比率と強度（すなわち双極子電場（電圧）／双極子磁場（電流）の比率と強度）を制御する。同様に、４極子磁場演算部２２３および４極子電場演算部２２４は、ＥＸＢ偏向器２０７の極数に従い、それぞれ、４極子磁場および４極子電場の演算を行う。この際に、４極子場制御部２２０は、４極子磁場演算部２２３および４極子電場演算部２２４を介してＥＸＢ偏向器２０７に印加する４極子場の第２の比率と強度（すなわち４極子電場（電圧）／４極子磁場（電流）の比率と強度）を制御する。
【００３４】
磁場加算部２２５は、双極子磁場演算部２２１の演算結果と４極子磁場演算部２２３の演算結果とを加算し、その加算結果に基づいてＥＸＢ偏向器２０７の各極に磁場（電流）を設定する。同様に、電場加算部２２６は、双極子電場演算部２２２の演算結果と４極子電場演算部２２４の演算結果とを加算し、その加算結果に基づいてＥＸＢ偏向器２０７の各極に電場（電圧）を設定する。なお、ＳＥＭ制御部２１８は、例えばパーソナルコンピュータ等を代表とするユーザインタフェースを備え、前述した各種制御部を介して各種光学条件の設定や記憶等を行い、また、前述した各種処理部からの処理結果の表示（画像出力）等を行う。
【００３５】
このような構成において、電子ビーム発生手段２０２から照射される１次電子ビーム２０３は二つのコンデンサレンズ２０６と対物レンズ２０８を用いて、試料２１０上に焦点を結ぶように調整され、偏向器２０９を用いて試料２１０上で走査される。電子ビームの加速電圧は試料２１０を搭載したステージ２１１に印加されたリターディング電圧により調整される。試料２１０上に照射された電子ビームにより、試料２１０から２次電子、後方散乱電子等の２次電子ビーム２１２が発生する。
【００３６】
試料２１０から発生した２次電子ビーム２１２は、リターディング電界による加速を受け、対物レンズ２０８を通過し、ＥＸＢ偏向器２０７により偏向作用を受けたのちに、電子ビーム検出器２１３に到達する。実施の形態１で記したとおり、ＥＸＢ偏向器２０７の１次電子ビーム２０３の位置およびプロファイルの変化により第１の比率と第２の比率が決定され、２次電子ビーム像を観察することで第１の強度と第２の強度が調整される。このために、双極子場のための第１の強度と比率を調整するための双極子場制御部２１９と、４極子場のための第２の強度と比率を調整するための４極子場制御部２２０と、二つの双極子場演算部（２２１，２２２）と、二つの４極子場演算部（２２３，２２４）と、それらの信号を電圧および電流ごとに加算する二つの加算部（２２５，２２６）をもつ。
【００３７】
前述した実施の形態１の方式を単純に実現する場合、電流電源および電圧電源がＥＸＢ偏向器２０７の極数ごとに必要となるが（例えば図１０の場合、計１６個の電源）、本実施の形態２のような構成を用いることで、電流電源および電圧電源の数を減らすことが可能となる。すなわち、双極子磁場演算部２２１は、ある電流電源から所定の演算回路による電流分配等を用いて双極子磁場を実現するのに必要なＥＸＢ偏向器２０７の各極の電流を生成し、４極子磁場演算部２２３も、ある電流電源から所定の演算回路による電流分配等を用いて４極子磁場を実現するのに必要なＥＸＢ偏向器２０７の各極の電流を生成する。そして、磁場加算部２２５は、ＥＸＢ偏向器２０７の各極毎に、双極子磁場用の電流と４極子磁場用の電流とを加算し、ＥＸＢ偏向器２０７に印加を行う。双極子電場演算部２２２、４極子電場演算部２２４および電場加算部２２６においても同様であり、ある電圧電源からＥＸＢ偏向器２０７の各極毎の電圧が生成され、ＥＸＢ偏向器２０７に印加される。
【００３８】
例えば、図１０に示すような８極のＥＸＢ偏向器では、各極の電圧と電極の演算（すなわち各演算部（２２１〜２２４）の演算回路の機能）は式（１）および式（２）のようになる。ここで、ｎは電極番号であり、ＶｄｅｆｘおよびＩｄｅｆｘは双極子場を形成するためのＸ方向の電圧および電流の強度であり、ＶｄｅｆｙおよびＩｄｅｆｙは双極子場を形成するためのＹ方向の電圧および電流の強度である。Ｖｄｅｆｘ，Ｉｄｅｆｘ，Ｖｄｅｆｙ，Ｉｄｅｆｙはそれぞれ第１の強度に対応するものである。また、ＶａｓｘおよびＩａｓｘは４極子場を形成するためのＸ方向の電圧および電流の強度であり、ＶａｓｙおよびＩａｓｙは４極子場を形成するためのＹ方向の電圧および電流の強度である。Ｖａｓｘ，Ｉａｓｘ，Ｖａｓｙ，Ｉａｓｙはそれぞれ第２の強度に対応するものである。ここで、２次電子ビームの偏向方向をＸ方向とした場合の第１の比率（α１）および第２の比率（α２）は、それぞれ、式（３）および式（４）で表される。
【００３９】
【数１】
0005972663.tif 000002
【００４０】
【数２】
0005972663.tif 000003
【００４１】
【数３】
0005972663.tif 000004
【００４２】
【数４】
0005972663.tif 000005
【００４３】
式（１）〜式（４）において、例えば、双極子場制御部２１９は、式（３）の各値を定め、４極子場制御部２２０は、式（４）の各値を定める。そして、双極子磁場演算部２２１は、双極子場制御部２１９で定めた値（Ｉｄｅｆｘ，Ｉｄｅｆｙ）を用いて、ＥＸＢ偏向器の極（ｎ）に応じて、式（２）の第１項および第２項を演算し、各極毎の電流を生成する。また、双極子電場演算部２２２は、双極子場制御部２１９で定めた値（Ｖｄｅｆｘ，Ｖｄｅｆｙ）を用いて、ＥＸＢ偏向器の極（ｎ）に応じて、式（１）の第１項および第２項を演算し、各極毎の電圧を生成する。同様に、４極子磁場演算部２２３は、４極子場制御部２２０で定めた値（Ｉａｓｘ，Ｉａｓｙ）を用いて式（２）の第３項および第４項の演算および生成を行い、４極子電場演算部２２４は、４極子場制御部２２０で定めた値（Ｖａｓｘ，Ｖａｓｙ）を用いて式（１）の第３項および第４項の演算および生成を行う。この場合、例えば、双極子場制御部２１９および４極子場制御部２２０での各値（Ｖｄｅｆｘ，Ｖｄｅｆｙ，Ｖａｓｘ，Ｖａｓｙ，Ｉｄｅｆｘ，Ｉｄｅｆｙ，Ｉａｓｘ，Ｉａｓｙ）にそれぞれ対応して４個の電圧電源と４個の電流電源を備えればよい。
【００４４】
さらに、図２では、ＳＥＭ制御部２１８を介して、ユーザが任意に比率と強度を調整できるように構成されている。図３は、図２のＳＥＭ制御部において、そのディスプレイ表示画面の一例を示す図であり、第１の比率の調整方法の一例を示す図である。図３において、ユーザがＥＸＢ調整タブ３００を選択すると、１次電子ビームの調整機能として、１次系スキャン選択部３０１、第１の比率調整部３０３、および第２の比率調整部３０４が表示される。また、２次電子ビームの調整機能として、２次系スキャン選択部３０５、第１の強度調整部３０６、および第２の強度調整部（ここでは第２の強度Ｘ調整部３０７と第２の強度Ｙ調整部３０８）が表示される。さらに、調整の補助機能として、ＯＢＪワブラ選択部３０９、ＥＸＢワブラ選択部３１０、ワブラ中止選択部３１１、およびＳＥＭ画像表示部３１２が表示される。
【００４５】
基本的な調整方法は、実施の形態１で示したとおりであるが、ここではユーザがポインタ３０２や数値入力を用いて比率や強度を自由に又は容易に調整できるように画面が構成されている。ユーザによって１次系スキャン選択部３０１が選択されると、実施の形態１で述べたように、図２の偏向器２０９が１次電子ビームのプロファイルを観察可能な偏向量に設定され、さらに試料２１０がパターン付き試料に設定され、これによって１次電子ビーム像が取得される。
【００４６】
ここで例えば、ＥＸＢワブラ選択部３１０を選択すると、ＥＸＢ偏向器２０７に印加する双極子場の強度を自動で変化させることが可能となっている。したがって、この際の１次電子パターン像（１次電子ビーム像）３１３の移動量３１４を観察することで、第１の比率調整部３０３で前述した第１の比率を調整することができる。具体的には、双極子場の強度を変化させた際の１次電子パターン像３１３の移動量３１４が最小（理想的にはゼロ）となるように第１の比率を調整する。なお、図示は省略するが、第２の比率に関しても同様に、双極子場の強度を変化させた際の１次電子パターン像３１３の形状の変化量が最小（理想的にはゼロ）となるように第２の比率調整部３０４を用いて第２の比率を調整する。
【００４７】
ただし、ＥＸＢ偏向器２０７の偏向中心上に電子ビームが収束されている場合、ＥＸＢ偏向器２０７に双極子場を印加しても、試料２１０上でのパターンの移動量が顕在化しにくい場合がある。この場合は、ＥＸＢ偏向器２０７による軌道の変化が規定値以下となるように、例えば、図４のようにして調整するとよい。図４は、図３のディスプレイ表示画面において、図３とは異なる第１の比率の調整方法の一例を示す図である。軌道の変化により、対物レンズ２０８を通過する電子の軌道が変化し、この際にレンズ中心から電子ビームの軸がずれる。このため、あらかじめ対物レンズ２０８の軸を通した状態で、ＥＸＢ偏向器２０７に双極子場もしくは４極子場を印加すると、軸が変化することで、対物レンズ２０８の強度を変化させた際に像が移動又は変化することが確認できる。ここで、図４において、ユーザがＯＢＪワブラ選択部４０１を選択すると、対物レンズ２０８の強度を自動で変化させることが可能となっている。したがって、この状態でＥＸＢ偏向器２０７に双極子場もしくは４極子場を印加した際の軌道の変化を確認し、１次電子パターン像の移動量または変化量が規定値以下になるように第１の比率もしくは第２の比率を調整する。
【００４８】
図５は、図３のディスプレイ表示画面において、第１の強度の調整方法の一例を示す図である。ユーザによって２次系スキャン選択部５０１が選択されると、実施の形態１で述べたように、図２の偏向器２０９が２次電子ビームのプロファイルを観察可能な偏向量に設定され、さらに試料２１０がパターンなし試料に設定され、これによって２次電子ビーム像が取得される。ここで、図５に示すように、当該２次電子ビーム像の明部５０２が画像の中心に配置されるように、前述した第１の比率を保った状態で第１の強度調整部５０３を用いて第１の強度を決定する。
【００４９】
図６は、図３のディスプレイ表示画面において、第２の強度の調整方法の一例を示す図である。図６に示すように、２次電子ビームのプロファイルを２次電子ビーム像６０２より確認することで、前述した第２の比率を保った状態で第２の強度調整部（例えば第２の強度Ｘ調整部６０１）を用いて第２の強度を決定する。具体的には、図２の電子ビーム検出器２１３における検出部の形状（図１の検出窓１１３に該当）と同様な形状になるように第２の強度を決定する。
【００５０】
これらにより、ＥＸＢ偏向器２０７に印加する電圧および電流の第１および第２の比率と強度が決定される。これらの比率や強度は、１次電子ビームの加速電圧や試料のリターディング電圧、各レンズの強度によって変化する。このため、１次電子ビームの加速電圧や試料のリターディング電圧、各レンズの強度などの他の光学条件と対応させてＥＸＢ偏向器２０７に印加する電圧および電流の第１および第２の比率と強度をＳＥＭ制御部２１８に記憶させ、光学条件ごとに保存しておく。これにより、ユーザが所望の光学条件を選択することで、ＳＥＭ制御部２１８によって他の光学条件とともに第１および第２の比率と強度が自動的に設定され、調整のための時間を短縮することが可能となる。
【００５１】
以上、本実施の形態２の電子ビーム応用装置（電子ビーム調整方法）を用いることで、実施の形態１で述べた各種効果に加えて、代表的には、次のような効果が得られる。まず、装置の電圧電源や電流電源を削減することが可能になり、装置の低コスト化や電圧・電流を設定する際の容易化が図れる。また、ユーザに対して容易で自由度が高い調整機能を提供することが可能になる。なお、本実施の形態２の方式は、上記形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。たとえば、本実施の形態２での画面上の配置等は設計によって自由に変更することができ、選択ツールも様々な形態が可能である。
【００５２】
（実施の形態３）
《電子ビーム応用装置（全体）の構成および動作（変形例［１］）》
図７は、本発明の実施の形態３による電子ビーム応用装置において、その構成の一例を示す概略図である。なお、実施の形態１および２に記載の内容は特段の事情がない限り、本実施の形態３にも適用できる。図７の電子ビーム応用装置は、例えばプロジェクション型の電子ビーム応用装置として、マルチ電子ビーム検査（又は計測）ＳＥＭ等に該当するものである。当該電子ビーム応用装置７００は、電子ビーム発生手段７０１と、当該電子ビームを複数の電子ビームに分割し、それらを個別に収束して試料７１０上に照射する各種光学系部品と、試料７１０が搭載されるステージ７１１と、試料７１０から生じた電子を検出する電子ビーム検出用部品などを備える。また、これらの各ブロックに対する制御又は処理を担う各種制御部・処理部と、当該各種制御部・処理部を含めて装置全体を管理するＳＥＭ制御部７３０を備える。
【００５３】
各種光学系部品の中には、上流レンズ７０３、ビーム分離部７０４、個別収束レンズ７０５と、電磁場重畳型（ＥＸＢ）偏向器７０７、対物レンズ７０８、偏向器７０９等が含まれる。電子ビーム検出用部品の中には、２次電子レンズ７１２、振り戻し偏向器７１３、複数の検出器７１４等が含まれる。各種処理部の中には、複数の検出アンプ７１５、および複数のアナログデジタル（ＡＤ）変換器７１６等が含まれる。各種制御部の中には、レンズ強度制御部７１７、個別ビーム制御部７１８、偏向アンプ７２７、偏向制御回路７２８、およびリターディング電圧制御部７２９等が含まれる。さらに、各種制御部の中には、実施の形態２で述べたような、磁場加算部７１９、電場加算部７２０、双極子磁場演算部７２１、双極子電場演算部７２２、４極子磁場演算部７２３、４極子電場演算部７２４、双極子場制御部７２５、４極子場制御部７２６等が含まれる。
【００５４】
このような構成において、電子ビーム発生手段７０１から照射された１次電子ビーム７０２は、上流レンズ（照射光学系）７０３を介して略平行に整えられ、ビーム分離部７０４に到達する。ビーム分離部７０４は、上流レンズ７０３を介した電子ビームを複数本の１次電子ビーム７０６に分離し、その各１次電子ビーム７０６は、個別収束レンズ７０５によって個別に収束される。当該収束された複数本の１次電子ビーム７０６は、電磁場重畳型（ＥＸＢ）偏向器７０７、対物レンズ（投影光学系）７０８を介して、ステージ７１１上に搭載された試料７１０上に到達する（投影される）。この際に、試料に到達する複数本の１次電子ビーム７０６は、偏向器７０９で一斉に偏向され、複数本の１次電子ビーム７０６に対応して複数本の２次電子ビーム７３１が生成される。
【００５５】
複数本の２次電子ビーム７３１は、電磁場重畳型（ＥＸＢ）偏向器７０７により１次光学系より分離され、２次光学系に入り、２次電子レンズ７１２で収束された後、振り戻し偏向器７１３などを介して、複数の検出器７１４の検出部にそれぞれ到達する。これによる複数の検出信号は、複数の検出アンプ７１５および複数のアナログデジタル（ＡＤ）変換器７１６を介して並列に処理され、ＳＥＭ制御部７３０は、当該処理結果を受けて偏向制御回路７２８での偏向信号に同期して複数の画像を形成する。
【００５６】
ここで、複数本の２次電子ビーム７３１をそれぞれに対応する検出部（７１４）に同時に到達させるためには、複数の検出器７１４の配列と整合するように、２次電子ビームが到達する必要がある。しかし、ＥＸＢ偏向器７０７で大きな偏向作用を発生させると、非点収差により複数本の２次電子ビームの配列（プロジェクション型電子ビーム応用装置におけるＸＹ倍率）が変化し、検出器の配列に整合させることが困難となり得る。そこで、次のような方式を用いて、複数本の２次電子ビームの配列を調整することが有益となる。
【００５７】
図８および図９は、図７のＳＥＭ制御部において、そのディスプレイ表示画面の一例を示す図であり、第２の強度の調整方法の一例を示す図である。実施の形態２で記したように、２次系スキャンを選択して１本の２次電子ビーム像を取得すると、図８のＳＥＭ画像表示部８０１に示すような複数の検出器像８０２が取得できる。さらに、４本の２次電子ビーム像を１枚の画像に重ねると、図９のＳＥＭ画像表示部９０２に示すように、複数の検出器像に対応する像が４つ同時に表示される。ここで、それぞれの検出部による明部が重なるもっとも明るい第１明部９０３は、それぞれの電子をそれぞれの検出部が分離して検出することが可能な箇所となる。そこで、この第１明部９０３を規定値以上に広げるように、第２の強度調整部（例えば第２の強度Ｘ調整部９０１）を用いて複数本の２次電子ビームの配列を調整する。これにより、第２の強度が決定される。それ以外の比率や強度については実施の形態１および２で記したとおりである。
【００５８】
以上、本実施の形態３の電子ビーム応用装置（電子ビーム調整方法）を用いることで、実施の形態１および２で述べた各種効果に加えて、さらに、複数本の１次電子ビームの配列を変えることなく、複数本の２次電子ビームの配列のみを変えることが可能となる。その結果、プロジェクション型の電子ビーム応用装置において、更なる大視野検出が可能となり、スループットの向上等が図れる。なお、本実施の形態３の方式は、上記形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。たとえば、本実施の形態４ではマルチビーム型ＳＥＭにおける複数本の２次電子ビームの配列を調整したが、プロジェクション型の電子ビーム応用装置であるミラー電子顕微鏡や面結像型の電子光学系などでも適用可能である。この場合は、面ビームのＸＹ倍率を調整することが可能となる。
【００５９】
（実施の形態４）
《電子ビーム応用装置（全体）の構成および動作（変形例［２］）》
図１１は、本発明の実施の形態４による電子ビーム応用装置において、その構成の一例を示す概略図である。なお、実施の形態１および２に記載の内容は特段の事情がない限り、本実施の形態４にも適用できる。図１１の電子ビーム応用装置は、前述した実施の形態２の図２の構成例に対して、６極子場を印加するための第３の比率と強度を決定するための６極子場制御部１１０９と、６極子磁場演算部１１０５と、６極子電場演算部１１０６とが追加された構成例となっている。また、電磁場重畳型（ＥＸＢ）偏向器１１１２は、例えば特許文献１に示されるような１２極の構造を持つ。
【００６０】
実施の形態２で示したとおり、双極子場と４極子場は、双極子磁場演算部１１０１、双極子電場演算部１１０２、４極子磁場演算部１１０３、４極子電場演算部１１０４、双極子場制御部１１０７、４極子場制御部１１０８により調整される。磁場加算部１１１０は、双極子磁場演算部１１０１の演算結果と４極子磁場演算部１１０３の演算結果と６極子磁場演算部１１０５の演算結果とを加算し、その加算結果に基づいてＥＸＢ偏向器１１１２の各極に磁場（電流）を設定する。同様に、電場加算部１１１１は、双極子電場演算部１１０２の演算結果と４極子電場演算部１１０４の演算結果と６極子電場演算部１１０６の演算結果とを加算し、その加算結果に基づいてＥＸＢ偏向器１１１２の各極に電場（電圧）を設定する。
【００６１】
このように、６極子場を印加して３次非点収差（３回非点収差）を発生させることで、ＥＸＢ偏向器１１１２で発生し得る３次非点収差（３回非点収差）を打ち消すことが可能となる。この際、前述した双極子場および４極子場の場合と同様に、１次電子ビームに影響を与えずに２次電子ビームのみに６極子場を印加するために、６極子電場と６極子磁場の比率と強度（第３の比率と強度）を決定するための手段（すなわち６極子場制御部１１０９）を有する。ここで、第３の比率と強度の調整方法は、実施の形態１の場合と同様に次のようになる。
【００６２】
まず、６極子電場演算部１１０６によりＥＸＢ偏向器１１１２のそれぞれの極の電圧を演算して、ＥＸＢ偏向器１１１２に印加する。この６極子電場により３次収差が発生するため、１次電子ビームのパターン像のプロファイルが変化する。このプロファイル変化が規定の値以下になるように６極子磁場演算部１１０５を介して６極子磁場を印加する。この際、６極子電場に対して６極子磁場が３０度回転した方向であれば、３次収差の発生方向が同じになる。このプロファイル変化が規定の値以下になったときの６極子電場と６極子磁場を第３の比率として定める。次に、この比率をもって２次電子ビームのプロファイルを観察しながら、第３の強度を決定する。これにより、１次電子ビームに影響を与えずに、２次電子ビームの３次収差を補正することが可能となる。なお、本実施の形態４の方式は、勿論、実施の形態３に示したようなプロジェクション型電子ビーム応用装置に適用することも可能である。
【００６３】
（実施の形態５）
《電子ビーム応用装置（全体）の構成および動作（変形例［３］）》
図１２は、本発明の実施の形態５による電子ビーム応用装置において、その構成の一例を示す概略図である。図１２に示す電子ビーム応用装置は、前述した実施の形態２の図２の構成例と比較して双極子場制御部１２０１の機能が異なっており、これ以外は図２と同様の構成例となっている。双極子場制御部１２０１は、図２で述べた第１の比率と強度の調整機能に加えて第４の比率を調整する機能を有する。第４の比率は、第１の強度との間の比率であり、第１の強度で決まる双極子場に対して９０度回転した方向の双極子場を第４の比率をもって調整するものである。
【００６４】
双極子場制御部１２０１は、双極子磁場演算部１２０２と双極子電場演算部１２０３を介して第１の強度で決まる双極子場をＥＸＢ偏向器１２０４に印加することに加えて、第４の比率に従い、当該双極子場を基準に９０度回転した方向の双極子場をＥＸＢ偏向器１２０４に重畳的に印加する。ＥＸＢ偏向器１２０４で２次電子ビームに大きな偏向作用を与えると、その偏向方向を基準に９０度回転した方向に位置ずれが発生し得る。この現象は、偏向方向に電子が速度持った際に原理的におこるものであり、双極子場の強度に依存するものである。そこで、第４の比率はその位置ずれ量を規定値以下に調整するための手段となっている。例えば２次電子ビームの偏向方向をＸ方向とし、この第４の比率をα４とした場合、双極子場制御部１２０１は、式（５）および式（６）を満たすようにＹ方向の双極子電場（Ｖｄｅｆｙ）および双極子磁場（Ｉｄｅｆｙ）を決定する。
【００６５】
【数５】
0005972663.tif 000006
【００６６】
【数６】
0005972663.tif 000007
【００６７】
図１３は、図１２のＳＥＭ制御部において、そのディスプレイ表示画面の一例を示す図であり、第４の比率の調整方法の一例を示す図である。図１２のＳＥＭ制御部１２０５を用いて、実施の形態２の図３の場合と同様にして第１の強度を調整し、２次電子ビーム像の明部を画像中心に持ってくる際、図１３に示すように、ＥＸＢ偏向方向と９０度回転した向きに位置ずれ１３０２が発生する。そこで、図１３の表示画面には、図３等の表示画面における各項目に加えて第４の比率調整部１３０１が設けられ、ユーザは、この位置ずれ１３０２が規定値以下になるように、第４の比率調整部１３０１を用いて調整を行うことができる。これにより、２次電子ビームを大きく偏向する際に生じる偏向方向に対して９０度回転した方向に発生する位置ずれを自動で補正することが可能となる。なお、本実施の形態５の方式は、勿論、実施の形態３に示したようなプロジェクション型電子ビーム応用装置に適用することも可能である。
【００６８】
（実施の形態６）
《電子ビーム応用装置（全体）の構成および動作（変形例［４］）》
本実施の形態６では、１次電子ビームの非点なしフォーカスを実現しつつ、その条件を保ったまま、２次電子ビームのプロファイルを調整する方式について説明する。例えば特許文献１等にあるように、非点なしフォーカスを実現するためには、双極子場と４極子場の比率が式（７）を満たせばよいことが知られている。ここで、Ｅ１およびＢ１は双極子電場および双極子磁場、Ｅ２およびＢ２は４極子電場および４極子磁場、Ｒは磁場が存在する場合の荷電粒子の回転半径（サイクロトロン半径）である。
【００６９】
【数７】
0005972663.tif 000008
【００７０】
ここで、８極以上を備え電場と磁場の分布が同じになる理想的な電磁場重畳型偏向器を用いれば、４極子電場と４極子磁場は電子に同じ作用を与えることが可能である。この場合、非点なしフォーカスは４極子電場か４極子磁場のいずれかのみで実現できる。ここでは一例として、４極子電場を用いて非点なしフォーカスを実現することとする。
【００７１】
図１４は、本発明の実施の形態６による電子ビーム応用装置において、その構成の一例を示す概略図である。図１４に示す電子ビーム応用装置は、前述した実施の形態２の図２の構成例と比較して４極子場制御部１４０１の機能が異なっており、これ以外は図２と同様の構成例となっている。４極子場制御部１４０１は、図２で述べた第２の比率と強度の調整機能に加えて非点なしフォーカスのためのオフセット調整機能を有する。４極子場制御部１４０１は、４極子磁場演算部１４０２と４極子電場演算部１４０３を介して第２の比率と強度で決まる４極子場をＥＸＢ偏向器１４０４に印加することに加えて、オフセット調整機能に従って設定された４極子場（ここでは４極子電場）を演算部（ここでは４極子電場演算部１４０３）を介して重畳的にＥＸＢ偏向器１４０４に印加する。
【００７２】
図１５は、図１４のＳＥＭ制御部において、そのディスプレイ表示画面の一例を示す図であり、非点なしフォーカスのためのオフセットの調整方法の一例を示す図である。まず、実施の形態２の図３の場合と同様にして、図１４のＳＥＭ制御部１４０５を用いて、１次系スキャン選択部により１次電子ビームによる走査画像を取得し、双極子場の電場と磁場の比率１（第１の比率）を決定する。次に、２次系スキャン選択部により２次電子ビームによる走査画像を取得し、双極子場の強度（第１の強度）を決定する。
【００７３】
続いて、１次電子ビームによる走査画像を再度取得し、図１５に示すように、調整前の試料上パターン１５０２を観察する。ここで、図１５の表示画面には、図３等の表示画面における各項目に加えて４極子電場オフセット調整部１５０１が設けられる。ユーザは、非点なしフォーカスの条件を満たすように当該４極子電場オフセット調整部１５０１を用いて調整を行うことができ、調整後の試料上パターン１５０３を得ることができる。
【００７４】
次いで、この４極子電場オフセットを印加した状態で、実施の形態２の図３の場合と同様にして調整を行う。すなわち、４極子場の電場と磁場の比率２（第２の比率）を決定し、さらに、２次電子ビームによる走査画像を取得し、２次電子ビームプロファイルを確認しながら、４極子場の第２の強度を決定する。これにより、４極子場として、１次電子ビームに対しては、４極子電場オフセットを起点に重畳的に調整された４極子電場と、この４極子電場の重畳部分を打ち消す４極子磁場とが印加される結果、実効的に４極子電場オフセットのみが作用し、２次電子ビームに対しては、当該４極子電場と当該４極子磁場が作用する。例えば、偏向方向がＸ方向の場合、４極子電場オフセットをＶａｓ０とすると、４極子電場は式（８）となるように調整される。
【００７５】
【数８】
0005972663.tif 000009
【００７６】
以上のように、本実施の形態６の電子ビーム応用装置（電子ビーム調整方法）を用いることで、実施の形態１および２で述べた各種効果に加えて、１次電子ビームの非点なしフォーカスを実現しつつ、２次電子ビームのプロファイルを調整することが可能となる。なお、本実施の形態６の方式は、上記形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、本実施の形態６では、非点なしフォーカスを実現するための４極子場オフセットとして電場を用いたが、その代わりに磁場を用いてもよい。さらに、本実施の形態６の方式は、プロジェクション型の電子ビーム応用装置にも適用可能であり、面型ビームではビームのＸＹ倍率を調整することが可能となる。また、マルチビームＳＥＭでは、１次電子ビームのビーム配列を調整することが可能となる。
【００７７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１００：１次電子ビーム、１０１：ＥＸＢ偏向器、１０２：偏向器、１０３：パターンつき試料、１０４：１次電子偏向範囲、１０５：２次電子ビーム、１０６：検出器、１０７：１次電子偏向範囲、１０８：電流電源、１０９：電圧電源、１１０：第１の比率と強度の調整手段、１１１：第２の比率と強度の調整手段、１１２：パターンなし試料、１１３：検出窓、２０１：真空筐体、２０２：電子ビーム発生手段、２０３：１次電子ビーム、２０４：ブランキング電極、２０５：電流制限絞り、２０６：上流レンズ、２０７：ＥＸＢ偏向器、２０８：対物レンズ、２０９：偏向器、２１０：試料、２１１：ステージ、２１２：２次電子ビーム、２１３：電子ビーム検出器、２１４：検出信号増幅回路、２１５：ＡＤ変換器、２１６：偏向アンプ、２１７：偏向制御回路、２１８：ＳＥＭ制御部、２１９：双極子場制御部、２２０：４極子場制御部、２２１：双極子磁場演算部、２２２：双極子電場演算部、２２３：４極子磁場演算部、２２４：４極子電場演算部、２２５：磁場加算部、２２６：電場加算部、２２７：リターディング電圧制御部、２２８：レンズ強度調整手段、３００：ＥＸＢ調整タブ、３０１：１次系スキャン選択部、３０２：ポインタ、３０３：第１の比率調整部、３０４：第２の比率調整部、３０５：２次系スキャン選択部、３０６：第１の強度調整部、３０７：第２の強度Ｘ調整部、３０８：第２の強度Ｙ調整部、３０９：ＯＢＪワブラ選択部、３１０：ＥＸＢワブラ選択部、３１１：ワブラ中止選択部、３１２：ＳＥＭ画像表示部、３１３：１次電子パターン像、３１４：移動量、４０１：ＯＢＪワブラ選択部、５０１：２次系スキャン選択部、５０２：２次電子ビーム像の明部、５０３：第１の強度調整部、６０１：第２の強度Ｘ調整部、６０２：２次電子ビーム像、７００：電子ビーム応用装置、７０１：電子ビーム発生手段、７０２：１次電子ビーム、７０３：上流レンズ、７０４：ビーム分離部、７０５：個別収束レンズ、７０６：複数本の１次電子ビーム、７０７：ＥＸＢ偏向器、７０８：対物レンズ、７０９：偏向器、７１０：試料、７１１：ステージ、７１２：２次電子レンズ、７１３：振り戻し偏向器、７１４：複数の検出器、７１５：複数の検出アンプ、７１６：複数のＡＤ変換器、７１７：レンズ強度制御部、７１８：個別ビーム制御部、７１９：磁場加算部、７２０：電場加算部、７２１：双極子磁場演算部、７２２：双極子電場演算部、７２３：４極子磁場演算部、７２４：４極子電場演算部、７２５：双極子場制御部、７２６：４極子場制御部、７２７：偏向アンプ、７２８：偏向制御回路、７２９：リターディング電圧制御部、７３０：ＳＥＭ制御部、７３１：複数本の２次電子ビーム、８０１：ＳＥＭ画像表示部、８０２：複数の検出器像、９０１：第２の強度Ｘ調整部、９０２：ＳＥＭ画像表示部、９０３：第１明部、１１０１：双極子磁場演算部、１１０２：双極子電場演算部、１１０３：４極子磁場演算部、１１０４：４極子電場演算部、１１０５：６極子磁場演算部、１１０６：６極子電場演算部、１１０７：双極子場制御部、１１０８：４極子場制御部、１１０９：６極子場制御部、１１１０：磁場加算部、１１１１：電場加算部、１１１２：ＥＸＢ偏向器、１２０１：双極子場制御部、１２０２：双極子磁場演算部、１２０３：双極子電場演算部、１２０４：ＥＸＢ偏向器、１２０５：ＳＥＭ制御部、１３０１：第４の比率調整部、１３０２：位置ずれ、１４０１：４極子場制御部、１４０２：４極子磁場演算部、１４０３：４極子電場演算部、１４０４：ＥＸＢ偏向器、１４０５：ＳＥＭ制御部、１５０１：４極子電場オフセット調整部、１５０２：調整前の試料上パターン、１５０３：調整後の試料上パターン。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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