(57)【要約】【課題】  複数の２次電子ビームの各々を有効に検出する。【解決手段】  電子銃２１から放出された電子から複数の１次電子ビームを形成して試料面に照射する電子線装置において、試料の各走査点から放出された２次電子を１次電子ビームから分離するＥ×Ｂ分離器２７と、分離された複数の２次電子ビームの相互間隔を拡大する電子式拡大レンズ３１と、拡大された複数の２次電子ビームをシンチレータで光信号に変換して伝達するファイバーオプティカルプレート３２と、光信号を電気信号に変換する光電変換素子３５と、シンチレータからの光信号を光変換素子に結像させる、光学式ズームレンズ３３と、光電変換素子３５を光軸の回りに回転させるための回転機構３６と、を備える。【選択図】  図２
2006032278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の１次電子ビームを形成する電子源と、
前記複数の１次電子ビームを試料面上で走査するように偏向する走査手段と、
前記複数の１次電子ビームを前記試料面に集束させると共に、該試料面上の各走査点から放出された２次電子を検出面に集束させる、電子レンズと、
前記電子源と前記検出面との間に電場を印加する電場印加手段と、
前記検出面に集束された複数の２次電子ビームを光信号に変換する、光出力手段と、
前記光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、
を備える、電子線装置。
【請求項２】
複数の１次電子ビームを形成して試料面に照射する電子照射手段と、
前記複数の１次電子ビームを試料面上で走査させる走査手段と、
前記試料面上の各走査点から放出された２次電子を検出面に集束させる、電子レンズと、
前記検出面に集束された複数の２次電子ビームを光信号に変換する、光出力手段と、
前記複数の１次電子ビームの走査範囲に対応する範囲に分布する前記光信号の各々を受光可能な形状及び位置で夫々配置された複数の受光面を有する、光電変換手段と、
を備える、電子線装置。
【請求項３】
複数の１次電子ビームを形成して試料面に照射する電子照射手段と、
前記複数の１次電子ビームを試料面上で走査させる走査手段と、
前記試料面上の各走査点から放出された２次電子を検出面に集束させる、電子レンズと、
前記検出面に集束された複数の２次電子ビームを光信号に各々変換する光出力手段と、
光信号を電気信号に変換する光電変換素子と、
前記光出力手段から出力された光信号を前記光電変換素子に導くための光導伝路であって、該光導伝路は、前記複数の１次電子ビームの走査範囲に対応して分布する光信号を各々受光可能な形状の受光部を有する、前記光導伝路と、
を備える、電子線装置。
【請求項４】
１次電子ビームを形成して試料面に照射する電子照射手段と、
前記１次電子ビームを試料面上で走査させる走査手段と、
前記試料の走査点から放出された２次電子を前記１次電子ビームから分離するＥ×Ｂ分離器と、
前記Ｅ×Ｂ分離器により分離された２次電子ビームを拡大する、電子式拡大レンズと、
拡大された２次電子ビームを光信号に変換する、光出力手段と、
前記光信号を電気信号に変換する光電変換素子と、
前記光出力手段からの光信号を前記光変換素子に結像させる、光学式ズームレンズと、
を備える、電子線装置。
【請求項５】
１次電子ビームを形成して試料面に照射する電子照射手段と、
前記１次電子ビームを試料面上で走査させる走査手段と、
前記試料の各走査点から放出された２次電子を前記１次電子ビームから分離するＥ×Ｂ分離器と、
前記Ｅ×Ｂ分離器により分離された２次電子ビームを拡大する、電子式拡大レンズと、
拡大された２次電子ビームを光信号に変換する、光出力手段と、
前記光信号を電気信号に変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子を光軸の回りに回転させるための回転機構と、
を備える、電子線装置。
【請求項６】
複数の１次電子ビームを形成して試料面に照射する電子照射手段と、
前記複数の１次電子ビームを試料面上で走査させる走査手段と、
前記試料の各走査点から放出された２次電子を前記１次電子ビームから分離するＥ×Ｂ分離器と、
前記Ｅ×Ｂ分離器により分離された複数の２次電子ビームの相互間隔を拡大する、電子式拡大レンズと、
拡大された複数の２次電子ビームを光信号に変換する、光出力手段と、
光信号を電気信号に変換する光電変換素子と、
前記光出力手段からの光信号を前記光変換素子に拡大結像させる、光学式拡大レンズと、
前記光電変換素子の前面に配置され、複数の開口が形成されたマルチ開口板であって、該開口は、光軸の近傍では開口面積が小さく、周辺部では開口面積が大きい、前記マルチ開口板と、
を備える、電子線装置。
【請求項７】
１次荷電粒子線で試料面を走査し、該試料から放出又は透過する２次的な荷電粒子を少なくとも１段のレンズで検出面に投影し、検出画像に基づいて該試料の評価を行う装置において、
前記試料に近接したレンズをＭＯＬ動作させ、１次荷電粒子線の収差又は２次的な荷電粒子線の収差を低減させる、装置。
【請求項８】
デバイスを製造する方法であって、
ウェーハを準備し、
ウェーハプロセスを実行し、
前記ウェーハプロセスを終了したウェーハを、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置を用いて評価し、
前記ウェーハプロセスの工程及び前記ウェーハの評価工程を繰り返し、
前記評価工程の終了したウェーハをデバイスに仕上げる、各工程を備える、デバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば最小線幅０．１μｍ以下のパターンが形成されたウェーハ、マスク、レチクル又は液晶等の試料に電子線を照射することにより、高スループット及び高精度で該試料の検査を行う電子線装置、並びに、当該電子線装置を用いたデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハやマスク等の試料の欠陥を検出するため、細く絞った複数の１次電子のマルチビームで試料上を走査して該試料から発生する２次電子を検出器で検出することにより、高分解能、高スループットで欠陥を検出する電子線装置が知られている（特許文献１及び２参照）。
【０００３】
この技術では、１つの電子銃から放出した１次電子線からマルチビームを形成し、１次光学系を介して試料に縮小結像させて複数の照射スポットを形成する。これと同時に、偏向器を用いて各照射スポットを試料の検査面上で走査する。このとき、各照射スポットからは２次電子線が夫々発生する。これらの２次マルチビームを、Ｅ×Ｂ分離器で１次ビームから分離し、２次光学系を介して、拡大結像し、複数の検出器を並べて構成されたマルチ検出器により２次マルチビームの強度を各々検出する。検出された２次マルチビームの強度信号から試料の被検査パターンの２次電子画像が得られ、該画像に基づいて試料の欠陥が検査される。試料は、ステージの上に置かれており、このステージは、試料をＸＹ水平面内で適宜移動させ、マルチビームを試料の被検査領域全体に亘って走査可能としている。
【０００４】
電子線装置で２次電子ビームを検出する方法としては、２次電子ビームを比較的広い面積に亘って検出面に投影することにより検出する方法が考えられる。この検出面としては、例えば、電子ビームを光に変換するシンチレータを用い、一旦光信号に変換した後、該光信号を電気信号に光電変換し、その電気信号を検出器により検出する方法がある。勿論、上記のように、この検出面に、２次電子を直接検出するためのセンサー素子を並べてもよい。
【０００５】
しかし、従来の電子線装置では、１次電子ビームを走査し、発生した２次電子ビームを検出面に投影してから検出する方法については、具体的には、ほとんど開示が無く、次のような問題が解決されずに残されていた。
【０００６】
即ち、一様磁場で１次ビームと２次ビームとを同時に集束する光学系では、マルチビームを走査したとき、ビーム間隔が狭いため、１本の２次電子ビームを検出するため配置された１つのビーム検出器に該２次電子ビームの２次電子が全て入らず、隣接するビーム検出器にその２次電子信号の一部が混入するおそれがあった。
【０００７】
また、電磁レンズでは軸上での収差は小さいが、ビームを試料上で走査するためビームが偏向されると、光軸から外れた位置で斜め方向からレンズに入射することがあるため収差が増大し、そのようなビームを適切に検出することが困難であった。この問題は、マルチビームのみならず、単一のビームでも起こり得る。
【０００８】
【特許文献１】特願２０００−１９２９１８号公報
【特許文献２】特願２００１−０５２０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事実に鑑みてなされたもので、１次電子ビームを走査し、発生した２次電子ビームを検出面に投影することにより試料の２次電子画像を得る電子線装置において、上記問題を解決することを目的とする。
【００１０】
更に、本発明は、上記電子線装置を用いて製造途中若しくは完成品の半導体デバイスを検査することによって、検査精度及びスループットの向上を図ったデバイス製造方法を提供することを別の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、複数の１次電子ビームを形成する電子源と、複数の１次電子ビームを試料面上で走査するように偏向する走査手段と、複数の１次電子ビームを試料面に集束させると共に、該試料面上の各走査点から放出された２次電子を検出面に集束させる、電子レンズと、電子源と検出面との間に電場を印加する電場印加手段と、検出面に集束された複数の２次電子ビームを光信号に変換する、光出力手段と、該光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、を備えて構成したものである。
【００１２】
本態様によれば、電子源と検出面との間に電場が印加されるため、両者をより離れた位置に設けることが可能となり、２次電子の検出が容易となる。
本発明の別の態様は、複数の１次電子ビームを形成して試料面に照射する電子照射手段と、前記複数の１次電子ビームを試料面上で走査させる走査手段と、試料面上の各走査点から放出された２次電子を検出面に集束させる、電子レンズと、検出面に集束された複数の２次電子ビームを光信号に変換する、光出力手段と、複数の１次電子ビームの走査範囲に対応する範囲に分布する光信号の各々を受光可能な形状及び位置で夫々配置された複数の受光面を有する、光電変換手段と、を備える。
【００１３】
本態様によれば、複数の１次電子ビームの走査により２次電子ビームは検出面上を移動する。通常、２次電子ビームの移動範囲は、１次ビームの走査幅よりも広くなる。この移動に伴って、２次電子ビームから光出力手段により変換された光信号も、対応する範囲に分布する。光電変換手段の受光面の各々が、このように分布する光信号の各々を受光可能な形状及び位置で夫々配置されているため、検出領域が互いに重なり合うことを回避できる。換言すれば、１次電子ビームをより広い範囲で走査することが可能となる。受光面の形状としては、例えば、走査方向に対応する方向に延びた長方形形状等が挙げられる。また、各受光面の位置を調整することで、磁場による２次電子線の回転の影響を考慮した最適配置にすることもできる。
【００１４】
本発明の更に別の態様は、複数の１次電子ビームを形成して試料面に照射する電子照射手段と、前記複数の１次電子ビームを試料面上で走査させる走査手段と、試料面上の各走査点から放出された２次電子を検出面に集束させる、電子レンズと、検出面に集束された複数の２次電子ビームを光信号に各々変換する光出力手段と、光信号を電気信号に変換する光電変換素子と、光出力手段から出力された光信号を光電変換素子に導くための光導伝路であって、該光導伝路は、複数の１次電子ビームの走査範囲に対応して分布する光信号を各々受光可能な形状の受光部を有する、光導伝路と、を備える。
【００１５】
本態様は、光出力手段から出力された光信号を光電変換素子に導くための光導伝路を使用する。この光導伝路が、複数の１次電子ビームの走査範囲に対応して分布する光信号を各々受光可能な形状の受光部を有するため、上記態様と同様に、複数の１次電子ビームの走査による光信号の移動に対応可能となり、検出領域が互いに重なり合うことを回避できる。受光面の形状としては、例えば、走査方向に対応する方向に延びた長方形形状等が挙げられる。
【００１６】
本発明の更に別の態様は、１次電子ビームを形成して試料面に照射する電子照射手段と、１次電子ビームを試料面上で走査させる走査手段と、試料の走査点から放出された２次電子を１次電子ビームから分離するＥ×Ｂ分離器と、Ｅ×Ｂ分離器により分離された２次電子ビームを拡大する、電子式拡大レンズと、拡大された２次電子ビームを光信号に変換する、光出力手段と、光信号を電気信号に変換する光電変換素子と、光出力手段からの光信号を光変換素子に結像させる、光学式ズームレンズと、を備える。
【００１７】
本態様によれば、２次電子ビームのピッチ間隔及びこれにより光信号のピッチ間隔が設計値と異なっていたとしても、光学式ズームレンズにより拡大率を調整することにより、光信号を光電変換素子の素子同士のピッチ間隔に容易に合わせることができる。これにより、検出領域の重なりや、逸脱を防止することができる。
【００１８】
本発明のなお別の態様は、１次電子ビームを形成して試料面に照射する電子照射手段と、１次電子ビームを試料面上で走査させる走査手段と、試料の走査点から放出された２次電子を１次電子ビームから分離するＥ×Ｂ分離器と、Ｅ×Ｂ分離器により分離された２次電子ビームを拡大する、電子式拡大レンズと、拡大された２次電子ビームを光信号に変換する、光出力手段と、光信号を電気信号に変換する光電変換素子と、光電変換素子を光軸の回りに回転させるための回転機構と、を備える。
【００１９】
本態様によれば、使用する電磁レンズの回転量が設計値と異なっていて２次電子像の並びの方向と光電変換素子の並びの方向とがずれていたとしても回転機構を用いて光電変換素子の回転位置を調整することにより、容易に並び方向を合わせることができる。
【００２０】
本発明のなお更なる態様は、複数の１次電子ビームを形成して試料面に照射する電子照射手段と、複数の１次電子ビームを試料面上で走査させる走査手段と、試料の走査点から放出された２次電子を１次電子ビームから分離するＥ×Ｂ分離器と、Ｅ×Ｂ分離器により分離された複数の２次電子ビームの相互間隔を拡大する、電子式拡大レンズと、拡大された複数の２次電子ビームを光信号に変換する、光出力手段と、光信号を電気信号に変換する光電変換素子と、光出力手段からの光信号を光変換素子に拡大結像させる、光学式拡大レンズと、光電変換素子の前面に配置され、複数の開口が形成されたマルチ開口板であって、該開口は、光軸の近傍では開口面積が小さく、周辺部では開口面積が大きい、マルチ開口板と、を備える。
【００２１】
本態様によれば、光電変換素子の前面に、光軸近くでは小面積の開口を有し、光軸から遠い位置では大面積の開口を有するマルチ開口板が配置されているため、電子照射手段１の軸外輝度の低下による２次電子信号強度の低下や、２次光学系の収差による２次電子拡大像の信号低下等を補うことができる。
【００２２】
本発明の更なる態様は、１次荷電粒子線で試料面を走査し、該試料から放出又は透過する２次的な荷電粒子を少なくとも１段のレンズで検出面に投影し、検出画像に基づいて該試料の評価を行う装置が、試料に近接したレンズをＭＯＬ動作させ、１次荷電粒子線の収差又は２次的な荷電粒子線の収差を低減させる。
【００２３】
本態様によれば、ＭＯＬ動作、即ち、試料に近接したレンズ、好ましくは対物レンズ等の試料に最も近いレンズの光軸を走査に同期して電磁的に移動させることにより、１次荷電粒子線又は２次的な荷電粒子線が、走査時に光軸から外れた位置に入射することに起因して発生する収差を低減し、よって１次荷電粒子線を高分解能化し、２次的な荷電粒子線の効率的な検出が可能となる。
【００２４】
本発明の上記各態様は、デバイスを製造する方法に適用することができる。
本方法では、ウェーハを準備し、ウェーハプロセスを実行し、ウェーハプロセスを終了したウェーハを、上記態様のうちいずれか１つの態様に係る装置を用いて評価し、ウェーハプロセスの工程及びウェーハの評価工程を繰り返し、評価工程の終了したウェーハをデバイスに仕上げる、各工程を備える。
本発明の他の利点及び作用効果は、以下の説明によって更に明らかとなる。
【発明の効果】
【００２５】
以上詳細に説明したように本発明の装置によれば、隣接する２次ビームの重なりを回避し、光信号と光変換素子との間の整列を確保し、或いは、収差を低減することができるので、マルチビームを各々有効に検出することが可能となる、という優れた効果が得られる。
【実施例】
【００２６】
（第１乃至第３の実施例）
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の第１の実施例に係る電子線装置を４方向から見た側面図である。本電子線装置は、１次電子を放出する電子源としてのマルチエミッタ８と、複数の小開口を有するマルチ開口板２と、該マルチ開口板２及び試料４の間で一様な強度の磁場をｚ方向（光軸方向）に発生させることで形成されたレンズと、該レンズにより試料４上に結像された１次電子の照射スポットを試料面上で走査するためｘｙ平面内で偏向電場を印加する図示しない静電偏向器と、電子を光に変換するため前面に塗布されたシンチレータ及び変換された光を伝達するオプティカルファイバーの束を備えるＦＯＰ（ファイバーオプティカルプレート）６と、ＦＯＰから伝達された光の強度を検出するホトマルチプライヤー（略して「ＰＭＴ」）７と、を備えている。
【００２７】
マルチエミッタ１は、制御電極８の中央にＦＥの形に作られている。マルチ開口板２のマルチ開口は、ｘ方向に等間隔に２００μｍ間隔程度に配置されている。各エミッタから放出された電子線のうち、マルチ開口板２の小開口を通過したビームのみが上記レンズに入射する。即ち、１次電子からマルチビームが形成される。当該レンズにより、マルチビームは３の軌道を通り、ウェーハ４に集束される。本電子線装置は、試料４が載置された試料台をｙ方向に連続移動させながら、２次電子をＰＭＴ７で検出することにより試料の評価を行う。
【００２８】
図１（ａ）では、２次電子ビームをＦＯＰ６の方向に向けるための電場Ｅが直流で紙面の表から裏の方向に印加されている。これと同時に１次電子ビームをｘ方向に走査するための偏向電場ΔＥがｘ方向に印加される。但し、磁場による回転を考慮して、ｘ方向に僅かに回転した方向に印加される。
【００２９】
図１（ｂ）では、１次電子ビームは、電場Ｅに起因して少し右側に偏向され、ウェーハ４に集束する。ウェーハ４から放出された２次電子は、５で軌道を示したように、一度クロスオーバーを作り、ＦＯＰ（ファイバーオプティカルプレート）６の真空側に面した側に塗布されたシンチレータに結像する。ここで、電場Ｅによって２次電子が右側へ偏向されることにより、電子源から離れた位置のシンチレータ面へ集めることが可能となる。結像された電子信号は、シンチレータで光の信号に変換され、ＦＯＰを介して伝達されて大気に出た光はＰＭＴ７で検出され、電気信号に変換される。
【００３０】
図１（ｃ）では、１次電子ビームが偏向電圧ΔＥで偏向されることにより、対応する２次電子の軌道が軌道５から軌道６ａまで変動することを示している。
ＰＭＴ７は図１（ｄ）に示したように長方形の受光面を持つ構造になっている。１次ビームの走査幅９よりも２次電子は広い幅に移動するが、磁場による回転が生じるため図１（ｄ）の７で示したように、検出方向がｘ軸と傾斜した方向になる。このため、各ビームの検出領域が重複すること無しに１次ビームによって広い範囲の走査を行うことができる。
【００３１】
ＰＭＴ自体が長方形の受光面を持つ代わりに、図１（ｅ）に示したように、長方形に形成された受光面１０と、ＰＭＴ１２側の円形等の他形状に形成した出力面１１とを光導伝路としてのオプティカルファイバー束を介して接続するようにしてもよい（第２の実施例）。更に、電子源１の間隔が小さく、多数の電子源を配置したい場合には、２次電子の入射面の間隔も小さくなり、オプティカルファイバー１０、１１を配置するのが困難になる場合もある。その時は、光学レンズで光信号相互の間隔を拡大し、その受光面に１０、１１で示したようなオプティカルファイバーを配置し、その後、ＰＭＴ１２を設けてもよい（第３の実施例）。
【００３２】
（第４乃至第８の実施例）
図２には、本発明の第４乃至第８の実施例に係る、電子線装置の概略構成が示されている。
図２に示すように、本電子線装置は、１次電子線を放出するＬａＢ６カソード電子銃２１と、該１次電子線を集束し、ＮＡ開口板２４の近傍にクロスオーバーを形成するコンデンサレンズ２２と、を備える。コンデンサレンズ２２の下側には、８行８列のマルチ開口を有するマルチ開口板２３が配置されている。電子銃２１から放出された１次電子線がこれらのマルチ開口を通過することにより、複数の１次電子線、即ちマルチビームが形成される。ＮＡ開口板２４の下側には、縮小レンズ２５及び対物レンズ２８が配置されている。マルチビームは、縮小レンズ２５及び対物レンズ２８で２段に縮小され、ウェーハ等の試料３０上に各々が小さく絞られた照射スポットを形成する。
【００３３】
また、本電子線装置は、軸合わせ用の偏向器２６と、Ｅ×Ｂ分離器２７とを更に備えている。Ｅ×Ｂ分離器２７は、詳細を後述する静電偏向器及び電磁偏向器を有し、１次電子に対しては、詳細を後述するように磁場Ｂから受ける力が電場Ｅから受ける力のほぼ２倍となるように設定され、斜め方向からＥ×Ｂ分離器に入射した１次電子線を試料３０上にほぼ垂直に照射されるように偏向する。他方、試料側からＥ×Ｂ分離器２７に入射する２次電子に対しては、その光軸に対して所定方向に偏向させ、１次電子線から分離させる。
【００３４】
ここで、電子銃２１から軸合わせ偏向器２６までの光軸と、対物レンズ２８及びＥ×Ｂ分離器２７の光軸とは、ｘｙ方向に２０ｍｍ程度、ずらしてある（第４の実施例）。上述のようにＥ×Ｂ分離器２７の電磁偏向器による偏向量をＥ×Ｂ分離器２７の静電偏向器による偏向量のほぼ２倍（「ほぼ」としたのは、軸合わせ偏向器２６の寄与を考慮するため）とすることで、偏向色収差をほとんど無くしている。その結果、Ｅ×Ｂ分離器２７を試料３０との共役面に設けなくても収差的に問題無くしている。
【００３５】
更には、マルチの照射スポットを試料３０上で走査するため、１次マルチビームをｘ方向に偏向させるように偏向電圧を変動させる偏向器が用意されている。このような走査用の偏向器として、例えば、軸合わせ用の偏向器２６及びＥ×Ｂ分離器２７の静電偏向器を兼用することができる。
【００３６】
２次電子線のＥ×Ｂ分離器２７による偏向方向には、拡大レンズ３１と、電子線を光に変換するシンチレータが前面に塗布されたオプティカルファイバー束からなるＦＯＰ３２と、光学式ズームレンズ３３と、８行×８列のマルチ開口が形成されたマルチ開口板３４と、マルチ開口を通過した光の強度を各々検出するためのＰＭＴアレー３５と、ＰＭＴアレーの光軸回りの回転位置を調整することができる回転機構３６と、が配置されている。また、マルチ開口板３４は、図３下図に示すように、光軸３９に近い開口（例えば、３７）ほど、光軸から遠い開口（例えば、３８）よりも面積が小さくなるように形成されている。拡大レンズ３１の後段には、１次電子のマルチビームの偏向動作と同期して２次電子線を偏向させるための偏向器（図示せず）が配置されており、照射スポットが試料上を走査されても２次電子のマルチビームの各々が、マルチ開口板３４の対応する開口を通過するようにしている。
【００３７】
ＰＭＴアレー３５には、Ａ／Ｄコンバータを介して図示しない画像処理装置が接続されている。この画像処理装置は、ＰＭＴアレー３５により検出された光強度分布に基づいて試料３０の画像を形成、出力する。また、出力された画像信号は、電子線装置の各構成要素を制御・管理するＣＰＵ（図示せず）に送られ、画像に基づく試料３０の欠陥検出等の評価が実行される。なお、試料３０は、図示しないステージの上に配置されている。このステージはＣＰＵからの指令により、ｘ軸方向即ち走査方向に対して直角をなす、ｙ軸方向に連続移動したり、走査ストライプの変更時にはステップ移動するように制御される。
【００３８】
次に、第１の実施例の作用を説明する。
電子銃２１から放出された１次電子線はコンデンサレンズ２２で集束され、マルチ開口板２３のマルチ開口を通過することで８×８のマルチビームとなり、ＮＡ開口２４の近傍にクロスオーバーを形成する。１次のマルチビームは、縮小レンズ２５で縮小され、軸合わせ用偏向器２６で偏向され、軸をずらされて配置されたＥ×Ｂ分離器２７を通過した後、再び、対物レンズ２９により縮小され、試料３０上に結像される。このとき、マルチビームは、スポットが試料上を一定方向（例えばｘ方向に）に走査するように偏向される。これらの走査点から放出された２次電子は、Ｅ×Ｂ分離器２７を通過したとき、図の右側に偏向され、拡大レンズ３１に入射し、マルチビームによる２次電子群の互いの間隔が拡大され、ＦＯＰ３２の前面に塗布されたシンチレータを発光させる。ＦＯＰ３２は、各々がセルフフォーカス機能を有するオプティカルファイバー、即ち中央部で屈折率が高く、周辺では屈折率の小さい材質でできているため、様々な入射角で入射してきた光信号は、ＦＯＰ３２の出口ではその光軸となす角度が小さくなって出てくる。従って、後段の光学式ズームレンズ３３のＦナンバーが大きかったとしても、ＦＯＰ３２から出た光は、効率良くレンズ３３に入射する。レンズ３３は、ズームレンズであるため、対物レンズ２８及び拡大レンズ４１等の合成拡大率による２次マルチビーム相互間の間隔が設計値と異なっていたとしても、ズームレンズ３３の拡大率（焦点距離）を変更することによって、容易にＰＭＴアレー３５のピッチに合わせることが可能である（第５の実施例）。更には、それのみならず、ピクセル寸法を変えるため１次マルチビームの間隔を変化させる場合であっても、ズームレンズ３３の焦点距離を変化させることによっても容易にＰＭＴアレー３５の間隔に合わせることができる。また、電磁レンズ３１の回転量が設計値と異なっているため、２次電子像の並びの方向とＰＭＴアレー３５の並びの方向とがずれていても回転機構３６（第６の実施例）でＰＭＴアレーの回転位置を調整することにより、容易に並び方向を合わせることができる。なお、第５及び第６の実施例は、マルチビームを走査する場合のみならず、単一のビームを走査する電子線装置にも適用することができる。
【００３９】
更には、ＰＭＴアレー３５の前面には、光軸３９近くでは小面積の開口３７を有し、光軸から遠い位置では大面積の開口３８を有するマルチ開口板３４が配置されているため、電子銃２１の軸外輝度の低下による２次電子信号強度の低下や、２次光学系の収差による２次電子拡大像の信号低下等を補うことができる（第７の実施例）。
【００４０】
図２の電子線装置の対物レンズ２８の詳細な構成を、第８の実施例として図３に示す。同図に示されるように、対物レンズ２８は、内側磁極４３及び外側磁極４２の内部に励磁コイル４０を有する構造であり、レンズギャップは試料３０側にある。レンズと試料３０間には２組の電磁偏向コイル４７、４６から形成される電磁偏向器２９が設けられている。これらのコイル電流は、ハーメチェックシール４９から大気側へ取り出される。また、励磁コイル４０は、Ｏリング４８で密封されたシール筒５０により真空領域から隔離されている。Ｅ×Ｂ分離器２７は、静電偏向器４５と、電磁偏向器４４とから構成され、そのコアは、内側磁極４３の内面で兼用されている。
【００４１】
対物レンズ２８の軸上磁場分布は、図３のグラフで、Ｂで示されている。磁場Ｂの光軸方向ｚに関する微分がＤＢで表されている。電磁偏向器２９による偏向磁場のｚ依存性をＤＢの分布に近づけることによってＭＯＬ（Moving Objective Lens）動作させることができる。コイル４７とコイル４６とを互いに逆方向の磁場を発生させるようにし、相対強度を調整することによってＤＢに近似させることができる。なお、コイルの巻き枠をセラミックスで作り、その外側を金属コーティングし、その表面に正の電圧を印加することにより軸対称電極とすることができる。
【００４２】
対物レンズ２８の光軸を走査に同期してＭＯＬ動作で電磁的に移動させることにより、１次及び２次のマルチビームが走査時にレンズ光軸から外れた位置に入射することに起因して発生する収差を低減することができる。これによって光軸から遠くへマルチビームを走査したときも解像度が低下せず、更にＰＭＴアレー３５でマルチビームの各々を確実に検出することができる。
【００４３】
第８の実施例では、マルチビームを走査する場合について述べたが、本発明はこの例に限定されず、単一ビームで試料を走査し、走査面から放出された２次電子等を写像光学系で検出面で写像投影する電子線装置でＭＯＬ動作を行う場合にも適用できる。
【００４４】
（第９の実施例；半導体デバイスの製造方法）
次に、図４及び図５を参照して、上記各実施例で示した電子線装置により半導体デバイスを製造する方法を第９の実施例として説明する。
図４は、半導体デバイスの製造方法の一実施例を示すフローチャートである。この実施例の製造工程は以下の主工程を含んでいる。
（１）ウェーハを製造するウェーハ製造工程（又はウェーハを準備するウェーハ準備工程）（ステップ１００）
（２）露光に使用するマスクを製造するマスク製造工程（又はマスクを準備するマスク準備工程）（ステップ１０１）
（３）ウェーハに必要な加工処理を行うウェーハプロセッシング工程（ステップ１０２）
（４）ウェーハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立工程（ステップ１０３）
（５）組み立てられたチップを検査するチップ検査工程（ステップ１０４）
なお、上記のそれぞれの主工程は更に幾つかのサブ工程からなっている。
【００４５】
これらの主工程中の中で、半導体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼすのが（３）のウェーハプロセッシング工程である。この工程では、設計された回路パターンをウェーハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成する。このウェーハプロセッシング工程は以下の各工程を含んでいる。
（Ａ）絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、或いは電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程（ＣＶＤやスパッタリング等を用いる）
（Ｂ）この薄膜層やウェーハ基板を酸化する酸化工程
（Ｃ）薄膜層やウェーハ基板等を選択的に加工するためにマスク（レチクル）を用いてレジストパターンを形成するリソグラフィー工程
（Ｄ）レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエッチング工程（例えばドライエッチング技術を用いる）
（Ｅ）イオン・不純物注入拡散工程
（Ｆ）レジスト剥離工程
（Ｇ）加工されたウェーハを検査する工程
なお、ウェーハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造する。
【００４６】
図５は、上記ウェーハプロセッシング工程の中核をなすリソグラフィー工程を示すフローチャートである。このリソグラフィー工程は以下の各工程を含む。
（ａ）前段の工程で回路パターンが形成されたウェーハ上にレジストをコートするレジスト塗布工程（ステップ２００）
（ｂ）レジストを露光する工程（ステップ２０１）
（ｃ）露光されたレジストを現像してレジストのパターンを得る現像工程（ステップ２０２）
（ｄ）現像されたレジストパターンを安定化するためのアニール工程（ステップ２０３）
上記の半導体デバイス製造工程、ウェーハプロセッシング工程、リソグラフィー工程については、周知のものでありこれ以上の説明を要しないであろう。
【００４７】
上記（Ｇ）の検査工程に本発明に係る電子線装置を用いて欠陥検査等の評価を行うと、微細なパターンを有する半導体デバイスでも、スループット良く検査できるので、全数検査が可能となり、製品の歩留まりの向上、欠陥製品の出荷防止が可能となる。
【００４８】
以上が上記各実施例であるが、本発明は、上記例にのみ限定されるものではなく本発明の範囲内で任意好適に変更可能である。
例えば、試料４、３０として半導体ウェーハを例に掲げたが、これに限定されず、電子線によって欠陥を検出可能なパターン等が形成された任意の試料、例えばマスク等を評価対象とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、本発明の第１乃至３の実施例に係る電子線装置の概略構成図であって、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の第１の実施例に係る電子線装置を４方向から見た側面図であり、図１（ｅ）は、第２の実施例に係る電子線装置の検出部を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の第４乃至第８の実施例に係る電子線装置の概略構成図である。
【図３】図３は、図２の電子線装置の対物レンズの詳細な構成（第８の実施例）を示す図である。
【図４】半導体デバイス製造プロセスを示すフローチャートである。
【図５】図４の半導体デバイス製造プロセスのうちリソグラフィープロセスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１    ＦＥエミッター
２    開口板
３    ビーム軌道
４    試料
５    ２次電子軌道
６    ファイバーオプティックプレート
７    ＰＭＴ
９    走査幅
１０    オプティカルファイバー受光部
１１    オプティカルファイバー出口
１２    ＰＭＴ
２１    ＬａＢ６カソード電子銃
２２    コンデンサレンズ
２３    マルチ開口板
２４    ＮＡ開口
２５    縮小レンズ
２６    軸合わせ用偏向器
２７    Ｅ×Ｂ分離器
２８    対物レンズ
２９    電磁偏向器
３０    試料（ウェーハ）  
３１    拡大レンズ
３２    セルフフォーカスファイバーを用いたＦＯＰ
３３    ズームレンズ
３４    マルチ開口板（拡大図）
３５    ＰＭＴアレー
３６    回転機構
３７    マルチ開口板３４の光軸近くの小さい開口
３８    マルチ開口板３４の光軸から遠い大きい開口
３９    光軸
４０    励磁コイル
４１    光軸
４２    外側磁極
４３    内側磁極
４４    電磁偏向器
４５    静電偏向器
４６、４７    電磁偏向器
４８    Ｏリング
４９    電流導入端子
５０    真空シール
【図１】
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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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