(57)【要約】      （修正有）【課題】簡便に二方向集束を達成可能なウィーンフィルターを提供する。【解決手段】二次ビームの光軸を中心に等角度間隔で８個以上配置され、導電材料かつ軟磁性材料からなる電磁極９０と、それぞれの電磁極９０の周りに巻回されたコイルと、電磁極９０の周囲を覆うように配置されるシールド部材９１とを備え、電磁極９０には、一次ビームが偏向する方向に均一平行電界を二次ビームの光軸近傍に発生させるように印加し、コイルには、一次ビームが偏向する方向に均一平行磁界を二次ビームの光軸近傍に発生させるように、それぞれ異なる電流を印加する。シールド部材９１には、斜め上方から一次ビームが入射する第１ビーム孔９２と、一次ビームが出射し、二次ビームが入射する第２ビーム孔９３と、二次ビームが出射する第３ビーム孔９４とが設けられ、第１ビーム孔９２の出口面９２ｂは非水平である。【選択図】図８
2018010714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に一次ビームを照射し、これによって前記試料から発生した二次ビームに基づいて前記試料の検査を行う検査装置に用いられ、斜め上方から入射した前記一次ビームの向きをほぼ鉛直下方向に変えて出射し、かつ、鉛直上向きに入射した前記二次ビームの向きをほとんど変えずに出射させるウィーンフィルターであって、
前記二次ビームの光軸を中心として等角度間隔で８個以上配置され、導電材料かつ軟磁性材料からなる電磁極と、
それぞれの前記電磁極の周りに巻回されたコイルと、
前記電磁極の周囲を覆うように配置されるシールド部材と、を備え、
前記電磁極には、一次ビームが偏向する方向に均一平行電界を二次ビームの光軸近傍に発生させるように、それぞれ異なる電位を印加可能であり、
前記コイルには、一次ビームが偏向する方向に均一平行磁界を二次ビームの光軸近傍に発生させるように、それぞれ異なる電流を印加可能であり、
前記シールド部材には、
斜め上方から前記一次ビームが入射する第１ビーム孔と、
前記電磁極により偏向された前記一次ビームが出射し、かつ、前記試料から発生した前記二次ビームが入射する第２ビーム孔と、
前記二次ビームが出射する第３ビーム孔と、が設けられ、
前記第１ビーム孔の出口面は非水平である、ウィーンフィルター。
【請求項２】
前記第１ビーム孔の出口面と水平面との間の角度は、前記一次ビームの電界方向の集束特性と、磁界方向の集束特性と、に応じて設定される、請求項１に記載のウィーンフィルター。
【請求項３】
前記第１ビーム孔の出口面と水平面との間の角度は、前記一次ビームの電界方向の集束特性と、磁界方向の集束特性と、のずれを減少させる角度に設定される、請求項１または２に記載のウィーンフィルター。
【請求項４】
前記第１ビーム孔の出口面と水平面との間の角度は、前記一次ビームの電界方向の集束位置と、磁界方向の集束位置と、のずれを減少させる角度に設定される、請求項１乃至３のいずれかに記載のウィーンフィルター。
【請求項５】
斜め上方４５度から前記一次ビームが前記第１ビーム孔に入射し、
前記第１ビーム孔の出口面と水平面との間の角度は、略９０度である、請求項１乃至４のいずれかに記載のウィーンフィルター。
【請求項６】
前記電磁極は、前記均一平行電界および前記均一平行磁界に加えて、四極子電界または四極子磁界を重畳する、請求項１乃至５のいずれかに記載のウィーンフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交する電界と磁界から構成され、電子ビームのエネルギー分離器であるウィーンフィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体検査装置として、ステージの連続的な移動に伴う試料の移動と偏向手段による試料への電子照射によって試料から出射した電子ビーム（以下二次ビームと記す）の軌道の偏向とを同期させて制御することで、二次元ＣＣＤセンサ上で二次ビームの像を停止させ、その同期期間中に試料の同じ検出領域の像を二次元ＣＣＤセンサの同じ個所に投影させるようにした電子像追従式の電子光学装置を用いた電子線検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、試料に照射する電子ビーム（以下一次ビームと記す）の試料へ入射するエネルギーが数ｅＶになると、照射領域の電流密度の均一化のみならず、試料への入射角分布の均一性も求められるようになり、それも考慮した電子光学系の設計が必要になる。
【０００４】
ウィーンフィルターで光軸が曲げられる一次ビームにおいて、電界方向と磁界方向の集束特性の差が生じることについては、特許文献２で述べられているが、一次ビームの曲げ角度が４５°程度になると、もはや収差と呼べない程の著しい差が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３３２９２２号公報
【特許文献２】特許第３０１４２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一次ビームの電子光学系を設計する上で、段落０００４で記したような電界方向と磁界方向の集束特性の差はない方が好ましい。さらに、それはウィーンフィルター単体で実現できる方が好ましい。特許文献２では、電極の角度を変化させる事で実現しているが、多極子の電磁極で構成されるウィーンフィルターにおいては、そのような構成は採用しづらい。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、多極子の電磁極で構成され、かつ一次ビームの電界方向と磁界方向の集束特性の差が生じにくいウィーンフィルターを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、試料に一次ビームを照射し、これによって前記試料から発生した二次ビームに基づいて前記試料の検査を行う検査装置に用いられ、斜め上方から入射した前記一次ビームの向きをほぼ鉛直下方向に変えて出射し、かつ、鉛直上向きに入射した前記二次ビームの向きをほとんど変えずに出射させるウィーンフィルターであって、前記二次ビームの光軸を中心として等角度間隔で８個以上配置され、導電材料かつ軟磁性材料からなる電磁極と、それぞれの前記電磁極の周りに巻回されたコイルと、前記電磁極の周囲を覆うように配置されるシールド部材と、を備え、前記電磁極には、一次ビームが偏向する方向に均一平行電界を二次ビームの光軸近傍に発生させるように、それぞれ異なる電位を印加可能であり、前記コイルには、一次ビームが偏向する方向に均一平行磁界を二次ビームの光軸近傍に発生させるように、それぞれ異なる電流を印加可能であり、前記シールド部材には、斜め上方から前記一次ビームが入射する第１ビーム孔と、前記電磁極により偏向された前記一次ビームが出射し、かつ、前記試料から発生した前記二次ビームが入射する第２ビーム孔と、前記二次ビームが出射する第３ビーム孔と、が設けられ、前記第１ビーム孔の出口面は非水平である、ウィーンフィルターが提供される。
前記第１ビーム孔の出口面が非水平であることで、斜め上方から入射される一次ビームの集束特性を改善できる。
【０００９】
望ましくは、前記第１ビーム孔の出口面と水平面との間の角度は、前記一次ビームの電界方向の集束特性と、磁界方向の集束特性と、に応じて設定される。
【００１０】
前記第１ビーム孔の出口面と水平面との間の角度は、前記一次ビームの電界方向の集束特性と、磁界方向の集束特性と、のずれを減少させる角度に設定されてもよい。
【００１１】
また、前記第１ビーム孔の出口面と水平面との間の角度は、前記一次ビームの電界方向の集束位置と、磁界方向の集束位置と、のずれを減少させる角度に設定されてもよい。
【００１２】
斜め上方４５度から前記一次ビームが前記第１ビーム孔に入射し、前記第１ビーム孔の出口面と水平面との間の角度は、略９０度であってもよい。
【００１３】
また、前記電磁極は、前記均一平行電界および前記均一平行磁界に加えて、四極子電界または四極子磁界を重畳してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、新たな光学要素を付加することなく、一次ビームの二方向集束を達成できる。また、シールド部材の形状を変化させるだけなので、特許文献２のように、電極や磁極の形状を非対称に変化させる必要がないので、より簡便に二方向集束が実現でき、同時に二次ビームの直進性を損ないがちな要因がない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る検査装置の主要構成要素を示す立面図である。
【図２】図１に示す検査装置の主要構成要素の平面図であって、図１の線Ｂ−Ｂに沿って見た図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電子光学装置の構成を示す図である。
【図４】図３に示す電子光学装置におけるビーム経路を説明するための図である。
【図５】（ａ）本発明の一実施形態に係る二次ビームがウエハの移動に追従するように二次ビームを偏向する高速偏向器の動作を説明する図である。  （ｂ）本発明の一実施形態に係る照射領域と視野領域との関係を示す図である。  （ｃ）本発明の一実施形態に係る照射領域と視野領域との関係を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る高速偏向器と結像レンズと中間電極との組み合わせユニットの構成を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るシミュレーション装置の動作を示すフロー図である。
【図８】（ａ）本実施形態に係るウィーンフィルター７２６の断面図である。（ｂ）本実施形態に係るウィーンフィルター７２６における一次ビームＢ１〜Ｂ４の出射位置を示す図である。
【図９】複数の電磁極９０を模式的に示す斜視図である。
【図１０】シールド部材９１の断面を斜めから見た図を模式的に示す図である。
【図１１】本実施形態に係るウィーンフィルター７２６における一次ビームＢ１〜Ｂ４の電界方向及び磁界方向の集束特性を示す図である。
【図１２】変形例に係るウィーンフィルター７２６の断面図である。
【図１３】（ａ）比較例に係るウィーンフィルター７２６’の断面図である。（ｂ）本実施形態に係るウィーンフィルター７２６’における一次ビームＢ１〜Ｂ４の出射位置を示す図である。
【図１４】比較例に係るウィーンフィルター７２６’における一次ビームＢ１〜Ｂ４の電界方向及び磁界方向の集束特性を示す図である。
【図１５】電子発生源としての電子銃７２１、一次光学系７２、二次光学系７４および検出器７６１の概略構成を示す図。
【図１６】二次光学系７４における２次放出電子の軌道を模式的に示す図。
【図１７Ａ】イメージトラッキング機能を説明する図。
【図１７Ｂ】イメージトラッキング機能を説明する図。
【図１７Ｃ】イメージトラッキング機能を説明する図。
【図１７Ｄ】イメージトラッキング機能を説明する図。
【図１８Ａ】Ｅ×Ｂフィルタ１０２２の模式的断面図。
【図１８Ｂ】Ｅ×Ｂフィルタ１０２２の模式的上面図。
【図１８Ｃ】Ｅ×Ｂフィルタ１０２２における電磁極の模式的断面図。
【図１９Ａ】図１８Ａにおける破線部分の正規化した電界および磁界を模式的に示す図。
【図１９Ｂ】図１８Ａにおける破線部分の正規化した電界および磁界を模式的に示す図。
【図２０Ａ】検出器７６１に投影される電子像の歪を計算したシミュレーション結果。
【図２０Ｂ】検出器７６１に投影される電子像の歪を計算したシミュレーション結果。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態の検査装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する場合の一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。
【００１７】
図１及び図２において、本実施形態による検査装置１の主要構成要素が立面及び平面で示されている。
本実施形態による検査装置１は、複数枚の試料を収納したカセットを保持するカセットホルダ１０と、ミニエンバイロメント装置２０と、ワーキングチャンバを画成する主ハウジング３０と、ミニエンバイロメント装置２０と主ハウジング３０との間に配置されていて、二つのローディングチャンバを画成するローダハウジング４０と、試料をカセットホルダ１０から主ハウジング３０内に配置されたステージ装置５０上に装填するローダー６０と、主ハウジング３０に取り付けられた電子光学装置７０と、光学顕微鏡３０００と、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）３００２と、を備え、それらは図１及び図２に示されるような位置関係で配置されている。検査装置１は、更に、真空の主ハウジング３０内に配置されたプレチャージユニット８１と、試料に電位を印加する電位印加機構と、電子ビームキャリブレーション機構と、ステージ装置５０上での試料の位置決めを行うためのアライメント制御装置８７を構成する光学顕微鏡８７１と、を備えている。
【００１８】
ここで試料とは、露光用マスク、ＥＵＶマスク、ナノインプリント用マスク（及びテンプレート）、半導体ウエハ、光学素子用基板、光回路用基板等である。これらは、パターンを有するものとパターンがないものとがある。パターンが有るものは、凹凸のあるものとないものとが有る。凹凸のないパターンは、異なった材料によるパターン形成がなされている。パターンがないものには、酸化膜がコーティングされているものと、酸化膜がコーティングされていないものとが有る。
【００１９】
＜カセットホルダ＞
カセットホルダ１０は、複数枚（例えば２５枚）の試料が上下方向に平行に並べられた状態で収納されたカセットｃ（例えば、アシスト社製のＳＭＩＦ、ＦＯＵＰのようなクローズドカセット）を複数個（この実施形態では２個）保持するようになっている。このカセットホルダとしては、カセットをロボット等により搬送してきて自動的にカセットホルダ１０に装填する場合にはそれに適した構造のものを、また人手により装填する場合にはそれに適したオープンカセット構造のものをそれぞれ任意に選択して設置できるようになっている。カセットホルダ１０は、この実施形態では、自動的にカセットｃが装填される形式であり、例えば昇降テーブル１１と、その昇降テーブル１１を上下移動させる昇降機構１２とを備え、カセットｃは昇降テーブル上に図２で鎖線図示の状態で自動的にセット可能になっていて、セット後、図２で実線図示の状態に自動的に回転されてミニエンバイロメント装置２０内の第１の搬送ユニット６１の回動軸線に向けられる。また、昇降テーブル１１は図１で鎖線図示の状態に降下される。このように、自動的に装填する場合に使用するカセットホルダ、或いは人手により装填する場合に使用するカセットホルダはいずれも公知の構造のものを適宜使用すればよいので、その構造及び機能の詳細な説明は省略する。
【００２０】
なお、カセットｃ内に収納される試料は、検査を受ける試料であり、そのような検査は、半導体製造工程中で試料を処理するプロセスの後、若しくはプロセスの途中で行われる。具体的には、成膜工程、ＣＭＰ、イオン注入等を受けた試料、表面にパターンが形成された試料、又はパターンが未だに形成されていない試料が、カセット内に収納される。カセットｃ内に収容される試料は多数枚上下方向に隔ててかつ平行に並べて配置されているため、任意の位置の試料を第１の搬送ユニット６１で保持できるように、第１の搬送ユニット６１のアーム６１２を上下移動できるようになっている。
【００２１】
＜ミニエンバイロメント装置＞
図１及び図２において、ミニエンバイロメント装置２０は、雰囲気制御されるようになっているミニエンバイロメント空間２１を画成するハウジング２２と、ミニエンバイロメント空間２１内で清浄空気のような気体を循環して雰囲気制御するための気体循環装置２３と、ミニエンバイロメント空間２１内に供給された空気の一部を回収して排出する排出装置２４と、ミニエンバイロメント空間２１内に配設されていて検査対象としての試料を粗位置決めするプリアライナ２５とを備えている。
【００２２】
ハウジング２２は、頂壁２２１、底壁２２２及び四周を囲む周壁２２３を有し、ミニエンバイロメント空間２１を外部から遮断する構造になっている。ミニエンバイロメント空間を雰囲気制御するために、気体循環装置２３は、ミニエンバイロメント空間２１内において、頂壁２２１に取り付けられていて、気体（この実施形態では空気）を清浄にして一つ又はそれ以上の気体吹き出し口（図示せず）を通して清浄空気を真下に向かって層流状に流す気体供給ユニット２３１と、ミニエンバイロメント空間２１内において底壁２２２の上に配置されていて、底に向かって流れ下った空気を回収する回収ダクト２３２と、回収ダクト２３２と気体供給ユニット２３１とを接続して回収された空気を気体供給ユニット２３１に戻す導管２３３とを備えている。この実施形態では、気体供給ユニット２３１は供給する空気の約２０％をハウジング２２の外部から取り入れて清浄にするようになっているが、この外部から取り入れられる気体の割合は任意に選択可能である。気体供給ユニット２３１は、清浄空気をつくりだすための公知の構造のＨＥＰＡ若しくはＵＬＰＡフィルタを備えている。清浄空気の層流状の下方向の流れすなわちダウンフローは、主に、ミニエンバイロメント空間２１内に配置された第１の搬送ユニット６１による搬送面を通して流れるように供給され、搬送ユニットにより発生する虞のある塵埃が試料に付着するのを防止するようになっている。したがって、ダウンフローの噴出口は必ずしも図示のように頂壁に近い位置である必要はなく、搬送ユニットによる搬送面より上側にあればよい。また、ミニエンバイロメント空間全面に亘って流す必要もない。なお、場合によっては、清浄空気としてイオン風を使用することによって清浄度を確保することができる。また、ミニエンバイロメント空間内には清浄度を観察するためのセンサを設け、清浄度が悪化したときに装置をシャットダウンすることもできる。ハウジング２２の周壁２２３のうちカセットホルダ１０に隣接する部分には出入り口２２５が形成されている。出入り口２２５近傍には公知の構造のシャッタ装置を設けて出入り口２２５をミニエンバイロメント装置側から閉じるようにしてもよい。試料近傍でつくる層流のダウンフローは、例えば０．３ないし０．４ｍ／ｓｅｃの流速でよい。気体供給ユニットはミニエンバイロメント空間２１内でなくその外側に設けてもよい。
【００２３】
排出装置２４は、第１の搬送ユニット６１の試料搬送面より下側の位置で第１の搬送ユニット６１の下部に配置された吸入ダクト２４１と、ハウジング２２の外側に配置されたブロワー（図示せず）と、吸入ダクト２４１とブロワーとを接続する導管（図示せず）と、を備えている。この排出装置２４は、第１の搬送ユニット６１の周囲を流れ下り、第１の搬送ユニット６１により発生する可能性のある塵埃を含んだ気体を、吸入ダクト２４１により吸引し、導管及びブロワーを介してハウジング２２の外側に排出する。この場合、ハウジング２２の近くに引かれた排気管（図示せず）内に排出してもよい。
【００２４】
ミニエンバイロメント空間２１内に配置されたプリアライナ２５は、試料に形成されたオリエンテーションフラット（円形の試料の外周に形成された平坦部分を言い、以下においてオリフラと呼ぶ）や、試料の外周縁に形成された一つ又はそれ以上のＶ型の切欠きすなわちノッチを光学的に或いは機械的に検出して試料の軸線Ｏ−Ｏの周りの回転方向の位置を約±１度の精度で予め位置決めしておくようになっている。プリアライナ２５は検査対象の座標を決める機構の一部を構成し、検査対象の粗位置決めを担当する。このプリアライナ２５自体は公知の構造のものでよいので、その構造、動作の説明は省略する。
【００２５】
なお、図示しないが、プリアライナ２５の下部にも排出装置用の回収ダクトを設けて、プリアライナ２５から排出された塵埃を含んだ空気を外部に排出するようにしてもよい。
【００２６】
＜主ハウジング＞
図１及び図２において、ワーキングチャンバ３１を画成する主ハウジング３０は、ハウジング本体３２を備え、そのハウジング本体３２は、台フレーム３６上に配置された振動遮断装置すなわち防振装置３７の上に載せられたハウジング支持装置３３によって支持されている。ハウジング支持装置３３は矩形に組まれたフレーム構造体３３１を備えている。ハウジング本体３２はフレーム構造体３３１上に配設固定されていて、フレーム構造体上に載せられた底壁３２１と、頂壁３２２と、底壁３２１及び頂壁３２２に接続されて四周を囲む周壁３２３とを備えていてワーキングチャンバ３１を外部から隔離している。底壁３２１は、この実施形態では、上に載置されるステージ装置５０等の機器による加重で歪みの発生しないように比較的肉厚の厚い鋼板で構成されているが、その他の構造にしてもよい。この実施形態において、ハウジング本体３２及びハウジング支持装置３３は、剛構造に組み立てられていて、台フレーム３６が設置されている床からの振動がこの剛構造に伝達されるのを防振装置３７で阻止するようになっている。ハウジング本体３２の周壁３２３のうち後述するローダハウジングに隣接する周壁には試料出し入れ用の出入り口３２５が形成されている。
【００２７】
なお、防振装置３７は、空気バネ、磁気軸受け等を有するアクティブ式のものでも、或いはこれらを有するパッシブ式のもよい。いずれも公知の構造のものでよいので、それ自体の構造及び機能の説明は省略する。ワーキングチャンバ３１は公知の構造の真空装置（図示せず）により真空雰囲気に保たれるようになっている。台フレーム３６の下には装置全体の動作を制御する制御装置２が配置されている。
【００２８】
＜ローダハウジング＞
図１及び図２において、ローダハウジング４０は、第１のローディングチャンバ４１と第２のローディングチャンバ４２とを画成するハウジング本体４３を備えている。ハウジング本体４３は底壁４３１と、頂壁４３２と、四周を囲む周壁４３３と、第１のローディングチャンバ４１と第２のローディングチャンバ４２とを仕切る仕切壁４３４とを有していて、両ローディングチャンバを外部から隔離できるようになっている。仕切壁４３４には両ローディングチャンバ間で試料のやり取りを行うための開口すなわち出入り口４３５が形成されている。また、周壁４３３のミニエンバイロメント装置及び主ハウジングに隣接した部分には出入り口４３６及び４３７が形成されている。このローダハウジング４０のハウジング本体４３は、ハウジング支持装置３３のフレーム構造体３３１上に載置されてそれによって支持されている。したがって、このローダハウジング４０にも床の振動が伝達されないようになっている。ローダハウジング４０の出入り口４３６とミニエンバイロメント装置２０のハウジング２２の出入り口２２６とは整合されていて、そこにはミニエンバイロメント空間２１と第１のローディングチャンバ４１との連通を選択的に阻止するシャッタ装置２７が設けられている。シャッタ装置２７は、出入り口２２６及び４３６の周囲を囲んで周壁４３３と密に接触して固定されたシール材２７１、シール材２７１と協働して出入り口を介しての空気の流通を阻止する扉２７２と、その扉を動かす駆動装置２７３とを有している。また、ローダハウジング４０の出入り口４３７とハウジング本体３２の出入り口３２５とは整合されていて、そこには第２のローディングチャンバ４２とワーキンググチャンバ３１との連通を選択的に密封阻止するシャッタ装置４５が設けられている。シャッタ装置４５は、出入り口４３７及び３２５の周囲を囲んで周壁４３３及び３２３と密に接触してそれらに固定されたシール材４５１、シール材４５１と協働して出入り口を介しての空気の流通を阻止する扉４５２と、その扉を動かす駆動装置４５３とを有している。更に、仕切壁４３４に形成された開口には、扉４６１によりそれを閉じて第１及び第２のローディングチャンバ間の連通を選択的に密封阻止するシャッタ装置４６が設けられている。これらのシャッタ装置２７、４５及び４６は、閉じ状態にあるとき各チャンバを気密シールできるようになっている。これらのシャッタ装置は公知のものでよいので、その構造及び動作の詳細な説明は省略する。なお、ミニエンバイロメント装置２０のハウジング２２の支持方法とローダハウジングの支持方法が異なり、ミニエンバイロメント装置２０を介して床からの振動がローダハウジング４０、主ハウジング３０に伝達されるのを防止するために、ハウジング２２とローダハウジング４０との間には出入り口の周囲を気密に囲むように防振用のクッション材を配置しておけばよい。
【００２９】
第１のローディングチャンバ４１内には、複数（本実施形態では２枚）の試料を上下に隔てて水平の状態で支持するサンプルラック４７が配設されている。サンプルラック４７は、矩形の基板４７１の四隅に互いに隔てて直立状態で固定された支柱を備え、各支柱４７２にはそれぞれ２段の支持部が形成され、その支持部の上に試料Ｗの周縁を載せて保持するようになっている。そして後述する第１及び第２の搬送ユニットのアームの先端を隣接する支柱間から試料に接近させてアームにより試料を把持するようになっている。
【００３０】
ローディングチャンバ４１及び４２は、図示しない真空ポンプを含む公知の構造の真空排気装置（図示せず）によって高真空状態（真空度としては１０-5〜１０-6Ｐａ）に雰囲気制御され得るようになっている。この場合、第１のローディングチャンバ４１を低真空チャンバとして低真空雰囲気に保ち、第２のローディングチャンバ４２を高真空チャンバとして高真空雰囲気に保ち、試料の汚染防止を効果的に行うこともできる。このような構造を採用することによってローディングチャンバ４１及び４２内に収容されていて次に欠陥検査される試料をワーキングチャンバ３１内に遅滞なく搬送することができる。このようなローディングチャンバ４１及び４２を採用することによって、欠陥検査のスループットを向上させ、更に保管状態が高真空状態であることを要求されるレーザ光源周辺の真空度を可能な限り高真空度状態にすることができる。
【００３１】
第１及び第２のローディングチャンバ４１及び４２には、それぞれ真空排気配管と不活性ガス（例えば乾燥純窒素）用のベント配管（それぞれ図示せず）が接続されている。これによって、各ローディングチャンバ内の大気圧状態は不活性ガスベント（不活性ガスを注入して不活性ガス以外の酸素ガス等が表面に付着するのを防止する）によって達成される。このような不活性ガスベントを行う装置自体は公知の構造のものでよいので、その詳細な説明は省略する。
【００３２】
＜ステージ装置＞
ステージ装置５０は、主ハウジング３０の底壁３２１上に配置された固定テーブル５１と、固定テーブル上でＹ方向（図１において紙面に垂直の方向）に移動するＹテーブル５２と、Ｙテーブル上でＸ方向（図１において左右方向）に移動するＸテーブル５３と、Ｘテーブル上で回転可能な回転テーブル５４と、回転テーブル５４上に配置されたホルダ５５とを備えている。そのホルダ５５の試料載置面５５１上に試料を解放可能に保持する。ホルダは、試料を機械的に或いは静電チャック方式で解放可能に把持できる公知の構造のものでよい。ステージ装置５０は、サーボモータ、エンコーダ及び各種のセンサ（図示せず）を用いて、上記のような複数のテーブルを動作させることにより、載置面５５１上でホルダに保持された試料を電子光学装置７０から照射される電子ビームに対してＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向（図１において上下方向）に、更に試料の支持面に鉛直な軸線の回り方向（θ方向）に高い精度で位置決めできるようになっている。なお、Ｚ方向の位置決めは、例えばホルダ上の載置面の位置をＺ方向に微調整可能にしておけばよい。この場合、載置面の基準位置を微細径レーザによる位置測定装置（干渉計の原理を使用したレーザ干渉測距装置）によって検知し、その位置を図示しないフィードバック回路によって制御したり、それと共に或いはそれに代えて試料のノッチ或いはオリフラの位置を測定して試料の電子ビームに対する平面位置、回転位置を検知し、回転テーブルを微小角度制御可能なステッピングモータなどにより回転させて制御したりする。ワーキングチャンバ内での塵埃の発生を極力防止するために、ステージ装置５０用のサーボモータ５２１、５３１及びエンコーダ５２２、５３２は、主ハウジング３０の外側に配置されている。なお、ステージ装置５０は、例えばステッパー等で使用されている公知の構造のものでよいので、その構造及び動作の詳細な説明は省略する。また、上記レーザ干渉測距装置も公知の構造のものでよいので、その構造、動作の詳細な説明は省略する。
【００３３】
電子ビームに対する試料の回転位置やＸ、Ｙ位置を後述する信号検出系或いは画像処理系に予め入力することで、検査の際に得られる試料の回転位置やＸ、Ｙ位置を示す信号の基準化を図ることもできる。更に、このホルダに設けられた試料チャック機構は、試料をチャックするための電圧を静電チャックの電極に与えられるようになっていて、試料の外周部の３点（好ましくは周方向に等隔に隔てられた）を押さえて位置決めするようになっている。試料チャック機構は、二つの固定位置決めピンと、一つの押圧式クランプピンとを備えている。クランプピンは、自動チャック及び自動リリースを実現できるようになっており、かつ電圧印加の導通箇所を構成している。
【００３４】
なお、この実施形態では図２で左右方向に移動するテーブルをＸテーブルとし、上下方向に移動するテーブルをＹテーブルとしたが、同図で左右方向に移動するテーブルをＹテーブルとし、上下方向に移動するテーブルをＸテーブルとしてもよい。
【００３５】
図１及び図２に示すように、本実施の形態のステージ装置１は、第１及び第２の試料Ｗを載置して連続的に移動し、第１の電子光学装置７０１の一次光学系７６が第１の試料Ｗに一次ビームを照射している間に、第２の電子光学装置７０２の一次光学系は第２の試料に一次ビームを照射するようになっている。このような態様によれば、複数の試料Ｗの検査に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００３６】
＜ローダー＞
ローダー６０は、ミニエンバイロメント装置２０のハウジング２２内に配置されたロボット式の第１の搬送ユニット６１と、第２のローディングチャンバ４２内に配置されたロボット式の第２の搬送ユニット６３とを備えている。
【００３７】
第１の搬送ユニット６１は、駆動部６１１に関して軸線Ｏ1−Ｏ1の回りで回転可能になっている多節のアーム６１２を有している。多節のアームとしては任意の構造のものを使用できるが、この実施形態では、互いに回動可能に取り付けられた三つの部分を有している。第１の搬送ユニット６１のアーム６１２の一つの部分すなわち最も駆動部６１１側の第１の部分は、駆動部６１１内に設けられた公知の構造の駆動機構（図示せず）により回転可能な軸６１３に取り付けられている。アーム６１２は、軸６１３により軸線Ｏ1−Ｏ1の回りで回動できると共に、部分間の相対回転により全体として軸線Ｏ1−Ｏ1に関して半径方向に伸縮可能になっている。アーム６１２の軸６１３から最も離れた第３の部分の先端には、公知の構造の機械式チャック又は静電チャック等の試料を把持する把持装置６１６が設けられている。駆動部６１１は、公知の構造の昇降機構６１５により上下方向に移動可能になっている。
【００３８】
この第１の搬送ユニット６１は、アーム６１２がカセットホルダ１０に保持された二つのカセットｃの内いずれか一方の方向Ｍ１又はＭ２に向かってアームが伸び、カセットｃ内に収容された試料をアームの上に載せ、或いはアームの先端に取り付けたチャック（図示せず）により把持して取り出す。その後アームが縮み（図２に示すような状態）、アームがプリアライナ２５の方向Ｍ３に向かって伸長できる位置まで回転してその位置で停止する。するとアーム６１２が再び伸びてアーム６１２に保持された試料をプリアライナ２５に載せる。プリアライナ２５から前記と逆にして試料を受け取った後は、アーム６１２は更に回転し第２のローディングチャンバ４１に向かって伸長できる位置（向きＭ４）で停止し、第２のローディングチャンバ４１内のサンプルラック４７に試料を受け渡す。なお、機械的に試料を把持する場合には試料の周縁部（周縁から約５ｍｍの範囲）を把持する。これは試料には周縁部を除いて全面にデバイス（回路配線）が形成されており、この部分を把持するとデバイスの破壊、欠陥の発生を生じさせるからである。
【００３９】
第２の搬送ユニット６３も第１の搬送ユニット６１と構造が基本的に同じであり、試料の搬送をサンプルラック４７とステージ装置５０の載置面上との間で行う点でのみ相違するだけであるから、詳細な説明は省略する。
【００４０】
上記ローダー６０では、第１及び第２の搬送ユニット６１及び６３は、カセットホルダ１０に保持されたカセットからワーキングチャンバ３１内に配置されたステージ装置５０上への及びその逆の試料の搬送をほぼ水平状態に保ったままで行い、搬送ユニットのアームが上下動するのは、単に、試料のカセットからの取り出し及びそれへの挿入、試料のサンプルラックへの載置及びそこからの取り出し、及び、試料のステージ装置５０への載置及びそこからの取り出しのときだけである。したがって、大型の試料、例えば直径３０ｃｍや４５ｃｍの試料の移動もスムースに行うことができる。
【００４１】
＜試料の搬送＞
次にカセットホルダ１０に支持されたカセットｃからワーキングチャンバ３１内に配置されたステージ装置５０までへの試料の搬送について、順を追って説明する。
【００４２】
カセットホルダ１０は、上述したように人手によりカセットをセットする場合にはそれに適した構造のものが、また自動的にカセットをセットする場合にはそれに適した構造のものが使用される。この実施形態において、カセットｃがカセットホルダ１０の昇降テーブル１１の上にセットされると、昇降テーブル１１は昇降機構１２によって降下されカセットｃが出入り口２２５に整合される。
【００４３】
カセットが出入り口２２５に整合されると、カセットｃに設けられたカバー（図示せず）が開き、また、カセットｃとミニエンバイロメントの出入り口２２５との間には筒状の覆いが配置されてカセットｃ内及びミニエンバイロメント空間２１内を外部から遮断する。これらの構造は公知のものであるから、その構造及び動作の詳細な説明は省略する。なお、ミニエンバイロメント装置２０側に出入り口２２５を開閉するシャッタ装置が設けられている場合にはそのシャッタ装置が動作して出入り口２２５を開く。
【００４４】
一方、第１の搬送ユニット６１のアーム６１２は方向Ｍ１又はＭ２のいずれかに向いた状態（この説明ではＭ２の方向）で停止しており、出入り口２２５が開くとアームが伸びて先端でカセット内に収容されている試料のうち１枚を受け取る。なお、アーム６１２と、カセットｃから取り出されるべき試料との上下方向の位置調整は、この実施形態では第１の搬送ユニット６１の駆動部６１１及びアーム６１２の上下移動で行うが、カセットホルダ１０の昇降テーブル１１の上下動で行ってもよいし、或いはその両者を行ってもよい。
【００４５】
アーム６１２による試料の受け取りが完了すると、アーム６１２は縮み、シャッタ装置を動作して出入り口を閉じ（シャッタ装置がある場合）、次にアーム６１２は軸線Ｏ1−Ｏ1の回りで回動して方向Ｍ３に向けて伸長できる状態になる。すると、アーム６１２は伸びて、先端に載せられ或いはチャックで把持された試料をプリアライナ２５の上に載せ、プリアライナ２５によって試料の回転方向の向き（試料表面に垂直な中心軸線の回りの向き）を所定の範囲内に位置決めする。位置決めが完了すると第１の搬送ユニット６１はアーム６１２の先端にプリアライナ２５から試料を受け取った後、アーム６１２を縮ませ、方向Ｍ４に向けてアーム６１２を伸長できる姿勢になる。するとシャッタ装置２７の扉２７２が動いて出入り口２２６及び４３６を開き、アーム６１２が伸びて試料を第１のローディングチャンバ４１内のサンプルラック４７の上段側又は下段側に載せる。なお、前記のようにシャッタ装置２７が開いてサンプルラック４７に試料が受け渡される前に、仕切壁４３４に形成された開口４３５はシャッタ装置４６の扉４６１により気密状態で閉じられている。
【００４６】
第１の搬送ユニット６１による試料の搬送過程において、ミニエンバイロメント装置２０のハウジング２２の上に設けられた気体供給ユニット２３１からは清浄空気が層流状に流れ（ダウンフローとして）、搬送途中で塵埃が試料の上面に付着するのを防止する。搬送ユニット６１周辺の空気の一部（この実施形態では供給ユニットから供給される空気の約２０％で主に汚れた空気）は排出装置２４の吸入ダクト２４１から吸引されてハウジング外に排出される。残りの空気はハウジング２２の底部に設けられた回収ダクト２３２を介して回収され再び気体供給ユニット２３１に戻される。
【００４７】
ローダハウジング４０の第１のローディングチャンバ４１内のサンプルラック４７内に第１の搬送ユニット６１により試料が載せられると、シャッタ装置２７が閉じて、ローディングチャンバ４１内を密閉する。すると、第１のローディングチャンバ４１内には不活性ガスが充填されて空気が追い出された後、その不活性ガスも排出されてそのローディングチャンバ４１内は真空雰囲気にされる。この第１のローディングチャンバ４１の真空雰囲気は低真空度でよい。ローディングチャンバ４１内の真空度がある程度得られると、シャッタ装置４６が動作して扉４６１で密閉していた出入り口４３５を開き、第２の搬送ユニット６３のアーム６３２が伸びて先端の把持装置でサンプルラック４７から１枚の試料を受け取る（先端の上に載せて或いは先端に取り付けられたチャックで把持して）。試料の受け取りが完了するとアーム６３２が縮み、シャッタ装置４６が再び動作して扉４６１で出入り口４３５を閉じる。なお、シャッタ装置４６が開く前にアーム６３２は予めサンプルラック４７の方向Ｎ１に向けて伸長できる姿勢になる。また、前記のようにシャッタ装置４６が開く前にシャッタ装置４５の扉４５２で出入り口４３７、３２５を閉じていて、第２のローディングチャンバ４２内とワーキングチャンバ３１内との連通を気密状態で阻止しており、第２のローディングチャンバ４２内は真空排気される。
【００４８】
シャッタ装置４６が出入り口４３５を閉じると、第２のローディングチャンバ４２内は再度真空排気され、第１のローディングチャンバ４１内よりも高真空度で真空にされる。その間に、第２の搬送ユニット６３のアーム６３２はワーキングチャンバ３１内のステージ装置５０の方向に向いて伸長できる位置に回転される。一方ワーキングチャンバ３１内のステージ装置５０では、Ｙテーブル５２が、Ｘテーブル５３の中心線Ｘ0−Ｘ0が第２の搬送ユニット６３の回動軸線Ｏ2−Ｏ2を通るＸ軸線Ｘ1−Ｘ1とほぼ一致する位置まで、図２で上方に移動し、また、Ｘテーブル５３は図２で最も左側の位置に接近する位置まで移動し、この状態で待機している。第２のローディングチャンバ４２がワーキングチャンバ３１の真空状態と略同じになると、シャッタ装置４５の扉４５２が動いて出入り口４３７、３２５を開き、アーム６３２が伸びて試料を保持したアーム６３２の先端がワーキングチャンバ３１内のステージ装置５０に接近する。そしてステージ装置５０の載置面５５１上に試料を載置する。試料の載置が完了するとアーム６３２が縮み、シャッタ装置４５が出入り口４３７、３２５を閉じる。
【００４９】
以上は、カセットｃ内の試料をステージ装置５０上に搬送するまでの動作について説明したが、ステージ装置５０に載せられて処理が完了した試料をステージ装置５０からカセットｃ内に戻すには前述と逆の動作を行う。また、サンプルラック４７に複数の試料を載置しておくため、第２の搬送ユニット６３でサンプルラック４７とステージ装置５０との間で試料の搬送を行う間に、第１の搬送ユニット６１でカセットｃとサンプルラック４７との間で試料の搬送を行うことができ、検査処理を効率良く行うことができる。
【００５０】
具体的には、サンプルラック４７に、既に処理済の試料Ａと未処理の試料Ｂがある場合、（１）まず、ステージ装置５０に未処理の試料Ｂを移動し、処理を開始し、（２）この処理中に、処理済試料Ａを、アーム６３２によりステージ装置５０からサンプルラック４７に移動し、未処理の試料Ｃを同じくアーム６３２によりサンプルラック４７から抜き出し、プリアライナ２５で位置決めした後、ローディングチャンバ４１のサンプルラック４７に移動する。このようにすることで、サンプルラック４７の中は、試料Ｂを処理中に、処理済の試料Ａが未処理の試料Ｃに置き換えることができる。
【００５１】
また、検査や評価を行うこのような装置の利用の仕方によっては、ステージ装置５０を複数台並列に置き、それぞれの装置に一つのサンプルラック４７から試料を移動することで、複数枚の試料を同時処理することもできる。
上記の実施形態によれば、次のような効果を奏することが可能である。
【００５２】
（Ａ）電子線を用いた写像投影方式の検査装置の全体構成が得られ、高いスループットで検査対象を処理することができる。
（Ｂ）ミニエンバイロメント空間内で検査対象に清浄気体を流して塵埃の付着を防止すると共に清浄度を観察するセンサを設けることによりその空間内の塵埃を監視しながら検査対象の検査を行うことができる。
（Ｃ）ローディングチャンバ及びワーキングチャンバを、一体的に振動防止装置を介して支持したので、外部の環境に影響されずにステージ装置５０への検査対象の供給及び検査を行うことができる。
【００５３】
＜電子光学装置＞
図３は、電子光学装置７０の構成を示す図である。図４は、電子光学装置７０におけるビーム経路を説明するための図である。電子光学装置７０の検査対象（試料）は、試料Ｗである。試料Ｗは、シリコンウエハ、ガラスマスク、半導体基板、半導体パターン基板、又は、金属膜を有する基板等である。本実施の形態に係る電子線検査装置は、これらの基板からなる試料Ｗの表面上の異物の存在を検出する。異物は、絶縁物、導電物、半導体材料、又はこれらの複合体等である。異物の種類は、パーティクル、洗浄残物（有機物）、表面での反応生成物等である。
【００５４】
図３及び図４に示すように、電子光学装置７０は、電子ビームを生成する一次光学系７２と、試料Ｗからの二次放出電子又はミラー電子の拡大像を結像させる二次光学系７４と、それらの電子を検出する検出器７６１と、を備えている。検出器７６１には、検出器７６１からの信号を処理する画像処理部７６３が接続されている。
【００５５】
一次光学系７２は、電子ビームを生成し、試料Ｗに、検出器７６１の検出サイズをカバーする領域を一括照射する構成である。一次光学系７２は、電子銃７２１と、レンズ７２２と、アパーチャ７２３と、ウィーンフィルター７２６と、レンズ７２７を有している。電子銃７２１は、レーザ光源７２１１と電光面カソード７２１２とを有しており、電子銃７２１により電子ビームが生成される。生成された電子ビームは加速され、レンズ７２２及びアパーチャ７２３によって整形される。そして、ウィーンフィルター７２６にて、電子ビームは、磁界によるローレンツ力と電界によるクーロン力の影響を受け、斜め上方から入射して、鉛直下方向に偏向され、試料Ｗに向かう。レンズ７２７は、ウィーンフィルター７２６付近に形成された中間像を試料Ｗに投影する。一次ビームは、試料Ｗ付近で減速され、試料Ｗに入射する、もしくは試料Ｗ近傍で反射される。
【００５６】
一次光学系７２は、プレチャージの帯電用電子ビームと撮像電子ビームの双方の照射を行う。一次ビームの試料Ｗへの入射エネルギー（ランディングエネルギー）は、試料電位と電子銃の加速電位との差で定義されるが、実験結果では、プレチャージのランディングエネルギーＬＥ１と、撮像電子ビームのランディングエネルギーＬＥ２との差異は、好適には５〜２０〔ｅＶ〕である。
【００５７】
この点に関し、試料Ｗの表面２１上の異物と周囲との電位差があるときに、プレチャージのランディングエネルギーＬＥ１を負帯電領域で照射したとする。ＬＥ１の値に応じて、チャージアップ電圧は異なる。ＬＥ１とＬＥ２の相対比が変わるからである（ＬＥ２は上記のように撮像電子ビームのランディングエネルギーである）。ＬＥ１が大きいとチャージアップ電圧が高くなり、これにより、異物の上方の位置（検出器７６１により近い位置）で反射ポイントが形成される。この反射ポイントの位置に応じて、ミラー電子の軌道と透過率が変化する。したがって、反射ポイントに応じて、最適なチャージアップ電圧条件が決まる。また、ＬＥ１が低すぎると、ミラー電子形成の効率が低下する。このＬＥ１とＬＥ２との差異は、望ましくは５〜２０〔ｅＶ〕である。また、ＬＥ１の値は、好ましくは０〜４０〔ｅＶ〕であり、更に好ましくは５〜２０〔ｅＶ〕である。
【００５８】
ウィーンフィルター７２６の電界と磁界の条件を調整することにより、一次電子ビームの試料Ｗへの入射角を定めることができる。例えば、一次ビームが、試料Ｗに対して垂直に入射するように、ウィーンフィルター７２６の条件を設定可能である。更に感度を増大するためには、例えば、試料Ｗに対する一次光学系の電子ビームの入射角度をわずかに傾けることが効果的である。適当な傾き角は、０．０５〜１０度であり、好ましくは０．１〜３度程度である。
【００５９】
このように、異物に対してわずかな入射角を持って電子ビームを照射させることにより、異物からの信号を強くし、同時に、ミラー電子の軌道が二次光学系光軸中心から外れない条件を形成することができるためにミラー電子の透過率を高めることができる。したがって、異物をチャージアップさせて、ミラー電子を導くときに、傾いた電子ビームが大変有利に用いられる。
【００６０】
ステージ装置５０上には試料Ｗがあり、試料Ｗの上に異物がある。一次ビームは、ランディングエネルギーＬＥ５〜１０〔ｅＶ〕で試料Ｗの表面２１に照射される。予めチャージアップされた異物によって一次ビームの電子が異物に接触せずに跳ね返される。こうして生成されたミラー電子が二次光学系７４により検出器７６１に導かれる。同時に、チャージアップされていない試料Ｗの表面２１に照射された一次ビームによる二次放出電子も生成される。しかし、ランディングエネルギーＬＥ５〜１０〔ｅＶ〕程度の電子照射による二次電子放出効率は０に近い上、二次電子は、試料Ｗの表面２１からＬａｍｂｅｒｔのｃｏｓ則に近い角度分布で放出されるため、二次電子は二次電子光学系のアパーチャ７４２によりそのほとんどがカットされ、検出器７６１に到達する二次電子割合は、低い値であり、例えば、０．５〜４．０％程度である。一方、一次電子に対するミラー電子の割合はほぼ１であり、かつ、散乱は二次電子の角度分布よりも少ないので、ミラー電子は、高い透過率で検出器７６１に到達する。したがって、異物由来の信号が、高いコントラストで検出される。
【００６１】
また、異物由来のミラー電子の像は、チャージアップした異物が形成する局所電界の効果によって、実際の大きさよりも大きく検出器７６１に投影される。拡大率は５〜５０倍に及ぶ。典型的な条件では、拡大率が２０〜３０倍であることが多い。拡大された異物のサイズが、検出器７６１の画素サイズの３倍以上あれば、異物として検出可能であるから、二次光学系７４の投影倍率を小さくして検出器７６１の画素サイズを大きくして一度に検出できる面積を大きくすることにより、高速・高スループットな検査が実現できる。
【００６２】
例えば、異物のサイズが直径２０〔ｎｍ〕である場合に、検出器７６１の画素サイズが６０〔ｎｍ〕、１００〔ｎｍ〕、５００〔ｎｍ〕等でよい。この例ように、異物の３倍以上の検出器７６１の画素サイズを用いて異物の撮像及び検査を行うことが可能となる。このことは、ＳＥＭ方式等に比べて、高スループット化のために著しく優位な特徴である。
【００６３】
二次光学系７４は、試料Ｗから反射した電子もしくは試料Ｗの表面２１から放出された二次電子の分布を、検出器７６１に拡大投影する手段である。二次光学系７４は、レンズ７２７、７４０、７４１、と、ＮＡアパーチャ７４２と、検出器７６１と、を有している。電子は、試料Ｗから反射して、対物レンズ７２７及びウィーンフィルター７２６を再度通過する。そして、電子は二次光学系７４に導かれる。二次光学系７４においては、レンズ７４０、ＮＡアパーチャ７４２、レンズ７４１を通して試料Ｗ由来の電子信号を検出器７６１に結像させる。
【００６４】
ＮＡアパーチャ７４２は、二次系の透過率・収差を規定する役目を持っている。異物からの信号(ミラー電子等)と周囲(正常部)の信号の差異が大きくなるようにＮＡアパーチャ７４２のサイズ及び位置が選択される。あるいは、周囲の信号に対する異物からの信号の割合が大きくなるように、ＮＡアパーチャ７４２のサイズ及び位置が選択される。これにより、Ｓ／Ｎを高くすることができる。
【００６５】
例えば、φ５０〜φ３０００〔μｍ〕の範囲で、ＮＡアパーチャ７４２が選択可能であるとする。検出される電子には、ミラー電子と二次放出電子が混在しているとする。このような状況でミラー電子像のＳ／Ｎを向上するために、アパーチャサイズの選択が有利である。この場合、二次放出電子の透過率を低下させて、ミラー電子の透過率を維持できるようにＮＡアパーチャ７４２のサイズを選択することが好適である。
【００６６】
例えば、一次電子ビームの入射角度が３°であるとき、ミラー電子の反射角度がほぼ３°である。この場合、ミラー電子の軌道が通過できる程度のＮＡアパーチャ７４２のサイズを選択することが好適である。例えば、適当なサイズはφ２５０〔μｍ〕である。ＮＡアパーチャ（径φ２５０〔μｍ〕）に制限されるために、二次放出電子の透過率は低下する。したがって、ミラー電子像のＳ／Ｎを向上することが可能となる。例えば、アパーチャ径をφ２０００からφ２５０〔μｍ〕にすると、バックグランド階調（ノイズレベル）を１／２以下に低減できる。
【００６７】
異物は、任意の種類の材料で構成されてよく、例えば半導体、絶縁物、金属等でよく、又はそれらが混在してもよい。異物表面には自然酸化膜等が形成されるので、異物は絶縁材料で覆われることになる。よって、異物の材料が金属であっても、酸化膜にてチャージアップが発生する。このチャージアップが本例に好適に利用される。
【００６８】
検出器７６１は、二次光学系７４により導かれた電子を検出する手段である。検出器７６１は、二次元イメージセンサ７６１１を含んでいる。二次元イメージセンサ７６１１には、二次元方向に複数の画素が配列されている。
【００６９】
二次元イメージセンサ７６１１には、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）半導体センサを適用することができる。例えば、二次元イメージセンサ７６１１には、ＥＢ−ＣＭＯＳセンサが適用されてよい。ＥＢ−ＣＭＯＳセンサは、電子ビーム（二次ビーム）をそれに直接入射させることができる。したがって、光電変換機構や光伝達機構による分解能の劣化が無く、高いＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）及びコントラストを得ることが可能となる。また、ＥＢ−ＣＭＯＳを用いると、小さい異物の弱い信号のＳ／Ｎを上げることが可能である。したがって、より高い感度を得ることができる。Ｓ／Ｎの向上は１．２〜２倍に達する。なお、二次元イメージセンサとして、ＥＢ−ＣＣＤセンサが用いられてもよく、ＥＢ−ＴＤＩセンサが用いられてもよい。
【００７０】
また、二次元イメージセンサ７６１１には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）またはＴＤＩ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）−ＣＣＤが適用されてよい。これらは、電子を光に変換してから信号検出を行うセンサである。そのため、光電変換等の手段が必要である。よって、光電変換やシンチレータを用いて、電子が光に変換される。光の像情報は、光を検知するＴＤＩに伝達される。こうして電子が検出される。
【００７１】
なお、二次元イメージセンサ７６１１の画素数は、２ｋ×２ｋ〜１０ｋ×１０ｋとすることができる。また、二次元イメージセンサ７６１１のデータレートは、１０ＧＰＰＳ以下とすることができる。さらに、二次元イメージセンサ７６１１の画素サイズは１〜１５μｍとすることができる。
【００７２】
画像処理部７６３は、検出器７６１で得られた二次ビーム像に対して、ノイズリダクション処理、積算処理、サブピクセルアライメント等の画像処理を行う。この画像処理部７６３の処理速度は、１０ＧＰＰＳ以下とすることができる。
【００７３】
電子光学装置７０について、さらに説明する。試料Ｗは、ｘ、ｙ、ｚ、θ方向に移動可能なステージ装置５０に設置される。ステージ装置５０と光学顕微鏡８７１により、高精度のアライメントが行われる。そして、写像投影光学系が電子ビームを用いて試料Ｗの異物検査及びパターン欠陥検査を行う。ここで、試料Ｗの表面２１の電位が重要である。表面電位を測定するために、真空中で測定可能な表面電位測定装置がメインチャンバ１６０に取り付けられている。この表面電位測定器が、試料Ｗ上の二次元の表面電位分布を測定する。測定結果に基づき、電子像を形成する二次光学系７４においてフォーカス制御が行われる。試料Ｗの二次元的位置のフォーカスマップが、電位分布を元に製作される。このマップを用いて、検査中のフォーカスを変更制御しながら、検査が行われる。これにより、場所による表面電位の変化に起因する像のボケや歪みを減少でき、精度のよい安定した画像取得及び検査を行うことが可能となる。
【００７４】
また、異物の検査では、異物からのミラー信号を効率よく取得することが重要である。ＮＡアパーチャ７４２の位置は、信号の透過率と収差を規定するので、大変に重要である。試料Ｗの表面２１の一点から出射した二次放出電子は、概ねＬａｍｂｅｒｔのコサイン則に従い放出され、ＮＡ位置では均一に広い領域（例えば、φ３〔ｍｍ〕）に到達する。したがって、二次放出電子は、ＮＡアパーチャ７４２の位置に鈍感である。これに対し、ミラー電子の場合、試料Ｗの表面２１での反射角度が、一次電子ビームの入射角度と同程度となる。そのため、ミラー電子は、小さな広がりを示し、小さなビーム径でＮＡアパーチャ７４２に到達する。例えば、ミラー電子の広がり領域は、二次放出電子の広がり領域の１／２０以下となる。したがって、ミラー電子は、ＮＡアパーチャ７４２の位置に大変敏感である。ＮＡ位置でのミラー電子の広がり領域は、通常、φ１０〜１００〔μｍ〕の領域となる。よって、ミラー電子強度の最も高い位置を求めて、その求められた位置にＮＡアパーチャ７４２の中心位置を配置することが、大変有利である。
【００７５】
このような適切な位置へのＮＡアパーチャ７４２の設置を実現するために、好ましい実施の形態では、ＮＡアパーチャ７４２が、電子コラムの真空中で、１〔μｍ〕程度の精度で、ｘ、ｙ方向に移動される。ＮＡアパーチャ７４２を移動させながら、信号強度が計測される。そして、信号強度が最も高い位置が求められ、その求められた座標位置にＮＡアパーチャ７４２の中心が設置される。
【００７６】
信号強度の計測には、ＥＢ−ＣＣＤ７４５が大変有利に用いられる。これにより、ビームの二次元的な情報を知ることができ、検出器７６１に入射する電子数を求めることができるので、定量的な信号強度の評価が可能となるからである。
【００７７】
あるいは、ＮＡアパーチャ７４２の位置と検出器７６１の検出面の位置とが共役の関係を実現するように、レンズ７４１の条件が設定されてよい。この構成も大変有利である。これにより、ＮＡアパーチャ７４２の位置のビームの像を、検出器７６１の検出面に結像される。したがって、ＮＡアパーチャ７４２の位置におけるビームプロファイルを、検出器７６１を用いて観察することができる。
【００７８】
また、ＮＡアパーチャ７４２のＮＡサイズ（アパーチャ径）も重要である。上述のようにミラー電子の信号領域が小さいので、効果的なＮＡサイズは、１０〜２００〔μｍ〕程度である。
【００７９】
この点に関し、電子の像は、ミラー電子と二次放出電子により形成される。上記のアパーチャサイズの設定により、ミラー電子の割合をより高めることが可能となる。これにより、ミラー電子のコントラストを高めることができ、つまり、異物のコントラストを高めることができる。
【００８０】
更に詳細に説明すると、アパーチャの孔を小さくすると、アパーチャ面積に反比例して二次放出電子が減少する。そのため、正常部の階調が小さくなる。しかし、ミラー信号は変化せず、異物の階調は変化しない。よって、周囲の階調が低減した分だけ、異物のコントラストを大きくでき、より高いＳ／Ｎが得られる。
【００８１】
また、ｘ、ｙ方向だけでなく、ｚ軸方向にアパーチャの位置調整を行えるように、アパーチャ等が構成されてよい。この構成も有利である。アパーチャは、ミラー電子が最も絞られる位置に好適に設置される。これによりミラー電子の収差の低減、及び、二次放出電子の削減を、大変効果的に行うことができる。したがって、より高いＳ／Ｎを得ることが可能となる。
【００８２】
＜電子像追従方式＞
電子光学装置７０について、さらに説明する。図３に示すように、一次光学系７２は、一次ビームの経路に沿って、その経路を囲うように設けられた第１の高圧基準管７０１を備えている。なお、一次光学系７２において、エミッション電流は１０μＡ〜１０ｍＡとすることができ、透過率は２０〜５０％とすることができ、スポットサイズはφ１〜φ１００μｍとすることができ、照射領域のサイズ（照野サイズ）はφ１０〜φ１０００μｍとすることができ、光学系倍率は１０〜１／１０とすることができる。
【００８３】
二次光学系７４における二次ビームの経路の途中には、高速偏向器７４９が設けられている。具体的には、高速偏向器７４９は、ＮＡアパーチャ７４２よりも検出器７６１側に設けられている。この高速偏向器７４９は、多極子（本実施の形態では、１２極）から構成され、二次ビームを任意の方向に偏向すると同時に、４極子場、６極子場および８極子場を重畳して印加することにより、偏向に伴って発生する収差を低減することができる。この偏向方向（偏向量）は、偏向制御装置９０として機能する制御装置２によって制御される。高速偏向器７４９の構成についてはさらに後述する。なお、高速偏向器７４９に用いる多極子は、８極、４極等の多極子であってもよい。
【００８４】
なお、二次光学系７４の結像倍率は１０〜１００００倍とすることができ、二次元イメージセンサ７６１１の１画素で捉える試料のサイズを１〜１０００ｎｍ（１〜１０００ｎｍ／ｐｉｘｅｌ）とすることができ、ＮＡアパーチャ７４２の透過率を１０〜５０％とすることができ、最小欠陥感度を１〜２００ｎｍとすることができる。
【００８５】
制御装置２は、上述のように高速偏向器７４９の偏向方向を制御する偏向制御装置として機能するとともに、電子光学装置７０のその他の動作を制御する電子光学制御装置、ステージ装置５０を制御するステージ制御装置、試料Ｗを搬送するための構成を制御する搬送制御装置、二次元イメージセンサ７６１１の撮像を制御する撮像制御装置等としても機能する。特に、本実施の形態では、検査中にステージ装置５０によって試料Ｗが一定速度で移動するが、制御装置２は、ステージ装置５０を制御して、この試料Ｗの移動制御を行う。なお、図３では、図１及び図２における固定テーブル５１、Ｙテーブル５２、Ｘテーブル５３及び回転テーブル５４の組に符号５６を付して示している。
【００８６】
図５（ａ）は、二次ビームが試料Ｗの移動に追従するように二次ビームを偏向する高速偏向器７４９の動作を説明する図である。図５（ａ）に示すように、試料Ｗが右方向に連続的に移動している場合において、高速偏向器７４９は、試料Ｗ上の位置Ａ１からの二次ビームが二次元イメージセンサ７６１１に二次ビーム像を結像するように二次ビームを偏向し、この試料Ｗが右方向に移動していく間、その移動に伴って、位置Ａ１にあった試料Ｗの部分の二次ビーム像が常に二次元イメージセンサ７６１１上の同じ位置に結像するように、タイムステップｄｔ毎に二次ビームの偏向方向と偏向量を変更する。即ち、高速偏向器７４９は、二次元イメージセンサ７６１１から見ると二次ビーム像が一定時間静止しているように、動作させる。なお、タイムステップｄｔは、試料Ｗの移動速度ｖと二次光学系７４の結像倍率の絶対値Ｍとを積算した二次元イメージセンサ７６１１上の移動速度（像面移動速度）とｄｔとの積が、二次元イメージセンサ７６１１の１画素の大きさを超えない程度である事が望ましく、動作周期としては１００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚが好適である。
【００８７】
このような二次ビームの偏向方向と偏向量の変更（追従）によって、位置Ａ１にあった試料Ｗの部分が移動によって位置Ａ２の位置に到達するまでの間、二次元イメージセンサ７６１１には、常に、最初に位置Ａ１にあった試料Ｗの部分からの二次ビームが入射することになり、この期間（一周期）は、二次元イメージセンサ７６１１は試料Ｗの同じ領域について、二次ビーム像を撮像することになる。位置Ａ１にあった試料Ｗの部分が位置Ａ２に達すると、高速偏向器７４９は、視野領域を再び位置Ａ１に戻す。これによって、現在位置Ａ１にある試料Ｗの先の撮像領域の隣接領域の二次ビーム像を撮像する。二次元イメージセンサ７６１１の視野領域が位置Ａ２から位置Ａ１に戻った後は、同様にして、試料Ｗの移動に追従して、試料Ｗの部分の二次ビーム像が常に二次元イメージセンサ７６１１上の同じ位置に結像するように、高速偏向器７４９によって二次ビームの偏向方向と偏向量をタイムステップｄｔ毎に変更させる。
【００８８】
上記のように二次元イメージセンサ７６１１の視野領域は、位置Ａ１と位置Ａ２との間を往復するが、視野領域には常に一次ビームが照射されていなければならない。これを実現するためには、図５（ｂ）に示すように、一次ビームの照射領域ＥＦが、位置Ａ１における視野領域ＶＦ１と位置Ａ２における視野領域ＶＦ２とをすべてカバーするように一次ビームを試料Ｗに照射すればよく、すなわち、照射領域ＥＦが視野領域２個分の大きさを有していればよい。この場合には、一次ビームの照射領域ＥＦは常にこの位置に固定しておくことができる。
【００８９】
また、図５（ｃ）に示すように、一次ビームの照射領域を試料Ｗ及び視野領域の移動に追従させて、位置Ａ１における照射領域ＥＦ１から位置Ａ２における照射領域ＥＦ２まで移動させてもよい。このときの一次ビームの照射領域の変更は、ウィーンフィルター７２６より電子銃７２１側に配置した高速偏向器（図示せず）によって一次ビームの偏向方向と偏向量を変更することによって行うことができる。
【００９０】
二次光学系７４には、試料である試料Ｗに近い方から順に第２の高圧基準管７０２、第３の高圧基準管７０３、及び第４の高圧基準管７０４が、それぞれ二次ビームの経路に沿って、この経路を囲うように設けられている。第２の高圧基準管７０２は、試料Ｗとビーム分離器としてのウィーンフィルター７２６との間に設けられ、第３の高圧基準管７０３は、ウィーンフィルター７２６よりも二次元イメージセンサ７６１１側に設けられ、第４の高圧基準管７０４は、第３の高圧基準管７０３と検出器７６１との間に設けられる。ＮＡアパーチャ７４２は第３の高圧基準管７０３の内部に設けられ、高速偏向器７４９は第４の高圧基準管７０４の内部に設けられる。
【００９１】
第１の高圧基準管７０１、第２の高圧基準管７０２、第３の高圧基準管７０３、第４の高圧基準管７０４には、それぞれ第１の電圧Ｖ１、第２の電圧Ｖ２、第３の電圧Ｖ３、第４の電圧Ｖ４が印加される。実施の形態では、試料Ｗを接地電位、検出器７６１における検出電圧をＶ５とすると、これらの電圧は、Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３、Ｖ３＞Ｖ４、Ｖ４＝Ｖ５の関係にある。検出器７６１への電子ビームの好適入射エネルギーはその設計段階で予め決まっており、例えば、５ｋｅＶとすると、Ｖ５は５ｋＶである。Ｖ１（＝Ｖ２＝Ｖ３）は、一次ビームや二次ビームの空間電荷効果の影響や取扱の容易さから決定され、２０〜５０ｋＶが望ましい。また、ＮＡアパーチャ７４２に於いて二次ビームの過半はカットされるので、ＮＡアパーチャ７４２から検出器７６１までの光路中の空間電荷効果の影響は軽微であるから、第３の高圧基準管７０３と第４の高圧基準管７０４の接続部はＮＡよりも検出器７６１側に設けられる。このことは、第４の高圧基準管７０４内に配置される高速偏向器７４９の電圧電源の高速応答性を確保する上でも好適である。
【００９２】
一方で、異なる２つの電位が接することにより、バイポテンシャルレンズが形成される。この電位差は強いレンズ作用を起こし、また、接する２つの高圧基準管の電位差によって決まるがゆえに固定焦点距離であるので、このレンズ要素の電子光学設計に於ける取扱いが非常に難しい。
【００９３】
そこで、本実施の形態では、第３の高圧基準管７０３と第４の高圧基準管７０４との間に、中間電極７５０を設けて、この中間電極にＶ３ともＶ４とも異なる電位を印加する。多くはＶ３よりも小さくＶ４よりも大きい電位であるが、Ｖ３より大きくても良いし、Ｖ４より小さくても良い。また、Ｖ３もしくはＶ４と同電位でも良い。これによって、異なる電位が接することによって発生するレンズ作用を調整することができる。さらに、中間電極７５０を、投影レンズ７４１の物面付近に配置して、投影レンズ７４１のフィールドレンズとして用いた。
【００９４】
図６は、高速偏向器と結像レンズと中間電極との組み合わせユニットの構成を示す図である。中間電極７５０は、例えば４０ｋＶの第３の電圧を印加される第３の高圧基準管７０３と、例えば５ｋＶの第４の電圧を印加される第４の高圧基準管７０４との間に、第３の高圧基準管７０３及び第４の高圧基準管７０４に接することなく配置され、例えば５ｋＶ〜２０ｋＶの中間電圧を印加される。
【００９５】
高速偏向器７４９は、二次ビームの偏向を高精度で行うため、上述のように１２極子構造を用いている。１２極は、光軸に対して周方向に等角度間隔で配置されており、制御装置２によって個別に電圧を印加することが可能である。第４の高圧基準管によって第４の電圧Ｖ４に重畳された高速偏向用の電源及びアンプを用いることで、高速偏向器７４９の電圧精度を向上させている。
【００９６】
投影レンズ７４１には、ダブルギャップ型磁場レンズを採用している。上側コイル７４１１と下側コイル７４１２の磁束方向を逆にすることで、二次ビームの像をほぼ無回転で投影させることができる。また、上側コイル７４１１と下側コイル７４１２の磁束の比を変化させることで、像の回転を微調整し、Ｓ字歪と呼ばれる磁場レンズ特有の歪を低減することができる。また、この磁場レンズ用コイル７４１１、７４１２は、２配線方式であり、これによって一定電力で温度を安定化させることができる。
【００９７】
高速偏向器７４９は、投影レンズ７４１の像側焦点位置付近に配置されることが望ましい。
【００９８】
高速偏向器７４９は、試料Ｗの移動に追従するための偏向だけでなく、上述のような二次ビーム像の歪補正や、後述の位置変動補正も行うが、これらの機能は制御装置２によって本来の位置とのずれを元に算出された偏向場を重畳して印加することで実現される。
【００９９】
図３に戻って、位置変動補正について説明する。上述のように、試料Ｗはステージ装置５０によって連続的に一定速度で移動し、高速偏向器７４９は、この試料Ｗの移動に追従して視野領域が移動するように二次ビームの偏向方向を変更するが、このとき、ステージ装置５０による試料Ｗの移動に、意図しない位置変動が加わることがある。上述のように、視野領域の移動の一周期の間には、二次元イメージセンサ７６１１は常に試料Ｗの同一の部分の二次ビーム像を撮像しているが、試料Ｗに意図しない位置変動が加わると、二次元イメージセンサ７６１１の各画素に、試料Ｗの他の部分からの二次ビームが入射するというコンタミネーションが生じる。
【０１００】
上述のように、ステージ装置５０は、サーボモータ、エンコーダ及び各種のセンサ（図示せず）を用いて、複数のテーブルを動作させることにより、ホルダ５５に保持された試料ＷをＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向（図１において上下方向）に、更に試料の支持面に垂直な軸線の回り方向（θ方向）に高い精度で位置決めする。このための構成として、ホルダ５５にはミラー５７１が固定され、主ハウジング３０の内壁にはミラー５７１にレーザビームを照射して、ミラー５７１から反射して戻ってきたレーザが入射されるレーザ干渉計５７２が設けられる。
【０１０１】
本実施の形態の検査装置１では、このホルダ５５に固定されたミラー５７１とレーザ干渉計５７２を位置変動検出手段として用いて、位置変動補正を行う。レーザ干渉計５７２にて検出された試料Ｗの意図しない位置変動は、制御装置２に入力される。制御装置２には、試料Ｗが意図しない位置変動をせずに移動した場合の高速偏向器７４９による二次ビームの偏向方向の変更が指示されているが、制御装置２は、本来の試料Ｗの移動だけでなく、レーザ干渉計５７２にて検出された試料Ｗの意図しない位置変動も考慮して、高速偏向器７４９による二次ビームの偏向方向を決定して、高速偏向器７４９を制御する。なお、制御装置２に、試料Ｗが意図しない位置変動をせずに移動した場合の高速偏向器７４９による二次ビームの偏向方向の変更が指示されていなくてもよく、この場合には、制御装置２は、レーザ干渉計５７２にて検出された、試料Ｗの意図しない位置変動も含む試料Ｗ（を保持したホルダ５５）の位置を検出して、この位置に基づいて高速偏向器７４９による二次ビームの偏向方向を決定して、高速偏向器７４９を制御してもよい。
【０１０２】
以上のように、本実施の形態の電子光学装置７０を含む検査装置１では、試料Ｗが移動している間に、試料Ｗの移動に同期して、試料Ｗの同じ部分の二次ビームが二次元イメージセンサ７６１１の同じ部分に入射するように、二次ビームを偏向する高速偏向器７４９が、試料Ｗの意図しない位置変動によるコンタミネーションを補正する位置変動補正器としても機能するので、二次元イメージセンサ７６１１では精度の高い二次ビーム像が得られる。
【０１０３】
なお、第１の電圧Ｖ１、第２の電圧Ｖ２、第３の電圧Ｖ３、第４の電圧Ｖ４、検出電圧Ｖ５は、上記の例に限られず、例えば、Ｖ１＜Ｖ２、Ｖ２＝Ｖ３、Ｖ３＞Ｖ４、Ｖ４＝Ｖ５の関係であってもよく、すなわち、第１の電圧Ｖ１を第２の電圧Ｖ２及び第３の電圧Ｖ３より小さくしてもよい。一次光学系７２における第１の高圧基準管７０１に印加する電圧Ｖ１を小さくすると、第１の高圧基準管７０１における放電リスクを低減できる。即ち、一次光学系は、第１の高圧基準管７０１内にアパーチャ７２３があり、このアパーチャ７２３において電子銃７２１からのエミッションの５０％以上を吸収するので、リーク電流量は大きく、また、リーク電流量の変動も大きい。これに対して、第１の高圧基準管７０１に印加する第１の電圧Ｖ１を小さくすることで、放電のリスクを低減ないし解消できる。
【０１０４】
また、上記の検査装置１において、第４の高圧基準管７０４に印加する第４の電圧Ｖ４を調整する電圧制御装置を設け、第４の電圧Ｖ４をＶ５と同調して可変としてもよい。このとき、第４の電圧Ｖ４（とＶ５）は、例えば、±１ｋＶの範囲で調整可能としてよい。このように第４の電圧Ｖ４（とＶ５）を調整することで、検出器７６１への入射する二次ビームの電子エネルギー（入射エネルギー）を調整できることになる。これによって、二次元イメージセンサ７６１１のゲイン（すなわち、二次ビーム像の輝度）を調整できる。
【０１０５】
＜ソフトウェアによる再検査シミュレーション＞
図３に戻って、上述したように、電子光学装置７０は、ステージ装置５０に保持された試料である試料Ｗに面ビームである一次ビームを照射して、それによって試料Ｗから発生した二次ビームを検出器７６１に導く。検出器７６１は、図示しない二次元イメージセンサによって二次ビームを捕捉して二次ビーム像の画像を生成し、画像処理部７６３に出力する。
【０１０６】
画像処理部７６３は、検査処理装置として、検出器７６１から入力された二次ビーム像に対して、像処理フィルタ（平均値（Ｍｅａｎ）フィルタ、ガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）フィルタ、中央値（Ｍｅｄｉａｎ）フィルタ等）を用いて画像処理を施し、シェーディング補正をした上で、セル−セル比較、ダイ−ダイ比較、ダイ−データベース比較等の比較処理によって検査を行う。具体的には、画像処理部７６３は、比較処理において差分が所定の閾値を超える部分を欠陥として検出して、欠陥画像を生成する。
【０１０７】
画像処理部７６３は、設定された検査条件パラメータに従って検査を行う。この検査条件パラメータには、セル−セル比較の場合のセル周期、ダイ−ダイ比較の場合のエッジ許容値、欠陥を検出するための閾値、画像処理フィルタ、シェーディング補正値、ダイ−データベース比較のパラメータ、検出したくない欠陥の分類情報が含まれる。なお、この検出したくない欠陥の分類情報は、検査後にＳＥＭでの撮像を行って分類した結果として得られる。
【０１０８】
ところで、試料に生じている欠陥を検査する検査装置において、真の欠陥を確実に検出し、かつ、欠陥でない箇所（疑似欠陥）を検出しないようにするためには、検出閾値等の検査条件を変えながら何度も検査を繰り返し、最適な検査条件を決定する必要がある。
【０１０９】
しかしながら、検査を繰り返すと、検査条件の最適化に時間がかかるという問題がある。また、検査を繰り返すことで、試料にダメージが蓄積したり、試料が汚染されたりするといった問題も生じる。
【０１１０】
そこで、試料に与えるダメージや試料の汚染を回避して少ない検査回数で検査条件を決定するために、本実施の形態の検査装置１には、シミュレーション装置２００が設けられている。画像処理部７６３は、欠陥画像とそれを生成するのに用いた未処理画像（二次ビーム像）をシミュレーション装置２００に出力する。
【０１１１】
シミュレーション装置２００は、シミュレーション処理部２０１と、入力部２０２と、モニタ２０３と、を備えており、例えば入力手段とモニタと演算処理ユニット、メモリ、記憶装置、入出力ポート等を備えた汎用のコンピュータによって構成される。シミュレーション処理部２０１は、本実施の形態の検査結果レビュープログラムが演算処理ユニットによって実行されることで実現される。この検査結果レビュープログラムは、ネットワークを通じてシミュレーション装置２００に提供されてもよく、シミュレーション装置２００が記憶媒体に記憶された検索結果レビュープログラムを読み出すことでシミュレーション装置２００に提供されてもよい。このようにして提供された検索結果レビュープログラムは、シミュレーション装置２００の記憶装置に記憶され、そこから読み出されて実行されることで、シミュレーション処理部２０１が構成される。
【０１１２】
シミュレーション処理部２０１は、検査装置１００から入力した二次ビーム像に対して、検査条件パラメータを変更しながら、再検査シミュレーションを行い、最適な検査条件パラメータを決定する。シミュレーション処理部２０１が再検査シミュレーションのために変更する検査条件パラメータには、セル−セル比較の場合のセル周期、ダイ−ダイ比較の場合のエッジ許容値、欠陥を検出するための閾値、画像処理フィルタ、シェーディング補正値、ダイ−データベース比較のパラメータ、検出したくない欠陥の分類情報等が含まれる。
【０１１３】
図１７は、シミュレーション装置２００の動作を示すフロー図である。まず、電子光学装置７０は検査を行い、画像処理部７６３は検査結果をシミュレーション装置２００に出力する（ステップＳ３３１）。このとき、画像処理部７６３は、検査結果とともに、その検査結果を得るのに用いた未処理画像（二次ビーム像）、及び検出したくない欠陥の分類情報もシミュレーション装置２００に出力する。シミュレーション装置２００では、シミュレーション処理部２０１がこの検査結果を読み込んで、欠陥画像を生成し、モニタ２０３に表示する（ステップＳ３３２）。
【０１１４】
次に、シミュレーション処理部２０１は、検査条件を変更して再検査シミュレーションを実行し（ステップＳ３３３）、それによって得られた再検査結果を出力する（ステップＳ３３４）。この再検査シミュレーションでは、電子光学装置７０における検査と同様に、検出したくない欠陥の分類情報にある欠陥については検出しないようにする。シミュレーション処理部２０１は、ステップＳ３３４で得られた再検査結果を読み込んで、欠陥画像を生成し、モニタ２０３に出力する（ステップＳ３３５）。
【０１１５】
次に、この再検査によって得られた欠陥画像を評価することで、検査条件が最適であるかが判断され（ステップＳ３３６）、検査条件が最適でなければ（ステップＳ３３６でＮＯ）、ステップＳ３３３に戻って、検査条件を変更して再検査シミュレーションを実行する（ステップＳ３３３）。このように検査条件パラメータを変えながらの再検査シミュレーションを繰り返して、検査条件が最適になったときは（ステップＳ３３６でＹＥＳ）、その最適になった検査条件を電子光学装置７０で採用する検査条件として決定し（ステップＳ３３７）、処理を終了する。シミュレーション処理部２０１は、検索条件が最適であるか否かは、例えば、入力部２０２からの入力に基づいて判断してよい。
【０１１６】
以上のように、本実施の形態によれば、電子光学装置７０において実際の検査を行ったうえで、シミュレーション装置２００で電子光学装置７０から出力された欠陥画像及び未処理画像を用いて、検査条件を変えながら検査結果レビューソフトウェアによって再検査シミュレーションを行うので、少ない検査回数で検査条件の最適化が可能となり、検査条件を最適化するための時間を短縮できる。また、電子光学装置７０による実際の検査を繰り返す必要がないので、試料へのダメージを減少させることができ、試料の汚染を減少できる。
【０１１７】
（第１の実施形態）
次に、図３および図４に示したウィーンフィルター７２６について詳しく説明する。ウィーンフィルター７２６は、そこで発生する直交する平行磁界と平行電界の効果により、一次光学系７２からの一次ビームを偏向して下方の試料Ｗに導くとともに、試料Ｗで発生した二次ビームを上方の検出器７６１に導くものである。まずは、比較例を説明する。
【０１１８】
図１３は、比較例に係るウィーンフィルター７２６’の断面図である。図１３（ａ）に示すウィーンフィルター７２６’は、複数の電磁極９０’と、個々の電磁極９０’に巻回されたコイル（図示せず）と、シールド部材９１’とを有する。
【０１１９】
シールド部材９１’は、電磁極９０’とコイルを覆うように配置され、シールド部材９１’内に磁界及び電界を閉じ込める。シールド部材９１’には、入射孔９２’と、中間孔９３’と、出射孔９４’とが形成されている。入射孔９２’に一次ビームが入射する。この一次ビームは電磁極９０’が発生する磁界と電界の作用で偏向し、中間孔９３’から出射する。さらに、試料Ｗから発生した二次ビームは中間孔９３’に入射し、直進して出射孔９４’から出射する。
【０１２０】
ここで、図３及び図４に示すように一次ビームは斜め上方から（より正確には、鉛直方向とはずれた角度から）入射されるので、入射孔９２’は一次ビームの入射角度に沿った斜めの孔となっている。そして、比較例においては、入射孔９２’の出口面９２ｂ’は水平面上にある。
【０１２１】
図１３（ｂ）に示すように、入射孔９２’に入射される一次ビームは空間的な拡がりを持っている。ここでは、一次ビーム光軸を中心に３０°ピッチで配置されたビームＢ１〜Ｂ４が、一次ビーム光軸と平行に入射孔９２’からウィーンフィルター７２６’の内部に入射する様子を示す。
【０１２２】
図１４は、比較例に係るウィーンフィルター７２６’において、図１３（ｂ）に示した一次ビームＢ１〜Ｂ４の電界方向及び磁界方向の、一次光学系の光軸に対する相対距離の推移を示す図である。同図の横軸は一次光学系の光軸の進行方向距離である。また、同図の縦軸は、一次光学系の光軸との相対位置である。
【０１２３】
図示のように、電界方向に対しては、入射孔９２’の中心から外れた位置から一次光学系の光軸と平行に入射した一次ビームＢ１〜Ｂ４は、入射孔９２’を通過した後一次光学系の光軸に近づき、やがて特定の距離ｚｏで一点に集束する。しかしながら、磁界方向に対しては、入射孔９２’の中心から外れた位置から一次光学系の光軸と平行に入射した一次ビームＢ１〜Ｂ４は入射孔９２’を通過後一旦一次光学系の光軸から遠ざかり、中間孔９３’の手前付近から一転一次光学系の光軸に近づくようになる。このような一次ビームの軌道が何故発生するかについては、まだ明確にはわかっていないが、おそらく、一次ビーム入射側に位置する電磁極９０’の電位（正に大）とシールド部材９１’の間に発生する電界（ポテンシャルの変化）により、軌道の位置による偏向特性に差が生じてこのような結果になっているものと思われる。いずれにせよ、このような極端な非スティグマティックな集束特性は、光学設計の難易度が増し、また、この非スティグマティックな集束特性を補正するための新たな光学要素を追加する必要が生じる。
そこで、本実施形態では次のようにする。
【０１２４】
図８は、本実施形態に係るウィーンフィルター７２６の断面図である。図８（ａ）に示すように、ウィーンフィルター７２６は、複数（８つ以上）の電磁極９０と、電磁極９０を覆うように配置されたシールド部材９１とを有する。電磁極９０は一次ビームを偏向させ、二次ビームを直進させるための磁界及び電界を発生させる。シールド部材９１は、例えばパーマロイＣのような軟磁性体から成る。シールド部材９１には、入口面９２ａ及び出口面９２ｂを有する入射孔９２と、中間孔９３と、出射孔９４とが設けられる。なお、入射孔９２に物理的な入口面９２ａ及び出口面９２ｂがあるわけではないが、仮想的な面を想定してこのように呼ぶ。入射孔９２は、一次ビームを通過させる用途として１か所あれば良いが、電場および磁場の対称性を考慮して、二次ビームの光軸に対して回転対称に複数か所開いていても良い。
【０１２５】
図９は、複数の電磁極９０を模式的に示す斜視図である。本ウィーンフィルター７２６は二次ビームの光軸に対して周方向に等間隔に並んだ８つの導電材料かつ軟磁性材料からなる電磁極９０から構成される。また、各電磁極９０にはコイル９０ａが巻回されている。個々の電磁極９０は、それぞれ異なる電位を印加可能であり、一次ビームが入射する方向を基準として、個々の電磁極９０の配置位相角の余弦に電圧ＶＥをかけた電位を各電磁極９０に印加すると、電磁極９０で囲まれた二次ビーム光軸近傍に均一平行電界が発生する。また、個々のコイル９０ａには、それぞれ異なる電流を与える事が可能であり、一次ビームが入射する方向を基準として、個々の電磁極９０の配置位相角の正弦に電流ＩＢをかけた電流を各コイル９０ａに与える事で、先述の均一平行電界と直交する均一平行磁界が二次ビームの光軸近傍に発生する。この電界及び磁界により、８つの電磁極９０の内側の空間（以下、ビーム通過孔９０ｂという）を通る一次ビームが偏向される。さらに、電圧ＶＥと電流ＩＢを調整する事によって、入射孔９２から入射した一次ビームが偏向されて中間孔９３から出射し、かつ中間孔９３から入射した二次ビームが直進して、出射孔９４から出射する。
【０１２６】
図１０は、シールド部材９１の断面を斜めから見た図を模式的に示す図である。図８（ａ）および図１０を参照して、シールド部材９１の形状について説明する。なお、本実施形態では、一次ビームが斜め４５度上方から（より詳しくは、鉛直方向から４５度傾けた角度）入射されることを想定している。
【０１２７】
シールド部材９１は、シールド部材９１中の磁束密度がその材料の飽和磁束密度の例えば半分以下で使用するように厚さや配置を考慮して設計される。また、電磁極９０で発生される均一平行電界と均一平行磁界が限られた領域にのみ存在するようにするため、シールド部材９１の電子の出入孔に於いては、電子軌道に沿って一定度の長さを持つシールド形状にする事が肝要である。
【０１２８】
シールド部材９１下部は、中央が鉛直上向きに屈曲しており、この屈曲した面９１ａにより中間孔９３が形成される。同じ中間孔９３形状は、シールド部材９１下部の中央を鉛直下向きに屈曲させても、シールド部材９１下部の板厚を大きくしても実現できるが、いずれも電磁極９０との距離が小さくなり、シールド部材９１内の磁束密度が大きくなるので、本構成が望ましい。
【０１２９】
シールド部材９１上部の上面に於いて、一次ビームの軌道と概ね直交する面９１ｂを形成し、そこに入射孔９２を形成する。さらに、シールド部材９１上部の上面の中央を鉛直下向きに屈曲させ、この屈曲した面９１ｃに出射孔９４が形成される。面９１ｂは、一次ビームの軌道に沿ったシールドの長さが例えば入射孔９２の直径の５倍以上あれば、一次ビームとの交差角が概ね直角でなくても構わない。
【０１３０】
シールド部材９１上部の下面は、ほぼ鉛直方向の面９１ｄを形成し、そこに入射孔の出口面９２ｂが設けられる。鉛直方向の面の上端は水平方向に屈曲して延び、その後鉛直下向きに伸びている。
【０１３１】
入射孔９２の入口面９２ａは一次ビームと直交しており、より詳しくは水平方向から４５度傾けて設けられる。また、入射孔９２は一次ビームの入射角度に合わせて、斜め４５度に傾いている。また、本実施形態では、比較例と異なり、入射孔９２の出口面９２ｂは非水平であり、より詳しくは鉛直である。この出口面９２ｂから出射した一次ビームが、電磁極９０によって発生した電界及び磁界内に入射する。
【０１３２】
中間孔９３は、電磁極９０におけるビーム通過孔９０ｂの下方にあり、電磁極９０により偏向された一次ビームが、ウィーンフィルター７２６の下方に置かれた試料Ｗに向かって出射する。また、中間孔９３には試料Ｗから発生した二次ビームが入射する。二次ビームは、電磁極９０が発生する平行電界によるクーロン力と平行磁界によるローレンツ力の釣り合いによって、偏向されることなく鉛直上向きに進む。
【０１３３】
出射孔９４は、電磁極９０におけるビーム通過孔９０ｂの上方にあり、二次ビームがウィーンフィルター７２６の上方に配置された検出器に向かって出射する。
【０１３４】
なお、図８（ｂ）に示すように、入射孔９２に入射される一次ビームは空間的な拡がりを持っている。ここでは、一次ビーム光軸を中心に３０°ピッチで配置されたビームＢ１〜Ｂ４が、一次ビーム光軸と平行に入射孔９２の入口面９２ａからウィーンフィルター７２６の内部に入射する様子を示す。
【０１３５】
図１１は、本実施形態に係るウィーンフィルター７２６における一次ビームＢ１〜Ｂ４の電界方向及び磁界方向の、一次光学系の光軸に対する相対距離の推移を示す図である。同図の縦軸および横軸は図１４と同様である。本実施形態によれば、ビームＢ１〜Ｂ４のいずれも、電界方向及び磁界方向のいずれにも、特定の距離ｚｏで集束している。
【０１３６】
このように、比較例（図１３および図１４）と本実施形態（図８〜図１１）とで集束特性が異なる理由は、シールド部材９１の形状が異なり、そのためシールド部材９１内に形成される電位分布、電界、磁界、並びにその端面への入射角が異なるためである。より詳しく説明する。
【０１３７】
裏克己著「ナノ電子光学」（共立出版）１６３〜１６５ページにあるとおり、磁界端面へ非垂直に電子ビームが入射すると、電子ビームに対して、入射角に応じて、集束する方向に力が作用したり、発散する方向に力が作用したりする。同様な事が電界端面に於いても起こり得る。ただし、端面斜め入射により発生する力は、比較例に於いて、電界方向に発散方向、磁界方向に集束方向であり、軌道計算の結果とは逆方向である。よって、別の効果、例えば、電子ビームの持つポテンシャルとウィーンフィルター内の軌道周辺の空間電位の違いによって発生する力、が支配的に作用している可能性もある。
【０１３８】
いずれにせよ、シールド部材９１の形状、特に入射孔９２における出口面９２ｂの角度（つまり、電磁極９０によって発生した電界及び磁界への入射角度）は、数値解析を利用して、入射される一次ビームの電界方向の集束特性、及び、磁界方向の集束特性に応じて適宜定めればよい。より具体的には、出口面９２ｂの角度は、電界方向の集束特性と、磁界方向の集束特性とのずれが減少するような（望ましくは一致するような）角度に設定される。言い換えると、出口面９２ｂの角度は、電界方向の集束位置と、磁界方向の集束位置とのずれが減少するような（望ましくは一致するような）角度に設定される。
【０１３９】
図１２は、変形例に係るウィーンフィルター７２６の断面図であり、図８との相違点を中心に説明する。本変形例では、一次ビームが斜め３５度上方から入射されることを想定している。ウィーンフィルター７２６においても、入射孔９２における出口面９２ｂは非水平である。
【０１４０】
シールド部材９１上部の下面の形状、および、シールド部材９１上部の上面の形状は、図８とほぼ同様であるが、面９１ｂの傾斜角度が異なる。
【０１４１】
シールド部材９１上部の下面は、ほぼ５５°に傾斜した面９１ｄを形成し、そこに入射孔の出口面９２ｂが設けられる。傾斜した面９１ｄの上端は水平方向に延び、その後鉛直下向きに屈曲している。
【０１４２】
入射孔９２の入口面９２ａは一次ビーム入射角とほぼ直交するように傾斜して設けられる。また、入射孔９２は一次ビームの入射角度に合わせて、斜め３５度になっている。入射孔９２の出口面９２ｂはやはり傾いており、この出口面９２ｂから出射した一次ビームが、電磁極９０によって発生した電界及び磁界に入射される。
【０１４３】
このように、一次ビームが４５以外の角度で入射される場合も、その入射角度に合わせてシールド部材９１の形状、特に入射孔９２における出口面９２ｂの角度を上述したように適宜定めればよい。
【０１４４】
このように、本実施形態では、入射孔９２の出口面９２ｂを非水平とし、一次ビームの入射角度に合わせて適切な角度に設定する。すると、入射孔９２から一次ビームの光軸と平行に入射した一次ビームは、磁界方向と電界方向でほぼ同じ進行距離で一点に集束する。したがって、新たな光学要素を付加することなく、一次ビームの二方向集束を達成できる。また、シールド部材の形状を変化させるだけであり、電極や磁極の形状を非対称に変化させる必要がないので、より簡便に二方向集束が実現でき、同時に二次ビームの直進性を損ないがちな要因がない。
【０１４５】
本実施形態で、８極以上の電磁極９０で構成する理由は、単に、ビーム通過孔９０ｂに亘って広い範囲で均一平行電界と均一平行磁界を形成する、というだけではない。単純に直交する均一平行電界と均一平行磁界を与えただけでは、二次ビームに於いて、例えビーム直進条件に調整してビームを通過させても、電界方向のみに集束作用が発生する。これは、通過ビームのポテンシャルと、空間の電位分布の差異によって発生する作用であり、なくす事はできない。これにより、ウィーンフィルターの電子ビーム進行方向下流側に開口アパーチャを配置する際、電界方向と磁界方向で最適位置が異なってしまうため、最適位置に配置できないという問題があった。
【０１４６】
本実施形態の電磁極９０であれば、四極子電界や四極子磁界をビーム通過孔９０ｂに重畳して発生させる事が可能であり、発生した四極子電界や四極子磁界によって、電界方向のビーム集束作用を緩和させ、同時に磁界方向に新たに集束作用を付与する事で、直進通過ビームの二方向集束が達成でき、開口アパーチャも最適位置に配置可能となる。
【０１４７】
重畳して発生させる四極子電界や四極子磁界は、両方発生してもよいが、どちらか片方でも二方向集束は達成可能である。
【０１４８】
（第２の実施形態）
次に説明する第２の実施形態は、より具体的な実施例である。
図１５は、電子発生源としての電子銃７２１、一次光学系７２、二次光学系７４および検出器７６１の概略構成を示す図である。
【０１４９】
一次光学系７２は照射系であり、ガンレンズ１０２１（図３のレンズ７２２に対応）、Ｅ×Ｂフィルタ１０２２（ビームセパレータ、図３のウィーンフィルター７２６に対応）、対物レンズ１０２３（図３のレンズ７２７に対応）およびカソードレンズ１０２４などから構成される。
【０１５０】
ガンレンズ１０２１は、電子銃７２１からの光電子（以下、１次ビームという）の形状を５倍程度に拡大するとともに、１次ビームを２０〜３０ｋＶまで加速する。Ｅ×Ｂフィルタ１０２２は光電子を４５度偏向して、１次ビームをＥＵＶマスクなどの試料Ｗに向ける。対物レンズ１０２３は光電子の形状を１／５倍程度に縮小する。カソードレンズ１０２４は１次ビームを減速する。以上により、ランディング電圧０〜１ｋＶで試料Ｗの表面に１次ビームが照射される。
【０１５１】
二次光学系７４は投影系であり、カソードレンズ１０２４、対物レンズ１０２３、Ｅ×Ｂフィルタ１０２２、転送レンズ１０３１（図３のレンズ７４０に対応）、開口絞り１０３２（図３のＮＡアパーチャ７４２に対応）、ズームレンズ１０３３（図３のレンズ７４１に対応）、投影レンズ１０３４、静電偏向器１０３５（図３の高速偏向器７４９に対応）などから構成される。なお、カソードレンズ１０２４、対物レンズ１０２３およびＥ×Ｂフィルタ１０２２は一次光学系７２と共用される。
【０１５２】
カソードレンズ１０２４は試料Ｗから放出された電子（以下、２次放出電子という）を２０〜３０ｋＶに加速する。対物レンズ１０２３は２次放出電子による像（以下、電子像という）を５倍程度に拡大する。Ｅ×Ｂフィルタ１０２２は２次放出電子を直進させる。転送レンズ１０３１は電子像を２倍程度に拡大する。ズームレンズ１０３３は電子像を回転角度一定で２．２９〜５倍（可変）に拡大する。投影レンズ１０３４は電子像を１０倍程度に拡大する。静電偏向器１０３５は電子像を偏向する。以上により、２次放出電子は検出器７６１上で結像し、試料Ｗの電子像が検出される。
【０１５３】
図１６は、二次光学系７４における２次放出電子の軌道を模式的に示す図である。図示のように、軸上の２次放出電子は、ズームレンズ１０３３の倍率に関わらず検出器７６１の中心に結像する。一方、軸外の２次放出電子は、検出器７６１上のズームレンズ１０３３の倍率に応じた位置に結像する。より具体的には、倍率が大きいほど、検出器７６１の中心から離れた位置に結像する。
【０１５４】
ここで、検出器７６１におけるセンサとして、検査の高スループット化にはＣＭＯＳセンサが好適である。この場合、所定時間継続してＣＭＯＳセンサ上に２次放出電子を結像させる必要がある。そこで、本検査装置は以下に説明するイメージトラッキング機能を搭載する。
【０１５５】
図１７Ａ〜図１７Ｄは、イメージトラッキング機能を説明する図である。試料Ｗはステージ装置５０（より正確には、ステージ装置５０上のホルダ）に保持され、同図ではステージ装置５０が左方向に移動する例を示している。ただし、照射領域５０ａは静止している。また、検出器７６１の一部が投影領域７６１ａであるとする。
【０１５６】
図１７Ａに示すように、試料Ｗ上の画像取得領域Ｗ１の撮像開始時には、画像取得領域Ｗ１は検出器７６１における投影領域７６１ａの右側下方に位置している（より正確には、画像取得領域Ｗ１の中心は投影領域７６１ａ中心の右側下方に位置している）。そこで、２次放出電子が左に偏向するよう、静電偏向器１０３５の左側の電極３５ａに正電圧（例えば６０Ｖ）を、右側の電極３５ｂに負電圧（例えば−６０Ｖ）を印加する。これにより、画像取得領域Ｗ１からの２次放出電子は検出器７６１中心に結像する。
【０１５７】
ステージ装置５０が左に移動するにつれて、電極３５ａ，３５ｂに印加する電圧の絶対値を小さくしていく。２次放出電子の偏向量を小さくするためである。
【０１５８】
図１７Ｂに示すように、ステージ装置５０がさらに左に移動して、画像取得領域Ｗ１が投影領域７６１ａの直下に位置した場合、電極３５ａ，３５ｂに印加する電圧を０Ｖとする。２次放出電子を偏向する必要がないためである。
【０１５９】
ステージ装置５０がさらに左に移動するにつれて、左側の電極３５ａには負電圧を、右側の電圧３５ｂには正電圧を印加し、徐々にその絶対値を大きくしていく。２次放出電子を右に偏向させるためである。
【０１６０】
図１７Ｃに示すように、画像取得領域Ｗ１の撮像終了時には、電極３５ａ，３５ｂに印加される電圧の絶対値が最大となり、例えば左側の電圧に−６０Ｖ、右側の電圧に６０Ｖが印加される。
【０１６１】
以上のようにして、ステージ装置５０が移動しても、試料Ｗにおける画像取得領域Ｗ１は検出器７６１の投影領域７６１ａ上に固定して結像される。
【０１６２】
図１７Ｃにおいて画像取得領域Ｗ１の撮像が終了すると、隣接する画像取得領域Ｗ２の撮像が開始される。そのため、図１７Ｄに示すように、電極３５ａ，３５ｂに印加する電圧の符号を高速に切り替えて図１７Ｄと同様の電圧とする。
【０１６３】
このように、ステージ装置５０の移動に合わせて静電偏向器１０３５の電極３５ａ，３５ｂに印加する電圧を制御することで電子像を偏向し、検出器７６１上の一定の位置に所定期間継続して電子像を結像させることができる。なお、ステージ装置５０の移動量と、電極３５ａ，３５ｂに印加すべき電圧との関係は予め実験や計算で把握しておく。そして、図１の装置２がステージ装置５０の移動と電圧の制御とを連動させて行えばよい。
【０１６４】
このようなイメージトラッキングにおいて、結像される電子像に歪が発生しないようにするためには、静電偏向器１０３５の電極３５ａ，３５ｂに印加する電圧のみならず、２次放出電子がＥ×Ｂフィルタ１０２２を正確に直進することも重要であり、そのためにはＥ×Ｂフィルタ１０２２においてウィーン条件を確立させる必要がある。
【０１６５】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、Ｅ×Ｂフィルタ１０２２のそれぞれ模式的断面図および模式的上面図である。また、図８Ｃは、Ｅ×Ｂフィルタ１０２２における電磁極の模式的断面図である。
【０１６６】
Ｅ×Ｂフィルタ１０２２は、例えば等間隔に並んだ８個の電磁極１２２１ａ〜１２２１ｇと、これらを覆う例えば純鉄製のヨーク１２２２とを有する。ヨーク１２２２の上面および下面には穴１２２３が形成されており、ヨーク１２２２の上面の穴１２２３、電磁極１２２１ａ〜１２２１ｇの間およびヨーク１２２２の下面の穴１２２３をこの順に１次ビームが通過するとともに、ヨーク１２２２の下面の穴１２２３、電磁極１２２１ａ〜１２２１ｇの間およびヨーク１２２２の上面の穴１２２３をこの順に２次放出電子が通過する。
【０１６７】
電磁極１２２１ａ〜１２２１ｇに電圧が印加されることで、電子の通過経路に電界が形成される。また、電磁極１２２１ａ〜１２２１ｇにはコイル１２２４が巻回されており、電流が供給されることで、電子の通過経路に磁界が形成される。適切な電界および磁界を形成することにより、１次ビームを４５度偏向させ、かつ、２次放出電子を直進させることができる。
【０１６８】
そのためには、電子の通過経路に沿って互いに等しい電界および磁界を形成してウィーン条件を確立する必要がある。
【０１６９】
図１９Ａおよび図１９Ｂは、図１８Ａにおける破線部分（Ｅ×Ｂフィルタ１０２２の中心Ａから下端Ｂ）の正規化した電界および磁界を模式的に示す図である。図１９Ａに示すように、電界および磁界が一致しない場合、ウィーン条件が確立せず、２次放出電子が直進しない。これに対し、図１９Ｂに示すように、電界および磁界をできるだけ一致させることでウィーン条件が確立し、２次放出電子を直進させることができる。
【０１７０】
そのためには、Ｅ×Ｂフィルタ１０２２の形状、例えばヨーク１２２２の形状を適切に設計すればよい。より具体的には、図１８Ａに示すように、ヨーク１２２２の形状として、上面および下面の穴１２２３の径Ｄ、上面および下面の厚さｔ、上面あるいは下面の電磁極１２２１ａ〜１２２１ｇとの距離Ｌの少なくとも１つを調整することができる。ヨーク１２２２における穴１２２３の近傍はシールドフランジとも呼ばれ、シールドフランジを適切に設計すればよいとも言える。
【０１７１】
実際には、穴１２２３の径Ｄ、電界および磁界を計測あるいはシミュレーションしながら厚さｔおよび距離Ｌを試行錯誤することでこれらを最適化することができる。例えば、電磁極１２２１ａ〜１２２１ｇに印加される電圧により距離Ｌをそれほど小さくできないため、距離Ｌを固定し、最適な穴の径Ｄおよび厚さｔを探ってもよい。
電界と磁界とが完全に一致するのが望ましいが、ほぼ一致していればよく、その基準として、特定の位置における電界と磁界との差の最大値が所定値以下となるようにしたり、電界と磁界との差の積算値が所定値以下となるようにしたりすればよい。
【０１７２】
このように、本実施形態では、Ｅ×Ｂフィルタ１０２２の形状、特にヨーク１２２２の形状を設計することで、精度よく１次ビームを４５度偏向し、かつ、２次放出電子を直進させることができる。その結果、検出器７６１に結像される電子像の歪を抑えることができる。このようなＥ×Ｂフィルタ１０２２を用いることで、検出器７６１としてＣＭＯＳセンサを適用することができ、検査のスループットを向上できる。
【０１７３】
図２０Ａおよび図２０Ｂは、検出器７６１に投影される電子像の歪を計算したシミュレーション結果である。図２０Ａは、図１７Ｂに示すように、画像取得領域Ｗ１が投影領域７６１ａの直下に位置し、静電偏向器１０３５による偏向がない場合である。図示のように、ほぼ歪はない。図２０Ｂは、図１７Ａに示すように、画像取得領域Ｗ１が投影領域７６１ａの右側下方に位置し、静電偏向器１０３５により２次放出電子が左に偏向される場合である。図示のように画像取得領域Ｗ１が投影領域７６１ａの直下にない場合でも歪を小さくできている。
【０１７４】
本実施形態に基づいて、以下のような偏向器（Ｅ×Ｂフィルタ、ウィーンフィルタ）、より具体的には、斜め上方から入射した一次ビームの向きをほぼ鉛直下方向に変えて出射し、かつ、鉛直上向きに入射した二次ビームの向きをほとんど変えずに出射させる偏向器が想到される。
［１］
コイル（１２２４）が巻回された複数の電磁極（１２２１ａ〜１２２１ｇ）と、
穴（１２２３）が設けられ、前記複数の電磁極（１２２１ａ〜１２２１ｇ）を覆うヨーク（１２２２）と、を有し、
前記複数の電磁極（１２２１ａ〜１２２１ｇ）の間および前記ヨーク（１２２２）の穴（１２２３）を電子が通過する偏向器（１０２２）であって、
前記電磁極（１２２１ａ〜１２２１ｇ）に印加される電圧によって生じる電界と、前記コイル（１２２４）に流れる電流によって生じる磁界と、が前記電子の通過経路に沿って略一致する形状である偏向器（１０２２）。
【０１７５】
［２］
前記電磁極（１２２１ａ〜１２２１ｇ）に印加される電圧によって生じる電界と、前記コイル（１２２４）に流れる電流によって生じる磁界と、が前記電子の通過経路に沿って略一致するよう、前記ヨーク（１２２２）の穴（１２２３）の径、前記ヨーク（１２２２）と前記電磁極（１２２１ａ〜１２２１ｇ）との距離、前記ヨーク（１２２２）の厚さが設計される、［１］記載の偏向器（１０２２）。
【０１７６】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
【符号の説明】
【０１７７】
９０：電磁極、９０ａ：コイル、９０ｂ：ビーム通過孔、９１：シールド部材、９１ａ〜９１ｄ：面、９２：入射孔、９２ａ：入口面、９２ｂ：出口面、９３：中間孔、９４：出射孔、１０２２：Ｅ×Ｂフィルタ、１２２１ａ〜１２２１ｇ：電磁極、１２２２：ヨーク、１２２３：穴
【図１】
2018010714.tif 000003
【図２】
2018010714.tif 000004
【図３】
2018010714.tif 000005
【図４】
2018010714.tif 000006
【図５】
2018010714.tif 000007
【図６】
2018010714.tif 000008
【図７】
2018010714.tif 000009
【図８】
2018010714.tif 000010
【図９】
2018010714.tif 000011
【図１０】
2018010714.tif 000012
【図１１】
2018010714.tif 000013
【図１２】
2018010714.tif 000014
【図１３】
2018010714.tif 000015
【図１４】
2018010714.tif 000016
【図１５】
2018010714.tif 000017
【図１６】
2018010714.tif 000018
【図１７Ａ】
2018010714.tif 000019
【図１７Ｂ】
2018010714.tif 000020
【図１７Ｃ】
2018010714.tif 000021
【図１７Ｄ】
2018010714.tif 000022
【図１８Ａ】
2018010714.tif 000023
【図１８Ｂ】
2018010714.tif 000024
【図１８Ｃ】
2018010714.tif 000025
【図１９Ａ】
2018010714.tif 000026
【図１９Ｂ】
2018010714.tif 000027
【図２０Ａ】
2018010714.tif 000028
【図２０Ｂ】
2018010714.tif 000029