(57)【要約】      （修正有）【課題】光学系を使ってマルチビームを照射する場合に、少なくともディストーション（歪曲収差）を個別に補正可能な装置を提供する。【解決手段】マルチ荷電粒子ビーム照射装置は、試料を載置するステージ１０５と、荷電粒子ビームが通過する位置に複数の第１の開口部が形成され、第１の電位が印加される上段電極基板２１７と、荷電粒子ビームの進行方向に対して上段電極基板の下流側に配置され、対応する第１の開口部の中心からシフトした位置を中心とする少なくとも１つの第２の開口部を含む、複数の第１の開口部に対応する複数の第２の開口部が形成され、第２の電位が印加される中段電極基板２１８と、中段電極基板のさらに下流側に配置され、複数の第１の開口部と同様の位置に複数の第３の開口部が形成され、第１の電位が印加される下段電極基板２１９と、各電極基板を通過した荷電粒子ビームを試料上に照射する荷電粒子ビーム光学系と、を備える。【選択図】図１
2019186140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置するステージと、
マルチ荷電粒子ビームが通過する位置に複数の第１の開口部が形成され、第１の電位が印加される上段電極基板と、
前記マルチ荷電粒子ビームの進行方向に対して前記上段電極基板の下流側に配置され、対応する第１の開口部の中心からシフトした位置を中心とする少なくとも１つの第２の開口部を含む、前記複数の第１の開口部に対応する複数の第２の開口部が形成され、第２の電位が印加される中段電極基板と、
前記マルチ荷電粒子ビームの進行方向に対して前記中段電極基板の下流側に配置され、前記複数の第１の開口部と同様の位置に複数の第３の開口部が形成され、前記第１の電位が印加される下段電極基板と、
前記上段電極基板と前記中段電極基板と前記下段電極基板とを通過した前記マルチ荷電粒子ビームを前記試料上に照射する荷電粒子ビーム光学系と、
を備えたことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム照射装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第２の開口部の中心のシフト量は、前記試料面に照射される対応するビームの設計位置からのずれ量を補正する量に設定されることを特徴とする請求項１記載のマルチ荷電粒子ビーム照射装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第２の開口部は、楕円形に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のマルチ荷電粒子ビーム照射装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの第２の開口部は、高次の回転対称性の形状に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のマルチ荷電粒子ビーム照射装置。
【請求項５】
荷電粒子ビーム光学系を用いて、マルチ荷電粒子ビームを試料に照射した場合における各ビームの設計位置からのずれ量を測定する工程と、
前記マルチ荷電粒子ビームが通過する位置に複数の第１の開口部が形成される上段電極基板と、前記マルチ荷電粒子ビームの進行方向に対して前記上段電極基板の下流側に配置され、前記マルチ荷電粒子ビームのビーム毎に個別にずれ量を補正するように対応する第１の開口部の中心からシフトした位置を中心とする少なくとも１つの第２の開口部を含む、前記複数の第１の開口部に対応する複数の第２の開口部が形成される中段電極基板と、前記マルチ荷電粒子ビームの進行方向に対して前記中段電極基板の下流側に配置され、前記複数の第１の開口部と同様の位置に複数の第３の開口部が形成される下段電極基板と、を有するレンズアレイを製作する工程と、
前記荷電粒子ビーム光学系に前記レンズアレイを配置して、前記マルチ荷電粒子ビームを前記試料に照射する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、マルチ荷電粒子ビーム照射装置及びマルチ荷電粒子ビーム照射方法に関する。例えば、マルチビームを照射する光学系の収差により生じる試料面上での位置ずれを補正する照射装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。
【０００３】
そして、多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになっている。近年、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。よって、半導体ウェハ上に転写された超微細パターンの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。その他、歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。
【０００４】
検査手法としては、半導体ウェハやリソグラフィマスク等の基板上に形成されているパターンを撮像した測定画像と、設計データ、あるいは基板上の同一パターンを撮像した測定画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、パターン検査方法として、同一基板上の異なる場所の同一パターンを撮像した測定画像データ同士を比較する「ｄｉｅ  ｔｏ  ｄｉｅ（ダイ−ダイ）検査」や、パターン設計された設計データをベースに設計画像データ（参照画像）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる測定画像とを比較する「ｄｉｅ  ｔｏ  ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、検査対象基板はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。検査対象基板には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。検査対象基板を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。
【０００５】
上述したパターン検査装置では、レーザ光を検査対象基板に照射して、その透過像或いは反射像を撮像することにより、光学画像を取得する。これに対して、検査対象基板上を電子ビームで走査（スキャン）して、電子ビームの照射に伴い検査対象基板から放出される２次電子を検出して、パターン像を取得する検査装置の開発も進んでいる。電子ビームを用いた検査装置では、さらに、マルチビームを用いた装置の開発も進んでいる。マルチビーム光学系を使った装置では、ディストーション（歪曲収差）や軸外非点等が生じてしまう場合がある。これらの補正を独立の多極子レンズを用いて補正しようとすると、個別ビーム毎に多極子（例えば８極）が必要であり、これらがビーム本数だけ必要になってしまうため、膨大な数の配線や電源回路が必要になってしまう。そのため、ビーム本数が多くなってくると装置に実装することが困難となる。一方、アインツェルレンズをマトリクス状に並べたマルチレンズアレイの中間電極アレイについて個別にリード線を接続して、個別にバイアス電位を制御することで焦点位置を個別に補正し像面湾曲収差を補正することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、かかる場合でも少なくともビーム本数分の配線や電源回路が必要になってしまう。さらに、かかる構成では個別のディストーション（歪曲収差）や軸外非点の補正は困難である。また、かかる文献では、非点補正のために個別ビームあたり８極の非点補正器を設けることが開示されている。上述した問題は、マルチビーム検査装置に限るものではなく、マルチビーム描画装置等の光学系を使ってマルチビームを照射する装置全般について同様に生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−０４２８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の一態様は、光学系を使ってマルチビームを照射する場合に、少なくともディストーション（歪曲収差）を個別に補正可能な装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム照射装置は、
試料を載置するステージと、
マルチ荷電粒子ビームが通過する位置に複数の第１の開口部が形成され、第１の電位が印加される上段電極基板と、
マルチ荷電粒子ビームの進行方向に対して上段電極基板の下流側に配置され、対応する第１の開口部の中心からシフトした位置を中心とする少なくとも１つの第２の開口部を含む、複数の第１の開口部に対応する複数の第２の開口部が形成され、第２の電位が印加される中段電極基板と、
マルチ荷電粒子ビームの進行方向に対して中段電極基板の下流側に配置され、複数の第１の開口部と同様の位置に複数の第３の開口部が形成され、第１の電位が印加される下段電極基板と、
上段電極基板と中段電極基板と下段電極基板とを通過したマルチ荷電粒子ビームを試料上に照射する荷電粒子ビーム光学系と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、少なくとも１つの第２の開口部の中心のシフト量は、試料面に照射される対応するビームの設計位置からのずれ量を補正する量に設定される。
【００１０】
また、少なくとも１つの第２の開口部は、楕円形に形成されると好適である。
【００１１】
或いは、少なくとも１つの第２の開口部は、高次の回転対称性の形状に形成されると好適である。
【００１２】
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム照射方法は、
荷電粒子ビーム光学系を用いて、マルチ荷電粒子ビームを試料に照射した場合における各ビームの設計位置からのずれ量を測定する工程と、
マルチ荷電粒子ビームが通過する位置に複数の第１の開口部が形成される上段電極基板と、マルチ荷電粒子ビームの進行方向に対して上段電極基板の下流側に配置され、マルチ荷電粒子ビームのビーム毎に個別にずれ量を補正するように対応する第１の開口部の中心からシフトした位置を中心とする少なくとも１つの第２の開口部を含む、複数の第１の開口部に対応する複数の第２の開口部が形成される中段電極基板と、マルチ荷電粒子ビームの進行方向に対して中段電極基板の下流側に配置され、複数の第１の開口部と同様の位置に複数の第３の開口部が形成される下段電極基板と、を有するレンズアレイを製作する工程と、
荷電粒子ビーム光学系にレンズアレイを配置して、マルチ荷電粒子ビームを前記試料に照射する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様によれば、光学系を使ってマルチビームを照射する場合に、少なくともディストーション（歪曲収差）を個別に補正できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。
【図２】実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。
【図３】実施の形態１における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。
【図４】実施の形態１におけるマルチビームの照射領域と測定用画素との一例を示す図である。
【図５】実施の形態１におけるマルチビーム検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。
【図６】実施の形態１におけるディストーションの一例を示す図である。
【図７】実施の形態１におけるディストーションを補正する補正レンズアレイの各電極基板の上面図の一例を示す図である。
【図８】実施の形態１におけるディストーションを補正する補正レンズアレイの各電極基板の断面図の一例を示す図である。
【図９】実施の形態１における非点の一例を示す図である。
【図１０】実施の形態１におけるディストーション及び非点を補正する補正レンズアレイの各電極基板の上面図の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態１におけるマルチビーム検査方法の要部工程の他の一例を示すフローチャート図である。
【図１２】実施の形態１における高次の非点を説明するための図である。
【図１３】実施の形態１における補正レンズアレイの構成の変形例を示す断面図である。
【図１４】実施の形態１における補正レンズアレイの構成の他の変形例を示す断面図である。
【図１５】実施の形態１における補正レンズアレイの構成の他の変形例を示す断面図である。
【図１６】実施の形態１における補正レンズアレイの構成の他の変形例を示す断面図である。
【図１７】実施の形態２におけるパターン描画装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１８】実施の形態３における描画装置の構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施の形態では、マルチ荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いたマルチビームの構成について説明する。但し、マルチ荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたマルチビームでも構わない。また、マルチ荷電粒子ビーム照射装置の一例として、マルチ電子ビーム検査装置について説明する。但し、マルチ荷電粒子ビーム照射装置は、検査装置に限るものではなく、例えば、電子ビーム描画装置等の電磁レンズを用いたマルチ荷電粒子ビームを照射する装置であれば構わない。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。図１において、基板に形成されたパターンを検査する検査装置１００は、電子ビーム検査装置の一例である。また、検査装置１００は、マルチビーム検査装置の一例である。さらに検査装置１００は、マルチ電子ビーム画像取得装置の一例である。検査装置１００は、画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０を備えている。画像取得機構１５０は、電子ビームカラム１０２（電子鏡筒ともいう。）（マルチビームカラムの一例）、検査室１０３、検出回路１０６、チップパターンメモリ１２３、ステージ駆動機構１４２、及びレーザ測長システム１２２を備えている。電子ビームカラム１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、補正レンズアレイ２２０、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ基板２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、副偏向器２０９、一括ブランキング偏向器２１２、ビームセパレーター２１４、投影レンズ２２４，２２６、偏向器２２８、及びマルチ検出器２２２が配置されている。成形アパーチャアレイ基板２０３、縮小レンズ２０５、及び対物レンズ２０７により、マルチビーム２０を基板１０１上に照射する１次マルチビーム光学系（荷電粒子ビーム光学系）を構成する。１次マルチビーム光学系として、電子銃２０１、照明レンズ２０２、制限アパーチャ基板２０６、主偏向器２０８、副偏向器２０９、及び／或いは一括ブランキング偏向器２１２をさらに含めても構わない。また、ビームセパレーター２１４、投影レンズ２２４，２２６、偏向器２２８、及びマルチ検出器２２２により２次マルチビーム光学系を構成する。
【００１７】
検査室１０３内には、少なくともＸＹ平面上を移動可能なＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、検査対象となる基板１０１（試料）が配置される。基板１０１には、露光用マスク基板、及びシリコンウェハ等の半導体基板が含まれる。基板１０１が半導体基板である場合、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成されている。基板１０１が露光用マスク基板である場合、露光用マスク基板には、チップパターンが形成されている。チップパターンは、複数の図形パターンによって構成される。かかる露光用マスク基板に形成されたチップパターンが半導体基板上に複数回露光転写されることで、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成されることになる。以下、基板１０１が半導体基板である場合を主として説明する。基板１０１は、例えば、パターン形成面を上側に向けてＸＹステージ１０５に配置される。また、ＸＹステージ１０５上には、検査室１０３の外部に配置されたレーザ測長システム１２２から照射されるレーザ測長用のレーザ光を反射するミラー２１６が配置されている。マルチ検出器２２２は、電子ビームカラム１０２の外部で検出回路１０６に接続される。検出回路１０６は、チップパターンメモリ１２３に接続される。
【００１８】
制御系回路１６０では、検査装置１００全体を制御する制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、ステージ制御回路１１４、レンズ制御回路１２４、ブランキング制御回路１２６、偏向制御回路１２８、補正レンズ制御回路１３０、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、モニタ１１７、メモリ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。また、偏向制御回路１２８は、ＤＡＣ（デジタルアナログ変換）アンプ１４４，１４６に接続される。ＤＡＣアンプ１４４は、主偏向器２０８に接続され、ＤＡＣアンプ１４６は、副偏向器２０９に接続される。
【００１９】
また、チップパターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。また、ＸＹステージ１０５は、ステージ制御回路１１４の制御の下に駆動機構１４２により駆動される。駆動機構１４２では、例えば、ステージ座標系におけるＸ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系が構成され、ＸＹステージ１０５が移動可能となっている。これらの、図示しないＸモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。ＸＹステージ１０５は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。そして、ＸＹステージ１０５の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。レーザ測長システム１２２は、ミラー２１６からの反射光を受光することによって、レーザ干渉法の原理でＸＹステージ１０５の位置を測長する。ステージ座標系は、例えば、マルチ１次電子ビームの光軸に直交する面に対して、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向が設定される。
【００２０】
電子銃２０１には、図示しない高圧電源回路が接続され、電子銃２０１内の図示しないフィラメントと引出電極間への高圧電源回路からの加速電圧の印加と共に、所定の引出電極（ウェネルト）の電圧の印加と所定の温度のカソードの加熱によって、カソードから放出された電子群が加速させられ、電子ビーム２００となって放出される。照明レンズ２０２、縮小レンズ２０５、対物レンズ２０７、及び投影レンズ２２４，２２６は、例えば電磁レンズが用いられ、共にレンズ制御回路１２４によって制御される。また、ビームセパレーター２１４もレンズ制御回路１２４によって制御される。一括ブランキング偏向器２１２、及び偏向器２２８は、それぞれ少なくとも２極の電極群により構成され、ブランキング制御回路１２６によって制御される。主偏向器２０８は、少なくとも４極の電極群により構成され、電極毎に配置されるＤＡＣアンプ１４４を介して、偏向制御回路１２８によって制御される。同様に、副偏向器２０９は、少なくとも４極の電極群により構成され、電極毎に配置されるＤＡＣアンプ１４６を介して、偏向制御回路１２８によって制御される。また、補正レンズアレイ２２０は、補正レンズ制御回路１３０によって制御される。
【００２１】
ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。
【００２２】
図２は、実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。図２において、成形アパーチャアレイ基板２０３には、２次元状の横（ｘ方向）ｍ１列×縦（ｙ方向）ｎ１段（ｍ１，ｎ１は２以上の整数）の穴（開口部）２２がｘ，ｙ方向に所定の配列ピッチで形成されている。図２の例では、２３×２３の穴（開口部）２２が形成されている場合を示している。各穴２２は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ外径の円形であっても構わない。これらの複数の穴２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチビーム２０が形成されることになる。ここでは、横縦（ｘ，ｙ方向）が共に２列以上の穴２２が配置された例を示したが、これに限るものではない。例えば、横縦（ｘ，ｙ方向）どちらか一方が複数列で他方は１列だけであっても構わない。また、穴２２の配列の仕方は、図２のように、横縦が格子状に配置される場合に限るものではない。例えば、縦方向（ｙ方向）ｋ段目の列と、ｋ＋１段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ａだけずれて配置されてもよい。同様に、縦方向（ｙ方向）ｋ＋１段目の列と、ｋ＋２段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ｂだけずれて配置されてもよい。
【００２３】
画像取得機構１５０は、電子ビームによるマルチビーム２０を用いて、図形パターンが形成された基板１０１から図形パターンの被検査画像を取得する。以下、検査装置１００における画像取得機構１５０の動作について説明する。
【００２４】
電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ基板２０３全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板２０３には、図２に示すように、矩形の複数の穴２２（開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴２２が含まれる領域を照明する。複数の穴２２の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２をそれぞれ通過することによって、例えば矩形の複数の電子ビーム（マルチビーム）２０ａ〜２０ｄ（図１の実線）（マルチ１次電子ビーム）が形成される。
【００２５】
形成されたマルチビーム２０ａ〜２０ｄは、補正レンズアレイ２２０より、後述するように個別にビーム軌道が補正される。個別にビーム軌道が補正されたマルチビーム２０ａ〜２０ｄは、その後、クロスオーバー（Ｃ．Ｏ．）を形成し、マルチビーム２０の各ビームのクロスオーバー位置に配置されたビームセパレーター２１４を通過した後、縮小レンズ２０５によって、縮小され、制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、補正レンズアレイ２２０と縮小レンズ２０５との間に配置された一括ブランキング偏向器２１２によって、マルチビーム２０ａ〜２０ｄ全体が一括して偏向された場合には、制限アパーチャ基板２０６の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２０６によって遮蔽される。一方、一括ブランキング偏向器２１２によって偏向されなかったマルチビーム２０ａ〜２０ｄは、図１に示すように制限アパーチャ基板２０６の中心の穴を通過する。かかる一括ブランキング偏向器２１２のＯＮ／ＯＦＦによって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが一括制御される。このように、制限アパーチャ基板２０６は、一括ブランキング偏向器２１２によってビームＯＦＦの状態になるように偏向されたマルチビーム２０ａ〜２０ｄを遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ基板２０６を通過したビーム群により、検査用のマルチビーム２０ａ〜２０ｄが形成される。制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０ａ〜２０ｄは、対物レンズ２０７により試料１０１面上に焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像（ビーム径）となり、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって、制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０全体が同方向に一括して偏向され、各ビームの基板１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。かかる場合に、主偏向器２０８によって、マルチビーム２０が走査するマスクダイの基準位置にマルチビーム２０全体を一括偏向する。実施の形態１では、例えばＸＹステージ１０５を連続移動させながらスキャンを行う。そのため、主偏向器２０８は、さらにＸＹステージ１０５の移動に追従するように、トラッキング偏向を行う。そして、副偏向器２０９によって、各ビームがそれぞれ対応する領域内を走査するようにマルチビーム２０全体を一括偏向する。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的には成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２の配列ピッチに上述した所望の縮小率（１／ａ）を乗じたピッチで並ぶことになる。このように、電子ビームカラム１０２は、一度に２次元状のｍ１×ｎ１本のマルチビーム２０を基板１０１に照射する。基板１０１の所望する位置にマルチビーム２０が照射されたことに起因して基板１０１からマルチビーム２０の各ビームに対応する、反射電子を含む２次電子の束（マルチ２次電子ビーム３００）（図１の点線）が放出される。
【００２６】
基板１０１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００は、対物レンズ２０７によって、マルチ２次電子ビーム３００の中心側に屈折させられ、制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴に向かって進む。制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチ２次電子ビーム３００は、縮小レンズ２０５によって光軸とほぼ平行に屈折させられ、ビームセパレーター２１４に進む。
【００２７】
ここで、ビームセパレーター２１４はマルチビーム２０が進む方向（光軸）に直交する面上において電界と磁界を直交する方向に発生させる。電界は電子の進行方向に関わりなく同じ方向に力を及ぼす。これに対して、磁界はフレミング左手の法則に従って力を及ぼす。そのため電子の侵入方向によって電子に作用する力の向きを変化させることができる。ビームセパレーター２１４に上側から侵入してくるマルチビーム２０（１次電子ビーム）には、電界による力と磁界による力が打ち消し合い、マルチビーム２０は下方に直進する。これに対して、ビームセパレーター２１４に下側から侵入してくるマルチ２次電子ビーム３００には、電界による力と磁界による力がどちらも同じ方向に働き、マルチ２次電子ビーム３００は斜め上方に曲げられる。
【００２８】
斜め上方に曲げられたマルチ２次電子ビーム３００は、投影レンズ２２４，２２６によって、屈折させられながらマルチ検出器２２２に投影される。マルチ検出器２２２は、投影されたマルチ２次電子ビーム３００を検出する。マルチ検出器２２２は、例えば図示しないダイオード型の２次元センサを有する。そして、マルチビーム２０の各ビームに対応するダイオード型の２次元センサ位置において、マルチ２次電子ビーム３００の各２次電子がダイオード型の２次元センサに衝突して、電子を発生し、２次電子画像データを画素毎に生成する。また、ＸＹステージ１０５を連続移動させながらスキャンを行うため、上述したようにトラッキング偏向が行われる。かかるトラッキング偏向に伴う偏向位置の移動に合わせて、偏向器２２８は、マルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２の受光面における所望の位置に照射させるように偏向する。
【００２９】
図３は、実施の形態１における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。図３において、基板１０１が半導体基板（ウェハ）である場合、半導体基板（ウェハ）の検査領域３３０には、複数のチップ（ウェハダイ）３３２が２次元のアレイ状に形成されている。各チップ３３２には、露光用マスク基板に形成された１チップ分のマスクパターンが図示しない露光装置（ステッパ）によって例えば１／４に縮小されて転写されている。各チップ３３２内は、例えば、２次元状の横（ｘ方向）ｍ２列×縦（ｙ方向）ｎ２段（ｍ２，ｎ２は２以上の整数）個の複数のマスクダイ３３に分割される。実施の形態１では、かかるマスクダイ３３が単位検査領域となる。
【００３０】
図４は、実施の形態１におけるマルチビームの照射領域と測定用画素との一例を示す図である。図４において、各マスクダイ３３は、例えば、マルチビームのビームサイズでメッシュ状の複数のメッシュ領域に分割される。かかる各メッシュ領域が、測定用画素３６（単位照射領域）となる。図４の例では、８×８列のマルチビームの場合を示している。１回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４は、（基板１０１面上におけるマルチビーム２０のｘ方向のビーム間ピッチにｘ方向のビーム数を乗じたｘ方向サイズ）×（基板１０１面上におけるマルチビーム２０のｙ方向のビーム間ピッチにｙ方向のビーム数を乗じたｙ方向サイズ）で定義される。図４の例では、照射領域３４がマスクダイ３３と同じサイズの場合を示している。但し、これに限るものではない。照射領域３４がマスクダイ３３よりも小さくても良い。或いは大きくても構わない。そして、照射領域３４内に、１回のマルチビーム２０の照射で照射可能な複数の測定用画素２８（１ショット時のビームの照射位置）が示されている。言い換えれば、隣り合う測定用画素２８間のピッチがマルチビームの各ビーム間のピッチとなる。図４の例では、隣り合う４つの測定用画素２８で囲まれると共に、４つの測定用画素２８のうちの１つの測定用画素２８を含む正方形の領域で１つのサブ照射領域２９を構成する。図４の例では、各サブ照射領域２９は、４×４画素３６で構成される場合を示している。
【００３１】
実施の形態１におけるスキャン動作では、マスクダイ３３毎にスキャン（走査）される。図４の例では、ある１つのマスクダイ３３を走査する場合の一例を示している。マルチビーム２０がすべて使用される場合には、１つの照射領域３４内には、ｘ，ｙ方向に（２次元状に）ｍ１×ｎ１個のサブ照射領域２９が配列されることになる。１つ目のマスクダイ３３にマルチビーム２０が照射可能な位置にＸＹステージ１０５を移動させる。そして、偏向器２０８によって、ＸＹステージ１０５の移動に追従するように、トラッキング偏向を行いながら、トラッキング偏向されている状態で、当該マスクダイ３３を照射領域３４として当該マスクダイ３３内を走査（スキャン動作）する。マルチビーム２０を構成する各ビームは、互いに異なるいずれかのサブ照射領域２９を担当することになる。そして、各ショット時に、各ビームは、担当サブ照射領域２９内の同じ位置に相当する１つの測定用画素２８を照射することになる。図４の例では、偏向器２０８によって、各ビームは、１ショット目に担当サブ照射領域２９内の最下段の右から１番目の測定用画素３６を照射するように偏向される。そして、１ショット目の照射が行われる。続いて、偏向器２０８によってマルチビーム２０全体を一括してｙ方向に１測定用画素３６分だけビーム偏向位置をシフトさせ、２ショット目に担当サブ照射領域２９内の下から２段目の右から１番目の測定用画素３６を照射する。同様に、３ショット目に担当サブ照射領域２９内の下から３段目の右から１番目の測定用画素３６を照射する。４ショット目に担当サブ照射領域２９内の下から４段目の右から１番目の測定用画素３６を照射する。次に、偏向器２０８によってマルチビーム２０全体を一括して最下段の右から２番目の測定用画素３６の位置にビーム偏向位置をシフトさせ、同様に、ｙ方向に向かって、測定用画素３６を順に照射していく。かかる動作を繰り返し、１つのビームで１つのサブ照射領域２９内のすべての測定用画素３６を順に照射していく。１回のショットでは、成形アパーチャアレイ基板２０３の各穴２２を通過することによって形成されたマルチビームによって、最大で各穴２２と同数の複数のビームショットに応じたマルチ２次電子３００が一度に検出される。
【００３２】
以上のように、マルチビーム２０全体では、マスクダイ３３を照射領域３４として走査（スキャン）することになるが、各ビームは、それぞれ対応する１つのサブ照射領域２９を走査することになる。そして、１つのマスクダイ３３の走査（スキャン）が終了すると、隣接する次のマスクダイ３３が照射領域３４になるように移動して、かかる隣接する次のマスクダイ３３の走査（スキャン）を行う。かかる動作を繰り返し、各チップ３３２の走査を進めていく。マルチビーム２０のショットにより、その都度、照射された測定用画素３６から２次電子が放出され、マルチ検出器２８２にて検出される。実施の形態１では、マルチ検出器２８２の単位検出領域サイズは、各測定用画素３６から上方に放出された２次電子を測定用画素３６毎（或いはサブ照射領域２９毎）に検出する。
【００３３】
以上のようにマルチビーム２０を用いて走査することで、シングルビームで走査する場合よりも高速にスキャン動作（測定）ができる。なお、ステップアンドリピート動作で各マスクダイ３３のスキャンを行っても良いし、ＸＹステージ１０５を連続移動させながら各マスクダイ３３のスキャンを行う場合であってもよい。照射領域３４がマスクダイ３３よりも小さい場合には、当該マスクダイ３３中で照射領域３４を移動させながらスキャン動作を行えばよい。
【００３４】
基板１０１が露光用マスク基板である場合には、露光用マスク基板に形成された１チップ分のチップ領域を例えば上述したマスクダイ３３のサイズで短冊状に複数のストライプ領域に分割する。そして、ストライプ領域毎に、上述した動作と同様の走査で各マスクダイ３３を走査すればよい。露光用マスク基板におけるマスクダイ３３のサイズは、転写前のサイズなので半導体基板のマスクダイ３３の４倍のサイズとなる。そのため、照射領域３４が露光用マスク基板におけるマスクダイ３３よりも小さい場合には、１チップ分のスキャン動作が増加する（例えば４倍）ことになる。しかし、露光用マスク基板には１チップ分のパターンが形成されるので、４チップよりも多くのチップが形成される半導体基板に比べてスキャン回数は少なくて済む。
【００３５】
以上のように、画像取得機構１５０は、マルチビーム２０を用いて、図形パターンが形成された被検査基板１０１上を走査し、マルチビーム２０が照射されたことに起因して被検査基板１０１から放出される、マルチ２次電子３００を検出する。マルチ検出器２８２によって検出された各測定用画素３６からの２次電子の検出データ（測定画像：２次電子画像：被検査画像）は、測定順に検出回路１０６に出力される。検出回路１０６内では、図示しないＡ／Ｄ変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ１２３に格納される。このようにして、画像取得機構１５０は、基板１０１上に形成されたパターンの測定画像を取得する。そして、例えば、１つのチップ３３２分の検出データが蓄積された段階で、チップパターンデータとして、位置回路１０７からの各位置を示す情報と共に、比較回路１０８に転送される。
【００３６】
参照画像作成回路１１２は、基板１０１にパターンを形成する基になった設計データ、或いは基板１０１に形成されたパターンの露光イメージデータに定義された設計パターンデータに基づいて、マスクダイ毎に、参照画像を作成する。具体的には、以下のように動作する。まず、記憶装置１０９から制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、読み出された設計パターンデータに定義された各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換する。
【００３７】
ここで、設計パターンデータに定義される図形は、例えば長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納されている。
【００３８】
かかる図形データとなる設計パターンデータが参照画像作成回路１１２に入力されると図形ごとのデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の設計パターン画像データに展開し、出力する。言い換えれば、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算し、ｎビットの占有率データを出力する。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、８ビットの占有率データとして参照回路１１２に出力する。かかるマス目（検査画素）は、測定データの画素に合わせればよい。
【００３９】
次に、参照画像作成回路１１２は、図形のイメージデータである設計パターンの設計画像データに適切なフィルタ処理を施す。測定画像としての光学画像データは、光学系によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にあるため、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである設計画像データにもフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。作成された参照画像の画像データは比較回路１０８に出力され、比較回路１０８内の図示しないメモリに格納される。
【００４０】
そして、比較回路１０８（検査部）は、マルチ検出器２２２により検出されたマルチ２次電子ビーム３００の情報を用いて、基板１０１に形成されたパターンを検査する。具体的には、以下のように動作する。
【００４１】
まず、比較回路１０８は、被検査画像となるマスクダイ画像と参照画像となるマスクダイ画像との位置合わせを行う。例えば、最小２乗法を用いて位置合わせを行う。ここでは、被検査画像として、例えば、マスクダイ画像を用いる。
【００４２】
次に、比較回路１０８は、比較回路１０８は、基板１０１から測定された測定画像と、対応する参照画像とを比較する。具体的には、位置合わせされた被検査画像と参照画像とを、画素毎に比較する。所定の判定閾値を用いて所定の判定条件に従って画素毎に両者を比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素毎の階調値差が判定閾値Ｔｈよりも大きければ欠陥候補と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置１０９、モニタ１１７、若しくはメモリ１１８に出力される、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。
【００４３】
上述したダイ−データベース検査の他に、ダイ−ダイ検査を行っても良い。ダイ−ダイ検査を行う場合、同一基板１０１上の異なる場所の同一パターンを撮像した測定画像データ同士を比較する。そのため、画像取得機構１５０は、マルチビーム２０（電子ビーム）を用いて、同じ図形パターン同士（第１と第２の図形パターン）が異なる位置に形成された基板１０１から一方の図形パターン（第１の図形パターン）と他方の図形パターン（第２の図形パターン）のそれぞれの２次電子画像である測定画像を取得する。かかる場合、取得される一方の図形パターンの測定画像が参照画像となり、他方の図形パターンの測定画像が被検査画像となる。取得される一方の図形パターン（第１の図形パターン）と他方の図形パターン（第２の図形パターン）の画像は、同じチップパターンデータ内にあっても良いし、異なるチップパターンデータに分かれていてもよい。検査の仕方は、ダイ−データベース検査と同様で構わない。
【００４４】
ここで、かかるマルチビームを照射する装置では、ディストーション（歪曲収差）や軸外非点等が生じてしまう場合がある。上述したように、これらの補正を独立の多極子レンズを用いて補正しようとすると、個別ビーム毎に多極子（例えば８極）が必要であり、これらがビーム本数だけ必要になってしまうため、膨大な数の配線や電源回路が必要になってしまう。そのため、ビーム本数が多くなってくると装置に実装することが困難となる。そこで、実施の形態１では、後述するように、３段以上の電極基板によって構成される補正レンズアレイ２２０を使って、配線や電源回路の数を減らしながら、各ビームに生じるディストーションを個別に補正可能にする。また、補正レンズアレイ２２０を改良して、ディストーションの他に、軸外非点を合わせて補正可能にしても良い。以下、具体的に説明する。
【００４５】
図５は、実施の形態１におけるマルチビーム検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。図５において、実施の形態１におけるマルチビーム検査方法は、ディストーション量測定工程（Ｓ１０２）と、ディストーション補正レンズアレイ製作工程（Ｓ１０４）と、非点測定工程（Ｓ１０６）と、ディストーション及び非点補正レンズアレイ再製作工程（Ｓ１０８）と、ディストーション及び非点測定工程（Ｓ１１０）と、判定工程（Ｓ１１２）と、パターン検査工程（Ｓ１１４）と、いう一連の工程を実施する。図５に示す一連の各工程は、実施の形態１におけるマルチビーム照射方法の要部工程でもある。
【００４６】
ディストーション量測定工程（Ｓ１０２）として、対物レンズ２０７を有する電子ビーム光学系を用いて、マルチビーム２０を試料に照射した場合における各ビームの設計位置からのずれ量を測定する。具体的には以下のように測定する。まず、図１に示す構成のうち、補正レンズアレイ２２０が動作していない、つまり、電子ビーム軌道に偏向を加える動作をしない状態で、検査対象の基板１０１の代わりに、レジストが塗布された評価基板をＸＹステージ１０５上に載置して、評価基板にマルチビーム２０を照射（露光）する。そして、マルチビーム２０が照射された評価基板を現像して、位置検出器により、各ビームによって照射されたことにより形成される照射パターンの位置（ビーム照射位置）を測定する。１本のビームでは、照射パターンのサイズが位置検出器の測定限界よりも小さい場合には、画素３６をシフトさせながら複数回のショットを行い、位置検出器の測定限界以上のサイズの照射パターンを形成すればよい。照射パターンの両側のエッジ位置を測定して、中心位置を求めることにより、ビームの照射位置を測定できる。或いは、ＸＹステージ１０５上に図示しないマークを配置して、ビーム毎にマーク上をスキャンさせて、その２次電子像を測定することで、各ビームの照射位置を測定しても良い。そして、マルチビーム２０を評価基板（試料）に照射した場合における各ビームの設計位置からの各ビームの照射位置のずれ量をディストーション量として測定する。
【００４７】
図６は、実施の形態１におけるディストーションの一例を示す図である。図６の例では、５×５本のマルチビーム２０を用いた場合について示している。成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２がｘ，ｙ方向に所定のピッチでマトリクス状に形成されていれば、理想的には、図６（ａ）に示すように、基板１０１上に照射されるマルチビーム２０の照射位置１０も所定の縮小率でマトリクス状に配置されるはずである。しかし、照明レンズ２０２、縮小レンズ２０５、及び／或いは対物レンズ２０７といった電磁レンズ等の光学系を使用することで、図６（ｂ）に示す様にディストーション（歪曲収差）が発生してしまう。ディストーションの形は条件により、樽型またはピンクッション型と呼ばれる分布を取る。一般には磁気レンズのディストーションは半径方向に加えて回転方向のずれも生ずる。図６（ｂ）では回転成分が生じない条件での例を示している。マルチビーム２０に生じるディストーションの向き及び位置ずれ量は、ある程度の傾向は存在するとしても、ビーム毎に異なってしまう。そのため、かかるディストーションを補正するためには、個別ビーム毎に補正する必要がある。そこで、実施の形態１では、ビーム毎にビーム軌道を補正可能な補正レンズアレイ２２０を製作する。
【００４８】
ディストーション補正レンズアレイ製作工程（Ｓ１０４）として、ディストーションを補正する補正レンズアレイを製作する。
【００４９】
図７は、実施の形態１におけるディストーションを補正する補正レンズアレイの各電極基板の上面図の一例を示す図である。
図８は、実施の形態１におけるディストーションを補正する補正レンズアレイの各電極基板の断面図の一例を示す図である。補正レンズアレイ２２０は、３段以上の電極基板により構成される。図７及び図８の例では、上段電極基板２１７、中段電極基板２１８、及び下段電極基板２１９の３段の電極基板により構成される補正レンズアレイ２２０が示されている。上段電極基板２１７、中段電極基板２１８、及び下段電極基板２１９は、導電性材料を用いて形成される。或いは、絶縁材料の表面に導電性材料の膜を形成してもよい。また、図７及び図８の例では、３×３本のマルチビーム２０を用いる場合について示している。中段電極基板２１８は、マルチビーム２０の進行方向に対して上段電極基板２１７の下流側に隙間Ｇ１を開けて配置される。下段電極基板２１９は、マルチビーム２０の進行方向に対して中段電極基板２１８の下流側に隙間Ｇ２を開けて配置される。上段電極基板２１７、中段電極基板２１８、及び下段電極基板２１９には、マルチビーム２０が通過する位置に複数の開口部１１（或いは１２，或いは１３）がそれぞれ形成される。上段電極基板２１７、及び下段電極基板２１９には、グランド電位（第１の電位）が印加される。また、中段電極基板２１８には、例えば、正の電位（第２の電位）が印加される。上段電極基板２１７の複数の開口部１１（第１の開口部）と下段電極基板２１９の複数の開口部１３（第３の開口部）は、対応する各ビームの通過位置に開口中心がくるように形成されている。図１の例では、成形アパーチャアレイ２０３の直下に配置される場合を示したが、言い換えれば、下段電極基板２１９では、上段電極基板２１７の複数の開口部１１と同様の位置に複数の開口部１３が形成される。かかる場合には、成形アパーチャアレイ２０３に形成される複数の穴２２の配列ピッチＰで複数の開口部１１，１３が形成されればよい。
電極基板２１７，２１９を接地電位、電極基板２１８に正電位が与えられているとき電極基板２１８の１つの開口と対応する（同じ電子ビーム軌道に対応する）電極基板２１７，２１９の開口がそれぞれ円形で、その中心軸が一致しているとき、電極間で発生する電場は、電子に対しては、所謂アインツェルレンズとして、静電凸レンズとして働く。これに対して、電極基板２１８の開口がずれている時、そのずれる方向に向いたビーム進行軌道に垂直な電場が発生し、これにより、電子ビームの軌道に偏向を加えることが出来る。
【００５０】
これに対して、中段電極基板２１８には、複数の開口部１１に対応する複数の開口部１２が形成されるものの、複数の開口部１２は、対応する開口部１１の中心からシフトした位置を中心とする少なくとも１つの開口部１２を含む。少なくとも１つの開口部１２の中心のシフト量は、評価基板（試料）面に照射される対応するビームの設計位置からのずれ量を補正する量に設定される。また、少なくとも１つの開口部１２の中心がシフトする向きは、評価基板（試料）面に照射される対応するビームの設計位置からのずれ量を補正する向きに設定される。図７において中段電極基板２１８の点線は、上段電極基板２１７の複数の開口部１１の位置を示している。図６の例では、例えば、マルチビーム２０全体の中心を通るｘ，ｙ方向（縦横）に並ぶビームは、中心から離れるに従って、中心側にずれるように歪んでいる。また、マルチビーム２０全体の中心を通る４５度、及び１３５度の斜め方向に並ぶビームは、中心から離れるに従って、中心から遠ざかるように歪んでいる。そこで、図７の例では、マルチビーム２０全体の中心を通るｘ，ｙ方向（縦横）に並ぶビームは、中心から離れるに従って、中心から遠ざかる向き及び量に開口部１２の中心をシフトする。また、マルチビーム２０全体の中心を通る４５度、及び１３５度の斜め方向に並ぶビームは、中心から離れるに従って、中心に近づく向き及び量に開口部１２の中心をシフトする。ここでは、個別ビームのディストーション量が測定されているので、開口部１２毎に、かかるディストーション量が補正される向き及びシフト量が設定される。
【００５１】
上段電極基板２１７の開口部１１を通過した電子は、中心が中心側にシフトされた中段電極基板２１８の開口部１２によって、例えば、中心側に軌道がずらされる。そして、その後、下段電極基板２１９の開口部１３を通過するも、電子の軌道は、内側に斜めに進むことになる。逆に、中心が外側にシフトされた中段電極基板２１８の開口部１２を形成した場合には、電子は、外側に軌道がずらされる。そして、その後、下段電極基板２１９の開口部１３を通過するも、電子の軌道は、外側に斜めに進むことになる。よって、個別ビームの位置ずれ量に合わせて、補正する向き、及び量を開口部１２のシフトによって調整することで、単一の電位が中段電極基板２１８に印加される状態でありながらビーム毎に個別にディストーションを補正して小さくできる。
【００５２】
ここで、上段電極基板２１７の複数の開口部１１，１３の配置ピッチＰと、複数の開口部１１の直径Ｄ１と、複数の開口部１２の直径Ｄ２と、複数の開口部１３の直径Ｄ３と、上段電極基板２１７と中段電極基板２１８の間の隙間Ｇ１と、中段電極基板２１８と下段電極基板２１９の間の隙間Ｇ２と、の関係は以下のように設定すると好適である。複数の開口部１１の直径Ｄ１と、複数の開口部１２の直径Ｄ２と、複数の開口部１３の直径Ｄ３は、成形アパーチャアレイ基板２０３に形成される穴２２のサイズよりも大きく形成される。そのため、通過する際に、マルチビーム２０を成形し直すことはない。
（１）  Ｐ＞Ｇ１，Ｇ２
（２）  Ｐ−Ｄ１，Ｐ−Ｄ２，Ｐ−Ｄ３＞Ｇ１，Ｇ２
【００５３】
かかる式（１）（２）の関係を満たすことで、隣のビームの電場の影響を小さくすることができる。なお、中段電極基板２１８の複数の開口部１２のシフト量は直径Ｄ２に比べて小さいので、かかる関係では無視できる。複数の開口部１１の直径Ｄ１と、複数の開口部１２の直径Ｄ２と、複数の開口部１３の直径Ｄ３とが、例えば、１００μｍφ、隙間Ｇ１，Ｇ２が１００μｍの場合に、評価基板（試料）面上で１０ｎｍの位置ずれを補正するために、開口部１２のシフト量を例えば５〜１０μｍ（例えば７μｍ）とし、５〜１００Ｖ（例えば１０Ｖ）程度の電位を中段電極基板２１８に印加すれば足りる。
【００５４】
非点測定工程（Ｓ１０６）として、製作されたディストーションを補正する補正レンズアレイを検査装置１００に搭載して、かかる補正レンズアレイを使ってディストーションを補正した場合における非点を測定する。
【００５５】
図９は、実施の形態１における非点の一例を示す図である。図９の例では、５×５本のマルチビーム２０のうち、斜め方向の８本のビームを省略した場合について示している。理想的には、各ビームは、円形に照射される。しかし、製作されたディストーションを補正する補正レンズアレイを検査装置１００に組み込むことで、非点収差が生じてしまう場合がある。また、照明レンズ２０２、縮小レンズ２０５、及び／或いは対物レンズ２０７といった電磁レンズ等の光学系を使用することで生じる、元々の非点収差も存在し得る。そのため、図９に示すように、試料面上においてｘ，ｙ方向の２次方向に焦点位置がずれ、焦点位置でビームがいわゆる楕円状になり、照射されるビームにボケが生じてしまう。マルチビーム２０に生じる非点の向き及び位置ずれ量は、ある程度の傾向は存在するとしても、ビーム毎に異なってしまう。そのため、かかる非点を補正するためには、個別ビーム毎に補正する必要がある。そこで、実施の形態１では、ディストーションの他に、さらに、非点についても補正レンズアレイ２２０の補正項目に追加して、ビーム毎にビーム軌道を補正可能にする。但し、これに限るものではない。補正レンズアレイ２２０の補正対象はディストーションだけでも構わない。
【００５６】
ディストーション及び非点補正レンズアレイ再製作工程（Ｓ１０８）として、ディストーション及び非点を補正する補正レンズアレイを再製作する。
【００５７】
図１０は、実施の形態１におけるディストーション及び非点を補正する補正レンズアレイの各電極基板の上面図の一例を示す図である。実施の形態１におけるディストーション及び非点を補正する補正レンズアレイの各電極基板の断面図の一例は、図８と同様である。上段電極基板２１７、及び下段電極基板２１９の構成は、図７及び図８と同様である。これに対して、中段電極基板２１８の複数の開口部１２の形状は、非点を補正する向きに歪んだ楕円形状に形成される。図９の例では、マルチビーム２０の中心から離れるに従って、径方向にサイズが短くなり径方向と直交する方向にサイズが長くなる楕円状に歪んでいる。そこで、図１０の例では、マルチビーム２０の中心から離れるに従って、径方向にサイズが長くなり径方向と直交する方向にサイズが短くなる楕円形状に形成する。非点は、ビームのボケ（焦点位置のずれ）なので、開口中心のシフトは不要である。よって、ディストーション補正用の開口中心位置で、非点の大きさに合わせて、開口形状を円形からかかる非点を補正する長径と短径の楕円形状に形成すればよい。
【００５８】
ディストーション及び非点測定工程（Ｓ１１０）として、再製作されたディストーション及び非点を補正する補正レンズアレイ２２０を検査装置１００に搭載して、かかる補正レンズアレイ２２０を使ってディストーション及び非点を測定する。
【００５９】
判定工程（Ｓ１１２）として、測定されたディストーション及び非点が許容範囲かどうかを判定する。まだ、許容範囲からはずれる場合には、ディストーション及び非点補正レンズアレイ再製作工程（Ｓ１０８）に戻って、許容範囲内に入るまでディストーション及び非点をさらに補正するように形状等を調整した補正レンズアレイ２２０を製作すればよい。
【００６０】
パターン検査工程（Ｓ１１４）として、検査装置１００は、補正レンズアレイ２２０を通過したマルチビーム２０を使って、基板１０１（試料）に形成されたパターンの欠陥を検査する。具体的には、１次マルチビーム光学系を用いて、基板１０１（試料）に補正レンズアレイ２２０を通過したマルチビーム２０を照射する。そして、上述したように、基板１０１へのマルチビーム２０の照射により生じたマルチ２次電子ビーム３００を２次マルチビーム光学系によりマルチ検出器２２２に誘導して、マルチ検出器２２２で検出された２次電子画像を使ってパターン検査を行う。
【００６１】
ここで、上述した例では、一旦、ディストーションを補正する補正レンズアレイを作成した後に、非点測定を行って、改めてディストーション及び非点を補正する補正レンズアレイを再製作する場合について説明したがこれに限るものではない。
【００６２】
図１１は、実施の形態１におけるマルチビーム検査方法の要部工程の他の一例を示すフローチャート図である。図１１において、実施の形態１におけるマルチビーム検査方法は、ディストーション量測定工程（Ｓ１０２）と、非点シミュレーション工程（Ｓ１０５）と、ディストーション及び非点補正レンズアレイ製作工程（Ｓ１０７）と、ディストーション及び非点測定工程（Ｓ１１０）と、判定工程（Ｓ１１２）と、パターン検査工程（Ｓ１１４）と、いう一連の工程を実施する。図１１に示す一連の各工程は、実施の形態１におけるマルチビーム照射方法の要部工程でもある。
【００６３】
ディストーション量測定工程（Ｓ１０２）の内容は、上述した内容と同様である。
【００６４】
非点シミュレーション工程（Ｓ１０５）として、測定されたディストーション量を使って、かかるディストーションを補正レンズアレイで補正した場合に生じる非点をシミュレーションにより求める。
【００６５】
ディストーション及び非点補正レンズアレイ製作工程（Ｓ１０７）として、ディストーション及び非点を補正する補正レンズアレイ２２０を製作する。上述したように、中段電極基板２１８の開口部１２の開口中心のシフト量及び向きは、測定されたディストーション量を補正するシフト量及び向きに設定する。また、開口部１２の形状は、シミュレーションにより求めた非点の大きさに応じて、非点を補正する向き、長径及び短径の楕円形状に設定する。ディストーション及び非点測定工程（Ｓ１１０）と、判定工程（Ｓ１１２）と、パターン検査工程（Ｓ１１４）との各工程の内容は、上述した内容と同様である。
【００６６】
以上のように、シミュレーションにより非点を予想することで、補正レンズアレイ２２０の製作回数を減らすことができる。
【００６７】
図１２は、実施の形態１における高次の非点を説明するための図である。上述した例では、図１２（ａ）に示すように、楕円形状のｘ，ｙ軸の２次の回転対称性を持った非点について説明したが、これに限るものではない。図１２（ｂ）に示すように、三角形に似た形状の３次の回転対称性を持った非点も生じ得る。実施の形態１における補正レンズアレイ２２０では、中段電極基板２１８の開口部１２の形状を、かかる２次の回転対称性の形状だけではなく、３次以上の高次の回転対称性の形状にしても好適である。これにより、３次以上の高次の回転対称性を持った非点についても補正して小さくできる。更に、複数の回転対称性を持つ電場を発生する様に、開口の変形の確度分布に複数の回転対称性を加えることも出来る。
【００６８】
図１３は、実施の形態１における補正レンズアレイの構成の変形例を示す断面図である。図８に示したように、上述した補正レンズアレイ２２０では、上段電極基板２１７、中段電極基板２１８、及び下段電極基板２１９の３段の電極基板により構成される場合を説明したが、これに限るものではない。さらに多段の電極基板により構成されるようにしても構わない。図１３の例では、グランド電位が印加される１段目の電極基板３１７と、例えば正の電位が印加され、位置ずれに合わせて開口中心がシフトされた２段目の電極基板３１８と、グランド電位が印加される３段目の電極基板３１９、例えば正の電位が印加され、位置ずれに合わせて開口中心がシフトされた４段目の電極基板３２０と、グランド電位が印加される５段目の電極基板３２１と、の５段の電極基板により構成される場合を示している。グランド電位が印加される電極基板を挟んで、２段目の電極基板３１８と５段目の電極基板３２１との開口中心をシフトする２段の電極基板を備えることで、２回に分けて軌道を補正できる。よって、開口中心をシフトする２段の電極基板の各電極基板におけるシフト量を小さくできる。これにより、開口中心のシフトによる個別ビームの軌道補正により生じ得る他の収差の大きさを低減できる。もちろん、５段に限らず、さらに、多段にしても良い。多段の数が大きくなるほど、１段あたりの開口中心のシフト量を小さくできる。
【００６９】
図１４は、実施の形態１における補正レンズアレイの構成の他の変形例を示す断面図である。
図１５は、実施の形態１における補正レンズアレイの構成の他の変形例を示す断面図である。
図１６は、実施の形態１における補正レンズアレイの構成の他の変形例を示す断面図である。図１４の例では、上述した補正レンズアレイ２２０を２段配置した場合を示している。図１４の例に示すように、２段の補正レンズアレイを電子ビーム進行方向に一定距離離して配置することで、２段の補正レンズアレイにより軌道に沿って異なる方向に偏向して、下流のクロスオーバ位置を変えずに試料面上の電子ビームの照射位置を変えることが出来る。補正レンズアレイの段数は２段以上であれば良い。
ここで、図１５、及び図１６に示す様に、マルチ電子源、或いは、アパーチャアレイ下流に複数の仮想電子源の像（実効的なマルチ電子源と呼ぶ）を形成し、その像を試料面に結像する、実効的なマルチ電子源方式の場合には、上術したクロスオーバ位置を各マルチ電子源或いは実効的なマルチ電子源からの電子ビームの理想的な軌道が重なる位置（マルチ電子源軌道のクロスオーバ位置と呼ぶ）と読み替える。
【００７０】
以上のように、実施の形態１によれば、光学系を使ってマルチビームを照射する場合に、少ない配線と電源回路を用いて、少なくともディストーション（歪曲収差）を個別に補正して小さくできる。さらに、非点収差を個別に補正して小さくできる。
【００７１】
実施の形態２．
実施の形態１では、ディストーション（歪曲収差）と非点を個別に補正することが可能なマルチビームの照射装置の一例として検査装置について説明した。実施の形態２では、マルチビームの照射装置の一例として描画装置について説明する。
【００７２】
図１７は、実施の形態２におけるパターン描画装置の構成の一例を示す構成図である。図１７において、基板にパターンを描画する描画装置７００は、電子ビーム描画装置の一例である。また、描画装置７００は、マルチビーム描画装置の一例である。さらに描画装置７００は、マルチ電子ビーム画像取得装置の一例である。描画装置７００は、描画機構７５０、及び制御系回路７６０を備えている。描画装置７００は、電子ビームカラム７０２（電子鏡筒ともいう。）（マルチビームカラムの一例）、描画室７０３、ステージ駆動機構１４２、及びレーザ測長システム１２２を備えている。電子ビームカラム７０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、補正レンズアレイ２２０、成形アパーチャアレイ基板２０３、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ基板２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、副偏向器２０９、及び一括ブランキング偏向器２１２が配置されている。図１７において、描画機構７５０の構成は、成形アパーチャアレイ基板２０３と補正レンズアレイ２２０との配置位置が逆になった点以外は、図１の画像取得機構１５０の１次マルチビーム光学系の構成と同様である。
【００７３】
描画室７０３内には、少なくともＸＹ平面上を移動可能なＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画対象となる基板１０１（試料）が配置される。基板１０１は、例えば、図示しない３点支持によりＸＹステージ１０５上に保持される。基板１０１には、半導体装置を製造する際の露光用マスク、或いは、半導体装置が製造される半導体基板（シリコンウェハ）等が含まれる。また、基板１０１には、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。
【００７４】
制御系回路７６０では、描画装置７００全体を制御する制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、ステージ制御回路１１４、レンズ制御回路１２４、ブランキング制御回路１２６、偏向制御回路１２８、補正レンズ制御回路１３０、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、モニタ１１７、メモリ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。また、偏向制御回路１２８は、ＤＡＣ（デジタルアナログ変換）アンプ１４４，１４６に接続される。ＤＡＣアンプ１４４は、主偏向器２０８に接続され、ＤＡＣアンプ１４６は、副偏向器２０９に接続される。
【００７５】
また、ＸＹステージ１０５は、ステージ制御回路１１４の制御の下に駆動機構１４２により駆動される点で図１と同様である。そして、ＸＹステージ１０５の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される点で図１と同様である。
【００７６】
図１７の例において、電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直に補正レンズアレイ２２０全体を照明する。補正レンズアレイ２２０を構成する上段電極基板２１７の複数の開口部１１の直径Ｄ１と、中段電極基板２１８の複数の開口部１２の直径Ｄ２と、下段電極基板２１９の複数の開口部１３の直径Ｄ３は、成形アパーチャアレイ基板２０３に形成される穴２２のサイズよりも大きく形成される。よって、複数の開口部１１の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかる上段電極基板２１７の複数の開口部１１をそれぞれ通過することによって、例えば仮の複数の電子ビーム（マルチビーム）が形成される。仮のマルチビームは、上段電極基板２１７と中段電極基板２１８と下段電極基板２１９とを順に通過することによって、これらの３段の電極基板から構成される補正レンズアレイ２２０より、個別にビーム軌道が補正される。個別にビーム軌道が補正された仮のマルチビームは、その後、成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２を通過することによって、例えば矩形の複数の電子ビーム（マルチビーム）２０ａ〜２０ｄ（図１３の実線）（マルチ１次電子ビーム）が形成される。形成されたマルチビーム２０ａ〜２０ｄは、その後、縮小レンズ２０５によって、縮小され、制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴にクロスオーバー（Ｃ．Ｏ．）を形成する。理想的には成形アパーチャアレイ基板２０３の各開口を通過した電子ビームの中心付近の軌道（各ビームの軌道）はクロスオーバ位置の、理想的なクロスオーバ像の大きさの領域を通過するが、照明レンズ２０２、縮小レンズ２０５に収差がある場合には、各ビームの軌道の通過位置がクロスオーバ位置でこの理想的なクロスオーバ像領域からずれる。補正レンズアレイ２０２による軌道の補正により、照明レンズ２０２、縮小レンズ２０５によるクロスオーバ結像の収差、例えば球面収差、非点収差が補正出来、軌道のずれを小さく出来る。
ここで、成形アパーチャアレイ基板２０３と縮小レンズ２０５との間に配置された一括ブランキング偏向器２１２によって、マルチビーム２０ａ〜２０ｄ全体が一括して偏向された場合には、制限アパーチャ基板２０６の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２０６によって遮蔽される。一方、一括ブランキング偏向器２１２によって偏向されなかったマルチビーム２０ａ〜２０ｄは、図１７に示すように制限アパーチャ基板２０６の中心の穴を通過する。かかる一括ブランキング偏向器２１２のＯＮ／ＯＦＦによって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが一括制御される。このように、制限アパーチャ基板２０６は、一括ブランキング偏向器２１２によってビームＯＦＦの状態になるように偏向されたマルチビーム２０ａ〜２０ｄを遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ基板２０６を通過したビーム群により、描画用のマルチビーム２０ａ〜２０ｄが形成される。制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０ａ〜２０ｄは、対物レンズ２０７により基板１０１面上に焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像（ビーム径）となり、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって、制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０全体が同方向に一括して偏向され、各ビームの基板１０１上のそれぞれの照射位置に照射されることによって、基板１０１に所望のパターンが描画される。
【００７７】
以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様、光学系を使ってマルチビームを照射する場合に、少ない配線と電源回路を用いて、クロスオーバ結像の非点収差、球面収差等の、成形アパーチャアレイ基板２０３の各開口を通過した電子ビームの軌道がクロスオーバ位置でずれる収差を補正できる。
【００７８】
実施の形態３．
実施の形態３では、ディストーション（歪曲収差）と非点収差を個別に補正する他に、さらに球面収差を小さくすることが可能なマルチビームの照射装置の他の構成について説明する。実施の形態３では、ダブレットレンズを用いた描画装置を一例として説明する。
【００７９】
図１８は、実施の形態３における描画装置の構成を示す概念図である。図１８において、描画装置５００は、描画機構５５０と制御系回路５６０を備えている。描画装置５００は、マルチ荷電粒子ビーム照射装置の一例であると共に、マルチ荷電粒子ビーム描画装置の一例である。描画機構５５０は、電子鏡筒５０２と描画室５０３を備えている。電子鏡筒５０２内には、電子銃６０１、照明レンズ６０２、プレ成形アパーチャアレイ基板６２４、補正レンズアレイ２２０、ダブレットレンズを構成する電磁レンズ６１２，６１４、制限アパーチャ部材６１６、補正レンズアレイ２２１、成形アパーチャアレイ基板６０３、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４、縮小レンズ６０５、制限アパーチャ部材６０６（ブランキングアパーチャ）、対物レンズ６０７、及び偏向器６０８、が配置されている。描画室５０３内には、ＸＹステージ５０５が配置される。ＸＹステージ５０５上には、描画時には描画対象基板となるマスク等の試料５０１が配置される。試料５０１は、例えば、図示しない３点支持によりＸＹステージ５０５上に保持される。試料５０１には、半導体装置を製造する際の露光用マスク、或いは、半導体装置が製造される半導体基板（シリコンウェハ）等が含まれる。また、試料５０１には、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。
【００８０】
補正レンズアレイ２２０は、プレ成形アパーチャアレイ基板６２４（第１の成形アパーチャアレイ基板、或いは第１のアパーチャアレイ基板）に対して電子銃６０１側とは反対側のブランキングアパーチャアレイ機構６０４側直近に配置される。例えば、プレ成形アパーチャアレイ部材６２４とダブレットレンズを構成する光軸上上流側の電磁レンズ６１２との間に配置される。補正レンズアレイ２２０とプレ成形アパーチャアレイ基板６２４との配置順序は逆であっても構わない。補正レンズアレイ２２０は、図７（或いは図１０）及び図８に示したように、例えば、３段の電極基板により構成される。
【００８１】
電磁レンズ６１２（第１の電磁レンズ）と電磁レンズ６１４（第２の電磁レンズ）とによって構成されるダブレットレンズは、プレ成形アパーチャアレイ基板６２４と成形アパーチャアレイ基板６０４との間に配置される。図１８の例では、補正レンズアレイ２２０と補正レンズアレイ２２１との間に配置される。電磁レンズ６１２と電磁レンズ６１４は、軸上磁場の符号が逆で、かつ同じ大きさに励磁される。
ここで、電磁レンズ６１２、６１４はレンズ効果を持つ磁場が条件を満たすものであれば良く、電磁レンズを構成する強磁性体やコイル等の構造物の配置は第１の成形アパーチャアレイ部材や後述の第２の成形アパーチャアレイの間に置かれる必要はない。
【００８２】
制限アパーチャ部材６１６は、電磁レンズ６１２と電磁レンズ６１４の間であってマルチビームの集束点位置に配置される。また、制限アパーチャ部材６１６は、グランド接続されている。
【００８３】
また、成形アパーチャアレイ基板６０３（第２の成形アパーチャアレイ基板、或いは第２のアパーチャアレイ基板）は、ダブレットレンズに対してＸＹステージ５０５側に配置される。
【００８４】
また、補正レンズアレイ２２１は、成形アパーチャアレイ基板６０３に対して、電磁レンズ６１２，６１４によって構成されるダブレットレンズ側直近に配置される。そして、補正レンズアレイ２２１は、補正レンズアレイ２２０と同様、図７（或いは図１０）及び図８に示したように、例えば、３段の電極基板により構成される。
【００８５】
制御系回路５６０は、制御計算機５１０、メモリ５１２、レンズ制御回路５２０、補正レンズ制御回路５２２，５２４、偏向制御回路５３０、偏向制御回路５３２、ＤＡＣアンプ５３６、及び磁気ディスク装置等の記憶装置５４０を有している。制御計算機５１０、メモリ５１２、レンズ制御回路５２０、補正レンズ制御回路５２２，５２４、偏向制御回路５３０、偏向制御回路５３２、及び記憶装置５４０は、図示しないバスを介して互いに接続されている。偏向制御回路５３２には、ＤＡＣアンプ５３６が接続されている。図形パターンが定義された描画データが描画装置１００の外部から入力され、記憶装置５４０（記憶部）に格納されている。レンズ制御回路５２０、補正レンズ制御回路５２２，５２４、及び偏向制御回路５３０，５３２は、制御計算機１１０によって制御される。
【００８６】
電磁レンズ６１２，６１４は、レンズ制御回路４２０に接続され、制御される。補正レンズアレイ２２０は、補正レンズ制御回路５２２に接続され、制御される。補正レンズアレイ２２１は、補正レンズ制御回路５２４に接続され、制御される。ブランキングアパーチャアレイ機構６０４は、偏向制御回路５３０に接続され、制御される。偏向器６０８は、ＤＡＣアンプ５３６を介して偏向制御回路５３２に接続され、制御される。
電磁レンズ６１２，６１４又は／及び補正レンズアレイ２２０，２２１からなるレンズ系はプレ成形アパーチャアレイ基板６２４上の開口の像を成形アパーチャアレイ基板５０３の対応する開口上に等倍で結像する働きを持つ。
【００８７】
ここで、図１８では、実施の形態３を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置５００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。
【００８８】
成形アパーチャアレイ基板６０３には、図２に示した場合と同様、縦（ｙ方向）ｍ列×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の穴（第１の開口部）が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。例えば、５１２×５１２列の穴２２が形成される。
【００８９】
また、プレ成形アパーチャアレイ基板６２４も成形アパーチャアレイ基板６０３と同様に構成される。プレ成形アパーチャアレイ基板６２４に形成される複数の穴（第２の開口部）は、成形アパーチャアレイ基板６０３に形成される複数の対応する穴と同じ位置関係になるように形成される。但し、プレ成形アパーチャアレイ基板６２４に形成される複数の穴は、成形アパーチャアレイ基板６０３に形成される複数の穴よりも若干大きなサイズで形成される。これにより、マルチビーム２１の形状は、成形アパーチャアレイ基板６０３によって決定される。但し、これに限るものではない。成形アパーチャアレイ部材６０３に形成される複数の穴を、プレ成形アパーチャアレイ部材６２４に形成される複数の穴よりも若干大きなサイズに形成し、プレ成形アパーチャアレイ部材６２４に形成される複数の穴によって、マルチビーム２１の形状を決定するように構成しても良い。
【００９０】
実施の形態１におけるブランキングアパーチャアレイ機構６０４は、図示しない支持台上にシリコン等からなる半導体基板が配置される。半導体基板の中央部は、例えば裏面側から薄く削られ、薄い膜厚ｈのメンブレン領域（第１の領域）に加工されている。メンブレン領域を取り囲む周囲は、厚い膜厚Ｈの外周領域（第２の領域）となる。半導体基板はは、外周領域の裏面で支持台上に保持される。支持台の中央部は開口しており、メンブレン領域の位置は、支持台の開口した領域に位置している。
【００９１】
メンブレン領域には、成形アパーチャアレイ基板６の各穴２２に対応する位置にマルチビームのそれぞれのビームの通過用の通過孔（開口部）が開口される。そして、各通過孔を挟んでブランキング偏向用の制御電極と対向電極の組（ブランカー：ブランキング偏向器）がそれぞれ配置される。また、各通過孔の近傍には、各通過孔用の制御電極に偏向電圧を印加する制御回路（ロジック回路）が配置される。各ビーム用の対向電極は、グランド接続される。
【００９２】
各通過孔を通過するマルチビームの対応する電子ビームは、それぞれ独立にかかる対となる制御電極と対抗電極との間の電圧によって偏向される。かかる偏向によってブランキング制御される。
【００９３】
次に描画装置５００における描画機構６５０の動作について説明する。電子銃６０１（放出部）から放出された電子ビーム６００は、照明レンズ６０２によりほぼ垂直にプレ成形アパーチャアレイ基板６２４（第１の成形アパーチャアレイ部材）全体を照明する。プレ成形アパーチャアレイ基板６２４には、矩形の複数の穴（第１の開口部）が形成され、電子ビーム６００は、すべての複数の穴が含まれる領域を照明する。複数の穴の位置に照射された電子ビーム６００の各一部が、かかるプレ成形アパーチャアレイ基板６２４の複数の穴をそれぞれ通過することによって、例えば矩形形状の複数の電子ビーム（仮のマルチビーム）２１が形成される。かかる仮のマルチビーム２１は、電磁レンズ６１２によって集束され、集束位置に配置される制限アパーチャ部材６１６（第１の制限アパーチャ部材）によって、集束点から外れた例えば散乱電子（荷電粒子）の通過が制限される。これにより、プレ成形アパーチャアレイ基板６２４によって散乱した電子が遮蔽される。そのため、これより下流側への散乱電子の侵入を防止できる。そして、制限アパーチャ基板６１６によって散乱電子がカットされた仮のマルチビーム２１は、電磁レンズ６１４によって、成形アパーチャアレイ基板６０３にほぼ垂直に投影される。
【００９４】
成形アパーチャアレイ基板６０３（第２の成形アパーチャアレイ部材）には、矩形の複数の穴（第２の開口部）が形成され、電磁レンズ６１４によって投影された複数の電子ビーム（仮のマルチビーム）２１は、成形アパーチャアレイ基板６０３の複数の穴（第２の開口部）のうちの対応する穴をそれぞれ通過することによって、所望のサイズの例えば矩形形状の複数の電子ビーム（マルチビーム）２０に成形される。言い換えれば、成形アパーチャアレイ基板６０３（第２の成形アパーチャアレイ部材）の複数の穴を仮のマルチビーム２１のうちの対応するビームの少なくとも一部がそれぞれ通過する。
【００９５】
ここで、上流側のプレ成形アパーチャアレイ基板６２４ではなく、下流側の成形アパーチャアレイ基板６０３によってビーム形状を決定することにより、マルチビーム２０の結像点の数を減らすことができる。よって、光学系を複雑化させないようにすることができる。なお、プレ成形アパーチャアレイ基板６２４側でビーム形状を決定する場合には、下流側の成形アパーチャアレイ基板６０３では、各ビームが成形アパーチャアレイ基板６０３に当ることなく素通りするので成形アパーチャアレイ基板６０３通過時の散乱電子の発生を抑制できるというメリットがある。
【００９６】
ここで、図１８に示すダブレットレンズを用いた光学系では、プレ成形アパーチャアレイ基板６２４によって成形された仮のマルチビーム２１に対して、補正レンズアレイ２２０により、個別にビーム軌道を補正することで、ディストーション補正及び非点補正ができる。ここでは、さらに、マルチビーム２１の中心から外側に向かって徐々にシフト量を大きくするように各ビーム用の開口中心をシフトさせることで凹レンズに作用させることができ、これによりレンズ６０２，６１２によるクロスオーバ結像の球面収差を小さくできる。ディストーション補正のための開口中心のシフト量と球面収差補正のための開口中心のシフト量とをシミュレーション等により調整することで、最適値に設定できる。実施の形態２では、中段電極基板２１８の複数の開口部１２の開口中心のシフト量、及び開口部１２の形状を個別に調整することで、例えば、凹レンズに作用する格子レンズを構成しなくても、各ビームを個別に軌道補正ができる。よって、ディストーション補正、及び非点補正に加えて球面収差の補正ができる。
【００９７】
そして、電磁レンズ６１２，６１４は、レンズ制御回路５２０によって、磁場が逆向きかつ同じ大きさになるように励磁される。これにより、電磁レンズ６１２を通過したマルチビーム２１が電磁レンズ６１４を通過する際に回転してしまうことを回避できる。また、このように倍率１倍の反対称ダブレットレンズを構成することにより、歪曲収差を小さくできる。倍率が１倍なので、理想的には、制限アパーチャ部材６１６は、電磁レンズ６１２と電磁レンズ６１４のちょうど中間位置に配置されることになる。
【００９８】
そして、成形アパーチャアレイ基板６０３に入射する仮のマルチビーム２１に対して、補正レンズアレイ２２１により、個別にビーム軌道を補正することで、成形アパーチャアレイ基板６０３を通過後の光学系により生じるディストーション補正及び非点補正ができる。補正レンズアレイ２２０の場合と同様、マルチビーム２１の中心から外側に向かって徐々にシフト量を大きくするように各ビーム用の開口中心をシフトさせることで凹レンズに作用させることができ、これによりレンズ６１４によるクロスオーバ結像の球面収差を小さくできる。ディストーション補正のための開口中心のシフト量と球面収差補正のための開口中心のシフト量とをシミュレーション等により調整することで、最適値に設定できる。よって、凹レンズに作用する格子レンズを構成しなくても、各ビームを個別に軌道補正ができる。また、ダブレットレンズを構成する電磁レンズ６１２，６１４によるディストーション量が小さくできるので、補正レンズアレイ２２１の中段電極基板２１８の複数の開口部１２の開口中心のシフト量をその分、小さくでき、新たな収差の発生を抑制できる。
【００９９】
補正レンズアレイ２２０の複数の開口部１２の開口中心のシフト量、及び開口部１２の形状と、補正レンズアレイ２２１の複数の開口部１２の開口中心のシフト量、及び開口部１２の形状とは、シミュレーション等を行うことで、別々に調整すればよい。
【０１００】
成形アパーチャアレイ基板６０３を通過したマルチビーム２０は、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４（第２のアパーチャアレイ部材の他の例）のそれぞれ対応するブランカー（第１の偏向器：個別ブランキング機構）内を通過する。かかるブランカーは、それぞれ、個別に通過する電子ビーム２０を偏向する（ブランキング偏向を行う）。
【０１０１】
ブランキングアパーチャアレイ機構６０４を通過したマルチビーム２０は、縮小レンズ６０５（電磁レンズ）によって、集束させられる。言い換えれば、縮小レンズ６０５は、成形アパーチャアレイ基板６０３を通過したマルチビーム２０を集束する。その際、マルチビーム２０像のサイズは、縮小レンズ６０５によって、縮小される。縮小レンズ６０５（電磁レンズ）によって集束方向に屈折させられたマルチビーム２０は、制限アパーチャ部材６０６に形成された中心の穴に向かって進む。制限アパーチャ部材６０６（第２の制限アパーチャ部材）は、縮小レンズ６０５により集束させられたマルチビーム２０の集束点位置に配置され、マルチビーム２０の集束点から外れた電子ビームの通過を制限する。ここで、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４のブランカーによって偏向された電子ビーム３１０は、制限アパーチャ部材６０６の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ部材６０６によって遮蔽される。一方、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４のブランカーによって偏向されなかった電子ビーム２０は、制限アパーチャ部材６０６の中心の穴を通過する。ブランキング制御によって、ビームのＯＮ／ＯＦＦが制御される。このように、制限アパーチャ基板６０６は、ビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する。そして、ビーム毎に、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ基板６０６を通過したビームにより、１回分のショットのビームが形成される。制限アパーチャ基板６０６を通過したマルチビーム２０は、対物レンズ６０７により試料５０１面上に焦点が合わされると共に、所望の縮小率のパターン像となり、偏向器６０８によって、制限アパーチャ基板６０６を通過した各ビーム（マルチビーム２０全体）が同方向に一括して偏向され、各ビームの試料５０１上のそれぞれの照射位置に照射される。言い換えれば、連続移動可能なＸＹステージ５０５に載置された試料１０１は、ダブレットレンズを通過したマルチビーム２０の少なくとも一部のビーム群の照射を受ける。また、例えばＸＹステージ５０５が連続移動している時、ビームの照射位置がＸＹステージ５０５の移動に追従（トラッキング）するように偏向器６０８によって制御される。ＸＹステージ５０５の位置は、図示しないステージ位置検出器からレーザをＸＹステージ５０５上の図示しないミラーに向けて照射し、その反射光を用いて測定される。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的には成形アパーチャアレイ基板６０３の複数の穴の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。描画装置５００は、各回のトラッキング動作中にＸＹステージ５０５の移動に追従しながらショットビームとなるマルチビーム２０を偏向器６０８によるビーム偏向位置の移動によって各ビームが１画素ずつ描画シーケンスに沿って照射していく描画動作を行う。所望のパターンを描画する際、パターンに応じて必要なビームがブランキング制御によりビームＯＮに制御される。
【０１０２】
以上のように、実施の形態３によれば、ダブレットレンズを配置することで制限アパーチャ６１６により、プレ成形アパーチャアレイ基板６２４の開口部付近で生じた散乱電子を遮蔽することができる。さらに、下流に設けられた制限アパーチャ基板６０６と合わせることで、制限アパーチャ基板６１６が無く制限アパーチャ基板６０６だけで散乱電子を遮蔽する場合に比べてコントラストをさらに向上することが出来利点がある。
【０１０３】
さらに、補正レンズアレイ２２０を配置することで、ダブレットレンズを構成する電子レンズ６１２によりマルチビーム２１の歪曲収差を低減させた状態を維持しつつ、電子レンズ６１２により生じた球面収差を低減できる。その結果、電子レンズ６１２により生じた球面収差によって広がった制限アパーチャ部材６１６面上でのマルチビーム２１のクロスオーバー径を小さくできる。同様に、補正レンズアレイ２２１を配置することで、ダブレットレンズを構成する電子レンズ６１４によりマルチビーム２１の歪曲収差を低減させた状態を維持しつつ、電子レンズ６１４により生じた球面収差を低減できる。その結果、電子レンズ６１４により生じた球面収差によって広がった制限アパーチャ部材６０６面上でのマルチビーム２０のクロスオーバー径を小さくできる。
【０１０４】
以上の説明において、一連の「〜回路」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「〜回路」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録されればよい。例えば、位置回路１０７、比較回路１０８、及び参照画像作成回路１１２等は、上述した少なくとも１つの処理回路で構成されても良い。
【０１０５】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、実施の形態１で説明したマルチビームの照射機構の構成は、検査装置１００に限らず、描画装置等にも適用できる。同様に、実施の形態２で説明したマルチビームの照射機構の構成は、描画装置５００に限らず、検査装置等にも適用できる。また、上述したディストーション補正、非点補正、及び球面収差補正は、完全にそれぞれの収差をゼロにする場合に限るものではなく、補正レンズアレイを用いない場合よりもそれぞれの収差を小さくできればよい。
【０１０６】
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。
【０１０７】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのマルチ荷電粒子ビーム照射装置及びマルチ荷電粒子ビーム照射方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１０８】
１０  照射位置
１１，１２，１３  開口部
２０，２１  マルチビーム
２２  穴
２８  画素
２９  サブ照射領域
３３  マスクダイ
３４  照射領域
３６  画素
１００  検査装置
１０１  基板
１０２  電子ビームカラム
１０３  検査室
１０６  検出回路
１０７  位置回路
１０８  比較回路
１０９  記憶装置
１１０  制御計算機
１１２  参照画像作成回路
１１４  ステージ制御回路
１１７  モニタ
１１８  メモリ
１１９  プリンタ
１２０  バス
１２２  レーザ測長システム
１２３  チップパターンメモリ
１２４  レンズ制御回路
１２６  ブランキング制御回路
１２８  偏向制御回路
１３０  補正レンズ制御回路
１３２  劣化画素探索回路
１４２  ステージ駆動機構
１４４，１４６  ＤＡＣアンプ
１５０  画像取得機構
１６０  制御系回路
２００  電子ビーム
２０１  電子銃
２０２  照明レンズ
２０３  成形アパーチャアレイ基板
２０５  縮小レンズ
２０６  制限アパーチャ基板
２０７  対物レンズ
２０８  主偏向器
２０９  副偏向器
２１２  一括ブランキング偏向器
２１４  ビームセパレーター
２１６  ミラー
２１７  上段電極基板
２１８  中段電極基板
２１９  下段電極基板
２２０，２２１  補正レンズアレイ
２２２  マルチ検出器
２２４，２２６  投影レンズ
２２８  偏向器
３００  マルチ２次電子ビーム
３１７，３１８，３１９，３２０，３２１  電極基板
３３０  検査領域
３３２  チップ
５００  描画装置
５０１  試料
５０２  電子鏡筒
５０３  描画室
５０５  ＸＹステージ
５１０  制御計算機
５１２  メモリ
５２０  レンズ制御回路
５２２，５２４  補正レンズ制御回路
５３０  偏向制御回路
５３２  偏向制御回路
５３６  ＤＡＣアンプ
５４０  記憶装置
５５０  描画機構
５６０  制御系回路
６０１  電子銃
６０２  照明レンズ
６０３  成形アパーチャアレイ基板
６０４  ブランキングアパーチャアレイ機構
６０５  縮小レンズ
６０６  制限アパーチャ部材
６０７  対物レンズ
６０８  偏向器
６１２，６１４  電磁レンズ
６１６  制限アパーチャ部材
６２４  プレ成形アパーチャアレイ基板
７００  描画装置
７０２  電子ビームカラム
７０３  描画室
７５０  描画機構
７６０  制御系回路
【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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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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