TW202536905A - 電磁透鏡、掃描電子顯微鏡、及電子束檢查裝置 - Google Patents

Abstract

本發明的一個態樣，提供一種可抑制對物透鏡與試料之間的放電之電磁透鏡、掃描電子顯微鏡、及電子束檢查裝置。 本發明的一個態樣之電磁透鏡，具備：線圈；軛，藉由磁性體而形成，具有：上壁，在通過的1次電子束的行進方向的上游側；及外周壁；及內周壁；及下壁或者斜壁，該下壁在1次電子束的行進方向的下游側形成有間隙，該斜壁在1次電子束的行進方向的下游側形成間隙；該軛構成為讓1次電子束通過藉由內周壁而被包圍的空間，而藉由上壁及外周壁及內周壁及下壁或者斜壁而包圍線圈；護罩，藉由非磁性的導體而形成，接觸包含軛的1次電子束的行進方向的下游端的內周側角部在內的端面而予以包覆，其角部形成為曲面。

Description

電磁透鏡、掃描電子顯微鏡、及電子束檢查裝置

本發明有關電磁透鏡、掃描電子顯微鏡、及電子束檢查裝置。例如有關運用多1次電子束的照射所造成的2次電子圖像來做圖案檢查之多射束檢查裝置中搭載的電磁透鏡。另，電子束不限於多電子束，也可以是射束道數為1道的單電子束。

本申請案以日本專利申請案2023-202105號(申請日：2023年11月29日)為基礎申請案而享受優先權。本申請案藉由參照此基礎申請案而包含基礎申請案的全部內容。

近年來隨著大規模積體電路(LSI)的高度積體化及大容量化，對半導體裝置要求之電路線寬愈來愈變狹小。又，對於耗費莫大的製造成本之LSI的製造而言，良率的提升不可或缺。但，以十億位元(gigabyte)級的DRAM(隨機存取記憶體)為首，構成LSI之圖案，從次微米成為了奈米尺度。近年來，隨著形成於半導體晶圓上之LSI圖案尺寸的微細化，必須檢測出圖案缺陷之尺寸亦成為極小。故，為了檢查被轉印至半導體晶圓上的超微細圖案的缺陷，亦必須拍攝高精度的圖像。

檢查裝置中，例如是將使用了電子束的多1次電子束對焦於檢查對象基板後，藉由多1次電子束掃描檢查對象基板，將從檢查對象基板放出的多2次電子束從多1次電子束的軌道分離出來。然後，將分離出的多2次電子束引導至檢測器。然後，藉由檢測器檢測多2次電子束，拍攝圖案圖像。

此處，若將檢查裝置的加速電壓升高，則可減低鏡筒所造成的像差，但當將這樣的加速電壓照射至試料的情形下，一次電子線的散射區域會變大而解析力會變差。鑑此，會運用對檢查對象基板面施加負電位，使1次電子束在試料前一刻衰減之減速(retarding)法，來減低像差而進行高解析力的檢查。減速法能夠在鏡筒內以高加速使其通過而抑制像差的影響，而藉由對試料施加負電壓而在前一刻使其減速來減小一次電子線的散射區域，謀求解析力的提升。 此時，在對物透鏡與檢查對象基板之間產生電場的狀況下，若將對物透鏡下面與檢查對象基板面之間的距離縮小，則會有電場集中於對物透鏡的軛(yoke)端部的角部而造成可能發生放電這樣的問題。

此處，有人揭示一種為了避免放電而在對物透鏡與試料之間配置控制電極板這樣的技術(例如參照日本特開2003-168385號公報)。

本發明的一個態樣，提供一種可抑制對物透鏡與試料之間的放電之電磁透鏡、掃描電子顯微鏡、及電子束檢查裝置。

本發明的一個態樣之電磁透鏡，具備： 線圈； 軛，藉由磁性體而形成，具有：上壁，在通過的1次電子束的行進方向的上游側；及外周壁；及內周壁；及下壁或者斜壁，該下壁在1次電子束的行進方向的下游側形成有間隙，該斜壁在1次電子束的行進方向的下游側形成間隙；該軛構成為讓1次電子束通過藉由內周壁而被包圍的空間，而藉由上壁及外周壁及內周壁及下壁或者斜壁而包圍前述線圈； 護罩，藉由非磁性的導體而形成，接觸包含軛的1次電子束的行進方向的下游端的內周側角部在內的端面而予以包覆，其角部形成為曲面。

本發明的一個態樣之掃描電子顯微鏡，具備： 電磁透鏡，具有： 線圈； 軛，藉由磁性體而形成，具有：上壁，在通過的1次電子束的行進方向的上游側；及外周壁；及內周壁；及下壁或者斜壁，該下壁在1次電子束的行進方向的下游側形成有間隙，該斜壁在1次電子束的行進方向的下游側形成間隙；該軛構成為讓前述1次電子束通過藉由內周壁而被包圍的空間，而藉由上壁及外周壁及內周壁及下壁或者斜壁而包圍前述線圈； 護罩，藉由非磁性的導體而形成，接觸包含軛的1次電子束的行進方向的下游端的內周側角部在內的端面而予以包覆，其角部形成為曲面； 平台，載置試料，該試料接受通過了電磁透鏡的1次電子束的照射； 檢測器，檢測從試料放出的2次電子束。

本發明的一個態樣之電子束檢查裝置，具備： 電磁透鏡，具有： 線圈； 軛，藉由磁性體而形成，具有：上壁，在通過的1次電子束的行進方向的上游側；及外周壁；及內周壁；及下壁或者斜壁，該下壁在1次電子束的行進方向的下游側形成有間隙，該斜壁在1次電子束的行進方向的下游側形成間隙；該軛構成為讓前述1次電子束通過藉由內周壁而被包圍的空間，而藉由上壁及外周壁及內周壁及下壁或者斜壁而包圍前述線圈； 護罩，藉由非磁性的導體而形成，接觸包含軛的1次電子束的行進方向的下游端的內周側角部在內的端面而予以包覆，其角部形成為曲面； 平台，載置試料，該試料接受通過了電磁透鏡的1次電子束的照射； 檢測器，檢測從試料放出的2次電子束。

以下，實施方式中，作為電子束的一例，運用多電子束來說明。換言之，作為1次電子束的一例，運用多1次電子束來說明。作為2次電子束的一例，運用多2次電子束來說明。但，電子束不限於多電子束，也可以是射束道數為1道的單電子束。此外，作為電子束照射裝置的一例，說明電子束檢查裝置。但，電子束照射裝置不限於檢查裝置，例如亦可為掃描電子顯微鏡或電子束圖像取得裝置等。 實施方式1.

圖1為示意實施方式1中的圖案檢查裝置的構成的構成圖。圖1中，檢查形成於基板的圖案的檢查裝置100，為多電子束檢查裝置的一例。檢查裝置100為電子束照射裝置的一例。檢查裝置100為掃描電子顯微鏡或電子束圖像取得裝置的一例。檢查裝置100，具備像取得機構150、及控制系統電路160(控制部)。圖像取得機構150，具備電子束鏡柱102(電子鏡筒)、檢查室103、檢測電路106、晶片圖案記憶體123、平台驅動機構142及雷射測長系統122。在電子束鏡柱102內，配置有電子槍201、電磁透鏡202、電磁透鏡205、集體偏向器212、限制孔徑基板213、電磁透鏡206、E×B分離器214(分離器)、電磁透鏡207(對物透鏡)、偏向器208，209、偏向器218、偏向器225、電磁透鏡224及多檢測器222。於檢查裝置100運轉時，電子束鏡柱102內及檢查室103內藉由未圖示的真空泵浦等受到排氣，被調整成真空狀態。

藉由電子槍201、電磁透鏡202、電磁透鏡205、集體偏向器212、限制孔徑基板213、電磁透鏡206、E×B分離器214(分離器)、電磁透鏡207及偏向器208，209，構成1次電子光學系151(照明光學系統)。此外，藉由電磁透鏡207、偏向器208，209、E×B分離器214、偏向器218、偏向器225及電磁透鏡224，構成2次電子光學系統152(檢測光學系統)。

另，圖1例子中，針對電磁透鏡207以外的電磁透鏡202，205，206，224及E×B分離器214係省略包圍線圈的軛的圖示，惟無需贅言地任一者皆配置有軛。另，該些電磁透鏡當中，每一電磁透鏡軛的形狀可以相異，2個以上的電磁透鏡的軛的形狀亦可相同。

多檢測器222，具有以陣列狀(格子狀)配置的複數個檢測元件。

在檢查室103內，配置有至少可於XY方向移動的平台105。在平台105上，配置有作為檢查對象之基板101(試料)。基板101，包含曝光用光罩基板及矽晶圓等的半導體基板。當基板101為半導體基板的情形下，在半導體基板形成有複數個晶片圖案(晶圓晶粒)。當基板101為曝光用光罩基板的情形下，在曝光用光罩基板形成有晶片圖案。晶片圖案，由複數個圖形圖案所構成。形成於該曝光用光罩基板之晶片圖案被複數次曝光轉印至半導體基板上，藉此在半導體基板形成複數個晶片圖案(晶圓晶粒)。基板101，例如以圖案形成面朝向上側而被配置於平台105。此外，在平台105上，配置有將從配置於檢查室103的外部之雷射測長系統122照射的雷射測長用雷射光予以反射之鏡216。此外，在平台105上，配置被調整成和基板101面同一高度位置的標記111。在標記111例如形成十字圖案。

此外，多檢測器222，於電子束鏡柱102的外部連接至檢測電路106。檢測電路106，連接至晶片圖案記憶體123。

控制系統電路160中，控制檢查裝置100全體的控制計算機110，透過匯流排120而連接至位置電路107、比較電路108、參照圖像作成電路112、平台控制電路114、透鏡控制電路124、遮沒控制電路126、偏向控制電路128、減速控制電路130、E×B分離器控制電路132、磁碟裝置等的記憶裝置109、監視器117、記憶體118及印表機119。此外，偏向控制電路128，連接至DAC(Digital-Analog Converter；數位類比變換)放大器144，146，147及直流電源148。DAC放大器146連接至偏向器208，DAC放大器144連接至偏向器209。直流電源148連接至偏向器218。DAC放大器147連接至偏向器225。

此外，晶片圖案記憶體123，連接至比較電路108。此外，平台105，在平台控制電路114的控制之下藉由驅動機構142而被驅動。驅動機構142中，例如，構成有於平台座標系中的X方向、Y方向、θ方向驅動之3軸(X-Y-θ)馬達這樣的驅動系統，使得XY平台105可於XYθ方向移動。該些未圖示的X馬達、Y馬達、θ馬達，例如能夠使用步進馬達。平台105，藉由XYθ各軸的馬達而可於水平方向及旋轉方向移動。又，平台105的移動位置，會藉由雷射測長系統122而被測定，被供給至位置電路107。雷射測長系統122，接收來自鏡216的反射光，藉此以雷射干涉法的原理來將平台105的位置予以測長。平台座標系，例如對於和多1次電子束20的光軸正交之面，設定1次座標系的X方向、Y方向、θ方向。

電磁透鏡202、電磁透鏡205、電磁透鏡206、電磁透鏡207及電磁透鏡224，藉由透鏡控制電路124而受到控制。

此外，集體偏向器212由2極以上的電極所構成，在每一電極透過未圖示的DAC放大器而受到偏向控制電路126所控制。偏向器209由4極以上的電極所構成，在每一電極透過DAC放大器144而受到偏向控制電路128所控制。偏向器208由4極以上的電極所構成，在每一電極透過DAC放大器146而受到偏向控制電路128所控制。此外，偏向器225由4極以上的電極所構成，在每一電極透過DAC放大器147而受到偏向控制電路128所控制。

偏向器218(彎束器)例如藉由4極以上的複數個電極而構成為圓弧狀地彎曲的筒狀，在每一電極透過直流電源148而受到偏向控制電路128所控制。或者，偏向器218亦可構成為由平板的4極以上的複數個電極所構成，在每一電極透過直流電源148而受到偏向控制電路128所控制。

E×B分離器214，藉由E×B分離器控制電路132而受到控制。

減速控制電路130，對基板101表面施加減速電位，使得多1次電子束20在基板101表面得到期望的著陸能量(landing energy)。一般而言作為減速電位係施加負的電位。

在電子槍201，連接有未圖示之高壓電源電路，從高壓電源電路對於電子槍201內的未圖示燈絲與引出電極間施加加速電壓，並且藉由規定的引出電極之電壓施加與規定溫度之陰極加熱，從陰極放出的電子群會受到加速，而成為電子束200被放出。

這裡，圖1中記載了用以說明實施方式1所必要之構成。對檢查裝置100而言，通常具備必要的其他構成亦無妨。

圖2為示意實施方式1中的成形孔徑陣列基板的構成的一例的上視圖。圖2中，在成形孔徑陣列基板203，有二維狀的橫(x方向)m ₁列×縱(y方向)n ₁段(m ₁，n ₁為2以上的整數)的孔(開口部)22於x，y方向以規定之排列間距形成。圖2例子中，示意例如形成有23×23的孔(開口部)22之情形。各孔22均形成為相同尺寸形狀的圓形。或者如圖2所示均為相同尺寸形狀的矩形亦無妨。電子束200的一部分各自通過該些複數個孔22，藉此會形成1次多電子束20。成形孔徑陣列基板203，為形成多1次電子束20的多射束形成機構的一例。

從電子槍201(放出源)放出之電子束200，會藉由電磁透鏡202被折射而對成形孔徑陣列基板203全體做照明。在成形孔徑陣列基板203，如圖2所示，形成有複數個孔22(開口部)，電子束200對包含所有複數個孔22之區域做照明。照射至複數個孔22的位置之電子束200的各一部分，會分別通過該成形孔徑陣列基板203的複數個孔22，藉此形成多1次電子束20。

形成的多1次電子束20，藉由電磁透鏡205及電磁透鏡206而分別使其折射，一面反覆成為中間像及交叉點(crossover)，一面通過配置於多1次電子束20的各射束的中間像面的E×B分離器214而朝電磁透鏡207(對物透鏡)行進。

一旦多1次電子束20入射至電磁透鏡207(對物透鏡)，則電磁透鏡207將多1次電子束20對焦於基板101。藉由對物透鏡207而焦點被對合(合焦)於基板101(試料)面上之多1次電子束20，藉由偏向器208及偏向器209而被集體偏向，照射至各射束的在基板101上的各自之照射位置。另，當藉由集體遮沒偏向器212而多1次電子束20全體被集體偏向的情形下，其位置會從限制孔徑基板213的中心的孔偏離，多1次電子束20全體藉由限制孔徑基板213被遮蔽。另一方面，未藉由集體遮沒偏向器212被偏向的多1次電子束20，會如圖1所示通過限制孔徑基板213的中心的孔。藉由該集體遮沒偏向器212的ON/OFF，來進行遮沒控制，射束的ON/OFF受到集體控制。 像這樣，限制孔徑基板213，是將藉由集體遮沒偏向器212而被偏向成為射束OFF的狀態之多1次電子束20予以遮蔽。然後，藉由從成為射束ON開始至成為射束OFF為止所形成之通過了限制孔徑基板213的射束群，形成圖像取得用的多1次電子束20。

一旦多1次射束20被照射至基板101的期望之位置，會由於受到該多1次射束20照射而從基板101放出和多1次電子束20的各射束相對應的包含反射電子之2次電子的束(多2次電子束300)。

從基板101放出的多2次電子束300，通過電磁透鏡207，朝E×B分離器214行進。E×B分離器214，具有使用了線圈的2極以上的複數個磁極以及2極以上的複數個電極。例如，具有相位各自錯開90°的4極的磁極(電磁偏向線圈)、及同樣相位各自錯開90°的4極的電極(靜電偏向電極)。又，例如將相向的2極的磁極設定成N極及S極，藉此藉由該複數個磁極使指向性的磁場產生。同樣地，例如對相向的2極的電極施加符號相反的電位V，藉此藉由該複數個電極使指向性的電場產生。具體而言，E×B分離器214是在和多1次射束20的中心射束行進的方向(軌道中心軸)正交之面上，令電場與磁場於正交之方向產生。電場和電子的行進方向無關而對同一方向施力。相對於此，磁場會遵循弗萊明左手定則而施力。因此藉由電子的侵入方向能夠使作用於電子之力的方向變化。對於從上側朝E×B分離器214侵入而來的多1次電子束20，電場所造成的力與磁場所造成的力會相互抵消，多1次電子束20會朝下方直進。相對於此，對於從下側朝E×B分離器214侵入而來的多2次電子束300，電場所造成的力與磁場所造成的力皆朝同一方向作用，多2次電子束300會朝斜上方被彎折，而從多1次電子束20的軌道上分離。

朝斜上方被彎折的多2次電子束300，會藉由偏向器218而進一步被彎折，藉由電磁透鏡224一面使其折射一面投影至多檢測器222。

在多檢測器222上配置檢測器孔徑陣列基板223。多檢測器222，檢測通過檢測器孔徑陣列基板223的開口部而被投影的多2次電子束300。多1次電子束20的各射束，在多檢測器222的檢測面衝撞和多2次電子束300的各2次電子束相對應的檢測元件，使電子放大產生，對每個像素生成2次電子圖像資料。以多檢測器222檢測出的強度訊號，被輸出至檢測電路106。各1次電子束，照射至基板101上的自身的射束所位處之藉由x方向的射束間間距與y方向的射束間間距而包圍的子照射區域內，在該子照射區域內做掃描(掃掠動作)。

此外，藉由偏向器208，209將多1次電子束20偏向，藉此進行追蹤控制，以便跟隨平台105的連續移動。藉由該追蹤控制所造成的射束偏向以及多1次電子束20在基板101上的掃描，和各1次電子束相對應的2次電子束的放出位置會時時刻刻變化。故，若保持這樣，會導致各2次電子束偏離各自對應的檢測元件。因此，藉由偏向器225集體進行多2次電子束300的擺回偏向，藉此使各2次電子束在多檢測器222的檢測面上的位置不動。藉此，各2次電子束便能夠入射至各自對應的檢測元件。

2次電子圖像的取得如上述般進行，亦即藉由多1次電子束20照射基板101，藉由多檢測器222檢測多1次電子束20的照射所引起而從基板101放出的多2次電子束300。

圖3為示意實施方式1的比較例中的對物透鏡的一例的圖。圖3中，比較例中，示意軛442包圍線圈440之電磁透鏡407。圖3例子中，示意相對於電子束的軌道中心軸而言右半邊的截面。針對左半邊則省略圖示。比較例中，示意半入透鏡(semi in-lens)方式的對物透鏡407的一例，亦即使對物透鏡407的間隙G面向下側，而在對物透鏡407的下側配置試料。半入透鏡方式當中，藉由將對物透鏡下面與試料之間的距離(WD(Working Distance)：工作距離)縮小，能夠發揮和全入透鏡(in-lens)方式的電磁透鏡同等的高解析力。此外，如同外置透鏡(out-lens)方式的電磁透鏡般，能夠對比電磁透鏡的軛的內周直徑還大尺寸的試料使用。此時，對試料施加負的減速電位，對電磁透鏡的軛442施加接地(GND)電位。因此，在對物透鏡的下面與試料之間會產生電場。 此處，電子束會因為零件的加工精度與裝置的組裝精度而受到像差的影響。因此，通常會盡可能消除加工精度、組裝精度的影響，但機械上有其極限，故例如會運用偏向電磁透鏡等來進行修正。在零件的邊緣加工當中，將倒圓角加工或倒角加工以期望的大小均一地施工是非常困難的。因此，在對於像差的影響當中，圓周上的不均一會成為很大的問題。故，必須考量多餘的像差的影響。鑑此，設計成不施以對物透鏡的軛端面的角部(邊緣部)的倒角加工及倒圓角加工的形狀，藉此減低像差的影響。然而，其結果，在軛端面的角部會發生電場集中，而有可能發生放電這樣的問題。

鑑此，實施方式1中，係避免或者減低在該軛端面的角部發生的電場集中。以下具體說明之。

圖4為示意實施方式1中的對物透鏡的一例的圖。圖4中，作為對物透鏡的電磁透鏡207，具有線圈40、軛(亦稱為極片(pole piece))42、護罩44。圖4例子中，示意相對於多1次電子束20的軌道中心軸11而言右半邊的截面。針對左半邊則省略圖示。

線圈40以包圍多1次電子束20的通過區域之方式配置成環狀。

軛42藉由磁性體而形成。此外，軛42藉由導體而形成。軛42，具有各自具有厚度的上壁12及外周壁16及內周壁18及斜壁14。 軛42以包圍多1次電子束20的通過區域之方式配置成環狀，而包圍線圈40。換言之，線圈40藉由上壁12及外周壁16及內周壁18及斜壁14而被包圍。此外，軛42構成為讓多1次電子束20通過藉由內周壁18而被包圍的空間。另，上壁12配置於通過的多1次電子束20的行進方向的上游側。

上壁12及斜壁14形成為中央部開口的同心圓的圓盤狀。外周壁16及內周壁18形成為彼此徑尺寸相異的同心圓的筒狀。上壁12與斜壁14之間的距離，被設定成可在上壁12與斜壁14之間夾住線圈40的尺寸。外周壁16與內周壁18之間的距離，被設定成可在外周壁16與內周壁18之間夾住線圈40的尺寸。

圖4例子中，斜壁14從外周壁16端接續配置，其截面以朝多1次電子束20的行進方向的下游側縮細之方式朝向內周側斜向延伸。又，在內周壁18的多1次電子束20的行進方向的下游側端部與斜壁14的多1次電子束20的行進方向的下游側端部之間，形成間隙G。換言之，斜壁14在多1次電子束20的行進方向的下游側形成間隙G。 圖4例子中，內周壁18的多1次電子束20的行進方向的下游側端面與斜壁14的多1次電子束20的行進方向的下游側端面，配置成成為相同高度位置。

實施方式1中，如圖4所示，構成半入透鏡方式的對物透鏡，亦即使對物透鏡207的間隙G面向下側，而在對物透鏡207的下側配置了基板101。如上述般，半入透鏡方式當中，藉由將對物透鏡下面與試料之間的距離(WD：工作距離)縮小，能夠取得和全入透鏡方式的電磁透鏡同等的高解析力的圖像。此外，如同外透鏡方式的電磁透鏡般，能夠對比電磁透鏡的軛的內周直徑還大尺寸的試料使用。此時，對基板101施加負的減速電位，對軛42施加接地(GND)電位。因此，在對物透鏡的下面與試料之間會產生電場。 此外，對物透鏡207的軛42的端面的角部(邊緣部)，為了使像差的影響減低而未被施以倒角加工及倒圓角加工。若就這樣，則如圖3中說明般，會導致在軛端面的角部發生電場集中。鑑此，實施方式1中，將軛端面以護罩44包覆。

護罩44，接觸包含軛42的多1次電子束20的行進方向的下游側的內周側角部在內的端面而予以包覆。護罩44藉由非磁性的導體而形成。例如合適是運用鈦(Ti)、金(Ag)、或者鈹銅(BeCu)。圖4例子中，軛42的下游側的端面的外周側角部，形成為比90°還充分大的鈍角，因此不易發生電場集中。因此，圖4例子中，將下游側的端面的兩角部當中以90°左右的角度形成的內周側角部藉由護罩44包覆。當兩角部以90°以下的角度、或者並非比90°還充分大的角度的角度(例如120°以下)形成的情形下，合適是兩角部均藉由護罩44包覆。

護罩44分別配置於間隙G的兩側。具體而言，護罩44具有將包含內壁18的多1次電子束20的行進方向的下游端的內周側角部在內的端面予以包覆的護罩構件48(第1護罩構件)、以及將包含斜壁14的多1次電子束20的行進方向的下游端的內周側角部在內的端面予以包覆的護罩構件46(第2護罩構件)。 護罩構件48合適是壓入內壁18的端面而被固定。同樣地，護罩構件46合適是壓入斜壁14的端面而被固定。藉由這樣，便能夠不需要用來結合護罩構件46，48而會造成像差的複數個螺絲或撐條(支撐材)。此外，護罩構件46，48僅配置於包含軛42的下游端的內周側角部在內的端面，故即使於例如平台移動時也能夠不肇生對於鏡216的干涉。

此外，護罩44其角部形成為曲面。換言之，2個護罩構件46，48各自角部形成為曲面。護罩44的角部的曲面的曲率半徑，在對軛42施加接地電位，對基板101施加減速電位的狀態下，被設定成使得在角部的電場強度成為閾值以下。例如作為閾值，合適是使用6kV/mm以下。

此外，護罩44一併包覆軛42的多電子束的行進方向的和基板相向的下游側端面、以及從該下游側端面接續而和多電子束的軌道中心軸相向的內周面的一部分。藉此，包覆下游側端面的內周側角部。又，包覆內周面的一部分的厚度d2，d3(第1厚度)，合適是形成為比包覆下游側端面的厚度d1(第2厚度)還大。藉此，能夠減小包覆下游側端面的護罩44的厚度d1，同時增大角部的曲面的曲率半徑R。厚度d2，d3可為相同厚度，亦可為相異厚度。為了增大角部的曲面的曲率半徑R，必須將厚度d1或者厚度d2，d3的至少一方配合曲率半徑R的尺寸而增大。若增大厚度d1，則與基板101之間的距離會變小故軛端面的電場強度會變大。其結果，導致容易發生放電。相對於此，藉由減薄厚度d1而相應地增大厚度d2，d3，能夠抑制軛端面的電場強度變大。故，能夠降低放電的風險。又，若將包覆下游側端面的護罩44的厚度d1增大，則會導致WD相應地變小。藉由將包覆內周面的一部分的厚度d2，d3(第1厚度)比包覆下游側端面的厚度d1(第2厚度)還增大，能夠維持容許的WD同時增大角部的曲面的曲率半徑R。藉由增大角部的曲面的曲率半徑，能夠更減緩電場集中。另，2個護罩構件46，48的下游側端面的厚度合適是均設定為d1。

圖5為示意實施方式1中的對物透鏡的另一例的圖。圖5例子中，示意相對於多1次電子束20的軌道中心軸11而言右半邊的截面。針對左半邊則省略圖示。圖5例子中，除了配置下壁15來取代斜壁14這點以外，如同圖4。線圈40，藉由上壁12及外周壁16及內周壁18及下壁15而被包圍。下壁15形成為中央部開口的同心圓的圓盤狀。又，在內周壁18的多1次電子束20的行進方向的下游側端部與下壁15的內周側端部之間形成間隙G。換言之，下壁15在多1次電子束20的行進方向的下游側形成間隙G。 圖5例子中，內周壁18的多1次電子束20的行進方向的下游側端面與下壁15的多1次電子束20的行進方向的下游側面，合適是配置成成為相同高度位置。

護罩44具有將包含內壁18的多1次電子束20的行進方向的下游端的內周側角部在內的端面予以包覆的護罩構件48(第1護罩構件)、以及將包含下壁15的多1次電子束20的行進方向的下游端的內周側角部在內的端面予以包覆的護罩構件46(第2護罩構件)。圖5例子中亦如同圖4的情況般，包覆內周面的一部分的厚度d2，d3(第1厚度)，合適是形成為比包覆下游側端面的厚度d1(第2厚度)還大。另，圖5例子中，合適是護罩構件46針對從下壁15的下游側端面接續的外周面的一部分亦藉由厚度d2包覆。

圖6為示意實施方式1的比較例中的在沒有護罩的狀態下藉由軛端部的電場的模擬所得的分析結果的圖。 圖7為示意實施方式1中的在有護罩的狀態下藉由軛端部的電場的模擬所得的分析結果的圖。如圖6所示，在軛端部沒有護罩的狀態下，會發生電場集中，於規定的條件下最大示出約13kV/mm的電場強度。相對於此，如圖7所示，在軛端部有護罩44的狀態下，電場集中被大幅減緩，能夠抑制在作為閾值的6kV/mm以下的電場強度。

接著，運用能夠避免或減低放電的電磁透鏡207，實施基板101的檢查。

圖8為用來說明實施方式1中的檢查區域與檢查手法的圖。圖8中，當基板101為光罩基板的情形下，光罩基板的檢查區域330，例如朝向y方向以規定的寬度被分割成複數個條紋區域32。圖像取得機構150所做的掃掠動作，例如對每一條紋區域32實施。例如，一面使平台105朝－x方向移動，一面相對地朝x方向逐漸進行條紋區域32的掃掠動作。各條紋區域32，向著長邊方向被分割成複數個矩形區域33。射束往對象的矩形區域33之移動，是藉由偏向器208、209所做的多1次電子束20全體的集體偏向而進行。

圖8例子中，例如揭示5×5列的多1次電子束20的情形。1次的多1次電子束20的照射所可照射之照射區域34，是由(基板101面上的多1次電子束20的x方向的射束間間距乘上x方向的射束數而得之x方向尺寸)×(基板101面上的多1次電子束20的y方向的射束間間距乘上y方向的射束數而得之y方向尺寸)來定義。照射區域34，成為多1次電子束20的視野。然後，構成多1次電子束20的各1次電子束10，照射至藉由自身的射束所位處之x方向的射束間間距與y方向的射束間間距而被包圍的子照射區域29內，在該子照射區域29內做掃描(掃掠動作)。各1次電子束10，會負責彼此相異之其中一個子照射區域29。然後，於各擊發時，各1次電子束10會照射負責子照射區域29內的相同位置。子照射區域29內的1次電子束10的移動，是藉由偏向器208、209所做的多1次電子束20全體的集體偏向來進行。重複該動作，以1個1次電子束10依序逐漸照射1個子照射區域29內。

各條紋區域32的寬度，合適是設定成和照射區域34的y方向尺寸相同，或者減縮掃掠餘邊(margin)份而成的尺寸。圖8例子中，示意照射區域34和矩形區域33為相同尺寸的情形。但，不限於此。照射區域34亦可比矩形區域33還小。或較大亦無妨。然後，構成多1次電子束20的各1次電子束10，照射至自身的射束所位處之子照射區域29內，在該子照射區域29內做掃描(掃掠動作)。然後，一旦1個子照射區域29的掃描結束，則藉由偏向器208、209所做的多1次電子束20全體的集體偏向，照射位置往同一條紋區域32內的相鄰的矩形區域33移動。重複該動作，依序逐漸照射條紋區域32內。一旦1個條紋區域32的掃描結束，則藉由平台105的移動或/及偏向器208、209所做的多1次電子束20全體的集體偏向，照射區域34往下一條紋區域32移動。像以上這樣，藉由各1次電子束10的照射而進行每一子照射區域29的掃掠動作及2次電子圖像的取得。將該些每一子照射區域29的2次電子圖像組合，藉此構成矩形區域33的2次電子圖像、條紋區域32的2次電子圖像、或者檢查區域330的2次電子圖像。此外，當實際進行圖像比較的情形下，會將各矩形區域33內的子照射區域29進一步分割成複數個圖框(frame)區域30，針對每一圖框區域30的圖框圖像31來比較。圖8例子中，示意將藉由1個1次電子束10而被掃掠的子照射區域29例如分割成藉由朝x，y方向各自一分為二而形成的4個圖框區域30的情形。

此處，當平台105一面連續移動一面對基板101照射多1次電子束20的情形下，以多1次電子束20的照射位置跟隨平台105的移動之方式，藉由偏向器208、209進行由集體偏向所致之追蹤動作。因此，多2次電子束300的放出位置相對於多1次電子束20的軌道中心軸會時時刻刻變化。同樣地，當在子照射區域29內掃掠的情形下，各2次電子束的放出位置在子照射區域29內會時時刻刻變化。為了使像這樣放出位置變化的各2次電子束照射至多檢測器222的相對應的檢測區域內，偏向器225係將多2次電子束300集體偏向。

像以上這樣，圖像取得機構150，對每一條紋區域32逐漸進行掃描動作。檢查所使用的圖像(2次電子圖像)，是藉由以多1次電子束20照射平台105上的被檢查基板101，由多檢測器222檢測藉由多1次電子束20的照射而從基板101放出的多2次電子束300而取得。被檢測的多2次電子束300中包含反射電子亦無妨。或者，反射電子在2次電子光學系統152移動中被分離，而未到達多檢測器222的情形亦無妨。藉由多檢測器222檢測出的各子照射區域29內的每一像素的2次電子的檢測資料(測定圖像資料；2次電子圖像資料；被檢查圖像資料)，依測定順序被輸出至檢測電路106。在檢測電路106內，藉由未圖示之A/D變換器，類比的檢測資料被變換成數位資料，存儲於晶片圖案記憶體123。然後，得到的測定圖像資料，和來自位置電路107的示意各位置的資訊一起被傳輸至比較電路108。

圖9為示意實施方式1中的比較電路內的構成的一例的構成圖。圖9中，在比較電路108內，配置磁碟裝置等的記憶裝置50，52，56、圖框圖像作成部54、對位部57及比較部58。圖框圖像作成部54、對位部57及比較部58這些各「～部」係包含處理電路，該處理電路包含電子電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或半導體裝置等。此外，各「～部」亦可運用共通的處理電路(同一處理電路)。或，亦可使用相異的處理電路(個別的處理電路)。在圖框圖像作成部54、對位部57及比較部58內必要的輸入資料或是演算出的結果會隨時被記憶於未圖示之記憶體、或記憶體118。

傳輸至比較電路108內的測定圖像資料(射束圖像)，被存儲於記憶裝置50。

然後，圖框圖像作成部54，作成將藉由各1次電子束10的掃描動作而取得的子照射區域29的圖像資料進一步分割而成之複數個圖框區域30的每一圖框區域30的圖框圖像31。然後，將圖框區域30使用作為被檢查圖像的單位區域。另，各圖框區域30，合適是構成為相互的餘邊(margin)區域疊合，以使圖像沒有缺漏。作成的圖框圖像31，被存儲於記憶裝置56。

另一方面，參照圖像作成電路112，基於形成於基板101的複數個圖形圖案的原稿即設計資料，而對每一圖框區域30作成和圖框圖像31相對應的參照圖像。具體而言係如以下般動作。首先，從記憶裝置109通過控制計算機110讀出設計圖案資料，將此讀出的設計圖案資料中定義之各圖形圖案變換成2元值或多元值的影像資料。

如上述般，設計圖案資料中定義的圖形例如是以長方形或三角形作為基本圖形，而存儲有例如藉由圖形的在基準位置的座標(x、y)、邊的長度、區別長方形或三角形等圖形種類的作為識別符的圖形代碼這類資訊來定義各圖案圖形的形狀、大小、位置等之圖形資料。

該作為圖形資料的設計圖案資料一旦被輸入至參照圖像作成電路112，就會展開至每個圖形的資料，而解譯示意該圖形資料的圖形形狀之圖形代碼、圖形尺寸等。然後，展開成二元值或多元值的設計圖案圖像資料以作為配置於以規定的量子化尺寸的網格為單位之棋盤格內的圖案，並輸出之。換言之，將設計資料讀入，對於將檢查區域予以假想分割成以規定尺寸為單位之棋盤格而成的每個棋盤格，演算設計圖案中的圖形所占之占有率，而輸出n位元的占有率資料。例如，合適是將1個棋盤格設定作為1像素。然後，若訂定令1像素具有1/2 ⁸(=1/256)的解析力，則將1/256的小區域恰好分配至配置於像素內之圖形的區域份，來演算像素內的占有率。然後，成為8位元的占有率資料。該棋盤格(檢查像素)，可契合於測定資料的像素。

接著，參照圖像作成電路112，對圖形的影像資料亦即設計圖案的設計圖像資料，使用規定的濾波函數施加濾波處理。藉此，便能夠將圖像強度(濃淡值)為數位值的設計側的影像資料亦即設計圖像資料，契合於藉由多1次電子束20的照射而得到的像生成特性。作成的參照圖像的每一像素的圖像資料被輸出至比較電路108。傳輸至比較電路108內的參照圖像資料，被存儲於記憶裝置52。

接著，對位部57讀出作為被檢查圖像的圖框圖像31及和該圖框圖像31相對應的參照圖像，以比像素還小的子像素單位將兩圖像對位。例如，可以最小平方法進行對位。

然後，比較部58將被載置於平台105上的基板101的2次電子圖像和規定的圖像比較。具體而言，比較部58依每一像素比較圖框圖像31及參照圖像。比較部58遵照規定的判定條件依每一像素比較兩者，判定有無例如形狀缺陷這類的缺陷。例如，若每一像素的階度值差比判定閾值Th還大則判定為缺陷。然後，比較結果被輸出。比較結果，可被輸出至記憶裝置109、或記憶體118，或藉由印表機119被輸出。

另，上述例子中，說明了晶粒對資料庫(die-to-database)檢查，但並不限於此。亦可為進行晶粒對晶粒(die-to-die)檢查之情形。當進行晶粒對晶粒檢查的情形下，只要在作為對象的圖框圖像31(晶粒1)與和該圖框圖像31形成有相同圖案的圖框圖像31(晶粒2)(參照圖像的另一例)之間，進行上述的對位及比較處理即可。

像以上這樣，按照實施方式1，能夠抑制電磁透鏡207(對物透鏡)與基板101(試料)之間的放電。

以上說明中，一連串的「～電路」係包含處理電路，該處理電路包含電子電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或是半導體裝置等。此外，各「～電路」亦可使用共通的處理電路(同一處理電路)。或，亦可使用相異的處理電路(個別的處理電路)。令處理器等執行之程式，可記錄於磁碟裝置、磁帶裝置、FD(Floppy Disk；軟碟)、或是ROM(Read Only Memory；唯讀記憶體)等的記錄媒體。例如，位置電路107、比較電路108及參照圖像作成電路112等，亦可藉由上述的至少1個處理電路來構成。

以上已一面參照具體例一面說明了實施方式。但，本發明並非限定於該些具體例。

此外，針對裝置構成或控制手法等對於本發明說明非直接必要之部分等雖省略記載，但能夠適當選擇使用必要之裝置構成或控制手法。

其他具備本發明之要素，且所屬技術領域者可適當變更設計之所有電磁透鏡、掃描電子顯微鏡、及電子束檢查裝置，均包含於本發明之範圍。

10:1次電子束 11:軌道中心軸 12:上壁 14:斜壁 15:下壁 16:外周壁 18:內周壁 20:多1次電子束 22:孔 29:子照射區域 30:圖框區域 31:圖框圖像 32:條紋區域 33:矩形區域 34:照射區域 40,400:線圈 42,442:軛 44:護罩 46,48:護罩構件 50,52,56,109:記憶裝置 54:圖框圖像作成部 57:對位部 58:比較部 100:檢查裝置 101:基板 102:電子束鏡柱 103:檢查室 105:平台 106:檢測電路 107:位置電路 108:比較電路 110:控制計算機 111:標記 112:參照圖像作成電路 114:平台控制電路 117:監視器 118:記憶體 119:印表機 120:匯流排 122:雷射測長系統 123:晶片圖案記憶體 124:透鏡控制電路 126:遮沒控制電路 128:偏向控制電路 130:減速控制電路 132:E×B分離器控制電路 142:平台驅動機構 144,146,147:DAC放大器 148:直流電源 150:圖像取得機構 151:1次電子光學系統 152:2次電子光學系統 160:控制系統電路 200:電子束 201:電子槍 202,205,224:電磁透鏡 203:成形孔徑陣列基板 206,207:電磁透鏡 208,209,218,225:偏向器 212:集體偏向器 213:限制孔徑基板 214:E×B分離器 216:鏡 222:多檢測器 300:多2次電子束 330:檢查區域 407:對物透鏡

[圖1]示意實施方式1中的圖案檢查裝置的構成的構成圖。 [圖2]示意實施方式1中的成形孔徑陣列基板的構成的一例的上視圖。 [圖3]示意實施方式1的比較例中的對物透鏡的一例的圖。 [圖4]示意實施方式1中的對物透鏡的一例的圖。 [圖5]示意實施方式1中的對物透鏡的另一例的圖。 [圖6]示意實施方式1的比較例中的在沒有護罩的狀態下藉由軛端部的電場的模擬所得的分析結果的圖。 [圖7]示意實施方式1中的在有護罩的狀態下藉由軛端部的電場的模擬所得的分析結果的圖。 [圖8]用來說明實施方式1中的檢查區域與檢查手法的圖。 [圖9]示意實施方式1中的比較電路內的構成的一例的構成圖。

11:軌道中心軸

12:上壁

14:斜壁

16:外周壁

18:內周壁

20:多1次電子束

40:線圈

42:軛

44:護罩

46,48:護罩構件

101:基板

207:電磁透鏡

d1,d2,d3:厚度

G:間隙

GND:接地

R:曲率半徑

WD:工作距離

Claims (11)

1. 一種電磁透鏡，具備： 線圈； 軛，藉由磁性體而形成，具有：上壁，在通過的1次電子束的行進方向的上游側；及外周壁；及內周壁；及下壁或者斜壁，該下壁在前述1次電子束的行進方向的下游側形成有間隙，該斜壁在前述1次電子束的行進方向的下游側形成間隙；該軛構成為讓前述1次電子束通過藉由前述內周壁而被包圍的空間，而藉由前述上壁及前述外周壁及前述內周壁及前述下壁或者前述斜壁而包圍前述線圈； 護罩，藉由非磁性的導體而形成，接觸包含前述軛的前述1次電子束的行進方向的下游端的內周側角部在內的端面而予以包覆，其角部形成為曲面。
2. 如請求項1記載之電磁透鏡，其中，在前述電磁透鏡的前述1次電子束的行進方向的下游側，配置被施加減速電位的基板，該基板藉由前述1次電子束而受到照射， 前述護罩的角部的曲面的曲率半徑，在對前述軛施加接地，對前述基板施加前述減速電位的狀態下，被設定成使得在前述角部的電場強度成為閾值以下。
3. 如請求項1記載之電磁透鏡，其中，前述護罩，具有： 第1護罩構件，將前述內周壁的前述1次電子束的行進方向的下游側端面予以包覆； 第2護罩構件，將包含前述下壁或者前述斜壁的前述1次電子束的行進方向的下游端的內周側角部在內的端面予以包覆。
4. 如請求項1記載之電磁透鏡，其中，前述護罩，將從前述軛的前述1次電子束的行進方向的下游側端面接續的內周面的一部分一併予以包覆， 包覆前述內周面的一部分的第1厚度，比包覆前述下游側端面的第2厚度還大。
5. 如請求項3記載之電磁透鏡，其中，前述第2護罩構件，將從前述下壁或者前述斜壁的前述1次電子束的行進方向的下游側端面接續的內周面的一部分一併予以包覆， 包覆前述第2護罩構件的前述內周面的一部分的第1厚度，比包覆前述第2護罩構件的前述下游側端面的第2厚度還大。
6. 如請求項3記載之電磁透鏡，其中，前述第1護罩構件，將從前述內周壁的前述1次電子束的行進方向的下游側端面接續的內周面的一部分一併予以包覆， 前述第2護罩構件，將從前述下壁或者前述斜壁的前述1次電子束的行進方向的下游側端面接續的內周面的一部分一併予以包覆。
7. 如請求項6記載之電磁透鏡，其中，包覆前述第1護罩構件的前述下游側端面的厚度與包覆前述第2護罩構件的前述下游側端面的厚度為相同厚度。
8. 如請求項6記載之電磁透鏡，其中，包覆前述第1護罩構件的前述內周面的一部分的厚度與包覆前述第2護罩構件的前述內周面的一部分的厚度為相同厚度。
9. 如請求項6記載之電磁透鏡，其中，包覆前述第1護罩構件的前述內周面的一部分的厚度與包覆前述第2護罩構件的前述內周面的一部分的厚度為相異厚度。
10. 一種掃描電子顯微鏡，具備： 電磁透鏡，具有： 線圈； 軛，藉由磁性體而形成，具有：上壁，在通過的1次電子束的行進方向的上游側；及外周壁；及內周壁；及下壁或者斜壁，該下壁在前述1次電子束的行進方向的下游側形成有間隙，該斜壁在前述1次電子束的行進方向的下游側形成間隙；該軛構成為讓前述1次電子束通過藉由前述內周壁而被包圍的空間，而藉由前述上壁及前述外周壁及前述內周壁及前述下壁或者前述斜壁而包圍前述線圈； 護罩，藉由非磁性的導體而形成，接觸包含前述軛的前述1次電子束的行進方向的下游端的內周側角部在內的端面而予以包覆，其角部形成為曲面； 平台，載置試料，該試料接受通過了前述電磁透鏡的1次電子束的照射； 檢測器，檢測從前述試料放出的2次電子束。
11. 一種電子束檢查裝置，具備： 電磁透鏡，具有： 線圈； 軛，藉由磁性體而形成，具有：上壁，在通過的1次電子束的行進方向的上游側；及外周壁；及內周壁；及下壁或者斜壁，該下壁在前述1次電子束的行進方向的下游側形成有間隙，該斜壁在前述1次電子束的行進方向的下游側形成間隙；該軛構成為讓前述1次電子束通過藉由前述內周壁而被包圍的空間，而藉由前述上壁及前述外周壁及前述內周壁及前述下壁或者前述斜壁而包圍前述線圈； 護罩，藉由非磁性的導體而形成，接觸包含前述軛的前述1次電子束的行進方向的下游端的內周側角部在內的端面而予以包覆，其角部形成為曲面； 平台，載置試料，該試料接受通過了前述電磁透鏡的1次電子束的照射； 檢測器，檢測從前述試料放出的2次電子束。