特許 6642092 検査装置及び検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6642092

(24)【登録日】2020年1月8日

(45)【発行日】2020年2月5日

(54)【発明の名称】検査装置及び検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/203 20060101AFI20200127BHJP

   G01N 23/2251 20180101ALI20200127BHJP

   G03F 1/84 20120101ALI20200127BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20200127BHJP

   G01B 15/04 20060101ALI20200127BHJP

【ＦＩ】

   G01N23/203

   G01N23/2251

   G03F1/84

   G03F7/20 504

   G01B15/04 K

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-31170(P2016-31170)

(22)【出願日】2016年2月22日

(65)【公開番号】特開2017-151155(P2017-151155A)

(43)【公開日】2017年8月31日

【審査請求日】2018年5月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】504162958

【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100144967

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 隆之

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 宗博

【審査官】 越柴 洋哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０７３４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９２４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１５９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１６５９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３９９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１５３８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２４１６０６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２３／００−２３／２２７６

Ｈ０１Ｊ ３７／００−３７／２９５

Ｈ０１Ｌ ２１／６４−２１／６６

Ｇ０３Ｆ １／００− １／９２

Ｇ０１Ｂ １５／００−１５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のエネルギービームを含むマルチビームを検査対象基板に照射する照射部と、
前記検査対象基板から放出される荷電粒子による複数の荷電粒子ビームが結像し、各荷電粒子ビームを電気信号として検出する検出器と、
検出された電気信号に基づいて再構成された前記検査対象基板に形成されたパターンの画像データと、参照画像データとを比較し、パターン検査を行う比較部と、
を備え、
前記検出器は、各荷電粒子ビームに対応した複数の検出素子を有し、前記検出素子のサイズは、前記検出器に結像する荷電粒子ビームの像のビームぼけを含めたサイズよりも大きく、
前記照射部は、前記複数のエネルギービームの一部のみを前記検査対象基板に照射し、前記検査対象基板に照射するエネルギービームを順次切り替えることを特徴とする検査装置。

【請求項2】

前記検査対象基板は、連続移動するステージ上に載置されており、
前記照射部は、前記マルチビームの照射位置が前記ステージの移動に合わせて移動するように前記マルチビームを偏向し、
前記検出素子のサイズは、前記検出器に結像する荷電粒子ビームの像のビームぼけを含めたサイズに、前記マルチビームの照射位置の移動に伴う前記検出器上での荷電粒子ビームの結像位置の移動量を加算したサイズよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記複数のエネルギービームの強度の分布、又は前記複数の検出素子の感度の分布に基づいて、前記画像データを補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。

【請求項4】

複数のエネルギービームを含むマルチビームを検査対象基板に照射する工程と、
前記検査対象基板から放出される荷電粒子による複数の荷電粒子ビームが結像する検出器を用いて、各荷電粒子ビームの電流量を検出する工程と、
検出された電流量に基づいて再構成された前記検査対象基板に形成されたパターンの画像データと、参照画像データとを比較し、パターン検査を行う工程と、
を備え、
前記検出器に設けられた、前記検出器に結像する荷電粒子ビームの像のビームぼけを含めたサイズよりもサイズの大きい複数の検出素子を用いて、前記電流量を検出し、
前記複数のエネルギービームの一部のみを前記検査対象基板に照射し、前記検査対象基板に照射するエネルギービームを順次切り替えることを特徴とする検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被検査試料のパターン検査を行う検査装置及び検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスの回路線幅はさらに微細化されてきている。半導体デバイスの製造には、回路パターンが形成された露光用マスク（ステッパやスキャナで用いられるものはレチクルともいう。）が用いられ、露光装置でウェーハ上にパターンが転写される。

【0003】

半導体デバイス製造の歩留まりを低下させる要因に、マスクやウェーハ等に形成されたパターンの欠陥がある。そのため、パターン欠陥を高精度に検査することが求められている。例えば、複数の電子線（マルチビーム）を試料に照射し、試料から放出される反射電子又は二次電子を検出器で検出して、パターン欠陥を検査する装置が知られている。マルチビームを用いることで、単一の電子線（シングルビーム）を用いる検査装置と比較して、欠陥検査のスループットを向上させることができる。

【0004】

従来のマルチビームを用いた検査装置では、検出器面上でビームがぼけたり、ビームが移動したりすることで、ビームが検出器の受光領域から外れ、検査精度が低下するという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００３−１６７０６１号公報

【特許文献2】特開平１１−８３７５３号公報

【特許文献3】特開平１１−１６９６７号公報

【特許文献4】特開平１１−３７９５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、ビームのぼけや移動に伴う検査精度の低下を防止することができる検査装置及び検査方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様による検査装置は、複数のエネルギービームを含むマルチビームを検査対象基板に照射する照射部と、前記検査対象基板から放出される荷電粒子による複数の荷電粒子ビームが結像し、各荷電粒子ビームを電気信号として検出する検出器と、検出された電気信号に基づいて再構成された前記検査対象基板に形成されたパターンの画像データと、参照画像データとを比較し、パターン検査を行う比較部と、を備え、前記検出器は、各荷電粒子ビームに対応した複数の検出素子を有し、前記検出素子のサイズは、前記検出器に結像する荷電粒子ビームの像のビームぼけを含めたサイズよりも大きく、前記照射部は、前記複数のエネルギービームの一部のみを前記検査対象基板に照射し、前記検査対象基板に照射するエネルギービームを順次切り替えることを特徴とするものである。

【0008】

本発明の一態様による検査装置において、前記検査対象基板は、連続移動するステージ上に載置されており、前記照射部は、前記マルチビームの照射位置が前記ステージの移動に合わせて移動するように前記マルチビームを偏向し、前記検出素子のサイズは、前記検出器に結像する荷電粒子ビームの像のビームぼけを含めたサイズに、前記マルチビームの照射位置の移動に伴う前記検出器上での荷電粒子ビームの結像位置の移動量を加算したサイズよりも大きいことを特徴とする。

【0010】

本発明の一態様による検査装置は、前記複数のエネルギービームの強度の分布、又は前記複数の検出素子の感度の分布に基づいて、前記画像データを補正することを特徴とする。

【0011】

本発明の一態様による検査方法は、複数のエネルギービームを含むマルチビームを検査対象基板に照射する工程と、前記検査対象基板から放出される荷電粒子による複数の荷電粒子ビームが結像する検出器を用いて、各荷電粒子ビームの電流量を検出する工程と、検出された電流量に基づいて再構成された前記検査対象基板に形成されたパターンの画像データと、参照画像データとを比較し、パターン検査を行う工程と、を備え、前記検出器に設けられた、前記検出器に結像する荷電粒子ビームの像のビームぼけを含めたサイズよりもサイズの大きい複数の検出素子を用いて、前記電流量を検出し、前記複数のエネルギービームの一部のみを前記検査対象基板に照射し、前記検査対象基板に照射するエネルギービームを順次切り替えることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ビームのぼけや移動に伴う検査精度の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態による検査装置の概略構成図である。

【図2】アパーチャマスクの概略構成図である。

【図3】（ａ）は基板上でのビーム照射位置を示し、（ｂ）は検出器に設けられた検出素子を示す図である。

【図4】検査動作の一例を説明する図である。

【図5】（ａ）〜（ｃ）はステージの移動に追従する電子ビームを示す図である。

【図6】（ａ）〜（ｅ）はマルチビームの走査方法の一例を説明する図である。

【図7】（ｆ）〜（ｉ）はマルチビームの走査方法の一例を説明する図である。

【図8】（ａ）〜（ｅ）はマルチビームの走査方法の一例を説明する図である。

【図9】（ｆ）〜（ｉ）はマルチビームの走査方法の一例を説明する図である。

【図10】（ａ）〜（ｄ）はマルチビームの走査方法の一例を説明する図である。

【図11】（ｅ）〜（ｇ）はマルチビームの走査方法の一例を説明する図である。

【図12】比較例による検出素子を示す図である。

【図13】本実施形態による検出素子を示す図である。

【図14】検出器上で隣接するビームを示す図である。

【図15】比較例による検出素子を示す図である。

【図16】本実施形態による検出素子を示す図である。

【図17】本実施形態による検出素子を示す図である。

【図18】検出器上でのビームぼけが大きい状態を示す図である。

【図19】本実施形態によるオンビームの切り替え例を示す図である。

【図20】変形例による検査装置の概略構成図である。

【図21】変形例による検査装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【0015】

図１は、本発明の実施形態による検査装置の概略構成図である。図１に示すように、検査装置は、検査対象となる基板１１０の画像データを取得するための画像取得部１００と、検査装置全体の制御を行うと共に、画像取得部１００により取得された画像データを用いて基板１１０の検査処理を行う演算制御部２００とを備えている。

【0016】

画像取得部１００は、電子源１０１、照明レンズ１０２、アパーチャマスク１０３、レンズ１０４、ウィーンフィルタ１０５、対物レンズ１０６、偏向器１０７、加速電極１０８、ステージ１０９、ステージ位置測定部１１１、レンズ１２０、偏向器１２１、及び検出器１３０を備える。ステージ１０９上には、検査対象の基板１１０が載置される。基板１１０は、例えば、半導体装置を製造する際に用いられる露光用マスクである。

【0017】

図２はアパーチャマスク１０３の構成を示す概念図である。図２に示すように、アパーチャマスク１０３には、縦（ｙ方向）ｍ列×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の穴（開口部）Ｈ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、各穴Ｈは、同じ寸法形状の矩形又は円形である。

【0018】

電子源１０１から鉛直下向きに放出された電子ビームは、照明レンズ１０２によりほぼ垂直にアパーチャマスク１０３全体を照明する。電子ビームは、アパーチャマスク１０３のすべての穴Ｈが含まれる領域を照明する。電子ビームが複数の穴Ｈを通過することによって、マルチビームが形成される。

【0019】

ここで、アパーチャマスク１０３を各穴Ｈの上流側、下流側又は穴Ｈの内壁内に偏向電極を有するブランキングアパーチャアレイとして、各穴Ｈを通過する電子ビームの偏向を制御し、偏向された電子をブロックするアパーチャを設けることとで電子ビームの試料面への到達電流を個別に制御する様にすることもできる。

【0020】

ウィーンフィルタ１０５は、鉛直方向に対して、電場及び磁場が直交するように印加されている。ウィーンフィルタ１０５の上方から入射した電子は、電場と磁場による力が打ち消し合う方向に働き、直進する。そのため、レンズ１０４によって縮小されたマルチビームは、上方からウィーンフィルタ１０５に入射し、ウィーンフィルタ１０５内を下方へ直進して通過する。

【0021】

ウィーンフィルタ１０５を通過したマルチビームは、対物レンズ１０６により焦点が合わされ、偏向器１０７によって偏向され、基板１１０上に照射される。このように、電子源１０１、照明レンズ１０２、アパーチャマスク１０３、レンズ１０４、ウィーンフィルタ１０５、対物レンズ１０６、及び偏向器１０７が、基板１１０にマルチビームを照射する照射部となる。

【0022】

基板１１０で反射した反射電子は、対物レンズ１０６によって集光され、ウィーンフィルタ１０５に下方から入射する。ウィーンフィルタ１０５に下方から入射した反射電子は、電場と磁場による力が同じ向きに働き、検出器１３０が配置された方向に曲げられる。このように、ウィーンフィルタ１０５は、基板１１０に照射される電子と、基板１１０で反射した電子とを分離することができる。

【0023】

ウィーンフィルタ１０５で進行方向が曲げられた反射電子は、レンズ１２０により検出器１３０上に結像される。偏向器１２１は、反射電子を偏向して、検出器１３０上での結像位置を調整することができる。

【0024】

本実施形態では、反射電子を用いるものとして説明を行うが、反射電子の代わりに二次電子を用いることもできる。この場合、電位印加回路２０４により基板１１０を負にバイアスすると共に、加速電極１０８を接地電位にバイアスすることで、二次電子を加速することができる。

【0025】

基板１１０にはマルチビームが照射され、検出器１３０においてもマルチビームが結像する。検出器１３０は、マルチビームの各ビームに対応した複数の検出素子を有する。図３（ａ）は基板１１０に照射されるビームＢの例を示し、図３（ｂ）は検出器１３０に二次元アレイ状に設けられた検出素子１３２を示す。検出器１３０はマルチチャンネルの検出素子を有するものであり、例えばマイクロチャンネルプレートを使用できる。各検出素子１３２は、照射された反射電子ビームを電気信号として検出し、その検出値が、検出器１３０上に結像されたパターン像の画素データとなる。

【0026】

検出器１３０の検出素子１３２は、基板１１０のパターン面と共役な位置に設けられている。

【0027】

偏向器１０７によるマルチビームの偏向量は、基板１１０の検査領域よりも小さく、検査領域全体を検査するために、ステージ１０９を移動させながらマルチビームを照射する。図４は、検査動作の一例を説明するための概念図である。図４に示すように、基板１１０の検査領域４０は、例えば、ｙ方向に向かって所定の幅で短冊状の複数のストライプ領域４２に仮想分割される。まず、ステージ１０９を移動させて、第１番目のストライプ領域４２の左端、或いはさらに左側の位置に一回のマルチビームの照射で照射可能な照射領域４４が位置するように調整し、照射が開始される。

【0028】

第１番目のストライプ領域４２を検査する際には、ステージ１０９を例えば−ｘ方向に移動させることにより、相対的にｘ方向へとビームを走査する。ステージ１０９は所定の速度で連続移動させる。第１番目のストライプ領域４２の照射終了後、ステージ位置を−ｙ方向に移動させて、第２番目のストライプ領域４２の右端、或いはさらに右側の位置に照射領域が相対的にｙ方向に位置するように調整し、今度は、ステージ１０９をｘ方向に移動させることにより、−ｘ方向にむかって同様に照射を行う。第３番目のストライプ領域４２では、ｘ方向に向かって照射し、第４番目のストライプ領域４２では、−ｘ方向に向かって照射するといったように、交互に向きを変えながらマルチビームを照射することで検査時間を短縮できる。

【0029】

このように交互に向きを変えながら照射する場合に限らず、各ストライプ領域４２を検査する際、同じ方向に向かって照射を進めるようにしてもよい。アパーチャマスク１０３の各穴Ｈ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、各穴Ｈと同数の複数のビームパターンが一度に照射される。

【0030】

偏向器１０７は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ステージ１０９の移動に追従して、電子ビームＢが基板１１０の同じ位置に、単位時間をＴとして、所定時間ｎ＊Ｔ（ｎは自然数）照射されるように電子ビームＢを偏向する。これをトラッキング偏向と呼ぶ。更に、トラッキング偏向に加えて、図６〜１１に示す様に、試料面上の複数の位置に電子ビームＢを照射する為の小偏向もｍ回（ｍ：０又は自然数）行う。所定時間ｎ＊Ｔ経過後、図５（ｃ）に示すように、偏向器１０７は電子ビームＢを元の位置に戻したりして、基板１１０上でのビーム照射位置をずらす。

【0031】

ステージ１０９の移動位置は、ステージ位置測定部１１１により測定される。ステージ位置測定部１１１には、例えばレーザ測長システムが用いられる。

【0032】

図６（ａ）〜（ｅ）、図７（ｆ）〜（ｉ）は、マルチビームの走査方法の一例を説明する概念図である。図６（ａ）は、最初に照射される領域（ピクセル）を示す。以降、図６（ｂ）〜（ｅ）、図７（ｆ）〜（ｉ）に示すように、ｘ方向及び／又はｙ方向に、まだ照射されていないピクセルに位置をずらして、ビームを照射する。

【0033】

図８（ａ）〜（ｅ）、図９（ｆ）〜（ｉ）は、マルチビームの走査方法の別の一例を説明する概念図である。図８（ａ）は、最初に照射される領域（ピクセル）を示す。次に、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、ｙ方向に、まだ照射されていないピクセルに１つずつ位置をずらしながら、２，３回目の照射を順に行う。次に、図８（ｄ）に示すように、ｘ方向にまだ照射されていないピクセルに１つ位置をずらし、４回目の照射を行う。次に、図８（ｅ）、図９（ｆ）に示すように、ｙ方向に、まだ照射されていないピクセルに１つずつ位置をずらしながら、５、６回目の照射を行う。以降、図９（ｇ）〜（ｉ）に示すように、ｘ方向又はｙ方向に、まだ照射されていないピクセルに位置をずらして、ビームを照射する。

【0034】

図１０（ａ）〜（ｄ）、図１１（ｅ）〜（ｇ）は、マルチビームの走査方法の別の一例を説明する概念図である。例えば、ｘ，ｙ方向に３×４のマルチビームを用いて検査を行う例を示している。図１０（ａ）は、最初に照射される領域（ピクセル）を示す。次に、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、ｙ方向に、まだ照射されていないピクセルに１つずつ位置をずらしながら、２，３回目の照射を順に行う。次に、図１０（ｄ）に示すように、ｘ方向にまだ照射されていないピクセルに１つ位置をずらし、４回目の照射を行う。次に、図１１（ｅ）、（ｆ）に示すように、ｙ方向に、まだ照射されていないピクセルに１つずつ位置をずらしながら、５、６回目の照射を行う。次に、１１（ｇ）に示すように、マルチビーム全体の照射領域サイズだけｘ方向に移動して、同様にビームを照射する。

【0035】

このような方法で基板１１０の検査領域をマルチビームで走査し、検出器１３０において、反射電子による基板１１０のパターン像が結像する。このパターン像（反射電子）は検出器１３０で検出される。例えば、反射電子を光に変換し、光を電気信号へ変換することで、反射電子の信号量が検出される。

【0036】

図１に示すように、演算制御部２００は、制御計算機２０１、検出信号処理部２０２、偏向制御回路２０３、電位印加回路２０４、参照画像生成部２１１、比較部２１２、及び磁気ディスク装置等の記憶装置２２０を有している。記憶装置２２０（記憶部）には、基板１１０の設計データが格納されている。

【0037】

検出信号処理部２０２は、検出器１３０からパターン像（画像）の画素データとなる反射電子の電気信号量を取得し、制御計算機２０１へ転送する。制御計算機２０１では、この画素データを用いて、基板１１０に形成されたパターンの画像データが再構成される。

【0038】

偏向制御回路２０３は、基板１１０上の所望の位置にマルチビームが照射されるように、偏向器１０７によるビーム偏向量を制御する。また、偏向制御回路２０３は、反射電子によるマルチビーム（反射マルチビーム）が、検出器１３０上の所望の位置に結像するように、偏向器１２１によるビーム偏向量を制御する。偏向制御回路２０３は、基板１１０の移動に追従するビームの反射ビームが、同一の検出素子１３２上に結像されるように、偏向器１２１によるビーム偏向量を調整する。

【0039】

電位印加回路２０４は、二次電子を加速する際に、基板１１０に電位を印加する。

【0040】

参照画像生成部２１１は、記憶装置２２０内の設計データをイメージデータに変換して、参照画像データを生成する。参照画像データは、例えば、画素毎に８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。

【0041】

比較部２１２は、検出信号処理部２０２が検出器１３０から取得した画素データに基づいて再構成された画像データと、参照画像生成部２１１により生成された参照画像データとを位置合わせして比較する。このようにして、基板１１０に形成されたパターンの欠陥を検出することができる。

【0042】

ここで、図１２に示すように、検出器上に結像されるビームＢのサイズより（受光領域の）サイズが小さい検出素子３２を用いる場合、反射電子の信号量を精度良く検出できず、検査精度の低下につながる。

【0043】

そのため、本実施形態では、図１３に示すように、検出器１３０上に結像されるビームＢのビームぼけを含めたサイズを予め求め、求めたサイズよりも大きい検出素子１３２を有する検出器１３０を用いるようにする。これにより、反射電子の信号量を精度良く検出でき、検査精度の低下を防止できる。検出素子１３２の配置間隔Ｐは、ビームＢのビームぼけを含めたサイズよりも大きくなっている。

【0044】

図１４に示すように、検出器１３０上で隣接するビームＢ１、Ｂ２間の距離Ｄが、ビームＢ１の大きさの半分ｒ１と、ビームＢ２の大きさの半分ｒ２との合計より大きく、隣接するビームＢ１、Ｂ２が重ならないようになっていることが好ましい。

【0045】

上述したように、基板１１０に照射されるマルチビームは、ステージ１０９の移動に追従して移動する。ステージ１０９は、等速で移動するように図示しないステージ駆動機構により駆動されるが、ステージ速度にゆらぎが生じ得る。ステージ速度にゆらぎが生じた場合、ステージ位置の変化はステージ位置測定部１１１の信号に基づいて基板１１０上の所定の位置にマルチビームを照射できるように偏向器１０７を制御する。しかし、ステージ速度が所定の値からずれた場合の偏向器１２１の調整が偏向器１０７による偏向を補正しきれない場合は、偏向器１２１でビームを偏向しても、図１５に示すように、検出器上でのビーム結像位置が移動する。サイズの小さい検出素子３２を使用している場合、ビームＢが検出素子３２から外れ、反射電子の信号量を精度良く検出できず、検査精度の低下につながる。

【0046】

そのため、図１６に示すように、検出素子１３２のサイズを、ビームＢのビームぼけを含めたサイズに、検出器１３０でのビーム移動量を加算したものより大きくすることが好ましい。これにより、検出器１３０上でビームが移動しても、各ビームは同一の検出素子１３２上に位置し続け、反射電子の信号量を精度良く検出することができる。

【0047】

図１７に示すように、複数の検出素子１３２で１つのビームＢの信号量を検出してもよい。すなわち、複数の小サイズの検出素子１３２をグループ化し、１つの検出素子のように疑似的に取り扱ってもよい。図１７は、９個の検出素子１３２をグループ化して１つの検出素子のように取り扱う例を示している。グループ化した９個の検出素子１３２が検出した信号量を加算して、１本の反射電子ビームを検出する。これにより、複数の検出素子１３２に跨るビームＢの信号量を精度良く検出できる。

【0048】

検出器１３０上でのビームぼけが大きい場合、図１８に示すように、隣接するビーム同士が重なり、各ビームＢの信号量の検出精度が低下する。このような場合は、マルチビームのうち、基板１１０に照射するビーム（オンビーム）と、照射しないビーム（オフビーム）とを切り替えることが好ましい。オンビームとオフビームの切り替えには例えばブランキングアパーチャを用いることで可能である。

【0049】

例えば、ｘ方向及びｙ方向に隣接する複数本のビームをグループ化し、各グループのうち１本をオンビームとし、その他をオフビームとする。オンビームとするビームは順次切り替える。同一のグループのビームの反射電子は、同じ検出素子１３２で検出されるように偏向器１２１の偏向量を制御し、結像位置を補正する。

【0050】

図１９は、隣接する４本のビームＢ１〜Ｂ４をグループ化する例を示している。ビームＢ１〜Ｂ４が順次オンビームとなる。ビームＢ１〜Ｂ４の反射電子は、それぞれ同じ検出素子１３２ａで検出される。図１９の例では、ｘ方向、ｙ方向それぞれ交互にオンビームとオフビームとが並ぶ。言い換えれば、オンビームの周囲はオフビームとなる。これにより、オンビームの間隔が広がり、検出器１３０上で像が重なることを防止できる。

【0051】

オンビームの切り替えは、例えば、アパーチャマスク１０３の下方に設けた、各ビームを個別にブランキングするブランキングプレート（図示略）と、中心部に開口部が形成された制限アパーチャ部材（図示略）とを用いることで行うことができる。ブランキングプレートには、アパーチャマスク１０３の各穴Ｈの配置位置に合わせて通過孔が形成され、各通過孔には、対となる２つの電極の組（ブランカ：ブランキング偏向器）が配置される。

【0052】

各通過孔を通過する電子ビームは、ブランカによって、それぞれ独立に偏向される。ブランカによって偏向されなかった電子ビームは、制限アパーチャ部材の開口部を通過して基板１１０に照射されるオンビームとなる。ブランカによって偏向された電子ビームは、制限アパーチャ部材によって遮蔽され、オフビームとなる。

【0053】

上記実施形態において、マルチビームを構成する複数のビーム間でビーム強度が異なることがある。マルチビームに強度の強いビームと弱いビームとが含まれている場合、強弱を考慮して検出素子１３２で検出された信号量を補正する必要がある。

【0054】

例えば、予め試験用基板にマルチビームを照射し、偏向器１２１で反射電子の結像位置を変えて、各ビームの反射電子を順に同一の検出素子１３２で検出する。各ビームの強度が同じであれば、検出素子１３２の検出値も同じとなる。検出素子１３２の検出結果から、各ビームの強度（強度分布）を求め、補正テーブルとして記憶部（図示略）に格納しておく。検出信号処理部２０２又は比較部２１２は、補正テーブルを参照して、パターン像の画素データを補正する。

【0055】

上記実施形態において、検出器１３０に設けられた複数の検出素子１３２は、検出素子１３２間で感度が異なることがある。検出器１３０に感度の高い検出素子１３２と、感度の低い検出素子１３２とが含まれている場合、感度の高低を考慮して検出素子１３２で検出された信号量を補正する必要がある。

【0056】

例えば、予め試験用基板にビームを照射し、偏向器１２１で反射電子の結像位置を変えて、１つのビームの反射電子を全ての検出素子１３２で順に検出する。各検出素子１３２の感度が同じであれば、検出値も同じとなる。検出素子１３２の検出結果から、各検出素子１３２の感度（感度分布）を求め、補正テーブルとして記憶部（図示略）に格納しておく。検出信号処理部２０２又は比較部２１２は、補正テーブルを参照して、パターン像の画素データを補正する。

【0057】

上記実施形態では、基板１１０に照射される電子と基板１１０で反射した電子とを分離するものとしてウィーンフィルタ１０５を用いていたが、図２０に示すように、ウィーンフィルタ１０５の代わりに電磁プリズム１４０を用いてもよい。図２０において、図１に示す構成と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

【0058】

図１のウィーンフィルタ１０５は上方から入射した電子を直進させ、下方から入射する電子の軌道を曲げるものであったが、図２０の電磁プリズム１４０は、入射方向によらず、入射した電子の軌道を曲げる。電磁プリズム１４０は、レンズ１０４によって縮小されたマルチビームの軌道を基板１１０の方向に向ける。また、電磁プリズム１４０は、基板１１０で発生した反射電子の軌道を検出器１３０の方向に向ける。

【0059】

上記実施形態では、電子源１０１から放出された電子ビーム（シングルビーム）を、アパーチャマスク１０３の複数の穴Ｈを通過させることでマルチビームを形成していたが、図２１に示すように、複数の電子源１０１を設け、各電子源１０１から電子ビーム（シングルビーム）を放出することでマルチビームを形成してもよい。このとき、各電子源１０１を個別に制御することで、各電子源１０１から放出される電子ビームのオン、オフを制御することもできる

【0060】

上記実施形態において、図５（ｃ）に示すように、偏向器１０７が電子ビームＢを元の位置に戻している間は、検出器１３０での信号検出を停止することが好ましい。例えば、偏向器１２１が検出素子１３２上にビームが結像されないようにビームを偏向する。アパーチャマスク１０３の下方に、上述のブランキングプレート及び制限アパーチャ部材が設けられている場合は、これらを用いて、マルチビームをオフとしてもよい。また、検出素子１３２が信号取得を停止してもよい。

【0061】

上記実施形態ではマルチビーム及び検出素子１３２が２次元アレイ状に並ぶ例について説明したが、１次元に並んでいてもよい。

【0062】

上記実施形態では、参照画像データとして、検査対象基板の設計データに基づく参照画像データを用いていたが、参照画像データはこれに限るものではない。例えば、同一基板上の異なる位置、又は異なる基板上に形成された同一パターンを検査して得られる画像データを、参照画像データとして用いてもよい。

【0063】

上記実施形態では、基板１１０に電子ビームを照射する構成について説明したが、イオンビーム、中性粒子ビーム、Ｘ線レーザ等の他のエネルギービームを照射してもよい。イオンビームを照射する場合、検出器１３０は、基板１１０から放出される電子による電子ビームでなく、基板１１０から放出されるイオンによるイオンビームを検出してもよい。

【0064】

上述した実施形態で説明した演算制御部２００の少なくとも一部は、電気回路等のハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、演算制御部２００の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを記録媒体に収納し、電気回路を含むコンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。

【0065】

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0066】

１００ 画像取得部
１０１ 電子源
１０２ 照明レンズ
１０３ アパーチャマスク
１０４ レンズ
１０５ ウィーンフィルタ
１０６ 対物レンズ
１０７ 偏向器
１０８ 加速電極
１０９ ステージ
１１０ 基板
１１１ ステージ位置測定部
１２０ レンズ
１２１ 偏向器
１３０ 検出器
２００ 演算制御部
２０１ 制御計算機
２０２ 検出信号処理部
２０３ 偏向制御回路
２０４ 電位印加回路
２１１ 参照画像生成部
２１２ 比較部
２２０ 記憶装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】