特許 6966319 マルチビーム画像取得装置及びマルチビーム画像取得方法

(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】6966319

(24)【登録日】2021年10月25日

(45)【発行日】2021年11月17日

(54)【発明の名称】マルチビーム画像取得装置及びマルチビーム画像取得方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/22 20060101AFI20211108BHJP

   H01J 37/244 20060101ALI20211108BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/22 502H

   H01J37/244

【請求項の数】5

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-245903(P2017-245903)

(22)【出願日】2017年12月22日

(65)【公開番号】特開2019-114377(P2019-114377A)

(43)【公開日】2019年7月11日

【審査請求日】2020年11月9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】100119035

【弁理士】

【氏名又は名称】池上 徹真

(74)【代理人】

【識別番号】100141036

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 章

(74)【代理人】

【識別番号】100088487

【弁理士】

【氏名又は名称】松山 允之

(72)【発明者】

【氏名】菊入 信孝

(72)【発明者】

【氏名】安藤 厚司

【審査官】 中尾 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１３４４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１０７９５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／２２

Ｈ０１Ｊ ３７／２４４

(57)【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１次電子ビームと測定用１次電子ビームとを形成するビーム形成機構と、
前記マルチ１次電子ビームと前記測定用１次電子ビームとを一括して前記試料面上に照射する１次電子光学系と、
前記マルチ１次電子ビームが前記試料に照射されることにより生じるマルチ２次電子ビームと前記測定用１次電子ビームが前記試料に照射されることにより生じる測定用２次電子ビームとを一括して誘導する２次電子光学系と、
一括して誘導された前記マルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
一括して誘導された前記測定用２次電子ビームの位置を測定する測定部と、
測定された前記測定用２次電子ビームの位置を用いて、前記マルチ２次電子ビームの軌道を補正する補正部と、
を備えたことを特徴とするマルチビーム画像取得装置。

【請求項2】

前記測定用１次電子ビームは、前記マルチ１次電子ビームの外側に形成されることを特徴とする請求項１記載のマルチビーム画像取得装置。

【請求項3】

前記補正部は、偏向器を有することを特徴とする請求項１又は２記載のマルチビーム画像取得装置。

【請求項4】

前記補正部は、アライメントコイルを有することを特徴とする請求項１又は２記載のマルチビーム画像取得装置。

【請求項5】

マルチ１次電子ビームと測定用１次電子ビームとを形成する工程と、
前記マルチ１次電子ビームと前記測定用１次電子ビームとを一括して試料面上に照射する工程と、
前記マルチ１次電子ビームが前記試料に照射されることにより生じるマルチ２次電子ビームと前記測定用１次電子ビームが前記試料に照射されることにより生じる測定用２次電子ビームとを一括して誘導する工程と、
一括して誘導された前記測定用２次電子ビームの位置を測定する工程と、
測定された前記測定用２次電子ビームの位置を用いて、前記マルチ２次電子ビームの軌道を補正する工程と、
一括して誘導され、軌道が補正された前記マルチ２次電子ビームをマルチ検出器で検出する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチビーム画像取得方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マルチビーム画像取得装置及びマルチビーム画像取得方法に関する。例えば、マルチビームを用いて検査用の画像を取得するためのマルチ検出器と検出される２次電子ビームとの位置ずれを補正する手法に関する。

【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。マルチビーム検査装置では、一度に複数の２次電子ビームを検出する必要があるため、複数の検出器が必要となる（例えば、特許文献１参照）。例えば、多画素のマルチ検出器が有効である。マルチビーム検査装置では、マルチ１次電子ビームを試料面へと誘導する１次電子光学系が搭載されたメインカラムと、試料面から放出されるマルチ２次電子ビームをマルチ検出器へと誘導する２次電子光学系が搭載されたサブカラムとが配置される。かかるマルチビーム検査装置の設置環境において、外乱が生じた場合に、マルチ１次電子ビーム及び／或いはマルチ２次電子ビームの軌道にずれが生じる。かかる軌道のずれによって、マルチ検出器で検出されるマルチ２次電子ビームの位置に誤差が生じてしまう。これにより、取得される画像に歪や階調変動を生じさせてしまうといった問題があった。その結果、高精度な検査が困難になってしまう。かかる問題は、検査装置に限らず、マルチビームを用いて画像を取得する装置全般にお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２００９−００９８８２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、マルチビームを用いて画像を取得する場合にマルチ検出器で高精度に検出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ビーム画像取得装置は、
試料を載置するステージと、
マルチ１次電子ビームと測定用１次電子ビームとを形成するビーム形成機構と、
マルチ１次電子ビームと測定用１次電子ビームとを一括して試料面上に照射する１次電子光学系と、
マルチ１次電子ビームが試料に照射されることにより生じるマルチ２次電子ビームと測定用１次電子ビームが試料に照射されることにより生じる測定用２次電子ビームとを一括して誘導する２次電子光学系と、
一括して誘導されたマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
一括して誘導された測定用２次電子ビームの位置を測定する測定部と、
測定された測定用２次電子ビームの位置を用いて、マルチ２次電子ビームの軌道を補正する補正部と、
を備えたことを特徴とする。

【0009】

また、測定用１次電子ビームは、マルチ１次電子ビームの外側に形成されると好適である。

【0010】

また、補正部は、偏向器を有すると好適である。

【0011】

或いは、補正部は、アライメントコイルを有する場合であっても好適である。

【0012】

本発明の一態様のマルチビーム画像取得方法は、
マルチ１次電子ビームと測定用１次電子ビームとを形成する工程と、
マルチ１次電子ビームと測定用１次電子ビームとを一括して試料面上に照射する工程と、
マルチ１次電子ビームが試料に照射されることにより生じるマルチ２次電子ビームと測定用１次電子ビームが試料に照射されることにより生じる測定用２次電子ビームとを一括して誘導する工程と、
一括して誘導された測定用２次電子ビームの位置を測定する工程と、
測定された測定用２次電子ビームの位置を用いて、マルチ２次電子ビームの軌道を補正する工程と、
一括して誘導され、軌道が補正されたマルチ２次電子ビームをマルチ検出器で検出する工程と、
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、マルチビームを用いて画像を取得する場合にマルチ検出器で高精度に検出できる。そのため、歪や階調変動が抑制或いは低減された画像を得ることができる。

【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におけるマルチ検出器と位置検出器との配置関係の一例を示す図である。

【図4】実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。

【図5】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6】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7】実施の形態１における比較回路の内部構成の一例を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、実施の形態において、被検査基板上に形成されたパターンを撮像する（被検査画像を取得する）手法の一例として、電子ビームによるマルチビームを被検査基板に照射して２次電子像を撮像する場合について説明する。

【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（制御部）を備えている。画像取得機構１５０は、主電子ビームカラム１０２、副電子ビームカラム１０４、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。主電子ビームカラム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、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、及びビームセパレーター２１４が配置されている。副電子ビームカラム１０４内には、投影レンズ２２４，２２６、偏向器２２８、マルチ検出器２２２、位置検出器２２３、及びアライメントコイル２２９が配置されている。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により、１次電子光学系が構成される。但し、１次電子光学系の構成は、これに限るものではない。その他の光学素子等が配置されても構わない。ビームセパレーター２１４、及び投影レンズ２２４，２２６により、２次電子光学系が構成される。但し、２次電子光学系の構成は、これに限るものではない。その他の光学素子等が配置されても構わない。

【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、副電子ビームカラム１０４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、補正回路１３０、位置測定回路１３２、外乱検出算回路１３４、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。また、主電子ビームカラム１０２、副電子ビームカラム１０４、或いは検査室１０３の周辺には、気圧、温度、振動、及び／或いは磁場といった設置環境の外乱を検出する圧力計Ｐ、温度計Ｔ、振動計Ｆ、及び／或いは磁力計Ｇが配置される。外乱検出算回路１３４には、圧力計Ｐ、温度計Ｔ、振動計Ｆ、及び／或いは磁力計Ｇが接続される。位置検出器２２３は、副電子ビームカラム１０４の外部で位置測定回路１３２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、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。

【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、及び副偏向器２０９は、少なくとも４極の電極群により構成され、主偏向器２０８は、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。

【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）ｍ_１列×縦（ｙ方向）ｎ_１段（ｍ_１，ｎ_１は２以上の整数）の穴（開口部）２２がマルチビーム形成領域２０４内に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、例えば、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。或いは、異なる寸法で形成しても良い。例えば、収差の影響を考慮して、中心側を大きくしても良い。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、画像取得用のマルチビーム２０（マルチ１次電子ビーム）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。複数のビームが１度に形成されれば、その他の配置関係で形成されても構わない。

【0023】

また、成形アパーチャアレイ基板２０３には、２次元状に配列された複数の穴２２の外側に、位置測定用の穴（開口部）２３が形成される。穴２３は、矩形で形成される。或いは、円形であっても構わない。穴２３は、マルチビーム形成領域２０４の外側近傍に形成されると好適である。また、穴２３のサイズは、複数の穴２２のサイズと同サイズ以下でも構わないが、穴２２よりも大きく形成されると好適である。穴２３のサイズを大きくすることで、後述する１次ガイドビーム２１の１辺サイズ（若しくは径サイズ）を大きくできる。１次ガイドビーム２１を大きくすることで、後述する２次電子の発生量を増やすことができ、位置検出時のＳ／Ｎ比を向上できる。図２の例では、マルチビーム形成領域２０４の左上角の外側に形成される場合を示しているが、これに限るものではない。マルチビーム形成領域２０４の外周上に沿った外側領域であれば好適である。また、図２の例では、１つの穴２３を形成する場合を示しているが、複数の穴２３が形成されても構わない。

【0024】

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。

【0025】

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は、ビーム形成機構の一例として、マルチビーム２０（マルチ１次電子ビーム）と１次ガイドビーム２１（測定用１次電子ビーム）とを形成する。具体的には、以下のように動作する。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）及び少なくとも１つの穴２３（開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴２２及び穴２３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１次電子ビーム（マルチビーム）２０ａ〜２０ｃ（図１の実線）が形成される。また、穴２３の位置に照射された電子ビーム２００の一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板２０３の穴２３を通過することによって、例えば矩形の１次ガイドビーム２１（測定用１次電子ビーム）（図１の実線）が形成される。図２の例では、穴２３は、複数の穴２２の外側に配置されるので、１次ガイドビーム２１は、マルチビーム２０の外側に形成される。形成されたマルチビーム２０ａ〜２０ｃと１次ガイドビーム２１は、１次電子光学系によって、一括して基板１０１（試料）面上に照射される。具体的には、以下のように動作する。

【0026】

形成されたマルチビーム２０ａ〜２０ｃ及び１次ガイドビーム２１は、その後、クロスオーバー（Ｃ．Ｏ．）を形成し、マルチビーム２０及び１次ガイドビーム２１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、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〜２０ｃ及び１次ガイドビーム２１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〜２０ｃ及び１次ガイドビーム２１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〜２０ｃ及び１次ガイドビーム２１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〜２０ｃと位置ずれガイド用の１次ガイドビーム２１とが形成される。制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０ａ〜２０ｃ及び１次ガイドビーム２１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。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、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。また、１次ガイドビーム２１についてもマルチビーム２０の外側で同様の縮小率で縮小された像を基板１０１面上に形成することになる。このように、主電子ビームカラム１０２は、一度に２次元状のｍ_１×ｎ_１本のマルチビーム２０と少なくとも１つの１次ガイドビーム２１とを基板１０１に照射する。マルチビーム２０は、像を観察する為に、品質の高いビームが要求されるが、１次ガイドビームは、重心位置を測定する為に、品質の高いビームは要求されない。
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。同様に、基板１０１の所望する位置に１次ガイドビーム２１が照射されたことに起因して基板１０１から１次ガイドビーム２１に対応する、反射電子を含む２次ガイドビーム３０１（測定用２次電子ビーム）（図１の点線）が放出される。

【0027】

基板１０１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００及び２次ガイドビーム３０１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及び２次ガイドビーム３０１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。

【0028】

ここで、ビームセパレーター２１４はマルチビーム２０及び１次ガイドビーム２１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）及び１次ガイドビーム２１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及び１次ガイドビーム２１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及び２次ガイドビーム３０１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及び２次ガイドビーム３０１は斜め上方に曲げられる。

【0029】

マルチ２次電子ビーム３００及び２次ガイドビーム３０１は、２次電子光学系によって一括して誘導される。具体的には、以下のように動作する。斜め上方に曲げられたマルチ２次電子ビーム３００及び２次ガイドビーム３０１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側に誘導される。誘導されたマルチ２次電子ビーム３００は、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。同じく誘導された２次ガイドビーム３０１は、位置検出器２２３に投影される。

【0030】

図３は、実施の形態１におけるマルチ検出器と位置検出器との配置関係の一例を示す図である。図３において、マルチ検出器２２２は、例えばダイオード型の２次元センサを有する。例えば、１枚の基板上に２次元状に複数のセンサ素子が形成される。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次電子ビームが２次元センサの対応するセンサ素子に衝突して、電子を発生し、２次電子画像データを後述する画素毎に生成する。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の複数のセンサ素子の受光面２４（センサ受光面）における所望の位置に照射させるように偏向する。なお、図３の例では、マルチ検出器２２２として、５×６のセンサ受光面２４が形成される場合を示しているが、マルチ２次電子ビーム３００のビーム本数、しいてはマルチビーム２０のビーム本数のセンサ受光面２４が形成されることは言うまでもない。また、複数のセンサ受光面２４は、マルチ２次電子ビーム３００の対応する２次電子ビームの照射位置に合わせるように形成される。かかる場合に、上述した外乱等によって、マルチ２次電子ビーム３００とマルチ検出器２２２の複数のセンサ受光面２４との位置関係にずれ（誤差）が生じる場合がある。２次光学系が、例えば、傾く等の変動が有った時に、センサ受光面２４上の輝度の中心が移動してしまう。図３の例では、マルチ２次電子ビーム３００がマルチ検出器２２２の複数のセンサ受光面２４に対して左（−ｘ方向）側にずれた場合を示している。このように、外乱等によって、マルチビーム２０及び／或いはマルチ２次電子ビーム３００の軌道にずれが生じる。かかる軌道のずれによって、マルチ検出器２２２で検出されるマルチ２次電子ビーム３００の位置（輝度中心）に誤差が生じてしまう。これにより、取得される画像に歪や階調変動を生じさせてしまう。そのため、外乱等によって生じたかかる輝度の中心の移動を補正することが必要となる。そこで、実施の形態１では、マルチ２次電子ビーム３００と同じビーム軌道を通過してきた２次ガイドビーム３０１の位置を位置検出器２２３で測定することで、マルチ２次電子ビーム３００のビーム軌道のずれを演算する。位置検出器２２３の検出面は、マルチ検出器２２２の検出面と同一面になるように位置検出器２２３を配置すると好適である。但し、これに限るものではない。異なる面に位置検出器２２３を配置する場合であって、検出結果をマルチ検出器２２２の検出面と同一面に換算してもよい。位置検出器２２３として、例えば、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）センサを用いると好適である。ＰＳＤセンサを用いることで、２次ガイドビーム３０１の重心位置を測定できる。また、位置検出器２２３の検出面のサイズは、複数のセンサ受光面２４の各センサ受光面２４のサイズよりも大きくすると好適である。大きくすることで、各センサ受光面２４から２次電子ビームの照射位置が外れた場合でも位置ずれ方向及び位置ずれ量を測定できる。

【0031】

図４は、実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図４において、実施の形態１における検査方法は、ビーム照射工程（Ｓ１０１）と、ガイドビーム位置測定工程（Ｓ１０２）と、ビーム軌道補正工程（Ｓ１０４）と、測定画像取得工程（Ｓ１１２）と、参照画像作成工程（Ｓ１１４）と、分割工程（Ｓ１１６）と、位置合わせ工程（Ｓ１２０）と、比較工程（Ｓ１２２）という、一連の工程を実施する。かかる工程群のうち、ビーム照射工程（Ｓ１０１）と、ガイドビーム位置測定工程（Ｓ１０２）と、ビーム軌道補正工程（Ｓ１０４）と、測定画像取得工程（Ｓ１１２）とが、実施の形態１における画像取得方法に相当する。

【0032】

ビーム照射工程（Ｓ１０１）として、画像取得機構１５０は、電子ビームによるマルチビーム２０及び１次ガイドビーム２１を用いて、図形パターンが形成された基板１０１にマルチビーム２０及び１次ガイドビーム２１を照射する。具体的には、上述したように、制御計算機１１０による制御のもと、成形アパーチャアレイ基板２０３によりマルチビーム２０（マルチ１次電子ビーム）と１次ガイドビーム２１（測定用１次電子ビーム）とを形成する。そして、１次電子光学系により、マルチビーム２０と１次ガイドビーム２１とを一括して基板１０１面上に照射する。

【0033】

ガイドビーム位置測定工程（Ｓ１０２）として、画像取得機構１５０は、上述したように、マルチビーム２０が基板１０１に照射されることにより生じるマルチ２次電子ビーム３００と１次ガイドビーム２１が基板１０１に照射されることにより生じる２次ガイドビーム３０１とをマルチ検出器２２２側へと誘導する。具体的には、上述したように、マルチ２次電子ビーム３００と２次ガイドビーム３０１とのビーム軌道をビームセパレーター２１４により、副電子ビームカラム１０４側へと曲げる。そして、副電子ビームカラム１０４内で２次電子光学系によってマルチ２次電子ビーム３００と２次ガイドビーム３０１とを一括して誘導する。誘導されたマルチ２次電子ビーム３００は、マルチ検出器２２２に投影される。同じく誘導された２次ガイドビーム３０１は、位置検出器２２３に投影される。そして、位置検出器２２３（測定部の一例）は、２次ガイドビーム３０１の位置を検出することで、その位置を測定する。位置検出器２２３にて検出された２次ガイドビーム３０１の位置情報は、位置測定回路１３２に出力される。位置測定回路１３２（測定部の一例）は、かかる情報によりマルチ２次電子ビーム３００と一括して誘導された２次ガイドビーム３０１の位置を測定する。

【0034】

ビーム軌道補正工程（Ｓ１０４）として、補正回路１３０は、測定された２次ガイドビーム３０１の位置を用いて、マルチ２次電子ビーム３００の軌道を補正する補正量を演算する。例えば、設計位置からの２次ガイドビーム３０１の位置のずれ量を補正するための偏向量を演算する。そして、演算された補正量は、偏向制御回路１２８に出力される。偏向制御回路１２８は、補正量をオフセット量として、偏向器２２８の偏向データに加算する。そして、偏向制御回路１２８により制御された偏向器２２８（補正部の一例）は、マルチ２次電子ビーム３００の軌道を補正する。このように、偏向器２２８は、測定された２次ガイドビーム３０１の位置を用いて、マルチ２次電子ビーム３００の軌道を補正する。かかる補正により、マルチ２次電子ビーム３００の各ビームがマルチ検出器２２２の所望のセンサ受光面２４に入射するように軌道修正される。さらに、マルチ２次電子ビーム３００の軌道補正を行うことで、１次電子ビームのずれに起因しない、基板１０１とマルチ検出器２２２との相対ずれを補正することもできる。

【0035】

以上のように、補正部は、偏向器２２８を有する。しかし、マルチ２次電子ビーム３００の軌道補正は、偏向器２２８で実施する場合に限るものではない。例えば、演算された補正量は、レンズ制御回路１２４に出力されてもよい。かかる場合、レンズ制御回路１２４は、アライメントコイル２２９を制御して、マルチ２次電子ビーム３００の軌道を補正する。このように、アライメントコイル２２９は、測定された２次ガイドビーム３０１の位置を用いて、マルチ２次電子ビーム３００の軌道を補正する。かかる補正により、マルチ２次電子ビーム３００の各ビームがマルチ検出器２２２の所望のセンサ受光面２４に入射するように軌道修正される。以上のように、補正部は、アライメントコイル２２９を有する場合であっても好適である。

【0036】

測定画像取得工程（Ｓ１１２）として、画像取得機構１５０は、マルチ２次電子ビーム３００の軌道が補正された状態で、基板１０１面に形成された図形パターンの画像を取得する。

【0037】

図５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５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）ｍ_２列×縦（ｙ方向）ｎ_２段（ｍ_２，ｎ_２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。

【0038】

図６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６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６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６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６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６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。

【0039】

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６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）ｍ_１×ｎ_１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、主偏向器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、副偏向器２０９によって、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６の例では、副偏向器２０９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、副偏向器２０９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、副偏向器２０９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次電子ビーム３００が一度に検出される。

【0040】

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次電子ビームが放出され、マルチ検出器２２２にて検出される。実施の形態１では、マルチ検出器２２２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次電子ビームを測定用画素３６毎（或いはサブ照射領域２９毎）に検出する。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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次電子ビーム３００を検出する。マルチ検出器２２２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。

【0044】

参照画像作成工程（１１４）として、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。

【0045】

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。

【0046】

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１／２^８（＝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。

【0047】

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に出力される。

【0048】

図７は、実施の形態１における比較回路の内部構成の一例を示す構成図である。図７において、比較回路１０８内には、磁気ディスク装置等の記憶装置５０，５２，５６、分割部５４、位置合わせ部６８、及び比較部７０が配置される。分割部５４、位置合わせ部６８、及び比較部７０といった各「〜部」は、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、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、半導体装置を含む。各「〜部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いても良いし、或いは異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。分割部５４、位置合わせ部６８、及び比較部７０に入出力される情報および演算中の情報は図示しないメモリ、或いはメモリ１１８にその都度格納される。

【0049】

測定されたチップパターンデータは記憶装置５０に格納される。また、作成された参照画像の画像データは記憶装置５２に格納される。

【0050】

分割工程（Ｓ１１４）として、分割部は、チップパターンデータが示すチップパターンの画像を検査単位となる複数のマスクダイ３３の画像に分割する。分割されたマスクダイ３３の画像（測定画像）は、記憶装置５６に格納される。

【0051】

位置合わせ工程（Ｓ１２０）として、位置合わせ部６８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。

【0052】

比較工程（Ｓ１２２）として、比較部７０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。

【0053】

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。

【0054】

ここで、２次ガイドビーム３０１は、マルチ２次電子ビーム３００が生じている間は、常時、一緒に生成されるので、位置検出器２２３は、検査用の測定画像取得工程（Ｓ１１２）中、常時測定することができる。言い換えれば、ガイドビーム位置測定工程（Ｓ１０２）は、測定画像取得工程（Ｓ１１２）中、常時実施することができる。よって、検査用の測定画像取得中に、２次ガイドビーム３０１の位置が閾値よりもずれた場合に、その都度、リアルタイムでマルチ２次電子ビーム３００の軌道補正をおこなっても好適である。但し、マルチ検出器２２２で検出中の画像にマルチ２次電子ビーム３００の軌道補正による歪を生じさせないように、チップ３３２単位或いはマスクダイ３３単位で補正を実施すると好適である。或いは、外乱検出回路１３４により、測定対象の外乱が予め設定された閾値を超える変動をした場合にマルチ２次電子ビーム３００の軌道補正にかかるビーム照射工程（Ｓ１０１）と、ガイドビーム位置測定工程（Ｓ１０２）と、ビーム軌道補正工程（Ｓ１０４）と、の各工程を実施しても好適である。特に、気圧変動や温度変動などは、急激に変動しにくい外乱要素であるため、外乱検出回路１３４により閾値を超える変動を検出した場合に実施しても良い。

【0055】

以上のように、実施の形態１によれば、マルチビームを用いて画像を取得する場合にマルチ検出器で高精度に検出できる。そのため、歪や階調変動が抑制或いは低減された画像を得ることができる。

【0056】

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、参照画像作成回路１１２、及び補正回路１３０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。

【0057】

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、２次光学系のチャージ、２次光学系の磁場変動影響等についても同様に補正が可能となる。

【0058】

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。

【0059】

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ビーム画像取得装置、マルチビーム画像取得方法、パターン検査装置及びパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0060】

２０ マルチビーム
２１ １次ガイドビーム
２２，２３ 穴
２４ 受光面
２８ 画素
２９ サブ゛照射領域
３３ マスクダイ
３４ 照射領域
３６ 画素
５０，５２，５６ 記憶装置
５４ 分割部
６８ 位置合わせ部
７０ 比較部
１００ 検査装置
１０１ 基板
１０２ 主電子ビームカラム
１０３ 検査室
１０４ 副電子ビームカラム
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 補正回路
１３２ 位置検出回路
１３４ 外乱検出回路
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
２０４ マルチビーム形成領域
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
２２２ マルチ検出器
２２３ 位置検出器
２２４，２２６ 投影レンズ
２２８ 偏向器
３００ マルチ２次電子ビーム
３０１ ２次ガイドビーム
３３０ 検査領域
３３２ チップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】