特開 2022-154068 荷電粒子ビーム画像取得装置及び荷電粒子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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022154068

(43)【公開日】2022-10-13

(54)【発明の名称】荷電粒子ビーム画像取得装置及び荷電粒子ビーム画像取得方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/2251 20180101AFI20221005BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20221005BHJP

【ＦＩ】

G01N23/2251

H01L21/66 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021056928

(22)【出願日】2021-03-30

(71)【出願人】

【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】100178984

【弁理士】

【氏名又は名称】高下 雅弘

(72)【発明者】

【氏名】中島 和弘

(72)【発明者】

【氏名】白土 昌孝

【テーマコード（参考）】

2G001

4M106

【Ｆターム（参考）】

2G001AA03

2G001AA10

2G001BA07

2G001CA03

2G001DA09

2G001HA13

2G001JA03

2G001KA03

2G001KA05

2G001LA11

2G001SA01

4M106AA01

4M106AA09

4M106BA02

4M106BA03

4M106CA38

4M106DB05

4M106DB30

4M106DH24

4M106DH33

4M106DJ03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】マルチビームを用いて画像を取得する場合に、直前の走査の終点と次の走査の始点とが一定以上離れた位置になる走査が可能な装置を提供する。
【解決手段】荷電粒子ビーム画像取得装置は、第１の方向に基板面上において同一ピッチｐでＭ個（Ｍは２以上の整数）並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームを基板に照射する１次電子光学系１５１と、基板の検査領域が第１の方向にｐ／Ｎ（Ｎは３以上の整数）で得られるサイズかつ第１の方向に直交する第２の方向に所定のサイズで分割された複数のブロック領域のうち、マルチビームを一括して、ブロック領域群に偏向すると共に、ブロック領域群の走査が終了するごとに、新たなブロック領域群に偏向する主偏向器２０８と、ブロック領域群を走査するように、マルチビームを一括して偏向する副偏向器２０９と、を備え、ＮとＭとは互いに素であり、かつＭ－１がＮの倍数ではない。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査対象基板を載置する移動可能なステージと、
第１の方向に前記基板面上において同一ピッチｐでＭ個（Ｍは２以上の整数）並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームを前記基板に照射する照明光学系と、
前記基板の検査領域が前記第１の方向にｐ／Ｎ（Ｎは３以上の整数）で得られるサイズかつ前記第１の方向に直交する第２の方向に所定のサイズで分割された複数のブロック領域のうち、前記第１の方向に前記ピッチｐでＭ個並ぶ前記基板上のブロック領域群に前記マルチビームを一括して偏向すると共に、前記ブロック領域群の走査が終了するごとに前記第１の方向にＭ個離れた、前記第１の方向に前記ピッチｐでＭ個並ぶ新たなブロック領域群に前記マルチビームを一括して偏向する第１の偏向器と、
前記ブロック領域群を走査するように、前記マルチビームを一括して偏向する第２の偏向器と、
前記基板に前記マルチビームを照射することに起因して前記基板から放出される２次電子を検出する検出器と、
を備え、
ＮとＭとは互いに素であり、かつＭ－１がＮの倍数ではない関係であり、前記第１の方向に連続して並ぶブロック領域群と前記第２に方向に隣接する前記第１の方向に連続して並ぶブロック群とが第１の方向にブロック領域の前記第１の方向の幅より小さいサイズで位置を互いにずらして配置されることを特徴とする荷電粒子ビーム画像取得装置。

【請求項2】

検査対象基板を載置する、移動可能なステージと、
第１の方向に前記基板面上において同一ピッチｐでＭ個（Ｍは２以上の整数）並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームで前記基板を照射する照明光学系と、
前記基板の検査領域が前記第１の方向にｐ／Ｎ（Ｎは３以上の整数）で得られるサイズかつ前記第１の方向に直交する第２の方向に所定のサイズで分割された複数のブロック領域のうち、前記第１の方向に前記ピッチｐでＭ個並ぶ前記基板上のブロック領域群に前記マルチビームを一括して偏向すると共に、前記ブロック領域群の走査が終了するごとに前記第１の方向にＭ個離れた、前記第１の方向に前記ピッチｐでＭ個並ぶ新たなブロック領域群に前記マルチビームを一括して偏向する第１の偏向器と、
前記ブロック領域群を走査するように、前記マルチビームを一括して偏向する第２の偏向器と、
前記基板に前記マルチビームを照射することに起因して前記基板から放出される２次電子を検出する検出器と、
を備え、
ＮとＭとは互いに素であり、かつＭ－１がＮの倍数ではない関係であり、
前記マルチビームの前記第２の方向に隣接するビーム同士が、前記第１の方向に相対的にＳブロック領域分（Ｓは１以上の整数）、位置がずれて配列され、
｜Ｍ－｜Ｓ｜－１｜がＮの倍数若しくは０ではなく、かつＳはＮの倍数ではない関係であることを特徴とする荷電粒子ビーム画像取得装置。

【請求項3】

検査対象基板を載置する、移動可能なステージと、
第１の方向に前記基板面上において同一ピッチｐでＭ個（Ｍは２以上の整数）並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームで前記基板を照射する照明光学系と、
前記基板の検査領域が前記第１の方向にｐ／Ｎ（Ｎは３以上の整数）で得られるサイズかつ前記第１の方向に直交する第２の方向に所定のサイズで分割された複数のブロック領域のうち、前記第１の方向に前記ピッチｐでＭ個並ぶ前記基板上のブロック領域群に前記マルチビームを一括して偏向すると共に、前記ブロック領域群の走査が終了するごとに前記第１の方向にＭ個離れた、前記第１の方向に前記ピッチｐでＭ個並ぶ新たなブロック領域群に前記マルチビームを一括して偏向する第１の偏向器と、
前記ブロック領域群を走査するように、前記マルチビームを一括して偏向する第２の偏向器と、
前記基板に前記マルチビームを照射することに起因して前記基板から放出される２次電子を検出する検出器と、
を備え、
ＮとＭとは互いに素であり、かつＭ－１がＮの倍数ではない関係であり、
前記複数のブロック領域は、前記第２の方向のビーム間ピッチ内に２個以上のブロック領域が配置されるサイズで形成されることを特徴とする荷電粒子ビーム画像取得装置。

【請求項4】

前記第１の方向に前記基板面上において同一ピッチｐでＭ個（Ｍは２以上の整数）並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームを用いて、前記基板の検査領域が前記第１の方向にｐ／Ｎ（Ｎは３以上の整数）で得られるサイズかつ前記第１の方向に直交する第２の方向に所定のサイズで分割された複数のブロック領域のうち、前記第１の方向に前記ピッチｐでＭ個並ぶ前記基板上のブロック領域群を走査する工程と、
前記ピッチｐでＭ個並ぶ前記ブロック領域群の走査が終了するごとに前記第１の方向にＭ個離れた、前記第１の方向に前記ピッチｐでＭ個並ぶ新たなブロック領域群に前記マルチビームを一括して偏向する工程と、
前記第１の方向に連続して並ぶブロック領域群の走査が終了するごとに、前記第２の方向に隣接する前記ピッチｐでＭ個並ぶ新たなブロック領域群に前記マルチビームを一括して偏向する工程と、
前記基板に前記マルチビームを照射することに起因して前記基板から放出される２次電子を検出する工程と、
を備え、
ＮとＭとは互いに素であり、かつＭ－１がＮの倍数ではない関係であり、前記第１の方向に連続して並ぶブロック領域群と前記第２に方向に隣接する前記第１の方向に連続して並ぶブロック群とが第１の方向にブロック領域の前記第１の方向の幅より小さいサイズで位置を互いにずらして配置されることを特徴とする荷電粒子ビーム画像取得方法。

【請求項5】

前記第１の方向に前記基板面上において同一ピッチｐでＭ個（Ｍは２以上の整数）並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームを用いて、前記基板の検査領域が前記第１の方向にｐ／Ｎ（Ｎは３以上の整数）で得られるサイズかつ前記第１の方向に直交する第２の方向に所定のサイズで分割された複数のブロック領域のうち、前記第１の方向に前記ピッチｐでＭ個並ぶ前記基板上のブロック領域群を走査する工程と、
前記ピッチｐでＭ個並ぶ前記ブロック領域群の走査が終了するごとに前記第１の方向にＭ個離れた、前記第１の方向に前記ピッチｐでＭ個並ぶ新たなブロック領域群に前記マルチビームを一括して偏向する工程と、
前記基板に前記マルチビームを照射することに起因して前記基板から放出される２次電子を検出する工程と、
を備え、
ＮとＭとは互いに素であり、かつＭ－１がＮの倍数ではない関係であり、
前記マルチビームの前記第２の方向に隣接するビーム同士が、前記第１の方向に相対的にＳブロック領域分（Ｓは１以上の整数）、位置がずれて配列され、
｜Ｍ－｜Ｓ｜－１｜がＮの倍数若しくは０ではなく、かつＳはＮの倍数ではない関係であることを特徴とすることを特徴とする荷電粒子ビーム画像取得方法。

【請求項6】

前記第１の方向に前記基板面上において同一ピッチｐでＭ個（Ｍは２以上の整数）並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームを用いて、前記基板の検査領域が前記第１の方向にｐ／Ｎ（Ｎは３以上の整数）で得られるサイズかつ前記第１の方向に直交する第２の方向に所定のサイズで分割された複数のブロック領域のうち、前記第１の方向に前記ピッチｐでＭ個並ぶ前記基板上のブロック領域群を走査する工程と、
前記ピッチｐでＭ個並ぶ前記ブロック領域群の走査が終了するごとに前記第１の方向にＭ個離れた、前記第１の方向に前記ピッチｐでＭ個並ぶ新たなブロック領域群に前記マルチビームを一括して偏向する工程と、
前記基板に前記マルチビームを照射することに起因して前記基板から放出される２次電子を検出する工程と、
を備え、
ＮとＭとは互いに素であり、かつＭ－１がＮの倍数ではない関係であり、
前記複数のブロック領域は、前記第２の方向のビーム間ピッチ内に２個以上のブロック領域が配置されるサイズで形成されることを特徴とする荷電粒子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、荷電粒子ビーム画像取得装置及び荷電粒子ビーム画像取得方法に関する。例えば、電子線によるマルチビームを照射して放出されるパターンの２次電子画像を取得する装置および方法に関する。

【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。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。

【0003】

検査装置では、例えば、電子ビームを使ったマルチビームを検査対象基板に照射して、検査対象基板から放出される各ビームに対応する２次電子を検出して、パターン画像を撮像する。そして撮像された測定画像と、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、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」がある。その他に、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。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する。そして、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。

【0004】

かかるマルチビームを用いたパターン検査装置では、検査対象基板の小領域毎に走査して２次電子を検出する。その際、直線上に同一ピッチで配列されるマルチビームを用いることで、限られた領域内に多数のビームを配置できるので、一度に多数の小領域の走査を同時に行うことが可能になる。

【0005】

しかし、ステージが連続移動しながらマルチビームで走査を行う場合、移動方向に並ぶ別のビームで既にパターン像を取得済の小領域が順に送られてくる。そのため、既にパターン像を取得済の小領域について無駄な走査を繰り返すことになってしまう。これを回避するために、ステージ移動方向にビームピッチを分割数で割った幅で並ぶ複数の小領域に検査領域を分割する。そして、ステージ移動方向にビームピッチでビーム本数並ぶ小領域群をマルチビームで走査する。次に、ステージ移動方向の逆方向にビーム本数分離れた、ビームピッチでビーム本数分並ぶ新たな小領域群をマルチビームで走査する。そして、かかる動作を繰り返す。ビーム本数の値と分割数の値との間の最大公約数が１になる組み合わせであれば、無駄な走査を繰り返すことなく全領域を走査できる（例えば、特許文献１参照）。

【0006】

ここで、ビームが照射された各照射領域は程度の差はあるものの帯電を起こすことになる。画像の抜けが生じないように隣接する領域端部同士がオーバーラップするように走査する場合には重複部分の帯電量が大きくなる。帯電位置或いは近傍の走査を行った場合、得られる画像に帯電の影響が含まれることになる。

【0007】

しかし、上述した手法では、無駄な走査を繰り返すことは無くなるものの、直前の走査の終点と次の走査の始点とが極近傍の位置になる場合がある。かかる場合、直前の走査による帯電の影響を次の走査で得られるデータが受けてしまう。よって、帯電の影響が低減される走査手法が求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１８－０１７５７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

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、直前の走査の終点と次の走査の始点とが一定以上離れた位置になる走査が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】

【0010】

本発明の一態様の荷電粒子ビーム画像取得装置は、
検査対象基板を載置する移動可能なステージと、
第１の方向に基板面上において同一ピッチｐでＭ個（Ｍは２以上の整数）並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームを基板に照射する照明光学系と、
基板の検査領域が第１の方向にｐ／Ｎ（Ｎは３以上の整数）で得られるサイズかつ第１の方向に直交する第２の方向に所定のサイズで分割された複数のブロック領域のうち、第１の方向にピッチｐでＭ個並ぶ基板上のブロック領域群にマルチビームを一括して偏向すると共に、ブロック領域群の走査が終了するごとに第１の方向にＭ個離れた、第１の方向にピッチｐでＭ個並ぶ新たなブロック領域群にマルチビームを一括して偏向する第１の偏向器と、
ブロック領域群を走査するように、マルチビームを一括して偏向する第２の偏向器と、
基板にマルチビームを照射することに起因して基板から放出される２次電子を検出する検出器と、
を備え、
ＮとＭとは互いに素であり、かつＭ－１がＮの倍数ではない関係であり、第１の方向に連続して並ぶブロック領域群と第２に方向に隣接する第１の方向に連続して並ぶブロック群とが第１の方向にブロック領域の第１の方向の幅より小さいサイズで位置を互いにずらして配置されることを特徴とする。

【0011】

本発明の他の態様の荷電粒子ビーム画像取得装置は、
検査対象基板を載置する、移動可能なステージと、
第１の方向に基板面上において同一ピッチｐでＭ個（Ｍは２以上の整数）並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームで基板を照射する照明光学系と、
基板の検査領域が第１の方向にｐ／Ｎ（Ｎは３以上の整数）で得られるサイズかつ第１の方向に直交する第２の方向に所定のサイズで分割された複数のブロック領域のうち、第１の方向にピッチｐでＭ個並ぶ基板上のブロック領域群にマルチビームを一括して偏向すると共に、ブロック領域群の走査が終了するごとに第１の方向にＭ個離れた、第１の方向にピッチｐでＭ個並ぶ新たなブロック領域群にマルチビームを一括して偏向する第１の偏向器と、
ブロック領域群を走査するように、マルチビームを一括して偏向する第２の偏向器と、
基板にマルチビームを照射することに起因して基板から放出される２次電子を検出する検出器と、
を備え、
ＮとＭとは互いに素であり、かつＭ－１がＮの倍数ではない関係であり、
マルチビームの第２の方向に隣接するビーム同士が、第１の方向に相対的にＳブロック領域分（Ｓは１以上の整数）、位置がずれて配列され、
｜Ｍ－｜Ｓ｜－１｜がＮの倍数若しくは０ではなく、かつＳはＮの倍数ではない関係であることを特徴とする。

【0012】

本発明の他の態様の荷電粒子ビーム画像取得装置は、
検査対象基板を載置する、移動可能なステージと、
第１の方向に基板面上において同一ピッチｐでＭ個（Ｍは２以上の整数）並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームで基板を照射する照明光学系と、
基板の検査領域が第１の方向にｐ／Ｎ（Ｎは３以上の整数）で得られるサイズかつ第１の方向に直交する第２の方向に所定のサイズで分割された複数のブロック領域のうち、第１の方向にピッチｐでＭ個並ぶ基板上のブロック領域群にマルチビームを一括して偏向すると共に、ブロック領域群の走査が終了するごとに第１の方向にＭ個離れた、第１の方向にピッチｐでＭ個並ぶ新たなブロック領域群にマルチビームを一括して偏向する第１の偏向器と、
ブロック領域群を走査するように、マルチビームを一括して偏向する第２の偏向器と、
基板にマルチビームを照射することに起因して基板から放出される２次電子を検出する検出器と、
を備え、
ＮとＭとは互いに素であり、かつＭ－１がＮの倍数ではない関係であり、
複数のブロック領域は、第２の方向のビーム間ピッチ内に２個以上のブロック領域が配置されるサイズで形成されることを特徴とする。

【0013】

本発明の一態様の荷電粒子ビーム画像取得方法は、
第１の方向に基板面上において同一ピッチｐでＭ個（Ｍは２以上の整数）並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームを用いて、基板の検査領域が第１の方向にｐ／Ｎ（Ｎは３以上の整数）で得られるサイズかつ第１の方向に直交する第２の方向に所定のサイズで分割された複数のブロック領域のうち、第１の方向にピッチｐでＭ個並ぶ基板上のブロック領域群を走査する工程と、
ピッチｐでＭ個並ぶブロック領域群の走査が終了するごとに第１の方向にＭ個離れた、第１の方向にピッチｐでＭ個並ぶ新たなブロック領域群にマルチビームを一括して偏向する工程と、
第１の方向に連続して並ぶブロック領域群の走査が終了するごとに、第２の方向に隣接するピッチｐでＭ個並ぶ新たなブロック領域群にマルチビームを一括して偏向する工程と、
基板にマルチビームを照射することに起因して基板から放出される２次電子を検出する工程と、
を備え、
ＮとＭとは互いに素であり、かつＭ－１がＮの倍数ではない関係であり、第１の方向に連続して並ぶブロック領域群と第２に方向に隣接する第１の方向に連続して並ぶブロック群とが第１の方向にブロック領域の第１の方向の幅より小さいサイズで位置を互いにずらして配置されることを特徴とする。

【0014】

本発明の他の態様の荷電粒子ビーム画像取得方法は、
第１の方向に基板面上において同一ピッチｐでＭ個（Ｍは２以上の整数）並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームを用いて、基板の検査領域が第１の方向にｐ／Ｎ（Ｎは３以上の整数）で得られるサイズかつ第１の方向に直交する第２の方向に所定のサイズで分割された複数のブロック領域のうち、第１の方向にピッチｐでＭ個並ぶ基板上のブロック領域群を走査する工程と、
ピッチｐでＭ個並ぶブロック領域群の走査が終了するごとに第１の方向にＭ個離れた、第１の方向にピッチｐでＭ個並ぶ新たなブロック領域群にマルチビームを一括して偏向する工程と、
基板にマルチビームを照射することに起因して基板から放出される２次電子を検出する工程と、
を備え、
ＮとＭとは互いに素であり、かつＭ－１がＮの倍数ではない関係であり、
マルチビームの第２の方向に隣接するビーム同士が、第１の方向に相対的にＳブロック領域分（Ｓは１以上の整数）、位置がずれて配列され、
｜Ｍ－｜Ｓ｜－１｜がＮの倍数若しくは０ではなく、かつＳはＮの倍数ではない関係であると好適であることを特徴とする。

【0015】

本発明の他の態様の荷電粒子ビーム画像取得方法は、
第１の方向に基板面上において同一ピッチｐでＭ個（Ｍは２以上の整数）並ぶ複数の荷電粒子ビームによって構成されるマルチビームを用いて、基板の検査領域が第１の方向にｐ／Ｎ（Ｎは３以上の整数）で得られるサイズかつ第１の方向に直交する第２の方向に所定のサイズで分割された複数のブロック領域のうち、第１の方向にピッチｐでＭ個並ぶ基板上のブロック領域群を走査する工程と、
ピッチｐでＭ個並ぶブロック領域群の走査が終了するごとに第１の方向にＭ個離れた、第１の方向にピッチｐでＭ個並ぶ新たなブロック領域群にマルチビームを一括して偏向する工程と、
基板にマルチビームを照射することに起因して基板から放出される２次電子を検出する工程と、
を備え、
ＮとＭとは互いに素であり、かつＭ－１がＮの倍数ではない関係であり、
複数のブロック領域は、第２の方向のビーム間ピッチ内に２個以上のブロック領域が配置されるサイズで形成されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

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、直前の走査の終点と次の走査の始点とが一定以上離れた位置になる走査ができる。よって、帯電の影響を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【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Ｅ×Ｂ分離器の一例を示す構成図である。

【図4】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】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】実施の形態１の比較例におけるスキャン動作の細部の一例を説明するための概念図である。

【図7】実施の形態１におけるスキャン動作の細部の一例を説明するための概念図である。

【図8】実施の形態１の比較例１におけるビーム本数と分割数との関係の一例を示す図である。

【図9】実施の形態１におけるビーム本数と分割数との関係の一例を示す図である。

【図10】実施の形態１におけるビーム本数と分割数との関係の他の一例を示す図である。

【図11】実施の形態１におけるビーム本数と分割数との関係の他の一例を示す図である。

【図12】実施の形態１の比較例２を説明するための図である。

【図13】実施の形態１におけるサブ照射領域の配置の一例を示す図である。

【図14】実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の他の一例を示す図である。

【図15】実施の形態１における検査方法の要部工程の一部を示すフローチャート図である。

【図16】実施の形態１における比較回路の内部構成を示す図である。

【図17】実施の形態２におけるサブ照射領域の一例を示す図である。

【図18】実施の形態２におけるスキャンストライプ領域の一例を示す図である。

【図19】実施の形態２におけるスキャンストライプ領域の他の一例を示す図である。

【図20】実施の形態３におけるサブ照射領域の一例を示す図である。

【図21】実施の形態３におけるシフト量とビーム本数と分割数との関係を説明するための図である。

【図22】実施の形態３における成形アパーチャアレイ基板の他の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、実施の形態では、画像取得装置の一例として、検査装置について説明する。但し、これに限るものではない。荷電粒子ビームを用いて画像を取得する装置であればその他の装置であっても良い。また、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた場合について説明する。但し、これに限るものではない。イオンビーム等のその他の荷電粒子ビームを用いても構わない。

【0019】

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、マルチ電子ビーム検査装置の一例である。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、電子ビームカラム１０２（電子鏡筒）、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、電磁レンズ２０５、一括偏向器２１２、制限アパーチャ基板２１３、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、主偏向器２０８、副偏向器２０９、Ｅ×Ｂ分離器（ビームセパレーター）２１４、偏向器２１８、電磁レンズ２２４、偏向器２２６、及びマルチ検出器２２２が配置されている。

【0020】

電子銃２０１、電磁レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、電磁レンズ２０５、一括偏向器２１２、制限アパーチャ基板２１３、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９によって１次電子光学系１５１（照明光学系）を構成する。また、偏向器２１８、電磁レンズ２２４、及び偏向器２２６によって２次電子光学系１５２（検出光学系）を構成する。

【0021】

検査室１０３内には、少なくともＸＹ方向に移動可能なステージ１０５が配置される。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ステージ１０５に配置される。また、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。

【0022】

また、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。

【0023】

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、Ｅ×Ｂ制御回路１３２、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１４４，１４６，１４８に接続される。ＤＡＣアンプ１４６は、主偏向器２０８に接続され、ＤＡＣアンプ１４４は、副偏向器２０９に接続される。ＤＡＣアンプ１４８は、偏向器２１８に接続される。

【0024】

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、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、ＸＹθ方向にステージ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。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、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２０の軌道中心軸（光軸）に直交する面に対して、１次座標系のＸ方向、Ｙ方向、θ方向が設定される。

【0025】

電磁レンズ２０２、電磁レンズ２０５、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７、及び電磁レンズ２２４は、レンズ制御回路１２４により制御される。Ｅ×Ｂ分離器２１４は、Ｅ×Ｂ制御回路１３２により制御される。また、一括偏向器２１２は、２極以上の電極により構成される静電型の偏向器であって、電極毎に図示しないＤＡＣアンプを介してブランキング制御回路１２６により制御される。副偏向器２０９は、４極以上の電極により構成される静電型の偏向器であって、電極毎にＤＡＣアンプ１４４を介して偏向制御回路１２８により制御される。主偏向器２０８は、４極以上の電極により構成される静電型の偏向器であって、電極毎にＤＡＣアンプ１４６を介して偏向制御回路１２８により制御される。偏向器２１８は、４極以上の電極により構成される静電型の偏向器であって、電極毎にＤＡＣアンプ１４８を介して偏向制御回路１２８により制御される。また、偏向器２２６は、４極以上の電極により構成される静電型の偏向器であって、電極毎に図示しないＤＡＣアンプを介して偏向制御回路１２８により制御される。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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（行列状）の横（ｘ方向）Ｍ列×縦（ｙ方向）Ｍ’段（Ｍは２以上の整数、Ｍ’は１以上の整数）の穴（開口部）２２がｘ方向に所定の配列ピッチＬ、ｙ方向に所定の配列ピッチＬ′で形成されている。なお、マルチビームの縮小倍率がａ倍（マルチビーム径を１／ａに縮小して基板１０１に照射する場合）、基板１０１上でのｘ方向に対するマルチビームのビーム間ピッチをｐ、ｙ方向に対するマルチビームのビーム間ピッチをｐ′とする場合、配列ピッチＬは、Ｌ＝（ａ×ｐ）、Ｌ′＝（ａ×ｐ′）の関係となる。図２の例では、Ｍ＝５、Ｍ’＝５の５×５本のマルチビーム形成用の穴２２が形成される場合を示している。Ｌ＝Ｌ′であっても良いし、ＬとＬ′が異なる値でも良い。

【0029】

画像取得機構１５０は、電子ビームによるマルチビームを用いて、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。

【0030】

電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、電磁レンズ２０２によって屈折させられ、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、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、マルチ１次電子ビーム２０が形成される。

【0031】

形成されたマルチ１次電子ビーム２０は、電磁レンズ２０５、及び電磁レンズ２０６によってそれぞれ屈折させられ、中間像およびクロスオーバーを繰り返しながら、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームの中間像面（像面共役位置）に配置されたＥ×Ｂ分離器２１４を通過して電磁レンズ２０７に進む。また、マルチ１次電子ビーム２０のクロスオーバー位置付近に、通過孔が制限された制限アパーチャ基板２１３を配置することで、散乱ビームを遮蔽できる。また、一括偏向器２１２によりマルチ１次電子ビーム２０全体を一括して偏向して、マルチ１次電子ビーム２０全体を制限アパーチャ基板２１３で遮蔽することにより、マルチ１次電子ビーム２０全体をブランキングできる。

【0032】

マルチ１次電子ビーム２０が電磁レンズ２０７（対物レンズ）に入射すると、電磁レンズ２０７は、マルチ１次電子ビーム２０を基板１０１にフォーカス（結像）する。言い換えれば、電磁レンズ２０７は、マルチ１次電子ビーム２０で基板１０１を照射する。対物レンズ２０７により基板１０１（試料）面上に焦点が合わされ（合焦され）たマルチ１次電子ビーム２０は、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって一括して偏向され、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。このように、１次電子光学系１５１は、マルチ１次電子ビームで基板１０１面を照射する。

【0033】

基板１０１の所望する位置にマルチ１次電子ビーム２０が照射されると、かかるマルチ１次電子ビーム２０が照射されたことに起因して基板１０１からマルチ１次電子ビーム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）が放出される。

【0034】

基板１０１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００は、電磁レンズ２０７を通って、Ｅ×Ｂ分離器２１４に進む。

【0035】

図３は、実施の形態１におけるＥ×Ｂ分離器の一例を示す構成図である。図３において、Ｅ×Ｂ分離器２１４は、コイルを用いた２極以上の複数の磁極と、２極以上の複数の電極とを有する。図３の例では、９０°ずつ位相をずらした４極の磁極１７（電磁偏向コイル）と、同じく９０°ずつ位相をずらした４極の電極１８（静電偏向電極）とを有するＥ×Ｂ分離器の一例を示している。そして、例えば対向する２極の磁極をＮ極とＳ極とに設定することで、かかる複数の磁極によって指向性の磁界を発生させる。同様に、例えば対向する２極の電極に符号が逆の電位Ｖを印加することで、かかる複数の電極によって指向性の電界を発生させる。具体的には、Ｅ×Ｂ分離器２１４は、マルチ１次電子ビーム２０の中心ビームが進む方向（軌道中心軸）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。Ｅ×Ｂ分離器２１４に上側から侵入してくるマルチ１次電子ビーム２０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１次電子ビーム２０は下方に直進する。これに対して、Ｅ×Ｂ分離器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、マルチ１次電子ビーム２０の軌道上から分離する。４つの磁極１７に流す電流と４つの電極１８に印加する電圧とを調整することにより、電界および磁界の向き及び大きさを調整できる。よって、４つの磁極１７に流す電流と４つの電極１８に印加する電圧とを調整することにより、電界による力及び磁界による力の向き及び大きさを調整できる。

【0036】

斜め上方に曲げられ、マルチ１次電子ビーム２０から分離したマルチ２次電子ビーム３００は、２次電子光学系１５２によってマルチ検出器２２２に導かれる。具体的には、マルチ１次電子ビーム２０から分離したマルチ２次電子ビーム３００は、偏向器２１８によって偏向されることにより、さらに曲げられ、マルチ１次電子ビーム２０の軌道上から離れた位置で電磁レンズ２２４によって、集束方向に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（マルチ２次電子ビーム検出器）は、屈折させられ、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、複数の検出エレメント（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１次電子ビーム２０の各ビームは、マルチ検出器２２２の検出面において、マルチ２次電子ビーム３００の各２次電子ビームに対応する検出エレメントに衝突して、電子を発生し、２次電子画像データを画素毎に生成する。マルチ検出器２２２にて検出された強度信号（輝度データ）は、検出回路１０６に出力される。

【0037】

図４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４において、半導体基板（ウェハ）１０１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の領域は、例えばｙ方向に向かって所定の幅で複数のストライプ領域３２に分割される。画像取得機構１５０によるスキャン動作は、例えば、ストライプ領域３２毎に実施される。例えば、－ｘ方向にステージ１０５を移動させながら、相対的にｘ方向にストライプ領域３２のスキャン動作を進めていく。各ストライプ領域３２は、長手方向に向かって複数の矩形領域３３に分割される。対象となる矩形領域３３へのビームの移動は、主偏向器２０８によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって行われる。例えば、一回のマルチ１次電子ビーム２０全体の照射で照射可能な照射領域３４の幅の自然数倍と同じ幅で短冊状の複数のストライプ領域３２に仮想分割される。図４の例では、照射領域３４と同じ幅で短冊状の複数のストライプ領域３２に仮想分割される。

【0038】

図５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５において、各ストライプ領域３２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。そして、照射領域３４内に、Ｍ×Ｍ’本の１回のマルチ１次電子ビーム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ｘ方向のピッチｐ及びｙ方向のピッチｐ′が基板１０１上におけるマルチ１次電子ビーム２０の各ビーム間のピッチとなる。図５の例では、隣り合う４つの測定用画素２８のうち１つの測定用画素２８を矩形の４隅の１つとして、当該測定用画素２８を起点にｘ，ｙ方向にｐ×ｐ′で囲まれた領域をｘ方向に分割数Ｎ（Ｎは３以上の整数）で割った、ｘ方向にｐ／Ｎ、－ｙ方向にｐ′のサイズの矩形領域で１つのサブ照射領域２９（小領域）を構成する。図５の例では、各サブ照射領域２９（個別ビームスキャン領域）は、３×９画素で構成される場合を示している。

【0039】

図６は、実施の形態１の比較例におけるスキャン動作の細部の一例を説明するための概念図である。図６の例では、実施の形態１の比較例として、Ｍ×Ｍ’本のマルチ１次電子ビーム２０のうち、ｙ方向に１段分のＭ本のマルチビームを示している。ここでは、同一ピッチｐでｘ方向に並ぶＭ＝５本のマルチビームを示している。実施の形態１の比較例では、同一ピッチｐでｘ方向に並ぶＭ＝５本のマルチビームの各ビームが、当該ビームの測定用画素２８を起点にｘ，ｙ方向にｐ×ｐ′で囲まれた領域２７をすべて走査した後に、次のｐ×ｐ′で囲まれた領域２７を走査する場合を示している。実施の形態１の比較例では、各ビームがｐ×ｐ′で囲まれた領域を走査する間（ｔ＝ｔ_０’～ｔ_１’の期間）にＸＹステージ１０５がＮ・ｐだけ移動するようにステージ速度を制御する。その際、副偏向器２０８の偏向動作により各ビームが当該ｐ×ｐ′で囲まれた領域を走査できるように、主偏向器２０８によってトラッキング偏向を行う。そして、ｘ方向に連続してＭ個並ぶｐ×ｐ′で囲まれた領域２７の走査が終了した時点（ｔ＝ｔ_１’）で、走査領域が重ならないように、Ｍ＝５本のマルチビームをｘ方向に一括して偏向することでトラッキングリセットを行う。かかる動作を繰り返すことで連続移動するステージ上の領域を走査領域が重ならないようにマルチビームで走査することができる。図６の例では、（Ｍ－１）・ｐ（＝４ｐ）だけｘ方向（或いは－ｘ方向）にマルチビームを偏向する必要がある。ビーム本数Ｍが多くなると、かかるビーム偏向の振り幅が非常に大きくなってしまう。そのため、電子光学系の収差の影響が大きくなってしまう。

【0040】

図７は、実施の形態１におけるスキャン動作の細部の一例を説明するための概念図である。図７の例では、実施の形態１として、Ｍ×Ｍ’本のマルチ１次電子ビーム２０のうち、ｙ方向に１段分のＭ本のマルチビームを示している。ここでは、図６と同様、同一ピッチｐでｘ方向に並ぶＭ＝５本のマルチビームを示している。実施の形態１では、隣り合う４つの測定用画素２８のうち１つの測定用画素２８を矩形の４隅の１つとして、当該測定用画素２８を起点にｘ，ｙ方向にｐ×ｐ′で囲まれた領域２７をｘ方向に分割数Ｎで分割する。よって、ｘ方向にｐ／Ｎ、ｙ方向にｐ′のサイズ（所定のサイズ）の矩形領域で１つのサブ照射領域２９（ブロック領域）を構成する。図７の例では、分割数Ｎ＝３の場合を示している。実施の形態１では、同一ピッチｐでｘ方向に並ぶＭ＝５本のマルチビームの各ビームが、当該ビームの測定用画素２８を起点にｘ方向にｐ／Ｎ、ｙ方向にｐ′のサイズ（所定のサイズ）のサブ照射領域２９（ブロック領域）を走査する。そして、次に、ｘ方向にＭ個分離れた次のサブ照射領域２９を走査する場合を示している。

【0041】

図７において、実施の形態１では、副偏向器２０８で、各ビームが（ｐ／Ｎ）×ｐ′で囲まれたサブ照射領域２９を走査する間（ｔ＝ｔ_０～ｔ_１の期間）に、ステージ速度の場合、ＸＹステージ１０５がｐ／Ｎ・Ｍだけ移動する。その際、副偏向器２０８の偏向動作により各ビームがサブ照射領域２９を走査できるように、サブ照射領域２９をトラッキング領域３３として、主偏向器２０８がトラッキング偏向を行う。そして、副偏向器２０９により、サブ照射領域２９の走査が終了した時点（ｔ＝ｔ_１）でトラッキングリセットを行う。トラッキングリセットでは、走査領域が重ならないように、主偏向器２０８がＭ＝５本のマルチビームをｘ方向にＭ個のサブ照射領域２９分だけ離れた位置に一括して偏向する。図７の例では、主偏向器２０８が、５個のサブ照射領域２９分離れた位置に５本のマルチビームを一括して偏向する。その際、副偏向器２０９の偏向位置は、サブ照射領域２９内の最終画素３６から最初の画素２８にリセットされることは言うまでもない。ｔ＝ｔ_１～ｔ_２の期間、ｔ＝ｔ_２～ｔ_３の期間、・・・と、かかる動作を繰り返すことで、ステージを連続移動させる場合でも同じストライプ領域３２上で走査領域が重ならないようにマルチビームで走査できる。実施の形態１では、かかる走査方法を適用するために、ｘ方向のビーム本数Ｍと分割数Ｎとが、互いに素の関係である値を用いる。かかる条件にすることで、走査漏れ（歯抜け）或いは重複走査を回避できる。

【0042】

図８は、実施の形態１の比較例１におけるビーム本数と分割数との関係の一例を示す図である。図８の比較例１では、ｘ方向のビーム本数Ｍ＝４で、分割数Ｎ＝３の場合を示している。ｙ方向のビーム数Ｍ′は１以上の整数であれば任意で良い。１巡目の走査で、ｙ方向の各段において、４本のビームがピッチｐの４個のサブ照射領域２９を走査する。１巡目の走査が終了すると、トラッキングリセットによって主偏向器２０８によりｘ方向にサブ照射領域２９×４つ分の距離だけ離れたピッチｐの４個の新たなサブ照射領域２９群に照射位置を移動する。そして、２巡目の走査として、かかる新たなサブ照射領域２９群走査することになる。Ｍ′が２以上の場合、図８に示すように、下のサブ照射領域２９の１巡目走査終点と上のサブ照射領域２９の２巡目走査始点とが近接する。

【0043】

各サブ照射領域２９の走査を行う場合に、端部の画像の抜けが生じないように、マージンを取ってサブ照射領域２９よりも若干広い範囲を走査することが行われる。そのため、下のサブ照射領域２９の１巡目走査終点に近接する上のサブ照射領域２９の２巡目走査始点付近は、１巡目の走査による帯電直後の箇所を走査することになる。このように、複数のビームが照射される領域では他の領域よりも多く帯電する。同じサブ照射領域２９内で帯電量が違う領域を跨って走査すると、得られる画像データが段差の影響を受けてしまう。

【0044】

また、その場合、１巡目の最終走査ラインがマージン領域部分になる。よって、ｘ方向に隣接する２巡目走査の対象となるサブ照射領域２９の開始走査ラインは、１巡目の最終走査ラインと重複する。或いは、１巡目の最終走査ラインの近傍の走査ラインと重複する。よって、Ｍ′が１以上の場合、２巡目の開始走査ラインは、１巡目走査での帯電直後の箇所を走査することになる。このように、複数のビームが照射される領域では他の領域よりも多く帯電する。そのため、２巡目の開始走査ラインの走査で得られる画像データは、１巡目走査の帯電の影響を受けてしまう。

【0045】

よって、帯電の影響を避けるためには、ｘ方向のビーム本数Ｍと分割数Ｎとが、互いに素の関係であるだけでは足りないことがわかる。図８の比較例１では、Ｍ－１＝Ｎであった。帯電の影響を避けるため、実施の形態１では、ＭとＮとが互いに素である他に、さらなる条件として、Ｍ－１がＮの倍数でない関係であることが必要となる。

【0046】

図９は、実施の形態１におけるビーム本数と分割数との関係の一例を示す図である。図９の例では、ｘ方向のビーム本数Ｍ＝２で、分割数Ｎ＝３の場合を示している。図９の例では、ＭとＮとが互いに素であり、かつＭ－１がＮの倍数でない。ｙ方向のビーム数Ｍ′は１以上の整数であれば任意で良い。１巡目の走査で、ｙ方向の各段において、２本のビームがピッチｐの２個のサブ照射領域２９を走査する。１巡目の走査が終了すると、トラッキングリセットによって主偏向器２０８によりｘ方向にサブ照射領域２９×２個分の距離だけ離れたピッチｐの２個の新たなサブ照射領域２９群に照射位置を移動する。そして、２巡目の走査として、かかる新たなサブ照射領域２９群走査することになる。図９の例では、２巡目のサブ照射領域２９が１巡目のサブ照射領域２９の１つ前の位置になるので、１巡目走査終点と２巡目走査始点とを少なくともサブ照射領域２９の幅分だけ離すことができる。３巡目以降のｋ巡目走査においても、ｋ－１巡目走査終点とｋ巡目走査始点とを少なくともサブ照射領域２９の幅分だけ離すことができる。

【0047】

よって、ｋ巡目の開始走査ラインは、ｋ－１巡目走査での帯電直後の箇所上を走査しないようにできる。そのため、ｋ巡目の開始走査ラインの走査で得られる画像データは、ｋ－１巡目のサブ照射領域２９の走査による帯電の影響を回避できる。

【0048】

また、ｙ方向について、ｙ方向のビーム数Ｍ′が２以上である場合でも、上のサブ照射領域２９のｋ巡目走査始点で得られる画像データは、下のサブ照射領域２９のｋ－１巡目走査終点の帯電の影響を回避できる。

【0049】

なお、マルチ１次電子ビームのｘ方向の本数Ｍは、２以上であれば良いが、検査時間の短縮の観点から９本以上であることが望ましい。９本以上の場合の例を以下に説明する。

【0050】

図１０は、実施の形態１におけるビーム本数と分割数との関係の他の一例を示す図である。図１０では、Ｍ＝９本のｘ方向のビームを用いて、分割数Ｎ＝５の場合のスキャン動作を示している。また、図１０では、２巡目、３巡目の走査を行う毎に、それぞれ段をずらして示している。図１０の例では、ＭとＮとが互いに素であり、かつＭ－１がＮの倍数でない関係である。１巡目の走査で、９本のビームがピッチｐの９個のサブ照射領域２９を走査する。１巡目の走査が終了すると、トラッキングリセットによって主偏向器２０８によりｘ方向にサブ照射領域２９×９個分の距離だけ離れたピッチｐの９個の新たなサブ照射領域２９群に照射位置を移動する。そして、２巡目の走査として、かかる新たなサブ照射領域２９群走査することになる。図１０の例では、２巡目のサブ照射領域２９が１巡目のサブ照射領域２９の１つ前の位置になるので、１巡目走査終点と２巡目走査始点とを少なくともサブ照射領域２９の幅分だけ離すことができる。３巡目以降のｋ巡目走査においても、ｋ－１巡目走査終点とｋ巡目走査始点とを少なくともサブ照射領域２９の幅分だけ離すことができる。

【0051】

よって、ｋ巡目の開始走査ラインは、ｋ－１巡目走査での帯電直後の箇所上を走査しないようにできる。そのため、ｋ巡目の開始走査ラインの走査で得られる画像データは、ｋ－１巡目のサブ照射領域２９の走査による帯電の影響を回避できる。

【0052】

図１１は、実施の形態１におけるビーム本数と分割数との関係の他の一例を示す図である。図１１では、Ｍ＝１２本のｘ方向のビームを用いて、分割数Ｎ＝５の場合のスキャン動作を示している。また、図１１では、２巡目、３巡目の走査を行う毎に、それぞれ段をずらして示している。図１１の例では、ＭとＮとが互いに素であり、かつＭ－１がＮの倍数でない関係である。１巡目の走査で、１２本のビームがピッチｐの９個のサブ照射領域２９を走査する。１巡目の走査が終了すると、トラッキングリセットによって主偏向器２０８によりｘ方向にサブ照射領域２９×１２個分の距離だけ離れたピッチｐの１２個の新たなサブ照射領域２９群に照射位置を移動する。そして、２巡目の走査として、かかる新たなサブ照射領域２９群走査することになる。図１１の例では、２巡目のサブ照射領域２９が１巡目のサブ照射領域２９の２つ前の位置になるので、１巡目走査終点と２巡目走査始点とをサブ照射領域２９の幅の２倍分だけ離すことができる。３巡目以降のｋ巡目走査においても、ｋ－１巡目走査終点とｋ巡目走査始点とをサブ照射領域２９の幅の２倍分だけ離すことができる。

【0053】

よって、ｋ巡目の開始走査ラインは、ｋ－１巡目走査での帯電直後の箇所上を走査しないようにできる。そのため、ｋ巡目の開始走査ラインの走査で得られる画像データは、ｋ－１巡目のサブ照射領域２９の走査による帯電の影響を回避できる。

【0054】

図１２は、実施の形態１の比較例２を説明するための図である。図１２において、ｙ方向の各段のビームは、下の段のビームとｘ方向の座標が同じ座標である。また、各ビームのサブ照射領域２９内の走査は、例えば、下から上に向かうライン走査の繰り返しである。よって、各巡目のサブ照射領域２９内の走査において、下のサブ照射領域２９内の１回目の走査ライン終点と上のサブ照射領域２９内の２回目の走査ライン始点とが近接してしまう。同様に、ｋ回目の走査ライン終点と上のサブ照射領域２９内のｋ＋１回目の走査ライン始点とが近接してしまう。よって、ｙ方向にＭ′＝２本以上のマルチ１次電子ビーム２０を用いて走査する場合には、さらなる改良が望ましい。

【0055】

図１３は、実施の形態１におけるサブ照射領域の配置の一例を示す図である。図１３において、ｘ方向に連続して並ぶサブ照射領域２９群とｙ方向に１つ分ずれたｘ方向に連続して並ぶサブ照射領域２９群とが、ｘ方向に、サブ照射領域２９のｘ方向の幅よりも小さいサイズで位置をずらして配置される。図１３に示すように、例えば、ｘ方向に連続して並ぶサブ照射領域２９群とｙ方向に隣接するｘ方向に連続して並ぶサブ照射領域２９とがｘ方向にｐ／（２Ｎ）だけ位置を互いにずらして配置されると好適である。これにより、下のサブ照射領域２９内のｋ回目の走査ライン終点と上のサブ照射領域２９内のｋ＋１回目の走査ライン始点とが近接してしまうことを回避できる。かかる場合、例えば、ｐ／（２Ｎ）の距離を離すことができる。下のサブ照射領域２９内のｋ回目の走査ライン終点と上のサブ照射領域２９内のｋ＋１回目の走査ライン始点とをどの程度離すかは、帯電の影響により設定すればよい。すべてのサブ照射領域２９内の走査を同条件にする場合には、図１３に示すように、サブ照射領域２９のｘ方向サイズの１／２の距離、ｘ方向に連続して並ぶサブ照射領域２９群とｙ方向に１つ分ずれたｘ方向に連続して並ぶサブ照射領域２９群とをｘ方向にずらせばよい。

【0056】

図１４は、実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の他の一例を示す図である。図１４の例では、図２と同様、２次元状（行列状）の横（ｘ方向）Ｍ列×縦（ｙ方向）Ｍ’段（Ｍは２以上の整数、Ｍ’は２以上の整数）の穴（開口部）２２がｘ方向に配列ピッチＬ、ｙ方向に配列ピッチＬ′で形成されている。図１３で説明したように、ｙ方向に隣接するサブ照射領域２９同士をサブ照射領域２９のｘ方向の幅よりも小さいサイズでずらす場合、マルチ１次電子ビーム２０の配列を変える必要がある。図１４の例では、図１３のずらし方に応じて、ｙ方向に成形アパーチャアレイ基板２０３に形成される横（ｘ方向）Ｍ列×縦（ｙ方向）Ｍ’段の穴２２の配列を変える。例えば、サブ照射領域２９のｘ方向の幅の１／２だけｙ方向に隣接するサブ照射領域２９同士をｘ方向にずらす場合、ｙ方向に隣接する穴２２同士をＬ／（２Ｎ）だけｘ方向にずらせばよい。例えば、偶数段の各穴２２の位置を－ｘ方向にＬ／（２Ｎ）だけシフトすればよい。

【0057】

図１５は、実施の形態１における検査方法の要部工程の一部を示すフローチャート図である。図１５では、検査方法の要部工程のうち、走査開始から終了までの工程を示している。図１５において、実施の形態１における検査方法は、基板搬送工程（Ｓ１０２）と、検査位置移動工程（Ｓ１０４）と、ステージ移動工程（等速移動開始）（Ｓ１０６）と、サブ領域走査工程（Ｓ１０８）と、判定工程（Ｓ１１０）と、トラッキングリセット工程（Ｓ１１２）と、判定工程（Ｓ１１４）と、ストライプ移動工程（Ｓ１１６）と、いう一連の各工程を実施する。

【0058】

基板搬送工程（Ｓ１０２）として、図示しない搬送機構を用いて、検査対象基板１０１を検査室１０３内に搬送し、ＸＹステージ１０５上に載置する。

【0059】

検査位置移動工程（Ｓ１０４）として、ステージ制御回路１１４の制御の基、駆動機構１４２は、検査位置がマルチ１次電子ビーム２０の照射可能位置に入るようにＸＹステージ１０５を移動させる。まずは、第１のストライプ領域３２の左端側（例えば、照射領域３４のサイズ２つ分外側）にマルチ１次電子ビーム２０の照射領域３４が位置するようにＸＹステージ１０５を移動させる。

【0060】

ステージ移動工程（等速連続移動開始）（Ｓ１０６）として、ステージ制御回路１１４の制御のもと、駆動機構１４２は、ＸＹステージ１０５を例えば－ｘ方向に速度Ｖで等速移動させる。これにより、等速連続移動が開始される。

【0061】

サブ領域走査工程（Ｓ１０８）として、電子光学画像取得機構１５０は、基板１０１の検査領域となる複数のサブ照射領域２９（サブ領域；小領域）をＭ×Ｍ’個のサブ照射領域２９群毎に走査する。具体的には、まず、偏向制御回路１２８による制御の基、主偏向器２０８は、マルチ１次電子ビーム２０を用いて、基板１０１のストライプ領域３２（検査領域）がｘ方向にｐ／Ｎ（Ｎは３以上の整数）で得られるサイズかつｙ方向にｐ′のサイズ（所定のサイズ）で分割された複数のサブ照射領域２９のうち、ｘ方向にピッチｐでＭ個かつｙ方向にＭ’個並ぶ基板１０１上のＭ×Ｍ’個のサブ照射領域２９群にマルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向する。ここでは、マルチ１次電子ビーム２０の照射領域３４内の複数のサブ照射領域２９のうちｘ方向にピッチｐで並ぶＭ×Ｍ’個のサブ照射領域２９群をトラッキング領域として偏向する。主偏向器２０８は、トラッキング領域の基準位置（例えば中心）にマルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向する。そして、照明光学系である１次電子光学系１５１は、基板１０１面上においてｘ方向に同一ピッチｐでＭ個（Ｍは２以上の整数）、ｙ方向に同一ピッチｐ′でＭ′個（Ｍ′は１以上の整数）、並ぶ複数のマルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に照射する。主偏向器２０８は、ＸＹステージ１０５の連続移動に追従するようにマルチ１次電子ビーム２０をトラッキング偏向する。

【0062】

なお、Ｍ’が２以上の場合には、図１３に示したように、ｙ方向に隣接するサブ照射領域２９同士をｘ方向にサブ照射領域２９のｘ方向の幅より小さいサイズで互いにずらして配置する。Ｍ’が１である場合には、ｙ方向に隣接するサブ照射領域２９同士をｘ方向にずらす必要はない。

【0063】

そして、主偏向器２０８は、トラッキングを開始し、ＸＹステージ１０５が－ｘ方向にＭ／Ｎ・ｐで得られる距離を連続移動する間、ＸＹステージ１０５の連続移動に追従するようにマルチ１次電子ビーム２０をトラッキング偏向しながら、かかるＭ×Ｍ’個のサブ照射領域２９群を副偏向器２０９で走査する。

【0064】

具体的には、偏向制御回路１２８による制御の基、副偏向器２０９（第２の偏向器）は、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームが、対応するサブ照射領域２９の、例えば、左下角の画素３６に位置するように、マルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向する。実際には、対応するサブ照射領域２９にマージンを加えた領域の例えば、左下角の画素３６に位置するように、マルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向する。そして、ＸＹステージ１０５の連続移動に追従するようにマルチ１次電子ビーム２０がトラッキング偏向されている間に、Ｍ×Ｍ’個のサブ照射領域２９群を走査するように、マルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向する。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３６を照射することになる。そして、副偏向器２０９によってマルチ１次電子ビーム２０全体を一括してｙ方向に走査することで、サブ照射領域２９毎に走査ライン上を担当ビームで走査する。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。かかる動作が、Ｍ×Ｍ’本のマルチ１次電子ビーム２０で同時に行われる。

【0065】

検出工程として、マルチ検出器２２２は、基板１０１にマルチ１次電子ビーム２０を照射することに起因して基板１０１から放出される２次電子を検出する。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。マルチ１次電子ビーム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次電子が上方に放出される。このように、基板１０１にマルチ１次電子ビーム２０を照射することに起因して基板１０１から放出される２次電子をマルチ検出器２２２が検出する。マルチ検出器２２２は、各測定用画素３６から上方に放出されたマルチ２次電子３００を測定用画素３６毎に検出する。

【0066】

判定工程（Ｓ１１０）として、制御計算機１１０は、マルチ１次電子ビーム２０が、それぞれ担当するサブ照射領域２９（具体的には走査領域３１）内のすべての測定用画素３６をスキャンすると、対象のストライプ３２中のすべてのサブ照射領域２９の走査が終了したかどうかを判定する。対象のストライプ３２中のすべてのサブ照射領域２９の走査が終了した場合には、判定工程（Ｓ１１４）に進む。対象のストライプ３２中のすべてのサブ照射領域２９の走査が終了していない場合には、トラッキングリセット工程（Ｓ１１２）に進む。

【0067】

トラッキングリセット工程（Ｓ１１２）として、副偏向器２０９の偏向動作によって、マルチ１次電子ビーム２０により、それぞれ担当するサブ照射領域２９（具体的には走査領域３１）内のすべての測定用画素３６がスキャンされると、主偏向器２０８は、－ｘ方向にＮ／Ｍ・ｐで得られる距離のＸＹステージ１０５の移動が完了するまでに、Ｍ×Ｍ’個のサブ照射領域２９群からｘ向にＭ個離れた、ｘ方向にピッチｐで並ぶ新たなＭ×Ｍ’個のサブ照射領域２９群にマルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向し直すことでトラッキングリセットを行う。言い換えれば、主偏向器２０８は、Ｍ×Ｍ’個のサブ照射領域２９群の走査が終了するごとにｘ方向にＭ個離れた、ｘ方向にピッチｐでＭ個並ぶ新たなＭ×Ｍ’個のサブ照射領域２９群にマルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向する。

【0068】

そして、かかるトラッキング開始からトラッキングリセットまでのトラッキングサイクル、及びトラッキング中の走査を繰り返す。かかる動作を繰り返すことで、ストライプ領域３２のすべての画素３６を走査できる。

【0069】

判定工程（Ｓ１１４）として、制御計算機１１０は、すべてのストライプ３２の走査が終了したかどうかを判定する。すべてのストライプ３２の走査が終了した場合には、電子光学画像取得処理を終了する。すべてのストライプ３２の走査が終了していない場合には、ストライプ移動工程（Ｓ１１６）に進む。

【0070】

ストライプ移動工程（Ｓ１１６）として、ステージ制御回路１１４の制御の基、駆動機構１４２は、次のストライプ領域３２の左端側（例えば、照射領域３４のサイズ１つ分外側）にマルチ１次電子ビーム２０の照射領域３４が位置するようにＸＹステージ１０５を移動させる。そして、上述した各工程を繰り返す。

【0071】

以上のように、電子光学画像取得機構１５０は、ＸＹステージ１０５を連続移動させながら複数の電子ビームによるマルチ１次電子ビーム２０を用いて、図形パターンが形成された被検査基板１０１上を走査する。そして、マルチ１次電子ビーム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。走査（スキャン）の仕方、及びマルチ２次電子３００の検出の仕方は上述した通りである。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、ストライプパターンメモリ１２３に格納される。そして、１つのストライプ領域３２分（或いはチップ３３２分）の検出データが蓄積された段階で、ストライプパターンデータ（或いは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。

【0072】

一方、マルチビームスキャン及び２次電子検出工程と並行或いは前後して、参照画像が作成される。

【0073】

参照画像作成工程として、参照画像作成回路１１２は、基板１０１上の露光イメージが定義された露光イメージデータに基づいて、後述するフレーム領域の測定画像（電子光学画像）に対応する領域の参照画像を作成する。露光イメージデータの代わりに、複数の図形パターンの元になる設計パターンデータを用いても良い。

【0074】

具体的には、以下のように動作する。まず、参照画像作成回路１１２は、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（或いは露光イメージデータ）を読み出す。設計パターンデータ（或いは露光イメージデータ）には、例えば、座標（ｘ、ｙ）、辺の長さ、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が定義される。かかる情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等が定義される。

【0075】

そして、参照画像作成回路１１２は、読み出されたデータに定義された各フレーム領域の各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換する。具体的には、設計パターンデータ（或いは露光イメージデータ）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画像データを展開し、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。よって、画素毎に、８ビットの占有率データが演算される。かかるマス目は、測定用画素３６と同サイズにすればよい。

【0076】

次に、参照画像作成回路１１２は、送られてきた図形のイメージデータである設計画像データに適切なフィルタ処理を施す。検出回路１０６から得られた光学画像としての測定データは、電子光学系によってフィルタが作用した状態である。よって、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。これにより、測定データに合わせることができる。このようにしてフレーム領域の測定画像（光学画像）と比較する設計画像（参照画像）を作成する。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内に出力された参照画像は、それぞれメモリに格納される。

【0077】

図１６は、実施の形態１における比較回路の内部構成を示す図である。図１６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、分割部５６、位置合わせ部５８、及び比較部６０が配置される。分割部５６、位置合わせ部５８、及び比較部６０といった各「～部」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「～部」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。分割部５６、位置合わせ部５８、及び比較部６０内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度図示しないメモリに記憶される。

【0078】

転送されたストライプパターンデータ（或いはチップパターンデータ）は、位置回路１０７からの各位置を示す情報と共に、記憶装置５０に一時的に格納される。同様に、参照画像データは、設計上の各位置を示す情報と共に、記憶装置５２に一時的に格納される。

【0079】

次に、分割部５６は、ストライプパターンデータ（或いはチップパターンデータ）をフレーム領域（単位検査領域）毎に分割し、複数のフレーム画像（検査画像）を生成する。得られる２次電子画像は、ビーム毎にその特性がずれる可能性があるので、１つの単位検査領域の画像は１本のビームによって得られた画像を用いることが望ましい。そこで、実施の形態１では、単位検査領域となるフレーム領域として、サブ照射領域２９或いはサブ照射領域２９を分割した領域を用いると良い。

【0080】

次に、位置合わせ部５８は、画素３６より小さいサブ画素単位で、フレーム画像（測定画像）と参照画像を位置合わせする。例えば、最小２乗法で位置合わせを行えばよい。

【0081】

そして、比較部６０は、当該フレーム画像（検査画像）と当該フレーム画像（検査画像）に対応する参照画像とを比較する。例えば、比較部６０は、当該フレーム画像と参照画像とを画素３６毎に比較する。比較部６０は、所定の判定条件に従って画素３６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３６毎の階調値差が判定閾値Ｔｈよりも大きければ欠陥と判定する。或いは、形状欠陥検査よりも検査精度を落として、パターンの断線或いはショートの有無を検査してもよい。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、メモリ１１８、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。

【0082】

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、直前の走査の終点と次の走査の始点とが一定以上離れた位置になる走査ができる。よって、帯電の影響を低減できる。よって、高精度な画像を得ることができる。

【0083】

実施の形態２．
実施の形態１では、Ｍ’が２以上である場合に、ｙ方向に隣接するサブ照射領域２９同士をｘ方向にサブ照射領域２９の幅より小さいサイズでずらす構成について説明した。但し、これに限るものではない。実施の形態２では、別の構成について説明する。実施の形態２の検査装置１００の構成は、図１と同様である。また、実施の形態２の検査方法の要部工程は、図１５と同様である。以下、特に説明する点以外の内容は、実施の形態１と同様である。

【0084】

図１７は、実施の形態２におけるサブ照射領域の一例を示す図である。実施の形態２では、複数のサブ照射領域２９（ブロック領域）がｙ方向のビーム間ピッチｐ′内に２個以上のサブ照射領域２９が配置されるサイズで形成される。具体的には、基板１０１の検査領域が、ｘ方向にｐ／Ｎのサイズ、ｙ方向にｐ′／ｎ（ｎは２以上の整数）のサイズで複数のサブ照射領域２９に分割される。言い換えれば、実施の形態１のサブ照射領域をｙ方向に２以上に分割したものとなる。図１７の例では、ｙ方向のビーム間ピッチｐ′内に２個のサブ照射領域２９が配置される場合を示している。なお、図１７の例では、ｙ方向の各段のサブ照射領域２９のサイズが同じサイズの場合を示しているが、これに限るものではない。ｙ方向に異なるサイズで配置されても構わない。

【0085】

そして、実施の形態２では、ｙ方向のビーム本数Ｍ’が２以上である場合に、ｙ方向に隣接するサブ照射領域２９同士をｘ方向にずらす必要は無い。よって、成形アパーチャアレイ基板２０３についても図２の構成で良い。

【0086】

図１７の例では、分割数Ｎ＝３、ｘ方向のビーム本数Ｍが２本、ｙ方向のビーム本数Ｍ′が２本のマルチ１次電子ビーム２０で走査する場合を示している。１巡目の走査では、ｙ方向に隣接する２つのビームが走査するサブ照射領域２９間に、走査されていないサブ照射領域２９を挟むことができる。よって、各巡目のサブ照射領域２９内の走査において、下のサブ照射領域２９内のｋ回目の走査ライン終点と上のサブ照射領域２９内のｋ＋１回目の走査ライン始点とが近接してしまうことを回避できる。かかる場合、例えば、ｐ′／ｎの距離を離すことができる。

【0087】

なお、副偏向器２０９による一括偏向によりｘ方向にピッチｐ、ｙ方向にピッチｐ′で並ぶＭ×Ｍ′個のサブ照射領域２９の走査が終了するごとに、主偏向器２０８は、ｘ方向にＭ個離れた、ｘ方向にピッチｐ、ｙ方向にピッチｐ′で並ぶ新たなＭ×Ｍ’個のサブ照射領域２９群にマルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向する点は実施の形態１と同様である。また、ｘ方向のビーム本数Ｍと分割数Ｎとが、互いに素の関係であり、かつ、Ｍ－１がＮの倍数でない関係である点は実施の形態１と同様である。かかる動作を繰り返し、ｘ方向に連続して並ぶブロック領域群の走査が終了する。

【0088】

図１８は、実施の形態２におけるスキャンストライプ領域の一例を示す図である。図１８の例では、Ｍ′＝４本の場合を示している。また、ｎ＝２の場合を示している。図１８の例では、１回目のストライプ走査によって、第１ストライプ領域３２のｙ方向に各ビーム間の領域のうち下半分の領域（第１スキャンストライプ領域）が並列的に走査される。よって、第１ストライプ領域３２のうち、ｙ方向に各ビーム間の領域のうち上半分の領域×Ｍ′の領域の走査が行われずに残ることになる。合計で１／２の領域の走査が行われずに残ることになる。

【0089】

第１ストライプ領域３２のｙ方向に各ビーム間の領域のうち下半分の領域（第１スキャンストライプ領域）×Ｍ′の領域の走査が終了した後、主偏向器２０８は、第２ストライプ領域３２にマルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向する。そして、２回目のストライプ走査によって、第２ストライプ領域３２のｙ方向に各ビーム間の領域のうち下半分の領域（第２スキャンストライプ領域）が並列的に走査される。よって、第２ストライプ領域３２のうち、ｙ方向に各ビーム間の領域のうち上半分の領域×Ｍ′の領域の走査が行われずに残ることになる。合計で１／２の領域の走査が行われずに残ることになる。

【0090】

第２ストライプ領域３２のｙ方向に各ビーム間の領域のうち下半分の領域（第２スキャンストライプ領域）×Ｍ′の領域の走査が終了した後、主偏向器２０８は、第３ストライプ領域３２にマルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向する。そして、３回目のストライプ走査によって、第３ストライプ領域３２のｙ方向に各ビーム間の領域のうち下半分の領域（第３スキャンストライプ領域）が並列的に走査される。よって、第３ストライプ領域３２のうち、ｙ方向に各ビーム間の領域のうち上半分の領域×Ｍ′の領域の走査が行われずに残ることになる。合計で１／２の領域の走査が行われずに残ることになる。

【0091】

第３ストライプ領域３２のｙ方向に各ビーム間の領域のうち下半分の領域（第３スキャンストライプ領域）×Ｍ′の領域の走査が終了した後、主偏向器２０８は、第１ストライプ領域３２にマルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向する。そして、４回目のストライプ走査によって、第１ストライプ領域３２のｙ方向に各ビーム間の領域のうち上半分の領域（第４スキャンストライプ領域）が並列的に走査される。これにより第１ストライプ領域３２の走査が完了する。

【0092】

第４ストライプ領域３２のｙ方向に各ビーム間の領域のうち上半分の領域（第４スキャンストライプ領域）×Ｍ′の領域の走査が終了した後、主偏向器２０８は、第２ストライプ領域３２にマルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向する。そして、５回目のストライプ走査によって、第２ストライプ領域３２のｙ方向に各ビーム間の領域のうち上半分の領域（第５スキャンストライプ領域）が並列的に走査される。これにより第２ストライプ領域３２の走査が完了する。

【0093】

第５ストライプ領域３２のｙ方向に各ビーム間の領域のうち上半分の領域（第５スキャンストライプ領域）×Ｍ′の領域の走査が終了した後、主偏向器２０８は、第３ストライプ領域３２にマルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向する。そして、６回目のストライプ走査によって、第３ストライプ領域３２のｙ方向に各ビーム間の領域のうち上半分の領域（第６スキャンストライプ領域）が並列的に走査される。これにより第３ストライプ領域３２の走査が完了する。

【0094】

以上のように、ｙ方向に同時に走査していない少なくとも１個分のサブ照射領域２９を空けて走査することにより、下のサブ照射領域２９内のｋ回目の走査ライン終点と上のサブ照射領域２９内のｋ＋１回目の走査ライン始点とが近接してしまうことを回避できる。そして、ストライプ領域３２内に走査が済んでいない領域を残して別のストライプ領域３２の一部の領域の走査をした後に、戻って走査が済んでいない領域を走査する。これにより、走査が済んでいない領域を無くすことができる。

【0095】

図１９は、実施の形態２におけるスキャンストライプ領域の他の一例を示す図である。図１９の例では、Ｍ′＝４本の場合を示している。また、ｎ＝２の場合を示している。図１９の例では、１回目のストライプ走査によって、第１ストライプ領域３２のｙ方向にビーム間の領域のうち下半分の領域（第１スキャンストライプ領域）×Ｍ′個の領域が並列的に走査される。よって、第１ストライプ領域３２のうち、ｙ方向にビーム間の領域のうち上半分の領域×Ｍ′個の領域の走査が行われずに残ることになる。合計で１／２の領域の走査が行われずに残ることになる。

【0096】

第１ストライプ領域３２のｙ方向にビーム間の領域のうち下半分の領域（第１スキャンストライプ領域）×Ｍ′個の領域の走査が終了した後、主偏向器２０８は、ｙ方向にサブ照射領域１個分だけ移動した位置にマルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向する。そして、２回目のストライプ走査によって、第１ストライプ領域３２のｙ方向にビーム間の領域のうち上半分の領域（第２スキャンストライプ領域）×Ｍ′個の領域が並列的に走査される。これにより第１ストライプ領域３２の走査が完了する。

【0097】

第１ストライプ領域３２のｙ方向にビーム間の領域のうち上半分の領域（第２スキャンストライプ領域）×Ｍ′個の領域の走査が終了した後、主偏向器２０８は、第２ストライプ領域３２にマルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向する。そして、３回目のストライプ走査によって、第２ストライプ領域３２のｙ方向にビーム間の領域のうち下半分の領域（第３スキャンストライプ領域）×Ｍ′個の領域が並列的に走査される。よって、第２ストライプ領域３２のうち、ｙ方向にビーム間の領域のうち上半分の領域×Ｍ′個の領域の走査が行われずに残ることになる。合計で１／２の領域の走査が行われずに残ることになる。

【0098】

第２ストライプ領域３２のｙ方向にビーム間の領域のうち下半分の領域（第３スキャンストライプ領域）×Ｍ′個の領域の走査が終了した後、主偏向器２０８は、ｙ方向にサブ照射領域１個分だけ移動した位置にマルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向する。そして、４回目のストライプ走査によって、第２ストライプ領域３２のｙ方向にビーム間の領域のうち上半分の領域（第４スキャンストライプ領域）×Ｍ′個の領域が並列的に走査される。これにより第２ストライプ領域３２の走査が完了する。以降、同様に繰り返すことで、各ストライプ領域３２の走査を完了することができる。

【0099】

以上のように、ｙ方向に同時に走査していない少なくとも１個分のサブ照射領域２９を空けて走査することにより、下のサブ照射領域２９内のｋ回目の走査ライン終点と上のサブ照射領域２９内のｋ＋１回目の走査ライン始点とが近接してしまうことを回避できる。そして、ストライプ領域３２内で走査が済んでいない領域の走査を完了してから次のストライプ領域３２に移動する。これにより、走査が済んでいない領域を無くすことができる。

【0100】

実施の形態３．
実施の形態１では、Ｍ’が２以上である場合に、ｙ方向に隣接するサブ照射領域２９同士をｘ方向にサブ照射領域２９の幅より小さいサイズでずらす構成について説明した。但し、これに限るものではない。実施の形態３では、サブ照射領域２９の幅単位でｘ方向にずらす場合について説明する。実施の形態３の検査装置１００の構成は、図１と同様である。また、実施の形態３の検査方法の要部工程は、図１５と同様である。以下、特に説明する点以外の内容は、実施の形態１と同様である。

【0101】

図２０は、実施の形態３におけるサブ照射領域の一例を示す図である。実施の形態３では、マルチ１次電子ビーム２０のｙ方向に隣接するビーム同士が、基板上においてｘ方向に相対的にシフト量Ｓ×サブ照射領域２９分（Ｓは１以上の整数）、位置がずれて配列される。図２０の例では、ｙ方向に２段目のビーム列が－ｘ方向にサブ照射領域２９×１個分だけずれた位置を照射する場合を示している。

【0102】

図２０の例では、分割数Ｎ＝４、ｘ方向のビーム本数Ｍが３本、ｙ方向のビーム本数Ｍ′が２本以上（ここでは３本）のマルチ１次電子ビーム２０で走査する場合を示している。１巡目の走査では、ｙ方向に隣接する２つのビームが走査するサブ照射領域２９がｘ方向に相対的に１個分ずれている。よって、各巡目のサブ照射領域２９内の走査において、下のサブ照射領域２９内のｋ回目の走査ライン終点と上のサブ照射領域２９内のｋ＋１回目の走査ライン始点とが近接してしまうことを回避できる。また、各走査巡目の下のサブ照射領域２０の走査終了点と上のサブ照射領域２０の走査開始点とが近接してしまうことを回避できる。

【0103】

なお、副偏向器２０９による一括偏向によりｘ方向にピッチｐ、ｙ方向にピッチｐ′で並ぶＭ×Ｍ′個のサブ照射領域２９の走査が終了するごとに、主偏向器２０８は、ｘ方向にＭ個離れた、ｘ方向にピッチｐ、ｙ方向にピッチｐ′で並ぶ新たなＭ×Ｍ’個のサブ照射領域２９群にマルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向する点は実施の形態１と同様である。また、ｘ方向のビーム本数Ｍと分割数Ｎとが、互いに素の関係であり、かつ、Ｍ－１がＮの倍数でない関係である点は実施の形態１と同様である。かかる動作を繰り返し、ｘ方向に連続して並ぶブロック領域群の走査が終了する。

【0104】

図２１は、実施の形態３におけるシフト量とビーム本数と分割数との関係を説明するための図である。図２１の例では、ｙ方向に２段目のビーム列が基板１０１上において－ｘ方向にシフト量Ｓ＝２だけシフトする場合を示す。その他の構成は図２０と同様である。すなわち、分割数Ｎ＝４、ｘ方向のビーム本数Ｍが３本、ｙ方向のビーム本数Ｍ′が２本以上（ここでは２本）のマルチ１次電子ビーム２０で走査する場合を示している。Ｓ＝２の場合、１巡目の下のサブ照射領域２０の走査終了点と上のサブ照射領域２０の走査開始点とが近接してしまう。よって、シフト量Ｓとビーム本数Ｍと分割数Ｎとのさらなる関係が必要である。

【0105】

実施の形態３では、さらなる関係として、ｘ方向のビーム本数Ｍからシフト量の絶対値と１とを差し引いた値の絶対値（｜Ｍ－｜Ｓ｜－１｜）がＮの倍数若しくは０ではなく、かつＳがＮの倍数ではない関係であることが必要となる。図２１の例では、Ｍ′が２以上である場合、Ｓ＝０では、シフトしていないので、図１２と同じ走査手法となり、ＮＧである。Ｓ＝１では、図１９と同じ走査手法となり、ＯＫとなる。Ｓ＝２では、図２１の例に示すようにＮＧである。Ｓ＝３ではＯＫ、Ｓ＝４ではＮＧ、Ｓ＝５ではＯＫ、Ｓ＝６ではＮＧとなる。

【0106】

図２２は、実施の形態３における成形アパーチャアレイ基板の他の一例を示す図である。図２２の例では、図２と同様、２次元状（行列状）の横（ｘ方向）Ｍ列×縦（ｙ方向）Ｍ’段（Ｍは２以上の整数、Ｍ’は２以上の整数）の穴（開口部）２２がｘ方向に配列ピッチＬ、ｙ方向に配列ピッチＬ′で形成されている。図２０で説明したように、ｙ方向に隣接するサブ照射領域２９同士をサブ照射領域２９×Ｓ個だけｘ方向にシフトする。その場合、マルチ１次電子ビーム２０の配列を変える必要がある。図２２の例では、図２０のずらし方に応じて、成形アパーチャアレイ基板２０３に形成される横（ｘ方向）Ｍ列×縦（ｙ方向）Ｍ’段の穴２２の配列を変える。例えば、サブ照射領域２９×１個分の距離だけｙ方向に隣接するサブ照射領域２９同士を－ｘ方向にずらす場合、ｙ方向に隣接する穴２２同士をＳ・Ｌ／Ｎだけ－ｘ方向にずらせばよい。例えば、ｙ方向に偶数段の各穴２２の位置をＳ・Ｌ／Ｎだけ－ｘ方向にずらせばよい。

【0107】

以上のようにｙ方向に隣接するビーム同士が走査するサブ照射領域２９をｘ方向にシフトすることで、帯電の影響を低減できる。

【0108】

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。

【0109】

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。上述した例では、ＸＹステージ１０５を等速で連続移動させる場合を示したが、これに限るものではない。制御のし易さからは等速連続移動が望ましいが、加減速を伴う連続移動であっても構わない。また、ステップアンドリピート方式で走査してもよい。

【0110】

また、上述した例では、トラッキング偏向とサブ照射領域２９内の走査用の偏向とを主副２段の多段偏向器（主偏向器２０８及び副偏向器２０９）を用いる場合を示したがこれに限るものではない。同じ偏向器で、トラッキング偏向とサブ照射領域２９内の走査用の偏向との両方の偏向制御を行っても好適である。かかる場合には、偏向器を構成する各電極に、それぞれトラッキング偏向用の偏向電圧とサブ照射領域２９内の走査用の偏向用の偏向電圧とを加算した電圧を印加すればよい。かかる偏向電圧の制御は偏向制御回路１２８が行えばよい。

【0111】

また、サブ照射領域２９内を走査する場合のビームの照射順序は、任意で構わない。但し、副偏向器２０８によりマルチ１次電子ビーム２０全体が一括して偏向されるので、各照射領域２９間では、同じ照射順序になる。

【0112】

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。

【0113】

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電子ビーム検査装置及び電子ビーム検査方法は、本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0114】

１７ 磁極
１８ 電極
２０ マルチ１次電子ビーム
２２ 穴
２９ サブ照射領域
３２ ストライプ領域
３３ 矩形領域
３４ 照射領域
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
１３２ Ｅ×Ｂ制御回路
１４２ ステージ駆動機構
１４４，１４６，１４８ ＤＡＣアンプ
１５０ 画像取得機構
１５１ １次電子光学系
１５２ ２次電子光学系
１６０ 制御系回路
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２，２０５，２０７ 磁気レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１２ 一括偏向器
２１３ 制限アパーチャ基板
２１４ Ｅ×Ｂ分離器
２１６ ミラー
２１８ 偏向器
２２２ マルチ検出器
２２４ 投影レンズ
２２６ 偏向器
３００ マルチ２次電子ビーム
３０１ ２次電子ビーム
３３０ 検査領域
３３２ チップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【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】

【図22】