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(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】P2024007428
(43)【公開日】2024-01-18
(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 37/244 20060101AFI20240111BHJP
H01J 37/20 20060101ALI20240111BHJP
H01J 37/22 20060101ALI20240111BHJP
【ＦＩ】
H01J37/244
H01J37/20 D
H01J37/20 A
H01J37/22 502Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023104658
(22)【出願日】2023-06-27
(31)【優先権主張番号】P 2022108528
(32)【優先日】2022-07-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】石井 浩一
(72)【発明者】
【氏名】小笠原 宗博
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 洋介
(72)【発明者】
【氏名】安藤 厚司
【テーマコード（参考）】
5C101
【Ｆターム（参考）】
5C101AA03
5C101EE03
5C101EE15
5C101EE22
5C101EE23
5C101EE32
5C101EE33
5C101EE38
5C101EE48
5C101EE51
5C101EE69
5C101EE70
5C101FF02
5C101FF46
5C101FF56
5C101FF59
5C101GG04
5C101GG19
5C101GG37
5C101GG44
5C101HH11
5C101HH22
5C101HH23
5C101HH24
5C101HH25
5C101HH38
5C101HH40
(57)【要約】
【目的】マルチ２次電子ビームのうち所望のビームを特定可能な装置を提供する。
【構成】本発明の一態様のマルチビーム照射装置は、試料を載置可能なステージ１０５と、前記ステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、基材上であってマルチ１次電子ビームのうち予め設定された複数のビームの試料面上の高さ位置における複数の照射位置と同様の位置関係に形成される、第１の材料とは異なる材料を用いた複数の孤立パターンと、アライメントマークとを有するマーク部材１１１と、アライメントマークを用いてマルチ１次電子ビームの位置合わせを行った状態で、マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射する電子光学系１５１と、マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射することによってマーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器２２２と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１
【構成】本発明の一態様のマルチビーム照射装置は、試料を載置可能なステージ１０５と、前記ステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、基材上であってマルチ１次電子ビームのうち予め設定された複数のビームの試料面上の高さ位置における複数の照射位置と同様の位置関係に形成される、第１の材料とは異なる材料を用いた複数の孤立パターンと、アライメントマークとを有するマーク部材１１１と、アライメントマークを用いてマルチ１次電子ビームの位置合わせを行った状態で、マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射する電子光学系１５１と、マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射することによってマーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器２２２と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料を載置可能なステージと、
前記ステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、前記基材上であってマルチ１次電子ビームのうち予め設定された複数のビームの前記試料面上の高さ位置における複数の照射位置と同様の位置関係に形成される、前記第１の材料とは異なる材料を用いた複数の孤立パターンと、アライメントマークとを有するマーク部材と、
前記アライメントマークを用いて前記マルチ１次電子ビームの位置合わせを行った状態で、前記マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射する電子光学系と、
前記マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射することによって前記マーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
を備えたことを特徴とするマルチビーム画像取得装置。
前記ステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、前記基材上であってマルチ１次電子ビームのうち予め設定された複数のビームの前記試料面上の高さ位置における複数の照射位置と同様の位置関係に形成される、前記第１の材料とは異なる材料を用いた複数の孤立パターンと、アライメントマークとを有するマーク部材と、
前記アライメントマークを用いて前記マルチ１次電子ビームの位置合わせを行った状態で、前記マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射する電子光学系と、
前記マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射することによって前記マーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
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】
前記複数のビームとして、前記マルチ１次電子ビームのうちの４隅の４つのビームが用いら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】
前記複数の孤立パターンは、第２の材料で形成され、
前記第１の材料と前記第２の材料は、１次電子ビームに対する２次電子ビームの発生割合が異な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。
前記第１の材料と前記第２の材料は、１次電子ビームに対する２次電子ビームの発生割合が異な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】
検出された前記マルチ２次電子ビームの画像を用いて、画像内の強度の違いに基づいて前記複数のビームを特定する特定回路をさらに備えた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】
前記複数の孤立パターンの各孤立パターンは、前記マルチ１次電子ビームの各１次電子ビームのサイズより大きく、隣接する１次電子ビーム同士間のピッチよりも小さい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6】
前記複数の孤立パターンは、前記試料面上における前記マルチ１次電子ビームのうちの４隅の４つのビームの配列ピッチと同様の配列ピッチで形成され、
前記アライメントマークは、４つの孤立パターンの中心に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のマルチビーム画像取得装置。
前記アライメントマークは、４つの孤立パターンの中心に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のマルチビーム画像取得装置。
【請求項7】
アライメントマークを用いてマルチ１次電子ビームの位置合わせを行う工程と、
前記アライメントマークを用いて前記マルチ１次電子ビームの位置合わせを行った状態で、試料を載置可能なステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、前記基材上であってマルチ１次電子ビームのうち予め設定された複数のビームの前記試料面上の高さ位置における複数の照射位置と同様の位置関係に形成される、前記第１の材料とは異なる材料を用いた複数の孤立パターンと、前記アライメントマークとを有するマーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射する工程と、
前記マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射することによって前記マーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出し、検出された画像データを出力する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチビーム画像取得方法。
前記アライメントマークを用いて前記マルチ１次電子ビームの位置合わせを行った状態で、試料を載置可能なステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、前記基材上であってマルチ１次電子ビームのうち予め設定された複数のビームの前記試料面上の高さ位置における複数の照射位置と同様の位置関係に形成される、前記第１の材料とは異なる材料を用いた複数の孤立パターンと、前記アライメントマークとを有するマーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射する工程と、
前記マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射することによって前記マーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出し、検出された画像データを出力する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチビーム画像取得方法。
【請求項8】
試料を載置する、移動可能なステージと、
前記ステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、前記基材上であって、前記第１の材料とは異なる材料を用いた１つの孤立パターンを有するマーク部材と、
前記孤立パターンがマルチ１次電子ビームのうち予め設定されたビームの前記試料面上の照射位置に位置するように前記ステージを移動させた状態で、前記マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射する電子光学系と、
前記マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射することによって前記マーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
を備えたことを特徴とするマルチビーム画像取得装置。
前記ステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、前記基材上であって、前記第１の材料とは異なる材料を用いた１つの孤立パターンを有するマーク部材と、
前記孤立パターンがマルチ１次電子ビームのうち予め設定されたビームの前記試料面上の照射位置に位置するように前記ステージを移動させた状態で、前記マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射する電子光学系と、
前記マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射することによって前記マーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
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9】
前記マーク部材は、さらに、アライメントマークを有し、
前記アライメントマークが、前記マルチ１次電子ビームのうちの代表ビームの試料面上の高さ位置における照射位置にある場合に、前記孤立パターンが、前記マルチ１次電子ビームのうち、予め設定された１つのビームの試料面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係に形成されることを特徴とする請求項８記載のマルチビーム画像取得装置。
前記アライメントマークが、前記マルチ１次電子ビームのうちの代表ビームの試料面上の高さ位置における照射位置にある場合に、前記孤立パターンが、前記マルチ１次電子ビームのうち、予め設定された１つのビームの試料面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係に形成されることを特徴とする請求項８記載のマルチビーム画像取得装置。
【請求項10】
前記マーク部材は、さらに、４つのアライメントマークを有し、
アライメントマーク毎に、当該アライメントマークが、前記マルチ１次電子ビームのうちの中心ビームの試料面上の高さ位置における照射位置にある場合に、前記孤立パターンが、前記マルチ１次電子ビームの４隅のビームのうち、他のアライメントマークの場合とは異なる１つのビームの試料面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係に形成されることを特徴とする請求項８記載のマルチビーム画像取得装置。
アライメントマーク毎に、当該アライメントマークが、前記マルチ１次電子ビームのうちの中心ビームの試料面上の高さ位置における照射位置にある場合に、前記孤立パターンが、前記マルチ１次電子ビームの４隅のビームのうち、他のアライメントマークの場合とは異なる１つのビームの試料面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係に形成されることを特徴とする請求項８記載のマルチビーム画像取得装置。
【請求項11】
試料を載置可能なステージ上に配置された、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、前記基材上であって、前記第１の材料とは異なる材料を用いた１つの孤立パターンを有するマーク部材の前記孤立パターンが、マルチ１次電子ビームのうち予め設定されたビームの前記試料面上の照射位置に位置するように前記ステージを移動させる工程と、
前記孤立パターンが、前記予め設定されたビームの前記試料面上の照射位置に位置する状態で、マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射する工程と、
前記マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射することによって前記マーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出し、検出された画像データを出力する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチビーム画像取得方法。
前記孤立パターンが、前記予め設定されたビームの前記試料面上の照射位置に位置する状態で、マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射する工程と、
前記マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射することによって前記マーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出し、検出された画像データを出力する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチビーム画像取得方法。
【請求項12】
試料を載置可能なステージと、
前記ステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、前記基材上であってマルチ１次電子ビームのうち予め設定された複数のビームの前記試料面上の高さ位置における複数の照射位置と同様の位置関係に形成される、前記第１の材料とは異なる材料を用いた複数の孤立パターンと、アライメントマークとを有するマーク部材と、
前記試料または前記マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射する電子光学系と、
前記試料または前記マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射することによって放出されたマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
を備えたことを特徴とするマルチビーム画像取得装置。
前記ステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、前記基材上であってマルチ１次電子ビームのうち予め設定された複数のビームの前記試料面上の高さ位置における複数の照射位置と同様の位置関係に形成される、前記第１の材料とは異なる材料を用いた複数の孤立パターンと、アライメントマークとを有するマーク部材と、
前記試料または前記マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射する電子光学系と、
前記試料または前記マーク部材を前記マルチ１次電子ビームで照射することによって放出されたマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
を備えたことを特徴とするマルチビーム画像取得装置。
【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し、マルチ１次電子ビームを基板に照射して、基板から放出されるマルチ２次電子ビームを検出して画像を得る手法に関する。
【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。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パターンの画像を例えば電子ビームを使って取得し、得られた画像を用いて転写用マスクの欠陥が検査される。
【0003】
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。
【0004】
マルチビームで各ビーム画像を同時に取得する装置では、マルチ２次電子ビームと２次電子検出器の複数の検出エレメントとの位置合わせが重要となる。そのためには、まず、マルチ２次電子ビームの４隅のコーナービームを特定することが求められる。マルチ２次電子ビームの各ビーム位置は複数の検出エレメントで撮像された２次電子画像から算出される。しかしながら、得られた画像におけるビームの位置関係は様々なケースが存在する。そのため、コーナービームを特定することは容易ではない。
【0005】
ここで、例えば、２次光学系レンズの最終段のレンズと２次電子検出器との間に開口板を配置して、開口板を２次電子ビームの位置調整に用いるといった手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１４－０２６８３４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２次電子ビームのうち所望のビームを特定可能な装置および方法を提供する。
【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、
試料を載置可能なステージと、
前記ステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、基材上であってマルチ１次電子ビームのうち予め設定された複数のビームの試料面上の高さ位置における複数の照射位置と同様の位置関係に形成される、第１の材料とは異なる材料を用いた複数の孤立パターンと、アライメントマークとを有するマーク部材と、
アライメントマークを用いてマルチ１次電子ビームの位置合わせを行った状態で、マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射する電子光学系と、
マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射することによってマーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
を備えたことを特徴とする。
試料を載置可能なステージと、
前記ステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、基材上であってマルチ１次電子ビームのうち予め設定された複数のビームの試料面上の高さ位置における複数の照射位置と同様の位置関係に形成される、第１の材料とは異なる材料を用いた複数の孤立パターンと、アライメントマークとを有するマーク部材と、
アライメントマークを用いてマルチ１次電子ビームの位置合わせを行った状態で、マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射する電子光学系と、
マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射することによってマーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
を備えたことを特徴とする。
【0009】
また、複数のビームとして、マルチ１次電子ビームのうちの４隅の４つのビームが用いられると好適である。
【0010】
また、複数の孤立パターンは、第２の材料で形成され、
第１の材料と第２の材料は、１次電子ビームに対する２次電子ビームの発生割合が異なると好適である。
第１の材料と第２の材料は、１次電子ビームに対する２次電子ビームの発生割合が異なると好適である。
【0011】
また、検出されたマルチ２次電子ビームの画像を用いて、画像内の強度の違いに基づいて複数のビームを特定する特定回路をさらに備えると好適である。
【0012】
また、複数の孤立パターンの各孤立パターンは、マルチ１次電子ビームの各１次電子ビームのサイズより大きく、隣接する１次電子ビーム同士間のピッチよりも小さいと好適である。
【0013】
本発明の一態様のマルチビーム画像取得方法は、
アライメントマークを用いてマルチ１次電子ビームの位置合わせを行う工程と、
アライメントマークを用いてマルチ１次電子ビームの位置合わせを行った状態で、試料を載置可能なステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、基材上であってマルチ１次電子ビームのうち予め設定された複数のビームの試料面上の高さ位置における複数の照射位置と同様の位置関係に形成される、第１の材料とは異なる材料を用いた複数の孤立パターンと、アライメントマークとを有するマーク部材をマルチ１次電子ビームで照射する工程と、
マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射することによってマーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出し、検出された画像データを出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
アライメントマークを用いてマルチ１次電子ビームの位置合わせを行う工程と、
アライメントマークを用いてマルチ１次電子ビームの位置合わせを行った状態で、試料を載置可能なステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、基材上であってマルチ１次電子ビームのうち予め設定された複数のビームの試料面上の高さ位置における複数の照射位置と同様の位置関係に形成される、第１の材料とは異なる材料を用いた複数の孤立パターンと、アライメントマークとを有するマーク部材をマルチ１次電子ビームで照射する工程と、
マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射することによってマーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出し、検出された画像データを出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【0014】
本発明の他の態様のマルチビーム画像取得装置は、
試料を載置する、移動可能なステージと、
ステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、基材上であって、第１の材料とは異なる材料を用いた１つの孤立パターンを有するマーク部材と、
孤立パターンがマルチ１次電子ビームのうち予め設定されたビームの試料面上の照射位置に位置するようにステージを移動させた状態で、マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射する電子光学系と、
マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射することによってマーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
を備えたことを特徴とする。
試料を載置する、移動可能なステージと、
ステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、基材上であって、第１の材料とは異なる材料を用いた１つの孤立パターンを有するマーク部材と、
孤立パターンがマルチ１次電子ビームのうち予め設定されたビームの試料面上の照射位置に位置するようにステージを移動させた状態で、マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射する電子光学系と、
マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射することによってマーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
を備えたことを特徴とする。
【0015】
マーク部材は、さらに、アライメントマークを有し、
アライメントマークが、マルチ１次電子ビームのうちの代表ビームの試料面上の高さ位置における照射位置にある場合に、孤立パターンが、マルチ１次電子ビームのうち、予め設定された１つのビームの試料面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係に形成されると好適である。
アライメントマークが、マルチ１次電子ビームのうちの代表ビームの試料面上の高さ位置における照射位置にある場合に、孤立パターンが、マルチ１次電子ビームのうち、予め設定された１つのビームの試料面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係に形成されると好適である。
【0016】
或いは、マーク部材は、さらに、４つのアライメントマークを有し、
アライメントマーク毎に、当該アライメントマークが、マルチ１次電子ビームのうちの中心ビームの試料面上の高さ位置における照射位置にある場合に、孤立パターンが、マルチ１次電子ビームの４隅のビームのうち、他のアライメントマークの場合とは異なる１つのビームの試料面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係に形成されると好適である。
アライメントマーク毎に、当該アライメントマークが、マルチ１次電子ビームのうちの中心ビームの試料面上の高さ位置における照射位置にある場合に、孤立パターンが、マルチ１次電子ビームの４隅のビームのうち、他のアライメントマークの場合とは異なる１つのビームの試料面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係に形成されると好適である。
【0017】
本発明の他の態様のマルチビーム画像取得方法は、
試料を載置可能なステージ上に配置された、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、基材上であって、第１の材料とは異なる材料を用いた１つの孤立パターンを有するマーク部材の孤立パターンが、マルチ１次電子ビームのうち予め設定されたビームの試料面上の照射位置に位置するようにステージを移動させる工程と、
孤立パターンが、予め設定されたビームの試料面上の照射位置に位置する状態で、マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射する工程と、
マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射することによってマーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出し、検出された画像データを出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
試料を載置可能なステージ上に配置された、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、基材上であって、第１の材料とは異なる材料を用いた１つの孤立パターンを有するマーク部材の孤立パターンが、マルチ１次電子ビームのうち予め設定されたビームの試料面上の照射位置に位置するようにステージを移動させる工程と、
孤立パターンが、予め設定されたビームの試料面上の照射位置に位置する状態で、マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射する工程と、
マーク部材をマルチ１次電子ビームで照射することによってマーク部材から放出されたマルチ２次電子ビームを検出し、検出された画像データを出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【0018】
本発明の他の態様のマルチビーム画像取得装置は、
試料を載置可能なステージと、
ステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、基材上であってマルチ１次電子ビームのうち予め設定された複数のビームの試料面上の高さ位置における複数の照射位置と同様の位置関係に形成される、第１の材料とは異なる材料を用いた複数の孤立パターンと、アライメントマークとを有するマーク部材と、
試料またはマーク部材をマルチ１次電子ビームで照射する電子光学系と、
試料またはマーク部材をマルチ１次電子ビームで照射することによって放出されたマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
を備えたことを特徴とする。
試料を載置可能なステージと、
ステージ上に配置され、少なくとも表面が第１の材料を用いた基材と、基材上であってマルチ１次電子ビームのうち予め設定された複数のビームの試料面上の高さ位置における複数の照射位置と同様の位置関係に形成される、第１の材料とは異なる材料を用いた複数の孤立パターンと、アライメントマークとを有するマーク部材と、
試料またはマーク部材をマルチ１次電子ビームで照射する電子光学系と、
試料またはマーク部材をマルチ１次電子ビームで照射することによって放出されたマルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明の一態様によれば、マルチ２次電子ビームのうち所望のビームを特定できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】実施の形態１における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の比較例における検出画像の一例を示す図である。
【図4】実施の形態１の比較例における検出画像の他の一例を示す図である。
【図5】実施の形態１の比較例における検出画像の他の一例を示す図である。
【図6】実施の形態１におけるマーク部材の一例を示す図である。
【図7】実施の形態１におけるマーク部材の他の一例を示す図である。
【図8】実施の形態１における位置合わせ回路の内部構成の一例を示す図である。
【図9】実施の形態１における検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。
【図10】実施の形態１における２次電子ビームアレイの一例を示す図である。
【図11】実施の形態１における各検出エレメントで撮像された画像の一例を示す図である。
【図12】実施の形態１における各検出エレメントで撮像された画像の一例のうちコーナー部の画像を示す図である。
【図17】実施の形態１における合成後の各検出エレメントの位置と各ビームの位置との関係の一例を示す図である。
【図18】実施の形態１における全体位置関係の一例を示す図である。
【図19】実施の形態１の変形例におけるマーク部材の一例を示す図である。
【図20】実施の形態１の変形例におけるビーム位置関係の特定方法を説明するための図である。
【図21】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22】実施の形態１における検査処理を説明するための図である。
【図23】実施の形態１における比較回路内の構成の一例を示す構成図である。
【図24】実施の形態２におけるマーク部材の一例を示す図である。
【図25】実施の形態２における検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。
【図26】実施の形態２におけるマルチ１次電子ビームとマーク部材との位置関係の一例を示す図である。
【図27】実施の形態３におけるマーク部材の一例を示す図である。
【図28】実施の形態３における検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。
【図29】実施の形態３におけるマルチ１次電子ビームとマーク部材との位置関係の一例を示す図である。
【図30】実施の形態４におけるマーク部材の一例を示す図である。
【図31】実施の形態４における検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。
【図32】実施の形態４におけるマルチ１次電子ビームとマーク部材との位置関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、実施の形態では、マルチビーム画像取得装置の一例として、マルチ電子ビームを用いた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。マルチ１次電子ビームで基板を照射して、基板から放出されるマルチ２次電子ビームをマルチ検出器で検出する装置であればよい。
【0022】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における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。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）及び検査室１０３を備えている。電子ビームカラム１０２内には、電子銃２０１、電磁レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、ビーム選択アパーチャ基板２１０、駆動回路２１１、電磁レンズ２０５、一括ブランキング偏向器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）、偏向器２０８、偏向器２０９、Ｅ×Ｂ分離器２１４（ビームセパレーター）、偏向器２１８、偏向器２２６、電磁レンズ２２４、検出器ステージ２２９、検出器アパーチャアレイ基板２２５、及びマルチ検出器２２２が配置されている。電子銃２０１、電磁レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、ビーム選択アパーチャ基板２１０、電磁レンズ２０５、一括ブランキング偏向器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）、偏向器２０８、及び偏向器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、電磁レンズ２０７、Ｅ×Ｂ分離器２１４、偏向器２１８、偏向器２２６、及び電磁レンズ２２４によって２次電子光学系１５２（検出光学系）を構成する。マルチ検出器２２２は、２次座標系のｘ，ｙ方向及び回転（θ）方向に移動可能な検出器ステージ２２９上に配置される。検出器ステージ２２９は、回転ステージ２２７、及び２次系のｘ，ｙステージ２２８を有している。
図１は、実施の形態１における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。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）及び検査室１０３を備えている。電子ビームカラム１０２内には、電子銃２０１、電磁レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、ビーム選択アパーチャ基板２１０、駆動回路２１１、電磁レンズ２０５、一括ブランキング偏向器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）、偏向器２０８、偏向器２０９、Ｅ×Ｂ分離器２１４（ビームセパレーター）、偏向器２１８、偏向器２２６、電磁レンズ２２４、検出器ステージ２２９、検出器アパーチャアレイ基板２２５、及びマルチ検出器２２２が配置されている。電子銃２０１、電磁レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、ビーム選択アパーチャ基板２１０、電磁レンズ２０５、一括ブランキング偏向器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）、偏向器２０８、及び偏向器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、電磁レンズ２０７、Ｅ×Ｂ分離器２１４、偏向器２１８、偏向器２２６、及び電磁レンズ２２４によって２次電子光学系１５２（検出光学系）を構成する。マルチ検出器２２２は、２次座標系のｘ，ｙ方向及び回転（θ）方向に移動可能な検出器ステージ２２９上に配置される。検出器ステージ２２９は、回転ステージ２２７、及び２次系のｘ，ｙステージ２２８を有している。
【0023】
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。また、ステージ１０５上には、基板１０１面と同じ高さ位置に調整されるマーク部材１１１が配置される。
【0024】
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。
【0025】
マルチ検出器２２２は、アレイ状（格子状）に配置される複数の検出エレメントを有する。検出器アパーチャアレイ基板２２５には、複数の検出エレメントの配列ピッチで複数の開口部が形成される。複数の開口部は、例えば、円形に形成される。各開口部の中心位置は、対応する検出エレメントの中心位置に合わせて形成される。また、開口部のサイズは、検出エレメントの電子検出面の領域サイズよりも小さく形成される。
【0026】
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、検出器ステージ制御回路１３０、Ｅ×Ｂ制御回路１３３、位置合わせ回路１３４、ビーム選択制御回路１３６、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、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１４４，１４６，１４８，１４９に接続される。ＤＡＣアンプ１４６は、偏向器２０８に接続され、ＤＡＣアンプ１４４は、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。ＤＡＣアンプ１４９は、偏向器２２６に接続される。
【0027】
また、チップパターンメモリ１２３は、比較回路１０８と位置合わせ回路１３４とに接続されている。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。
【0028】
検出器ステージ２２９は、検出器ステージ制御回路１３０の制御の下に駆動機構１３２により駆動される。駆動機構１３２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、ｘ、ｙ方向にｘ，ｙステージ２２８が、θ方法に回転ステージ２２７が移動可能となっている。図１の例では、回転ステージ２２７上にｘ，ｙステージ２２８が配置される場合を示している。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。検出器ステージ２２９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。ステージ座標系は、例えば、マルチ２次電子ビーム３００の光軸に直交する面に対して、２次座標系のｘ方向、ｙ方向、θ方向が設定される。或いは、検出器ステージ２２９の移動の代わりに、例えばアライメントコイルを配置して光学的にマルチ２次電子ビーム３００を移動して、マルチ２次電子ビーム３００とマルチ検出器２２２との相対位置を調整しても良い。
【0029】
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１３３により制御される。駆動回路２１１は、ビーム選択制御回路１３６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。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。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ＤＡＣアンプ１４９を介して偏向制御回路１２８により制御される。
【0030】
ビーム選択アパーチャ基板２１０には、マルチ１次電子ビーム２０全体が通過可能な大開口と、１本の１次電子ビームだけを通過させるサイズの小開口とが形成される。ビーム選択アパーチャ基板２１０は、駆動機構２１１によりｘ方向（或いはｙ方向）に水平移動させられることにより、ビーム軌道上の開口を大開口と小開口との間で切り替える。
【0031】
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（カソード）と引出電極（アノード）間への高圧電源回路からの加速電圧の印加と共に、別の引出電極（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。
【0032】
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。
【0033】
図２は、実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。図２において、成形アパーチャアレイ基板２０３には、２次元状の横（ｘ方向）ｍ１列×縦（ｙ方向）ｎ１段（ｍ１，ｎ１は２以上の整数）の穴（開口部）２２がｘ，ｙ方向に所定の配列ピッチで形成されている。図２の例では、２３×２３の穴（開口部）２２が形成されている場合を示している。各穴２２は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ外径の円形であっても構わない。これらの複数の穴２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチ１次電子ビーム２０が形成されることになる。次に、２次電子画像を取得する場合における画像取得機構１５０の動作について説明する。１次電子光学系１５１は、基板１０１をマルチ１次電子ビーム２０で照射する。具体的には、以下のように動作する。
【0034】
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。
【0035】
形成されたマルチ１次電子ビーム２０は、ビーム選択アパーチャ基板２１０の大開口を通過し、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に配置されたＥ×Ｂ分離器２１４を通過して電磁レンズ２０７（対物レンズ）に進む。
【0036】
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、偏向器２０８及び偏向器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。なお、一括ブランキング偏向器２１２によって、マルチ１次電子ビーム２０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２１３の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２１３によってマルチ１次電子ビーム２０全体が遮蔽される。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１次電子ビーム２０は、図１に示すように制限アパーチャ基板２１３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２１３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１次電子ビーム２０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２１３を通過したビーム群により、画像取得用のマルチ１次電子ビーム２０が形成される。
【0037】
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。
【0038】
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。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。例えば、９０°ずつ位相をずらした４極の磁極（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（静電偏向電極）とを有する。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。
【0039】
斜め上方に曲げられたマルチ２次電子ビーム３００は、偏向器２１８によって、さらに曲げられ、電磁レンズ２２４によって、屈折させられながらマルチ検出器２２２に投影される。マルチ検出器２２２は、検出器アパーチャアレイ基板２２５の開口部を通過して投影されたマルチ２次電子ビーム３００を検出する。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、電子を増幅発生させ、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は、検出回路１０６に出力される。各１次電子ビームは、基板１０１上における自身のビームが位置するｘ方向のビーム間ピッチとｙ方向のビーム間ピッチとで囲まれるサブ照射領域内に照射され、当該サブ照射領域内を走査（スキャン動作）する。
【0040】
２次電子画像の取得は、上述したように、マルチ１次電子ビーム２０で基板１０１を照射して、マルチ１次電子ビーム２０の照射に起因して基板１０１から放出されるマルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２で検出する。検出されるマルチ２次電子ビーム３００には、反射電子が含まれていても構わない。或いは、反射電子は、２次電子光学系１５２を移動中に分離され、マルチ検出器２２２まで到達しない場合であっても構わない。マルチ検出器２２２によって検出された各１次電子ビームの個別照射領域（サブ照射領域）内の画素毎の２次電子の検出データ（測定画像データ：２次電子画像データ：被検査画像データ）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、チップパターンメモリ１２３に格納される。そして、得られた２次電子画像データ（２次電子画像１のデータ）は、位置回路１０７からの各位置を示す情報と共に、比較回路１０８に出力される。
【0041】
各１次電子ビームのサブ照射領域内の画像を得るためには、各１次電子ビームに対応する２次電子ビームをマルチ検出器２２２の対応する検出エレメントで検出する必要がある。よって、マルチ１次電子ビーム２０に対応するマルチ２次電子ビーム３００とマルチ検出器２２２の複数の検出エレメントとの位置合わせが必要となる。
【0042】
図３は、実施の形態１の比較例における検出画像の一例を示す図である。
図４は、実施の形態１の比較例における検出画像の他の一例を示す図である。
図５は、実施の形態１の比較例における検出画像の他の一例を示す図である。
上述したように、得られた画像におけるビームの位置関係は様々なケースが存在する。例えば、図３の例のように、紙面の斜め右上方向に隣接するビームが存在し、その逆方向には存在せず、かつ、斜め右下方向に隣接するビームが存在し、その逆方向にそれぞれ存在しないビームが明確に示された画像であれば、コーナービームを画像から特定できる。しかしながら、図４の例、及び図５の例では、紙面の斜め右下方向に隣接するビームが存在することはわかるが、その逆方向に存在しないビームが明確ではない。よって、図４の例、及び図５の例では画像内にコーナービームが存在するかどうかを判断しにくい。このように、得られる画像におけるビームの位置関係は様々なため、コーナービームを特定することは容易ではない。そこで、実施の形態１では、得られた画像からコーナービームを他のビームから直接的に識別可能にする。
図４は、実施の形態１の比較例における検出画像の他の一例を示す図である。
図５は、実施の形態１の比較例における検出画像の他の一例を示す図である。
上述したように、得られた画像におけるビームの位置関係は様々なケースが存在する。例えば、図３の例のように、紙面の斜め右上方向に隣接するビームが存在し、その逆方向には存在せず、かつ、斜め右下方向に隣接するビームが存在し、その逆方向にそれぞれ存在しないビームが明確に示された画像であれば、コーナービームを画像から特定できる。しかしながら、図４の例、及び図５の例では、紙面の斜め右下方向に隣接するビームが存在することはわかるが、その逆方向に存在しないビームが明確ではない。よって、図４の例、及び図５の例では画像内にコーナービームが存在するかどうかを判断しにくい。このように、得られる画像におけるビームの位置関係は様々なため、コーナービームを特定することは容易ではない。そこで、実施の形態１では、得られた画像からコーナービームを他のビームから直接的に識別可能にする。
【0043】
図６は、実施の形態１におけるマーク部材の一例を示す図である。図６において、マーク部材１１１は、基材１０と複数の孤立パターン１２とアライメントマーク１４とを有する。複数の孤立パターン１２は、基材１０上であってマルチ１次電子ビーム２０のうち予め設定された複数の１次電子ビームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における複数の照射位置と同様の位置関係に形成される。マルチ１次電子ビーム２０のうち、検出したい１次電子ビームを予め設定しておく。予め設定された複数の１次電子ビームとして、図６の例では、マルチ１次電子ビーム２０のうちの４隅の４つのコーナービームが用いられる。言い換えれば、基板１０１面上における４つのコーナービームの配列ピッチと同様の配列ピッチで４つの孤立パターン１２が形成される。孤立パターン１２は、円形或いは矩形で形成されると好適である。図６の例では、円形の孤立パターンが示されている。複数の孤立パターン１２の各孤立パターン１２は、基板１０１面上におけるマルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビームのサイズより大きく、隣接する１次電子ビーム同士間のピッチよりも小さくなるように形成される。これにより、電子ビームカラム１０２が、マルチ１次電子ビーム２０でマーク部材１１１を照射した場合、各孤立パターン１２は、それぞれ１つの１次電子ビームで照射され、複数の１次電子ビームが同時に１つの孤立パターン１２を照射しないようにできる。なお、基板１０１上におけるマルチ１次電子ビーム２０の実際の各照射位置は、光学系の収差等により設計上の照射位置から若干ずれる場合も起こり得る。実際の測定値に合わせて４つの孤立パターン１２の位置を決めても良いが煩雑となるので、設計上の各照射位置に合わせて４つの孤立パターン１２の位置を形成すればよい。
【0044】
また、基材１０上であって４つの孤立パターン１２の中心にアライメントマーク１４が形成される。アライメントマーク１４には、図６に示すように、例えば、十字パターンが用いられると好適である。アライメントマーク１４は、複数の孤立パターン１２と同様、基板１０１面上の高さ位置に合わせて形成される。
【0045】
基材１０は、少なくとも表面が材料１（第１の材料）を用いている。材料１として、例えば、シリコン（Ｓｉ）が用いられると好適である。これに対して、複数の孤立パターン１２は、材料１とは異なる材料２（第２の材料）を用いている。材料２として、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、及び白金（Ｐｔ）のうち１つが用いられる。また、アライメントマーク１４は、材料１，２とは異なる材料３（第３の材料）を用いている。材料３として、例えば、チタン（Ｔｉ）が用いられる。材料１と材料２は、１次電子ビームに対する２次電子ビームの発生割合（収率）が異なる。同様に、材料１と材料３は、１次電子ビームに対する２次電子ビームの発生割合（収率）が異なる。材料１の例となるＳｉの収率が０．４４であるのに対して、材料２の例となるＮｉ、Ａｕ、Ｃｒ、及びＰｔの収率が、０．７、０．９４、１．０１、１．２２である。材料１と材料２は、収率が大きく異なる方がより好ましい。また、材料３の例となるＴｉの収率が、０．５１となる。材料１と材料３は、収率が異なるが近い材料を用いると好適である。
【0046】
ここで、マルチ１次電子ビーム２０のうちの中心１次電子ビームの位置をアライメントマーク１４の中心に合わせた状態で、電子ビームカラム１０２が、マルチ１次電子ビーム２０でマーク部材１１１を照射した場合、４つのコーナービームは、それぞれの位置の孤立パターン１２に入射する。中心１次電子ビームは、アライメントマーク１４に入射する。その他の複数の１次電子ビームは、材料１に入射する。よって、４つのコーナービームと中心１次電子ビームとその他の複数の１次電子ビームとにおいて、発生する２次電子ビームの強度を変えることができる。言い換えれば、４つのコーナービームに対応する４つの２次電子ビームの強度は、その他の複数の１次電子ビームに対応する複数の２次電子ビームの強度よりも大きくできる。また、４つのコーナービームに対応する４つの２次電子ビームの強度は、中心１次電子ビームの強度よりも大きくできる。
【0047】
上述した例では、孤立パターン１２の材料２を基材１０の材料１よりも収率が大きい材料としたがこれに限るものではない。逆に、孤立パターン１２の材料２を基材１０の材料１よりも収率が小さい材料にしても好適である。例えば、材料２として、Ｓｉの収率よりも十分に小さい収率のベリリウム（Ｂｅ）等を用いても好適である。これにより、４つのコーナービームに対応する４つの２次電子ビームの強度は、その他の複数の１次電子ビームに対応する複数の２次電子ビームの強度よりも小さくできる。また、４つのコーナービームに対応する４つの２次電子ビームの強度は、中心１次電子ビームの強度よりも小さくできる。
【0048】
図７は、実施の形態１におけるマーク部材の他の一例を示す図である。図７において、マーク部材１１１は、基材１０と複数の孤立パターン１５，１６，１７，１８とアライメントマーク１４とを有する。図７において、複数の孤立パターン１５，１６，１７，１８は、材料１とは異なる材料を用いる点で、図６の場合と同様である。但し、図７の例では、複数の孤立パターン１５，１６，１７，１８が、それぞれ異なる材料或いは１つ以上が異なる材料で形成される。例えば、複数の孤立パターン１５，１６，１７，１８が、それぞれＮｉ、Ａｕ、Ｃｒ、及びＰｔで形成されると好適である。その他の構成は図６と同様である。かかる場合においても、４つのコーナービームに対応する４つの２次電子ビームの強度は、その他の複数の１次電子ビームに対応する複数の２次電子ビームの強度よりも大きくできる。また、４つのコーナービームに対応する４つの２次電子ビームの強度は、中心１次電子ビームの強度よりも大きくできる。
【0049】
図８は、実施の形態１における位置合わせ回路の内部構成の一例を示す図である。図８において、位置合わせ回路１３４内には、検出画像を保存する磁気ディスク装置等の記憶装置６１、コーナー画像抽出部６２、コーナービーム特定部６３、コーナー部位置関係算出部６４、全体位置関係特定部６６、位置合わせ部６８が配置される。
【0050】
また、コーナー部位置関係算出部６４内には、ビーム位置算出部８０、合成部８２、及び検出エレメント座標算出部８４が配置される。
【0051】
コーナー画像抽出部６２、コーナービーム特定部６３、コーナー部位置関係算出部６４（ビーム位置算出部８０、合成部８２、及び検出エレメント座標算出部８４）、全体位置関係特定部６６、位置合わせ部６８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。コーナー画像抽出部６２、コーナービーム特定部６３、コーナー部位置関係算出部６４（ビーム位置算出部８０、合成部８２、及び検出エレメント座標算出部８４）、全体位置関係特定部６６、位置合わせ部６８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、或いはメモリ１１８に記憶される。
【0052】
図９は、実施の形態１における検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。図９において、実施の形態１における検査方法の要部工程は、マルチ１次ビーム位置合わせ工程（Ｓ１０２）と、マルチ２次ビームスキャン及び画像取得工程（Ｓ１０４）と、コーナー画像抽出工程（Ｓ１０６）と、コーナービーム特定工程（Ｓ１０７）と、コーナー部位置関係算出工程（Ｓ１０８）と、全体位置関係特定工程（Ｓ１２０）と、位置合わせ工程（Ｓ１２２）と、検査処理工程（Ｓ１４０）と、いう一連の工程を実施する。
【0053】
マルチ１次ビーム位置合わせ工程（Ｓ１０２）として、アライメントマーク１４を用いてマルチ１次電子ビーム２０の位置合わせを行う。具体的には、以下のように動作する。まず、アライメントマーク１４がマルチ１次電子ビーム２０の軌道中心軸上に位置するように、ステージ１０５を移動させる。また、ビーム選択制御回路１３６は、駆動機構２１１を制御して、小開口が中心１次電子ビームの軌道上に位置するように、駆動機構２１１によりビーム選択アパーチャ基板２１０を移動させる。これにより、マルチ１次電子ビーム２０のうち、中心１次電子ビームを選択的に通過させる。残りの１次電子ビームは、ビーム選択アパーチャ基板２１０により遮蔽される。
【0054】
次に、偏向器２０８及び／或いは偏向器２０９は、ビーム偏向により中心１次電子ビームでアライメントマーク１４上を走査する。その結果、アライメントマーク１４及びその周辺から放出された２次電子ビームをマルチ検出器２２２で検出する。ここでは、マルチ検出器２２２のうち中心１次電子ビームに対応する中心２次電子ビームを検出予定の中心の検出エレメントで２次電子ビームを検出することが望ましいが、他の検出エレメントで検出しても良い。得られる２次電子画像の中心にアライメントマーク１４の像が位置するように、ステージ１０５を移動させる。或いは、得られる２次電子画像の中心にアライメントマーク１４の像が位置するように、偏向器２０８及び偏向器２０９で中心１次電子ビームを偏向する。これにより、マーク部材１１１に対するマルチ１次電子ビーム２０の位置合わせができる。
【0055】
位置合わせ終了後、ビーム選択制御回路１３６は、駆動機構２１１を制御して、大開口がマルチ１次電子ビーム２０の軌道上に位置するように、駆動機構２１１によりビーム選択アパーチャ基板２１０を移動させる。これにより、マルチ１次電子ビーム２０全体を通過させることができる。
【0056】
マルチ２次ビームスキャン及び画像取得工程（Ｓ１０４）として、１次電子光学系１５１は、アライメントマーク１４を用いてマルチ１次電子ビーム２０の位置合わせを行った状態で、マーク部材１１１をマルチ１次電子ビーム２０で照射する。具体的には以下のように動作する。画像取得機構１５０は、マルチ１次電子ビーム２０を停止した状態のステージ１０５上に照射する。その際、偏向器２０８及び偏向器２０９は、マルチ１次電子ビーム２０の中心をマルチ１次電子ビームの軌道中心軸の位置に合わせる。偏向しなくてもマルチ１次電子ビーム２０の軌道中心軸に位置する場合には偏向無しでも良い。これにより、各１次電子ビームは、各自の１次電子ビームの走査範囲のスキャン中心位置に連続照射されることになる。
【0057】
そして、偏向器２２６（２次系偏向器）は、マルチ１次電子ビーム２０の照射によってマーク部材１１１の表面から放出されるマルチ２次電子ビーム３００でマルチ検出器２２２の複数の検出エレメント上を走査する。具体的には以下のように動作する。マーク部材１１１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００は、２次電子光学系１５２により検出器アパーチャアレイ基板２２５を介してマルチ検出器２２２に投影される。かかる状態で偏向器２２６によってマルチ２次電子ビーム３００に対して予め設定された２次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。
【0058】
マルチ検出器２２２は、マーク部材１１１をマルチ１次電子ビーム２０で照射することによってマーク部材１１１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００を検出し、検出された画像データを出力する。言い換えれば、マルチ検出器２２２は、格子状に配列された複数の検出エレメント（第１の検出エレメント）でマルチ２次電子ビーム３００を検出する。これにより、各検出エレメントでは、検出器アパーチャアレイ基板２２５のアパーチャ像が撮像される。マルチ検出器２２２は、マルチ２次電子ビーム３００のうち少なくともコーナーに位置するコーナービームを含む複数のビームを検出する。
【0059】
図１０は、実施の形態１における２次電子ビームアレイの一例を示す図である。図１０の例では、例えば、５×５本のマルチ２次電子ビーム３００が示されている。ここで、図１０に示す中心２次電子ビーム付近のビーム群の画像（点線範囲）を見ても、画像内の各ビームがどの位置のビームなのか位置関係が判別困難である。これに対して、４隅のコーナー部のビーム群（例えば、左上コーナー部の２×２のビーム群）の画像からは、かかるビーム群のうち実際にコーナーに位置するコーナービームが判別できる。よって、ビーム群の位置関係を求めることができる。画像に対してビーム群の位置関係がわかれば、画像を撮像した検出エレメントとビーム群との位置関係を求めることができる。そこで、偏向器２２６でマルチ２次電子ビーム３００を一括走査する場合に、図１０に示すようにマルチ２次電子ビーム３００のビーム間ピッチＰの４倍以上の走査範囲（スキャン範囲）を走査する。図１０では、実線で、左コーナービームを中心に見たときマルチ２次電子ビーム３００のビーム間ピッチＰの４倍のスキャン範囲を示す。これにより、マルチ２次電子ビーム３００をスキャンした場合に、コーナービームを含む２×２のビーム群に対応する２×２個の検出エレメントの各スキャン範囲内にコーナービームを含む２×２のビーム群を含めることができる。
【0060】
図１１は、実施の形態１における各検出エレメントで撮像された画像の一例を示す図である。図１１の例では、５×５本のマルチ２次電子ビーム３００に対応する５×５個の検出エレメントＤ１１～Ｄ５５によって撮像されたアパーチャ画像の一例を示している。各検出エレメントでは、マルチ２次電子ビーム３００のスキャン動作によって、自己の検出エレメント上を通過した複数の２次電子ビームを撮像する。実際には検出器アパーチャアレイ基板２２５の開口部を通過したビームが検出される。そのため、各検出エレメントでは、複数のアパーチャ像が検出される。各検出エレメントで検出された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、チップパターンメモリ１２３に格納される。そして、得られた２次電子画像データは位置合わせ回路１３４に出力される。位置合わせ回路１３４内において、２次電子画像データ（検出画像）は記憶装置６１に格納される。
【0061】
コーナー画像抽出工程（Ｓ１０６）として、コーナー画像抽出部６２は、すべての検出エレメントの画像群の中から、コーナー部の画像群を抽出する。
【0062】
図１２は、実施の形態１における各検出エレメントで撮像された画像の一例のうちコーナー部の画像を示す図である。図１２の例では、図１１と同様、５×５個の検出エレメントＤ１１～Ｄ５５で撮像された画像が示されている。図１２において、コーナー部の画像群の１つとして検出エレメントＤ１１を含む２×２個の検出エレメントＤ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２の画像群が挙げられる。同様に、コーナー部の画像群の１つとして検出エレメントＤ１５を含む隣接する２×２個の検出エレメントＤ１４，Ｄ１５，Ｄ２４，Ｄ２５の画像群が挙げられる。同様に、コーナー部の画像群の１つとして検出エレメントＤ５１を含む２×２個の検出エレメントＤ４１，Ｄ４２，Ｄ５１，Ｄ５２の画像群が挙げられる。同様に、コーナー部の画像群の１つとして検出エレメントＤ５５を含む２×２個の検出エレメントＤ４４，Ｄ４５，Ｄ５４，Ｄ５５の画像群が挙げられる。
【0063】
検出エレメントＤ１１を含む２×２個の検出エレメントＤ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２には、検出エレメントＤ１１に対応するコーナービームを含む隣接する２×２本の２次電子ビームのアパーチャ像が検出される。同様に、検出エレメントＤ１５を含む隣接する２×２個の検出エレメントＤ１４，Ｄ１５，Ｄ２４，Ｄ２５には、検出エレメントＤ１５に対応するコーナービームを含む２×２本の２次電子ビームのアパーチャ像が検出される。同様に、検出エレメントＤ５１を含む２×２個の検出エレメントＤ４１，Ｄ４２，Ｄ５１，Ｄ５２には、検出エレメントＤ５１に対応するコーナービームを含む隣接する２×２本の２次電子ビームのアパーチャ像が検出される。同様に、検出エレメントＤ５５を含む２×２個の検出エレメントＤ４４，Ｄ４５，Ｄ５４，Ｄ５５には、検出エレメントＤ５５に対応するコーナービームを含む隣接する２×２本の２次電子ビームのアパーチャ像が検出される。
【0064】
ここでは、例えば、２×２個の検出エレメントＤ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２の画像群を抽出する。
【0065】
コーナービーム特定工程（Ｓ１０７）として、コーナービーム特定部６３（特定回路）は、検出されたマルチ２次電子ビーム３００の画像を用いて、画像内の強度の違いに基づいて４つのコーナービーム（予め設定された複数のビーム）を特定する。具体的には、検出エレメントＤ１１で得られた画像内で、他の２次電子ビームのアパーチャ像よりも白く光っている２次電子ビームのアパーチャ像がコーナービームＢ１１のアパーチャ像であると特定する。その他の検出エレメントＤ１２，Ｄ２１，Ｄ２２の画像についても同様に他の２次電子ビームのアパーチャ像よりも白く光っている２次電子ビームのアパーチャ像がコーナービームＢ１１のアパーチャ像であると特定する。
【0066】
このように、得られる画像内でのコーナービームのアパーチャ像の強度が他の２次電子ビームのアパーチャ像の強度よりも大きく（或いは小さく）できるので、容易に所望のビーム（ここではコーナービームＢ１１）を特定できる。
【0067】
同様に、検出エレメントＤ１５を含む隣接する２×２個の検出エレメントＤ１４，Ｄ１５，Ｄ２４，Ｄ２５の画像内から他の２次電子ビームのアパーチャ像よりも白く光っている２次電子ビームのアパーチャ像がコーナービームＢ１５のアパーチャ像であると特定する。
【0068】
同様に、検出エレメントＤ５１を含む２×２個の検出エレメントＤ４１，Ｄ４２，Ｄ５１，Ｄ５２の画像内から他の２次電子ビームのアパーチャ像よりも白く光っている２次電子ビームのアパーチャ像がコーナービームＢ５１のアパーチャ像であると特定する。
【0069】
同様に、検出エレメントＤ５５を含む２×２個の検出エレメントＤ４４，Ｄ４５，Ｄ５４，Ｄ５５の画像内から他の２次電子ビームのアパーチャ像よりも白く光っている２次電子ビームのアパーチャ像がコーナービームＢ５５のアパーチャ像であると特定する。
【0070】
ここで、画像内にコーナービームが存在しない場合もあり得る。原因として、マルチ２次電子ビーム３００のビームピッチが広すぎることが考えられる。その場合、ビームピッチを調整して、再度、マルチ２次ビームスキャン及び画像取得工程（Ｓ１０４）からやり直す。
【0071】
また、４つのコーナー部のうち、２以上のコーナー部の画像が得られない場合もあり得る。原因として、マルチ２次電子ビーム３００のビーム軸が大きくずれていることが考えられる。その場合、ビーム軸を調整して、再度、マルチ２次ビームスキャン及び画像取得工程（Ｓ１０４）からやり直す。
【0072】
以上のように、実施の形態１によれば、所望の２次電子ビームの強度が他の２次電子ビームの強度と異なる強度になるようにマーク部材１１１を形成することで、得られた画像内での複数のビーム間の位置関係に関わらず、得られた画像から容易に所望の２次電子ビーム（ここでは、例えばコーナービーム）を特定できる。
【0073】
次に特定されたコーナービームを用いて、マルチ２次電子ビーム３００とマルチ検出器２２２の複数の検出エレメントとの位置関係を算出する。以下、具体的に説明する。
【0074】
コーナー部位置関係算出工程（Ｓ１０８）として、コーナー部位置関係算出部６４（位置関係算出部）は、コーナービームを含む複数の２次電子ビームと、複数の検出エレメントのうちコーナービームを含む複数の２次電子ビームを検出した複数の検出エレメント（第２の検出エレメント）との位置関係を算出する。具体的には以下のように動作する。
【0075】
ビーム位置算出部８０は、抽出された画像毎に、コーナービームを含む２×２のビーム群の位置を算出する。
【0076】
図１３は、図１２の検出エレメントＤ１１の出力画像から検出エレメントＤ１１と各ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２の相対位置関係を算出した結果を示す図である。図１２の検出エレメントＤ１１の出力画像は各ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２をスキャンした時、各ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２のスキャン中心と検出エレメントＤ１１との位置関係を示すものであるから、逆に検出エレメントＤ１１から見た時の各ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２の位置を求めることができ、その結果が図１３に示されている。例えば、図１２の検出エレメントＤ１１の出力画像で、ビームＢ１２は中心から右上にある。これは、ビームＢ１２のスキャン中心から見て検出エレメントＤ１１が右上にあることを意味する。これを検出エレメントＤ１１から見るとビームＢ１２は左下にあることになるから図１３ではビームＢ１２は中心から左下に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ１１の出力画像で、ビームＢ１１は中心から少し左下にある。これは、ビームＢ１１のスキャン中心から見て検出エレメントＤ１１が少し左下にあることを意味する。これを検出エレメントＤ１１から見るとビームＢ１１は少し右上にあることになるから図１３ではビームＢ１２は中心から少し右上に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ１１の出力画像で、ビームＢ２１は中心から下側のやや右にある。これは、ビームＢ２１のスキャン中心から見て検出エレメントＤ１１が下側のやや右にあることを意味する。これを検出エレメントＤ１１から見るとビームＢ２１は上側のやや左にあることになるから図１３ではビームＢ２１は中心から上側のやや左に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ１１の出力画像で、ビームＢ２２は中心から右下にある。これは、ビームＢ２２のスキャン中心から見て検出エレメントＤ１１が右下にあることを意味する。これを検出エレメントＤ１１から見るとビームＢ２２は左上にあることになるから図１３ではビームＢ２２は中心から左上に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ１１の出力画像で、ビームＢ１１は中心から少し左下にある。これは、ビームＢ１１のスキャン中心から見て検出エレメントＤ１１が少し左下にあることを意味する。これを検出エレメントＤ１１から見るとビームＢ１１は少し右上にあることになるから図１３ではビームＢ１２は中心から少し右上に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ１１の出力画像で、ビームＢ２１は中心から下側のやや右にある。これは、ビームＢ２１のスキャン中心から見て検出エレメントＤ１１が下側のやや右にあることを意味する。これを検出エレメントＤ１１から見るとビームＢ２１は上側のやや左にあることになるから図１３ではビームＢ２１は中心から上側のやや左に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ１１の出力画像で、ビームＢ２２は中心から右下にある。これは、ビームＢ２２のスキャン中心から見て検出エレメントＤ１１が右下にあることを意味する。これを検出エレメントＤ１１から見るとビームＢ２２は左上にあることになるから図１３ではビームＢ２２は中心から左上に位置する。
【0077】
図１４は、図１２の検出エレメントＤ１２の出力画像から検出エレメントＤ１２と各ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２の相対位置関係を算出した結果を示す図である。図１２の検出エレメントＤ１２の出力画像は各ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２をスキャンした時、各ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２のスキャン中心と検出エレメントＤ１２との位置関係を示すものであるから、逆に検出エレメントＤ１２から見た時の各ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２の位置を求めることができ、その結果が図１４に示されている。例えば、図１２の検出エレメントＤ１２の出力画像で、ビームＢ１２は中心から少し左下にある。これは、ビームＢ１２のスキャン中心から見て検出エレメントＤ１２が少し左下にあることを意味する。これを検出エレメントＤ１２から見るとビームＢ１２は少し右上にあることになるから図１４ではビームＢ１２は中心から少し右上に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ１２の出力画像で、ビームＢ１１は中心から左下にある。これは、ビームＢ１１のスキャン中心から見て検出エレメントＤ１１が左下にあることを意味する。これを検出エレメントＤ１２から見るとビームＢ１１は右上にあることになるから図１４ではビームＢ１２は中心から右上に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ１２の出力画像で、ビームＢ２１は中心から下側のやや左にある。これは、ビームＢ２１のスキャン中心から見て検出エレメントＤ１２が下側のやや左にあることを意味する。これを検出エレメントＤ１２から見るとビームＢ２１は上側のやや右にあることになるから図１４ではビームＢ２１は中心から上側のやや右に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ１２の出力画像で、ビームＢ２２は中心から右下にある。これは、ビームＢ２２のスキャン中心から見て検出エレメントＤ１２が右下にあることを意味する。これを検出エレメントＤ１２から見るとビームＢ２２は左上にあることになるから図１４ではビームＢ２２は中心から左上に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ１２の出力画像で、ビームＢ１１は中心から左下にある。これは、ビームＢ１１のスキャン中心から見て検出エレメントＤ１１が左下にあることを意味する。これを検出エレメントＤ１２から見るとビームＢ１１は右上にあることになるから図１４ではビームＢ１２は中心から右上に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ１２の出力画像で、ビームＢ２１は中心から下側のやや左にある。これは、ビームＢ２１のスキャン中心から見て検出エレメントＤ１２が下側のやや左にあることを意味する。これを検出エレメントＤ１２から見るとビームＢ２１は上側のやや右にあることになるから図１４ではビームＢ２１は中心から上側のやや右に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ１２の出力画像で、ビームＢ２２は中心から右下にある。これは、ビームＢ２２のスキャン中心から見て検出エレメントＤ１２が右下にあることを意味する。これを検出エレメントＤ１２から見るとビームＢ２２は左上にあることになるから図１４ではビームＢ２２は中心から左上に位置する。
【0078】
図１５は、図１２の検出エレメントＤ２１の出力画像から検出エレメントＤ２１と各ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２の相対位置関係を算出した結果を示す図である。図１２の検出エレメントＤ２１の出力画像は各ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２をスキャンした時、各ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２のスキャン中心と検出エレメントＤ２１との位置関係を示すものであるから、逆に検出エレメントＤ２１から見た時の各ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２の位置を求めることができ、その結果が図１５に示されている。例えば、図１２の検出エレメントＤ２１の出力画像で、ビームＢ１２は中心から上側やや右にある。これは、ビームＢ１２のスキャン中心から見て検出エレメントＤ２１が上側やや右にあることを意味する。これを検出エレメントＤ２１から見るとビームＢ１２は下側やや左にあることになるから図１５ではビームＢ１２は中心から下側やや左に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ２１の出力画像で、ビームＢ１１は中心から左上にある。これは、ビームＢ１１のスキャン中心から見て検出エレメントＤ２１が左上にあることを意味する。これを検出エレメントＤ２１から見るとビームＢ１１は右下にあることになるから図１５ではビームＢ１２は中心から右下に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ２１の出力画像で、ビームＢ２１は中心からやや左下にある。これは、ビームＢ２１のスキャン中心から見て検出エレメントＤ２１がやや左下にあることを意味する。これを検出エレメントＤ２１から見るとビームＢ２１はやや右上にあることになるから図１５ではビームＢ２１は中心からやや右上に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ２１の出力画像で、ビームＢ２２は中心から右側やや上にある。これは、ビームＢ２２のスキャン中心から見て検出エレメントＤ２１が右側やや上にあることを意味する。これを検出エレメントＤ２１から見るとビームＢ２２は左側やや下にあることになるから図１５ではビームＢ２２は中心から左側やや下に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ２１の出力画像で、ビームＢ１１は中心から左上にある。これは、ビームＢ１１のスキャン中心から見て検出エレメントＤ２１が左上にあることを意味する。これを検出エレメントＤ２１から見るとビームＢ１１は右下にあることになるから図１５ではビームＢ１２は中心から右下に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ２１の出力画像で、ビームＢ２１は中心からやや左下にある。これは、ビームＢ２１のスキャン中心から見て検出エレメントＤ２１がやや左下にあることを意味する。これを検出エレメントＤ２１から見るとビームＢ２１はやや右上にあることになるから図１５ではビームＢ２１は中心からやや右上に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ２１の出力画像で、ビームＢ２２は中心から右側やや上にある。これは、ビームＢ２２のスキャン中心から見て検出エレメントＤ２１が右側やや上にあることを意味する。これを検出エレメントＤ２１から見るとビームＢ２２は左側やや下にあることになるから図１５ではビームＢ２２は中心から左側やや下に位置する。
【0079】
図１６は、図１２の検出エレメントＤ２２の出力画像から検出エレメントＤ２２と各ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２の相対位置関係を算出した結果を示す図である。図１２の検出エレメントＤ２２の出力画像は各ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２をスキャンした時、各ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２のスキャン中心と検出エレメントＤ２２との位置関係を示すものであるから、逆に検出エレメントＤ２２から見た時の各ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２の位置を求めることができ、その結果が図１６に示されている。例えば、図１２の検出エレメントＤ２２の出力画像で、ビームＢ１２は中心から左上にある。これは、ビームＢ１２のスキャン中心から見て検出エレメントＤ２２が左上にあることを意味する。これを検出エレメントＤ２２から見るとビームＢ１２は右下にあることになるから図１６ではビームＢ１２は中心から右下に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ２２の出力画像で、ビームＢ１１は中心から左側やや上にある。これは、ビームＢ１１のスキャン中心から見て検出エレメントＤ２２が左側やや上にあることを意味する。これを検出エレメントＤ２２から見るとビームＢ１１は右側やや下にあることになるから図１６ではビームＢ１２は中心から右側やや下に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ２２の出力画像で、ビームＢ２１は中心から左下にある。これは、ビームＢ２１のスキャン中心から見て検出エレメントＤ２２が左下にあることを意味する。これを検出エレメントＤ２２から見るとビームＢ２１は右上にあることになるから図１６ではビームＢ２１は中心から右上に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ２２の出力画像で、ビームＢ２２は中心から少し左下にある。これは、ビームＢ２２のスキャン中心から見て検出エレメントＤ２２が少し左下にあることを意味する。これを検出エレメントＤ２２から見るとビームＢ２２は少し右上にあることになるから図１６ではビームＢ２２は中心から少し右上に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ２２の出力画像で、ビームＢ１１は中心から左側やや上にある。これは、ビームＢ１１のスキャン中心から見て検出エレメントＤ２２が左側やや上にあることを意味する。これを検出エレメントＤ２２から見るとビームＢ１１は右側やや下にあることになるから図１６ではビームＢ１２は中心から右側やや下に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ２２の出力画像で、ビームＢ２１は中心から左下にある。これは、ビームＢ２１のスキャン中心から見て検出エレメントＤ２２が左下にあることを意味する。これを検出エレメントＤ２２から見るとビームＢ２１は右上にあることになるから図１６ではビームＢ２１は中心から右上に位置する。
同様に、例えば、図１２の検出エレメントＤ２２の出力画像で、ビームＢ２２は中心から少し左下にある。これは、ビームＢ２２のスキャン中心から見て検出エレメントＤ２２が少し左下にあることを意味する。これを検出エレメントＤ２２から見るとビームＢ２２は少し右上にあることになるから図１６ではビームＢ２２は中心から少し右上に位置する。
【0080】
次に、合成部８２は、コーナー部の４つの画像から算出された各検出エレメントに対する各ビームの位置の関係を合成する。
【0081】
図１７は、実施の形態１における合成後の各検出エレメントの位置と各ビームの位置との関係の一例を示す図である。図１３～図１６のいずれの位置関係でも同じ２×２のビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２を用いている。よって、２×２のビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２の位置関係は同じである。そこで、コーナービームＢ１１を含む２×２のビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２の位置を合わせるように、各検出エレメントの位置を合成する。図１７では、マルチ２次電子ビーム３００の座標系（２次座標系）でコーナー部の各検出エレメントＤ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２の位置と各ビームＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２の位置との関係を示している。２次座標系は、マルチ２次電子ビーム３００の中心位置を中心とする座標系である。よって、２次座標系においてマルチ２次電子ビーム３００の各２次電子ビームの座標は特定できる。よって、２次座標系における検出エレメントの座標は、各ビームとの位置関係がわかっていれば特定できる。
【0082】
また、その他のコーナー部についても、同様に位置関係を算出する。具体的には、各検出エレメントＤ１４，Ｄ１５，Ｄ２４，Ｄ２５の位置と各ビームＢ１４，Ｂ１５，Ｂ２４，Ｂ２５の位置との関係を算出する。同様に、各検出エレメントＤ４１，Ｄ４２，Ｄ５１，Ｄ５２の位置と各ビームＢ４１，Ｂ４２，Ｂ５１，Ｂ５２の位置との関係を算出する。同様に、各検出エレメントＤ４４，Ｄ４５，Ｄ５４，Ｄ５５の位置と各ビームＢ４４，Ｂ４５，Ｂ５４，Ｂ５５の位置との関係を算出する。
【0083】
全体位置関係特定工程（Ｓ１２０）として、全体位置関係特定部６６は、マルチ２次電子ビーム３００と、全検出エレメントとの全体位置関係を特定する。
【0084】
図１８は、実施の形態１における全体位置関係の一例を示す図である。４つのコーナー部の位置関係がそれぞれ算出されているので、４つのコーナー部の位置関係を組み合わせる。マルチ検出器２２２の５×５個の検出エレメントＤ１１～Ｄ５５の配列位置関係および配列ピッチは予めわかっているので、個々のコーナー部で算出された２×２個の検出エレメントを１セットとする４隅分の４セットをそれぞれの配列位置に当てはめる。これにより、図１８に示すように、５×５個の検出エレメントの全体の位置に対する５×５本のマルチ２次電子ビーム３００全体の位置を特定できる。よって、２次座標系における５×５個の検出エレメントＤ１１～Ｄ５５の位置関係を特定できる。これに伴い計１６本のビーム位置も特定される。
【0085】
位置合わせ工程（Ｓ１２２）として、位置合わせ部６８は、回転及び平行移動により、５×５個のマルチ２次電子ビーム３００とマルチ検出器２２２の５×５個の検出エレメントＤ１１～Ｄ５５との位置を合わせる。具体的には、検出器ステージ制御回路１３０は、駆動機構１３２を制御して、回転ステージ２２７を回転させる。これにより、回転ステージ２２７は、マルチ検出器２２２を回転させる。また、検出器ステージ制御回路１３０は、駆動機構１３２を制御して、ｘ，ｙステージ２２８（移動機構）を移動させる。これにより、ｘ，ｙステージ２２８は、マルチ検出器２２２をマルチ２次電子ビーム３００に対して相対的に移動させる。具体的には、マルチ検出器２２２を平行移動させる。例えば、マルチ検出器２２２を機械的に移動させる。
【0086】
以上の動作により、マルチ検出器２２２の複数の検出エレメントＤ１１～Ｄ５５をマルチ２次電子ビームＢ１１～Ｂ５５に位置合わせできる。
【0087】
図１９は、実施の形態１の変形例におけるマーク部材の一例を示す図である。図１９において、マーク部材１１１は、基材１０と複数の孤立パターン１２とアライメントマーク１４とを有する。図１９の例では、複数の孤立パターン１２は、基板１０１面上におけるマルチ１次電子ビーム２０の外周４辺上の１つずつの１次電子ビームの照射位置と同様の位置関係に形成される。マルチ１次電子ビーム２０のうち、検出したい１次電子ビームを予め設定しておく。図１９の例では、各外周辺の中央の１次電子ビームの照射位置と同様の位置関係に孤立パターン１２がそれぞれ形成される場合を示している。その他の構成は図６と同様である。図６の場合と同様、基板１０１上におけるマルチ１次電子ビーム２０の実際の各照射位置は、光学系の収差等により設計上の照射位置から若干ずれる場合も起こり得る。実際の測定値に合わせて４つの孤立パターン１２の位置を決めても良いが煩雑となるので、設計上の各照射位置に合わせて４つの孤立パターン１２の位置を形成すればよい。
【0088】
ここで、マルチ１次電子ビーム２０のうちの中心１次電子ビームの位置をアライメントマーク１４の中心に合わせた状態で、電子ビームカラム１０２が、マルチ１次電子ビーム２０でマーク部材１１１を照射した場合、外周４辺の中央の４つの１次電子ビームは、それぞれの位置の孤立パターン１２に入射する。中心１次電子ビームは、アライメントマーク１４に入射する。その他の複数の１次電子ビームは、材料１に入射する。よって、外周４辺の中央の４つの１次電子ビームと中心１次電子ビームとその他の複数の１次電子ビームとにおいて、発生する２次電子ビームの強度を変えることができる。言い換えれば、外周４辺の中央の４つの１次電子ビームに対応する４つの２次電子ビームの強度は、その他の複数の１次電子ビームに対応する複数の２次電子ビームの強度よりも大きくできる。また、外周４辺の中央の４つの１次電子ビームに対応する４つの２次電子ビームの強度は、中心１次電子ビームの強度よりも大きくできる。
【0089】
図２０は、実施の形態１の変形例におけるビーム位置関係の特定方法を説明するための図である。図２０では、マルチ１次電子ビーム２０の４つの外周辺の上外周辺の中央の１次電子ビーム４２aを含む例えば２×３個のビーム群が撮像された画像４４ａを示している。同様に、マルチ１次電子ビーム２０の４つの外周辺の左外周辺の中央の１次電子ビーム４２ｂを含む例えば２×３個のビーム群が撮像された画像４４ｂを示している。同様に、マルチ１次電子ビーム２０の４つの外周辺の下外周辺の中央の１次電子ビーム４２ｃを含む例えば２×３個のビーム群が撮像された画像４４ｃを示している。同様に、マルチ１次電子ビーム２０の４つの外周辺の右外周辺の中央の１次電子ビーム４２ｄを含む例えば２×３個のビーム群が撮像された画像４４ｄを示している。各外周辺の中央の１次電子ビーム４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄは、上述したように２次電子ビームの強度が異なるので各画像から容易に特定できる。
ここでは、コーナー位置を求めなくても、検出された各２×３の検出エレメントの４セット間の位置関係は予めわかっている（点線参照）から、この配置に当てはめることで全体の位置関係がわかる。同時にビーム位置も特定される。よって、マルチ２次電子ビーム３００とマルチ検出器２２２の各検出エレメントとの位置合わせができる。
ここでは、コーナー位置を求めなくても、検出された各２×３の検出エレメントの４セット間の位置関係は予めわかっている（点線参照）から、この配置に当てはめることで全体の位置関係がわかる。同時にビーム位置も特定される。よって、マルチ２次電子ビーム３００とマルチ検出器２２２の各検出エレメントとの位置合わせができる。
【0090】
図１９の例では、マルチ１次電子ビーム２０の外周４辺上の１つずつの１次電子ビームの照射位置と同様の位置関係に複数の孤立パターン１２を形成する場合を説明したが、これに限るものではない。外周４辺上の中央ではない各１次電子ビームの照射位置に合わせて複数の孤立パターン１２を形成しても構わない。
【0091】
検査処理工程（Ｓ１４０）として、位置合わせが行われた検査装置１００を用いて、基板１０１を検査する。
【0092】
図２１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２１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。１チップ分のマスクパターンは、一般に、複数の図形パターンにより構成される。
【0093】
図２２は、実施の形態１における検査処理を説明するための図である。図２２に示すように、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、偏向器２０８，２０９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。
【0094】
図２２の例では、例えば、５×５列のマルチ１次電子ビーム２０の場合を示している。１回のマルチ１次電子ビーム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１次電子ビーム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１次電子ビーム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。照射領域３４が、マルチ１次電子ビーム２０の視野となる。そして、マルチ１次電子ビーム２０を構成する各１次電子ビーム８は、自身のビームが位置するｘ方向のビーム間ピッチとｙ方向のビーム間ピッチとで囲まれるサブ照射領域２９内に照射され、当該サブ照射領域２９内を走査（スキャン動作）する。各１次電子ビーム８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１次電子ビーム１０は、担当サブ照射領域２９内の同じ位置を照射することになる。サブ照射領域２９内の１次電子ビーム１０の移動は、偏向器２０８，２０９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。かかる動作を繰り返し、１つの１次電子ビーム１０で１つのサブ照射領域２９内を順に照射していく。
【0095】
各ストライプ領域３２の幅は、照射領域３４のｙ方向サイズと同様、或いはスキャンマージン分狭くしたサイズに設定すると好適である。図２２の例では、照射領域３４が矩形領域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が矩形領域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、マルチ１次電子ビーム２０を構成する各１次電子ビーム１０は、自身のビームが位置するサブ照射領域２９内に照射され、当該サブ照射領域２９内を走査（スキャン動作）する。そして、１つのサブ照射領域２９のスキャンが終了したら、偏向器２０８，２０９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照射位置が同じストライプ領域３２内の隣接する矩形領域３３へと移動する。かかる動作を繰り返し、ストライプ領域３２内を順に照射していく。１つのストライプ領域３２のスキャンが終了したら、ステージ１０５の移動或いは／及び偏向器２０８，２０９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照射領域３４が次のストライプ領域３２へと移動する。以上のように各１次電子ビーム１０の照射によってサブ照射領域２９毎のスキャン動作および２次電子画像の取得が行われる。これらのサブ照射領域２９毎の２次電子画像を組み合わせることで、矩形領域３３の２次電子画像、ストライプ領域３２の２次電子画像、或いはチップ３３２の２次電子画像が構成される。また、実際に画像比較を行う場合には、各矩形領域３３内のサブ照射領域２９をさらに複数のフレーム領域３０に分割して、フレーム領域３０毎のフレーム画像３１について比較することになる。図２２の例では、１つの１次電子ビーム８によってスキャンされるサブ照射領域２９を例えばｘ，ｙ方向にそれぞれ２分割することによって形成される４つのフレーム領域３０に分割する場合を示している。
【0096】
ここで、ステージ１０５が連続移動しながらマルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に照射する場合、マルチ１次電子ビーム２０の照射位置がステージ１０５の移動に追従するように偏向器２０８，２０９によって一括偏向によるトラッキング動作が行われる。そのため、マルチ２次電子ビーム３００の放出位置がマルチ１次電子ビーム２０の軌道中心軸に対して刻々と変化する。同様に、サブ照射領域２９内をスキャンする場合に、各２次電子ビームの放出位置は、サブ照射領域２９内で刻々と変化する。このように放出位置が変化した各２次電子ビームをマルチ検出器２２２の対応する検出領域内に照射させるように、偏向器２２６は、マルチ２次電子ビーム３００を一括偏向する。
【0097】
以上のように、画像取得機構１５０は、ストライプ領域３２毎に、スキャン動作をすすめていく。検査に用いる画像（２次電子画像）は、ステージ１０５上の被検査基板１０１をマルチ１次電子ビーム２０で照射し、マルチ１次電子ビーム２０の照射によって基板１０１から放出されるマルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２が検出することによって取得される。検出されるマルチ２次電子ビーム３００には、反射電子が含まれていても構わない。或いは、反射電子は、２次電子光学系１５２を移動中に分離され、マルチ検出器２２２まで到達しない場合であっても構わない。マルチ検出器２２２によって検出された各サブ照射領域２９内の画素毎の２次電子の検出データ（測定画像データ：２次電子画像データ：被検査画像データ）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、チップパターンメモリ１２３に格納される。そして、得られた測定画像データは、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。
【0098】
図２３は、実施の形態１における比較回路内の構成の一例を示す構成図である。図２３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、フレーム画像作成部５４、位置合わせ部５７、及び比較部５８が配置される。フレーム画像作成部５４、位置合わせ部５７、及び比較部５８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。フレーム画像作成部５４、位置合わせ部５７、及び比較部５８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、或いはメモリ１１８に記憶される。
【0099】
比較回路１０８内に転送された測定画像データ（ビーム画像）は、記憶装置５０に格納される。
【0100】
そして、フレーム画像作成部５４は、各１次電子ビーム１０のスキャン動作によって取得されたサブ照射領域２９の画像データをさらに分割した複数のフレーム領域３０のフレーム領域３０毎のフレーム画像３１を作成する。そして、フレーム領域３０を被検査画像の単位領域として使用する。なお、各フレーム領域３０は、画像の抜けが無いように、互いにマージン領域が重なり合うように構成されると好適である。作成されたフレーム画像３１は、記憶装置５６に格納される。
【0101】
一方、参照画像作成回路１１２は、基板１０１に形成された複数の図形パターンの元になる設計データに基づいて、フレーム領域３０毎に、フレーム画像３１に対応する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、この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。
【0102】
上述したように、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。
【0103】
かかる図形データとなる設計パターンデータが参照画像作成回路１１２に入力されると図形ごとのデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の設計パターン画像データに展開し、出力する。言い換えれば、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算し、ｎビットの占有率データを出力する。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、８ビットの占有率データとなる。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。
【0104】
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、所定のフィルタ関数を使ってフィルタ処理を施す。これにより、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をマルチ１次電子ビーム２０の照射によって得られる像生成特性に合わせることができる。作成された参照画像の画素毎の画像データは比較回路１０８に出力される。比較回路１０８内に転送された参照画像データは、記憶装置５２に格納される。
【0105】
次に、位置合わせ部５７は、被検査画像となるフレーム画像３１と、当該フレーム画像３１に対応する参照画像とを読み出し、画素より小さいサブ画素単位で、両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。
【0106】
そして、比較部５８は、ステージ１０５上に載置される基板１０１の２次電子画像を所定の画像と比較する。具体的には、比較部５８は、フレーム画像３１と参照画像とを画素毎に比較する。比較部５８は、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、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。
【0107】
なお、上述した例では、ダイ－データベース検査について説明したが、これに限るものではない。ダイ－ダイ検査を行う場合であっても良い。ダイ－ダイ検査を行う場合、対象となるフレーム画像３１（ダイ１）と、当該フレーム画像３１と同じパターンが形成されたフレーム画像３１（ダイ２）（参照画像の他の一例）との間で、上述した位置合わせと比較処理を行えばよい。
【0108】
以上のように、実施の形態１によれば、マルチ２次電子ビームのうち所望のビームを特定できる。
【0109】
実施の形態２．
実施の形態１では、例えば、４隅の４つのコーナービームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における４つの照射位置と同様の位置関係に例えば４つの孤立パターン１２が形成されるマーク部材１１１について説明したが、これに限るものではない。実施の形態２では、孤立パターンの数を１つにした構成について説明する。また、実施の形態２における検査装置１００の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様で構わない。
実施の形態１では、例えば、４隅の４つのコーナービームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における４つの照射位置と同様の位置関係に例えば４つの孤立パターン１２が形成されるマーク部材１１１について説明したが、これに限るものではない。実施の形態２では、孤立パターンの数を１つにした構成について説明する。また、実施の形態２における検査装置１００の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様で構わない。
【0110】
図２４は、実施の形態２におけるマーク部材の一例を示す図である。図２４において、マーク部材１１１は、基材１０と１つの孤立パターン１２と１つのアライメントマーク１４とを有する。アライメントマーク１４と孤立パターン１２は、共に基板１０上に形成される。アライメントマーク１４と孤立パターン１２との相対位置関係は予め決めておく。具体的には、アライメントマーク１４が、マルチ１次電子ビーム２０のうちの代表１次電子ビーム（例えば中心１次電子ビーム）の基板１０１（試料）面上の高さ位置における照射位置にある場合に、孤立パターン１２が、マルチ１次電子ビーム２０のうち、予め設定された１つの１次電子ビームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係に形成される。図２４の例では、例えば、アライメントマーク１４が、マルチ１次電子ビーム２０のうちの中心ビームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における照射位置にある場合に、孤立パターン１２が、マルチ１次電子ビーム２０のうち、例えば、左上のコーナーの１次電子ビームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係に形成される場合を示している。
【0111】
孤立パターン１２は、円形或いは矩形で形成されると好適である。図２４の例では、円形の孤立パターンが示されている。孤立パターン１２は、基板１０１面上におけるマルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビームのサイズより大きく、隣接する１次電子ビーム同士間のピッチよりも小さくなるように形成される。
【0112】
基材１０は、少なくとも表面が材料１（第１の材料）を用いている。材料１として、例えば、シリコン（Ｓｉ）が用いられると好適である。これに対して、孤立パターン１２は、材料１とは異なる材料２（第２の材料）を用いている。材料２として、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、及び白金（Ｐｔ）のうち１つが用いられる。また、アライメントマーク１４は、材料１，２とは異なる材料３（第３の材料）を用いている。材料３として、例えば、チタン（Ｔｉ）が用いられる。
【0113】
なお、孤立パターン１２の材料２を基材１０の材料１よりも収率が大きい材料としたがこれに限るものではない。逆に、孤立パターン１２の材料２を基材１０の材料１よりも収率が小さい材料にしても好適である。例えば、材料２として、Ｓｉの収率よりも十分に小さい収率のベリリウム（Ｂｅ）等を用いても好適である。
【0114】
図２５は、実施の形態２における検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。図２５において、マルチ２次ビームスキャン及び画像取得工程（Ｓ１０４）とコーナー画像抽出工程（Ｓ１０６）との間に、判定工程（Ｓ１０５－１）を追加すると共に、ステージ移動工程（Ｓ１０５－２）を追加した点以外は、図９と同様である。
【0115】
マルチ１次ビーム位置合わせ工程（Ｓ１０２）の内容は、実施の形態１と同様である。これにより、マーク部材１１１に対するマルチ１次電子ビーム２０の位置合わせができる。図２４の例では、かかる位置合わせにより、孤立パターン１２が、マルチ１次電子ビーム２０のうち、例えば、左上のコーナーの１次電子ビームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係になる。
【0116】
位置合わせ終了後、ビーム選択制御回路１３６は、駆動機構２１１を制御して、大開口がマルチ１次電子ビーム２０の軌道上に位置するように、駆動機構２１１によりビーム選択アパーチャ基板２１０を移動させる。これにより、マルチ１次電子ビーム２０全体を通過させることができる。
【0117】
図２６は、実施の形態２におけるマルチ１次電子ビームとマーク部材との位置関係の一例を示す図である。マルチ１次ビーム位置合わせ工程（Ｓ１０２）によって、図２６の左上の図の状態になっている。かかる位置関係の状態で、画像を取得する。
【0118】
マルチ２次ビームスキャン及び画像取得工程（Ｓ１０４）として、１次電子光学系１５１は、アライメントマーク１４を用いてマルチ１次電子ビーム２０の位置合わせを行った状態で、マーク部材１１１をマルチ１次電子ビーム２０で照射する。言い換えれば、１次電子光学系１５１は、孤立パターン１２がマルチ１次電子ビーム２０のうち予め設定されたビームの基板１０１面上の照射位置に位置するようにステージ１０５を移動させた状態で、マーク部材１１１をマルチ１次電子ビーム２０で照射する。具体的には以下のように動作する。画像取得機構１５０は、マルチ１次電子ビーム２０を停止した状態のステージ１０５上に照射する。その際、偏向器２０８及び偏向器２０９は、マルチ１次電子ビーム２０の中心をマルチ１次電子ビームの軌道中心軸の位置に合わせる。偏向しなくてもマルチ１次電子ビーム２０の軌道中心軸に位置する場合には偏向無しでも良い。これにより、各１次電子ビームは、各自の１次電子ビームの走査範囲のスキャン中心位置に連続照射されることになる。
【0119】
そして、偏向器２２６（２次系偏向器）は、マルチ１次電子ビーム２０の照射によってマーク部材１１１の表面から放出されるマルチ２次電子ビーム３００でマルチ検出器２２２の複数の検出エレメント上を走査する。その内容は、実施の形態１と同様である。
【0120】
マルチ検出器２２２は、マーク部材１１１をマルチ１次電子ビーム２０で照射することによってマーク部材１１１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００を検出し、検出された画像データを出力する。言い換えれば、マルチ検出器２２２は、格子状に配列された複数の検出エレメント（第１の検出エレメント）でマルチ２次電子ビーム３００を検出する。これにより、各検出エレメントでは、検出器アパーチャアレイ基板２２５のアパーチャ像が撮像される。各検出エレメントでは、マルチ２次電子ビーム３００のスキャン動作によって、自己の検出エレメント上を通過した複数の２次電子ビームを撮像する。実際には検出器アパーチャアレイ基板２２５の開口部を通過したビームが検出される。そのため、各検出エレメントでは、複数のアパーチャ像が検出される。
【0121】
各検出エレメントで検出された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、チップパターンメモリ１２３に格納される。そして、得られた２次電子画像データは位置合わせ回路１３４に出力される。位置合わせ回路１３４内において、２次電子画像データ（検出画像）は記憶装置６１に格納される。
【0122】
ここでは、得られた画像内で、例えば、左上のコーナービームのアパーチャ像が他の２次電子ビームのアパーチャ像よりも白く光る。
【0123】
判定工程（Ｓ１０５－１）として、制御計算機１１０は、４つのコーナービームのすべてで孤立パターン１２を照射したかどうかを判定する。まだ４つのコーナービームのすべてで孤立パターン１２を照射していない場合には、ステージ移動工程（Ｓ１０５－２）に進む。４つのコーナービームのすべてで孤立パターン１２を照射した場合には、コーナー画像抽出工程（Ｓ１０６）に進む。
【0124】
ステージ移動工程（Ｓ１０５－２）として、ステージ制御回路１１４は、アライメントマーク１４の位置を基準にして、孤立パターン１２が、４つのコーナービームのうちまだ孤立パターン１２を照射していない１つのコーナービームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係になる位置にステージ１０５を移動させる。具体的には、例えば、図２６の右上の図の状態になるようにステージ１０５を移動させる。これにより、孤立パターン１２が、マルチ１次電子ビーム２０のうち、例えば、右上のコーナーの１次電子ビームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係になる。アライメントマーク１４の位置である中心１次電子ビームの位置と右上のコーナーの１次電子ビームの位置との試料面上での相対距離は設計上の相対距離を用いれば良い。
【0125】
そして、マルチ２次ビームスキャン及び画像取得工程（Ｓ１０４）に戻り、４つのコーナービームのすべてで孤立パターン１２を照射し終えるまで、マルチ２次ビームスキャン及び画像取得工程（Ｓ１０４）と判定工程（Ｓ１０５－１）とステージ移動工程（Ｓ１０５－２）とを繰り返す。
【0126】
図２６の例について具体的に説明する。
前提として、マルチ１次電子ビーム２０の配列は基板１０１（試料）に搭載したステージ１０５の移動方向と方向（角度）が一致している。また、基板１０１（試料）面上でマルチ１次電子ビーム２０は正方格子に整列している。また、マルチ１次電子ビーム２０の存在範囲（縦横長さ）が既知である。
最初に中心ビームがアライメントマーク１４に合うようにステージ１０５を移動する（図２６の左上図）。そうすると左上のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。左上のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、左上コーナーと特定される。
次にステージを＋ｘ方向（図２６で水平右方向）にマルチビームの１辺の長さ分だけ移動させる（図２６の右上）。そうすると右上のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。右上のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、右上コーナーと特定される。
次にステージを－ｙ方向（図２６で垂直下方向）にマルチビームの１辺の長さ分だけ移動させる（図２６の右下）。そうすると右下のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。右上のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、右上コーナーと特定される。
次にステージを－ｘ方向（図２６で水平左方向）にマルチビームの１辺の長さ分だけ移動させる（図２６の左下）。そうすると左下のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。左下のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、左下コーナーと特定される。
以上で、４つのコーナービームを特定することができる。孤立パターンが４つ無くても本実施の形態の目的を達成することができる。
前提として、マルチ１次電子ビーム２０の配列は基板１０１（試料）に搭載したステージ１０５の移動方向と方向（角度）が一致している。また、基板１０１（試料）面上でマルチ１次電子ビーム２０は正方格子に整列している。また、マルチ１次電子ビーム２０の存在範囲（縦横長さ）が既知である。
最初に中心ビームがアライメントマーク１４に合うようにステージ１０５を移動する（図２６の左上図）。そうすると左上のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。左上のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、左上コーナーと特定される。
次にステージを＋ｘ方向（図２６で水平右方向）にマルチビームの１辺の長さ分だけ移動させる（図２６の右上）。そうすると右上のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。右上のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、右上コーナーと特定される。
次にステージを－ｙ方向（図２６で垂直下方向）にマルチビームの１辺の長さ分だけ移動させる（図２６の右下）。そうすると右下のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。右上のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、右上コーナーと特定される。
次にステージを－ｘ方向（図２６で水平左方向）にマルチビームの１辺の長さ分だけ移動させる（図２６の左下）。そうすると左下のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。左下のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、左下コーナーと特定される。
以上で、４つのコーナービームを特定することができる。孤立パターンが４つ無くても本実施の形態の目的を達成することができる。
【0127】
なお、図２６の例に示すように、マルチ１次電子ビーム２０とマーク部材１１１との位置関係によっては、マルチ１次電子ビーム２０の一部がマーク部材１１１から外れた位置を照射する場合があり得る。しかし、かかる場合でも、少なくとも１回は、マルチ１次電子ビーム２０全体でマーク部材１１１を照射できる。図２６の例では、孤立パターン１２が、マルチ１次電子ビーム２０のうち、例えば、左上のコーナーの１次電子ビームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係になる場合が相当する。よって、各検出エレメントでは、複数のアパーチャ像が検出できる。
【0128】
以上により、コーナービーム毎に、当該コーナービームのアパーチャ像が他の２次電子ビームのアパーチャ像よりも白く光る画像が得られる。よって、かかる４つの画像から各コーナービームの特定ができる。
【0129】
コーナー画像抽出工程（Ｓ１０６）以降の各工程の内容は、実施の形態１と同様である。
【0130】
以上のように、実施の形態２によれば、１つの孤立パターン１２と１つのアライメントマーク１４とが形成されたマーク部材１１１を用いる場合でも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【0131】
実施の形態３．
実施の形態３では、基板１０上に、アライメントマークが形成されずに１つの孤立パターン１２が形成されたマーク部材１１１を用いる構成について説明する。また、実施の形態３における検査装置１００の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１若しくは実施の形態２と同様で構わない。
実施の形態３では、基板１０上に、アライメントマークが形成されずに１つの孤立パターン１２が形成されたマーク部材１１１を用いる構成について説明する。また、実施の形態３における検査装置１００の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１若しくは実施の形態２と同様で構わない。
【0132】
図２７は、実施の形態３におけるマーク部材の一例を示す図である。図２７において、マーク部材１１１は、基材１０と１つの孤立パターン１２を有する。孤立パターン１２は、共に基板１０上に形成される。孤立パターン１２が、マルチ１次電子ビーム２０のうち、予め設定された１つの１次電子ビームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係にある場合に、マルチ１次電子ビーム２０全体で基板１０を照射可能な位置に、孤立パターン１２が形成される。図２７の例では、孤立パターン１２が、マルチ１次電子ビーム２０のうち、例えば、左上のコーナーの１次電子ビームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係になる場合に、マルチ１次電子ビーム２０全体の照射位置が基板１０内に納まるようにマーク部材１１１は形成される。図２７の例では、アライメントマーク１４が省略された点以外は、図２４と同様である。
【0133】
図２８は、実施の形態３における検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。図２８において、マルチ１次ビーム位置合わせ工程（Ｓ１０２）の代わりに、マルチ１次ビーム位置合わせ工程（Ｓ１０１）とステージ移動工程（Ｓ１０３）が実施される点と、マルチ２次ビームスキャン及び画像取得工程（Ｓ１０４）とコーナー画像抽出工程（Ｓ１０６）との間に、判定工程（Ｓ１０５－１）を追加する点、以外は、図９と同様である。
【0134】
マルチ１次ビーム位置合わせ工程（Ｓ１０１）として、孤立パターン１２を用いてマルチ１次電子ビーム２０の位置合わせを行う。具体的には、以下のように動作する。まず、孤立パターン１２がマルチ１次電子ビーム２０の軌道中心軸上に位置するように、ステージ１０５を移動させる。また、ビーム選択制御回路１３６は、駆動機構２１１を制御して、小開口が中心１次電子ビームの軌道上に位置するように、駆動機構２１１によりビーム選択アパーチャ基板２１０を移動させる。これにより、マルチ１次電子ビーム２０のうち、中心１次電子ビームを選択的に通過させる。残りの１次電子ビームは、ビーム選択アパーチャ基板２１０により遮蔽される。
【0135】
次に、偏向器２０８及び／或いは偏向器２０９は、ビーム偏向により中心１次電子ビームで孤立パターン１２上を走査する。その結果、孤立パターン１２及びその周辺から放出された２次電子ビームをマルチ検出器２２２で検出する。ここでは、マルチ検出器２２２のうち中心１次電子ビームに対応する中心２次電子ビームを検出予定の中心の検出エレメントで２次電子ビームを検出することが望ましいが、他の検出エレメントで検出しても良い。得られる２次電子画像の中心に孤立パターン１２の像が位置するように、ステージ１０５を移動させる。或いは、得られる２次電子画像の中心に孤立パターン１２の像が位置するように、偏向器２０８及び偏向器２０９で中心１次電子ビームを偏向する。これにより、孤立パターン１２と中心１次電子ビームとの位置を合わせることができる。
【0136】
ステージ移動工程（Ｓ１０３）において、ステージ制御回路１１４は、孤立パターン１２が、マルチ１次電子ビーム２０のうち、例えば、左上のコーナーの１次電子ビームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係になる位置にステージ１０５を移動させる。これにより、マーク部材１１１に対するマルチ１次電子ビーム２０の位置合わせができる。
【0137】
以上により、マーク部材１１１に対するマルチ１次電子ビーム２０の位置合わせができる。図２７の例では、かかる位置合わせにより、孤立パターン１２が、マルチ１次電子ビーム２０のうち、例えば、左上のコーナーの１次電子ビームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係になる。左上のコーナーの１次電子ビームの位置と中心１次電子ビームの位置との試料面上での相対距離は設計上の相対距離を用いれば良い。
【0138】
位置合わせ終了後、ビーム選択制御回路１３６は、駆動機構２１１を制御して、大開口がマルチ１次電子ビーム２０の軌道上に位置するように、駆動機構２１１によりビーム選択アパーチャ基板２１０を移動させる。これにより、マルチ１次電子ビーム２０全体を通過させることができる。
【0139】
図２９は、実施の形態３におけるマルチ１次電子ビームとマーク部材との位置関係の一例を示す図である。マルチ１次ビーム位置合わせ工程（Ｓ１０１）によって、図２９の上段の図の状態の後、中段左の図の状態になっている。かかる位置関係の状態で、画像を取得する。
【0140】
マルチ２次ビームスキャン及び画像取得工程（Ｓ１０４）の内容は、実施の形態２と同様である。
【0141】
ここでは、得られた画像内で、例えば、左上のコーナービームのアパーチャ像が他の２次電子ビームのアパーチャ像よりも白く光る。
【0142】
判定工程（Ｓ１０５－１）として、制御計算機１１０は、４つのコーナービームのすべてで孤立パターン１２を照射したかどうかを判定する。まだ４つのコーナービームのすべてで孤立パターン１２を照射していない場合には、ステージ移動工程（Ｓ１０３）に戻る。４つのコーナービームのすべてで孤立パターン１２を照射した場合には、コーナー画像抽出工程（Ｓ１０６）に進む。
【0143】
ステージ移動工程（Ｓ１０３）として、ステージ制御回路１１４は、孤立パターン１２が、４つのコーナービームのうちまだ孤立パターン１２を照射していない１つのコーナービームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係になる位置にステージ１０５を移動させる。具体的には、例えば、図２９の中段右の図の状態になるようにステージ１０５を移動させる。これにより、孤立パターン１２が、マルチ１次電子ビーム２０のうち、例えば、右上のコーナーの１次電子ビームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係になる。左上のコーナーの１次電子ビームの位置と右上のコーナーの１次電子ビームの位置との試料面上での相対距離は設計上の相対距離を用いれば良い。
【0144】
そして、４つのコーナービームのすべてで孤立パターン１２を照射し終えるまで、ステージ移動工程（Ｓ１０３）とマルチ２次ビームスキャン及び画像取得工程（Ｓ１０４）と判定工程（Ｓ１０５－１）とを繰り返す。
【0145】
図２９の例について具体的に説明する。
最初に中心ビームが孤立パターン１２に合うようにステージ１０５を移動する（図２９上段）。
次にステージ１０５を＋ｘ方向（図２９で水平右方向）にマルチ１次電子ビーム１辺の半分の長さ、－ｙ方向（図で垂直下方向）にマルチ１次電子ビーム１辺の半分の長さ、だけ移動させる（図２９の中段左）。そうすると左上のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。左上のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、左上コーナーと特定される。
次にステージ１０５を＋ｘ方向（図２９で水平右方向）にマルチ１次電子ビームの１辺の長さ分だけ移動させる（図２９の中段右）。そうすると右上のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。右上のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、右上コーナーと特定される。
次にステージ１０５を－ｙ方向（図２９で垂直下方向）にマルチ１次電子ビームの１辺の長さ分だけ移動させる（図２９下段右）。そうすると右下のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。右上のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、右上コーナーと特定される。
次にステージ１０５を－ｘ方向（図２９で水平左方向）にマルチ１次電子ビームの１辺の長さ分だけ移動させる（図２９下段左）。そうすると左下のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。左下のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、左下コーナーと特定される。
以上で、４つのコーナービームを特定することができる。アライメントマークなしでも本実施の形態の目的を達成することができる。
最初に中心ビームが孤立パターン１２に合うようにステージ１０５を移動する（図２９上段）。
次にステージ１０５を＋ｘ方向（図２９で水平右方向）にマルチ１次電子ビーム１辺の半分の長さ、－ｙ方向（図で垂直下方向）にマルチ１次電子ビーム１辺の半分の長さ、だけ移動させる（図２９の中段左）。そうすると左上のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。左上のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、左上コーナーと特定される。
次にステージ１０５を＋ｘ方向（図２９で水平右方向）にマルチ１次電子ビームの１辺の長さ分だけ移動させる（図２９の中段右）。そうすると右上のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。右上のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、右上コーナーと特定される。
次にステージ１０５を－ｙ方向（図２９で垂直下方向）にマルチ１次電子ビームの１辺の長さ分だけ移動させる（図２９下段右）。そうすると右下のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。右上のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、右上コーナーと特定される。
次にステージ１０５を－ｘ方向（図２９で水平左方向）にマルチ１次電子ビームの１辺の長さ分だけ移動させる（図２９下段左）。そうすると左下のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。左下のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、左下コーナーと特定される。
以上で、４つのコーナービームを特定することができる。アライメントマークなしでも本実施の形態の目的を達成することができる。
【0146】
なお、図２９の例に示すように、マルチ１次電子ビーム２０とマーク部材１１１との位置関係によっては、マルチ１次電子ビーム２０の一部がマーク部材１１１から外れた位置を照射する場合があり得る。しかし、かかる場合でも、少なくとも１回は、マルチ１次電子ビーム２０全体でマーク部材１１１を照射できる。図２９の例では、孤立パターン１２が、マルチ１次電子ビーム２０のうち、例えば、左上のコーナーの１次電子ビームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係になる場合が相当する。よって、各検出エレメントでは、複数のアパーチャ像が検出できる。
【0147】
以上により、コーナービーム毎に、当該コーナービームのアパーチャ像が他の２次電子ビームのアパーチャ像よりも白く光る画像が得られる。よって、かかる４つの画像から各コーナービームの特定ができる。
【0148】
コーナー画像抽出工程（Ｓ１０６）以降の各工程の内容は、実施の形態１と同様である。
【0149】
以上のように、実施の形態３によれば、１つの孤立パターン１２が形成されたマーク部材１１１を用いる場合でも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【0150】
実施の形態４．
実施の形態４では、基板１０上に、複数のアライメントマークと１つの孤立パターン１２とが形成されたマーク部材１１１を用いる構成について説明する。また、実施の形態４における検査装置１００の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１～３のいずれかと同様で構わない。
実施の形態４では、基板１０上に、複数のアライメントマークと１つの孤立パターン１２とが形成されたマーク部材１１１を用いる構成について説明する。また、実施の形態４における検査装置１００の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１～３のいずれかと同様で構わない。
【0151】
図３０は、実施の形態４におけるマーク部材の一例を示す図である。図３０において、マーク部材１１１は、基材１０と１つの孤立パターン１２と４つのアライメントマーク１４とを有する。孤立パターン１２と４つのアライメントマーク１４とは、共に基板１０上に形成される。図３０の例では、孤立パターン１２が、マルチ１次電子ビーム２０のうちの中心１次電子ビームの基板１０１面上の高さ位置における照射位置にある場合に、４つのアライメントマーク１４が、マルチ１次電子ビーム２９のうち４隅のコーナービームの互いに異なる１つのコーナービームの基板１０１面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係に形成される。言い換えれば、アライメントマーク１４毎に、当該アライメントマークが、マルチ１次電子ビーム２０のうちの中心１次電子ビームの基板１０１面上の高さ位置における照射位置にある場合に、孤立パターン１２が、マルチ１次電子ビーム２０の４隅のコーナービームのうち、他のアライメントマーク１４の場合とは異なる１つのコーナービームの基板１０１面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係になる。
【0152】
図３１は、実施の形態４における検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。図３１において、マルチ２次ビームスキャン及び画像取得工程（Ｓ１０４）とコーナー画像抽出工程（Ｓ１０６）との間に、判定工程（Ｓ１０５－１）を追加する点以外は、図９と同様である。
【0153】
マルチ１次ビーム位置合わせ工程（Ｓ１０２）の内容は、実施の形態１と同様である。但し、ここでは、４つのアライメントマーク１４の１つを用いる。例えば、左上のアライメントマーク１４を用いる。これにより、マーク部材１１１に対するマルチ１次電子ビーム２０の第１回目の位置合わせができる。
【0154】
図３０の例では、例えば、左上のアライメントマーク１４を用いた位置合わせにより、孤立パターン１２が、マルチ１次電子ビーム２０のうち、例えば、右下のコーナーの１次電子ビームの基板１０１（試料）面上の高さ位置における照射位置と同様の位置関係になる。
【0155】
位置合わせ終了後、ビーム選択制御回路１３６は、駆動機構２１１を制御して、大開口がマルチ１次電子ビーム２０の軌道上に位置するように、駆動機構２１１によりビーム選択アパーチャ基板２１０を移動させる。これにより、マルチ１次電子ビーム２０全体を通過させることができる。
【0156】
図３２は、実施の形態４におけるマルチ１次電子ビームとマーク部材との位置関係の一例を示す図である。第１回目のマルチ１次ビーム位置合わせ工程（Ｓ１０２）によって、図３２の左段の図の状態になっている。かかる位置関係の状態で、画像を取得する。
【0157】
マルチ２次ビームスキャン及び画像取得工程（Ｓ１０４）の内容は、実施の形態２と同様である。
【0158】
ここでは、得られた画像内で、例えば、右下のコーナービームのアパーチャ像が他の２次電子ビームのアパーチャ像よりも白く光る。
【0159】
判定工程（Ｓ１０５－１）として、制御計算機１１０は、４つのコーナービームのすべてで孤立パターン１２を照射したかどうかを判定する。まだ４つのコーナービームのすべてで孤立パターン１２を照射していない場合には、マルチ１次ビーム位置合わせ工程（Ｓ１０２）に戻る。４つのコーナービームのすべてで孤立パターン１２を照射した場合には、コーナー画像抽出工程（Ｓ１０６）に進む。
【0160】
マルチ１次ビーム位置合わせ工程（Ｓ１０２）として、４つのアライメントマーク１４のうち、まだ用いていないアライメントマーク１４を用いてマルチ１次ビームの位置合わせを行う。具体的には、例えば２回目のマルチ１次ビーム位置合わせ工程（Ｓ１０２）において、例えば、図３２の右上の図に示すように、右上のアライメントマーク１４を用いてマルチ１次ビームの位置合わせを行う。
【0161】
そして、４つのコーナービームのすべてで孤立パターン１２を照射し終えるまで、マルチ１次ビーム位置合わせ工程（Ｓ１０２）とマルチ２次ビームスキャン及び画像取得工程（Ｓ１０４）と判定工程（Ｓ１０５－１）とを繰り返す。実施の形態４では、合計４回のマルチ１次ビーム位置合わせ工程（Ｓ１０２）と合計４回のマルチ２次ビームスキャン及び画像取得工程（Ｓ１０４）を行う。
【0162】
図３２の例について具体的に説明する。
最初に中心ビームが左上のアライメントマーク１２１４に合うようにステージ１０５を移動する（図３２の左上）。そうすると右下のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。右下のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、右下コーナーと特定される。
次に、中心ビームが右上のアライメントマーク１４に合うようにステージ１０５を移動する（図３２右上）。そうすると左下のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。左下のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、左下コーナーと特定される。
次に、中心ビームが右下のアライメントマーク１４に合うようにステージ１０５を移動する（図３２右下）。そうすると左上のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。左上のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、左上コーナーと特定される。
次に、中心ビームが左下のアライメントマーク１４に合うようにステージ１０５を移動する（図３２左下）。そうすると右上のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。右上のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、右上コーナーと特定される。
以上で、４つのコーナービームを特定することができる。ステージ精度が十分でない、またはステージ上のマーク位置精度が悪い場合にも対応できる。
最初に中心ビームが左上のアライメントマーク１２１４に合うようにステージ１０５を移動する（図３２の左上）。そうすると右下のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。右下のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、右下コーナーと特定される。
次に、中心ビームが右上のアライメントマーク１４に合うようにステージ１０５を移動する（図３２右上）。そうすると左下のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。左下のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、左下コーナーと特定される。
次に、中心ビームが右下のアライメントマーク１４に合うようにステージ１０５を移動する（図３２右下）。そうすると左上のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。左上のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、左上コーナーと特定される。
次に、中心ビームが左下のアライメントマーク１４に合うようにステージ１０５を移動する（図３２左下）。そうすると右上のコーナービームが孤立パターン１２の位置に合う。右上のコーナービームは他のビームよりも２次電子検出器により高輝度で検出されるため、右上コーナーと特定される。
以上で、４つのコーナービームを特定することができる。ステージ精度が十分でない、またはステージ上のマーク位置精度が悪い場合にも対応できる。
【0163】
なお、図３２の例に示すように、マルチ１次電子ビーム２０とマーク部材１１１との４つの位置関係において、各位置関係では、マルチ１次電子ビーム２０の１／４ずつしかマーク部材１１１の基板１０内に納まらない。しかし、アライメントマーク１４を変えながらビーム照射を行うことにより、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームで１回はマーク部材１１１を照射できる。図３２の例では、マルチ１次電子ビーム２０の右下の１／４のビーム群と、左下の１／４のビーム群と、左上の１／４のビーム群と、左下の１／４のビーム群とで、順にマーク部材１１１を照射できる。よって、各検出エレメントでは、複数のアパーチャ像が検出できる。
【0164】
以上により、コーナービーム毎に、当該コーナービームのアパーチャ像が他の２次電子ビームのアパーチャ像よりも白く光る画像が得られる。よって、かかる４つの画像から各コーナービームの特定ができる。
【0165】
コーナー画像抽出工程（Ｓ１０６）以降の各工程の内容は、実施の形態１と同様である。
【0166】
以上のように、実施の形態４によれば、中心１次電子ビームを各アライメントマーク１４に順に合わせることで、自動的に４つのコーナービームを孤立パターン１２に順に合わせることができる。また、実施の形態４によれば、精度が不十分で、ステージ１０５の移動方向とビームアレイの配列方向とが一致しない場合でも対応できる。また、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【0167】
なお、上記いずれの実施の形態においても、基材１０のサイズはマルチ1次電子ビームのサイズより若干大きくなるように記載されているが、これに限定されるものではなく、むしろ基材１０のサイズはマルチ１次電子ビームのサイズより十分大きい方が望ましい。これは基材１０のエッジで電界が変化することによるマルチ１次電子ビームの分布への影響を回避するためである。例えば、図２６、図２９、図３２においては、基材１０のサイズをマルチ1次電子ビームのサイズの３倍より十分大きいサイズとすることで、ステージをずらしてもマルチ１次電子ビームは基材１０からはみ出すことなく、かつ基材１０のエッジにおける電界の影響を回避することができる。
【0168】
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、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、検出器ステージ制御回路１３０、Ｅ×Ｂ制御回路１３３、位置合わせ回路１３４、及び偏向調整回路１３７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。例えば、これらの回路内での処理を制御計算機１１０で実施しても良い。
【0169】
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。図１の例では、１つの照射源となる電子銃２０１から照射された１本のビームから成形アパーチャアレイ基板２０３によりマルチ１次電子ビーム２０を形成する場合を示しているが、これに限るものではない。複数の照射源からそれぞれ１次電子ビームを照射することによってマルチ１次電子ビーム２０を形成する態様であっても構わない。
【0170】
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。
【0171】
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、マルチ２次電子ビームの位置合わせ方法、マルチ２次電子ビームの位置合わせ装置、及びマルチ２次電子ビームの偏向調整方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【0172】
８ １次電子ビーム
１０ 基材
１２ 孤立パターン
１４ アライメントマーク
１５，１６，１７，１８ 孤立パターン
２０ マルチ１次電子ビーム
２２ 穴
２９ サブ照射領域
３０ フレーム領域
３１ フレーム画像
３２ ストライプ領域
３３ 矩形領域
３４ 照射領域
５０，５２，５６ 記憶装置
５４ フレーム画像作成部
５７ 位置合わせ部
５８ 比較部
６２ コーナー画像抽出部
６３ コーナービーム特定部
６４ コーナー部位置関係算出部
６６ 全体位置関係特定部
６８ 位置合わせ部
７１，７６ 記憶装置
７０ 画像合成部
７２ 座標取得部
７４ 偏向条件演算部
８０ ビーム位置算出部
８２ 合成部
８４ 検出エレメント座標算出部
１００ 検査装置
１０１ 基板
１０２ 電子ビームカラム
１０３ 検査室
１０５ ステージ
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
１１１ マーク部材
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 検出器ステージ制御回路
１３２ 駆動機構
１３３ Ｅ×Ｂ制御回路
１３４ 位置合わせ回路
１３７ 偏向調整回路
１４２ 駆動機構
１４４，１４６，１４８，１４９ 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
２０１ 電子銃
２０２ 電磁レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０５，２０６，２０７，２２４ 電磁レンズ
２０８ 偏向器
２０９ 偏向器
２１０ ビーム選択アパーチャ基板
２１１ 駆動機構
２１２ 一括ブランキング偏向器
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 電磁レンズ
２２５ 検出器アパーチャアレイ基板
２２６ 偏向器
２２７ 回転ステージ
２２８ ｘ，ｙステージ
２２９ 検出器ステージ
３００ マルチ２次電子ビーム
３３０ 検査領域
３３２ チップ
１０ 基材
１２ 孤立パターン
１４ アライメントマーク
１５，１６，１７，１８ 孤立パターン
２０ マルチ１次電子ビーム
２２ 穴
２９ サブ照射領域
３０ フレーム領域
３１ フレーム画像
３２ ストライプ領域
３３ 矩形領域
３４ 照射領域
５０，５２，５６ 記憶装置
５４ フレーム画像作成部
５７ 位置合わせ部
５８ 比較部
６２ コーナー画像抽出部
６３ コーナービーム特定部
６４ コーナー部位置関係算出部
６６ 全体位置関係特定部
６８ 位置合わせ部
７１，７６ 記憶装置
７０ 画像合成部
７２ 座標取得部
７４ 偏向条件演算部
８０ ビーム位置算出部
８２ 合成部
８４ 検出エレメント座標算出部
１００ 検査装置
１０１ 基板
１０２ 電子ビームカラム
１０３ 検査室
１０５ ステージ
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
１１１ マーク部材
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 検出器ステージ制御回路
１３２ 駆動機構
１３３ Ｅ×Ｂ制御回路
１３４ 位置合わせ回路
１３７ 偏向調整回路
１４２ 駆動機構
１４４，１４６，１４８，１４９ 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
２０１ 電子銃
２０２ 電磁レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０５，２０６，２０７，２２４ 電磁レンズ
２０８ 偏向器
２０９ 偏向器
２１０ ビーム選択アパーチャ基板
２１１ 駆動機構
２１２ 一括ブランキング偏向器
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 電磁レンズ
２２５ 検出器アパーチャアレイ基板
２２６ 偏向器
２２７ 回転ステージ
２２８ ｘ，ｙステージ
２２９ 検出器ステージ
３００ マルチ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】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】