(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-04
(45)【発行日】2023-08-15
(54)【発明の名称】パターン検査装置及びパターン検査方法
(51)【国際特許分類】
G01N 23/2251 20180101AFI20230807BHJP
【ＦＩ】
G01N23/2251
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2021569801
(86)(22)【出願日】2020-12-17
(86)【国際出願番号】 JP2020047233
(87)【国際公開番号】W WO2021140866
(87)【国際公開日】2021-07-15
【審査請求日】2022-02-17
(31)【優先権主張番号】P 2020003015
(32)【優先日】2020-01-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】504162958
【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー
(74)【代理人】
【識別番号】100119035
【弁理士】
【氏名又は名称】池上 徹真
(74)【代理人】
【識別番号】100141036
【弁理士】
【氏名又は名称】須藤 章
(74)【代理人】
【識別番号】100178984
【弁理士】
【氏名又は名称】高下 雅弘
(72)【発明者】
【氏名】井上 広
【審査官】田中 洋介
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－０６４８４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公平０５－０１３４４３（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特開２０１０－２６８００９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０７１９２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／２２４３４９（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２３／００－２３／２２７６
Ｇ０１Ｎ ２１／８４－２１／９５８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子ビームを用いて、基板上に形成される図形パターンの２次電子画像を取得する２次電子画像取得機構と、前記図形パターンの元になる設計パターンの線幅を予め設定された一律サイジング量を用いてリサイズする一律サイジング処理部と、
線幅がリサイズされた設計パターンのデータを画像展開して、前記２次電子画像に対応する参照画像を作成する参照画像作成部と、
前記２次電子画像内の図形パターンの線幅を線幅のサイズに依存して予め設定された補正量を用いて補正する線幅依存補正部と、
前記参照画像内の図形パターンの線幅と、前記２次電子画像内の前記補正量を用いて補正された対応する図形パターンの線幅と、を比較する比較部と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項2】
電子ビームを用いて、基板上に形成される図形パターンの２次電子画像を取得する２次電子画像取得機構と、前記図形パターンの元になる設計パターンの線幅を予め設定された一律サイジング量を用いてリサイズする一律サイジング処理部と、
線幅がリサイズされた設計パターンのデータを画像展開して、前記２次電子画像に対応する参照画像を作成する参照画像作成部と、
前記参照画像内の図形パターンのエッジ位置と前記２次電子画像内の対応する図形パターンのエッジ位置とのずれ量を算出するずれ量算出部と、
当該図形パターンの線幅が特定できる場合に、前記ずれ量を線幅のサイズに依存して予め設定された補正量の１／２の値を用いて補正する線幅依存補正部と、
当該図形パターンの線幅が特定できる場合に前記補正量の１／２の値を用いて補正された補正ずれ量が第１の判定閾値を超えるかどうかを判定する判定部と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項3】
前記一律サイジング量として、基準線幅サイズの図形パターンが配置された評価基板から取得される２次電子画像内の前記基準線幅サイズの図形パターンの線幅と、当該２次電子画像に対応する参照画像内の前記基準線幅サイズの図形パターンの線幅との差を用いることを特徴とする請求項１又は２記載のパターン検査装置。
【請求項4】
前記一律サイジング量として、基準線幅サイズの図形パターンが配置された評価基板から取得される２次電子画像内の前記基準線幅サイズの図形パターンの線幅と、当該２次電子画像に対応する領域内の前記基準線幅サイズの設計パターンの線幅との差を用いることを特徴とする請求項１又は２記載のパターン検査装置。
【請求項5】
前記線幅のサイズに依存する補正量として、線幅サイズの異なる複数の図形パターンが配置された評価基板から取得される２次電子画像内の各線幅サイズに対応する複数の図形パターンの線幅と、前記複数の図形パターンの元になる複数の設計パターンが前記一律サイジング量を用いてリサイズされた複数の設計パターンのデータを画像展開して得られる１つ以上の参照画像内の各線幅サイズに対応する複数の図形パターンの線幅との差、或いは２以上の線幅サイズの前記差を用いて線形補間した値を用いることを特徴とする請求項１又は２記載のパターン検査装置。
【請求項6】
前記線幅のサイズに依存する補正量として、線幅サイズの異なる複数の図形パターンが配置された評価基板から取得される２次電子画像内の各線幅サイズに対応する複数の図形パターンの線幅と、前記複数の図形パターンの元になる複数の設計パターンが前記一律サイジング量を用いてリサイズされた複数の設計パターンの線幅との差、或いは２以上の線幅サイズの前記差を用いて線形補間した値を用いることを特徴とする請求項１又は２記載のパターン検査装置。
【請求項7】
前記一律サイジング量を用いて前記２次電子画像内の図形パターンの線幅を補正する第１の一律補正部と、前記一律サイジング量を用いて前記参照画像内の図形パターンの線幅を補正する第２の一律補正部と、
をさらに備え、
前記補正部は、前記２次電子画像内の前記一律サイジング量を用いて補正された図形パターンの線幅を線幅のサイズに依存して予め設定された前記補正量を用いて補正し、
前記比較部は、前記２次電子画像内の前記一律サイジング量を用いて補正されると共に前記補正量を用いて補正された図形パターンの線幅と、前記参照画像内の前記一律サイジング量を用いて補正された図形パターンの線幅とを比較することを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。
【請求項8】
電子ビームを用いて、基板上に形成される図形パターンの２次電子画像を取得し、前記図形パターンの元になる設計パターンの線幅を予め設定された一律サイジング量を用いてリサイズし、
線幅がリサイズされた設計パターンのデータを画像展開して、前記２次電子画像に対応する参照画像を作成し、
前記２次電子画像内の図形パターンの線幅を線幅のサイズに依存して予め設定された補正量を用いて補正し、
前記参照画像内の図形パターンの線幅と、前記２次電子画像内の前記補正量を用いて補正された対応する図形パターンの線幅と、を比較し、比較された結果を出力する、
を備えたことを特徴とするパターン検査方法。
【請求項9】
電子ビームを用いて、基板上に形成される図形パターンの２次電子画像を取得し、前記図形パターンの元になる設計パターンの線幅を予め設定された一律サイジング量を用いてリサイズし、
線幅がリサイズされた設計パターンのデータを画像展開して、前記２次電子画像に対応する参照画像を作成し、
前記参照画像内の図形パターンのエッジ位置と前記２次電子画像内の対応する図形パターンのエッジ位置とのずれ量を算出し、
当該図形パターンの線幅が特定できる場合に、前記ずれ量を線幅のサイズに依存して予め設定された補正量の１／２の値を用いて補正し、
当該図形パターンの線幅が特定できる場合に前記補正量の１／２の値を用いて補正された補正ずれ量が第１の判定閾値を超えるかどうかを判定し、判定結果を出力する、
を備えたことを特徴とするパターン検査方法。
【請求項10】
前記一律サイジング量として、基準線幅サイズの図形パターンが配置された評価基板から取得される２次電子画像内の前記基準線幅サイズの図形パターンの線幅と、当該２次電子画像に対応する参照画像内の前記基準線幅サイズの図形パターンの線幅との差を用いることを特徴とする請求項８又は９記載のパターン検査方法。
【請求項11】
前記一律サイジング量として、基準線幅サイズの図形パターンが配置された評価基板から取得される２次電子画像内の前記基準線幅サイズの図形パターンの線幅と、当該２次電子画像に対応する領域内の前記基準線幅サイズの設計パターンの線幅との差を用いることを特徴とする請求項８又は９記載のパターン検査方法。
【請求項12】
前記線幅のサイズに依存する補正量として、線幅サイズの異なる複数の図形パターンが配置された評価基板から取得される２次電子画像内の各線幅サイズに対応する複数の図形パターンの線幅と、前記複数の図形パターンの元になる複数の設計パターンが前記一律サイジング量を用いてリサイズされた複数の設計パターンのデータを画像展開して得られる１つ以上の参照画像内の各線幅サイズに対応する複数の図形パターンの線幅との差、或いは２以上の線幅サイズの前記差を用いて線形補間した値を用いることを特徴とする請求項８又は９記載のパターン検査方法。
【請求項13】
前記線幅のサイズに依存する補正量として、線幅サイズの異なる複数の図形パターンが配置された評価基板から取得される２次電子画像内の各線幅サイズに対応する複数の図形パターンの線幅と、前記複数の図形パターンの元になる複数の設計パターンが前記一律サイジング量を用いてリサイズされた複数の設計パターンの線幅との差、或いは２以上の線幅サイズの前記差を用いて線形補間した値を用いることを特徴とする請求項８又は９記載のパターン検査方法。
【請求項14】
前記一律サイジング量を用いて前記２次電子画像内の図形パターンの線幅を補正し、前記一律サイジング量を用いて前記参照画像内の図形パターンの線幅を補正し、
前記補正量を用いて補正する場合に、前記２次電子画像内の前記一律サイジング量を用いて補正された図形パターンの線幅を線幅のサイズに依存して予め設定された前記補正量を用いて補正し、
前記比較する場合に、前記２次電子画像内の前記一律サイジング量を用いて補正されると共に前記補正量を用いて補正された図形パターンの線幅と、前記参照画像内の前記一律サイジング量を用いて補正された図形パターンの線幅とを比較することを特徴とする請求項８記載のパターン検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０２０年１月１０日に日本国に出願されたＪＰ２０２０－００３０１５（出願番号）を基礎出願とする優先権を主張する出願である。ＪＰ２０２０－００３０１５に記載された内容は、本出願にインコーポレートされる。
【0002】
本発明の一態様は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関する。例えば、電子線によるマルチビームで基板を照射して放出されるパターンの２次電子画像を用いて検査する検査装置、および方法に関する。
【背景技術】
【0003】
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、ＬＳＩを構成するパターンは、１０ナノメータ以下のオーダーを迎えつつあり、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。よって、半導体ウェハ上に転写された超微細パターンの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。その他、歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。
【0004】
欠陥検査手法としては、紫外線或いは電子ビームを用いて、半導体ウェハやリソグラフィマスク等の基板上に形成されているパターンを撮像した測定画像と、設計パターンデータを基にした参照画像、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。
【0005】
特に、測定画像と設計パターンデータを基にした参照画像とを比較するダイ－データベース検査では、高感度に欠陥検出するためには参照画像から抽出される図形パターンのエッジ（輪郭線）と測定画像から抽出される輪郭線との一致度、或いは／及び、図形パターンの線幅の一致度が高いことが求められる。そのため、かかる輪郭線の一致度の検査が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【0006】
ここで、半導体ウェハやリソグラフィマスク等の基板の製造にあたって、例えば、基準となる線幅サイズの図形パターンをアンカーとして、かかるアンカーができるだけ一致するように、半導体ウェハやリソグラフィマスク等の基板が製造される。しかしながら、実際に製造された基板を電子ビームでスキャンして得られるＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）画像（測定画像）から抽出される基準サイズの線幅と参照画像から抽出される基準サイズの線幅とが、欠陥が生じていないにもかかわらず一致しない場合がある。その結果、疑似欠陥が生じてしまうといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２０２０－１７０７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の一態様は、測定される画像と参照画像との線幅誤差を抑制すること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】
【0009】
本発明の一態様のパターン検査装置は、
電子ビームを用いて、基板上に形成される図形パターンの２次電子画像を取得する２次電子画像取得機構と、
図形パターンの元になる設計パターンの線幅を予め設定された一律サイジング量を用いてリサイズする一律サイジング処理部と、
線幅がリサイズされた設計パターンのデータを画像展開して、２次電子画像に対応する参照画像を作成する参照画像作成部と、
２次電子画像内の図形パターンの線幅を線幅のサイズに依存して予め設定された補正量を用いて補正する線幅依存補正部と、
参照画像内の図形パターンの線幅と、２次電子画像内の補正量を用いて補正された対応する図形パターンの線幅と、を比較する比較部と、
を備えたことを特徴とする。
電子ビームを用いて、基板上に形成される図形パターンの２次電子画像を取得する２次電子画像取得機構と、
図形パターンの元になる設計パターンの線幅を予め設定された一律サイジング量を用いてリサイズする一律サイジング処理部と、
線幅がリサイズされた設計パターンのデータを画像展開して、２次電子画像に対応する参照画像を作成する参照画像作成部と、
２次電子画像内の図形パターンの線幅を線幅のサイズに依存して予め設定された補正量を用いて補正する線幅依存補正部と、
参照画像内の図形パターンの線幅と、２次電子画像内の補正量を用いて補正された対応する図形パターンの線幅と、を比較する比較部と、
を備えたことを特徴とする。
【0010】
本発明の他の態様のパターン検査装置は、
電子ビームを用いて、基板上に形成される図形パターンの２次電子画像を取得する２次電子画像取得機構と、
図形パターンの元になる設計パターンの線幅を予め設定された一律サイジング量を用いてリサイズする一律サイジング処理部と、
線幅がリサイズされた設計パターンのデータを画像展開して、２次電子画像に対応する参照画像を作成する参照画像作成部と、
参照画像内の図形パターンのエッジ位置と２次電子画像内の対応する図形パターンのエッジ位置とのずれ量を算出するずれ量算出部と、
当該図形パターンの線幅が特定できる場合に、ずれ量を線幅のサイズに依存して予め設定された補正量の１／２の値を用いて補正する線幅依存補正部と、
当該図形パターンの線幅が特定できる場合に補正量の１／２の値を用いて補正された補正ずれ量が第１の判定閾値を超えるかどうかを判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする。
電子ビームを用いて、基板上に形成される図形パターンの２次電子画像を取得する２次電子画像取得機構と、
図形パターンの元になる設計パターンの線幅を予め設定された一律サイジング量を用いてリサイズする一律サイジング処理部と、
線幅がリサイズされた設計パターンのデータを画像展開して、２次電子画像に対応する参照画像を作成する参照画像作成部と、
参照画像内の図形パターンのエッジ位置と２次電子画像内の対応する図形パターンのエッジ位置とのずれ量を算出するずれ量算出部と、
当該図形パターンの線幅が特定できる場合に、ずれ量を線幅のサイズに依存して予め設定された補正量の１／２の値を用いて補正する線幅依存補正部と、
当該図形パターンの線幅が特定できる場合に補正量の１／２の値を用いて補正された補正ずれ量が第１の判定閾値を超えるかどうかを判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする。
【0011】
本発明の一態様のパターン検査方法は、
電子ビームを用いて、基板上に形成される図形パターンの２次電子画像を取得し、
図形パターンの元になる設計パターンの線幅を予め設定された一律サイジング量を用いてリサイズし、
線幅がリサイズされた設計パターンのデータを画像展開して、２次電子画像に対応する参照画像を作成し、
２次電子画像内の図形パターンの線幅を線幅のサイズに依存して予め設定された補正量を用いて補正し、
参照画像内の図形パターンの線幅と、２次電子画像内の補正量を用いて補正された対応する図形パターンの線幅と、を比較し、比較された結果を出力する、
ことを特徴とする。
電子ビームを用いて、基板上に形成される図形パターンの２次電子画像を取得し、
図形パターンの元になる設計パターンの線幅を予め設定された一律サイジング量を用いてリサイズし、
線幅がリサイズされた設計パターンのデータを画像展開して、２次電子画像に対応する参照画像を作成し、
２次電子画像内の図形パターンの線幅を線幅のサイズに依存して予め設定された補正量を用いて補正し、
参照画像内の図形パターンの線幅と、２次電子画像内の補正量を用いて補正された対応する図形パターンの線幅と、を比較し、比較された結果を出力する、
ことを特徴とする。
【0012】
本発明の他の態様のパターン検査方法は、
電子ビームを用いて、基板上に形成される図形パターンの２次電子画像を取得し、
図形パターンの元になる設計パターンの線幅を予め設定された一律サイジング量を用いてリサイズし、
線幅がリサイズされた設計パターンのデータを画像展開して、２次電子画像に対応する参照画像を作成し、
参照画像内の図形パターンのエッジ位置と２次電子画像内の対応する図形パターンのエッジ位置とのずれ量を算出し、
当該図形パターンの線幅が特定できる場合に、ずれ量を線幅のサイズに依存して予め設定された補正量の１／２の値を用いて補正し、
当該図形パターンの線幅が特定できる場合に補正量の１／２の値を用いて補正された補正ずれ量が第１の判定閾値を超えるかどうかを判定し、判定結果を出力する、
ことを特徴とする。
電子ビームを用いて、基板上に形成される図形パターンの２次電子画像を取得し、
図形パターンの元になる設計パターンの線幅を予め設定された一律サイジング量を用いてリサイズし、
線幅がリサイズされた設計パターンのデータを画像展開して、２次電子画像に対応する参照画像を作成し、
参照画像内の図形パターンのエッジ位置と２次電子画像内の対応する図形パターンのエッジ位置とのずれ量を算出し、
当該図形パターンの線幅が特定できる場合に、ずれ量を線幅のサイズに依存して予め設定された補正量の１／２の値を用いて補正し、
当該図形パターンの線幅が特定できる場合に補正量の１／２の値を用いて補正された補正ずれ量が第１の判定閾値を超えるかどうかを判定し、判定結果を出力する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明の一態様によれば、測定される画像と参照画像との線幅誤差を抑制できる。よって、疑似欠陥を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実施の形態１における検査装置の構成の一例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】実施の形態１におけるマルチビームのスキャン動作を説明するための図である。
【図5】実施の形態１における比較回路の内部構成の一例を示すブロック図である。
【図6】実施の形態１における補正量算出回路の内部構成の一例を示すブロック図である。
【図7】実施の形態１における基準線幅の測定画像のプロファイルと基準線幅の設計パターンデータと一律サイジング後の設計パターンデータとの一例を示す図である。
【図8】実施の形態１における基準線幅以外の線幅の測定画像のプロファイルと基準線幅以外の線幅の設計パターンデータと一律サイジング後の設計パターンデータとの一例を示す図である。
【図9】実施の形態１における線幅サイズ毎の一律サイジング量と線幅依存補正量との一例を示す表である。
【図10】実施の形態１における線幅測定時の補正量の一例を示す図である。
【図11】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12】実施の形態１における基準線幅の図形パターンの線幅と設計パターンの線幅と一律サイジングされた設計パターンの線幅と一律補正後の設計パターンの線幅と一律補正及び線幅依存補正後の実パターンの線幅との一例を示す図である。
【図13】実施の形態１における基準線幅以外の図形パターンの線幅と設計パターンの線幅と一律サイジングされた設計パターンの線幅と一律補正後の設計パターンの線幅と一律補正及び線幅依存補正後の実パターンの線幅との一例を示す図である。
【図14】実施の形態１における基準線幅以外の図形パターンの線幅と設計パターンの線幅と一律サイジングされた設計パターンの線幅と一律補正後の設計パターンの線幅と一律補正及び線幅依存補正後の実パターンの線幅との他の一例を示す図である。
【図15】実施の形態１における実パターンの線幅と設計パターンの線幅との一例を示す図である。
【図16】実施の形態１における実パターンのエッジと設計パターンのエッジとの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、実施の形態では、検査装置の一例として、電子ビーム検査装置について説明する。また、実施の形態では、複数の電子ビームによるマルチビームを用いて画像を取得する検査装置について説明するが、これに限るものではない。１本の電子ビームによるシングルビームを用いて画像を取得する検査装置であっても構わない。
【0016】
［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の一例を示す構成図である。図１において、基板１０１に形成された複数の図形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（２次電子画像取得機構）、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、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）、主偏向器２０８、副偏向器２０９、ビームセパレーター２１４、偏向器２１８、電磁レンズ２２４、電磁レンズ２２６、及びマルチ検出器２２２が配置されている。図１の例において、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）、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９は、マルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に照射する１次電子光学系を構成する。ビームセパレーター２１４、偏向器２１８、電磁レンズ２２４、及び電磁レンズ２２６は、マルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２に照射する２次電子光学系を構成する。
図１は、実施の形態１における検査装置の構成の一例を示す構成図である。図１において、基板１０１に形成された複数の図形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（２次電子画像取得機構）、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、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）、主偏向器２０８、副偏向器２０９、ビームセパレーター２１４、偏向器２１８、電磁レンズ２２４、電磁レンズ２２６、及びマルチ検出器２２２が配置されている。図１の例において、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）、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９は、マルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に照射する１次電子光学系を構成する。ビームセパレーター２１４、偏向器２１８、電磁レンズ２２４、及び電磁レンズ２２６は、マルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２に照射する２次電子光学系を構成する。
【0017】
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。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。
【0018】
制御系回路１６０では、検査装置１００全体を制御する制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、ステージ制御回路１１４、レンズ制御回路１２４、ブランキング制御回路１２６、偏向制御回路１２８、補正量算出回路１３０、サイジング処理回路１３２、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、モニタ１１７、及びメモリ１１８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。
【0019】
また、検出回路１０６は、チップパターンメモリ１２３に接続される。チップパターンメモリ１２３は、比較回路１０８及び補正量算出回路１３０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、ステージ１０５が移動可能となっている。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次電子ビームの光軸（電子軌道中心軸）に直交する面に対して、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向が設定される。
【0020】
電磁レンズ２０２、電磁レンズ２０５、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、電磁レンズ２２４、電磁レンズ２２６、及びビームセパレーター２１４は、レンズ制御回路１２４により制御される。また、一括ブランキング偏向器２１２は、２極以上の電極により構成され、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、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、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、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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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、一方が２以上の整数、他方が１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、理想的には共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、理想的に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、ｍ１×ｎ１本（＝Ｎ本）のマルチ１次電子ビーム２０が形成されることになる。
【0024】
次に、検査装置１００における画像取得機構１５０の動作について説明する。
【0025】
電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、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。
【0026】
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の各ビームのクロスオーバー位置（各ビームの中間像位置）に配置されたビームセパレーター２１４を通過して電磁レンズ２０７（対物レンズ）に進む。そして、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（合焦）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た（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。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、検査用（画像取得用）のマルチ１次電子ビーム２０が形成される。
【0027】
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。
【0028】
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、ビームセパレーター２１４に進む。
【0029】
ここで、ビームセパレーター２１４として、例えばＥ×Ｂ分離器を用いると好適である。ビームセパレーター（Ｅ×Ｂ分離器）２１４は、電界を発生させる、２極以上の複数の電極と、磁界を発生させる、それぞれコイルを有する２極以上の複数の磁極とを有している。複数の電極は、対向する２極の電極を含む。複数の磁極は、対向する２極の磁極を含む。ビームセパレーター２１４は、マルチ１次電子ビーム２０の中心ビームが進む方向（電子軌道中心軸）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。ビームセパレーター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、ビームセパレーター２１４に下側から侵入してくるマルチ２次電子ビーム３００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から分離する。
【0030】
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、偏向器２１８によって、さらに曲げられ、電磁レンズ２２４，２２６によって、屈折させられながらマルチ検出器２２２に投影される。マルチ検出器２２２は、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２次電子を検出する。具体的には、マルチ検出器２２２は、投影されたマルチ２次電子ビーム３００を検出する。マルチ検出器２２２には、反射電子及び２次電子が投影されても良いし、反射電子は途中で発散してしまい残った２次電子が投影されても良い。マルチ検出器２２２は、２次元センサを有する。そして、マルチ２次電子ビーム３００の各２次電子が２次元センサのそれぞれ対応する領域に衝突して、電子を発生し、２次電子画像データを画素毎に生成する。言い換えれば、マルチ検出器２２２には、マルチ１次電子ビーム２０の１次電子ビーム毎に、検出センサが配置される。そして、各１次電子ビームの照射によって放出された対応する２次電子ビームを検出する。よって、マルチ検出器２２２の複数の検出センサの各検出センサは、それぞれ担当する１次電子ビームの照射に起因する画像用の２次電子ビームの強度信号を検出することになる。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。
【0031】
図３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３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、スキャナ等）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。
【0032】
図４は、実施の形態１におけるマルチビームのスキャン動作を説明するための図である。図４の例では、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。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４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の各ビームは、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。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、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、副偏向器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。そして、１つのサブ照射領域２９のスキャンが終了したら、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照射位置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２次電子画像が取得される。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。
【0033】
なお、図４に示すように、各サブ照射領域２９が矩形の複数のフレーム領域３０に分割され、フレーム領域３０単位の２次電子画像（被検査画像）が検査に使用される。図４の例では、１つのサブ照射領域２９が、例えば４つのフレーム領域３０に分割される場合を示している。但し、分割される数は４つに限るものではない。その他の数に分割されても構わない。
【0034】
なお、例えばｘ方向に並ぶ複数のチップ３３２を同じグループとして、グループ毎に例えばｙ方向に向かって所定の幅で複数のストライプ領域３２に分割されるようにしても好適である。そして、ストライプ領域３２間の移動は、チップ３３２毎に限るものではなく、グループ毎に行っても好適である。
【0035】
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主偏向器２０８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、例えば偏向器２１８は、マルチ２次電子ビーム３００を一括偏向する。
【0036】
実施の形態１では、検査処理に先立って、設計パターンの線幅を線幅サイズに関わらず一律にリサイズするための一律サイジング量と、一律サイジング後の設計パターンを画像展開した図形パターンの線幅と測定画像（２次電子画像）の図形パターンの線幅との線幅サイズに応じた誤差を補正するための線幅依存補正量とを求めておく。一律サイジング量と線幅依存補正量との取得は、評価基板を用いる。評価基板上には、線幅サイズの異なる複数の評価用図形パターンが形成される。例えば、１００ｎｍ、８０ｎｍ、６０ｎｍ、３０ｎｍ、及び２０ｎｍの線幅を持った複数の評価用図形パターンが形成される。また、評価基板に形成された複数の評価用図形パターンの元となる評価用設計パターンデータが磁気ディスク装置１０９に格納される。
【0037】
そして、画像取得機構１５０は、評価基板をステージ１０５上に載置し、評価基板に形成された複数の評価用図形パターンの２次電子画像（評価用測定画像）を取得する。
【0038】
まず、評価基板の複数の評価用図形パターンの少なくとも１つが形成された領域を含むストライプ領域３２をスキャン可能な位置にステージ１０５を移動させる。画像取得機構１５０は、かかるストライプ領域３２の画像を取得する。ここでは、例えば、評価基板のかかるストライプ領域３２にマルチ１次電子ビーム２０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を検出することにより、複数の評価用図形パターンの少なくとも１つが形成された領域を含むストライプ領域３２の２次電子画像（評価用測定画像）を取得する。複数の評価用図形パターンが複数のストライプ領域に分かれて形成される場合には、複数の評価用図形パターンのいずれかが形成される各ストライプ領域の２次電子画像（評価用測定画像）を取得する。上述したように、マルチ検出器２２２には、反射電子及び２次電子が投影されても良いし、反射電子は途中で発散してしまい残った２次電子（マルチ２次電子ビーム３００）が投影されても良い。
【0039】
上述したように、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は、マルチ検出器２２２で検出される。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、得られた評価用測定画像データは、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。
【0040】
また、参照画像作成回路１１２は、評価基板の複数の評価用図形パターンの形成の基となる評価用設計パターンデータを画像展開して、複数の評価用図形パターンの評価用測定画像に対応する評価用参照画像を作成する。具体的には、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して評価用設計パターンデータを読み出し、読み出された評価用設計パターンデータに定義された対応する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（画像展開）して評価用設計画像を作成する。
【0041】
ここで、評価用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）、及び辺の長さ、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（ベクトルデータ）が格納されている。
【0042】
参照画像作成回路１１２は、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１／２８（＝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、画素毎に８ビットの占有率データの評価用設計画像を作成する。
【0043】
次に、参照画像作成回路１１２は、対象の評価用測定画像に対応する評価用設計画像に所定の画像処理フィルタを用いてフィルタ処理を行うことで、対象の評価用測定画像に対応する評価用参照画像を作成する。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評価用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。作成された評価用参照画像の画像データは比較回路１０８に出力される。
【0044】
図５は、実施の形態１における比較回路の内部構成の一例を示すブロック図である。図５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、エッジ抽出部５４、エッジ抽出部５６、位置合わせ部５８、線幅算出部６０、線幅算出部６２、一律補正部６４、一律補正部６６、線幅依存補正部６８、比較部７０、エッジずれ量算出部７２、線幅依存補正部７４、及び位置ずれ判定部７６が配置される。エッジ抽出部５４、エッジ抽出部５６、位置合わせ部５８、線幅算出部６０、線幅算出部６２、一律補正部６４、一律補正部６６、線幅依存補正部６８、比較部７０、エッジずれ量算出部７２、線幅依存補正部７４、及び位置ずれ判定部７６といった各「～部」は、処理回路を含み、この処理回路には、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）を用いても良いエッジ抽出部５４、エッジ抽出部５６、位置合わせ部５８、線幅算出部６０、線幅算出部６２、一律補正部６４、一律補正部６６、線幅依存補正部６８、比較部７０、エッジずれ量算出部７２、線幅依存補正部７４、及び位置ずれ判定部７６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。
【0045】
比較回路１０８内に入力された評価用測定画像のデータは記憶装置５０に格納される。また、比較回路１０８内に入力された評価用参照画像のデータは記憶装置５２に格納される。実施の形態１では、例えばフレーム領域３０毎の２次電子画像を用いる。例えば、サブ照射領域２９を４つのフレーム領域３０に分割する。フレーム領域３０として、例えば、５１２×５１２画素の領域を用いる。
【0046】
エッジ抽出部５４は、フレーム領域３０毎の評価用測定画像（評価用フレーム画像）内の複数の評価用図形パターンのエッジ（輪郭線）を抽出する。また、エッジ抽出部５６は、フレーム領域３０毎の評価用参照画像内の複数の評価用図形パターンのエッジ（輪郭線）を抽出する。エッジの抽出手法は、従来と同様で構わない。例えば、画像の信号強度（階調値）のプロファイルの最大勾配位置をエッジ位置として抽出すると好適である。言い換えれば、画像を微分フィルタでフィルタ処理して微分強度が最大となる位置をサブ画素単位で抽出すると好適である。
【0047】
なお、上述した例では、設計パターンデータを画像展開した参照画像から各エッジを抽出しているが、これに限るものではない。画像展開前の各フレーム領域３０内に配置される評価用設計パターンデータから評価用の複数の評価用図形パターンのエッジ（輪郭線）を抽出しても構わない。
【0048】
位置合わせ部５８は、評価用フレーム画像内で抽出された各エッジ位置と評価用参照画像内で抽出された各エッジ位置との位置合わせを行う。例えば、微分強度が最大となる位置同士の位置を合わせると好適である。
【0049】
線幅算出部６０は、評価用フレーム画像内で抽出された対となるエッジペア間の幅を評価用図形パターンの測定線幅として算出する。同様に、線幅算出部６２は、評価用参照画像内で抽出された対となるエッジペア間の幅を評価用図形パターンの設計線幅として算出する。線幅サイズの異なる複数の評価用図形パターンの算出された測定線幅と設計線幅の線幅データは、補正量算出回路１３０に出力される。なお、比較回路１０８内において、一律サイジング量と線幅依存補正量とを共にゼロとして、一律補正部６４、一律補正部６６、及び線幅依存補正部６８での後述する各処理を実施した後の線幅データを補正量算出回路１３０に出力しても構わない。
【0050】
図６は、実施の形態１における補正量算出回路の内部構成の一例を示すブロック図である。図６において、補正量算出回路１３０内には、磁気ディスク装置等の記憶装置４０，４２，４５，４８、一律サイジング量算出部４４、及び線幅依存補正量算出部４６が配置される。一律サイジング量算出部４４、及び線幅依存補正量算出部４６といった各「～部」は、処理回路を含み、この処理回路には、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。一律サイジング量算出部４４、及び線幅依存補正量算出部４６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。
【0051】
補正量算出回路１３０内に入力された測定線幅データは記憶装置４０に格納される。同様に参照線幅データは記憶装置４２に格納される。
【0052】
一律サイジング量算出部４４は、被検査基板に形成される図形パターンの基となる設計パターンの線幅を線幅サイズに関わらず一律にリサイズするための一律サイジング量ΔＷを算出する。
【0053】
図７は、実施の形態１における基準線幅の測定画像のプロファイルと基準線幅の設計パターンデータと一律サイジング後の設計パターンデータとの一例を示す図である。図７（ａ）では、測定画像の基準線幅の図形パターン１１の階調値プロファイルと基準線幅の設計パターンの形状データとを示している。図７（ａ）では、評価用参照画像内の評価用設計パターンの画像データが示される代わりに、画像展開前の評価用設計パターン１２の形状データが示されている。評価用参照画像内の評価用設計パターンの線幅は、画像展開前の評価用設計パターンデータの線幅と実質的に同一になる。実施の形態１では、基準線幅を予め設定しておく。例えば、アンカーパターンの線幅を基準線幅と設定する。或いは、例えば、被検査基板に形成される複数の図形パターンのうち、多く形成される図形パターンの線幅を基準線幅に設定すると好適である。評価基板には、設定される基準線幅を含む線幅サイズの異なる複数の評価用図形パターンを形成しておくと好適である。評価基板に形成された、例えば、１００ｎｍ、８０ｎｍ、６０ｎｍ、３０ｎｍ、及び２０ｎｍの線幅を持った複数の評価用図形パターンのうち、例えば１００ｎｍを基準線幅として設定する。
【0054】
一律サイジング量算出部４４は、一律サイジング量ΔＷとして、基準線幅サイズの図形パターン１１が配置された評価基板から取得される評価用フレーム画像（２次電子画像）内の基準線幅サイズの図形パターン１１の線幅と、当該評価用フレーム画像（２次電子画像）に対応する評価用参照画像内の基準サイズの図形パターンの線幅との差を算出する。或いは、一律サイジング量算出部４４は、一律サイジング量ΔＷとして、基準線幅サイズの図形パターンが配置された評価基板から取得される評価用フレーム画像（２次電子画像）内の基準線幅サイズの図形パターン１１の線幅と、当該評価用フレーム画像（２次電子画像）に対応するフレーム領域内の基準サイズの設計パターン１２の線幅との差を算出しても良い。一律サイジング量を基準線幅の設計パターンの線幅に加算すれば、加算後の設計パター１４の線幅（設計線幅２）は、図７（ｂ）に示すように、基準線幅の測定線幅に合わせることができる。
【0055】
算出された一律サイジング量ΔＷは、記憶装置４５に格納される。
【0056】
また、一律サイジング量を算出する場合に、基準線幅サイズの１つの図形パターン１１で算出された結果で判断するのではなく、基準線幅サイズの複数の図形パターン１１で算出された複数の結果の統計値、例えば、平均値、最大値、最小値、或いは中央値を一律サイジング量として求めても好適である。
【0057】
また、上述した例では、１つの線幅サイズ（ここでは１００ｎｍ）を基準線幅に設定する場合を示したがこれに限るものではない。例えば、１００ｎｍ及び８０ｎｍといった複数の線幅サイズを基準線幅に設定しても良い。かかる場合には、１００ｎｍにおける一律サイジング量と８０ｎｍにおける一律サイジング量との統計値、例えば、平均値を一律サイジング量としても構わない。
【0058】
図８は、実施の形態１における基準線幅以外の線幅の測定画像のプロファイルと基準線幅以外の線幅の設計パターンデータと一律サイジング後の設計パターンデータとの一例を示す図である。図８（ａ）では、測定画像の基準線幅以外の線幅の図形パターンの階調値プロファイルと基準線幅以外の線幅の設計パターンの形状データとを示している。図８（ａ）の例では、基準線幅を１００ｎｍとした場合の６０ｎｍの線幅の評価用図形パターンについて示している。図８（ａ）の例では、測定画像の６０ｎｍの図形パターンの線幅（測定線幅）は６０ｎｍとなり、設計パターンの線幅に一致する場合を示している。しかし、線幅に関係なく一律に、一律サイジング量を設計パターンの線幅に加算すると、加算後の設計パターの線幅（設計線幅２）は、例えば６１ｎｍとなり、図８（ｂ）に示すように、測定線幅からずれてしまう。図８（ａ）の例では、基準線幅を１００ｎｍとした場合における６０ｎｍの線幅について示したが、他の線幅サイズでもそれぞれの線幅サイズに応じた誤差が生じ得る。
【0059】
そこで、線幅依存補正量算出部４６は、一律サイジング後の設計パターンを画像展開した図形パターンの線幅と測定画像（２次電子画像）の図形パターンの線幅との線幅サイズに応じた誤差を補正するための線幅依存補正量ｐ（ｗ）を算出する。
【0060】
線幅依存補正量算出部４６は、線幅のサイズに依存する補正量（線幅依存補正量ｐ（ｗ））として、線幅サイズの異なる複数の図形パターンが配置された評価基板から取得される２次電子画像内の各線幅サイズに対応する複数の図形パターンの線幅と、複数の図形パターンの元になる複数の設計パターンが一律サイジング量を用いてリサイズされた複数の設計パターンのデータを画像展開して得られる１つ以上の参照画像内の各線幅サイズに対応する複数の図形パターンの線幅との差を演算する。評価基板にない線幅サイズについては、２以上の線幅サイズの差を用いて線形補間した値を演算する。図８（ａ）の例では、一律サイジング量が１ｎｍである場合、加算後の設計パターンの線幅は６１ｎｍになる。よって、測定線幅の６０ｎｍに合わせるために加算後の設計パターンの線幅から減算するための線幅依存補正量は１ｎｍとなる。
【0061】
或いは、線幅依存補正量算出部４６は、線幅のサイズに依存する補正量（線幅依存補正量ｐ（ｗ））として、線幅サイズの異なる複数の図形パターンが配置された評価基板から取得される２次電子画像内の各線幅サイズに対応する複数の図形パターンの線幅と、複数の図形パターンの元になる複数の設計パターンが一律サイジング量を用いてリサイズされた画像展開前の複数の設計パターンの線幅との差を算出しても良い。かかる場合も、評価基板にない線幅サイズについては、２以上の線幅サイズの差を用いて線形補間した値を演算する。
【0062】
算出された線幅依存補正量ｐ（ｗ）は、記憶装置４８に格納される。
【0063】
図９は、実施の形態１における線幅サイズ毎の一律サイジング量と線幅依存補正量との一例を示す表である。図９の例では、基準線幅となる１００ｎｍについて、測定線幅が１０１ｎｍとなるので設計線幅の１００ｎｍとの差となる一律サイジング量が１ｎｍとなり、線幅依存補正量はゼロとなる。線幅８０ｎｍについては、測定線幅が８１ｎｍとなり、一律サイジング量が１ｎｍなので、加算後の設計線幅２は測定線幅と同一になるため線幅依存補正量はゼロとなる。線幅６０ｎｍについては、測定線幅が６０ｎｍとなり、一律サイジング量が１ｎｍなので、加算後の設計線幅２は６１ｎｍとなり、測定線幅と同一にするためには設計線幅２から減算する線幅依存補正量は１ｎｍとなる。線幅３０ｎｍについては、測定線幅が２９ｎｍとなり、一律サイジング量が１ｎｍなので、加算後の設計線幅２は３１ｎｍとなり、測定線幅と同一にするためには設計線幅２から減算する線幅依存補正量は２ｎｍとなる。線幅２０ｎｍについては、測定線幅が１８ｎｍとなり、一律サイジング量が１ｎｍなので、加算後の設計線幅２は２１ｎｍとなり、測定線幅と同一にするためには設計線幅２から減算する線幅依存補正量は３ｎｍとなる。
【0064】
図１０は、実施の形態１における線幅測定時の補正量の一例を示す図である。図１０の例では、線幅サイズ毎に、一律サイジング量と線幅依存補正量とを示している。図１０に示すように、線幅サイズが基準線幅から離れるのに伴い、線幅依存補正量が大きくなる。図１０の例では、基準線幅に対して線幅サイズが小さくなるのに応じて線幅依存補正量が大きくなる。上述したように、評価基板にない線幅サイズの線幅依存補正量については、２以上の線幅サイズの線幅依存補正量を用いて線形補間した値を用いれば良い。
【0065】
以上のように、一律サイジング量と複数の線幅サイズに対する線幅依存補正量とを予め求めて置き、記憶装置に格納しておく。その後で、検査対象の基板１０１に対する実際の検査処理を開始する。
【0066】
図１１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１１において、実施の形態１における検査方法は、２次電子画像取得工程（スキャン工程）（Ｓ１０２）と、一律サイジング処理工程（Ｓ１０４）と、参照画像作成工程（Ｓ１０６）と、エッジ抽出工程（Ｓ１１０）と、エッジ抽出工程（Ｓ１１２）と、位置合わせ工程（Ｓ１２０）と、線幅算出工程（Ｓ１３０）と、線幅算出工程（Ｓ１３２）と、一律補正工程（Ｓ１３４）と、一律補正工程（Ｓ１３６）と、線幅依存補正工程（Ｓ１３８）と、比較工程（Ｓ１４０）と、エッジずれ量算出工程（Ｓ１５０）と、線幅依存補正工程（Ｓ１５２）と、位置ずれ判定工程（Ｓ１６０）と、いう一連の工程を実施する。
【0067】
なお、線幅検査を実施するがエッジ位置ずれ検査を実施しない場合には、エッジずれ量算出工程（Ｓ１５０）と、線幅依存補正工程（Ｓ１５２）と、位置ずれ判定工程（Ｓ１６０）とを省略しても構わない。逆に、エッジ位置ずれ検査を実施するが線幅検査を実施しない場合には、線幅算出工程（Ｓ１３０）と、線幅算出工程（Ｓ１３２）と、一律補正工程（Ｓ１３４）と、一律補正工程（Ｓ１３６）と、線幅依存補正工程（Ｓ１３８）と、比較工程（Ｓ１４０）と、を省略しても構わない。
【0068】
２次電子画像取得工程（スキャン工程）（Ｓ１０２）として、２次電子画像取得機構１５０は、電子ビームを用いて、基板１０１上に形成される図形パターンの測定画像（２次電子画像）を取得する。具体的には、画像取得機構１５０は、複数の図形パターンが形成された基板１０１上を電子ビームで走査することにより電子光学画像（２次電子画像）を取得する。ここでは、複数の図形パターンが形成された基板１０１にマルチ１次電子ビーム２０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を検出することにより、基板１０１の２次電子画像を取得する。上述したように、マルチ検出器２２２には、反射電子及び２次電子が投影されても良いし、反射電子は途中で発散してしまい残った２次電子（マルチ２次電子ビーム３００）が投影されても良い。
【0069】
上述したように、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は、マルチ検出器２２２で検出される。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：電子光学画像データ）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。
【0070】
一律サイジング処理工程（Ｓ１０４）として、サイジング処理回路１３２（一律サイジング処理部）は、図形パターンの元になる設計パターンの線幅を予め設定された一律サイジング量を用いてリサイズする（一律サイジング処理を行う）。記憶装置１０９には、基板１０１に形成された複数の図形パターンの元になる複数の設計パターンのデータが格納されている。サイジング処理回路１３２は、記憶装置１０９から対象の設計パターンデータを読み出し、図７（ａ）に示したように、画像展開前の設計パターンの線幅に一律サイジング量ΔＷを加算するリサイズを行う。具体的には、サイジング処理回路１３２は、線幅サイズに関わらず一律に、画像展開前の設計パターンの両端に一律サイジング量の１／２ずつを加算するリサイズを行う。リサイズ後の設計パターンの設計線幅２は、基準線幅について図７（ｂ）に示すように測定線幅と一致することになる。しかしながら、基準線幅とは異なる線幅サイズの図形パターンについては、図８（ｂ）に示すように、リサイズ後の設計パターンの設計線幅２は、測定線幅からずれてしまう。例えば６０ｎｍの線幅の図形パターンでは、リサイズ後の設計パターンの設計線幅２は、測定線幅よりも１ｎｍ大きくなる。基準線幅とは異なる他の線幅サイズの図形パターンについても、リサイズ後の設計パターンの設計線幅２は、測定線幅からずれてしまう場合がある。
【0071】
参照画像作成工程（Ｓ１０６）として、参照画像作成回路１１２（参照画像作成部）は、線幅がリサイズされた設計パターンのデータを画像展開して、２次電子画像に対応する参照画像を作成する。上述したように、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を読み出し、読み出された設計パターンデータに定義された各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換する。
【0072】
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。
【0073】
参照画像作成回路１１２は、例えばフレーム領域３０毎に、図形毎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して作成する。かかるマス目（検査画素）は、測定データの画素に合わせればよい。
【0074】
次に、参照画像作成回路１１２は、測定画像毎に対象の測定画像に対応する設計画像に所定の画像処理フィルタを用いてフィルタ処理を行うことで、対象の測定画像に対応する参照画像を作成する。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像データは比較回路１０８に出力される。
【0075】
比較回路１０８内に入力された測定画像のデータは記憶装置５０に格納される。また、比較回路１０８内に入力された、参照画像のデータは記憶装置５２に格納される。比較回路１０８では、例えばフレーム領域３０毎の被検査画像と参照画像とを比較する。フレーム領域３０は、例えば、サブ照射領域２９が２×２の４つの領域に分割された各領域に相当する。フレーム領域３０として、例えば、５１２×５１２画素の領域を用いる。
【0076】
エッジ抽出工程（Ｓ１１０）として、エッジ抽出部５４は、フレーム領域３０毎に、対象となるフレーム領域の測定画像（フレーム画像３１）内に配置される複数の図形パターンのエッジ（輪郭線）を抽出する。エッジの抽出手法は、従来と同様で構わない。具体的には、フレーム画像３１内の画素値（階調値）が特定の値にある位置をエッジ位置としてサブ画素単位で抽出する。例えば、画像の信号強度（階調値）のプロファイルの最大勾配位置をエッジ位置として抽出すると好適である。言い換えれば、画像を微分フィルタでフィルタ処理して微分強度が最大となる位置をサブ画素単位で抽出すると好適である。
【0077】
エッジ抽出工程（Ｓ１１２）として、エッジ抽出部５６は、フレーム領域３０毎の参照画像内の複数の図形パターンのエッジ（輪郭線）を抽出する。エッジの抽出手法は、エッジ抽出工程（Ｓ１１０）と同様で良い。
【0078】
或いは、エッジ抽出部５６は、画像展開前の各フレーム領域３０内に配置される設計パターンデータから複数の図形パターンのエッジ（輪郭線）を抽出しても構わない。
【0079】
位置合わせ工程（Ｓ１２０）として、位置合わせ部５８は、フレーム画像３１内で抽出された各エッジ位置と参照画像内で抽出された各エッジ位置との位置合わせを行う。例えば、微分強度が最大となる位置同士ができるだけ合うように画像同士を相対的に移動させる。フレーム画像と参照画像の一方だけを移動させても良いし、両方を移動させても良い。例えば、フレーム画像を移動させることで位置合わせを行う。例えば、エッジ位置の階調差の合計若しくはエッジ位置の階調差の２乗和が最小になるようにフレーム画像と参照画像とを位置合わせする。実施の形態１では、事前に一律サイジング処理工程（Ｓ１０４）を行っているので、少なくとも基準線幅の図形パターンについては、設計線幅と測定線幅が一致する。基準線幅は、アンカーパターン若しくは画像内により多く配置される図形パターンの線幅が用いられる。よって、両画像内に一致する多くのエッジを存在させることができる。このように、一律サイジング処理工程（Ｓ１０４）を行うことで、位置合わせをやり易くできる。
【0080】
線幅算出工程（Ｓ１３０）として、線幅算出部６０は、フレーム画像３１内で抽出された対となるエッジペア間の幅を図形パターンの測定線幅として算出する。
【0081】
線幅算出工程（Ｓ１３２）として、線幅算出部６２は、参照画像内で抽出された対となるエッジペア間の幅を図形パターンの設計線幅として算出する。
【0082】
以上により得られる設計線幅には、一律サイジング量がリサイズによって加算されている。よって、本来の線幅ではない。また、測定線幅には、電子光学系の影響等による誤差が含まれているかもしれない。そこで、実施の形態１では、以下のように補正する。
【0083】
一律補正工程（Ｓ１３４）として、一律補正部６４（第１の一律補正部）は、一律サイジング量ΔＷを用いて測定画像（２次電子画像）内の図形パターンの線幅を補正する。具体的には、フレーム画像３１（２次電子画像）内の各図形パターンの線幅から一律に、一律サイジング量ΔＷを減算する。
【0084】
一律補正工程（Ｓ１３６）として、一律補正部６６（第２の一律補正部）は、一律サイジング量ΔＷを用いて参照画像内の図形パターンの線幅を補正する。具体的には、参照画像内の各図形パターンの線幅から一律に、一律サイジング量ΔＷを減算する。
【0085】
図１２は、実施の形態１における基準線幅の図形パターンの線幅と設計パターンの線幅と一律サイジングされた設計パターンの線幅と一律補正後の設計パターンの線幅と一律補正及び線幅依存補正後の実パターンの線幅との一例を示す図である。図１２に示すように、例えば１００ｎｍを基準線幅とする図形パターンでは、測定線幅が１０１ｎｍであったため、１ｎｍの一律サイジング量を減算する一律補正によって、測定線幅が１００ｎｍになる。一方、１００ｎｍの設計線幅が一律サイジング処理によって１０１ｎｍにリサイズされたため、１ｎｍの一律サイジング量を減算する一律補正によって、設計線幅が１００ｎｍになる。よって、本来の設計線幅に戻すことができる。
【0086】
図１３は、実施の形態１における基準線幅以外の図形パターンの線幅と設計パターンの線幅と一律サイジングされた設計パターンの線幅と一律補正後の設計パターンの線幅と一律補正及び線幅依存補正後の実パターンの線幅との一例を示す図である。図１３に示すように、例えば６０ｎｍの線幅の図形パターンでは、６０ｎｍの設計線幅が一律サイジング処理によって６１ｎｍにリサイズされたため、１ｎｍの一律サイジング量を減算する一律補正によって、設計線幅が６０ｎｍになる。よって、本来の設計線幅に戻すことができる。これに対して、測定線幅が６０ｎｍであったのに対し、１ｎｍの一律サイジング量を減算する一律補正によって、測定線幅が５９ｎｍになってしまう。よって、誤差が生じてしまう。
【0087】
図１４は、実施の形態１における基準線幅以外の図形パターンの線幅と設計パターンの線幅と一律サイジングされた設計パターンの線幅と一律補正後の設計パターンの線幅と一律補正及び線幅依存補正後の実パターンの線幅との他の一例を示す図である。図１４に示すように、例えば３０ｎｍの線幅の図形パターンでは、３０ｎｍの設計線幅が一律サイジング処理によって３１ｎｍにリサイズされたため、１ｎｍの一律サイジング量を減算する一律補正によって、設計線幅が３０ｎｍになる。よって、本来の設計線幅に戻すことができる。これに対して、測定線幅が２９ｎｍであったのに対し、１ｎｍの一律サイジング量を減算する一律補正によって、測定線幅が２８ｎｍになってしまう。よって、誤差が生じてしまう。そこで、実施の形態１では、以下のように補正する。
【0088】
線幅依存補正工程（Ｓ１３８）として、線幅依存補正部６８（補正部）は、フレーム画像３１（２次電子画像）内の図形パターンの線幅を線幅のサイズに依存して予め設定された線幅依存補正量ｐ（ｗ）を用いて補正する。ここでは、線幅依存補正部６８は、フレーム画像３１（２次電子画像）内の一律サイジング量を用いて補正された図形パターンの線幅を線幅のサイズに依存して予め設定された線幅依存補正量ｐ（ｗ）を用いて補正する。具体的には、各測定線幅に線幅サイズに応じた線幅依存補正量を加算する。予め設定された線幅サイズ以外の線幅サイズの線幅依存補正量は、２つ以上の線幅サイズの線幅依存補正量を用いて補間した値を用いれば良い。
【0089】
図１２の例では、基準線幅の図形パターンなので、線幅依存補正量ｐ（ｗ）はゼロである。よって、線幅依存補正後の測定線幅は、１００ｎｍとなる。
【0090】
図１３の例では、基準線幅から外れた６０ｎｍの線幅の図形パターンなので、線幅依存補正量は１ｎｍである。１ｎｍの一律サイジング量ΔＷを減算する一律補正によって、測定線幅が５９ｎｍになった測定線幅に線幅依存補正量ｐ（ｗ）の１ｎｍを加算することによって測定線幅を６０ｎｍに補正できる。
【0091】
図１４の例では、基準線幅から外れた３０ｎｍの線幅の図形パターンなので、線幅依存補正量は２ｎｍである。１ｎｍの一律サイジング量ΔＷを減算する一律補正によって、測定線幅が２８ｎｍになった測定線幅に線幅依存補正量ｐ（ｗ）の２ｎｍを加算することによって測定線幅を３０ｎｍに補正できる。
【0092】
実施の形態１では、線幅依存補正工程（Ｓ１３８）後の測定線幅を実パターンの線幅とする。
【0093】
比較工程（Ｓ１４０）として、比較部７０は、参照画像内の図形パターンの線幅と、フレーム画像３１（２次電子画像）内の線幅依存補正量を用いて補正された対応する図形パターンの線幅と、を比較する。ここでは、比較部７０は、フレーム画像３１内の一律サイジング量ΔＷを用いて補正されると共に線幅依存補正量ｐ（ｗ）を用いて補正された図形パターンの線幅と、参照画像内の一律サイジング量ΔＷを用いて補正された図形パターンの線幅とを比較する。例えば、測定線幅と設計線幅との差の絶対値が判定閾値よりも大きい場合に欠陥と判定する。或いは、例えば、測定線幅から設計線幅を差し引いた差が判定閾値の範囲から外れた場合に欠陥と判定する。比較結果は、磁気ディスク装置１０９、或いは／及びモニタ１１７に出力される、或いは／及び図示しない外部Ｉ／Ｆを介して外部に出力される。
【0094】
図１５は、実施の形態１における実パターンの線幅と設計パターンの線幅との一例を示す図である。図１５（ａ）に示すように、線幅依存補正を実施しない場合、実パターンの線幅と設計パターンの線幅との間にずれが生じる。そのため、本来の欠陥箇所以外の箇所でも欠陥として検出され得る。そのため、疑似欠陥が発生し得る。これに対して、実施の形態１では、線幅依存補正量ｐ（ｗ）で測定線幅を補正しているので、図１５（ｂ）に示すように、実パターンの線幅と設計パターンの線幅との間の誤差が解消或いは低減されている。そのため、本来の欠陥箇所以外の箇所では欠陥が検出されない。そのため、疑似欠陥の発生を抑制或いは低減できる。
【0095】
次にエッジの位置ずれ検査について説明する。
【0096】
エッジずれ量算出工程（Ｓ１５０）として、エッジずれ量算出部７２（ずれ量算出部）は、参照画像内の図形パターンのエッジ位置とフレーム画像３１（２次電子画像）内の対応する図形パターンのエッジ位置とのずれ量を算出する。例えば、参照画像内の図形パターンのエッジ位置から最も近い測定画像（２次電子画像）内の図形パターンのエッジ位置までの距離をエッジずれ量として算出する。
【0097】
以上により得られる参照画像内の図形パターンのエッジ位置は、一律サイジング量がリサイズによって加算されたことで移動している。よって、本来のエッジ位置ではない。また、測定画像内の図形パターンのエッジ位置は、電子光学系の影響等による誤差が含まれているかもしれない。しかし、参照画像内の図形パターンのエッジ位置とフレーム画像３１内の図形パターンのエッジ位置とのずれ量は両エッジ間の相対的な値であるため、線幅と異なり一律補正を行っても結果は変わらない。よって、一律補正を実施する必要がない。一方、一律サイジング量の加算後の線幅依存の誤差は残っている。そこで、実施の形態１では、以下のように補正する。
【0098】
線幅依存補正工程（Ｓ１５２）として、線幅依存補正部７４は、図形パターンの線幅が特定できる場合に、エッジずれ量を線幅のサイズに依存して予め設定された線幅依存補正量の１／２の値を用いて補正する。具体的には、線幅依存補正部７４は、エッジずれ量が小さくなる方向に線幅依存補正量の１／２の値を加算する。線幅依存補正量が正の値であればエッジずれ量が小さくなる。線幅依存補正量が負の値であれば、エッジずれ量が大きくなる。線幅検査を行わない場合のように、そもそも図形パターンの線幅を特定していない場合、線幅が不明なため線幅依存補正量が決まらない。その場合には、線幅依存補正工程（Ｓ１５２）を省略する。
【0099】
位置ずれ判定工程（Ｓ１６０）として、位置ずれ判定部７６（判定部）は、当該図形パターンの線幅が特定できる場合に線幅依存補正量の１／２の値を用いて補正された補正後のエッジずれ量（補正ずれ量）が判定閾値（第１の判定閾値）を超えるかどうかを判定する。補正後のエッジずれ量（補正ずれ量）が判定閾値（第１の判定閾値）を超える場合には欠陥と判定する。
【0100】
位置ずれ判定部７６は、当該図形パターンの線幅が特定できない場合にエッジずれ量が判定閾値（第２の判定閾値）を超えるかどうかを判定する。エッジずれ量が判定閾値（第２の判定閾値）を超える場合には欠陥と判定する。図形パターンの線幅が特定できない場合の判定閾値（第２の判定閾値）は、図形パターンの線幅が特定できる場合の判定閾値（第１の判定閾値）よりも緩くすると好適である。判定結果は、磁気ディスク装置１０９、或いは／及びモニタ１１７に出力される、或いは／及び図示しない外部Ｉ／Ｆを介して外部に出力される。
【0101】
図１６は、実施の形態１における実パターンのエッジと設計パターンのエッジとの一例を示す図である。図１６（ａ）に示すように、線幅依存補正を実施しない場合、実パターンのエッジ位置と設計パターンのエッジ位置との間にずれが生じる。そのため、本来の欠陥箇所以外の箇所でも欠陥として検出され得る。そのため、疑似欠陥が発生し得る。これに対して、実施の形態１では、エッジ毎に、線幅依存補正量ｐ（ｗ）の１／２で実パターンのエッジ位置を補正しているので、図１６（ｂ）に示すように、実パターンのエッジ位置と設計パターンのエッジ位置との間の誤差が解消或いは低減されている。そのため、本来の欠陥箇所以外の箇所では欠陥が検出されない。そのため、疑似欠陥の発生を抑制或いは低減できる。
【0102】
以上のように、実施の形態１によれば、測定される画像と参照画像との線幅誤差を抑制できる。よって、疑似欠陥を低減できる。
【0103】
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、補正量算出回路１３０、及びサイジング処理回路１３２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。
【0104】
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。
【0105】
また、２次電子画像の採取条件や基板１０１の材料（パターンを形成する膜種および下地膜の材料）が異なる場合、一律サイジング量と線幅依存補正量とを条件毎に求め、パラメータ化して使用すると好適である。
【0106】
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。
【0107】
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パターン検査装置及びパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。
【産業上の利用可能性】
【0108】
パターン検査装置及びパターン検査方法に関する。例えば、電子線によるマルチビームで基板を照射して放出されるパターンの２次電子画像を用いて検査する検査装置、および方法に利用できる。
【符号の説明】
【0109】
１０ １次電子ビーム
１１ 図形パターン
１２，１４ 評価用設計パターン
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
４０，４２，４５，４８ 記憶装置
４４ 一律サイジング量算出部
４６ 線幅依存補正量算出部
５０，５２ 記憶装置
５４，５６ エッジ抽出部
５８ 位置合わせ部
６０，６２ 線幅算出部
６４，６６ 一律補正部
６８ 線幅依存補正部
７０ 比較部
７２ エッジずれ量算出部
７４ 線幅依存補正部
７６ 位置ずれ判定部
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
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
１２０ バス
１２２ レーザ測長システム
１２３ チップパターンメモリ
１２４ レンズ制御回路
１２６ ブランキング制御回路
１２８ 偏向制御回路
１３０ 補正量算出回路
１３２ サイジング処理回路
１４２ 駆動機構
１４４，１４６，１４８ ＤＡＣアンプ
１５０ 画像取得機構
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
２０５，２０６，２０７，２２４，２２６ 電磁レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１２ 一括ブランキング偏向器
２１３ 制限アパーチャ基板
２１４ ビームセパレーター
２１６ ミラー
２１８ 偏向器
２２２ マルチ検出器
３００ マルチ２次電子ビーム
３３０ 検査領域
３３２ チップ
１１ 図形パターン
１２，１４ 評価用設計パターン
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
４０，４２，４５，４８ 記憶装置
４４ 一律サイジング量算出部
４６ 線幅依存補正量算出部
５０，５２ 記憶装置
５４，５６ エッジ抽出部
５８ 位置合わせ部
６０，６２ 線幅算出部
６４，６６ 一律補正部
６８ 線幅依存補正部
７０ 比較部
７２ エッジずれ量算出部
７４ 線幅依存補正部
７６ 位置ずれ判定部
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
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
１２０ バス
１２２ レーザ測長システム
１２３ チップパターンメモリ
１２４ レンズ制御回路
１２６ ブランキング制御回路
１２８ 偏向制御回路
１３０ 補正量算出回路
１３２ サイジング処理回路
１４２ 駆動機構
１４４，１４６，１４８ ＤＡＣアンプ
１５０ 画像取得機構
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
２０５，２０６，２０７，２２４，２２６ 電磁レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１２ 一括ブランキング偏向器
２１３ 制限アパーチャ基板
２１４ ビームセパレーター
２１６ ミラー
２１８ 偏向器
２２２ マルチ検出器
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】