JP2020119682A - マルチ電子ビーム照射装置、マルチ電子ビーム検査装置、及びマルチ電子ビーム照射方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチ電子ビームの中に不良ビームが存在する場合でも、所望の精度と速度が得られるビーム照射が可能な装置および方法を提供する。【解決手段】マルチ電子ビームのうち、不良ビームが存在する場合に、マルチ電子ビームのうち、端部の１行１列のビーム群を除く、残りのビーム群で照射可能な照射領域のサイズで試料のビーム照射対象領域が仮想分割される複数の第１のフレーム領域設定部と、正常ビーム群を用いて、複数の第１のフレーム領域の第１のフレーム領域毎に１回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施する場合における不良ビームの照射位置に相当する領域を４隅とする複数の第２のフレーム領域を設定する第２の領域設定部と、第１のフレーム領域毎に１回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施すると共に、少なくとも４隅のビーム群を用いて、第２のフレーム領域毎に２回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施する電子ビーム照射機構とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、マルチ電子ビーム照射装置及びマルチ電子ビーム照射方法に関する。例えば、電子線によるマルチビームを照射して放出されるパターンの２次電子画像を用いて検査する検査装置に関する。

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。このため、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。

欠陥検査手法としては、半導体ウェハやリソグラフィマスク等の基板上に形成されているパターンを撮像した測定画像と、設計データ、あるいは基板上の同一パターンを撮像した測定画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、パターン検査方法として、同一基板上の異なる場所の同一パターンを撮像した測定画像データ同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ−ダイ）検査」や、パターン設計された設計データをベースに設計画像データ（参照画像）を生成して、これとパターンを撮像した測定データとなる測定画像とを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）検査」がある。撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。

上述したパターン検査装置には、レーザ光を検査対象基板に照射して、この透過像或いは反射像を撮像する装置の他、検査対象基板上を電子ビームで走査（スキャン）して、電子ビームの照射に伴い検査対象基板から放出される２次電子を検出して、パターン像を取得する検査装置の開発も進んでいる。電子ビームを用いた検査装置では、さらに、マルチ電子ビームを用いた装置の開発も進んでいる。マルチ電子ビームを用いた装置では、多数の電子ビームを用いるため、確率的に一部のビームに不良が発生する頻度が高くなる。不良ビームが生じると、被検査画像が得られなくなる、或いは得られたとしても画像精度が劣化してしまい十分な検査が困難となる。例えば１００本のマルチ電子ビームで検査を行う場合に、９９本が正常ビームであっても１本が不良ビームであれば、かかる１本の不良ビームのために検査が行えなくなる可能性がある。そして、不良ビームの修理が完了するまでの期間、検査ができなくなることは、生産現場において装置の利便性を大きく損なうことになる。不良ビームとして、例えば、ビームＯＮ制御ができず、常時ビームＯＦＦとなるビームが挙げられる。その他にも、ビームＯＮ制御はできても既定のビーム電流量が取れないビームが挙げられる。かかる問題は、検査装置等のマルチ電子ビームを用いて画像を取得する装置全般に当てはまる問題である。さらに、画像を取得する装置以外にも、パターンを描画する描画装置等の露光装置にも同様に当てはまる問題である。描画装置では、照射量を照射時間で制御するため、不良ビームとして、さらに、ビームＯＦＦ制御（ブランキング）ができず、常にビームが試料に照射される常時ＯＮビームが挙げられる。その他にも、所定の照射時間でビームＯＮ制御とビームＯＦＦ制御を行っても応答性が悪く照射量が所望する精度に制御できないといったビームが挙げられる。

ここで、マルチ電子ビーム描画において、常時ＯＦＦビーム、或いは常時ＯＮビームの不良ビームや照射量が所望する精度に制御できない不良ビームがあったとしても、マルチビームを形成するアパーチャ部材の複数の開口部のうち、不良ビームを通過させる開口部を除く残りの開口部のうち、より多くの開口部が含まれるように部分領域を設定して、この部分領域内の開口部を通過したマルチビームを用いて試料にパターンを描画する（第１のモード）手法が開示されている。また、不良ビームがビームＯＦＦに制御（ブランキング）された状態で残りのマルチビームのうちの少なくとも１つを用いて、位置をずらしながら多重描画を行い、さらに、不良ビームによって描画されるはずであった位置について、追加描画を行う（第２のモード）手法が開示されている。また、第１のモードと第２のモードを選択するといった技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１２８０３２号公報

そこで、本発明の一態様は、マルチ電子ビームの中に不良ビームが存在する場合でも、所望の精度と速度が得られるビーム照射が可能な装置および方法を提供する。

本発明の一態様のマルチ電子ビーム照射装置は、
試料を載置するステージと、
ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは３以上の整数）のマルチ電子ビームのうち、４隅以外の位置に１つの不良ビームが存在する場合に、マルチ電子ビームのうち、端部の１行１列のビーム群を除く、残りのビーム群で照射可能な照射領域のサイズで試料のビーム照射対象領域が仮想分割される複数の第１のフレーム領域を設定する第１の領域設定部と、
少なくとも残りのビーム群のうちの正常ビーム群を用いて、複数の第１のフレーム領域の第１のフレーム領域毎に１回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施する場合における不良ビームの照射位置に相当する領域を４隅とする複数の第２のフレーム領域を設定する第２の領域設定部と、
少なくとも残りのビーム群のうちの正常ビーム群を用いて、試料の複数の第１のフレーム領域に対して第１のフレーム領域毎に１回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施すると共に、ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームの少なくとも４隅のビーム群を用いて、試料の複数の第２のフレーム領域に対して第２のフレーム領域毎に２回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施する電子ビーム照射機構と、
を備えたことを特徴とする。

また、ステージを移動させるステージ駆動機構をさらに備え、
１回目のマルチ電子ビームの照射処理と２回目のマルチ電子ビームの照射処理は、ステージを移動しながら行われ、
複数の第１のフレーム領域は互いに他の第１のフレーム領域に接するように設定され、複数の第２のフレーム領域は互いに接することなく設定され、
ステージ駆動機構は、１回目のマルチ電子ビームの照射処理の場合よりも２回目のマルチ電子ビームの照射処理の場合におけるステージの移動速度を速くすると好適である。

本発明の他の態様のマルチ電子ビーム照射装置は、
試料を載置するステージと、
ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは３以上の整数）のマルチ電子ビームで照射可能な照射領域のサイズで試料のビーム照射対象領域が仮想分割される複数の第１のフレーム領域を設定する第１の領域設定部と、
ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームが複数の不良ビームを含む場合に、複数の第１のフレーム領域の第１のフレーム領域毎にｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームの少なくとも正常ビーム群により１回目のマルチ電子ビームの照射処理が実施される場合に、複数の不良ビームの照射位置に相当する複数の領域における領域間のベクトルを演算するベクトル演算部と、
演算された領域間のベクトルの集合に属さないベクトルに複数の第１のフレーム領域をシフトさせた複数の第２のフレーム領域を設定する第２の領域設定部と、
ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームの少なくとも正常ビーム群を用いて、複数の第１のフレーム領域に対して第１のフレーム領域毎に１回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施すると共に、ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームのうち、複数の第２のフレーム領域において複数の不良ビームの照射位置を担当する正常ビーム群を少なくとも用いて、複数の第２のフレーム領域に対して第２のフレーム領域毎に２回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施する電子ビーム照射機構と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様のマルチ電子ビーム検査装置は、
試料を載置するステージと、
ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは２以上の整数）のマルチ電子ビームが不良ビームを含む場合に、不良ビームを除く正常ビーム群で照射可能な矩形のサイズで試料のビーム照射対象領域が仮想分割される複数のフレーム領域を設定する領域設定部と、
複数のフレーム領域に対してフレーム領域毎に、ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームの不良ビームを除く正常ビーム群のうち、少なくとも矩形内を照射可能なビーム群を当該フレーム領域に照射して、照射に起因して当該フレーム領域から放出されたマルチ２次電子ビームを検出することで、当該フレーム内の２次電子画像を取得する画像取得機構と、
取得された２次電子画像を検査する検査部と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様のマルチ電子ビーム照射方法は、
ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは３以上の整数）のマルチ電子ビームのうち、４隅以外の位置に１つの不良ビームが存在する場合に、マルチ電子ビームのうち、端部の１行１列のビーム群を除く、残りのビーム群で照射可能な照射領域のサイズでステージ上に載置される試料のビーム照射対象領域が仮想分割される複数の第１のフレーム領域を設定する工程と、
少なくとも残りのビーム群のうちの正常ビーム群を用いて、複数の第１のフレーム領域の第１のフレーム領域毎に１回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施する場合における不良ビームの照射位置に相当する領域を４隅とする複数の第２のフレーム領域を設定する工程と、
少なくとも上述した残りのビーム群のうちの正常ビーム群を用いて、試料の複数の第１のフレーム領域に対して第１のフレーム領域毎に１回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施する工程と、
ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームの少なくとも４隅のビーム群を用いて、試料の複数の第２のフレーム領域に対して第２のフレーム領域毎に２回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の他の態様のマルチ電子ビーム照射装置は、
試料を載置するステージと、
ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは３以上の整数）のマルチ電子ビームの中から不良ビームを特定する特定部と、
特定された不良ビームの位置に応じて、複数の照射処理方法の中から照射処理時間が最短となる１つを選択する選択部と、
選択された１つの方法に沿って、試料上にマルチ電子ビームの照射処理を実施する電子ビーム照射機構と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、マルチ電子ビームの中に不良ビームが存在する場合でも、所望の精度と照射処理時間の短縮が得られるビーム照射ができる。

実施の形態１におけるパターン検査装置の構成の一例を示す構成図である。 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。 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。 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。 実施の形態１におけるフレーム設定回路内の構成の一例を示す構成図である。 実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態１におけるマルチ１次電子ビームの照射領域と不良ビームによるサブ照射領域の一例を示す図である。 実施の形態１における１回目のスキャンに用いるフレーム領域サイズの一例を示す図である。 実施の形態１における１回目のスキャンに用いるフレーム領域と２回目のスキャンに用いるフレーム領域との一例を示す図である。 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。 実施の形態２におけるフレーム設定回路内の構成の一例を示す構成図である。 実施の形態２における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態２におけるマルチ１次電子ビームの照射領域と不良ビームによるサブ照射領域の一例を示す図である。 実施の形態２における１回目のスキャンに用いるフレーム領域サイズの一例を示す図である。 実施の形態２における１回目のスキャンに用いるフレーム領域の一例を示す図である。 実施の形態２におけるベクトル集合の一例を示す図である。 実施の形態２における１回目のスキャンに用いるフレーム領域と２回目のスキャンに用いるフレーム領域との一例を示す図である。 実施の形態３におけるフレーム設定回路内の構成の一例を示す構成図である。 実施の形態３における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態３におけるマルチ１次電子ビームの照射領域と不良ビームによるサブ照射領域の一例を示す図である。 実施の形態３における正常ビーム群で照射可能な矩形領域の一例を示す図である。 実施の形態３におけるスキャンに用いるフレーム領域の一例を示す図である。 実施の形態４におけるパターン検査装置の構成の一例を示す構成図である。 実施の形態４におけるモード選択回路内の構成の一例を示す構成図である。 実施の形態４における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態５における描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態５におけるブランキングアパーチャアレイ機構の構成の一例を示す断面図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の構成の一例を示す構成図である。図１において、基板に形成されたパターンを検査する検査装置１００は、マルチ電子ビーム検査装置の一例である。検査装置１００は、画像取得機構１５０（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。

検査室１０３内には、少なくともＸＹＺ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。検出回路１０６は、チップパターンメモリ１２３に接続される。

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、フレーム設定回路１２９、不良ビーム検出回路１３０、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。

また、チップパターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。また、ステージ１０５は、ステージ制御回路１１４の制御の下に駆動機構１４２により駆動される。駆動機構１４２では、例えば、ステージ座標系におけるＸ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系が構成され、ＸＹθ方向にステージ１０５が移動可能となっている。これらの、図示しないＸモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。ステージ１０５は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。さらに、駆動機構１４２では、例えば、ピエゾ素子等を用いて、Ｚ方向（高さ方向）にステージ１０５を移動可能に制御している。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。

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。

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。

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。

図２は、実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。図２において、成形アパーチャアレイ基板２０３には、２次元状の横（ｘ方向）ｍ列×縦（ｙ方向）ｎ段（ｍ，ｎは３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、マルチ１次電子ビーム２０が形成されることになる。

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。

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。

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外れ、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。

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。

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。

ここで、ビームセパレーター２１４０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。

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、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、例えば図示しない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１０ｉ（ｉは、インデックスを示す。２３×２３本のマルチ１次電子ビーム２０であれば、ｉ＝１〜５２９）毎に、検出センサが配置される。そして、各１次電子ビーム１０ｉ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１０ｉ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。

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フレーム領域３３に分割される。対象となるフレーム領域３３へのビームの移動は、主偏向器２０８によるマルチビーム２０全体での一括偏向によって行われる。

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３及び図４の例では、照射領域３４がフレーム領域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がフレーム領域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内の隣接するフレーム領域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１０ｉの照射によって得られるサブ照射領域２９の画像（部分２次電子画像）を組み合わせることで、フレーム領域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。

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。

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。このため、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２１８は、マルチ２次電子ビーム３００を一括偏向する。

ここで、上述したように、マルチ１次電子ビーム２０を用いた装置では、例えば５２９本という多数の１次電子ビーム１０を用いるため、確率的に一部の１次電子ビーム１０に不良が発生する頻度が高くなる。不良ビームが生じると、被検査画像が得られなくなる、或いは得られたとしても画像精度が劣化してしまい十分な検査が困難となる。例えば、常時ビームＯＦＦとなる不良ビームが生じると、被検査画像が得られなくなる。例えば、ビームＯＮはできても既定のビーム電流量が取れない不良ビームが生じると、必要な２次電子の放出が得られず、画像精度が劣化してしまう。そこで、実施の形態１では、まずは、不良ビームの有無を検出し、マルチ１次電子ビーム２０の中に不良ビームが存在する場合でも、所望の精度が得られるビーム照射が可能な構成を説明する。

図５は、実施の形態１におけるフレーム設定回路１２９内の構成の一例を示す構成図である。図５において、フレーム設定回路１２９内には、不良ビーム位置判定部６０、フレーム１設定部６２、及びフレーム２設定部６４が配置される。不良ビーム位置判定部６０、フレーム１設定部６２、及びフレーム２設定部６４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。不良ビーム位置判定部６０、フレーム１設定部６２、及びフレーム２設定部６４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。

図６は、実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図６において、実施の形態１における検査方法は、不良ビーム検出工程（Ｓ１０２）と、フレーム１設定工程（Ｓ１１０）と、フレーム２設定工程（Ｓ１１２）と、スキャン１工程（Ｓ２０２）と、スキャン２工程（Ｓ２０４）と、位置合わせ工程（Ｓ２３０）と、比較工程（Ｓ２３２）と、いう一連の工程を実施する。

不良ビーム検出工程（Ｓ１０２）として、まず、画像取得機構１５０は、ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは３以上の整数）のマルチ１次電子ビーム２０を用いて、評価パターンが形成された評価基板をスキャンして、各１次電子ビーム１０ｉが個別に走査するサブ照射領域２９毎の評価パターン画像を取得する。評価パターンとして、例えば、同じ図形パターンが所定のピッチで配列されたパターンを用いると好適である。例えば、マルチ１次電子ビーム２０のビームピッチで配列されたパターンを用いると好適である。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、フレーム設定回路１２９に転送される。

次に、不良ビーム検出回路１３０は、サブ照射領域２９毎の評価パターン画像を比較して、不良ビームを検出する。具体的には、サブ照射領域２９毎の評価パターン画像は、同じパターンの画像であるはずなのに、画像が他とは不一致になるサブ照射領域２９を検出し、この検出されたサブ照射領域２９を照射した１次電子ビーム１０ｉを検出し、この１次電子ビーム１０ｉの位置を判定すればよい。不良ビームは、他の正常な１次電子ビーム１０に比べて照射される電流量が異なる。例えば常時ビームＯＦＦであれば、電流量がゼロになり、原則２次電子が検出されないことになる。電流量が異なれば、得られる評価パターン画像も大きく異なる。よって、同じパターンの画像であるはずのサブ照射領域２９毎の評価パターン画像同士を比較することで、不良ビームを検出できる。検出された不良ビームの情報は、フレーム設定回路１２９に出力される。フレーム設定回路１２９内において、不良ビーム位置判定部６０は、検出された不良ビームの位置を判定する。これにより、以下、フレーム領域を設定する上で、不良ビームの位置を特定できる。

図７は、実施の形態１におけるマルチ１次電子ビームの照射領域と不良ビームによるサブ照射領域の一例を示す図である。図７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。また、図７の例では、例えば、中心ビームが不良ビーム１１であった場合を示している。かかる場合、正常な各１次電子ビーム１０で走査されるサブ照射領域２９の画像に対して、不良ビーム１１で走査されたサブ照射領域２９１１の画像は、精度が劣化した画像として得られることになる。

フレーム１設定工程（Ｓ１１０）として、フレーム１設定部６２（第１の領域設定部の一例）は、ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは３以上の整数）のマルチ１次電子ビーム２０のうち、４隅以外の位置に１つの不良ビームが存在する場合に、マルチ１次電子ビーム２０のうち、端部の１行１列のビーム群を除く、（ｍ−１）行×（ｎ−１）列の残りのビーム群で照射可能な照射領域のサイズで基板１０１（試料）のチップ３３２（ビーム照射対象領域）が仮想分割される複数のフレーム領域３３−１（第１のフレーム領域）を設定する。ここでは、残りのビーム群の中に不良ビーム１１が含まれるように１行１列のビーム群を除く。

図８は、実施の形態１における１回目のスキャンに用いるフレーム領域サイズの一例を示す図である。図８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。端部の１行１列のビーム群を除く４×４列のマルチ１次電子ビーム２０が照射する４×４列のサブ照射領域２９のサイズをフレーム領域３３−１のサイズに設定する。図８の例では、例えば、最上行と右端列のサブ照射領域２９を除いた場合を示している。なお、図４に示したようにサブ照射領域２９の集合が照射領域３４となる。

図９は、実施の形態１における１回目のスキャンに用いるフレーム領域と２回目のスキャンに用いるフレーム領域との一例を示す図である。例えば左下隅を基準点としてチップ３３２領域を４×４列のマルチ１次電子ビーム２０が照射する４×４列のサブ照射領域２９で構成される複数のフレーム領域３３−１に分割する。図９に示すように、複数のフレーム領域３３−１は互いに他のフレーム領域３３−１に接するように設定される。

フレーム２設定工程（Ｓ１１２）として、フレーム２設定部６４（第２の領域設定部の一例）は、マルチ１次電子ビーム２０のうち、端部の１行１列のビーム群を除いた、少なくとも残りのビーム群のうちの正常ビーム群を用いて、複数のフレーム領域３３−１のフレーム領域３３−１毎に１回目のマルチ１次電子ビーム２０の照射処理を実施する場合における不良ビーム１１の照射位置に相当するサブ照射領域２９１１を４隅とする複数のフレーム領域３３−２（第２のフレーム領域）を設定する。端部の１行１列のビーム群を除いた、残りのビーム群でフレーム領域３３−１毎にビーム照射を行う場合、図９に示すように、ｍ行×ｎ列のマルチ１次電子ビーム２０の４隅のビームの照射位置が全ての不良ビーム１１の照射位置に重なる様にフレーム領域３３−２を設定することができる。さらに、図９に示すように、複数のフレーム領域３３−２は互いに接することなく設定される。図９の例では、複数のフレーム領域３３−２は、例えば３つのサブ照射領域２９の隙間を挟んで飛び飛びに設定されていることになる。

スキャン１工程（Ｓ２０２）として、画像取得機構１５０（電子ビーム照射機構の一例）は、端部の１行１列のビーム群を除いた、少なくとも残りのビーム群のうちの正常ビーム群を用いて、基板１０１の複数のフレーム領域３３−１に対してフレーム領域３３−１毎に１回目のマルチ１次電子ビーム２０の照射処理を実施する。具体的には、以下のように動作する。画像取得機構１５０は、ステージ１０５を速度Ｖ１で等速移動させながら、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を検出して、複数の図形パターンの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次電子が投影されても良い。ここで、検査装置１００では、基板１０１にパターンを形成する（描画する）訳ではないので、基板１０１にダメージを加えたり、他のサブ照射領域２９に干渉する恐れがない限り、余分なビームが基板１０１に照射されても構わない。検査画像に使用する２次電子ビームの検出強度データを取捨選択できればよい。よって、特に、基板１０１に照射するマルチ１次電子ビーム２０の数を制限する必要は無い。図９の例では、不良ビーム１１を含む５×５列のマルチ１次電子ビーム２０をそのまま使用してスキャンすればよい。但し、画像取得機構１５０は、フレーム領域３３−１毎に、端部の１行１列のビーム群を除いた残りのビーム群が当該フレーム領域３３−１をスキャンするように残りのビーム群の照射領域の位置を当該フレーム領域３３−１に合わせる。そして、端部の１行１列のビーム群を除いた残りのビーム群の照射に起因したフレーム領域３３−１毎の画像を取得する。

画像の取得は、上述したように、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から放出される反射電子を含むマルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２で検出する。マルチ検出器２２２によって検出された２次電子の検出データ（測定画像：２次電子画像：被検査画像）は、測定順に検出回路１０６に出力される。検出回路１０６内では、図示しないＡ／Ｄ変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ１２３に格納される。このようにして、画像取得機構１５０は、１回目のスキャン処理において、各フレーム領域３３−１上に形成されたパターンの測定画像を取得する。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。

スキャン２工程（Ｓ２０４）として、画像取得機構１５０は、ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームの少なくとも４隅のビーム群を用いて、基板１０１の複数のフレーム領域３３−２に対してフレーム領域３３−２毎に２回目のマルチ１次電子ビームの照射処理を実施する。具体的には、以下のように動作する。画像取得機構１５０は、ステージ１０５を速度Ｖ２で等速移動させながら、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を検出して、複数の図形パターンの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次電子が投影されても良い。

ここで、１回目のスキャン１工程（Ｓ２０２）では、不良ビーム１１の照射位置に相当するサブ照射領域２９１１の正常な画像が得られていない。このため、２回目のスキャン２工程（Ｓ２０４）では、少なくとも不良ビーム１１の照射位置に相当するサブ照射領域２９１１の正常な画像を取得する必要がある。よって、ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームの４隅のビーム群のみで不良ビーム１１の照射位置に相当するサブ照射領域２９１１のスキャンを行えば足りる。但し、上述したように、検査装置１００では、基板１０１にパターンを形成する（描画する）訳ではないので、基板１０１にダメージを加えたり、他のサブ照射領域２９に干渉する恐れがない限り、余分なビームが基板１０１に照射されても構わない。検査画像に使用する２次電子ビームの検出強度データを取捨選択できればよい。よって、特に、基板１０１に照射するマルチ１次電子ビーム２０の数を制限する必要は無い。図９の例では、不良ビーム１１を含む５×５列のマルチ１次電子ビーム２０をそのまま使用してスキャンすればよい。但し、画像取得機構１５０は、フレーム領域３３−２毎に、ｍ行×ｎ列のマルチ１次電子ビーム２０が当該フレーム領域３３−２をスキャンするようにマルチ１次電子ビーム２０の照射領域３４の位置を当該フレーム領域３３−２に合わせる。そして、ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームの照射に起因したフレーム領域３３−２毎の画像を取得する。マルチ１次電子ビーム２０の４隅のビームは不良ビーム１１ではなく正常ビームなので、１回目のスキャン１工程（Ｓ２０２）における不良ビーム１１の照射位置に相当するサブ照射領域２９１１は、２回目のスキャン２工程（Ｓ２０４）において、正常ビームでスキャンできる。

さらに、複数のフレーム領域３３−２は、図９に示すように、飛び飛びに設定されるので、スキャンする領域全体の面積が複数のフレーム領域３３−１に対して少なくて済む。図９の例では、１つのフレーム領域３３−２の面積を４つのフレーム領域３３−１の面積で割った割合だけスキャンする領域全体の面積が少なくなる。よって、少なくなった分、ステージ速度を速くできる。よって、ステージ１０５の駆動機構１４２は、１回目のスキャン１動作（１回目のマルチ電子ビームの照射処理）の場合よりも２回目のスキャン２動作（２回目のマルチ電子ビームの照射処理）の場合におけるステージ１０５の移動速度を速くする。言い換えれば、１回目のスキャン１でのステージ１０５の速度Ｖ１よりも２回目のスキャン２でのステージ１０５の速度Ｖ２を速くできる。よって、２回目のスキャン２では、１回目のスキャン１よりもスキャン時間（画像取得時間）を大幅に短縮できる。
また、ストライプ領域３２も飛び飛びに設定されるので、ストライプ領域３２の総数が削減され、１回目のスキャン１よりもスキャン時間（画像取得時間）が大幅に短縮される。

画像の取得は、上述したように、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から放出される反射電子を含むマルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２で検出する。マルチ検出器２２２によって検出された２次電子の検出データ（測定画像：２次電子画像：被検査画像）は、測定順に検出回路１０６に出力される。検出回路１０６内では、図示しないＡ／Ｄ変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ１２３に格納される。このようにして、画像取得機構１５０は、２回目のスキャン処理において、各フレーム領域３３−２上に形成されたパターンの測定画像を取得する。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。

なお、上述した例では、フレーム領域３３−１とフレーム領域３３−２との設定をした後に、１回目のスキャン１工程（Ｓ２０２）と２回目のスキャン２工程（Ｓ２０４）とを実施する場合を説明したが、これに限るものではない。フレーム領域３３−１を設定し、１回目のスキャン１工程（Ｓ２０２）を実施した後、或いは１回目のスキャン１工程（Ｓ２０２）の実施と並行してフレーム領域３３−２を設定し、この後、２回目のスキャン２工程（Ｓ２０２）を実施しても良い。
また、図６のスキャン１工程（Ｓ２０２）とスキャン２工程（Ｓ２０４）の順番は逆にしても良い。

図１０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１０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５２，５６、位置合わせ部５７、及び比較部５８が配置される。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。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。

比較回路１０８（検査部）は、測定された各フレーム領域３３の複数のサブ照射領域２９の測定画像（部分２次電子画像）の検査を行う。ここでは、ダイ−ダイ検査を行う場合について主に説明する。

実施の形態１では、１つの１次電子ビーム１０ｉのスキャン動作によって取得されるサブ照射領域２９をさらに複数のマスクダイ領域に分割して、マスクダイ領域を被検査画像の単位領域として使用する。なお、各マスクダイ領域は、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。

比較回路１０８内では、転送されたパターン画像データ（２次電子画像データ）が、マスクダイ領域毎のマスクダイ画像（補正被検査画像）として記憶装置５６に一時的に格納される。なお、２回目のスキャン２工程（Ｓ２０４）によって、同じサブ照射領域２９の測定画像を重複して得るが、以下の検査では、この一方について検査すればよい（但し、不良ビーム１１の照射位置に相当するサブ照射領域２９１１の測定画像を除く）。もちろん、両方検査しても構わない。

位置合わせ工程（Ｓ２３０）として、位置合わせ部５７は、ダイ１のマスクダイ画像（補正被検査画像）と、同じパターンが形成されたダイ２のマスクダイ画像（補正被検査画像）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。画素サイズとして、例えば、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームサイズと同程度のサイズの領域に設定されると好適である。よって、各ビームによってスキャンされるサブ照射領域２９は、Ｎ×Ｎ画素によって構成される。例えば、１０２４×１０２４画素で構成される。

比較工程（Ｓ２３２）として、比較部５８は、ダイ１のマスクダイ画像（補正被検査画像）と、ダイ２のマスクダイ画像（補正被検査画像）とを比較する。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、モニタ１１７、若しくはメモリ１１８に出力される。

なお、上述した例では、ダイ−ダイ検査を行う場合を説明したが、これに限るものではない。ダイ−データベース検査を行う場合であっても構わない。ダイ−データベース検査を行う場合には、参照画像データが、記憶装置５２に一時的に格納される。参照画像は、参照画像作成回路１１２により作成される。

参照画像作成回路１１２（参照画像作成部）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、マスクダイ画像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。

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、この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。

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、この図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の設計パターン画像データに展開し、出力する。言い換えれば、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算し、ｎビットの占有率データを出力する。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２^８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、８ビットの占有率データとなる。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。

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、演算された係数を適用したフィルタ関数Ｆ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の代表ビーム（例えば中心ビーム）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。

そして、位置合わせ工程（Ｓ２３０）として、位置合わせ部５７は、被検査画像となるマスクダイ画像と、当該マスクダイ画像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。画素サイズとして、例えば、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームサイズと同程度のサイズの領域に設定されると好適である。よって、各ビームによってスキャンされるサブ照射領域２９は、Ｎ×Ｎ画素によって構成される。例えば、１０２４×１０２４画素で構成される。

比較工程（Ｓ２３２）として、比較部５８は、マスクダイ画像（２次電子画像）と参照画像とを比較する。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、モニタ１１７、若しくはメモリ１１８に出力される。

以上のように、実施の形態１によれば、マルチ電子ビームの中に不良ビームが存在する場合でも、所望の精度が得られるビーム照射ができる。さらに、実施の形態１によれば、不良ビームが照射されるはずの領域の画像を得るためにスキャン動作を２回行う場合であっても、スキャン時間を短縮できる。

実施の形態２．
実施の形態１では、マルチ電子ビーム（マルチ１次電子ビーム）のうち、４隅ではない位置に不良ビームが１つ存在する場合の照射手法の構成について説明した。実施の形態２では、複数の不良ビームが存在する場合の照射手法の構成について説明する。実施の形態２における検査装置１００の構成は、図１と同様で構わない。また、以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様である。

図１１は、実施の形態２におけるフレーム設定回路内の構成の一例を示す構成図である。図１１において、フレーム設定回路１２９内に、図５のフレーム１設定部６２及びフレーム２設定部６４の代わりに、フレーム１設定部６１、ベクトル演算部６３、ベクトル集合演算部６５、シフトベクトル決定部６６、及びフレーム２設定部６７が配置された点以外は、図５と同様である。不良ビーム位置判定部６０、フレーム１設定部６１、ベクトル演算部６３、ベクトル集合演算部６５、シフトベクトル決定部６６、及びフレーム２設定部６７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。不良ビーム位置判定部６０、フレーム１設定部６１、ベクトル演算部６３、ベクトル集合演算部６５、シフトベクトル決定部６６、及びフレーム２設定部６７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。

図１２は、実施の形態２における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図１２において、実施の形態１における検査方法は、不良ビーム検出工程（Ｓ１０２）と、フレーム１設定工程（Ｓ１２０）と、ベクトル演算工程（Ｓ１２２）と、ベクトル集合演算工程（Ｓ１２４）と、シフトベクトル決定工程（Ｓ１２６）と、フレーム２設定工程（Ｓ１２８）と、スキャン１工程（Ｓ２１２）と、スキャン２工程（Ｓ２１４）と、位置合わせ工程（Ｓ２３０）と、比較工程（Ｓ２３２）と、いう一連の工程を実施する。

不良ビーム検出工程（Ｓ１０２）の内容は、実施の形態１と同様である。但し、実施の形態２では、検出される不良ビームの数が異なる。

図１３は、実施の形態２におけるマルチ１次電子ビームの照射領域と不良ビームによる照射領域の一例を示す図である。図１３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。また、図１３の例では、例えば、ｘ方向に２列目かつｙ方向に３段目の不良ビーム１１ａと、ｘ方向に５列目かつｙ方向に２段目の不良ビーム１１ｂとの複数（２つ）の不良ビームが検出された場合を示している。かかる場合、正常な各１次電子ビーム１０で走査されるサブ照射領域２９の画像に対して、不良ビーム１１ａで走査されたサブ照射領域２９１１ａの画像と不良ビーム１１ｂで走査されたサブ照射領域２９１１ｂの画像では、精度が劣化した画像が得られることになる。

フレーム１設定工程（Ｓ１２０）として、フレーム１設定部６１（第１の領域設定部の他の一例）は、ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは３以上の整数）のマルチ１次電子ビーム２０で照射可能な照射領域３４のサイズで基板１０１のチップ３３２（ビーム照射対象領域）が仮想分割される複数のフレーム領域３３−１（第１のフレーム領域）を設定する。

図１４は、実施の形態２における１回目のスキャンに用いるフレーム領域サイズの一例を示す図である。図１４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。実施の形態２では、当初の５×５列のマルチ１次電子ビーム２０が照射する５×５列のサブ照射領域２９のサイズをフレーム領域３３−１のサイズに設定する。

図１５は、実施の形態２における１回目のスキャンに用いるフレーム領域の一例を示す図である。例えば左下隅を基準点としてチップ３３２領域を５×５列のマルチ１次電子ビーム２０が照射する５×５列のサブ照射領域２９のサイズで複数のフレーム領域３３−１に分割する。図１５に示すように、複数のフレーム領域３３−１は互いに他のフレーム領域３３−１に接するように設定される。

ベクトル演算工程（Ｓ１２２）として、ベクトル演算部６３は、ｍ行×ｎ列のマルチ１次電子ビーム２０が複数の不良ビーム１１ａ，１１ｂを含み、複数のフレーム領域３３−１のフレーム領域３３−１毎にｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームの少なくとも正常ビーム群により１回目のマルチ電子ビームの照射処理が実施される場合に、複数の不良ビーム１１ａ，１１ｂの照射位置に相当する複数のサブ照射領域２９１１ａ，２９１１ｂにおける領域間のベクトルを演算する。ベクトルは、隣接するフレーム領域３３−１に対しても演算する。図１５の例では、例えば、左下のフレーム領域３３−１内の不良のサブ照射領域２９１１ａから見て、同じフレーム領域３３−１内の不良のサブ照射領域２９１１ｂへのベクトルは（３，−１）となる。同様に、左下のフレーム領域３３−１内の不良のサブ照射領域２９１１ａから見て、ｙ方向に隣接するフレーム領域３３−１内の不良のサブ照射領域２９１１ｂへのベクトルは（３，４）となる。また、左下のフレーム領域３３−１内の不良のサブ照射領域２９１１ｂから見て、ｘ方向に隣接するフレーム領域３３−１内の不良のサブ照射領域２９１１ａへのベクトルは（２，１）となる。図１５の例では、ベクトル座標の位置の単位として、サブ照射領域２９を２次元配列としたときのインデックスを用いる場合を示している。

なお、隣接するフレーム領域３３−１同士間において、その他にも不良のサブ照射領域２９間のベクトルは存在し得るが、マルチ１次電子ビーム２０のｘ方向のビームインデックス間隔ｍ以上のｘ値及びｙ方向のビームインデックス間隔ｎ以上のｙ値のベクトルを演算する必要はない。図１５の例では、ｘ方向のビームインデックス間隔ｍ及びｙ方向のビームインデックス間隔ｎ以上離れたベクトルとして以下のベクトルも参考までに示している。例えば、同様に、左下のフレーム領域３３−１内の不良のサブ照射領域２９１１ａから見て、ｙ方向に隣接するフレーム領域３３−１内の不良のサブ照射領域２９１１ａへのベクトルは（０，５）となる。同様に、左下のフレーム領域３３−１内の不良のサブ照射領域２９１１ａから見て、ｘ方向に隣接するフレーム領域３３−１内の不良のサブ照射領域２９１１ａへのベクトルは（５，０）となる。同様に、左下のフレーム領域３３−１内の不良のサブ照射領域２９１１ｂから見て、ｘ方向に隣接するフレーム領域３３−１内の不良のサブ照射領域２９１１ｂへのベクトルは（５，０）となる。同様に、左下のフレーム領域３３−１内の不良のサブ照射領域２９１１ｂから見て、ｙ方向に隣接するフレーム領域３３−１内の不良のサブ照射領域２９１１ｂへのベクトルは（０，５）となる。同様に、左下のフレーム領域３３−１内の不良のサブ照射領域２９１１ｂから見て、ｘ，ｙ方向（斜め方向）に隣接するフレーム領域３３−１内の不良のサブ照射領域２９１１ａへのベクトルは（２，６）となる。

ベクトル集合演算工程（Ｓ１２４）として、ベクトル集合演算部６５は、演算されたベクトルの集合を演算する。

図１６は、実施の形態２におけるベクトル集合の一例を示す図である。例えば、上述した座標が６まで離れたベクトル集合Ａとして、｛（０，５）（２，１）（２，６）（３，−１）（３，４）（５，０）（０，−５）（−２，−１）（−２，−６）（−３，１）（−３，−４）（−５，０）｝が挙げられる。上述したように、マルチ１次電子ビーム２０のｘ方向のビーム数ｍ以上のｘ値及びｙ方向のビームインデックス間隔ｎ以上のｙ値のベクトルを演算する必要はない。よって、ベクトル集合演算部６５は、絶対値がマルチ１次電子ビーム２０のｘ方向のビームインデックス間隔ｍ未満のｘ値及び絶対値がｙ方向のビームインデックス間隔ｎ未満のｙ値のベクトル集合Ａ’を演算する。図１６の例では、ベクトル集合Ａ’｛（２，１）（３，−１）（３，４）（−２，−１）（−３，１）（−３，−４）｝が演算される。

シフトベクトル決定工程（Ｓ１２６）として、シフトベクトル決定部６６は、ベクトル集合Ａ’を演算した場合と同様、マルチ１次電子ビーム２０のｘ方向のビームインデックス間隔ｍ及びｙ方向のビームインデックス間隔ｎ未満の１つ以上のベクトルの内、演算されたサブ照射領域２９（領域）間のベクトルの集合Ａ’に属さない１つのベクトルをシフトベクトルとして決定する。図１６の例では、ベクトル集合Ａ’｛（２，１）（３，−１）（３，４）（−２，−１）（−３，１）（−３，−４）｝に属さない、例えばベクトル（１，３）をシフトベクトルとして決定する場合を示している。ベクトル（１，３）以外にも、例えば、（１，１）であっても構わない。例えば、（１，２）であっても構わない。例えば、（１，４）であっても構わない。例えば、５×５列のマルチ１次電子ビーム２０であれば、ベクトルのｘ値として−４〜４までの値、及びベクトルのｙ値として−４〜４までの値で組み合わされるベクトルの中から（０，０）と、ベクトル集合Ａ’｛（２，１）（３，−１）（３，４）（−２，−１）（−３，１）（−３，−４）｝の各座標を除いた組合せのベクトルを選択し、決定できる。

フレーム２設定工程（Ｓ１２８）として、フレーム２設定部６７（第２の領域設定部の他の一例）は、演算された不良のサブ照射領域２９１１ａ，２９１１ｂ（領域）間のベクトルの集合であるベクトルの集合Ａ’に属さないベクトルに複数のフレーム領域３３−１をシフトさせた複数のフレーム領域３３−２（第２のフレーム領域）を設定する。

図１７は、実施の形態２における１回目のスキャンに用いるフレーム領域と２回目のスキャンに用いるフレーム領域との一例を示す図である。例えば左下隅を基準点としてシフトベクトル（１，３）だけ、１回目のスキャンに用いる複数のフレーム領域３３−１をシフトした２回目のスキャンに用いる複数のフレーム領域３３−２を設定する。図１７に示すように、不良のサブ照射領域２９間のベクトル集合Ａ’に属さないベクトルだけシフトした２回目のスキャンに用いる複数のフレーム領域３３−２を設定することで、１回目のスキャンで複数の不良ビーム１１ａ，１１ｂが照射するサブ照射領域２９１１ａ−１，２９１１ｂ−１と、２回目のスキャンで複数の不良ビーム１１ａ，１１ｂが照射するサブ照射領域２９１１ａ−２，２９１１ｂ−２とをずらすことができる。

スキャン１工程（Ｓ２１２）として、画像取得機構１５０は、ｍ行×ｎ列のマルチ１次電子ビーム２０の少なくとも正常ビーム群を用いて、実施の形態２における複数のフレーム領域３３−１に対してフレーム領域３３−１毎に１回目のマルチ１次電子ビーム２０の照射処理を実施する。具体的には、以下のように動作する。画像取得機構１５０は、ステージ１０５を速度Ｖ３で等速移動させながら、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を検出して、複数の図形パターンの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次電子が投影されても良い。ここで、実施の形態１と同様、検査装置１００では、基板１０１にパターンを形成する（描画する）訳ではないので、基板１０１にダメージを加えたり、他のサブ照射領域２９に干渉する恐れがない限り、余分なビームが基板１０１に照射されても構わない。検査画像に使用する２次電子ビームの検出強度データを取捨選択できればよい。よって、特に、基板１０１に照射するマルチ１次電子ビーム２０の数を制限する必要は無い。図１７の例では、不良ビーム１１を含む５×５列のマルチ１次電子ビーム２０をそのまま使用してスキャンすればよい。そして不良ビーム１１を含む５×５列のマルチ１次電子ビーム２０の照射に起因したフレーム領域３３−１毎の画像を取得する。

画像の取得は、上述したように、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から放出される反射電子を含むマルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２で検出する。マルチ検出器２２２によって検出された２次電子の検出データ（測定画像：２次電子画像：被検査画像）は、測定順に検出回路１０６に出力される。検出回路１０６内では、図示しないＡ／Ｄ変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ１２３に格納される。このようにして、画像取得機構１５０は、１回目のスキャン処理において、各フレーム領域３３−１上に形成されたパターンの測定画像を取得する。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。

スキャン２工程（Ｓ２１４）として、画像取得機構１５０は、ｍ行×ｎ列のマルチ１次電子ビーム２０の、実施の形態２における複数のフレーム領域３３−２において複数の不良ビーム１１の照射位置を担当する正常ビーム群を少なくとも用いて、複数のフレーム領域３３−２に対してフレーム領域３３−２毎に２回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施する。具体的には、以下のように動作する。画像取得機構１５０は、ステージ１０５を速度Ｖ３で等速移動させながら、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を検出して、複数の図形パターンの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次電子が投影されても良い。

ここで、１回目のスキャン１工程（Ｓ２０２）では、複数の不良ビーム１１ａ，１１ｂの照射位置に相当するサブ照射領域２９１１ａ−１，２９１１ｂ−１の正常な画像が得られていない。このため、２回目のスキャン２工程（Ｓ２０４）では、少なくとも複数の不良ビーム１１ａ，１１ｂの照射位置に相当するサブ照射領域２９１１ａ−１，２９１１ｂ−１の正常な画像を取得する必要がある。よって、サブ照射領域２９１１ａ−１，２９１１ｂ−１を照射することになる正常ビーム群を演算により求めて、かかるビーム群のみで複数の不良ビーム１１ａ，１１ｂの照射位置に相当するサブ照射領域２９１１ａ−１，２９１１ｂ−１のスキャンを行えば足りる。但し、上述したように、検査装置１００では、基板１０１にパターンを形成する（描画する）訳ではないので、基板１０１にダメージを加えたり、他のサブ照射領域２９に干渉する恐れがない限り、余分なビームが基板１０１に照射されても構わない。検査画像に使用する２次電子ビームの検出強度データを取捨選択できればよい。よって、特に、基板１０１に照射するマルチ１次電子ビーム２０の数を制限する必要は無い。図１７の例では、複数の不良ビーム１１ａ，１１ｂを含む５×５列のマルチ１次電子ビーム２０をそのまま使用してスキャンすればよい。２回目のスキャン２用に無作為にフレーム領域をシフトするのではなく、実施の形態２では、不良のサブ照射領域２９１１ａ，２９１１ｂ間のベクトルの集合であるベクトル集合Ａ’に属さないベクトルに、２回目のフレーム領域３３−２の設定位置をシフトしているので、１回目のスキャン１工程（Ｓ２１２）における複数の不良ビーム１１ａ，１１ｂの照射位置に相当するサブ照射領域２９１１ａ−１，２９１１ｂ−１は、２回目のスキャン２工程（Ｓ２１４）において、確実に正常ビームでスキャンできる。

画像の取得は、上述したように、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から放出される反射電子を含むマルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２で検出する。マルチ検出器２２２によって検出された２次電子の検出データ（測定画像：２次電子画像：被検査画像）は、測定順に検出回路１０６に出力される。検出回路１０６内では、図示しないＡ／Ｄ変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ１２３に格納される。このようにして、画像取得機構１５０は、２回目のスキャン処理において、各フレーム領域３３−２上に形成されたパターンの測定画像を取得する。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。

そして、比較回路１０８（検査部）は、取得された２次電子画像を検査する。検査処理を行う、位置合わせ工程（Ｓ２３０）と、比較工程（Ｓ２３２）との各工程の内容は実施の形態１と同様である。

以上のように、実施の形態２によれば、マルチ電子ビームの中に不良ビームが存在する場合でも、所望の精度が得られるビーム照射ができる。さらに、実施の形態２によれば、複数の不良ビームが照射されるはずの複数の領域の画像を得るためにスキャン動作を２回行う場合に、１回目に不良ビームが照射されたサブ照射領域について、２回目に確実に正常ビームで画像を取得できる。

実施の形態３．
実施の形態３では、不良ビームが存在する場合の照射手法について、上述した各実施の形態よりも、もっと簡易に１回のスキャン動作で必要なすべての画像を取得する構成について説明する。実施の形態３における検査装置１００の構成は、図１と同様で構わない。また、以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様である。

図１８は、実施の形態３におけるフレーム設定回路内の構成の一例を示す構成図である。図１８において、フレーム設定回路１２９内に、図５のフレーム１設定部６２及びフレーム２設定部６４の代わりに、矩形領域設定部６８、及びフレーム設定部６９が配置された点以外は、図５と同様である。不良ビーム位置判定部６０、矩形領域設定部６８、及びフレーム設定部６９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。不良ビーム位置判定部６０、矩形領域設定部６８、及びフレーム設定部６９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。

図１９は、実施の形態３における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図１９において、実施の形態３における検査方法は、不良ビーム検出工程（Ｓ１０２）と、矩形領域設定工程（Ｓ１３０）と、フレーム設定工程（Ｓ１３２）と、スキャン工程（Ｓ２２２）と、位置合わせ工程（Ｓ２３０）と、比較工程（Ｓ２３２）と、いう一連の工程を実施する。

不良ビーム検出工程（Ｓ１０２）の内容は、実施の形態１と同様である。但し、実施の形態３では、検出される不良ビームの数が異なる。

図２０は、実施の形態３におけるマルチ１次電子ビームの照射領域と不良ビームによるサブ照射領域の一例を示す図である。図２０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。また、図２０の例では、例えば、ｘ方向に４列目かつｙ方向に３段目の不良ビーム１１ａと、ｘ方向に５列目かつｙ方向に２段目の不良ビーム１１ｂとの複数の不良ビームが検出された場合を示している。かかる場合、正常な各１次電子ビーム１０で走査されるサブ照射領域２９の画像に対して、不良ビーム１１ａで走査されたサブ照射領域２９１１ａの画像と不良ビーム１１ｂで走査されたサブ照射領域２９１１ｂの画像とは、精度が劣化した画像として得られることになる。図２０の例では、複数の不良ビーム１１ａ，１１ｂが検出された場合を示しているが、不良ビームの数は１つであっても良い。

矩形領域設定工程（Ｓ１３０）として、矩形領域設定部６８は、ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは２以上の整数）のマルチ１次電子ビーム２０が不良ビーム１１を含む場合に、不良ビーム１１を除く正常ビーム群で照射可能な面積が大きく、好ましくは最大となる矩形領域を設定する。

図２１は、実施の形態３における正常ビーム群で照射可能な矩形領域の一例を示す図である。図２１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。図２１の例では、ｘ方向に４列目と５列目に不良ビーム１１ａ，１１ｂにより照射されるサブ照射領域２９１１ａ，２９１１ｂが発生する。このため、矩形領域設定部６８は、不良ビーム１１ａ，１１ｂを除く正常ビーム群で照射可能な面積が大きく、好ましくは最大となる矩形領域３５を設定する。図２１の例では、左端５行×３列のサブ照射領域２９のサイズが最大サイズの矩形領域３５となる。不良ビームの位置が、端部に位置するほど、大きな矩形領域３５を設定することができる。逆に中央部に不良ビームが存在する場合には、設定できる矩形領域３５が小さくなってしまう。

フレーム設定工程（Ｓ１３２）として、フレーム設定部６９（領域設定部）は、ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは２以上の整数）のマルチ１次電子ビーム２０が不良ビーム１１ａ，１１ｂを含む場合に、不良ビーム１１ａ，１１ｂを除く正常ビーム群で照射可能な矩形領域３５のサイズで基板１０１のチップ３３２（ビーム照射対象領域）が仮想分割される複数のフレーム領域３３を設定する。

図２２は、実施の形態３におけるスキャンに用いるフレーム領域の一例を示す図である。例えば左下隅を基準点としてチップ３３２領域を３×５列のマルチ１次電子ビーム２０が照射する５×３列のサブ照射領域２９のサイズで複数のフレーム領域３３に分割する。図２２に示すように、複数のフレーム領域３３は互いに他のフレーム領域３３に接するように設定される。

スキャン工程（Ｓ２２２）として、画像取得機構１５０は、複数のフレーム領域３３に対してフレーム領域３３毎に、ｍ行×ｎ列のマルチ１次電子ビーム２０の不良ビーム１１ａ，１１ｂを除く正常ビーム群のうち、少なくとも矩形領域３５内を照射可能なビーム群を当該フレーム領域３３に照射して、照射に起因して当該フレーム領域３３から放出されたマルチ２次電子ビーム３００を検出することで、当該フレーム領域３３内の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次電子が投影されても良い。ここで、検査装置１００では、基板１０１にパターンを形成する（描画する）訳ではないので、基板１０１にダメージを加えたり、他のサブ照射領域２９に干渉する恐れがない限り、余分なビームが基板１０１に照射されても構わない。検査画像に使用する２次電子ビームの検出強度データを取捨選択できればよい。よって、特に、基板１０１に照射するマルチ１次電子ビーム２０の数を制限する必要は無い。図２２の例では、不良ビーム１１ａ，１１ｂを含む５×５列のマルチ１次電子ビーム２０をそのまま使用してスキャンすればよい。但し、画像取得機構１５０は、フレーム領域３３毎に、矩形領域３５内を照射可能なビーム群が当該フレーム領域３３をスキャンするように矩形領域３５内を照射可能なビーム群の照射領域の位置を当該フレーム領域３３に合わせる。そして、矩形領域３５内を照射可能なビーム群の照射に起因したフレーム領域３３毎の画像を取得する。

画像の取得は、上述したように、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から放出される反射電子を含むマルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２で検出する。マルチ検出器２２２によって検出された２次電子の検出データ（測定画像：２次電子画像：被検査画像）は、測定順に検出回路１０６に出力される。検出回路１０６内では、図示しないＡ／Ｄ変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ１２３に格納される。このようにして、画像取得機構１５０は、各フレーム領域３３上に形成されたパターンの測定画像を取得する。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。

ここで、各フレーム領域３３は、すべて正常ビーム群でスキャンされるので、１回のスキャン工程（Ｓ２２２）で必要なすべてのサブ照射領域２９の画像を得ることができる。但し、正常ビーム群によって照射可能な矩形領域３５のサイズが小さいと、スキャン時間が長くなってしまう。よって、実施の形態３では、不良ビーム１１が端部側に偏っている場合に矩形領域３５のサイズを大きく設定できるので、特に有効である。

そして、比較回路１０８（検査部）は、取得された２次電子画像を検査する。検査処理を行う、位置合わせ工程（Ｓ２３０）と、比較工程（Ｓ２３２）との各工程の内容は実施の形態１と同様である。

以上のように、実施の形態３によれば、マルチ電子ビームの中に不良ビームが存在する場合でも、所望の精度が得られるビーム照射ができる。さらに、実施の形態３によれば、不良ビームを排除したフレーム領域が設定されるので、スキャン動作を１回行うだけで済む。

実施の形態４．
実施の形態１〜３では、それぞれ、不良ビームが存在する場合でも、各領域の画像を測定できる。しかし、実施の形態１では、２回目のスキャン領域を少なくできるため高速化が可能であるが、不良ビームが４隅に位置する場合および複数の不良ビームが検出される場合には適用困難である。実施の形態２では、複数の不良ビームが検出される場合でも適用可能であるが、全面スキャン工程を２回にする必要が生じ、高速化には不向きである。実施の形態３では、１回の全面スキャン工程で良いが、矩形領域３５のサイズによって、総スキャン時間が大きく左右されてしまう。よって、実施の形態１〜３の効果を大きく、好ましくは最大に発揮するためには、それぞれ適した条件下で適用されることが望ましい。そこで、実施の形態４では、実施の形態１〜３の各手法を選択可能な構成を説明する。以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様である。

図２３は、実施の形態４におけるパターン検査装置の構成の一例を示す構成図である。図２３において、モード選択回路１３２を追加した点以外は、図１と同様である。図１において、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、フレーム設定回路１２９、不良ビーム検出回路１３０、モード選択回路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、フレーム設定回路１２９内には、実施の形態１〜３の各フレーム設定回路１２９内の構成が配置される。

図２４は、実施の形態４におけるモード選択回路１３２内の構成の一例を示す構成図である。図２４において、モード選択回路１３２内に、不良ビーム特定部７０、モード選択部７２、及びモード設定部７４が配置される。不良ビーム特定部７０、モード選択部７２、及びモード設定部７４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。不良ビーム特定部７０、モード選択部７２、及びモード設定部７４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。

図２５は、実施の形態４における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図２５において、実施の形態１における検査方法は、不良ビーム検出工程（Ｓ１０２）と、不良ビーム特定工程（Ｓ１０４）と、モード選択／設定工程（Ｓ１０６）と、モード１（実施の形態１）の各工程と、モード２（実施の形態２）の各工程と、モード３（実施の形態３）の各工程と、位置合わせ工程（Ｓ２３０）と、比較工程（Ｓ２３２）と、いう一連の工程を実施する。モード１（実施の形態１）の各工程として、フレーム１設定工程（Ｓ１１０）と、フレーム２設定工程（Ｓ１１２）と、スキャン１工程（Ｓ２０２）と、スキャン２工程（Ｓ２０４）と、を実施する。モード２（実施の形態２）の各工程として、フレーム１設定工程（Ｓ１２０）と、ベクトル演算工程（Ｓ１２２）と、ベクトル集合演算工程（Ｓ１２４）と、シフトベクトル決定工程（Ｓ１２６）と、フレーム２設定工程（Ｓ１２８）と、スキャン１工程（Ｓ２１２）と、スキャン２工程（Ｓ２１４）と、を実施する。モード３（実施の形態３）の各工程として、矩形領域設定工程（Ｓ１３０）と、フレーム設定工程（Ｓ１３２）と、スキャン工程（Ｓ２２２）と、を実施する。

不良ビーム検出工程（Ｓ１０２）の内容は実施の形態１と同様である。

不良ビーム特定工程（Ｓ１０４）として、不良ビーム特定部７０（特定部）は、ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは３以上の整数）のマルチ１次電子ビーム２０の中から不良ビームを特定する。具体的には、検出された不良ビーム１１の位置を特定する。複数の不良ビーム１１が検出された場合には、それぞれの不良ビーム１１の位置を特定する。

モード選択／設定工程（Ｓ１０６）として、モード選択部７２（選択部）は、特定された不良ビーム１１の位置に応じて、複数のモード１〜３（複数照射処理方法）の中から照射処理時間が最短となる１つを選択する。モード設定部７４は、この選択されたモードに設定する。
例えば、すべての不良ビーム１１の位置がｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは３以上の整数）のマルチ１次電子ビーム２０の端部（外周部）に位置するのであれば、モード３（実施の形態３）により画像を取得する方が、スキャン工程が１回でかつ大きなフレーム領域３３でスキャンできるので総スキャン時間が最も短くなる。
例えば、不良ビーム１１の位置がマルチ１次電子ビーム２０の外周部ではなく、内部に位置し、かつ不良ビームの数が１つであれば、モード１（実施の形態１）により画像を取得する方が、２回のスキャン工程を行う場合であっても２回目のスキャン工程を高速化できるので総スキャン時間が最も短くなる。
例えば、複数の不良ビーム１１が存在し、かつ１つでもマルチ１次電子ビーム２０の外周部ではなく、内部に位置する場合には、モード２（実施の形態２）により画像を取得する方が、モード３（実施の形態３）により画像を取得する場合よりも照射処理時間が短くなる可能性がある。
例えば、矩形領域３５のサイズがｍ行×ｎ列のサブ照射領域２９の１／２未満になった場合、モード３（実施の形態３）よりもモード２（実施の形態２）の方が、総スキャン時間を短くできる。
例えば、フレーム領域内の上下の領域に同時に不良ビームが存在する場合、フレーム領域内の左右の領域に同時に不良ビームが存在する場合、或いはフレーム領域の中心領域に複数の不良ビームが存在する場合等に矩形領域３５のサイズがｍ行×ｎ列のサブ照射領域２９の１／２未満になることが生じる可能性が高い。このように、不良ビーム１１の位置に応じて、適したモードが異なる。そこで、実施の形態４では、その都度、３つのモード全てにおいて照射処理時間を計算するのではなく、単に、特定された不良ビーム１１の位置に応じて、複数のモード１〜３（複数照射処理方法）の中から適したモードを選択する。

画像取得機構１５０（電子ビーム照射機構）は、選択された１つの方法（モード）に沿って、基板１０１上にマルチ１次電子ビーム２０の照射処理を実施する。具体的には、以下のように動作する。

モード１（実施の形態１）が選択された場合、フレーム１設定工程（Ｓ１１０）と、フレーム２設定工程（Ｓ１１２）と、スキャン１工程（Ｓ２０２）と、スキャン２工程（Ｓ２０４）と、を実施する。フレーム１設定工程（Ｓ１１０）と、フレーム２設定工程（Ｓ１１２）と、スキャン１工程（Ｓ２０２）と、スキャン２工程（Ｓ２０４）と、の各工程の内容は、実施の形態１と同様である。

モード２（実施の形態２）が選択された場合、フレーム１設定工程（Ｓ１２０）と、ベクトル演算工程（Ｓ１２２）と、ベクトル集合演算工程（Ｓ１２４）と、シフトベクトル決定工程（Ｓ１２６）と、フレーム２設定工程（Ｓ１２８）と、スキャン１工程（Ｓ２１２）と、スキャン２工程（Ｓ２１４）と、を実施する。フレーム１設定工程（Ｓ１２０）と、ベクトル演算工程（Ｓ１２２）と、ベクトル集合演算工程（Ｓ１２４）と、シフトベクトル決定工程（Ｓ１２６）と、フレーム２設定工程（Ｓ１２８）と、スキャン１工程（Ｓ２１２）と、スキャン２工程（Ｓ２１４）と、の各工程の内容は、実施の形態２と同様である。

モード３（実施の形態３）が選択された場合、矩形領域設定工程（Ｓ１３０）と、フレーム設定工程（Ｓ１３２）と、スキャン工程（Ｓ２２２）と、を実施する。矩形領域設定工程（Ｓ１３０）と、フレーム設定工程（Ｓ１３２）と、スキャン工程（Ｓ２２２）と、の各工程の内容は、実施の形態３と同様である。

そして、比較回路１０８（検査部）は、取得された２次電子画像を検査する。検査処理を行う、位置合わせ工程（Ｓ２３０）と、比較工程（Ｓ２３２）との各工程の内容は実施の形態１と同様である。

以上のように、実施の形態４によれば、マルチ電子ビームの中に不良ビームが存在する場合でも、自動的に不良ビームの発生条件に合った照射処理時間が短いモードで所望の精度が得られるビーム照射ができる。

実施の形態５．
上述した各実施の形態では、検査装置１００について説明したが、不良ビームの対策をしたマルチ電子ビームの照射手法は、これに限るものではない。実施の形態５では、描画装置に適用する構成について説明する。

図２６は、実施の形態５における描画装置の構成を示す概念図である。図２６において、描画装置５００は、描画機構５５０（マルチビーム照射機構）と制御系回路５６０を備えている。描画装置５００は、マルチ電子ビーム描画装置の一例である。描画機構５５０は、電子鏡筒５０２と描画室５０３を備えている。電子鏡筒５０２内には、電子銃６０１、照明レンズ６０２、成形アパーチャアレイ基板６０３、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４、縮小レンズ６０５、制限アパーチャ基板６０６、対物レンズ６０７、及び偏向器６０８が配置されている。描画室５０３内には、ＸＹステージ５０５が配置される。ＸＹステージ５０５上には、描画時（露光時）には描画対象基板となるマスク等の試料５０１が配置される。試料５０１には、半導体装置を製造する際の露光用マスク、或いは、半導体装置が製造される半導体基板（シリコンウェハ）等が含まれる。また、試料５０１には、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。ＸＹステージ５０５上には、さらに、ＸＹステージ５０５の位置測定用のミラー６１０が配置される。ＸＹステージ５０５上には、さらに、電流検出用のファラディーカップ５０６が配置される。照明レンズ６０２、縮小レンズ６０５、及び対物レンズ６０７には、電磁レンズが用いられる。各電磁レンズは、マルチビーム（電子ビーム）を屈折させる。成形アパーチャアレイ基板６０３には、図２と同様、マルチ電子ビーム１５を形成するための複数の穴２２が形成されている。

制御系回路５６０は、制御計算機５１０、メモリ５１２、偏向制御回路５３０、デジタル・アナログ変換（ＤＡＣ）アンプユニット５３２、ステージ制御機構５３８、ステージ位置測定器５３９及び磁気ディスク装置等の記憶装置５４０を有している。制御計算機５１０、メモリ５１２、偏向制御回路５３０、ステージ制御機構５３８、ステージ位置測定器５３９及び記憶装置５４０は、図示しないバスを介して互いに接続されている。記憶装置５４０（記憶部）には、描画データが描画装置５００の外部から入力され、格納されている。偏向制御回路５３０には、ＤＡＣアンプユニット５３２及びブランキングアパーチャアレイ機構６０４が図示しないバスを介して接続されている。ステージ位置測定器５３９は、レーザ光をＸＹステージ５０５上のミラー６１０に照射し、ミラー６１０からの反射光を受光する。そして、かかる反射光の情報を利用してＸＹステージ５０５の位置を測定する。

制御計算機５１０内には、不良ビーム検出部４０、領域設定部４１、描画処理制御部４２、描画データ処理部４４、及びモード選択部４６が配置されている。不良ビーム検出部４０、領域設定部４１、描画処理制御部４２、描画データ処理部４４、及びモード選択部４６といった各「〜部」は、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置を含む。各「〜部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いても良いし、或いは異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。不良ビーム検出部４０、領域設定部４１、描画処理制御部４２、描画データ処理部４４、及びモード選択部４６に入出力される情報および演算中の情報はメモリ５１２にその都度格納される。

ここで、図２６では、実施の形態５を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置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。

図２７は、実施の形態５におけるブランキングアパーチャアレイ機構６０４の構成の一例を示す断面図である。図２７において、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４は、図２と同様の成形アパーチャアレイ基板６０３の各穴２２に対応する位置にマルチ１次電子ビームのそれぞれのビームの通過用の通過孔（開口部）が開口される。言い換えれば、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４には、マルチ１次電子ビームのそれぞれ対応するビーム１５が通過する複数の通過孔がアレイ状に形成される。そして、複数の通過孔のうち対応する通過孔を挟んで対向する位置に２つの電極を有する複数の電極対がそれぞれ配置される。具体的には、各通過孔の近傍位置に通過孔２５を挟んでブランキング偏向用の制御電極２４と対向電極２６の組（ブランカー：ブランキング偏向器）がそれぞれ配置される。また、各通過孔の近傍には、各通過孔用の制御電極２４に偏向電圧を印加する図示しない各ビーム用の制御回路（ロジック回路）が配置される。各ビーム用の対向電極２６は、グランド接続される。各ビーム用の制御回路は、偏向制御回路５３０によって制御される。

各通過孔を通過する電子ビーム１５は、それぞれ独立に対となる２つの制御電極２４と対向電極２６に印加される電圧によって偏向される。かかる偏向によってブランキング制御される。具体的には、制御電極２４と対向電極２６の組は、図示しないスイッチング回路によって切り替えられる電位によってマルチビームの対応ビームをそれぞれ個別にブランキング偏向する。このように、複数のブランカーが、成形アパーチャアレイ基板６０３の複数の穴２２（開口部）を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う。

次に、描画機構５５０の動作の具体例について説明する。電子銃６０１（放出源）から放出された電子ビーム６００は、照明レンズ６０２によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ基板６０３全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板６０３には、矩形の複数の穴２２（開口部）が形成され、電子ビーム６００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６００の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板６０３の複数の穴２２をそれぞれ通過することによって、例えば矩形形状の複数の電子ビーム（マルチビーム）１５ａ〜ｅが形成される。かかるマルチ電子ビームは、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４のそれぞれ対応するブランカー（制御電極２４と対向電極２６の組）内を通過する。かかるブランカーは、それぞれ、少なくとも個別に通過する電子ビーム１５を設定された描画時間（照射時間）ビームがＯＮ状態になるようにブランキング制御する。

ブランキングアパーチャアレイ機構６０４を通過したマルチ電子ビーム１５ａ〜ｅは、縮小レンズ６０５によって、縮小され、制限アパーチャ基板６０６に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４のブランカーによって偏向された電子ビーム１５は、制限アパーチャ基板６０６（ブランキングアパーチャ部材）の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板６０６によって遮蔽される。一方、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４のブランカーによって偏向されなかった電子ビーム１５は、図２６に示すように制限アパーチャ基板６０６の中心の穴を通過する。このように、制限アパーチャ基板６０６は、ビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する。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６０６を通過したビームにより、１回分のショットの各ビームが形成される。制限アパーチャ基板６０６を通過したマルチ電子ビーム１５は、対物レンズ６０７により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となり、偏向制御回路５３０によって制御された偏向器６０８によって、制限アパーチャ基板６０６を通過した各ビーム（マルチビーム１５全体）が同方向にまとめて偏向され、各ビームの試料５０１上のそれぞれの照射位置に照射される。また、例えばＸＹステージ５０５が連続移動している時、ビームの照射位置がＸＹステージ５０５の移動に追従するように偏向器６０８によって制御される。一度に照射されるマルチビーム１５は、理想的には成形アパーチャアレイ基板６０３の複数の穴２２の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。

マルチ電子ビーム描画においても、各フレーム領域３３のサブ照射領域２９をそれぞれ担当する各電子ビームが照射することによってパターンを描画する。そして、マルチ電子ビームにも、上術したように、不良ビームが発生し得る。そこで、実施の形態５では、実施の形態１〜４において説明した照射手法をマルチ電子ビーム描画に適用する。

不良ビーム検出工程として、まず、描画機構５５０は、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４を用いてマルチ電子ビーム１５を１本ずつに制限してした上で、１本ずつビームをファラディーカップ５０６に照射して、電流検出器５３７によりファラディーカップ５０６に照射された電流量を検出する。かかる動作をマルチ電子ビーム１５の各ビームに対して実施する。なお、常時ビームＯＮのビームが存在する場合、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４では、ビームＯＦＦに制御することが困難であるため、別途、ビームを選択的に通過させる穴が形成された、例えば水平方向に移動可能なシャッター機構を穴毎に配置し、このシャッター機構により常時ビームＯＮのビームをブランキングできる構成にすればよい。

次に、不良ビーム検出部４０は、マルチ電子ビーム１５の各ビームの電流量の違いから不良ビームを検出する。例えば常時ビームＯＦＦであれば、電流量がゼロになる。検出された不良ビーム１１の情報は、モード選択部４６に出力される。

次に、モード選択／設定工程として、モード選択部４６（選択部）は、特定された不良ビーム１１の位置に応じて、複数のモード１〜３（複数照射処理方法）の中から照射処理時間が最短となる１つを選択する。描画処理制御部４２は、この選択されたモードに設定する。
例えば、すべての不良ビーム１１の位置がｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは３以上の整数）のマルチ１次電子ビーム２０の端部（外周部）に位置するのであれば、モード３（実施の形態３）により描画する方が、描画処理回数が１回でかつ大きなフレーム領域３３でスキャンできるのでスキャン時間が最も短くなる。
例えば、不良ビーム１１の位置がマルチ電子ビーム１５の外周部ではなく、内部に位置し、かつ不良ビームの数が１つであれば、モード１（実施の形態１）により描画する方が、２回の描画処理動作を行う場合であっても２回目の描画処理を高速化できるので描画時間が最も短くなる。
例えば、複数の不良ビーム１１が存在し、かつ１つでもマルチ電子ビーム１５の外周部ではなく、内部に位置する場合には、モード２（実施の形態２）により描画する方が、モード３（実施の形態３）により描画する場合よりも照射処理時間が短くなる可能性がある。
例えば、矩形領域３５のサイズがｍ行×ｎ列のサブ照射領域２９の１／２未満になった場合、モード３（実施の形態３）よりもモード２（実施の形態２）の方が、描画時間を短くできる。例えば、上下両方向に不良ビームが存在する場合、左右両方向に不良ビームが存在する場合、或いは中心に不良ビームが存在する場合等に矩形領域３５のサイズがｍ行×ｎ列のサブ照射領域２９の１／２未満になることが生じる可能性が高い。このように、不良ビーム１１の位置に応じて、適したモードが異なる。そこで、実施の形態５では、その都度、３つのモード全てにおいて照射処理時間を計算するのではなく、単に、特定された不良ビーム１１の位置に応じて、複数のモード１〜３（複数照射処理方法）の中から適したモードを選択する。

但し、実施の形態５では、常時ビームＯＦＦによる不良ビーム、若しくはブランキングアパーチャアレイ機構６０４によってビームＯＦＦに制御できる不良ビーム１１については、モード１〜３の中から選択する。常時ビームＯＮによる不良ビーム、若しくはブランキングアパーチャアレイ機構６０４によってビームＯＦＦに制御困難な不良ビーム１１については、不良ビームの照射をブランキングアパーチャアレイ機構６０４により排除できないので、モード３を選択する。但し、予め、矩形領域３５外のビームを遮断できる可動式の遮蔽板を配置しておく。例えば、成形アパーチャアレイ基板６０３、若しくはブランキングアパーチャアレイ機構６０４の下流側に遮蔽板を配置しておく。

描画機構５５０（電子ビーム照射機構）は、選択された１つの方法に沿って、基板１０１上にマルチ電子ビーム１５の照射処理を実施する。具体的には、以下のように動作する。

まず、描画データ処理部４４は、記憶装置５４０から描画データを読み出し、試料５０１の描画領域を格子状に分割した画素毎の照射時間を演算する。かかる照射時間には、近接効果を考慮した照射時間が演算されると好適である。照射時間は、例えば、基準照射量と画素のパターン面積密度と当該画素の近接効果補正用の係数とを乗じた値を電流密度で割った値で演算できる。演算された照射時間のデータは、ショット順に偏向制御回路５３０に出力される。画素サイズとして、例えば、マルチ電子ビームの１本あたりのビームサイズ程度の大きさに設定されると好適である。

モード１（実施の形態１）が設定された場合、フレーム１設定工程（Ｓ１１０）と、フレーム２設定工程（Ｓ１１２）と、描画１−１工程と、描画２−１工程と、を実施する。フレーム１設定工程（Ｓ１１０）と、フレーム２設定工程（Ｓ１１２）と、の各工程の内容は、実施の形態１と同様である。但し、フレーム領域３３−１，３３−２の設定は、領域設定部４１が行う。

描画１−１工程として、描画機構５５０は、ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは３以上の整数）のマルチ電子ビーム１５のうち、４隅以外の位置に１つの不良ビーム１１が存在する場合に、マルチ電子ビーム１５のうち、端部の１行１列のビーム群を除く、残りのビーム群のうちの正常ビーム群を用いて、試料５０１の複数のフレーム領域３３−１（第１のフレーム領域）に対してフレーム領域３３−１毎に１回目のマルチ電子ビーム１５の描画処理（照射処理）を実施する。具体的には、以下のように動作する。まず、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４を用いてマルチ電子ビーム１５のうち、端部の１行１列のビーム群と不良ビーム１１がビームＯＦＦになるように制御する。そして、ステージ制御機構５３８により制御されたステージ５０５を速度Ｖ１で等速移動させながら、描画処理を行う。

マルチ１次電子ビーム１５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）しながら、必要な画素に必要な照射時間だけビームを照射する。マルチ電子ビーム１５を構成する各電子ビームは、互いに異なるいずれかのサブ照射領域２９を担当することになる。そして、各ショット時に、各電子ビームは、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。また、各ショット時に、各電子ビームは、担当サブ照射領域２９内の照射対象の画素に演算された照射時間のビーム照射を行うことになる。サブ照射領域２９内の電子ビームの移動は、偏向器６０８によるマルチ電子ビーム１５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つの電子ビームで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の描画が終了したら、偏向器６０８によるマルチ電子ビーム１５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内の隣接するフレーム領域３３−１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の描画処理が終了したら、ステージ５０５の移動或いは／及び偏向器６０８によるマルチ電子ビーム１５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。以上のように各電子ビームの照射によって得られるサブ照射領域２９内のショット画素図形を組み合わせることで、所定のパターンが描画される。

描画２−１工程として、描画機構５５０は、ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビーム１５の４隅のビーム群を用いて、試料５０１の複数のフレーム領域３３−２に対してフレーム領域３３−２毎に２回目のマルチ電子ビームの描画処理（照射処理）を実施する。具体的には、以下のように動作する。なお、描画する際、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４を用いてマルチ電子ビーム１５のうち、４隅のビーム群以外をビームＯＦＦに制御する。

ここで、１回目の描画１工程では、不良ビーム１１の照射位置に相当するサブ照射領域２９の描画が実施されていない。このため、２回目の描画２工程では、不良ビーム１１の照射位置に相当するサブ照射領域２９の正常な描画を行う必要がある。よって、ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームの４隅のビーム群のみで不良ビーム１１の照射位置に相当するサブ照射領域２９の描画を行う。

さらに、複数のフレーム領域３３−２は、図９に示すように、飛び飛びに設定されるので、スキャンする領域全体の面積が複数のフレーム領域３３−１に対して少なくて済む。図９の例では、１つのフレーム領域３３−２の面積を４つのフレーム領域３３−１の面積で割った割合だけスキャンする領域全体の面積が少なくなる。よって、少なくなった分、ステージ速度を速くできる。よって、１回目の描画１動作（１回目のマルチ電子ビームの照射処理）の場合よりも２回目の描画２動作（２回目のマルチ電子ビームの照射処理）の場合におけるステージ５０５の移動速度を速くする。よって、２回目の描画２では、１回目の描画１よりも描画時間を大幅に短縮できる。

モード２（実施の形態２）が設定された場合、フレーム１設定工程（Ｓ１２０）と、ベクトル演算工程（Ｓ１２２）と、ベクトル集合演算工程（Ｓ１２４）と、シフトベクトル決定工程（Ｓ１２６）と、フレーム２設定工程（Ｓ１２８）と、描画１−２工程と、描画２−２工程と、を実施する。フレーム１設定工程（Ｓ１２０）と、ベクトル演算工程（Ｓ１２２）と、ベクトル集合演算工程（Ｓ１２４）と、シフトベクトル決定工程（Ｓ１２６）と、フレーム２設定工程（Ｓ１２８）と、の各工程の内容は、実施の形態２と同様である。但し、フレーム領域３３−１，３３−２の設定は、領域設定部４１が行う。

描画１−２工程として、描画機構５５０は、ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビーム１５の正常ビーム群を用いて、複数のフレーム領域３３−１に対してフレーム領域３３−１毎に１回目のマルチ電子ビーム１５の描画処理（照射処理）を実施する。なお、描画する際、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４を用いてマルチ電子ビーム１５のうち、複数の不良ビーム１１をビームＯＦＦに制御する。

描画２−２工程として、描画機構５５０は、ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビーム１５のうち、１回目のマルチ電子ビーム１５の描画処理において複数の不良ビーム１１によって照射される照射位置を担当する正常ビーム群を用いて、複数のフレーム領域３３−２に対してフレーム領域３３−２毎に２回目のマルチ電子ビーム１５の描画処理（照射処理）を実施する。なお、描画する際、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４を用いてマルチ電子ビーム１５のうち、複数の不良ビーム１１によって描画されなかったサブ照射領域２９を担当するビーム群を除いて、残りのビームをビームＯＦＦに制御する。

モード３（実施の形態３）が設定された場合、矩形領域設定工程（Ｓ１３０）と、フレーム設定工程（Ｓ１３２）と、描画１−３工程と、を実施する。矩形領域設定工程（Ｓ１３０）と、フレーム設定工程（Ｓ１３２）と、の各工程の内容は、実施の形態３と同様である。但し、フレーム領域３３の設定および矩形領域３５の設定は、領域設定部４１が行う。

描画１−３工程として、描画機構５５０は、複数のフレーム領域３３に対してフレーム領域３３毎に、前記ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビーム１５の不良ビームを除く正常ビーム群のうち、矩形領域３５内を照射可能なビーム群を用いて、当該フレーム領域３３にパターンを描画する。なお、描画する際、矩形領域３５外を照射するビーム群は、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４によりビームＯＦＦに制御する、若しくは、図示しない可動式の遮蔽板で遮蔽する。

以上のように、実施の形態５によれば、マルチ電子ビーム１５の中に不良ビームが存在する場合でも、不良ビームの発生条件に合ったモードで所望の精度が得られるビーム照射（描画）ができる。

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、補正回路１１３、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、フレーム設定回路１２９、不良ビーム検出回路１３０、及びモード設定回路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。

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（電子銃６０１）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（６０３）によりマルチ１次電子ビーム２０（マルチ電子ビーム１５）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（マルチ電子ビーム１５）を形成する態様であっても構わない。

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。

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電子ビーム検査装置及びマルチ電子ビーム検査方法は、本発明の範囲に包含される。

１０ １次電子ビーム
１１ 不良ビーム
２０ マルチ１次電子ビーム
２２ 穴
２９ サブ照射領域
２９１１ サブ照射領域
３２ ストライプ領域
３３ フレーム領域
３４ 照射領域
３５ 矩形領域
４０ 不良ビーム検出部
４１ 領域設定部
４２ 描画処理制御部
４４ 描画データ処理部
４６ モード選択部
５２，５６ 記憶装置
５７ 位置合わせ部
５８ 比較部
６０ 不良ビーム位置判定部
６１，６２ フレーム１設定部
６３ ベクトル演算部
６４ フレーム２設定部
６５ ベクトル集合演算部
６６ シフトベクトル決定部
６７ フレーム２設定部
６８ 矩形領域設定部
６９ フレーム設定部
７０ 不良ビーム特定部
７２ モード選択部
７４ モード設定部
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
１２９ フレーム設定回路
１３０ 不良ビーム検出回路
１３２ モード選択回路
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
５００ 描画装置
５０１ 試料
５５０ 描画機構
５６０ 制御系回路
５０２ 電子鏡筒
５０３ 描画室
５０５ ステージ
５０６ ファラディーカップ
５１０ 制御計算機
５１２ メモリ
５３０ 偏向制御回路
５３２ ＤＡＣアンプユニット
５３７ 電流検出器
５３８ ステージ制御機構
５３９ ステージ位置測定器
５４０ 記憶装置
６０１ 電子銃
６０２ 照明レンズ
６０３ 成形アパーチャアレイ基板
６０４ ブランキングアパーチャアレイ機構
６０５ 縮小レンズ
６０６ 制限アパーチャ基板
６０７ 対物レンズ
６０８ 偏向器
６１０ ミラー

Claims (6)

1. 試料を載置するステージと、
   ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは３以上の整数）のマルチ電子ビームのうち、４隅以外の位置に１つの不良ビームが存在する場合に、前記マルチ電子ビームのうち、端部の１行１列のビーム群を除く、残りのビーム群で照射可能な照射領域のサイズで前記試料のビーム照射対象領域が仮想分割される複数の第１のフレーム領域を設定する第１の領域設定部と、
   少なくとも前記残りのビーム群のうちの正常ビーム群を用いて、前記複数の第１のフレーム領域の第１のフレーム領域毎に１回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施する場合における前記不良ビームの照射位置に相当する領域を４隅とする複数の第２のフレーム領域を設定する第２の領域設定部と、
   少なくとも前記残りのビーム群のうちの前記正常ビーム群を用いて、前記試料の前記複数の第１のフレーム領域に対して第１のフレーム領域毎に１回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施すると共に、前記ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームの少なくとも４隅のビーム群を用いて、前記試料の前記複数の第２のフレーム領域に対して第２のフレーム領域毎に２回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施する電子ビーム照射機構と、
   を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム照射装置。
2. 前記ステージを移動させるステージ駆動機構をさらに備え、
   前記１回目のマルチ電子ビームの照射処理と前記２回目のマルチ電子ビームの照射処理は、前記ステージを移動しながら行われ、
   前記複数の第１のフレーム領域は互いに他の第１のフレーム領域に接するように設定され、前記複数の第２のフレーム領域は互いに接することなく設定され、
   前記ステージ駆動機構は、前記１回目のマルチ電子ビームの照射処理の場合よりも前記２回目のマルチ電子ビームの照射処理の場合における前記ステージの移動速度を速くすることを特徴とする請求項１記載のマルチ電子ビーム照射装置。
3. 試料を載置するステージと、
   ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは３以上の整数）のマルチ電子ビームで照射可能な照射領域のサイズで前記試料のビーム照射対象領域が仮想分割される複数の第１のフレーム領域を設定する第１の領域設定部と、
   前記ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームが複数の不良ビームを含む場合に、前記複数の第１のフレーム領域の第１のフレーム領域毎に前記ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームの少なくとも正常ビーム群により１回目のマルチ電子ビームの照射処理が実施される場合に、前記複数の不良ビームの照射位置に相当する複数の領域における領域間のベクトルを演算するベクトル演算部と、
   演算された領域間のベクトルの集合に属さないベクトルに前記複数の第１のフレーム領域をシフトさせた複数の第２のフレーム領域を設定する第２の領域設定部と、
   前記ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームの少なくとも正常ビーム群を用いて、前記複数の第１のフレーム領域に対して第１のフレーム領域毎に１回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施すると共に、前記ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームのうち、前記複数の第２のフレーム領域において前記複数の不良ビームの照射位置を担当する正常ビーム群を少なくとも用いて、前記複数の第２のフレーム領域に対して第２のフレーム領域毎に２回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施する電子ビーム照射機構と、
   を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム照射装置。
4. 試料を載置するステージと、
   ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは２以上の整数）のマルチ電子ビームが不良ビームを含む場合に、前記不良ビームを除く正常ビーム群で照射可能な矩形のサイズで前記試料のビーム照射対象領域が仮想分割される複数のフレーム領域を設定する領域設定部と、
   前記複数のフレーム領域に対してフレーム領域毎に、前記ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームの前記不良ビームを除く正常ビーム群のうち、少なくとも前記矩形内を照射可能なビーム群を当該フレーム領域に照射して、前記照射に起因して当該フレーム領域から放出されたマルチ２次電子ビームを検出することで、当該フレーム内の２次電子画像を取得する画像取得機構と、
   取得された２次電子画像を検査する検査部と、
   を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム検査装置。
5. ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは３以上の整数）のマルチ電子ビームのうち、４隅以外の位置に１つの不良ビームが存在する場合に、前記マルチ電子ビームのうち、端部の１行１列のビーム群を除く、残りのビーム群で照射可能な照射領域のサイズでステージ上に載置される試料のビーム照射対象領域が仮想分割される複数の第１のフレーム領域を設定する工程と、
   少なくとも前記残りのビーム群のうちの正常ビーム群を用いて、前記複数の第１のフレーム領域の第１のフレーム領域毎に１回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施する場合における前記不良ビームの照射位置に相当する領域を４隅とする複数の第２のフレーム領域を設定する工程と、
   少なくとも前記残りのビーム群のうちの前記正常ビーム群を用いて、前記試料の前記複数の第１のフレーム領域に対して第１のフレーム領域毎に１回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施する工程と、
   前記ｍ行×ｎ列のマルチ電子ビームの少なくとも４隅のビーム群を用いて、前記試料の前記複数の第２のフレーム領域に対して第２のフレーム領域毎に２回目のマルチ電子ビームの照射処理を実施する工程と、
   を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム照射方法。
6. 試料を載置するステージと、
   ｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは３以上の整数）のマルチ電子ビームの中から不良ビームを特定する特定部と、
   特定された前記不良ビームの位置に応じて、複数の照射処理方法の中から照射処理時間が最短となる１つを選択する選択部と、
   選択された１つの方法に沿って、前記試料上にマルチ電子ビームの照射処理を実施する電子ビーム照射機構と、
   を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム照射装置。

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