JP2021009829A - マルチ荷電粒子ビーム画像取得装置およびマルチ荷電粒子ビーム画像取得方法 - Google Patents

マルチ荷電粒子ビーム画像取得装置およびマルチ荷電粒子ビーム画像取得方法 Download PDF

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Abstract

【課題】マルチビームを用いて画像取得する場合に、必要な平均化度数分だけ同じ位置を繰り返しスキャンしなくても、必要な平均化度数分の平均化処理によるノイズ低減が可能な画像取得装置を提供する。【解決手段】マルチ荷電粒子ビーム画像取得装置は、試料を配置するステージとマルチ荷電粒子ビームを偏向する偏向器とを有し、設定された画像平均化度数に応じてマルチ荷電粒子ビームのスキャン領域幅を可変に設定し、ステージの移動方向と平行にマルチ荷電粒子ビームの複数のビームが並ばないようにステージの移動方向とマルチ荷電粒子ビームの配列方向の角度とを相対的にずらして、マルチ荷電粒子ビームで試料をスキャンすることによりビーム毎の画像データを取得する画像取得機構と、ビーム毎の画像データを用いて画像平均化度数の同じ位置の画像データを重ね合わせて画像データの誤差を平均化する平均化処理部と、を備える。【選択図】図８

Description

本発明は、マルチ荷電粒子ビーム画像取得装置およびマルチ荷電粒子ビーム画像取得方法に関する。例えば、検査装置で撮像される、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次電子画像の取得手法に関する。
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、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになっている。近年、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。よって、半導体ウェハ上に転写された超微細パターンの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。その他、歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。
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１次電子ビームで走査（スキャン）して、１次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。１本の電子ビームを用いたシングルビーム方式に限らず、複数の電子ビームを用いたマルチビーム方式で画像を取得する装置の開発も進んでいる。かかる電子ビームにより取得される画像にはノイズ成分が含まれる。かかるノイズ成分は、電子量を増やすことで低減することもできる。しかし、電子量を増やすと試料にダメージを与えかねない。そこで、フィルタ処理によりノイズ成分を低減することも検討されているが、フィルタ処理では異なる位置の画像を使って平均化するため画像にいわゆるボケが生じてしまう。そのため、同じラインを繰り返し複数回のスキャン動作を行うことで同じ画像を複数回取得して、繰り返した回数で画像データの平均化処理を行うことが検討されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、複数回のスキャン動作を行ったのでは時間がかかってしまい、画像取得時間が長くなってしまうといった問題がある。また、マルチビーム方式では、ビーム毎のばらつきが大きいと、得られた画像を用いた検査において検出感度の安定性に問題が生じ得る。画像のノイズ低減の問題は、検査装置に限らず、電子ビームで画像を取得する装置全般に生じ得る。
特開２０１１−００３９３０号公報
そこで、本発明の一態様は、マルチビームを用いて画像取得する場合に、必要な平均化度数分だけ同じ位置を繰り返しスキャンしなくても、必要な平均化度数分の平均化処理によるノイズ低減が可能な画像取得装置および方法を提供する。
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム画像取得装置は、
試料を配置するステージとアレイ配置されるマルチ荷電粒子ビームを偏向する偏向器とを有し、設定された画像平均化度数に応じて、マルチ荷電粒子ビームの各ビームでスキャンするスキャン領域幅を可変に設定した状態で、ステージの移動方向と平行にマルチ荷電粒子ビームのうちの複数のビームが並ばないようにステージの移動方向の角度とマルチ荷電粒子ビームの配列方向の角度とを相対的にずらして、偏向器により偏向されるマルチ荷電粒子ビームで試料をスキャンすることにより、ビーム毎の画像データを取得する画像取得機構と、
ビーム毎の画像データを用いて、画像平均化度数の、同じ位置の画像データを重ね合わせて画像データの誤差を平均化する平均化処理部と、
を備えたことを特徴とする。
また、ステージの移動方向の角度とマルチ荷電粒子ビームのアレイ配置方向の角度とを相対的にずらすことにより、ステージの移動方向と平行な方向に延びる試料に対する各ビームの個別スキャン担当領域を設定する個別担当領域設定部をさらに備え、
各ビームのスキャン領域幅は、ステージの移動方向と直交する方向に他のビームの個別スキャン担当領域が含まれるように可変に設定されると好適である。
また、画像平均化度数は、２〜マルチ荷電粒子ビームのビーム本数までの間で可変に設定されると好適である。
また、マルチ荷電粒子ビームの各ビームには、隣接ビームとの間のビーム間ピッチを１辺とする四角形の個別ブロック領域が設定され、
各ビームのスキャン領域幅は、２次元方向に他のビームの個別ブロック領域が含まれるようにサイズを変えて設定されるように構成しても好適である。
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム画像取得方法は、
設定された画像平均化度数に応じて、アレイ配置されるマルチ荷電粒子ビームの各ビームでスキャンするスキャン領域幅を可変に設定した状態で、試料を配置するステージの移動方向と平行にマルチ荷電粒子ビームのうちの複数のビームが並ばないようにステージの移動方向の角度とマルチ荷電粒子ビームの配列方向の角度とを相対的にずらして、偏向器により偏向されるマルチ荷電粒子ビームで試料をスキャンすることにより、ビーム毎の画像データを取得する工程と、
ビーム毎の画像データを用いて、画像平均化度数の、同じ位置の画像データを重ね合わせて画像データの誤差を平均化し、出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
本発明の一態様によれば、マルチビームを用いて画像取得する場合に、必要な平均化度数分だけ同じ位置を繰り返しスキャンしなくても、必要な平均化度数分の平均化処理によるノイズ低減ができる。
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と比較例と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におけるスキャン領域設定回路の内部構成の一例を示す図である。 実施の形態１における補正回路の内部構成の一例を示す図である。 実施の形態１における検査方法の一例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における各ビームのスキャン幅の一例と、平均化処理の一例とを説明するための図である。 実施の形態１における各ビームのスキャン幅の他の一例と、平均化処理の一例とを説明するための図である。 実施の形態１における各ビームのラインスキャン方向と得られる画像との関係を説明するための図である。 実施の形態１における平均化処理の内容の他の一例を示す図である。 実施の形態１における重み付け処理を説明するための図である。 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３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４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５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６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７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．
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。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。その他、電磁レンズ２０６の磁場中に、マルチ１次電子ビーム像を回転可能な静電レンズ２１５を配置しても好適である。
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上に配置される。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。
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、スキャン領域設定回路１４０、画像補正回路１４１、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、モニタ１１７、メモリ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。また、偏向制御回路１２８は、ＤＡＣ（デジタルアナログ変換）アンプ１４４，１４６，１４８に接続される。ＤＡＣアンプ１４６は、主偏向器２０８に接続され、ＤＡＣアンプ１４４は、副偏向器２０９に接続される。ＤＡＣアンプ１４８は、偏向器２１８に接続される。
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、画像補正回路１４１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、例えばステッピング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。
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１４６を介して偏向制御回路１２８により制御される。静電レンズ２１５が配置される場合には、図示しないレンズ制御回路が配置される。
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へ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２０３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。
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（開口部）２２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。電磁レンズ２０７（対物レンズ）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、マルチ１次電子ビーム２０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、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。こ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、後述する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ｉ（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ｉ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１０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）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。
図４は、実施の形態１と比較例と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（ａ）及び図４（ｂ）の例では、３×３列のマルチ１次電子ビーム２０の場合を示している。図４（ａ）の例では、実施の形態１の比較例について示している。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。そして、図４（ａ）の例では、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。例えば、ｙ方向へのラインスキャンを繰り返しながらスキャン方向であるｘ方向へとスキャン動作を進めていく。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内の隣接する照射領域３４と同サイズの矩形領域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。かかるスキャン動作では、１つの領域が１回ずつ、いずれかのビームによってスキャンされる。このままでは、ビーム毎のノイズ成分の違いにより得られる画像に差が生じてしまう。そこで、例えば、比較例では、ステージ１０５を連続移動させ、１つのサブ照射領域２９のスキャンが終了したら、例えばｘ方向に隣接するサブ照射領域２９のスキャンを続けて行う。これにより、ｘ方向に並ぶ３つのビームによって、同じ位置を重複してスキャンすることができる。これにより、同じラインを繰り返し複数回のスキャン動作を行わずとも、同じ領域の画像が、異なる３つのビームによって重複して得られる。そして、同じ領域の３つの画像を重ね合わせることで平均化することもできる。よって、ｘ方向に並ぶビーム数だけ得られる画像を平均化できる。しかし、かかる手法では、常に、平均化度数（平均化回数）が、ｘ方向に並ぶビーム数に限定されてしまう。よって、条件によっては必要以上の数で、或いは別の条件によっては必要数に不足した数で、画像を平均化することがあり得る。そのため、平均化するための度数（回数）を任意に設定できるようにすることが望ましい。また、かかる手法では、各ビームによって得られる画像の端部（画像境界）に位置する領域は、ｘ方向に並ぶ他の２つのビームによって得られる画像でも常に端部（画像境界）に位置することになる。そのため、平均化する場合でも常に画像境界同士が重ねられてしまい、隣接する画像同士の繋ぎ部分（境界）で段差が生じやすくなってしまう。
そこで、実施の形態１では、図４（ｂ）に示すように、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数の１次電子ビーム１０が並ばないようにステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビーム２０の配列方向の角度とを相対的にずらす。例えば、成形アパーチャアレイ基板２０３の配置角度を回転させてずらす。或いは、ステージ１０５の移動方向を例えば−ｘ方向ではなく、斜め方向に調整する。或いは、静電レンズ２１５により基板１０１上でのマルチ１次電子ビーム像を回転させるようにしても好適である。傾け角θ（ｒａｄ）は、マルチ１次電子ビーム２０のｙ方向のビームピッチを、ｘ方向のビームピッチにｘ方向のビーム数を乗じた値で割った値を用いて、以下の式（１）で定義できる。
（１） θ＝ｔａｎ−１（ｙビームピッチ／（ｘビームピッチ×ｘビーム数））
図４（ｂ）の例では、３×３列のマルチ１次電子ビーム２０の基板１０１上での配列方向を傾け角θだけ回転させることで、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数の１次電子ビーム１０が並ばないようにできる。これにより、図４（ｂ）に示すように、ステージ１０５の移動方向と平行な方向に延びる基板１０１に対する各１次電子ビーム１０の個別スキャン担当領域２７を設定できる。３×３列のマルチ１次電子ビーム２０では、ビーム１〜９まで、それぞれの個別スキャン担当領域２７を設定できる。図４（ｂ）では、ｘ方向に延びるストライプ領域３２をｙ方向に同じ幅でｙ方向に（１）〜（９）までの短冊状の９つの個別スキャン担当領域２７に分割できる。図４（ｂ）において、あるストライプ領域３２の個別スキャン担当領域２７（ｎ）をスキャンしている１次電子ビーム１０がビームｎであるとして説明を続ける（ｎは１から９迄の整数）。
ここで、各１次電子ビーム１０でスキャンするスキャン領域幅を個別スキャン担当領域２７の幅にしたら、各ビームがそれぞれ別々の領域の画像を取得することになる。これでは、画像を平均化できない。そこで、実施の形態１では、各１次電子ビーム１０でスキャンするスキャン領域幅を可変に設定する。
図５は、実施の形態１におけるスキャン領域設定回路１４０の内部構成の一例を示す図である。図５において、スキャン領域設定回路１４０内には、平均化度数設定部６０、ラインスキャン方向設定部６１、個別担当領域設定部６２、及びスキャン幅設定部６４が配置される。平均化度数設定部６０、ラインスキャン方向設定部６１、個別担当領域設定部６２、及びスキャン幅設定部６４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。平均化度数設定部６０、ラインスキャン方向設定部６１、個別担当領域設定部６２、及びスキャン幅設定部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における画像補正回路１４１の内部構成の一例を示す図である。図６において、画像補正回路１４１内には、メモリ７１、マルチ１次電子ビーム２０のビーム数に応じた複数のゲイン補正部７０（ａ〜ｎ）、ビーム数に応じた複数のバッファ７２（ａ〜ｎ）、ビーム数に応じた複数の位置合わせ部７４（ａ〜ｎ）、平均化処理部７６、及び補正画像を記憶するための磁気ディスク装置等の記憶装置７９が配置される。平均化処理部７６内には、加算処理部７７及び除算処理部７８が配置される。複数のゲイン補正部７０（ａ〜ｎ）、複数のバッファ７２（ａ〜ｎ）、複数の位置合わせ部７４（ａ〜ｎ）、及び平均化処理部７６（加算処理部７７及び除算処理部７８）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。複数のゲイン補正部７０（ａ〜ｎ）、複数のバッファ７２（ａ〜ｎ）、複数の位置合わせ部７４（ａ〜ｎ）、及び平均化処理部７６（加算処理部７７及び除算処理部７８）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メモリ７１、或いは図１のメモリ１１８に記憶される。なお、複数のゲイン補正部７０については、配置した方が望ましいが、省略しても構わない。
図７は、実施の形態１における検査方法の一例の要部工程を示すフローチャート図である。図７において、実施の形態１における検査方法は、パラメータ設定工程（Ｓ１０２）と、個別担当領域設定工程（Ｓ１０４）と、スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）と、スキャン工程（Ｓ１０８）と、ストライプ移動工程（Ｓ１１０）と、重み付け処理工程（Ｓ１２０）と、平均化処理工程（Ｓ１２２）と、比較工程（Ｓ１３０）と、いう一連の工程を実施する。平均化処理工程（Ｓ１２２）は、内部工程として、加算処理工程（Ｓ１２４）と、除算処理工程（Ｓ１２６）とを実施する。なお、重み付け処理工程（Ｓ１２０）は、実施することが望ましいが省略しても構わない。
パラメータ設定工程（Ｓ１０２）として、パラメータの１つとして、平均化度数設定部６０は、画像を平均化する画像平均化度数（回数）を設定する。画像平均化度数（回数）は、１〜マルチ１次電子ビーム２０のビーム本数までの間で可変に設定できる。但し、画像平均化度数が１の場合、結局、元の画像から変化しないので、平均化されているとは言えなくなる。よって、ここでは、１〜マルチ１次電子ビームのビーム本数までの間で可変に設定される。例えば、３×３のマルチ１次電子ビーム２０が照射可能であれば、画像平均化度数は、２〜９まで設定可能となる。また、ラインスキャン方向設定部６１は、パラメータの他の１つとして、各ビームのラインスキャン方向を設定する。ここでは、各ビームのラインスキャン方向を、傾け角θだけずらさずに、図４（ｂ）に示すように、例えば、ｙ方向に設定する。
個別担当領域設定工程（Ｓ１０４）として、個別担当領域設定部６２は、ステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビームのアレイ配置方向の角度とを相対的にずらすことにより、ステージ１０５の移動方向と平行な方向に延びる基板１０１に対する各ビームの個別スキャン担当領域２７を設定する。図４（ｂ）の例では、ｘ方向に延びるストライプ領域３２をｙ方向に同じ幅でｙ方向に９つの個別スキャン担当領域２７に分割し、（１）〜（９）までの短冊状の９つの個別スキャン担当領域２７を設定する。
スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）として、スキャン幅設定部６４は、ステージ１０５の移動方向と直交する方向に他のビームの個別スキャン担当領域２７が含まれるように各ビームのスキャン領域幅（個別ビームスキャン幅）を可変に設定する。スキャン幅設定部６４は、可変に設定可能な画像平均化度数に応じて、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０でスキャンするスキャン領域幅を可変に設定する。言い換えれば、画像平均化度数に応じて、各１次電子ビーム１０のｙ方向のスキャン領域幅を拡大する。画像平均化度数が最大のマルチ１次電子ビーム２０のビーム本数である９のとき、各１次電子ビーム１０のｙ方向のスキャン領域幅は個別スキャン担当領域２７×９の幅スキャンする必要がある。このため各１次電子ビーム１０は、少なくともこの幅スキャンすることができる必要がある。
図８は、実施の形態１における各ビームのスキャン幅の一例と、平均化処理の一例とを説明するための図である。図８の例では、３×３のマルチ１次電子ビーム２０を用いた場合を示している。また、画像平均化度数が３の場合を示している。画像平均化度数が３の場合は、各１次電子ビーム１０は、自身の個別スキャン担当領域２７の他に、隣接する２つの１次電子ビーム１０の個別スキャン担当領域２７を含む、合計３つの個別スキャン担当領域２７分のｙ方向幅にスキャン幅（個別ビームスキャン幅）が設定される。図８の例では、各１次電子ビーム１０は、自身の個別スキャン担当領域２７の他に、ｙ方向に隣接する２つ目の個別スキャン担当領域２７と、さらにｙ方向に連続する３つ目の個別スキャン担当領域２７との合計３つの個別スキャン担当領域２７分のｙ方向幅にスキャン幅が設定される。よって、ビーム１は、ｋ番目のストライプ領域３２の３つの個別スキャン担当領域２７（１）〜（３）をスキャンすることになる。ビーム２は、ｋ番目のストライプ領域３２の３つの個別スキャン担当領域２７（２）〜（４）をスキャンすることになる。ビーム３は、ｋ番目のストライプ領域３２の３つの個別スキャン担当領域２７（３）〜（５）をスキャンすることになる。ビーム４は、ｋ番目のストライプ領域３２の３つの個別スキャン担当領域２７（４）〜（６）をスキャンすることになる。ビーム５は、ｋ番目のストライプ領域３２の３つの個別スキャン担当領域２７（５）〜（７）をスキャンすることになる。ビーム６は、ｋ番目のストライプ領域３２の３つの個別スキャン担当領域２７（６）〜（８）をスキャンすることになる。ビーム７は、ｋ番目のストライプ領域３２の３つの個別スキャン担当領域２７（７）〜（９）をスキャンすることになる。ビーム８は、ｋ番目のストライプ領域３２の２つの個別スキャン担当領域２７（８），（９）と、次のｋ＋１番目のストライプ３２の１つの個別スキャン担当領域２７（１）との３つの個別スキャン担当領域２７（８），（９），（１）をスキャンすることになる。ビーム９は、ｋ番目のストライプ領域３２の１つの個別スキャン担当領域２７（９）と、次のｋ＋１番目のストライプ３２の２つの個別スキャン担当領域２７（１），（２）との３つの個別スキャン担当領域２７（９），（１），（２）をスキャンすることになる。よって、マルチ１次電子ビーム２０全体のスキャン幅（マルチビームスキャン幅）は、ストライプ領域３２に次のストライプ領域３２の２つの個別スキャン担当領域２７を加えた、合計１１個の個別スキャン担当領域２７分のｙ方向幅になる。
スキャン工程（Ｓ１０８）として、画像取得機構１５０は、可変に設定可能な画像平均化度数に応じて、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０でスキャンするスキャン領域幅を可変に設定した状態で、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数のビームが並ばないようにステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビーム２０の配列方向の角度とを相対的にずらして、副偏向器２０９により偏向されるマルチ１次電子ビーム２０で基板１０１をスキャンすることにより、ビーム毎の画像データを取得する。
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各ビームの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、画像補正回路１４１に転送される。図８に示したように、各ビームのスキャンにより、図８に示すように、１ビームのスキャンあたり、それぞれ３つの個別スキャン担当領域２７分の画像データを画像補正回路１４１に出力することになる。
ストライプ移動工程（Ｓ１１０）として、１つのストライプ領域３２のスキャン動作が終了すると、ステージ１０５を移動させて、隣接する次のストライプ領域３２のスキャン動作開始位置に移動する。そして、スキャン工程（Ｓ１０８）に戻り、同様に、スキャン動作を実施する。
これにより、図８に示すように、ｋ番目のストライプ領域３２のスキャン動作により、ｋ番目のストライプ領域３２の個別スキャン担当領域（１）内の画像データ（２次電子画像データ）がビーム１によるスキャンによって取得される。また、ｋ番目のストライプ領域３２の個別スキャン担当領域（２）内の画像データがビーム１，２でのスキャンによって重複して取得される。また、ｋ番目のストライプ領域３２の個別スキャン担当領域（３）内の画像データがビーム１〜３でのスキャンによって重複して取得される。また、ｋ番目のストライプ領域３２の個別スキャン担当領域（４）内の画像データがビーム２〜４でのスキャンによって重複して取得される。また、ｋ番目のストライプ領域３２の個別スキャン担当領域（５）内の画像データがビーム３〜５でのスキャンによって重複して取得される。また、ｋ番目のストライプ領域３２の個別スキャン担当領域（６）内の画像データがビーム４〜６でのスキャンによって重複して取得される。また、ｋ番目のストライプ領域３２の個別スキャン担当領域（７）内の画像データがビーム５〜７でのスキャンによって重複して取得される。また、ｋ番目のストライプ領域３２の個別スキャン担当領域（８）内の画像データがビーム６〜８でのスキャンによって重複して取得される。また、ｋ番目のストライプ領域３２の個別スキャン担当領域（９）内の画像データがビーム７〜９でのスキャンによって重複して取得される。また、ｋ＋１番目のストライプ領域３２の個別スキャン担当領域（１）内の画像データがビーム８，９でのスキャンによって重複して取得される。また、ｋ＋１番目のストライプ領域３２の個別スキャン担当領域（２）内の画像データがビーム９でのスキャンによって取得される。
よって、図８に示すように、個別スキャン担当領域（３）〜（９）までの各個別スキャン担当領域２７では、３つのビームによって３つの画像データが重複して得られる。ここで、ｋ番目のストライプ領域３２のスキャン動作では、ｋ番目のストライプ領域３２の個別スキャン担当領域（１）について１つのビームによる１つの画像データしか得られない。同様に、ｋ番目のストライプ領域３２のスキャン動作では、ｋ番目のストライプ領域３２の個別スキャン担当領域（２）について２つのビームによる２つの画像データしか得られない。しかしながら、ｋ−１番目のストライプ領域３２のスキャン動作によって、既に、ｋ番目のストライプ領域３２の個別スキャン担当領域（１）について２つのビームによって２つの画像データが重複して得られている。同様に、ｋ−１番目のストライプ領域３２のスキャン動作によって、既に、ｋ番目のストライプ領域３２の個別スキャン担当領域（２）について１つのビームによる１つの画像データが得られている。このように、各ストライプ領域３２の端部の個別スキャン担当領域２７の不足分の画像データは、１つ前の隣接するストライプ領域３２のスキャン動作によって取得できる。この結果、すべての個別スキャン担当領域２７について、３つの画像データが重複して得られる。
平均化処理工程（Ｓ１２２）として、画像補正回路１４１内の平均化処理部７６は、ビーム毎の画像データを用いて、画像平均化度数の、同じ位置の画像データを重ね合わせて画像データの誤差を平均化する。具体的には、各ビームの画像データは、ビーム毎のバッファ７２に格納される。同じ個別スキャン担当領域２７を複数のビームがスキャンする場合にスキャンする時刻に時間差が生じるため、バッファ７２に一時的に格納する。そして、ビーム毎の位置合わせ部７４に出力され、ビーム毎の位置合わせ部７４が、同じ個別スキャン担当領域２７をスキャンした他のビームの画像データと位置合わせを行う。具体的には、ｙ方向のずれを補正する。そして、平均化処理部７６に出力される。平均化処理部７６内では、加算処理工程（Ｓ１２４）において加算処理部７７が画像平均化度数の、同じ位置の画像データの階調値を加算（積算）する。そして、除算処理工程（Ｓ１２６）において除算処理部７８が、加算された画像データの階調値を画像平均化度数で除算する。図８の例では、各個別スキャン担当領域２７の画像データが３つずつ得られたので、加算処理部７７がこれらを加算（積算）し、除算処理部７８が３で割ることで、画像平均化度数が３で平均化された画像を得ることができる。なお、ここでは、加算後に画像平均化度数で除算しているが、これに限るものではない。加算するだけでも構わない。平均化処理された各個別スキャン担当領域２７の画像データは比較回路１０８に出力される。
また、各個別スキャン担当領域２７では、１つのビームでスキャンする３つの個別スキャン担当領域２７のうちの一方の端部に位置する個別スキャン担当領域２７と、１つのビームでスキャンする３つの個別スキャン担当領域２７のうちの中央部に位置する個別スキャン担当領域２７と、１つのビームでスキャンする３つの個別スキャン担当領域２７のうちの他方の端部に位置する個別スキャン担当領域２７と、の３つの画像データが得られる。例えば、個別スキャン担当領域（３）では、スキャン領域幅の一方の端部でビーム１によりスキャンされた画像データと、スキャン領域幅の中央部でビーム２によりスキャンされた画像データと、スキャン領域幅の他方の端部でビーム３によりスキャンされた画像データと、のスキャン位置の異なる３つの画像データが得られる。言い換えれば、合成する画像データについて、ビームの繋ぎ部を分散させることができる。この結果、隣接する個別スキャン担当領域２７同士間でのビーム繋ぎ部（画像境界）の階調値ずれによる段差が生じにくい。このように、図４（ａ）に示した画像境界の位置では画像境界のデータ同士を使って平均化するといった場合に比べて、実施の形態１では、スキャン位置の異なる３つの画像データを積算するので、隣接する個別スキャン担当領域２７同士間でのビーム繋ぎ部（画像境界）の階調値ずれによる段差の影響を軽減できる。
図９は、実施の形態１における各ビームのスキャン幅の他の一例と、平均化処理の一例とを説明するための図である。図９の例では、３×３のマルチ１次電子ビーム２０を用いた場合を示している。また、画像平均化度数が９の場合を示している。画像平均化度数が９の場合は、各１次電子ビーム１０は、自身の個別スキャン担当領域２７の他に、ｙ方向に隣接する８つの１次電子ビーム１０の個別スキャン担当領域２７を含む、合計９つの個別スキャン担当領域２７分のｙ方向幅にスキャン幅（個別ビームスキャン幅）が設定される。よって、図９（ａ）に示すように、ｋ番目のストライプ領域３２のスキャン動作において、
ビーム１は、ｋ番目のストライプ領域３２の９つの個別スキャン担当領域２７（１）〜（９）をスキャンすることになる。ビーム２は、ｋ番目のストライプ領域３２の８つの個別スキャン担当領域２７（２）〜（９）とｋ＋１番目のストライプ領域３２の１つの個別スキャン担当領域２７（１）をスキャンすることになる。ビーム３は、ｋ番目のストライプ領域３２の７つの個別スキャン担当領域２７（３）〜（９）とｋ＋１番目のストライプ領域３２の２つの個別スキャン担当領域２７（１）〜（２）をスキャンすることになる。ビーム４は、ｋ番目のストライプ領域３２の６つの個別スキャン担当領域２７（４）〜（９）とｋ＋１番目のストライプ領域３２の３つの個別スキャン担当領域２７（１）〜（３）をスキャンすることになる。ビーム５は、ｋ番目のストライプ領域３２の５つの個別スキャン担当領域２７（５）〜（９）とｋ＋１番目のストライプ領域３２の４つの個別スキャン担当領域２７（１）〜（４）をスキャンすることになる。ビーム６は、ｋ番目のストライプ領域３２の４つの個別スキャン担当領域２７（６）〜（９）とｋ＋１番目のストライプ領域３２の５つの個別スキャン担当領域２７（１）〜（５）をスキャンすることになる。ビーム７は、ｋ番目のストライプ領域３２の３つの個別スキャン担当領域２７（７）〜（９）とｋ＋１番目のストライプ領域３２の６つの個別スキャン担当領域２７（１）〜（６）をスキャンすることになる。ビーム８は、ｋ番目のストライプ領域３２の２つの個別スキャン担当領域２７（８）〜（９）とｋ＋１番目のストライプ領域３２の７つの個別スキャン担当領域２７（１）〜（７）をスキャンすることになる。ビーム９は、ｋ番目のストライプ領域３２の１つの個別スキャン担当領域２７（９）とｋ＋１番目のストライプ領域３２の８つの個別スキャン担当領域２７（１）〜（８）をスキャンすることになる。よって、マルチ１次電子ビーム２０全体のスキャン幅（マルチビームスキャン幅）は、ストライプ領域３２に次のストライプ領域３２の９つの個別スキャン担当領域２７を加えた、合計１８個の個別スキャン担当領域２７分のｙ方向幅になる。言い換えれば、マルチ１次電子ビーム２０全体のスキャン幅（マルチビームスキャン幅）は、２つのストライプ領域３２分のｙ方向幅になる。各ビームのスキャンにより、図９（ｂ）に示すように、１ビームのスキャンあたり、それぞれ９つの個別スキャン担当領域２７分の画像データを画像補正回路１４１に出力することになる。
よって、図９に示すように、各個別スキャン担当領域２７では、９つのビームによって９つの画像データが重複して得られる。ｋ番目のストライプ領域３２の各個別スキャン担当領域２７について、ｋ番目のストライプ領域３２のスキャン動作で得られない不足分の画像データは、ｋ−１番目のストライプ領域３２のスキャン動作で得られた画像データを組み合わせることで充足できる。この関係は、画像平均化度数が２〜マルチ１次電子ビームのビーム数のいずれを設定する場合でも、成り立つ。
そして、画像補正回路１４１内の平均化処理部７６は、ビーム毎の画像データを用いて、画像平均化度数の、同じ位置の画像データを重ね合わせて画像データの誤差を平均化する。図９の例では、各個別スキャン担当領域２７の画像データが９つずつ得られたので、加算処理部７７がこれらを加算（積算）し、除算処理部７８が９で除算することで、画像平均化度数が９で平均化された画像を得ることができる。平均化処理された各個別スキャン担当領域２７の画像データは比較回路１０８に出力される。
ここで、上述した例では、各ビームがスキャン動作を行う場合に、ラインスキャン方向をｙ方向にする場合について説明したが、これに限るものではない。
図１０は、実施の形態１における各ビームのラインスキャン方向と得られる画像との関係を説明するための図である。図１０（ａ）の例では、３×３のマルチ１次電子ビーム２０を用いる場合を示している。また、ステージ１０５の移動方向に対してマルチ１次電子ビーム２０の配列方向が傾け角θだけ回転させている。ここで、各１次電子ビーム１０のラインスキャン方向をｙ方向に設定してラインスキャンした場合、図１０（ｃ）に示すようにｙ方向に並ぶ画像が得られる。これに対して、各１次電子ビーム１０のラインスキャン方向をｙ方向から４５度回転された方向にラインスキャン方向を設定してラインスキャンした場合、各画素の測定順に沿った時間遅延により図１０（ｂ）に示すようにｙ方向から−４５度回転した方向に並ぶ画像が得られる。しかし、位置補正により、図１０（ｃ）に示すようにｙ方向に直線的に並ぶ画像にできる。よって、各１次電子ビーム１０のラインスキャン方向は、ｙ方向に限らず任意に設定できる。例えば、ステージ１０５の移動方向に対してマルチ１次電子ビーム２０の配列方向が傾け角θだけずらしたので、ラインスキャン方向もｙ方向から傾け角θだけずらすことも可能である。
図１１は、実施の形態１における平均化処理の内容の他の一例を示す図である。図１１の例では、重み付け処理工程（Ｓ１２０）としてゲイン補正部７０による重み付け処理をさらに実施する場合を説明する。画像補正回路１４１内では、１次電子ビーム１０毎に、ゲイン補正部７０、バッファ７２、及び位置合わせ部７４の組が配置される。図８に示したように画像平均化度数が３の場合、ビーム１でスキャンされた画像データには、個別スキャン担当領域（１）〜（３）内の各画素の画像データが含まれる。同様に、ビーム２でスキャンされた画像データには、個別スキャン担当領域（２）〜（４）内の各画素の画像データが含まれる。以下、同様に、ビーム３〜９の各ビームでスキャンされた画像データには、自身の個別スキャン担当領域とさらに連続する２つの個別スキャン担当領域との合計３つずつの個別スキャン担当領域内の各画素の画像データが含まれる。そして、各ビームで得られた画像データは、画像補正回路１４１に出力され、ビーム毎のゲイン補正部７０が入力する。
重み付け処理工程（Ｓ１２０）として、ビーム毎のゲイン補正部７０は、入力された３つの個別スキャン担当領域の画像データに対して、重み付け処理を実施する。
図１２は、実施の形態１における重み付け処理を説明するための図である。図１２に示すように、ビーム毎のゲイン補正部７０は、３つの個別スキャン担当領域のうち、両側の２つの個別スキャン担当領域の画像データの階調値が端部に向かって小さくなるように、入力された３つの個別スキャン担当領域の画像データの重み付け処理を行う。具体的には、終端ゲインを下げるようにゲイン調整を行う。終端部の重み付けを小さくすることで、画像の繋ぎ部分のずれを低減或いは無くすことができる。言い換えれば、各ビームの終端ゲインを下げることでビーム段差の影響を軽減できる。ゲイン調整が行われた各ビームの画像データは、ビーム毎のバッファ７２に一時的に格納される。そして、同じ個別スキャン担当領域の画像データが揃った後に、ビーム毎の位置合わせ部７４でｙ方向のずれを調整して、平均化処理部７６に出力される。平均化処理部７６内で、加算処理部７７が同じ個別スキャン担当領域の画像データ同士を積算することで、図１２に示すように、積算後の各個別スキャン担当領域の繋ぎ部の階調ずれを無くすことができる。以降は、同様に、除算処理部７８が３で除算することで、画像平均化度数が３で平均化された画像を得ることができる。平均化処理された各個別スキャン担当領域２７の画像データは比較回路１０８に出力される。
比較工程（Ｓ１３０）として、比較回路１０８は、平均化処理された各個別スキャン担当領域２７の画像データを参照画像と比較する。これに先立ち、参照画像を作成する。
参照画像作成工程として、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、矩形領域３３毎の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、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、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。
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。
図１３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１３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。
実施の形態１では、ストライプ領域３２をさらに矩形の複数のフレーム領域に分割して、フレーム領域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。フレーム領域のｘ，ｙ方向サイズとして、例えば、マルチ１次電子ビーム２０の配列を斜めに回転させずにｘ，ｙ方向に配列させた場合のマルチ１次電子ビーム２０の基板１０１上におけるビーム間ピッチの整数分の１程度（例えば、１／２程度）に設定すると好適である。
比較回路１０８内では、転送された２次電子画像データが、フレーム領域毎の２次電子画像（被検査画像、フレーム画像）として記憶装置５６に一時的に格納される。同様に転送された参照画像データが、フレーム領域毎の参照画像として記憶装置５２に一時的に格納される。
そして、位置合わせ工程として、位置合わせ部５７は、フレーム領域毎に、被検査画像となるフレーム画像と、当該フレーム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。
そして比較工程として、比較部５８は、フレーム画像（２次電子画像）と参照画像とを比較する。言い換えれば、比較部５８は、参照画像データと、フレーム画像と、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、モニタ１１７、若しくはメモリ１１８に出力される、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。
上述した例では、ダイ−データベース検査を行う場合を説明したが、これに限るものではない。被検査画像は、ダイ−ダイ検査を行う場合であっても構わない。ダイ−ダイ検査を行う場合について説明する。
位置合わせ工程として、位置合わせ部５７は、ダイ１のフレーム画像（被検査画像）と、同じパターンが形成されたダイ２のフレーム画像（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。
比較工程として、比較部５８は、ダイ１のフレーム画像と、ダイ２のフレーム画像とを比較する。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、マルチビームを用いて画像取得する場合に、必要な平均化度数分だけ同じ位置を繰り返しスキャンしなくても、必要な平均化度数分の平均化処理によるノイズ低減ができる。よって、ノイズが低減された測定画像を用いるので、高精度に検査ができる。
実施の形態２．
実施の形態１では、各ビームがスキャン方向（ステージの移動方向）に重ならないように、各ストライプ領域３２の長手方向に延びる個別スキャン担当領域２７を設定して、連続的にスキャンする場合を説明したがこれに限るものではない。実施の形態２では、各ビームでスキャンする例えば矩形の個別ブロックを設定してスキャンする場合について説明する。実施の形態２におけるパターン検査装置の構成は、図１と同様である。また、実施の形態２におけるパターン検査装方法の要部工程のフローチャート図は、図７と同様である。以下、特に説明する点以外の内容は、実施の形態１と同様である。
図１４は、実施の形態２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１４（ａ）の例では、３×３列のマルチ１次電子ビーム２０の場合を示している。図１４（ｂ）に示すように、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数の１次電子ビーム１０が並ばないようにステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビーム２０の配列方向の角度とを相対的にずらす。図１４（ｂ）の例では、３×３列のマルチ１次電子ビーム２０の基板１０１上での配列方向を例えば式（１）に示した傾け角θだけ回転させることで、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数の１次電子ビーム１０が並ばないようにできる。
パラメータ設定工程（Ｓ１０２）として、パラメータの１つとして、平均化度数設定部６０は、画像を平均化する画像平均化度数（回数）を設定する。画像平均化度数（回数）は、１〜マルチ１次電子ビーム２０のビーム本数までの間で可変に設定できる。但し、画像平均化度数が１の場合、結局、元の画像から変化しないので、平均化されているとは言えなくなる。よって、ここでは、１〜マルチ１次電子ビームのビーム本数までの間で可変に設定される。例えば、３×３のマルチ１次電子ビーム２０が照射可能であれば、画像平均化度数は、２〜９まで設定可能となる。また、ラインスキャン方向設定部６１は、パラメータの他の１つとして、各ビームのラインスキャン方向を設定する。ここでは、各ビームのラインスキャン方向を、傾け角θだけずらした、図１４（ａ）に示すように、例えば、ｙ軸から角度θ回転した方向に設定する。
個別担当領域設定工程（Ｓ１０４）として、個別担当領域設定部６２は、ステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビームのアレイ配置方向の角度とを相対的にずらすことにより、ステージ１０５の移動方向と平行な方向に延びる基板１０１に対する各ビームの個別スキャン担当領域の他の一例として、各ビームの個別ブロック領域２８を設定する。実施の形態２において、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームには、隣接ビームとの間のビーム間ピッチを１辺とする四角形のブロックスキャン領域が設定される。図１４（ａ）の例では、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軸から角度θ回転した方向のビーム間ピッチとｙ軸から角度θ回転した方向のビーム間ピッチとで囲まれる領域を個別ブロック領域２８として設定する。図１４（ａ）の例では、ｘ軸から角度θ回転した方向のビーム間ピッチとｙ軸から角度θ回転した方向のビーム間ピッチとで囲まれるビーム毎の領域を３×３個並べた１〜９までの矩形の９つの個別ブロック領域２８（個別スキャン担当領域）を設定する。この実施の形態２では、図１４（ａ）中、１〜９までの矩形の９つの個別ブロック領域２８に対応する各ビームを、ビーム１〜９とする。
スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）として、スキャン幅設定部６４は、ステージ１０５の移動方向（ｘ方向）から角度θ回転した方向、及び／或いはステージ１０５の移動方向と直交するｙ軸から角度θ回転した方向に他のビームの個別ブロック領域２８が含まれるように各ビームのスキャン領域幅（個別ビームスキャン幅）を可変に設定する。実施の形態２において、各１次電子ビーム１０のスキャン領域幅は、２次元方向に他のビームのブロックスキャン領域が含まれるように設定できる。スキャン幅設定部６４は、可変に設定可能な画像平均化度数に応じて、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０でスキャンするｘ軸から角度θ回転した方向及び／或いはｙ軸から角度θ回転した方向のスキャン領域幅を可変に設定する。言い換えれば、画像平均化度数に応じて、各１次電子ビーム１０のｘ軸から角度θ回転した方向及び／或いはｙ軸から角度θ回転した方向のスキャン領域幅を拡大する。図１４（ｂ）に示すように、１ビームあたりの最大スキャン領域は、各ビームの個別ブロック領域２８を左下角部に位置する３×３に並ぶ９つの個別ブロック領域２８となる。例えば、画像平均化度数が３の場合、各１次電子ビーム１０でスキャンするスキャン領域幅が、ｘ軸から角度θ回転した方向に３つの個別ブロック領域２８分であっても良いし、各１次電子ビーム１０でスキャンするスキャン領域幅が、ｙ軸から角度θ回転した方向に３つの個別ブロック領域２８分であっても良い。例えば、ビーム１でスキャンするスキャン領域が、ビーム１，２，３の個別ブロック領域２８分であっても良いし、ビーム１，４，７の個別ブロック領域２８分であっても良い。
スキャン工程（Ｓ１０８）として、画像取得機構１５０は、可変に設定可能な画像平均化度数に応じて、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０でスキャンするスキャン領域幅を可変に設定した状態で、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数のビームが並ばないようにステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビーム２０の配列方向の角度とを相対的にずらして、副偏向器２０９により偏向されるマルチ１次電子ビーム２０で基板１０１をスキャンすることにより、ビーム毎の画像データを取得する。図１４（ｂ）の例では、各ビームで１つずつの個別ブロック領域２８をスキャンした後、ｘ方向にｘ軸から角度θ回転した方向のビーム数×ビームピッチをｓｉｎθで割った距離だけ移動して、次の各ビーム用の個別ブロック領域２８をスキャンする。以降、これを繰り返す。図１４（ｂ）の例では、例えば、画像平均化度数が３の場合、例えば、ビーム１でビーム１，４，７の３つの個別ブロック領域２８をスキャンする。図１４（ｂ）の例では、各ビームの個別スキャン担当領域のスキャンを一定ピッチで繰り返す。これにより、スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）で設定される重複分以外に重なりの無い画像取得が可能となる。そして、スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）で各ビームのスキャン幅を拡大することで、同一位置の画像を画像平均化度数に応じた複数のビームで取得できる。
以降の工程の内容は、実施の形態１と同様である。例えば、平均化処理工程（Ｓ１２２）として、画像補正回路１４１内の平均化処理部７６は、ビーム毎の画像データを用いて、画像平均化度数の、同じ位置の画像データを重ね合わせて画像データの誤差を平均化する。
以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様、マルチビームを用いて画像取得する場合に、必要な平均化度数分だけ同じ位置を繰り返しスキャンしなくても、必要な平均化度数分の平均化処理によるノイズ低減ができる。よって、ノイズが低減された測定画像を用いるので、高精度に検査ができる。
また、実施の形態２によれば、ｘ軸から角度θ回転した方向にスキャン幅を拡大する場合、ｘ軸から角度θ回転した方向に隣接する個別スキャン担当領域２７同士間でのビーム繋ぎ部（画像境界）の階調値ずれによる段差の影響を軽減できる。また、ｙ軸から角度θ回転した方向にスキャン幅を拡大する場合、ｙ軸から角度θ回転した方向に隣接する個別スキャン担当領域２７同士間でのビーム繋ぎ部（画像境界）の階調値ずれによる段差の影響を軽減できる。ｘ軸から角度θ回転した方向とｙ軸から角度θ回転した方向との両方にスキャン幅を拡大する場合、ｘ軸から角度θ回転した方向とｙ軸から角度θ回転した方向との両方に隣接する個別スキャン担当領域２７同士間でのビーム繋ぎ部（画像境界）の階調値ずれによる段差の影響を軽減できる。
実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態２の変形例について説明する。実施の形態３におけるパターン検査装置の構成は、図１と同様である。また、実施の形態３におけるパターン検査装方法の要部工程のフローチャート図は、図７と同様である。以下、特に説明する点以外の内容は、実施の形態１或いは実施の形態２と同様である。
図１５は、実施の形態３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１５（ａ）の例では、３×３列のマルチ１次電子ビーム２０の場合を示している。図１５（ｂ）に示すように、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数の１次電子ビーム１０が並ばないようにステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビーム２０の配列方向の角度とを相対的にずらす。図１５（ｂ）の例では、３×３列のマルチ１次電子ビーム２０の基板１０１上での配列方向を例えば式（１）に示した傾け角θだけ回転させることで、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数の１次電子ビーム１０が並ばないようにできる。
パラメータ設定工程（Ｓ１０２）の内容は、実施の形態２と同様である。また、ラインスキャン方向設定部６１は、パラメータの他の１つとして、各ビームのラインスキャン方向を設定する。ここでは、各ビームのラインスキャン方向を、傾け角θだけずらした、図１５（ａ）に示すように、例えば、ｙ軸から角度θ回転した方向に設定する。
個別担当領域設定工程（Ｓ１０４）として、個別担当領域設定部６２は、ステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビームのアレイ配置方向の角度とを相対的にずらすことにより、ステージ１０５の移動方向と平行な方向に延びる基板１０１に対する各ビームの個別スキャン担当領域の他の一例として、各ビームの個別ブロック領域２８を設定する。図１５（ａ）の例では、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームは、ｘ方向にｘ軸から角度θ回転した方向のビーム間ピッチをｓｉｎθで割った長さを１辺とし、ｙ軸から角度θ回転した方向にビーム間ピッチを１辺とする平行四辺形の領域を個別ブロック領域２８として設定する。図１５（ａ）の例では、ビーム毎に、ｘ方向にｘ軸から角度θ回転した方向のビーム間ピッチをｓｉｎθで割った長さを１辺とし、ｙ軸から角度θ回転した方向にビーム間ピッチを１辺とする平行四辺形の領域を３×３個並べた１〜９までの矩形の９つの個別ブロック領域２８（個別スキャン担当領域）を設定する。
スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）として、スキャン幅設定部６４は、ステージ１０５の移動方向（ｘ方向）及び／或いはステージ１０５の移動方向と直交するｙ軸から角度θ回転した方向に他のビームの個別ブロック領域２８が含まれるように各ビームのスキャン領域幅（個別ビームスキャン幅）を可変に設定する。スキャン幅設定部６４は、可変に設定可能な画像平均化度数に応じて、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０でスキャンするｘ方向及び／或いはｙ軸から角度θ回転した方向のスキャン領域幅を可変に設定する。言い換えれば、画像平均化度数に応じて、各１次電子ビーム１０のｘ方向及び／或いはｙ軸から角度θ回転した方向のスキャン領域幅を拡大する。図１５（ｂ）に示すように、１ビームあたりの最大スキャン領域は、各ビームの個別ブロック領域２８を左下角部に位置するｘ方向に３個分の個別ブロック領域２８の幅と、ｙ軸から角度θ回転した方向に３個分の個別ブロック領域２８の幅とで囲まれる領域となる。
スキャン工程（Ｓ１０８）として、画像取得機構１５０は、可変に設定可能な画像平均化度数に応じて、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０でスキャンするスキャン領域幅を可変に設定した状態で、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数のビームが並ばないようにステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビーム２０の配列方向の角度とを相対的にずらして、副偏向器２０９により偏向されるマルチ１次電子ビーム２０で基板１０１をスキャンすることにより、ビーム毎の画像データを取得する。図１５（ｂ）の例では、各ビームで各自の個別ブロック領域２８をスキャンした後、ｘ方向にｘ軸から角度θ回転した方向のビーム数×ビームピッチをｓｉｎθで割った距離だけ移動して、次の各ビーム用の個別ブロック領域２８をスキャンする。以降、これを繰り返す。図１５（ｂ）の例では、例えば、画像平均化度数が３の場合、ｙ軸から角度θ回転した方向のスキャン領域幅を拡大する場合、例えば、ビーム３でビーム３，６，９の３つの個別ブロック領域２８をスキャンする。一方、ｘ方向にスキャン領域幅を拡大する場合、例えば、ビーム３でビーム３の個別ブロック領域２８とビーム１の個別ブロック領域２８の一部とビーム４の個別ブロック領域２８の一部とビーム２の個別ブロック領域２８の一部とビーム５の個別ブロック領域２８の一部とをスキャンする。このようにｘ方向に並ぶ個別ブロック領域２８の境界をずらすことができる。
図１５（ｂ）の例では、各ビームの個別スキャン担当領域のスキャンを一定ピッチで繰り返す。これにより、スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）で設定される重複分以外に重なりの無い画像取得が可能となる。そして、スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）で各ビームのスキャン幅を拡大することで、同一位置の画像を画像平均化度数に応じた複数のビームで取得できる。
以降の工程の内容は、実施の形態１と同様である。例えば、平均化処理工程（Ｓ１２２）として、画像補正回路１４１内の平均化処理部７６は、ビーム毎の画像データを用いて、画像平均化度数の、同じ位置の画像データを重ね合わせて画像データの誤差を平均化する。
以上のように、実施の形態３によれば、実施の形態１，２と同様、マルチビームを用いて画像取得する場合に、必要な平均化度数分だけ同じ位置を繰り返しスキャンしなくても、必要な平均化度数分の平均化処理によるノイズ低減ができる。よって、ノイズが低減された測定画像を用いるので、高精度に検査ができる。
また、実施の形態３によれば、ｘ方向に並ぶ個別ブロック領域２８のｙ方向境界がずれるので、ｘ方向にスキャン幅を拡大する場合、ｘ方向と共にｙ軸から角度θ回転した方向に隣接する個別スキャン担当領域２７同士間でのビーム繋ぎ部（画像境界）の階調値ずれによる段差の影響を軽減できる。
実施の形態４．
実施の形態４では、実施の形態３の変形例について説明する。実施の形態４におけるパターン検査装置の構成は、図１と同様である。また、実施の形態４におけるパターン検査装方法の要部工程のフローチャート図は、図７と同様である。以下、特に説明する点以外の内容は、実施の形態１〜３のいずれかと同様である。
図１６は、実施の形態４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１６（ａ）の例では、３×３列のマルチ１次電子ビーム２０の場合を示している。図１６（ｂ）に示すように、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数の１次電子ビーム１０が並ばないようにステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビーム２０の配列方向の角度とを相対的にずらす。図１６（ｂ）の例では、３×３列のマルチ１次電子ビーム２０の基板１０１上での配列方向を例えば式（１）に示した傾け角θだけ回転させることで、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数の１次電子ビーム１０が並ばないようにできる。
パラメータ設定工程（Ｓ１０２）の内容は、実施の形態２と同様である。また、ラインスキャン方向設定部６１は、パラメータの他の１つとして、各ビームのラインスキャン方向を設定する。ここでは、各ビームのラインスキャン方向を、傾け角θだけずらした、図１６（ａ）に示すように、例えば、ｙ軸から角度θ回転した方向に設定する。
個別担当領域設定工程（Ｓ１０４）として、個別担当領域設定部６２は、ステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビームのアレイ配置方向の角度とを相対的にずらすことにより、ステージ１０５の移動方向と平行な方向に延びる基板１０１に対する各ビームの個別スキャン担当領域の他の一例として、各ビームの個別ブロック領域２８を設定する。図１６（ａ）の例では、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームは、ｘ方向にｘ軸から角度θ回転した方向のビーム間ピッチをｓｉｎθで割った長さの半分を１辺とし、ｙ軸から角度θ回転した方向にビーム間ピッチを１辺とする平行四辺形の領域を個別ブロック領域２８として設定する。図１６（ａ）の例では、図１５（ａ）の例の個別ブロック領域２８をｘ方向に２分割したものと同様である。図１６（ａ）の例では、ビーム毎に、ｘ方向にｘ軸から角度θ回転した方向のビーム間ピッチをｓｉｎθで割った長さの半分を１辺とし、ｙ軸から角度θ回転した方向にビーム間ピッチを１辺とする平行四辺形の領域を３×３個並べた１〜９までの矩形の９つの個別ブロック領域２８（個別スキャン担当領域）を設定する。
スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）として、スキャン幅設定部６４は、ステージ１０５の移動方向（ｘ方向）及び／或いはステージ１０５の移動方向と直交するｙ軸から角度θ回転した方向に他のビームの個別ブロック領域２８が含まれるように各ビームのスキャン領域幅（個別ビームスキャン幅）を可変に設定する。スキャン幅設定部６４は、可変に設定可能な画像平均化度数に応じて、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０でスキャンするｘ方向及び／或いはｙ軸から角度θ回転した方向のスキャン領域幅を可変に設定する。言い換えれば、画像平均化度数に応じて、各１次電子ビーム１０のｘ方向及び／或いはｙ軸から角度θ回転した方向のスキャン領域幅を拡大する。図１６（ｂ）に示すように、１ビームあたりの最大スキャン領域は、各ビームの個別ブロック領域２８を左下角部に位置するｘ方向に３個分の個別ブロック領域２８の幅と、ｙ軸から角度θ回転した方向に３個分の個別ブロック領域２８の幅とで囲まれる領域となる。
スキャン工程（Ｓ１０８）として、画像取得機構１５０は、可変に設定可能な画像平均化度数に応じて、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０でスキャンするスキャン領域幅を可変に設定した状態で、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数のビームが並ばないようにステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビーム２０の配列方向の角度とを相対的にずらして、副偏向器２０９により偏向されるマルチ１次電子ビーム２０で基板１０１をスキャンすることにより、ビーム毎の画像データを取得する。図１６（ｂ）の例では、各ビームで各自の個別ブロック領域２８をスキャンした後、ｘ方向にｘ軸から角度θ回転した方向のビーム数×ビームピッチ×（１／２）をｓｉｎθで割った距離だけ移動して、次の各ビーム用の個別ブロック領域２８をスキャンする。以降、これを繰り返す。図１６（ｂ）の例では、例えば、画像平均化度数が３の場合、ｙ軸から角度θ回転した方向のスキャン領域幅を拡大する場合、例えば、ビーム３でビーム３，６，９の３つの個別ブロック領域２８をスキャンする。一方、ｘ方向にスキャン領域幅を拡大する場合、例えば、ビーム３でビーム３の個別ブロック領域２８とビーム２の個別ブロック領域２８の一部とビーム５の個別ブロック領域２８の一部とビーム１の個別ブロック領域２８の一部とビーム４の個別ブロック領域２８の一部とをスキャンする。このようにｘ方向に並ぶ個別ブロック領域２８の境界をずらすことができる。
図１６（ｂ）の例では、各ビームの個別スキャン担当領域のスキャンを一定ピッチで繰り返す。実施の形態４によれば、ステージ移動方向の個別ブロック領域２８を分割した場合でも隙間なく画像取得が可能となる。これにより、スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）で設定される重複分以外に重なりの無い画像取得が可能となる。そして、スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）で各ビームのスキャン幅を拡大することで、同一位置の画像を画像平均化度数に応じた複数のビームで取得できる。
以降の工程の内容は、実施の形態１と同様である。例えば、平均化処理工程（Ｓ１２２）として、画像補正回路１４１内の平均化処理部７６は、ビーム毎の画像データを用いて、画像平均化度数の、同じ位置の画像データを重ね合わせて画像データの誤差を平均化する。
以上のように、実施の形態４によれば、実施の形態１〜３と同様、マルチビームを用いて画像取得する場合に、必要な平均化度数分だけ同じ位置を繰り返しスキャンしなくても、必要な平均化度数分の平均化処理によるノイズ低減ができる。よって、ノイズが低減された測定画像を用いるので、高精度に検査ができる。
また、実施の形態３と同様、ｘ方向に並ぶ個別ブロック領域２８のｙ方向境界がずれるので、ｘ方向にスキャン幅を拡大する場合、ｘ方向と共にｙ軸から角度θ回転した方向に隣接する個別スキャン担当領域２７同士間でのビーム繋ぎ部（画像境界）の階調値ずれによる段差の影響を軽減できる。さらに、実施の形態４によれば、ｘ方向の個別ブロック領域２８のサイズを小さくできるので、マルチ１次電子ビーム２０のｘ方向の偏向振り幅を小さくできる。
実施の形態５．
実施の形態５では、実施の形態４の変形例について説明する。実施の形態５におけるパターン検査装置の構成は、図１と同様である。また、実施の形態５におけるパターン検査装方法の要部工程のフローチャート図は、図７と同様である。以下、特に説明する点以外の内容は、実施の形態１〜４のいずれかと同様である。
図１７は、実施の形態５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１７（ａ）の例では、３×３列のマルチ１次電子ビーム２０の場合を示している。図１７（ｂ）に示すように、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数の１次電子ビーム１０が並ばないようにステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビーム２０の配列方向の角度とを相対的にずらす。図１７（ｂ）の例では、３×３列のマルチ１次電子ビーム２０の基板１０１上での配列方向を例えば式（１）に示した傾け角θだけ回転させることで、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数の１次電子ビーム１０が並ばないようにできる。
パラメータ設定工程（Ｓ１０２）の内容は、実施の形態２と同様である。また、ラインスキャン方向設定部６１は、パラメータの他の１つとして、各ビームのラインスキャン方向を設定する。ここでは、各ビームのラインスキャン方向を、傾け角θだけずらさずに、図１７（ａ）に示すように、例えば、ｙ方向に設定する。
個別担当領域設定工程（Ｓ１０４）として、個別担当領域設定部６２は、ステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビームのアレイ配置方向の角度とを相対的にずらすことにより、ステージ１０５の移動方向と平行な方向に延びる基板１０１に対する各ビームの個別スキャン担当領域の他の一例として、各ビームの個別ブロック領域２８を設定する。図１７（ａ）の例では、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームは、ｘ方向にｘ軸から角度θ回転した方向のビーム間ピッチをｓｉｎθで割った長さの半分を１辺とし、ｙ方向にビーム間ピッチを１辺とする矩形（長方形）の領域を個別ブロック領域２８として設定する。図１７（ａ）の例では、ビーム毎に、ｘ方向にｘ軸から角度θ回転した方向のビーム間ピッチをｓｉｎθで割った長さの半分を１辺とし、ｙ方向にビーム間ピッチを１辺とする矩形の領域を３×３個並べた１〜９までの矩形の９つの個別ブロック領域２８（個別スキャン担当領域）を設定する。
スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）として、スキャン幅設定部６４は、ステージ１０５の移動方向（ｘ方向）及び／或いはステージ１０５の移動方向と直交するｙ方向に他のビームの個別ブロック領域２８が含まれるように各ビームのスキャン領域幅（個別ビームスキャン幅）を可変に設定する。スキャン幅設定部６４は、可変に設定可能な画像平均化度数に応じて、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０でスキャンするｘ方向及び／或いはｙ方向のスキャン領域幅を可変に設定する。言い換えれば、画像平均化度数に応じて、各１次電子ビーム１０のｘ方向及び／或いはｙ方向のスキャン領域幅を拡大する。図１７（ｂ）に示すように、１ビームあたりの最大スキャン領域は、各ビームの個別ブロック領域２８を左下角部に位置するｘ方向に３個分の個別ブロック領域２８の幅と、ｙ方向に３個分の個別ブロック領域２８の幅とで囲まれる領域となる。
スキャン工程（Ｓ１０８）として、画像取得機構１５０は、可変に設定可能な画像平均化度数に応じて、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０でスキャンするスキャン領域幅を可変に設定した状態で、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数のビームが並ばないようにステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビーム２０の配列方向の角度とを相対的にずらして、副偏向器２０９により偏向されるマルチ１次電子ビーム２０で基板１０１をスキャンすることにより、ビーム毎の画像データを取得する。図１７（ｂ）の例では、各ビームで各自の個別ブロック領域２８をスキャンした後、ｘ方向にｘ軸から角度θ回転した方向のビーム数×ビームピッチ×（１／２）をｓｉｎθで割った距離だけ移動して、次の各ビーム用の個別ブロック領域２８をスキャンする。以降、これを繰り返す。図１７（ｂ）の例では、例えば、画像平均化度数が３の場合、ｙ方向のスキャン領域幅を拡大する場合、例えば、ビーム３でビーム３，６，９の３つの個別ブロック領域２８をスキャンする。一方、ｘ方向にスキャン領域幅を拡大する場合、例えば、ビーム３でビーム３の個別ブロック領域２８とビーム２の個別ブロック領域２８の一部とビーム５の個別ブロック領域２８の一部とビーム１の個別ブロック領域２８の一部とビーム４の個別ブロック領域２８の一部とをスキャンする。このようにｘ方向に並ぶ個別ブロック領域２８の境界をずらすことができる。
図１７（ｂ）の例では、各ビームの個別スキャン担当領域のスキャンを一定ピッチで繰り返す。実施の形態５によれば、ステージ移動方向に対してビーム配列を傾ければ、個別ブロック領域２８を傾けなくても隙間なく画像取得が可能となる。言い換えれば、ｘ軸に対して９０度スキャンが可能となる。これにより、スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）で設定される重複分以外に重なりの無い画像取得が可能となる。そして、スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）で各ビームのスキャン幅を拡大することで、同一位置の画像を画像平均化度数に応じた複数のビームで取得できる。
以降の工程の内容は、実施の形態１と同様である。例えば、平均化処理工程（Ｓ１２２）として、画像補正回路１４１内の平均化処理部７６は、ビーム毎の画像データを用いて、画像平均化度数の、同じ位置の画像データを重ね合わせて画像データの誤差を平均化する。
以上のように、実施の形態５によれば、実施の形態１〜４と同様、マルチビームを用いて画像取得する場合に、必要な平均化度数分だけ同じ位置を繰り返しスキャンしなくても、必要な平均化度数分の平均化処理によるノイズ低減ができる。よって、ノイズが低減された測定画像を用いるので、高精度に検査ができる。
また、実施の形態３，４と同様、ｘ方向に並ぶ個別ブロック領域２８のｙ方向境界がずれるので、ｘ方向にスキャン幅を拡大する場合、ｘ方向と共にｙ軸から角度θ回転した方向に隣接する個別スキャン担当領域２７同士間でのビーム繋ぎ部（画像境界）の階調値ずれによる段差の影響を軽減できる。さらに、実施の形態５によれば、ｘ方向の個別ブロック領域２８のサイズを小さくできるので、マルチ１次電子ビーム２０のｘ方向の偏向振り幅を小さくできる。
実施の形態６．
実施の形態６では、実施の形態１の変形例について説明する。実施の形態６におけるパターン検査装置の構成は、図１と同様である。また、実施の形態６におけるパターン検査装方法の要部工程のフローチャート図は、図７と同様である。以下、特に説明する点以外の内容は、実施の形態１〜４のいずれかと同様である。
図１８は、実施の形態６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１８の例では、３×３列のマルチ１次電子ビーム２０の場合を示している。図１８に示すように、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数の１次電子ビーム１０が並ばないようにステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビーム２０の配列方向の角度とを相対的にずらす。図１８の例では、３×３列のマルチ１次電子ビーム２０の基板１０１上での配列方向を例えば式（１）に示した傾け角θだけ回転させることで、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数の１次電子ビーム１０が並ばないようにできる。
パラメータ設定工程（Ｓ１０２）の内容は、実施の形態２と同様である。また、ラインスキャン方向設定部６１は、パラメータの他の１つとして、各ビームのラインスキャン方向を設定する。ここでは、各ビームのラインスキャン方向を、傾け角θだけずらさずに、図１８に示すように、例えば、ｙ方向に設定する。
個別担当領域設定工程（Ｓ１０４）として、個別担当領域設定部６２は、ステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビームのアレイ配置方向の角度とを相対的にずらすことにより、ステージ１０５の移動方向と平行な方向に延びる基板１０１に対する各ビームの個別スキャン担当領域の他の一例として、各ビームの個別ブロック領域２８を設定する。図１８の例では、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームは、図４（ｂ）に示したｘ方向に延びる各個別スキャン担当領域２７をｘ方向にｘ軸から角度θ回転した方向のビーム数×ビームピッチをｓｉｎθで割ったサイズで複数の個別ブロック領域２８に分割する。また、ｙ方向に隣接する個別ブロック領域２８は、ｘ方向にｘ軸から角度θ回転した方向のビームピッチをｓｉｎθで割ったサイズだけずらして設定する。
スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）として、スキャン幅設定部６４は、ステージ１０５の移動方向と直交するｙ方向に他のビームの個別ブロック領域２８が含まれるように各ビームのスキャン領域幅（個別ビームスキャン幅）を可変に設定する。スキャン幅設定部６４は、可変に設定可能な画像平均化度数に応じて、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０でスキャンするｙ方向のスキャン領域幅を可変に設定する。言い換えれば、画像平均化度数に応じて、各１次電子ビーム１０のｙ方向のスキャン領域幅を拡大する。図１８に示すように、１ビームあたりの最大スキャン領域は、各ビームの個別ブロック領域２８を含むｙ方向に９個分の個別ブロック領域２８の領域となる。
スキャン工程（Ｓ１０８）として、画像取得機構１５０は、可変に設定可能な画像平均化度数に応じて、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０でスキャンするスキャン領域幅を可変に設定した状態で、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数のビームが並ばないようにステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビーム２０の配列方向の角度とを相対的にずらして、副偏向器２０９により偏向されるマルチ１次電子ビーム２０で基板１０１をスキャンすることにより、ビーム毎の画像データを取得する。図１８の例では、各ビームで各自の個別ブロック領域２８をスキャンした後、ｘ方向にｘ軸から角度θ回転した方向のビーム数×ビームピッチをｓｉｎθで割った距離だけ移動して、次の各ビーム用の個別ブロック領域２８をスキャンする。以降、これを繰り返す。図１８の例では、例えば、画像平均化度数が３の場合、ｙ方向のスキャン領域幅を拡大する場合、例えば、ビーム３でビーム３の個別ブロック領域２８とビーム４の個別ブロック領域２８の一部とビーム５の個別ブロック領域２８の一部とをスキャンする。このようにｙ方向に並ぶ個別ブロック領域２８のｘ方向境界をずらすことができる。
実施の形態６によれば、実施の形態１に示した１次元スキャンを２次元スキャンの繰り返しとして実施することもできる。これにより、スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）で設定される重複分以外に重なりの無い画像取得が可能となる。そして、スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）で各ビームのスキャン幅を拡大することで、同一位置の画像を画像平均化度数に応じた複数のビームで取得できる。
以降の工程の内容は、実施の形態１と同様である。例えば、平均化処理工程（Ｓ１２２）として、画像補正回路１４１内の平均化処理部７６は、ビーム毎の画像データを用いて、画像平均化度数の、同じ位置の画像データを重ね合わせて画像データの誤差を平均化する。
以上のように、実施の形態６によれば、実施の形態１〜４と同様、マルチビームを用いて画像取得する場合に、必要な平均化度数分だけ同じ位置を繰り返しスキャンしなくても、必要な平均化度数分の平均化処理によるノイズ低減ができる。よって、ノイズが低減された測定画像を用いるので、高精度に検査ができる。
実施の形態７．
実施の形態７では、実施の形態３の変形例について説明する。実施の形態７におけるパターン検査装置の構成は、図１と同様である。また、実施の形態７におけるパターン検査装方法の要部工程のフローチャート図は、図７と同様である。以下、特に説明する点以外の内容は、実施の形態１〜４のいずれかと同様である。
図１９は、実施の形態７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１９の例では、３×３列のマルチ１次電子ビーム２０の場合を示している。なお、図１９では、各ビームの番号が、ｙ方向に１，２，３の順、４，５，６の順、及び７，８，９の順でｘ方向に並ぶ場合を示している。図１９に示すように、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数の１次電子ビーム１０が並ばないようにステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビーム２０の配列方向の角度とを相対的にずらす。図１９の例では、３×３列のマルチ１次電子ビーム２０の基板１０１上での配列方向を例えば式（１）に示した傾け角θだけ回転させることで、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数の１次電子ビーム１０が並ばないようにできる。
パラメータ設定工程（Ｓ１０２）の内容は、実施の形態２と同様である。また、ラインスキャン方向設定部６１は、パラメータの他の１つとして、各ビームのラインスキャン方向を設定する。ここでは、各ビームのラインスキャン方向を、傾け角θだけずらした、図１９（ａ）に示すように、例えば、ｙ軸から角度θ回転した方向に設定する。
個別担当領域設定工程（Ｓ１０４）として、個別担当領域設定部６２は、ステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビームのアレイ配置方向の角度とを相対的にずらすことにより、ステージ１０５の移動方向と平行な方向に延びる基板１０１に対する各ビームの個別スキャン担当領域の他の一例として、各ビームの個別ブロック領域２８を設定する。図１９（ａ）の例では、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームは、ｘ軸から角度θ回転した方向のビーム間ピッチの長さの半分を１辺とし、ｙ軸から角度θ回転した方向にビーム間ピッチを１辺とする矩形（長方形）の領域を個別ブロック領域２８として設定する。図１９（ａ）の例では、図１４（ａ）の例の個別ブロック領域２８をｘ方向に２分割したものと同様である。
スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）として、スキャン幅設定部６４は、ステージ１０５の移動方向（ｘ方向）から角度θ回転した方向及び／或いはステージ１０５の移動方向と直交するｙ軸から角度θ回転した方向に他のビームの個別ブロック領域２８が含まれるように各ビームのスキャン領域幅（個別ビームスキャン幅）を可変に設定する。スキャン幅設定部６４は、可変に設定可能な画像平均化度数に応じて、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０でスキャンするｘ軸から角度θ回転した方向及び／或いはｙ軸から角度θ回転した方向のスキャン領域幅を可変に設定する。言い換えれば、画像平均化度数に応じて、各１次電子ビーム１０のｘ軸から角度θ回転した方向及び／或いはｙ軸から角度θ回転した方向のスキャン領域幅を拡大する。図１９（ｂ）に示すように、１ビームあたりの最大スキャン領域は、各ビームの個別ブロック領域２８を左下角部に位置するｘ軸から角度θ回転した方向に３個分の個別ブロック領域２８の幅と、ｙ軸から角度θ回転した方向に３個分の個別ブロック領域２８の幅とで囲まれる領域となる。
スキャン工程（Ｓ１０８）として、画像取得機構１５０は、可変に設定可能な画像平均化度数に応じて、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビーム１０でスキャンするスキャン領域幅を可変に設定した状態で、ステージ１０５の移動方向と平行にマルチ１次電子ビーム２０のうちの複数のビームが並ばないようにステージ１０５の移動方向の角度とマルチ１次電子ビーム２０の配列方向の角度とを相対的にずらして、副偏向器２０９により偏向されるマルチ１次電子ビーム２０で基板１０１をスキャンすることにより、ビーム毎の画像データを取得する。図１９（ｂ）の例では、各ビームで各自の個別ブロック領域２８をスキャンした後、ｘ方向にｘ軸から角度θ回転した方向のビーム数×ビームピッチ×（１／２）をｓｉｎθで割った距離だけ移動して、次の各ビーム用の個別ブロック領域２８をスキャンする。以降、これを繰り返す。図１９（ｂ）の例では、例えば、画像平均化度数が３の場合、ｙ軸から角度θ回転した方向のスキャン領域幅を拡大する場合、例えば、ビーム１でビーム１，２，３の３つの個別ブロック領域２８をスキャンする。一方、ｘから角度θ回転した方向にスキャン領域幅を拡大する場合、例えば、ビーム１でビーム１の個別ブロック領域２８とビーム７の個別ブロック領域２８の一部とビーム９の個別ブロック領域２８の一部とビーム４の個別ブロック領域２８とをスキャンする。このようにｘ軸から角度θ回転した方向に並ぶ個別ブロック領域２８の境界をずらすことができる。
図１９（ｂ）の例では、各ビームの個別スキャン担当領域のスキャンを一定ピッチで繰り返す。実施の形態７によれば、ステージ移動方向の個別ブロック領域２８を分割した場合でも隙間なく画像取得が可能となる。これにより、スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）で設定される重複分以外に重なりの無い画像取得が可能となる。そして、スキャン幅設定工程（Ｓ１０６）で各ビームのスキャン幅を拡大することで、同一位置の画像を画像平均化度数に応じた複数のビームで取得できる。
以降の工程の内容は、実施の形態１と同様である。例えば、平均化処理工程（Ｓ１２２）として、画像補正回路１４１内の平均化処理部７６は、ビーム毎の画像データを用いて、画像平均化度数の、同じ位置の画像データを重ね合わせて画像データの誤差を平均化する。
以上のように、実施の形態７によれば、実施の形態２の効果の他に、さらに、ｘ方向の個別ブロック領域２８のサイズを小さくできるので、マルチ１次電子ビーム２０のｘ方向の偏向振り幅を小さくできる。
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、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、スキャン領域設定回路１４０、及び画像補正回路１４１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。
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
２０ マルチ１次電子ビーム
２２ 穴
２７ 個別スキャン担当領域
２８ 個別ブロック領域
２９ サブ照射領域
３２ ストライプ領域
３３ 矩形領域
３４ 照射領域
５２，５６ 記憶装置
５７ 位置合わせ部
５８ 比較部
６０ 平均化度数設定部
６１ ラインスキャン方向設定部
６２ 個別担当領域設定部
６４ スキャン幅設定部
７１ メモリ
７０ ゲイン補正部
７２ バッファ
７４ 位置合わせ部
７６ 平均化処理部
７７ 加算処理部
７８ 除算処理部
７９ 記憶装置
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
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
１４０ スキャン領域設定回路
１４１ 画像補正回路
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
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２，２０５，２０６，２０７，２２４，２２６ 電磁レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１２ 一括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
２１５ 静電レンズ
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

Claims (6)

  1. 試料を配置するステージと、アレイ配置されるマルチ荷電粒子ビームを偏向する偏向器とを有し、設定された画像平均化度数に応じて、前記マルチ荷電粒子ビームの各ビームでスキャンするスキャン領域幅を可変に設定した状態で、前記ステージの移動方向と平行に前記マルチ荷電粒子ビームのうちの複数のビームが並ばないように前記ステージの移動方向の角度と前記マルチ荷電粒子ビームの配列方向の角度とを相対的にずらして、前記偏向器により偏向される前記マルチ荷電粒子ビームで前記試料をスキャンすることにより、ビーム毎の画像データを取得する画像取得機構と、
    前記ビーム毎の画像データを用いて、前記画像平均化度数の、同じ位置の画像データを重ね合わせて画像データの誤差を平均化する平均化処理部と、
    を備えたことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム画像取得装置。
  2. 前記ステージの移動方向の角度と前記マルチ荷電粒子ビームのアレイ配置方向の角度とを相対的にずらすことにより、前記ステージの移動方向と平行な方向に延びる前記試料に対する各ビームの個別スキャン担当領域を設定する個別担当領域設定部をさらに備え、
    各ビームのスキャン領域幅は、前記ステージの移動方向と直交する方向に他のビームの前記個別スキャン担当領域が含まれるように可変に設定されることを特徴とする請求項１記載のマルチ荷電粒子ビーム画像取得装置。
  3. 前記画像平均化度数は、可変に設定可能であることを特徴とする請求項１又は２記載のマルチ荷電粒子ビーム画像取得装置。
  4. 前記画像平均化度数は、２〜前記マルチ荷電粒子ビームのビーム本数までの間で可変に設定されることを特徴とする請求項１又は２記載のマルチ荷電粒子ビーム画像取得装置。
  5. 前記マルチ荷電粒子ビームの各ビームには、隣接ビームとの間のビーム間ピッチを１辺とする四角形の個別ブロック領域が設定され、
    各ビームのスキャン領域幅は、２次元方向に他のビームの個別ブロック領域が含まれるように設定されることを特徴とする請求項１記載のマルチ荷電粒子ビーム画像取得装置。
  6. 設定された画像平均化度数に応じて、アレイ配置されるマルチ荷電粒子ビームの各ビームでスキャンするスキャン領域幅を可変に設定した状態で、試料を配置するステージの移動方向と平行に前記マルチ荷電粒子ビームのうちの複数のビームが並ばないように前記ステージの移動方向の角度と前記マルチ荷電粒子ビームの配列方向の角度とを相対的にずらして、前記偏向器により偏向される前記マルチ荷電粒子ビームで前記試料をスキャンすることにより、ビーム毎の画像データを取得する工程と、
    前記ビーム毎の画像データを用いて、前記画像平均化度数の、同じ位置の画像データを重ね合わせて画像データの誤差を平均化し、出力する工程と、
    を備えたことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム画像取得方法。
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