JP2022163680A - マルチ電子ビーム画像取得方法、マルチ電子ビーム画像取得装置、及びマルチ電子ビーム検査装置 - Google Patents

マルチ電子ビーム画像取得方法、マルチ電子ビーム画像取得装置、及びマルチ電子ビーム検査装置 Download PDF

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Abstract

【課題】マルチ１次電子ビームの走査に伴う、マルチ２次電子ビームの位置移動を相殺する方法を提供する。【解決手段】マルチ１次電子ビームから選択された代表１次電子ビームを、予め設定された偏向範囲の複数の位置に照射し、代表１次ビーム偏向範囲の複数の位置毎に放出される代表２次電子ビームを、仮の２次ビーム偏向条件で走査し、マルチ検出器の所定の検出エレメントで検出された代表２次電子ビームの検出画像に基づいて、複数の位置に対応した複数の座標を取得し、取得された複数の座標を用いて、１次ビーム偏向範囲内での代表１次電子ビームの移動に起因する代表２次電子ビームの移動が相殺されるように、２次ビーム偏向条件を演算する。【選択図】図６

Description

本発明の実施形態は、マルチ電子ビーム画像取得方法、マルチ電子ビーム画像取得装置、及びマルチ電子ビーム検査装置に関し、マルチ１次電子ビームを基板に照射して、基板から放出されるマルチ２次電子ビームを検出して画像を得る手法に関する。
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。
検査装置では、例えば、電子ビームを使ったマルチビームを検査対象基板に照射して、検査対象基板から放出される各ビームに対応する２次電子を検出して、パターン画像を撮像する。そして撮像された測定画像と、設計データ、あるいは基板上の同一パターンを撮像した測定画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、同一基板上の異なる場所の同一パターンを撮像した測定画像データ同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ－ダイ）検査」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、それとパターンを撮像した測定データとなる測定画像とを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ－データベース）検査」がある。撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。
マルチビームを用いて撮像する場合、マルチ１次電子ビームを所定の範囲で走査する。よって、各２次電子ビームの放出位置は刻々と変化する。放出位置が変化した各２次電子ビームをマルチ検出器の対応する検出領域内に照射させるためには、放出位置の変化に起因するマルチ２次電子ビームの位置移動を振り戻す偏向が必要となる。
マルチビームではないが、電子顕微鏡において、試料を電子ビームで走査して、試料を透過した電子ビームを振り戻しコイルで振り戻した上で、検出器で検出する。振り戻しコイルの振り戻し量は、検出器とは別のカメラで事前に撮像した画像の変化量から計算することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。かかる手法では、画像を取得するための検出器とは別の高解像度の撮像素子が必要になってしまうといった問題があった。そのため、２種類の検出器を設置する必要が生じ、装置の大型化、高コスト化に繋がってしまう。また、調整の精度が不十分になる場合も生じ得る。
特開２００６－１９６２３６号公報
本発明の実施形態では、画像を撮像するための検出器とは別の測定手段を用いることなく、マルチ１次電子ビームの走査に伴うマルチ２次電子ビームの位置移動を相殺するマルチ２次電子ビームの偏向調整が成された画像を取得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画像取得方法は、
マルチ１次電子ビームから選択された代表１次電子ビームを、基板を載置するステージ上の予め設定される１次ビーム偏向範囲の複数の位置に照射する工程と、
代表１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表１次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表２次電子ビームを仮の２次ビーム偏向条件で走査する工程と、
代表１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の２次ビーム偏向条件で走査された代表２次電子ビームを複数の検出エレメントを有するマルチ検出器の所定の検出エレメントで検出する工程と、
１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表２次電子ビームの検出画像に基づいて複数の位置に対応した複数の座標を取得する工程と、
取得された複数の座標を用いて、１次ビーム偏向範囲内での代表１次電子ビームの移動に起因する代表２次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表２次電子ビームの照射位置が固定されるように、２次ビーム偏向条件を演算する工程と、
ステージ上に載置された基板上を１次電子ビーム偏向範囲でマルチ１次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された２次ビーム偏向条件に沿ったビーム偏向により基板から放出されたマルチ２次電子ビームを走査しながら、マルチ検出器でマルチ２次電子ビームを検出することにより基板の２次電子画像を取得する工程と、
を備えたことを特徴とする。
また、複数の位置として、１次電子ビーム偏向範囲の４隅の位置を用いると好適である。
また、２次電子ビームの偏向条件は、偏向倍率と偏向回転角とを有すると好適である。
また、代表１次電子ビームとして、マルチ１次電子ビームの中心ビームを用いると好適である。
或いは、代表１次電子ビームとして、マルチ１次電子ビームの４隅のビームを用い、
２次ビーム偏向条件は、４隅のビームのビーム毎に演算され、ビーム毎に演算された値の統計値が用いられると好適である。
また、１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表２次電子ビームの検出画像を合成する工程をさらに備え、
複数の座標は、合成された合成画像を用いて取得されると好適である。
本発明の一態様のマルチ電子ビーム画像取得装置は、
基板を載置するステージと、
マルチ１次電子ビームから選択された代表１次電子ビームを、ステージ上の予め設定される１次ビーム偏向範囲の複数の位置に照射する１次系偏向器と、
代表１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表１次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表２次電子ビームを仮の２次ビーム偏向条件で走査する２次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、代表１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の２次ビーム偏向条件で走査された代表２次電子ビームを複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表２次電子ビームの検出画像に基づいて複数の位置に対応した複数の座標を取得する座標取得部と、
取得された複数の座標を用いて、１次ビーム偏向範囲内での代表１次電子ビームの移動に起因する代表２次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表２次電子ビームの照射位置が固定されるように、２次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
１次系偏向器によりステージ上に載置された基板上を１次電子ビーム偏向範囲でマルチ１次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された２次ビーム偏向条件に沿った２次系偏向器によるビーム偏向により前記基板から放出されたマルチ２次電子ビームを走査しながら、マルチ検出器でマルチ２次電子ビームを検出することにより基板の２次電子画像を取得することを特徴とする。
本発明の一態様のマルチ電子ビーム検査装置は、
基板を載置するステージと、
マルチ１次電子ビームから選択された代表１次電子ビームを、ステージ上の予め設定される１次ビーム偏向範囲の複数の位置に照射する１次系偏向器と、
代表１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表１次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表２次電子ビームを仮の２次ビーム偏向条件で走査する２次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、代表１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の２次ビーム偏向条件で走査された代表２次電子ビームを複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表２次電子ビームの検出画像に基づいて複数の位置に対応した複数の座標を取得する座標取得部と、
取得された複数の座標を用いて、１次ビーム偏向範囲内での代表１次電子ビームの移動に起因する代表２次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表２次電子ビームの照射位置が固定されるように、２次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
１次系偏向器によりステージ上に載置された基板上を１次電子ビーム偏向範囲でマルチ１次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された２次ビーム偏向条件に沿った２次系偏向器によるビーム偏向により基板から放出されたマルチ２次電子ビームを走査しながら、マルチ検出器でマルチ２次電子ビームを検出することにより基板の２次電子画像を取得し、
取得された２次電子画像の少なくとも一部と所定の画像とを比較する比較部をさらに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画像取得装置は、
基板を載置するステージと、
マルチ１次電子ビームを代表する代表１次電子ビームを、ステージ上の予め設定される１次ビーム偏向範囲の複数の位置に時期をずらして順に照射する１次系偏向器と、
代表１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表１次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表２次電子ビームを仮の２次ビーム偏向条件で走査する２次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、代表１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の２次ビーム偏向条件で走査された代表２次電子ビームを複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表２次電子ビームの検出画像を合成する画像合成部と、
合成された合成画像を用いて、１次ビーム偏向範囲内での代表１次電子ビームの移動に起因する代表２次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表２次電子ビームの照射位置が固定されるように、２次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
１次系偏向器によりステージ上に載置された基板上を１次電子ビーム偏向範囲でマルチ１次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された２次ビーム偏向条件に沿った２次系偏向器によるビーム偏向により基板から放出されたマルチ２次電子ビームを走査しながら、マルチ検出器でマルチ２次電子ビームを検出することにより基板の２次電子画像を取得することを特徴とする。
本発明の他の態様のマルチ電子ビーム検査装置は、
基板を載置するステージと、
マルチ１次電子ビームを代表する代表１次電子ビームを、ステージ上の予め設定される１次ビーム偏向範囲の複数の位置に時期をずらして順に照射する１次系偏向器と、
代表１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表１次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表２次電子ビームを仮の２次ビーム偏向条件で走査する２次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、代表１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の２次ビーム偏向条件で走査された代表２次電子ビームを複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表２次電子ビームの検出画像を合成する画像合成部と、
合成された合成画像を用いて、１次ビーム偏向範囲内での代表１次電子ビームの移動に起因する代表２次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表２次電子ビームの照射位置が固定されるように、２次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
１次系偏向器によりステージ上に載置された基板上を１次電子ビーム偏向範囲でマルチ１次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された２次ビーム偏向条件に沿った２次系偏向器によるビーム偏向により基板から放出されたマルチ２次電子ビームを走査しながら、マルチ検出器でマルチ２次電子ビームを検出することにより基板の２次電子画像を取得し、
取得された２次電子画像の少なくとも一部と所定の画像とを比較する比較部をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の一態様によれば、画像を撮像するための検出器とは別の測定手段を用いることなく、マルチ１次電子ビームの走査に伴うマルチ２次電子ビームの位置移動を相殺するマルチ２次電子ビームの偏向調整が成された画像を取得できる。
実施の形態１における検査装置の構成を示す構成図である。 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における検査処理を説明するための図である。 実施の形態１における偏向調整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要部工程の一例を示すフローチャート図である。 実施の形態１におけるビーム選択の仕方を説明するための図である。 実施の形態１における１次電子ビームの走査範囲のスキャン中心に代表１次電子ビームを照射した場合の代表２次電子ビームの位置を説明するための図である。 実施の形態１における１次電子ビームの走査範囲の左下コーナー位置に代表１次電子ビームを照射した場合の代表２次電子ビームの位置の一例を説明するための図である。 実施の形態１における１次電子ビームの走査範囲の右下コーナー位置に代表１次電子ビームを照射した場合の代表２次電子ビームの位置の一例を説明するための図である。 実施の形態１における１次電子ビームの走査範囲の右上コーナー位置に代表１次電子ビームを照射した場合の代表２次電子ビームの位置の一例を説明するための図である。 実施の形態１における１次電子ビームの走査範囲の左上コーナー位置に代表１次電子ビームを照射した場合の代表２次電子ビームの位置の一例を説明するための図である。 実施の形態１における合成画像の一例を示す図である。 実施の形態１における１次ビーム走査範囲と２次ビーム走査範囲との相対関係の一例を示す図である。 実施の形態１における調整後の合成画像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における代表１次電子ビームを説明するための図である。 実施の形態２における１次電子ビームの走査範囲の左下コーナー位置に代表１次電子ビームを照射した場合の代表２次電子ビームの位置の一例を説明するための図である。 実施の形態２における１次電子ビームの走査範囲の右下コーナー位置に代表１次電子ビームを照射した場合の代表２次電子ビームの位置の一例を説明するための図である。 実施の形態２における１次電子ビームの走査範囲の左上コーナー位置に代表１次電子ビームを照射した場合の代表２次電子ビームの位置の一例を説明するための図である。 実施の形態２における１次電子ビームの走査範囲の右上コーナー位置に代表１次電子ビームを照射した場合の代表２次電子ビームの位置の一例を説明するための図である。
以下、実施の形態では、マルチ電子ビーム画像取得装置の一例として、マルチ電子ビームを用いた検査装置について説明する。但し、これに限るものではない。マルチ１次電子ビームを照射して、基板から放出されるマルチ２次電子ビームを用いて画像を取得する装置であればよい。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における検査装置の構成を示す構成図である。図１において、基板に形成されたパターンを検査する検査装置１００は、マルチ電子ビーム検査装置の一例である。検査装置１００は、画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０を備えている。画像取得機構１５０は、電子ビームカラム１０２（電子鏡筒）及び検査室１０３を備えている。電子ビームカラム１０２内には、電子銃２０１、電磁レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、ビーム選択アパーチャ基板２３２、駆動機構２３４、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、Ｅ×Ｂ分離器２１４（ビームセパレーター）、偏向器２１８、電磁レンズ２２４、偏向器２２６、検出器アパーチャアレイ基板２２８、及びマルチ検出器２２２が配置されている。電子銃２０１、電磁レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、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、ビーム選択アパーチャ基板２３２、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９によって１次電子光学系１５１（照明光学系）を構成する。また、電磁レンズ２０７、Ｅ×Ｂ分離器２１４、偏向器２１８、電磁レンズ２２４、及び偏向器２２６によって２次電子光学系１５２（検出光学系）を構成する。
検査室１０３内には、少なくともＸＹ方向に移動可能なステージ１０５が配置される。ステージ１０５上には、検査対象となる基板１０１（試料）が配置される。基板１０１には、露光用マスク基板、及びシリコンウェハ等の半導体基板が含まれる。基板１０１が半導体基板である場合、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成されている。基板１０１が露光用マスク基板である場合、露光用マスク基板には、チップパターンが形成されている。チップパターンは、複数の図形パターンによって構成される。かかる露光用マスク基板に形成されたチップパターンが半導体基板上に複数回露光転写されることで、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成されることになる。以下、基板１０１が半導体基板である場合を主として説明する。基板１０１は、例えば、パターン形成面を上側に向けてステージ１０５に配置される。また、ステージ１０５上には、検査室１０３の外部に配置されたレーザ測長システム１２２から照射されるレーザ測長用のレーザ光を反射するミラー２１６が配置されている。また、ステージ１０５上には、基板１０１面と同じ高さ位置に調整されるマーク１１１が配置される。マーク１１１として、例えば、十字パターンが形成される。
また、マルチ検出器２２２は、電子ビームカラム１０２の外部で検出回路１０６に接続される。検出回路１０６は、チップパターンメモリ１２３に接続される。
マルチ検出器２２２は、アレイ状に配置される複数の検出エレメントを有する。検出器アパーチャアレイ基板２２８には、複数の検出エレメントの配列ピッチで複数の開口部が形成される。複数の開口部は、例えば、円形に形成される。各開口部の中心位置は、対応する検出エレメントの中心位置に合わせて形成される。また、開口部のサイズは、検出エレメントの電子検出面の領域サイズよりも小さく形成される。検出器アパーチャアレイ基板２２８は、マルチ検出器２２２の構成の一部として一体に構成されていても良い。
制御系回路１６０では、検査装置１００全体を制御する制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、ステージ制御回路１１４、レンズ制御回路１２４、ブランキング制御回路１２６、偏向制御回路１２８、Ｅ×Ｂ制御回路１３３、偏向調整回路１３４、ビーム選択アパーチャ制御回路１３６、画像合成回路１３８、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、メモリ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。また、偏向制御回路１２８は、ＤＡＣ（デジタルアナログ変換）アンプ１４４，１４６，１４８，１４９に接続される。ＤＡＣアンプ１４６は、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。ＤＡＣアンプ１４９は、偏向器２２６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及び画像合成回路１３２に接続されている。また、ステージ１０５は、ステージ制御回路１１４の制御の下に駆動機構１４２により駆動される。駆動機構１４２では、例えば、ステージ座標系におけるＸ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ－Ｙ－θ）モータの様な駆動系が構成され、ＸＹθ方向にステージ１０５が移動可能となっている。これらの、図示しないＸモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。ステージ１０５は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。そして、ステージ１０５の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。レーザ測長システム１２２は、ミラー２１６からの反射光を受光することによって、レーザ干渉法の原理でステージ１０５の位置を測長する。ステージ座標系は、例えば、マルチ１次電子ビーム２０の光軸に直交する面に対して、１次座標系のＸ方向、Ｙ方向、θ方向が設定される。
電磁レンズ２０２、電磁レンズ２０５、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７、及び電磁レンズ２２４は、レンズ制御回路１２４により制御される。Ｅ×Ｂ分離器２１４は、Ｅ×Ｂ制御回路１３３により制御される。また、一括偏向器２１２は、２極以上の電極により構成される静電型の偏向器であって、電極毎に図示しないＤＡＣアンプを介してブランキング制御回路１２６により制御される。副偏向器２０９は、４極以上の電極により構成される静電型の偏向器であって、電極毎にＤＡＣアンプ１４４を介して偏向制御回路１２８により制御される。主偏向器２０８は、４極以上の電極により構成される静電型の偏向器であって、電極毎にＤＡＣアンプ１４６を介して偏向制御回路１２８により制御される。偏向器２１８は、４極以上の電極により構成される静電型の偏向器であって、電極毎にＤＡＣアンプ１４８を介して偏向制御回路１２８により制御される。また、偏向器２２６は、４極以上の電極により構成される静電型の偏向器であって、電極毎にＤＡＣアンプ１４９を介して偏向制御回路１２８により制御される。
ビーム選択アパーチャ基板２３２は、駆動機構２３４により駆動され、駆動機構２３４は、ビーム選択アパーチャ制御回路１３６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）ｍ１列×縦（ｙ方向）ｎ１段（ｍ１，ｎ１は２以上の整数）の穴（開口部）２２がｘ，ｙ方向に所定の配列ピッチで形成されている。図２の例では、２３×２３の穴（開口部）２２が形成されている場合を示している。各穴２２は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ外径の円形であっても構わない。これらの複数の穴２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチ１次電子ビーム２０が形成されることになる。次に、２次電子画像を取得する場合における画像取得機構１５０の動作について説明する。１次電子光学系１５１は、基板１０１をマルチ１次電子ビーム２０で照射する。具体的には、以下のように動作する。
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の各ビームの中間像面に配置されたＥ×Ｂ分離器２１４を通過して電磁レンズ２０７（対物レンズ）に進む。
マルチ１次電子ビーム２０が電磁レンズ２０７（対物レンズ）に入射すると、電磁レンズ２０７は、マルチ１次電子ビーム２０を基板１０１にフォーカスする。対物レンズ２０７により基板１０１（試料）面上に焦点が合わされ（合焦され）たマルチ１次電子ビーム２０は、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって一括して偏向され、各ビームの基板１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。なお、一括ブランキング偏向器２１２によって、マルチ１次電子ビーム２０全体が一括して偏向された場合には、制限アパーチャ基板２１３の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２１３によってマルチ１次電子ビーム２０全体が遮蔽される。一方、一括ブランキング偏向器２１２によって偏向されなかったマルチ１次電子ビーム２０は、図１に示すように制限アパーチャ基板２１３の中心の穴を通過する。かかる一括ブランキング偏向器２１２のＯＮ／ＯＦＦによって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが一括制御される。このように、制限アパーチャ基板２１３は、一括ブランキング偏向器２１２によってビームＯＦＦの状態になるように偏向されたマルチ１次電子ビーム２０を遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ基板２１３を通過したビーム群により、画像取得用のマルチ１次電子ビーム２０が形成される。
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、Ｅ×Ｂ分離器２１４に進む。Ｅ×Ｂ分離器２１４は、コイルを用いた２極以上の複数の磁極と、２極以上の複数の電極とを有する。例えば、９０°ずつ位相をずらした４極の磁極（電磁偏向コイル）と、同じく９０°ずつ位相をずらした４極の電極（静電偏向電極）とを有する。そして、例えば対向する２極の磁極をＮ極とＳ極とに設定することで、かかる複数の磁極によって指向性の磁界を発生させる。同様に、例えば対向する２極の電極に符号が逆の電位Ｖを印加することで、かかる複数の電極によって指向性の電界を発生させる。具体的には、Ｅ×Ｂ分離器２１４は、マルチ１次電子ビーム２０の中心ビームが進む方向（軌道中心軸）に直交する面上において電界と磁界を直交する方向に発生させる。電界は電子の進行方向に関わりなく同じ方向に力を及ぼす。これに対して、磁界はフレミング左手の法則に従って力を及ぼす。そのため電子の侵入方向によって電子に作用する力の向きを変化させることができる。Ｅ×Ｂ分離器２１４に上側から侵入してくるマルチ１次電子ビーム２０には、電界による力と磁界による力が打ち消し合い、マルチ１次電子ビーム２０は下方に直進する。これに対して、Ｅ×Ｂ分離器２１４に下側から侵入してくるマルチ２次電子ビーム３００には、電界による力と磁界による力がどちらも同じ方向に働き、マルチ２次電子ビーム３００は斜め上方に曲げられ、マルチ１次電子ビーム２０の軌道上から分離する。
斜め上方に曲げられたマルチ２次電子ビーム３００は、偏向器２１８によって、さらに曲げられ、電磁レンズ２２４によって、屈折させられながらマルチ検出器２２２に投影される。マルチ検出器２２２は、検出器アパーチャアレイ基板２２８の開口部を通過して投影されたマルチ２次電子ビーム３００を検出する。マルチ１次電子ビーム２０の各ビームは、マルチ検出器２２２の検出面において、マルチ２次電子ビーム３００の各２次電子ビームに対応する検出エレメントに衝突して、電子を増幅発生させ、２次電子画像データを画素毎に生成する。マルチ検出器２２２にて検出された強度信号は、検出回路１０６に出力される。各１次電子ビームは、基板１０１上における自身のビームが位置するｘ方向のビーム間ピッチとｙ方向のビーム間ピッチとで囲まれるサブ照射領域内に照射され、当該サブ照射領域内を走査（スキャン動作）する。
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。１チップ分のマスクパターンは、一般に、複数の図形パターンにより構成される。
図４は、実施の形態１における検査処理を説明するための図である。図４に示すように、各チップ３３２の領域は、例えばｙ方向に向かって所定の幅で複数のストライプ領域３２に分割される。画像取得機構１５０によるスキャン動作は、例えば、ストライプ領域３２毎に実施される。例えば、－ｘ方向にステージ１０５を移動させながら、相対的にｘ方向にストライプ領域３２のスキャン動作を進めていく。各ストライプ領域３２は、長手方向に向かって複数の矩形領域３３に分割される。対象となる矩形領域３３へのビームの移動は、主偏向器２０８によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって行われる。
図４の例では、例えば、５×５列のマルチ１次電子ビーム２０の場合を示している。１回のマルチ１次電子ビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４は、（基板１０１面上におけるマルチ１次電子ビーム２０のｘ方向のビーム間ピッチにｘ方向のビーム数を乗じたｘ方向サイズ）×（基板１０１面上におけるマルチ１次電子ビーム２０のｙ方向のビーム間ピッチにｙ方向のビーム数を乗じたｙ方向サイズ）で定義される。照射領域３４が、マルチ１次電子ビーム２０の視野となる。そして、マルチ１次電子ビーム２０を構成する各１次電子ビーム８は、自身のビームが位置するｘ方向のビーム間ピッチとｙ方向のビーム間ピッチとで囲まれるサブ照射領域２９内に照射され、当該サブ照射領域２９内を走査（スキャン動作）する。各１次電子ビーム８は、互いに異なるいずれかのサブ照射領域２９を担当することになる。そして、各ショット時に、各１次電子ビーム８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８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８で１つのサブ照射領域２９内を順に照射していく。
各ストライプ領域３２の幅は、照射領域３４のｙ方向サイズと同様、或いはスキャンマージン分狭くしたサイズに設定すると好適である。図４の例では、照射領域３４が矩形領域３３と同じサイズの場合を示している。但し、これに限るものではない。照射領域３４が矩形領域３３よりも小さくても良い。或いは大きくても構わない。そして、マルチ１次電子ビーム２０を構成する各１次電子ビーム８は、自身のビームが位置するサブ照射領域２９内に照射され、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当該サブ照射領域２９内を走査（スキャン動作）する。そして、１つのサブ照射領域２９のスキャンが終了したら、主偏向器２０８によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって照射位置が同じストライプ領域３２内の隣接する矩形領域３３へと移動する。かかる動作を繰り返し、ストライプ領域３２内を順に照射していく。１つのストライプ領域３２のスキャンが終了したら、ステージ１０５の移動或いは／及び主偏向器２０８によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって照射領域３４が次のストライプ領域３２へと移動する。以上のように各１次電子ビーム８の照射によってサブ照射領域２９毎のスキャン動作および２次電子画像の取得が行われる。これらのサブ照射領域２９毎の２次電子画像を組み合わせることで、矩形領域３３の２次電子画像、ストライプ領域３２の２次電子画像、或いはチップ３３２の２次電子画像が構成される。また、実際に画像比較を行う場合には、各矩形領域３３内のサブ照射領域２９をさらに複数のフレーム領域３０に分割して、フレーム領域３０毎のフレーム画像３１について比較することになる。図４の例では、１つの１次電子ビーム８によってスキャンされるサブ照射領域２９を例えばｘ，ｙ方向にそれぞれ２分割することによって形成される４つのフレーム領域３０に分割する場合を示している。
以上のように、画像取得機構１５０は、ストライプ領域３２毎に、スキャン動作をすすめていく。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は、マルチ検出器２２２で検出される。検出されるマルチ２次電子ビーム３００には、反射電子が含まれていても構わない。或いは、反射電子は、２次電子光学系１５２を移動中に分離され、マルチ検出器２２２まで到達しない場合であっても構わない。マルチ検出器２２２によって検出された各サブ照射領域２９内の画素毎の２次電子の検出データ（測定画像データ：２次電子画像データ：被検査画像データ）は、測定順に検出回路１０６に出力される。検出回路１０６内では、図示しないＡ／Ｄ変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ１２３に格納される。そして、得られた測定画像データは、位置回路１０７からの各位置を示す情報と共に、比較回路１０８に転送される。
ここで、マルチ１次電子ビーム２０は、サブ照射領域２９内をスキャンするので、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。よって、そのままでは、各２次電子ビームがマルチ検出器２２２の対応する検出エレメントからずれた位置に投影されてしまう。そこで、このように放出位置が変化した各２次電子ビームをマルチ検出器２２２の対応する検出領域内に照射させるように、偏向器２２６は、マルチ２次電子ビーム３００を一括偏向する必要がある。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ためには、放出位置の変化に起因するマルチ２次電子ビームの位置移動を振り戻す（相殺する）偏向が必要となる。よって、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビームの偏向範囲（走査範囲）とマルチ２次電子ビーム３００の各２次電子ビームの偏向範囲（走査範囲）とを合わせることが求められる。
図５は、実施の形態１における偏向調整回路の内部構成の一例を示す図である。図５において、偏向調整回路１３４内には、磁気ディスク装置等の記憶装置６７，６９、ビーム選択部６０、１次系走査条件設定部６１、２次系走査条件設定部６２、コーナー位置設定部６３、判定部６４、判定部６５、合成画像取得部６６、座標取得部７０、及び偏向条件演算部６８が配置される。ビーム選択部６０、１次系走査条件設定部６１、２次系走査条件設定部６２、コーナー位置設定部６３、判定部６４、判定部６５、合成画像取得部６６、座標取得部７０、及び偏向条件演算部６８といった各「～部」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「～部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。ビーム選択部６０、１次系走査条件設定部６１、２次系走査条件設定部６２、コーナー位置設定部６３、判定部６４、判定部６５、合成画像取得部６６、座標取得部７０、及び偏向条件演算部６８内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度図示しないメモリ、或いはメモリ１１８に記憶される。
図６は、実施の形態１における検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。図６において、実施の形態１における検査方法の要部工程は、ビーム選択工程（Ｓ１０２）と、走査条件設定工程（Ｓ１０４）と、１次ビーム位置設定工程（Ｓ１０６）と、１次ビーム照射工程（Ｓ１０８）と、２次ビームスキャン工程（Ｓ１１０）と、２次ビーム検出（画像取得）工程（Ｓ１１２）と、判定工程（Ｓ１１４）と、判定工程（Ｓ１１６）と、画像合成工程（Ｓ１２０）と、座標取得工程（Ｓ１２１）と、２次ビーム偏向条件演算工程（Ｓ１２２）と、２次ビーム偏向条件設定工程（Ｓ１２４）と、被検査画像取得工程（Ｓ１３０）と、参照画像作成工程（Ｓ１３２）と、比較工程（Ｓ１４０）と、いう一連の工程を実施する。
ビーム選択工程（Ｓ１０２）として、ビーム選択部６０は、マルチ１次電子ビーム２００の中から代表１次電子ビーム１０を選択する。例えば、マルチ１次電子ビーム２００の中心ビームを代表１次電子ビーム１０として選択する。代表１次電子ビーム１０は、１本に限るものではない。２本以上選択しても構わない。２本以上選択する場合には、１本ずつ順に照射する。
図７は、実施の形態１におけるビーム選択の仕方を説明するための図である。図７において、小開口１３は、１次電子ビームが１本通過可能なサイズに形成される。大開口１１は、マルチ１次電子ビーム２０全体が通過可能なサイズに形成される。ビーム選択アパーチャ制御回路１３６の制御のもと、駆動機構２３４は、ビーム選択アパーチャ基板２３２を水平移動させることによって、マルチ１次電子ビーム２０のうち１本の１次電子ビームの軌道上に小開口１３の位置を合わせることで、かかる１本の１次電子ビームを選択的に通過させる。残りのビームは、ビーム選択アパーチャ基板２３２により遮蔽される。
走査条件設定工程（Ｓ１０４）として、１次系走査条件設定部６１は、マルチ１次電子ビーム２０の走査条件を設定する。マルチ１次電子ビーム２０の走査条件として、ｘ，ｙ方向のスキャン幅が設定される。ここでは、サブ照射領域２９のｘ，ｙ方向の幅が設定される。或いは、さらに、マージン分を付加した幅であっても良い。その他、マーク１１１との相対角度が設定されても良い。
また、２次系走査条件設定部６２は、マルチ２次電子ビーム３００の仮の走査条件を設定する。マルチ２次電子ビーム３００の仮の走査条件として、ｘ，ｙ方向のスキャン幅が設定される。
マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビームの偏向範囲（走査範囲）とマルチ２次電子ビーム３００の各２次電子ビームの偏向範囲（走査範囲）とを合わせるには、１次電子ビームの走査範囲の４隅の位置（４つのコーナーの位置）と、対応する２次電子ビームの走査範囲の４隅の位置（４つのコーナーの位置）とを合わせればよい。
１次ビーム位置設定工程（Ｓ１０６）として、コーナー位置設定部６３は、１次電子ビームの走査範囲の４つのコーナーの位置の１つを設定する。例えば、１次電子ビームの走査範囲の左下のコーナー位置を設定する。
１次ビーム照射工程（Ｓ１０８）として、画像取得機構１５０は、代表１次電子ビームをステージ１０５上に照射する。その際、主偏向器２０８は、マルチ１次電子ビームの中心をマルチ１次電子ビームの軌道中心軸の位置に合わせる。偏向しなくてもマルチ１次電子ビームの軌道中心軸に位置する場合には偏向無しでも良い。これにより、各１次電子ビームは、各自の１次電子ビームの走査範囲のスキャン中心位置に照射されることになる。ここでは、代表１次電子ビーム以外のビームはビーム選択アパーチャ基板２３２によって遮蔽されているので、ステージ１０５上まで到達するのは代表１次電子ビームだけとなる。ここで、ステージ１０５上の照射位置には、評価用基板が配置される。或いは、マーク１１１が配置されても良い。或いはステージ１０５の上面であっても構わない。
図８は、実施の形態１における１次電子ビームの走査範囲のスキャン中心に代表１次電子ビームを照射した場合の代表２次電子ビームの位置を説明するための図である。図８（ａ）において、代表１次電子ビーム２１が走査範囲のスキャン中心に照射されると、代表１次電子ビーム２１に対応する代表２次電子ビーム３０１がステージ１０５上から放出される。代表２次電子ビーム３０１は、２次電子光学系１５２により検出器アパーチャアレイ基板２２８を介してマルチ検出器２２２に投影される。かかる状態で偏向器２２６によって代表２次電子ビーム３０１に対して現在設定されている２次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。これにより、対応する検出エレメントでは、検出器アパーチャアレイ基板２２８のアパーチャ像が撮像される。代表１次電子ビーム２１がマルチ１次電子ビーム２０の中心ビームであれば、対応エレメントは、マルチ検出器２２２の中心検出エレメントになる。代表１次電子ビーム２１が当該１次電子ビームの走査範囲のスキャン中心に照射される場合、図８（ｂ）に示すように、代表２次電子ビーム３０１の走査範囲のスキャン中心と検出エレメントの検出領域中心とが一致する。よって、図８（ｃ）に示すように、検出エレメントで撮像されるアパーチャ像は、画像の中心に位置することになる。
次に、副偏向器２０９（１次系偏向器）は、代表１次電子ビーム２１を、ステージ１０５上の予め設定される１次ビーム偏向範囲（走査範囲）の複数の位置に時期をずらして順に照射する。ここでは、設定された１次電子ビームの走査範囲の左下のコーナー位置を照射するように代表１次電子ビームを偏向する。
図９は、実施の形態１における１次電子ビームの走査範囲の左下コーナー位置に代表１次電子ビーム２１を照射した場合の代表２次電子ビーム３０１の位置の一例を説明するための図である。図９（ａ）に示すように、副偏向器２０９によるビーム偏向によって、代表１次電子ビーム２１が走査範囲の左下コーナー位置に照射される。
２次ビームスキャン工程（Ｓ１１０）として、偏向器２２６（２次系偏向器）は、代表１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表１次電子ビーム２１の照射に起因して当該位置から放出される代表２次電子ビーム３０１を仮の２次ビーム偏向条件で走査する。ここでは、代表１次ビーム偏向範囲の複数の位置として、上述したように、４つのコーナー位置を用いている。ここでは、代表１次ビーム偏向範囲の左下コーナー位置について、代表２次電子ビーム３０１を偏向器２２６でスキャンする。仮の２次ビーム偏向条件とは、現在設定されているマルチ２次電子ビーム３００の仮の走査条件である。
図９（ａ）において、代表１次電子ビーム２１が走査範囲の左下コーナー位置に照射されると、代表１次電子ビーム２１に対応する代表２次電子ビーム３０１がステージ１０５上から放出される。代表２次電子ビーム３０１は、２次電子光学系１５２により検出器アパーチャアレイ基板２２８を介してマルチ検出器２２２に投影される。代表１次電子ビーム２１がスキャン中心を照射していないので、代表２次電子ビーム３０１のスキャン中心位置は、対応する検出エレメントの検出領域中心からずれる。図９（ｂ）では、検出エレメントの検出領域中心に対して、例えば、左上側に代表２次電子ビーム３０１のスキャン中心位置がずれる場合を示している。かかる状態で偏向器２２６によって代表２次電子ビーム３０１に対して現在設定されている２次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。
２次ビーム検出（画像取得）工程（Ｓ１１２）として、マルチ検出器２２２の対応する検出エレメント（所定の検出エレメント）は、代表１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の２次ビーム偏向条件で走査された代表２次電子ビーム３０１を検出する。ここでは、代表１次ビーム偏向範囲の左下コーナー位置について、走査された代表２次電子ビーム３０１を検出する。代表１次ビーム２１が走査範囲の左下コーナー位置に照射された場合に、発生した代表２次ビームが対応する検出エレメントの左上に到達する。そして、スキャン動作によって検出器アパーチャアレイ基板２２８の開口部上を通過した場合にだけ代表２次電子ビーム３０１が検出エレメントに到達し、この検出エレメントによって検出される。これにより、対応する検出エレメントでは、検出器アパーチャアレイ基板２２８のアパーチャ像が撮像される。代表２次電子ビーム３０１のスキャン中心に対して、検出領域が右下側に位置するので、図９（ｃ）に示すように、検出エレメントで撮像されるアパーチャ像は、画像の中心から右下側に位置することになる。検出画像の矩形枠が２次ビーム走査範囲を示している。代表２次電子ビーム３０１の検出画像は、画像合成回路１３８に出力される。
判定工程（Ｓ１１４）として、判定部６４は、アパーチャ像（２次ビーム像）が得られたかどうかを判定する。アパーチャ像が得られない場合には、走査条件設定工程（Ｓ１０４）に戻り、走査条件を変更して設定し直す。例えば、２次ビームの走査範囲が狭すぎることにより２次電子ビームが検出器アパーチャアレイ基板２２８の開口部を横切らない場合がある。その場合には、スキャン幅を拡大すればよい。そして、アパーチャ像が得られるまで、走査条件設定工程（Ｓ１０４）から判定工程（Ｓ１１４）を繰り返す。アパーチャ像が得られる場合、判定工程（Ｓ１１６）に進む。
判定工程（Ｓ１１６）として、判定部６５は、全コーナー位置でのアパーチャ像の撮像が終了したかどうかを判定する。全コーナー位置で終了した場合には画像合成工程（Ｓ１２０）に進む。全コーナー位置で終了していない場合には、１次ビーム位置設定工程（Ｓ１０６）に戻り、全コーナー位置で終了するまで、１次ビーム位置設定工程（Ｓ１０６）から判定工程（Ｓ１１６）までを繰り返す。
図１０は、実施の形態１における１次電子ビームの走査範囲の右下コーナー位置に代表１次電子ビームを照射した場合の代表２次電子ビーム３０１の位置の一例を説明するための図である。図１０（ａ）に示すように、副偏向器２０９によるビーム偏向によって、代表１次電子ビームが走査範囲の右下コーナー位置に照射される。
図１０（ａ）において、代表１次電子ビーム２１が走査範囲の右下コーナー位置に照射されると、代表１次電子ビーム２１に対応する代表２次電子ビーム３０１がステージ１０５上から放出される。代表２次電子ビーム３０１は、２次電子光学系１５２により検出器アパーチャアレイ基板２２８を介してマルチ検出器２２２に投影される。代表１次電子ビーム２１がスキャン中心を照射していないので、代表２次電子ビーム３０１のスキャン中心位置は、対応する検出エレメントの検出領域中心からずれる。図１０（ｂ）では、検出エレメントの検出領域中心に対して、例えば、右上側に代表２次電子ビーム３０１のスキャン中心位置がずれる場合を示している。かかる状態で偏向器２２６によって代表２次電子ビーム３０１に対して現在設定されている２次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。
代表１次ビーム２１が走査範囲の右下コーナー位置に照射された場合に、発生した代表２次ビームが対応する検出エレメントの右上に到達する。そして、スキャン動作によって検出器アパーチャアレイ基板２２８の開口部上を通過した場合にだけ代表２次電子ビーム３０１が検出エレメントに到達し、この検出エレメントによって検出される。これにより、対応する検出エレメントでは、検出器アパーチャアレイ基板２２８のアパーチャ像が撮像される。代表２次電子ビーム３０１のスキャン中心に対して、検出領域が左下側に位置するので、図１０（ｃ）に示すように、検出エレメントで撮像されるアパーチャ像は、画像の中心から左下側に位置することになる。検出画像の矩形枠が２次ビーム走査範囲を示している。代表２次電子ビーム３０１の検出画像は、画像合成回路１３８に出力される。
図１１は、実施の形態１における１次電子ビームの走査範囲の右上コーナー位置に代表１次電子ビーム２１を照射した場合の代表２次電子ビーム３０１の位置の一例を説明するための図である。図１１（ａ）に示すように、副偏向器２０９によるビーム偏向によって、代表１次電子ビーム２１が走査範囲の右上コーナー位置に照射される。
図１１（ａ）において、代表１次電子ビーム２１が走査範囲の右上コーナー位置に照射されると、代表１次電子ビーム２１に対応する代表２次電子ビーム３０１がステージ１０５上から放出される。代表２次電子ビーム３０１は、２次電子光学系１５２により検出器アパーチャアレイ基板２２８を介してマルチ検出器２２２に投影される。代表１次電子ビーム２１がスキャン中心を照射していないので、代表２次電子ビーム３０１のスキャン中心位置は、対応する検出エレメントの検出領域中心からずれる。図１１（ｂ）では、検出エレメントの検出領域中心に対して、例えば、右下側に代表２次電子ビーム３０１のスキャン中心位置がずれる場合を示している。かかる状態で偏向器２２６によって代表２次電子ビーム３０１に対して現在設定されている２次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。
代表１次ビーム２１が走査範囲の右上コーナー位置に照射された場合に、発生した代表２次ビームが対応する検出エレメントの右下に到達する。そして、スキャン動作によって検出器アパーチャアレイ基板２２８の開口部上を通過した場合にだけ代表２次電子ビーム３０１が検出エレメントに到達し、この検出エレメントによって検出される。これにより、対応する検出エレメントでは、検出器アパーチャアレイ基板２２８のアパーチャ像が撮像される。代表２次電子ビーム３０１のスキャン中心に対して、検出領域が左上側に位置するので、図１１（ｃ）に示すように、検出エレメントで撮像されるアパーチャ像は、画像の中心から左上側に位置することになる。検出画像の矩形枠が２次ビーム走査範囲を示している。代表２次電子ビーム３０１の検出画像は、画像合成回路１３８に出力される。
図１２は、実施の形態１における１次電子ビームの走査範囲の左上コーナー位置に代表１次電子ビーム２１を照射した場合の代表２次電子ビーム３０１の位置の一例を説明するための図である。図１２（ａ）に示すように、副偏向器２０９によるビーム偏向によって、代表１次電子ビーム２１が走査範囲の左上コーナー位置に照射される。
図１２（ａ）において、代表１次電子ビーム２１が走査範囲の左上コーナー位置に照射されると、代表１次電子ビーム２１に対応する代表２次電子ビーム３０１がステージ１０５上から放出される。代表２次電子ビーム３０１は、２次電子光学系１５２により検出器アパーチャアレイ基板２２８を介してマルチ検出器２２２に投影される。代表１次電子ビーム２１がスキャン中心を照射していないので、代表２次電子ビーム３０１のスキャン中心位置は、対応する検出エレメントの検出領域中心からずれる。図１２（ｂ）では、検出エレメントの検出領域中心に対して、例えば、左下側に代表２次電子ビーム３０１のスキャン中心位置がずれる場合を示している。かかる状態で偏向器２２６によって代表２次電子ビーム３０１に対して現在設定されている２次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。
代表１次ビーム２１が走査範囲の左上コーナー位置に照射された場合に、発生した代表２次ビームが対応する検出エレメントの左下に到達する。そして、スキャン動作によって検出器アパーチャアレイ基板２２８の開口部上を通過した場合にだけ代表２次電子ビーム３０１が検出エレメントに到達し、この検出エレメントによって検出される。これにより、対応する検出エレメントでは、検出器アパーチャアレイ基板２２８のアパーチャ像が撮像される。代表２次電子ビーム３０１のスキャン中心に対して、検出領域が右上側に位置するので、図１２（ｃ）に示すように、検出エレメントで撮像されるアパーチャ像は、画像の中心から右上側に位置することになる。検出画像の矩形枠が２次ビーム走査範囲を示している。代表２次電子ビーム３０１の検出画像は、画像合成回路１３８に出力される。
画像合成工程（Ｓ１２０）として、画像合成回路１３８は、１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表２次電子ビーム３０１の検出画像を合成する。
図１３は、実施の形態１における合成画像の一例を示す図である。図１３（ａ）では、４つのコーナー位置で撮像されたアパーチャ像を合成した合成画像の一例が示されている。図１３（ｂ）に示すように、合成画像の矩形枠が２次ビーム走査範囲を示している。また、４つのアパーチャ像の中心を結ぶことで形成される矩形枠が１次ビーム走査範囲を示している。例えば、１次電子ビームのスキャン方向が１次ビーム走査範囲の左側から右側に向かう方向である場合、２次電子ビームのスキャン方向は、１次電子ビームのスキャンを相殺するように反対方向になる。図１３（ｂ）の例において、合成画像から１次ビーム走査範囲と２次ビーム走査範囲との倍率ずれが生じていることがわかる。また、１次ビーム走査範囲と２次ビーム走査範囲との回転ずれが生じていることがわかる。
合成画像取得部６６は、画像合成回路１３８から作成された合成画像を取得し、記憶装置６７に一時的に格納する。
座標取得工程（Ｓ１２１）として、座標取得部７０は、１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表２次電子ビームの検出画像に基づいて複数の位置に対応した複数の座標を取得する。具体的には、座標取得部７０は、合成された合成画像を用いて、複数の位置に対応した複数の座標を取得する。例えば、２次電子ビームのスキャン中心となる検出画像の画像中心から各アパーチャ像までのベクトルを計算する。検出画像の画像中心の位置は、対応する検出エレメントの位置である。マルチ検出器２２２の各検出エレメントの位置は予めわかっている。よって、対応する検出エレメントの位置に対応する検出エレメントの位置からの相対位置を加算することにより各座標を求めることができる。或いは、画像の左上を座標（０，０）とした時の各ビーム中心座標に相当する位置の左上からの画素数を求めることで座標を算出しても良い。
２次ビーム偏向条件演算工程（Ｓ１２２）として、偏向条件演算部６８は、取得された複数の座標を用いて、１次ビーム走査範囲内での代表１次電子ビーム２１の移動に起因する代表２次電子ビーム３０１の移動が相殺され、対応する検出エレメントへの代表２次電子ビーム３０１の照射位置が固定されるように、２次ビーム偏向条件を演算する。複数の座標は、合成された合成画像から取得される。
ここで、複数の位置に対応した複数の座標は、合成画像から取得する場合に限るものではない。例えば、合成前の４つの各位置の検出画像におけるビーム位置を同じ原点(例えば画像の左上)を基準にした座標で算出しておけば、比較により４つのビーム間の相対座標が得られる。
偏向条件演算部６８は、偏向条件の各パラメータを演算する。２次電子ビームの偏向条件のパラメータとして、偏向倍率と偏向回転角とを有する。具体的には、以下のように動作する。
図１４は、実施の形態１における１次ビーム走査範囲と２次ビーム走査範囲との相対関係の一例を示す図である。偏向条件演算部６８は、２次ビーム走査範囲のｘ方向の偏向倍率Ｍａｇ（ｓｘ）と、２次ビーム走査範囲のｙ方向の偏向倍率Ｍａｇ（ｓｙ）と、１次ビーム走査範囲と２次ビーム走査範囲との偏向回転角θとを演算する。図１４の例において、２次ビーム走査範囲のｘ方向の偏向倍率Ｍａｇ（ｓｘ）は、２次ビーム走査範囲のｘ方向の幅Ｓｘを１次ビーム走査範囲のｘ方向の幅Ｐｘで割った値で定義される。２次ビーム走査範囲のｙ方向の偏向倍率Ｍａｇ（ｓｙ）は、２次ビーム走査範囲のｙ方向の幅Ｓｙを１次ビーム走査範囲のｙ方向の幅Ｐｙで割った値で定義される。偏向条件演算部６８は、２次ビーム走査範囲に対する１次ビーム走査範囲のｘ方向のスキューＳｋｅｗ（φｘ）とｙ方向のスキューＳｋｅｗ（φｙ）とをさらに演算するとなお良い。スキューＳｋｅｗ（φｘ）は、矩形がｘ方向に傾く歪量を示す。スキューＳｋｅｗ（φｙ）は、矩形がｙ方向に傾く歪量を示す。図１４に例では、Ｓｋｅｗ（φｘ）＝０、Ｓｋｅｗ（φｙ）＝０の場合を示している。
２次ビーム偏向条件設定工程（Ｓ１２４）として、偏向制御回路１２８は、演算された２次電子ビームの偏向条件を設定する。言い換えれば、偏向器２２６の偏向条件を設定する。具体的には、ｘ方向の仮のスキャン幅を偏向倍率Ｍａｇ（ｓｘ）で割った値に設定する。ｙ方向の仮のスキャン幅を偏向倍率Ｍａｇ（ｓｙ）で割った値に設定する。また、偏向範囲を偏向回転角θだけ回転させる。Ｓｋｅｗ（φｘ）、Ｓｋｅｗ（φｙ）が有限値であれば、Ｓｋｅｗ（φｘ）、Ｓｋｅｗ（φｙ）がゼロになるように偏向する。
図１５は、実施の形態１における調整後の合成画像の一例を示す図である。１次ビーム走査範囲と２次ビーム走査範囲とが一致する場合、図１５に示すように、合成画像において４つのアパーチャ像の中心が、４つのコーナーに位置することになる。演算された２次電子ビームの偏向条件を設定することにより、図１５に示すように１次ビーム走査範囲と２次ビーム走査範囲とを一致させることができる。
被検査画像取得工程（Ｓ１３０）として、画像取得機構１５０は、マルチ１次電子ビーム２０を基板に照射して、基板から放出されたマルチ２次電子ビーム３００による基板１０１の２次電子画像を取得する。言い換えれば、副偏向器２０８によりステージ１０５上に載置された基板１０１上を１次電子ビーム走査範囲でマルチ１次電子ビーム２０を用いて走査する。そして、演算された２次ビーム偏向条件に沿った偏向器２２６によるビーム偏向により基板１０１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００を走査しながら、マルチ検出器２２２でマルチ２次電子ビームを検出する。これにより基板１０１の２次電子画像を取得する。
そして、画像取得機構１５０は、上述したように、ストライプ領域３２毎に、スキャン動作をすすめていく。検出されるマルチ２次電子ビーム３００には、反射電子が含まれていても構わない。或いは、反射電子は、２次電子光学系１５２を移動中に分離され、マルチ検出器２２２まで到達しない場合であっても構わない。マルチ検出器２２２によって検出された各サブ照射領域２９内の画素毎の２次電子の検出データ（測定画像データ：２次電子画像データ：被検査画像データ）は、測定順に検出回路１０６に出力される。検出回路１０６内では、図示しないＡ／Ｄ変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ１２３に格納される。そして、得られた測定画像データは、位置回路１０７からの各位置を示す情報と共に、比較回路１０８に転送される。
上述した画像取得動作として、ステージ１０５が停止した状態でマルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に照射し、スキャン動作終了後に位置を移動するステップアンドリピート動作を行っても良い。或いは、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に照射する場合であってもよい。ステージ１０５が連続移動しながらマルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に照射する場合、マルチ１次電子ビーム２０の照射位置がステージ１０５の移動に追従するように主偏向器２０８によって一括偏向によるトラッキング動作が行われる。そのため、マルチ２次電子ビーム３００の放出位置がマルチ１次電子ビーム２０の軌道中心軸に対して刻々と変化する。偏向器２２６では、かかるトラッキング動作による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、さらに、マルチ２次電子ビーム３００を一括偏向すると良い。
図１６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１６において、比較回路１０８内には、磁気ディスク装置等の記憶装置５０，５２，５６、フレーム画像作成部５４、位置合わせ部５７、及び比較部５８が配置される。フレーム画像作成部５４、位置合わせ部５７、及び比較部５８といった各「～部」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「～部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。フレーム画像作成部５４、位置合わせ部５７、及び比較部５８内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度図示しないメモリ、或いはメモリ１１８に記憶される。
比較回路１０８内に転送された測定画像データ（ビーム画像）は、記憶装置５０に格納される。
そして、フレーム画像作成部５４は、各１次電子ビーム８のスキャン動作によって取得されたサブ照射領域２９の画像データをさらに分割した複数のフレーム領域３０のフレーム領域３０毎のフレーム画像３１を作成する。そして、フレーム領域３０を被検査画像の単位領域として使用する。なお、各フレーム領域３０は、画像の抜けが無いように、互いにマージン領域が重なり合うように構成されると好適である。作成されたフレーム画像３１は、記憶装置５６に格納される。
参照画像作成工程（Ｓ１３２）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、フレーム領域３０毎に、フレーム画像３１に対応する参照画像を作成する。具体的には、以下のように動作する。まず、記憶装置１０９から制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、この読み出された設計パターンデータに定義された各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換する。
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。比較回路１０８内に転送された参照画像データは、記憶装置５２に格納される。
比較工程（Ｓ１４０）として、まず、位置合わせ部５７は、被検査画像となるフレーム画像３１と、当該フレーム画像３１に対応する参照画像とを読み出し、画素より小さいサブ画素単位で、両画像を位置合わせする。例えば、最小２乗法で位置合わせを行えばよい。
そして、比較部５８は、取得された２次電子画像の少なくとも一部と所定の画像とを比較する。ここでは、ビーム毎に取得されたサブ照射領域２９の画像をさらに分割したフレーム画像を用いる。そこで、比較部５８は、フレーム画像３１と参照画像とを画素毎に比較する。比較部５８は、所定の判定条件に従って画素毎に両者を比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素毎の階調値差が判定閾値Ｔｈよりも大きければ欠陥と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置１０９、若しくはメモリ１１８に出力される、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。
なお、上述した例では、ダイ－データベース検査について説明したが、これに限るものではない。ダイ－ダイ検査を行う場合であっても良い。ダイ－ダイ検査を行う場合、対象となるフレーム画像３１（ダイ１）と、当該フレーム画像３１と同じパターンが形成されたフレーム画像３１（ダイ２）（参照画像の他の一例）との間で、上述した位置合わせと比較処理を行えばよい。
以上のように、実施の形態１によれば、画像を撮像するためのマルチ検出器２２２とは別の測定手段を用いることなく、マルチ１次電子ビームの走査に伴うマルチ２次電子ビームの位置移動を相殺するマルチ２次電子ビームの偏向調整が成された画像を取得できる。
実施の形態２．
実施の形態１では、マルチ１次電子ビーム２０から代表１次電子ビーム２１を選択するために、ビーム選択アパーチャ基板２３２で残りのビームアレイを遮蔽する構成について説明した。実施の形態２では、マルチ１次電子ビーム２０の一部を遮蔽することなく、全体を照射する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と同様で良い。但し、ビーム選択アパーチャ基板２３２、駆動機構２３４、及びビーム選択アパーチャ制御回路１３６は省略しても構わない。実施の形態２における検査方法の要部工程は図６と同様で良い。その他、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様で構わない。
図１７は、実施の形態２における代表１次電子ビームを説明するための図である。図１７の例では、４×４本のマルチ１次電子ビーム２０を用いる場合を示している。実施の形態１において照射するビームを限定する理由は、得られる画像においてどのビームが対象ビームなのかを識別するためである。しかし、マルチ１次電子ビーム２０全体を照射する場合、ビームアレイの中央部の領域で得られる画像では、どのビームが対象ビームなのかを識別することが困難である。これに対して、図１７に示すように、マルチ１次電子ビーム２０の４隅の４つのコーナービームＡ１１，Ａ１４，Ａ４１，Ａ４４は、その配列関係から識別可能である。そこで、実施の形態２では、４つのコーナービームの少なくとも１つを用いて２次電子ビームの偏向条件を求める。
ビーム選択工程（Ｓ１０２）として、ビーム選択部６０は、マルチ１次電子ビーム２００の中から代表１次電子ビームを選択する。ここでは、図１７に示す４つのコーナービームＡ１１，Ａ１４，Ａ４１，Ａ４４の中から１つを選択する。ここでは、例えば、コーナービームＡ１４を選択する。但し、実施の形態２では、マルチ１次電子ビーム２０の残りのビームを遮蔽する必要はない。
走査条件設定工程（Ｓ１０４）の内容は実施の形態１と同様である。
１次ビーム位置設定工程（Ｓ１０６）として、コーナー位置設定部６３は、１次電子ビームの走査範囲の４つのコーナーの位置の１つを設定する。例えば、１次電子ビームの走査範囲の左下のコーナー位置を設定する。
１次ビーム照射工程（Ｓ１０８）として、画像取得機構１５０は、代表１次電子ビームを含むマルチ１次電子ビーム２０をステージ１０５上に照射する。その際、主偏向器２０８は、マルチ１次電子ビームの中心をマルチ１次電子ビームの軌道中心軸の位置に合わせる。偏向しなくてもマルチ１次電子ビームの軌道中心軸に位置する場合には偏向無しでも良い。
次に、副偏向器２０９（１次系偏向器）は、代表１次電子ビームを、ステージ１０５上の予め設定される１次ビーム偏向範囲（走査範囲）の複数の位置に時期をずらして順に照射する。ここでは、設定された１次電子ビームの走査範囲の左下のコーナー位置を照射するように代表１次電子ビームを偏向する。かかる偏向によって、マルチ１次電子ビーム２０の残りのビームアレイについても、それぞれの１次電子ビームの走査範囲の左下のコーナー位置を照射することになる。
図１８は、実施の形態２における１次電子ビームの走査範囲の左下コーナー位置に代表１次電子ビームを照射した場合の代表２次電子ビームの位置の一例を説明するための図である。図１８（ａ）に示すように、副偏向器２０９によるビーム偏向によって、代表１次電子ビームＡ１４が走査範囲の左下コーナー位置に照射される。
２次ビームスキャン工程（Ｓ１１０）として、偏向器２２６（２次系偏向器）は、代表１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表１次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表２次電子ビームを仮の２次ビーム偏向条件で走査する。ここでは、代表１次ビーム偏向範囲の複数の位置として、上述したように、４つのコーナー位置を用いている。ここでは、代表１次ビーム偏向範囲の左下コーナー位置について、代表２次電子ビームＡ１４を含むマルチ１次電子ビーム２０を偏向器２２６で一括偏向によりスキャンする。
図１８（ａ）において、代表１次電子ビームが走査範囲の左下コーナー位置に照射されると、代表１次電子ビームに対応する代表２次電子ビームＢ１４がステージ１０５上から放出される。同時に、他の各１次電子ビームに対応する２次電子ビームがステージ１０５上から放出される。これらのマルチ２次電子ビーム３００は、２次電子光学系１５２により検出器アパーチャアレイ基板２２８を介してマルチ検出器２２２に投影される。代表１次電子ビームＡ１４がスキャン中心を照射していないので、代表２次電子ビームＢ１４のスキャン中心位置は、対応する検出エレメントＤ１４の検出領域中心からずれる。図１８（ｂ）では、検出エレメントの検出領域中心に対して、例えば、左上側に代表２次電子ビームＢ１４のスキャン中心位置がずれる場合を示している。かかる状態で偏向器２２６によって代表２次電子ビームを含むマルチ２次電子ビーム３００に対して現在設定されている２次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。
２次ビーム検出（画像取得）工程（Ｓ１１２）として、マルチ検出器２２２の対応する検出エレメントＤ１４は、代表１次ビームＡ１４の偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の２次ビーム偏向条件で走査された代表２次電子ビームＢ１４を検出する。ここでは、代表１次ビーム偏向範囲の左下コーナー位置について、走査された代表２次電子ビームＢ１４を検出する。スキャン動作によって検出器アパーチャアレイ基板２２８の開口部上を通過した場合にだけ代表２次電子ビームＢ１４が検出エレメントＤ１４に到達し、この検出エレメントＤ１４によって検出される。
ここで、実施の形態２では、代表２次電子ビームＢ１４がコーナービームであることを識別できるように、検出エレメントＤ１４がｘ，ｙ方向にそれぞれ２つ以上の２次電子ビームが検出されるように２次ビーム走査範囲を設定しておく。よって、２次電子ビームのスキャン中心からｘ，ｙ方向に２ビームピッチ分の走査が可能な範囲に設定する。図１８（ｂ）の例では、２次ビーム走査範囲のｘ，ｙ方向のスキャン幅がビームピッチの４倍の値に設定されている場合を示している。これにより、対応する検出エレメントＤ１４では、検出器アパーチャアレイ基板２２８のアパーチャ像が複数のビーム分撮像される。代表２次電子ビームＢ１４のスキャン中心に対して、検出領域が右下側に位置するので、図１８（ｃ）に示すように、検出エレメントＤ１４で撮像される代表２次電子ビームＢ１４に対応するアパーチャ像は、画像の中心から右下側に位置することになる。残りの検出された２次電子ビームＢ１３，Ｂ２４，Ｂ２３，Ｂ３４，Ｂ３３，Ｂ４４，Ｂ４３のアパーチャ像は、ビームアレイの配列に沿って、それぞれの位置に配列される。代表２次電子ビームＢ１４は、コーナービームなので、複数の２次電子ビームのアパーチャ像が一緒に写っていても、コーナーのアパーチャ像が代表２次電子ビームＢ１４のアパーチャ像であることを識別できる。検出画像の矩形枠が２次ビーム走査範囲を示している。代表２次電子ビームＢ１４の検出画像は、画像合成回路１３８に出力される。
判定工程（Ｓ１１４）と判定工程（Ｓ１１６）との内容は、実施の形態１と同様である。
図１９は、実施の形態２における１次電子ビームの走査範囲の右下コーナー位置に代表１次電子ビームを照射した場合の代表２次電子ビームの位置の一例を説明するための図である。図１９（ａ）に示すように、副偏向器２０９によるビーム偏向によって、代表１次電子ビームＡ１４が走査範囲の右下コーナー位置に照射される。
図１９（ａ）において、代表１次電子ビームＡ１４が走査範囲の右下コーナー位置に照射されると、代表１次電子ビームＡ１４に対応する代表２次電子ビームＢ１４がステージ１０５上から放出される。同時に、他の各１次電子ビームに対応する２次電子ビームがステージ１０５上から放出される。これらのマルチ２次電子ビーム３００は、２次電子光学系１５２により検出器アパーチャアレイ基板２２８を介してマルチ検出器２２２に投影される。代表１次電子ビームＡ１４がスキャン中心を照射していないので、代表２次電子ビームＢ１４のスキャン中心位置は、対応する検出エレメントＤ１４の検出領域中心からずれる。図１９（ｂ）では、検出エレメントＤ１４の検出領域中心に対して、例えば、右上側に代表２次電子ビームＢ１４のスキャン中心位置がずれる場合を示している。かかる状態で偏向器２２６によって代表２次電子ビームを含むマルチ２次電子ビーム３００に対して現在設定されている２次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。
２次ビーム検出（画像取得）工程（Ｓ１１２）として、ここでは、代表１次ビーム偏向範囲の右下コーナー位置について、走査された代表２次電子ビームＢ１４を検出する。図１９（ｂ）の例では、２次ビーム走査範囲のｘ，ｙ方向のスキャン幅がビームピッチの４倍の値に設定されている場合を示している。これにより、対応する検出エレメントＤ１４では、検出器アパーチャアレイ基板２２８のアパーチャ像が複数のビーム分撮像される。代表２次電子ビームＢ１４のスキャン中心に対して、検出領域が左下側に位置するので、図１９（ｃ）に示すように、検出エレメントＤ１４で撮像される代表２次電子ビームＢ１４に対応するアパーチャ像は、画像の中心から左下側に位置することになる。残りの検出された２次電子ビームＢ１１～Ｂ１３，Ｂ２１～Ｂ２４，Ｂ３１～Ｂ３４，Ｂ４１～Ｂ４４のアパーチャ像は、ビームアレイの配列に沿って、それぞれの位置に配列される。代表２次電子ビームＢ１４は、コーナービームなので、複数の２次電子ビームのアパーチャ像が一緒に写っていても、コーナーのアパーチャ像が代表２次電子ビームＢ１４のアパーチャ像であることを識別できる。検出画像の矩形枠が２次ビーム走査範囲を示している。代表２次電子ビームＢ１４の検出画像は、画像合成回路１３８に出力される。
図２０は、実施の形態２における１次電子ビームの走査範囲の左上コーナー位置に代表１次電子ビームを照射した場合の代表２次電子ビームの位置の一例を説明するための図である。図２０（ａ）に示すように、副偏向器２０９によるビーム偏向によって、代表１次電子ビームＡ１４が走査範囲の左上コーナー位置に照射される。
図２０（ａ）において、代表１次電子ビームＡ１４が走査範囲の左上コーナー位置に照射されると、代表１次電子ビームＡ１４に対応する代表２次電子ビームＢ１４がステージ１０５上から放出される。同時に、他の各１次電子ビームに対応する２次電子ビームがステージ１０５上から放出される。これらのマルチ２次電子ビーム３００は、２次電子光学系１５２により検出器アパーチャアレイ基板２２８を介してマルチ検出器２２２に投影される。代表１次電子ビームＡ１４がスキャン中心を照射していないので、代表２次電子ビームＢ１４のスキャン中心位置は、対応する検出エレメントＤ１４の検出領域中心からずれる。図２０（ｂ）では、検出エレメントＤ１４の検出領域中心に対して、例えば、左下側に代表２次電子ビームＢ１４のスキャン中心位置がずれる場合を示している。かかる状態で偏向器２２６によって代表２次電子ビームを含むマルチ２次電子ビーム３００に対して現在設定されている２次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。
２次ビーム検出（画像取得）工程（Ｓ１１２）として、ここでは、代表１次ビーム偏向範囲の左上コーナー位置について、走査された代表２次電子ビームＢ１４を検出する。図２０（ｂ）の例では、２次ビーム走査範囲のｘ，ｙ方向のスキャン幅がビームピッチの４倍の値に設定されている場合を示している。これにより、対応する検出エレメントＤ１４では、検出器アパーチャアレイ基板２２８のアパーチャ像が複数のビーム分撮像される。代表２次電子ビームＢ１４のスキャン中心に対して、検出領域が右上側に位置するので、図２０（ｃ）に示すように、検出エレメントＤ１４で撮像される代表２次電子ビームＢ１４に対応するアパーチャ像は、画像の中心から右上側に位置することになる。残りの検出された２次電子ビームＢ１３，Ｂ２４，Ｂ２３のアパーチャ像は、ビームアレイの配列に沿って、それぞれの位置に配列される。代表２次電子ビームＢ１４は、コーナービームなので、複数の２次電子ビームのアパーチャ像が一緒に写っていても、コーナーのアパーチャ像が代表２次電子ビームＢ１４のアパーチャ像であることを識別できる。検出画像の矩形枠が２次ビーム走査範囲を示している。代表２次電子ビームＢ１４の検出画像は、画像合成回路１３８に出力される。
図２１は、実施の形態２における１次電子ビームの走査範囲の右上コーナー位置に代表１次電子ビームを照射した場合の代表２次電子ビームの位置の一例を説明するための図である。図２１（ａ）に示すように、副偏向器２０９によるビーム偏向によって、代表１次電子ビームＡ１４が走査範囲の右上コーナー位置に照射される。
図２１（ａ）において、代表１次電子ビームＡ１４が走査範囲の右上コーナー位置に照射されると、代表１次電子ビームＡ１４に対応する代表２次電子ビームＢ１４がステージ１０５上から放出される。同時に、他の各１次電子ビームに対応する２次電子ビームがステージ１０５上から放出される。これらのマルチ２次電子ビーム３００は、２次電子光学系１５２により検出器アパーチャアレイ基板２２８を介してマルチ検出器２２２に投影される。代表１次電子ビームＡ１４がスキャン中心を照射していないので、代表２次電子ビームＢ１４のスキャン中心位置は、対応する検出エレメントＤ１４の検出領域中心からずれる。図２１（ｂ）では、検出エレメントＤ１４の検出領域中心に対して、例えば、右下側に代表２次電子ビームＢ１４のスキャン中心位置がずれる場合を示している。かかる状態で偏向器２２６によって代表２次電子ビームを含むマルチ２次電子ビーム３００に対して現在設定されている２次ビーム走査範囲のスキャン動作を行う。
２次ビーム検出（画像取得）工程（Ｓ１１２）として、ここでは、代表１次ビーム偏向範囲の右上コーナー位置について、走査された代表２次電子ビームＢ１４を検出する。図２１（ｂ）の例では、２次ビーム走査範囲のｘ，ｙ方向のスキャン幅がビームピッチの４倍の値に設定されている場合を示している。これにより、対応する検出エレメントＤ１４では、検出器アパーチャアレイ基板２２８のアパーチャ像が複数のビーム分撮像される。代表２次電子ビームＢ１４のスキャン中心に対して、検出領域が右上側に位置するので、図２１（ｃ）に示すように、検出エレメントＤ１４で撮像される代表２次電子ビームＢ１４に対応するアパーチャ像は、画像の中心から左上側に位置することになる。残りの検出された２次電子ビームＢ１１～Ｂ１３，Ｂ２１～２４のアパーチャ像は、ビームアレイの配列に沿って、それぞれの位置に配列される。代表２次電子ビームＢ１４は、コーナービームなので、複数の２次電子ビームのアパーチャ像が一緒に写っていても、コーナーのアパーチャ像が代表２次電子ビームＢ１４のアパーチャ像であることを識別できる。検出画像の矩形枠が２次ビーム走査範囲を示している。代表２次電子ビームＢ１４の検出画像は、画像合成回路１３８に出力される。
画像合成工程（Ｓ１２０）として、画像合成回路１３８は、１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表２次電子ビームＢ１４の検出画像を合成する。これにより、図１３（ａ）に示したように、４つのコーナー位置で撮像されたアパーチャ像を合成した合成画像の一例が得られる。
以上のように、１次電子ビームを１本に限定して照射しない場合でも、４つのコーナー位置で撮像されたアパーチャ像を合成した合成画像を得ることができる。
以下、画像合成工程（Ｓ１２０）と、座標取得工程（Ｓ１２１）と、２次ビーム偏向条件演算工程（Ｓ１２２）と、２次ビーム偏向条件設定工程（Ｓ１２４）と、被検査画像取得工程（Ｓ１３０）と、参照画像作成工程（Ｓ１３２）と、比較工程（Ｓ１４０）と、の各工程の内容は実施の形態１と同様である。
上述した例では、４つのコーナービームのうち１つについて合成画像を作成し、２次ビーム偏向条件を演算する場合を説明したが、これに限るものではない。代表１次電子ビームとして、マルチ１次電子ビーム２０の４隅のビームを用いる。そして、合成画像は、４隅のビームのビーム毎に作成する。そして、２次ビーム偏向条件は、４隅のビームのビーム毎に演算する。そして、２次ビーム偏向条件の各パラメータについて、ビーム毎に演算された値の統計値を求めても好適である。例えば、平均値を求める。或いは中央値を求める。これにより、１本のビームで演算する場合よりも誤差を低減できる。よって、２次ビーム偏向条件の各パラメータの精度を高めることができる。
以上のように、実施の形態２によれば、照射される１次電子ビームを１本に制限することなく、マルチ１次電子ビームの走査に伴うマルチ２次電子ビームの位置移動を相殺するマルチ２次電子ビームの偏向調整が成された画像を取得できる。
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、位位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、ステージ制御回路１１４、レンズ制御回路１２４、ブランキング制御回路１２６、偏向制御回路１２８、検出器ステージ制御回路１３０、ビーム位置探索回路１３４、及びビーム選択アパーチャ制御回路１３６は、上述した少なくとも１つの処理回路で構成されても良い。例えば、これらの回路内での処理を制御計算機１１０で実施しても良い。
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荷電粒子ビーム位置合わせ方法及びマルチ荷電粒子ビーム検査装置は、本発明の範囲に包含される。
８ １次電子ビーム
１１ 大開口
１３ 小開口
２０ マルチ１次電子ビーム
２１ 代表１次電子ビーム
２２ 穴
２９ サブ照射領域
３０ フレーム領域
３１ フレーム画像
３２ ストライプ領域
３３ 矩形領域
３４ 照射領域
５０，５２，５６ 記憶装置
５４ フレーム画像作成部
５７ 位置合わせ部
５８ 比較部
６０ ビーム選択部
６１ １次系走査条件設定部
６２ ２次系走査条件設定部
６３ コーナー位置設定部
６４ 判定部
６５ 判定部
６６ 合成画像取得部
６７，６９ 記憶装置
６８ 偏向条件演算部
７０ 座標取得部
１００ 検査装置
１０１ 基板
１０２ 電子ビームカラム
１０３ 検査室
１０５ ステージ
１０６ 検出回路
１０７ 位置回路
１０８ 比較回路
１０９ 記憶装置
１１０ 制御計算機
１１１ マーク
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
１３３ Ｅ×Ｂ制御回路
１３４ 偏向調整回路
１３６ ビーム選択アパーチャ制御回路
１３８ 画像合成回路
１４２ 駆動機構
１４４，１４６，１４８，１４９ ＤＡＣアンプ
１５０ 画像取得機構
１５１ １次電子光学系
１５２ ２次電子光学系
１６０ 制御系回路
２０１ 電子銃
２０２ 電磁レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０５，２０６，２０７，２２４ 電磁レンズ
２０８ 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 Ｅ×Ｂ分離器
２１６ ミラー
２１８ 偏向器
２２２ マルチ検出器
２２６ 偏向器
２２８ 検出器アパーチャアレイ基板
２３２ ビーム選択アパーチャ基板
２３４ 駆動機構
３００ マルチ２次電子ビーム
３０１ 代表２次電子ビーム
３３０ 検査領域
３３２ チップ
本発明の一態様のマルチ電子ビーム画像取得方法は、
マルチ１次電子ビームから選択された代表１次電子ビームを、基板を載置するステージ上の予め設定される代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置に照射する工程と、
代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表１次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表２次電子ビームを用いて仮の２次ビーム偏向条件で走査する工程と、
代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の２次ビーム偏向条件で走査された代表２次電子ビームを複数の検出エレメントを有するマルチ検出器の所定の検出エレメントで検出する工程と、
代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表２次電子ビームの検出画像に基づいて複数の位置に対応した複数の座標を取得する工程と、
取得された複数の座標を用いて、代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲内での代表１次電子ビームの移動に起因する代表２次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表２次電子ビームの照射位置が固定されるように、２次ビーム偏向条件を演算する工程と、
ステージ上に載置された基板上をマルチ１次電子ビームの１次電子ビーム偏向範囲でマルチ１次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された２次ビーム偏向条件に沿ったビーム偏向により基板から放出されたマルチ２次電子ビームを用いて走査しながら、マルチ検出器でマルチ２次電子ビームを検出することにより基板の２次電子画像を取得する工程と、
を備えたことを特徴とする。
また、複数の位置として、代表１次ビームの１次電子ビーム偏向範囲の４隅の位置を用いると好適である。
また、代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表２次電子ビームの検出画像を合成する工程をさらに備え、
複数の座標は、合成された合成画像を用いて取得されると好適である。
本発明の一態様のマルチ電子ビーム画像取得装置は、
基板を載置するステージと、
マルチ１次電子ビームから選択された代表１次電子ビームを、ステージ上の予め設定される代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置に照射する１次系偏向器と、
代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表１次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表２次電子ビームを仮の２次ビーム偏向条件で走査する２次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の２次ビーム偏向条件で走査された代表２次電子ビームを複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表２次電子ビームの検出画像に基づいて複数の位置に対応した複数の座標を取得する座標取得部と、
取得された複数の座標を用いて、代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲内での代表１次電子ビームの移動に起因する代表２次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表２次電子ビームの照射位置が固定されるように、２次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
１次系偏向器によりステージ上に載置された基板上をマルチ１次電子ビームの１次電子ビーム偏向範囲でマルチ１次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された２次ビーム偏向条件に沿った２次系偏向器によるビーム偏向により前記基板から放出されたマルチ２次電子ビームを用いて走査しながら、マルチ検出器でマルチ２次電子ビームを検出することにより基板の２次電子画像を取得することを特徴とする。
本発明の一態様のマルチ電子ビーム検査装置は、
基板を載置するステージと、
マルチ１次電子ビームから選択された代表１次電子ビームを、ステージ上の予め設定される代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置に照射する１次系偏向器と、
代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表１次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表２次電子ビームを用いて仮の２次ビーム偏向条件で走査する２次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の２次ビーム偏向条件で走査された代表２次電子ビームを複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表２次電子ビームの検出画像に基づいて複数の位置に対応した複数の座標を取得する座標取得部と、
取得された複数の座標を用いて、代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲内での代表１次電子ビームの移動に起因する代表２次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表２次電子ビームの照射位置が固定されるように、２次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
１次系偏向器によりステージ上に載置された基板上をマルチ１次電子ビームの１次電子ビーム偏向範囲でマルチ１次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された２次ビーム偏向条件に沿った２次系偏向器によるビーム偏向により基板から放出されたマルチ２次電子ビームを用いて走査しながら、マルチ検出器でマルチ２次電子ビームを検出することにより基板の２次電子画像を取得し、
取得された２次電子画像の少なくとも一部と所定の画像とを比較する比較部をさらに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画像取得装置は、
基板を載置するステージと、
マルチ１次電子ビームを代表する代表１次電子ビームを、ステージ上の予め設定される代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置に時期をずらして順に照射する１次系偏向器と、
代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表１次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表２次電子ビームを用いて仮の２次ビーム偏向条件で走査する２次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の２次ビーム偏向条件で走査された代表２次電子ビームを複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表２次電子ビームの検出画像を合成する画像合成部と、
合成された合成画像を用いて、代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲内での代表１次電子ビームの移動に起因する代表２次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表２次電子ビームの照射位置が固定されるように、２次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
１次系偏向器によりステージ上に載置された基板上をマルチ１次電子ビームの１次電子ビーム偏向範囲でマルチ１次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された２次ビーム偏向条件に沿った２次系偏向器によるビーム偏向により基板から放出されたマルチ２次電子ビームを用いて走査しながら、マルチ検出器でマルチ２次電子ビームを検出することにより基板の２次電子画像を取得することを特徴とする。
本発明の他の態様のマルチ電子ビーム検査装置は、
基板を載置するステージと、
マルチ１次電子ビームを代表する代表１次電子ビームを、ステージ上の予め設定される代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置に時期をずらして順に照射する１次系偏向器と、
代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、代表１次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表２次電子ビームを用いて仮の２次ビーム偏向条件で走査する２次系偏向器と、
複数の検出エレメントを有し、代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に、仮の２次ビーム偏向条件で走査された代表２次電子ビームを複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲の複数の位置の位置毎に検出された代表２次電子ビームの検出画像を合成する画像合成部と、
合成された合成画像を用いて、代表１次ビームの１次ビーム偏向範囲内での代表１次電子ビームの移動に起因する代表２次電子ビームの移動が相殺され、所定の検出エレメントへの代表２次電子ビームの照射位置が固定されるように、２次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
を備え、
１次系偏向器によりステージ上に載置された基板上をマルチ１次電子ビームの１次電子ビーム偏向範囲でマルチ１次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された２次ビーム偏向条件に沿った２次系偏向器によるビーム偏向により基板から放出されたマルチ２次電子ビームを用いて走査しながら、マルチ検出器でマルチ２次電子ビームを検出することにより基板の２次電子画像を取得し、
取得された２次電子画像の少なくとも一部と所定の画像とを比較する比較部をさらに備えたことを特徴とする。

Claims (12)

  1. マルチ１次電子ビームから選択された代表１次電子ビームを、基板を載置するステージ上の予め設定される１次ビーム偏向範囲の複数の位置に照射する工程と、
    前記代表１次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、前記代表１次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表２次電子ビームを仮の２次ビーム偏向条件で走査する工程と、
    前記代表１次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、仮の２次ビーム偏向条件で走査された前記代表２次電子ビームを複数の検出エレメントを有するマルチ検出器の所定の検出エレメントで検出する工程と、
    前記１次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に検出された前記代表２次電子ビームの検出画像に基づいて前記複数の位置に対応した複数の座標を取得する工程と、
    取得された複数の座標を用いて、前記１次ビーム偏向範囲内での前記代表１次電子ビームの移動に起因する前記代表２次電子ビームの移動が相殺され、前記所定の検出エレメントへの前記代表２次電子ビームの照射位置が固定されるように、２次ビーム偏向条件を演算する工程と、
    前記ステージ上に載置された基板上を前記１次電子ビーム偏向範囲で前記マルチ１次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された前記２次ビーム偏向条件に沿ったビーム偏向により前記基板から放出されたマルチ２次電子ビームを走査しながら、前記マルチ検出器で前記マルチ２次電子ビームを検出することにより前記基板の２次電子画像を取得する工程と、
    を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム画像取得方法。
  2. 前記複数の位置として、前記１次電子ビーム偏向範囲の４隅の位置を用いることを特徴とする請求項１記載のマルチ電子ビーム画像取得方法。
  3. 前記２次電子ビームの偏向条件は、偏向倍率と偏向回転角とを有することを特徴とする請求項１又は２記載のマルチ電子ビーム画像取得方法。
  4. 前記代表１次電子ビームとして、マルチ１次電子ビームの中心ビームを用いることを特徴とする請求項１～３いずれかに記載のマルチ電子ビーム画像取得方法。
  5. 前記代表１次電子ビームとして、マルチ１次電子ビームの４隅のビームを用い、
    前記２次ビーム偏向条件は、前記４隅のビームのビーム毎に演算され、ビーム毎に演算された値の統計値が用いられることを特徴とする請求項１～３いずれかに記載のマルチ電子ビーム画像取得方法。
  6. 前記１次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に検出された前記代表２次電子ビームの検出画像を合成する工程をさらに備え、
    前記複数の座標は、合成された合成画像を用いて取得されることを特徴とする請求項１～５いずれかに記載のマルチ電子ビーム画像取得方法。
  7. マルチ１次電子ビームから代表１次電子ビームを選択し、残りのビームを遮蔽する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のマルチ電子ビーム画像取得方法。
  8. 前記代表１次電子ビームを前記複数の位置に照射する場合に、選択されなかった残りのビームを一緒に照射し、
    前記複数の位置の位置毎に検出された前記代表２次電子ビームの検出画像には、複数の２次電子ビームのアパーチャ像が一緒に写り、
    複数の２次電子ビームのアパーチャ像が一緒に写る検出画像を用いて、前記複数の２次電子ビームのアパーチャ像の中から前記代表２次電子ビームが識別されることを特徴とする請求項１記載のマルチ電子ビーム画像取得方法。
  9. 基板を載置するステージと、
    マルチ１次電子ビームから選択された代表１次電子ビームを、前記ステージ上の予め設定される１次ビーム偏向範囲の複数の位置に照射する１次系偏向器と、
    前記代表１次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、前記代表１次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表２次電子ビームを仮の２次ビーム偏向条件で走査する２次系偏向器と、
    複数の検出エレメントを有し、前記代表１次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、仮の２次ビーム偏向条件で走査された前記代表２次電子ビームを前記複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
    前記１次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に検出された前記代表２次電子ビームの検出画像に基づいて前記複数の位置に対応した複数の座標を取得する座標取得部と、
    取得された複数の座標を用いて、前記１次ビーム偏向範囲内での前記代表１次電子ビームの移動に起因する前記代表２次電子ビームの移動が相殺され、前記所定の検出エレメントへの前記代表２次電子ビームの照射位置が固定されるように、２次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
    を備え、
    前記１次系偏向器により前記ステージ上に載置された基板上を前記１次電子ビーム偏向範囲で前記マルチ１次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された前記２次ビーム偏向条件に沿った前記２次系偏向器によるビーム偏向により前記基板から放出されたマルチ２次電子ビームを走査しながら、前記マルチ検出器で前記マルチ２次電子ビームを検出することにより前記基板の２次電子画像を取得することを特徴とするマルチ電子ビーム画像取得装置。
  10. 基板を載置するステージと、
    マルチ１次電子ビームから選択された代表１次電子ビームを、前記ステージ上の予め設定される１次ビーム偏向範囲の複数の位置に照射する１次系偏向器と、
    前記代表１次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、前記代表１次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表２次電子ビームを仮の２次ビーム偏向条件で走査する２次系偏向器と、
    複数の検出エレメントを有し、前記代表１次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、仮の２次ビーム偏向条件で走査された前記代表２次電子ビームを前記複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
    前記１次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に検出された前記代表２次電子ビームの検出画像に基づいて前記複数の位置に対応した複数の座標を取得する座標取得部と、
    取得された複数の座標を用いて、前記１次ビーム偏向範囲内での前記代表１次電子ビームの移動に起因する前記代表２次電子ビームの移動が相殺され、前記所定の検出エレメントへの前記代表２次電子ビームの照射位置が固定されるように、２次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
    を備え、
    前記１次系偏向器により前記ステージ上に載置された基板上を前記１次電子ビーム偏向範囲で前記マルチ１次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された前記２次ビーム偏向条件に沿った前記２次系偏向器によるビーム偏向により前記基板から放出されたマルチ２次電子ビームを走査しながら、前記マルチ検出器で前記マルチ２次電子ビームを検出することにより前記基板の２次電子画像を取得し、
    取得された２次電子画像の少なくとも一部と所定の画像とを比較する比較部をさらに備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム検査装置。
  11. 基板を載置するステージと、
    マルチ１次電子ビームを代表する代表１次電子ビームを、前記ステージ上の予め設定される１次ビーム偏向範囲の複数の位置に時期をずらして順に照射する１次系偏向器と、
    前記代表１次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、前記代表１次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表２次電子ビームを仮の２次ビーム偏向条件で走査する２次系偏向器と、
    複数の検出エレメントを有し、前記代表１次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、仮の２次ビーム偏向条件で走査された前記代表２次電子ビームを前記複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
    前記１次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に検出された前記代表２次電子ビームの検出画像を合成する画像合成部と、
    合成された合成画像を用いて、前記１次ビーム偏向範囲内での前記代表１次電子ビームの移動に起因する前記代表２次電子ビームの移動が相殺され、前記所定の検出エレメントへの前記代表２次電子ビームの照射位置が固定されるように、２次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
    を備え、
    前記１次系偏向器により前記ステージ上に載置された基板上を前記１次電子ビーム偏向範囲で前記マルチ１次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された前記２次ビーム偏向条件に沿った前記２次系偏向器によるビーム偏向により前記基板から放出されたマルチ２次電子ビームを走査しながら、前記マルチ検出器で前記マルチ２次電子ビームを検出することにより前記基板の２次電子画像を取得することを特徴とするマルチ電子ビーム画像取得装置。
  12. 基板を載置するステージと、
    マルチ１次電子ビームを代表する代表１次電子ビームを、前記ステージ上の予め設定される１次ビーム偏向範囲の複数の位置に時期をずらして順に照射する１次系偏向器と、
    前記代表１次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、前記代表１次電子ビームの照射に起因して当該位置から放出される代表２次電子ビームを仮の２次ビーム偏向条件で走査する２次系偏向器と、
    複数の検出エレメントを有し、前記代表１次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に、仮の２次ビーム偏向条件で走査された前記代表２次電子ビームを前記複数の検出エレメントの所定の検出エレメントで検出するマルチ検出器と、
    前記１次ビーム偏向範囲の前記複数の位置の位置毎に検出された前記代表２次電子ビームの検出画像を合成する画像合成部と、
    合成された合成画像を用いて、前記１次ビーム偏向範囲内での前記代表１次電子ビームの移動に起因する前記代表２次電子ビームの移動が相殺され、前記所定の検出エレメントへの前記代表２次電子ビームの照射位置が固定されるように、２次ビーム偏向条件を演算する偏向条件演算部と、
    を備え、
    前記１次系偏向器により前記ステージ上に載置された基板上を前記１次電子ビーム偏向範囲で前記マルチ１次電子ビームを用いて走査すると共に、演算された前記２次ビーム偏向条件に沿った前記２次系偏向器によるビーム偏向により前記基板から放出されたマルチ２次電子ビームを走査しながら、前記マルチ検出器で前記マルチ２次電子ビームを検出することにより前記基板の２次電子画像を取得し、
    取得された２次電子画像の少なくとも一部と所定の画像とを比較する比較部をさらに備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム検査装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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