JP7171378B2 - 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 - Google Patents

Description

本発明は、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、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、マルチビームを用いた装置の開発も進んでいる。電子線画像を参照画像と比較して検査する検査装置において、検査感度を一定レベルに保つためには、電子線画像の像生成特性に合うように参照画像を作成する必要がある。しかし、マルチビームを用いる場合、ビーム間の電子線画像の特性に差が生じるため、ビーム間で検査感度を一定レベルに保つことが困難である。このため、ビーム毎の特性に適合させた参照画像を作成する必要がある。

ここで、パターン部の明度、背景部の明度、方向別のエッジ部の明度、及びエッジ部のぼけ量をパラメータとしてマルチビームのビーム毎に個別に算出して、実ＳＥＭ画像と比較するための模擬ＳＥＭ像を生成する点が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、かかる手法では、設計データを使ったモデル信号波形と実ＳＥＭ像のリアル信号波形とを、ビーム毎に個別に演算することによりビーム毎の個別パラメータを得る必要がある。これは、結局、検査に先立って、事前に設計データから参照画像を作成するためのフィルタ関数をビーム毎に個別に演算して求めていることと同様である。よって、計算量がまだまだ多くなってしまう。このため、もっと簡易にビーム間の特性差に適合できる手法が望ましい。

特開２０１３－２４６０６２号公報

そこで、本発明の一態様は、マルチビーム検査において、従来に比べて簡易にビーム間の特性差に適合させた参照画像を作成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検査装置は、
複数の図形パターンが形成された基板にマルチ１次電子ビームを照射して、マルチ１次電子ビームの照射に起因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、複数の図形パターンの２次電子画像を取得する２次電子画像取得機構と、
複数の図形パターンの元になる設計データに基づいて、マルチ１次電子ビームの代表ビームの照射によって得られる像生成特性に合わせて、２次電子画像に対応する参照画像を作成する参照画像作成部と、
マルチ１次電子ビームの代表ビームを前記基板と複数の校正用パターンが形成された校正基板とのうち一方に照射して得られる２次電子画像の図形パターンとマルチ１次電子ビームのその他のビームを前記基板と前記校正基板とのうち前記一方に照射して得られる２次電子画像の図形パターンとの間でのエッジ部の傾きのずれ情報に基づいて、参照画像内のその他のビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンのエッジ形状を補正した補正参照画像を作成する補正部と、
前記複数の図形パターンの２次電子画像と補正参照画像とを比較する比較部と、
を備えたことを特徴とする。

また、補正部は、エッジ部のピーク強度と裾引き量とを用いて、参照画像内のその他のビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンのエッジ形状を補正すると好適である。

また、複数の校正用パターンが形成された校正基板にマルチ１次電子ビームを照射して、マルチ１次電子ビームの照射に起因して校正基板から放出される反射電子を含むマルチ２次電子ビームを検出して取得される複数の校正用パターンの２次電子画像を用いて、代表ビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとその他のビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとの間でのエッジ部の傾きのずれ情報が取得されると好適である。

或いは、検査対象となる基板の複数の図形パターンの前記２次電子画像を用いて、代表ビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとその他のビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとの間でのエッジ部の傾きのずれ情報が取得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電子ビーム検査方法は、
複数の図形パターンが形成された基板にマルチ１次電子ビームを照射して、マルチ１次電子ビームの照射に起因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、複数の図形パターンの２次電子画像を取得する工程と、
複数の図形パターンの元になる設計データに基づいて、マルチ１次電子ビームの代表ビームの照射によって得られる像生成特性に合わせて、２次電子画像に対応する参照画像を作成する工程と、
マルチ１次電子ビームの代表ビームを前記基板と複数の校正用パターンが形成された校正基板とのうち一方に照射して得られる２次電子画像の図形パターンとマルチ１次電子ビームのその他のビームを前記基板と前記校正基板とのうち前記一方に照射して照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとの間でのエッジ部の傾きのずれ情報に基づいて、参照画像内のその他のビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンのエッジ形状を補正した補正参照画像を作成する工程と、
前記複数の図形パターンの２次電子画像と補正参照画像とを比較する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、マルチビーム検査において、従来に比べて簡易にビーム間の特性差に適合させた参照画像を作成できる。

実施の形態１におけるパターン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におけるサンプル領域の測定画像の一例を示す図である。 実施の形態１における設計画像のエッジ波形と測定画像のエッジ波形とフィルタ関数のモデルとの一例を示す図である。 実施の形態１における中心ビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとその他の周辺ビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとの間でのエッジ部の傾きのずれを説明するための図である。 実施の形態１におけるエッジ部の傾きのずれデータマップの一例を説明するための図である。 実施の形態１における参照画像の一例を示す図である。 実施の形態１の変形例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の変形例における校正基板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、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、フィルタ関数演算回路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、画像補正回路１２９、エッジ部の傾きのずれデータ測定回路１３０、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９，１１１、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、チップパターンメモリ１２３は、比較回路１０８とフィルタ関数演算回路１１３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_１列×縦（ｙ方向）ｎ_１段（ｍ_１，ｎ_１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、マルチビーム２０が形成されることになる。ここでは、横縦（ｘ，ｙ方向）が共に２列以上の穴２２が配置された例を示したが、これに限るものではない。例えば、横縦（ｘ，ｙ方向）どちらか一方が複数列で他方は１列だけであっても構わない。また、穴２２の配列の仕方は、図２のように、横縦が格子状に配置される場合に限るものではない。例えば、縦方向（ｙ方向）ｋ段目の列と、ｋ＋１段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ａだけずれて配置されてもよい。同様に、縦方向（ｙ方向）ｋ＋１段目の列と、ｋ＋２段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ｂだけずれて配置されてもよい。

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はずれ、制限アパーチャ基板２１３によって遮蔽される。一方、一括ブランキング偏向器２１２によって偏向されなかったマルチ１次電子ビーム２０は、図１に示すように制限アパーチャ基板２１３の中心の穴を通過する。かかる一括ブランキング偏向器２１２のＯＮ／ＯＦＦによって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが一括制御される。このように、制限アパーチャ基板２１３は、一括ブランキング偏向器２１２によってビームＯＦＦの状態になるように偏向されたマルチ１次電子ビーム２０を遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ基板２１３を通過したビーム群により、検査用（画像取得用）のマルチ１次電子ビーム２０が形成される。

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（マルチ１次電子ビーム）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。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。各ストライプ領域３２は、長手方向に向かって複数のマスクダイ３３に分割される。実施の形態１では、かかるマスクダイ３３が単位検査領域となる。対象となるマスクダイ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がマスクダイ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がマスクダイ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。サブ照射領域２９内のビームの移動は、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内の隣接するサブ照射領域２９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。

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。そのため、マルチ２次電子ビーム３００の放出位置がマルチ１次電子ビーム２０の軌道中心軸に対して刻々と変化する。同様に、サブ照射領域２９内をスキャンする場合に、各２次電子ビームの放出位置は、サブ照射領域２９内で刻々と変化する。このように放出位置が変化した各２次電子ビームをマルチ検出器２２２の対応する検出領域内に照射させるように、偏向器２１８は、マルチ２次電子ビーム３００を一括偏向する。

図５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５において、実施の形態１における検査方法は、サンプル領域設定工程（Ｓ１０２）と、画像取得工程（Ｓ１０４）と、設計画像作成工程（Ｓ１０６）と、フィルタ係数演算工程（Ｓ１０８）と、ずれデータ測定工程（Ｓ１１０）と、被検査画像取得工程（Ｓ２０２）と、参照画像作成工程（Ｓ２０４）と、参照画像補正工程（Ｓ２０６）と、位置合わせ工程（Ｓ２０８）と、比較工程（Ｓ２１０）と、いう一連の工程を実施する。

サンプル領域設定工程（Ｓ１０２）として、制御計算機１１０は、設計データから参照画像を作成するためのフィルタ関数を演算するためのサンプル領域を設定する。サンプル領域は、検査対象となる基板１０１の検査領域３３０から任意に設定される。或いは、ユーザによって、指定された領域であっても構わない。例えば、設計データに定義される図形パターンのレイアウトを参照して設定すればよい。サンプル領域として、線幅の狭い図形パターンが配置されるマスクダイ３３と線幅が広い図形パターンが配置されるマスクダイ３３が設定される。これらの複数のサンプル領域は、同じチップ３３２内の領域であっても良いし、異なる複数のチップ３３２に分かれていてもよい。

画像取得工程（Ｓ１０４）として、画像取得機構１５０は、設定されたサンプル領域を含むストライプ領域３２をスキャンして、ストライプ領域３２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で検出して、かかる領域での２次電子画像を取得する。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。画像取得機構１５０は、マルチ１次電子ビーム２０を用いて、図形パターンが形成されたサンプル領域を含むストライプ領域３２上を走査し、マルチ１次電子ビーム２０が照射されたことに起因して被検査基板１０１から放出される、マルチ２次電子ビーム３００を検出する。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、サンプル領域を含むストライプ領域３２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、フィルタ関数演算回路１１３に転送される。

設計画像作成工程（Ｓ１０６）として、参照画像作成回路１１２は、複数の図形パターン（チップパターン）を形成する基になった設計データ、或いは基板１０１に形成されたチップパターンの露光イメージデータに定義された設計パターンデータに基づいて、設定されたサンプル領域の画像展開を行って設計画像（展開画像）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、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（展開）する。

ここで、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１／２^８（＝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して参照回路１１２に出力する。かかるマス目（検査画素）は、測定データの画素に合わせればよい。作成されたサンプル領域の設計画像のデータは、フィルタ関数演算回路１１３に出力される。或いは、参照画像作成回路１１２ではなく、フィルタ関数演算回路１１３内でサンプル領域の設計画像を作成しても好適である。

フィルタ係数演算工程（Ｓ１０８）として、フィルタ関数演算回路１１３は、マルチ１次電子ビーム２０の代表ビームの照射によって得られる像生成特性に合わせて、設計画像作成工程（Ｓ１０６）において作成された設計画像を用いてサンプル領域の測定画像（２次電子画像）に対応する参照画像を作成するためのフィルタ関数Ｆの係数ａ，ｂ，・・・を演算する。代表ビームとして、例えば、マルチ１次電子ビーム２０の中心ビームを用いると好適である。但し、これに限るものではない。中心ビーム以外のビームを代表ビームに設定しても構わない。測定画像としての２次電子画像データは、電子光学系によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にあるため、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にもフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。参照画像を作成するためのフィルタ関数は、マルチ１次電子ビーム２０の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ていれば、特段、新しい関数を用いる必要は無く、従来と同様の関数を用いれば良い。以下、フィルタ関数Ｆの一例を説明する。

図６は、実施の形態１におけるサンプル領域の測定画像の一例を示す図である。図６の例では、５×５列のマルチ１次電子ビーム２０を照射して得られるサンプル領域として設定されたマスクダイ３３の２次電子画像の一例を示している。実施の形態１では、かかるフィルタ処理を施すためのフィルタ関数をマルチ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た２次電子像に合わせ込む。そして、その他のビームの照射によって得られた２次電子像に対して施すフィルタ処理についても同様の係数を用いる。これにより、マルチビームの個別ビーム毎にフィルタ係数の演算を行う場合に比べて演算処理を大幅に簡略化できる。そのため、フィルタ関数演算回路１１３は、かかるサンプル領域のマスクダイ３３の２次電子画像のうち、中心ビームの照射によって得られた画像領域１０の２次電子像データを読み込む。図６の例では、中心ビームの照射によって得られた画像領域１０内には、ｙ方向に延びるｘ方向に線幅の狭い図形パターン１２（ラインパターン）と、ｘ，ｙ方向に線幅の広い図形パターン１４（矩形パターン）と、ｘ方向に延びるｙ方向に線幅の狭い図形パターン１６（ラインパターン）とが、示されている。図形パターンのエッジは、ｘ方向のエッジと、ｙ方向のエッジとが存在するため、それぞれのエッジ形状に合わせるための演算が必要となる。１つのサンプル領域内に、ｙ方向に延びるｘ方向に線幅の狭い図形パターン１２（ラインパターン）と、ｘ，ｙ方向に線幅の広い図形パターン１４（矩形パターン）と、ｘ方向に延びるｙ方向に線幅の狭い図形パターン１６（ラインパターン）とが、配置されていない場合には、複数のサンプル領域からこれらのデータを取得すればよい。

図７は、実施の形態１における設計画像のエッジ波形と測定画像のエッジ波形とフィルタ関数のモデルとの一例を示す図である。図７（ａ）の例に示すように、ｘ方向に線幅の狭い図形パターン１２の設計画像Ｌｇのエッジ波形は、デジタル状に垂直に立ち上がり、頂部で直角に曲がり線幅分だけ水平となり、再度、垂直に立ち下がる直線によって形成される。一方、ｘ方向に線幅の狭い図形パターン１２の測定画像Ｇ１’は、斜めに立ち上がり、頂部で大きな曲率で曲がった後、斜めに立ち下がる連続的な曲線によって形成される。また、図７（ｂ）の例に示すように、線幅の広い図形パターン１４の設計画像Ｌのエッジ波形も、線幅の狭い図形パターン１２と同様、デジタル状に垂直に立ち上がり、頂部で直角に曲がり線幅分だけ水平となり、再度、垂直に立ち下がる直線によって形成される。一方、線幅の広い図形パターン１４の測定画像Ｇ２’は、斜めに立ち上がり、頂部で小さな曲率で曲がった後、緩やかに一旦斜めに立ち下がる連続的な曲線によって形成される。例えば、ｘ方向に線幅の狭い図形パターン１２では、図７（ａ）の例に示すように、ｘ方向に線幅の狭い図形パターン１２の設計画像Ｌｇを微分して得られた微分画像Ｌｄｉｆの絶対値をとったエッジ画像Ｌｅｇｄｅと図７（ｃ）に示すように幅が狭くなることを予定した分布関数Ｇ１（ｘ）とを畳み込み積分演算した結果に係数Ｃ１を乗じた結果がｘ方向に線幅の狭い図形パターン１２の測定画像Ｇ１’に合うように近似した分布関数Ｇ１（ｘ）をフィルタ関数Ｆにすると好適である。また、例えば、ｘ方向に線幅の広い図形パターン１４の左エッジでは、図７（ｂ）の例に示すように、図形パターン１２の設計画像Ｌｇを微分して得られた微分画像Ｌｄｉｆの絶対値をとったエッジ画像Ｌｅｇｄｅと図７（ｃ）に示すように幅の狭い分布関数Ｇ１（ｘ）とを畳み込み積分演算して係数Ｃ１を乗じた項と、図形パターン１２の設計画像Ｌｇを微分して得られた微分画像Ｌｄｉｆの絶対値をとったエッジ画像Ｌｅｇｄｅと図７（ｄ）に示すように幅が広くなることを予定した分布関数Ｇ２（ｘ）とを畳み込み積分演算した結果に係数Ｃ２を乗じた結果が、図形パターン１２が存在する範囲、つまりＬｇ＞０の時に有効となるとした項との最大値を、ｘ方向に線幅の広い図形パターン１４の測定画像Ｇ２’（左エッジ部の測定画像Ｇ２Ｌ’）に合うように近似した分布関数Ｇ１（ｘ）、Ｇ２（ｘ）の組合せ関数をフィルタ関数Ｆにすると好適である。なお、ｘ方向に線幅の狭い図形パターン１２についても、線幅の広い図形パターン１４と同様に分布関数Ｇ１（ｘ）と分布関数Ｇ２（ｘ）を用いて同じ方法で計算してもよい。これは、線幅の狭い図形パターン１２の左エッジでは、Ｌｇの幅が狭い為、分布関数Ｇ２（ｘ）で生成される信号成分が限定されるため、分布関数Ｇ２（ｘ）の成分を含んで求めても、線幅の狭い図形パターン１２のフィルタ関数と実質的に同じになる為である。よって、マルチ１次電子ビーム２０の中心ビームの照射によって得られた２次電子像を使って、分布関数Ｇ１（ｘ）、Ｇ２（ｘ）の組合せ関数の係数を演算により求めることで、参照画像を作成するためのフィルタ関数Ｆの係数ａ，ｂ，・・・を得ることができる。取得されたフィルタ関数Ｆの係数ａ，ｂ，・・・は、参照画像作成回路１１２に出力され、記憶される。

エッジ部の傾きのずれデータ測定工程（Ｓ１１０）として、エッジ部の傾きのずれデータ測定回路１３０は、検査対象となる基板１０１の複数の図形パターンの２次電子画像を用いて、代表ビーム（例えば中心ビーム）の照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとその他のビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとの間でのエッジ部の傾きのずれを測定する。

図８は、実施の形態１における中心ビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとその他の周辺ビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとの間でのエッジ部の傾きのずれを説明するための図である。取得されたサンプル領域となるマスクダイ３３の測定画像には、図８（ａ）に示すように、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームの照射によってそれぞれ撮像された画像領域１０が存在する。実施の形態１では、図８（ｂ）に示すように、中心ビームの照射によって得られた画像領域１０内の図形パターンのエッジ部のピーク強度Ｐと裾引き量Ｗと、その他の周辺ビームの照射によって得られた画像領域１０内の図形パターンのエッジ部のピーク強度Ｐ’と裾引き量Ｗ’とを比較する。ピーク強度は、エッジ波形の立ち上がり前の位置からピーク位置までの強度で定義される。裾引き量は、例えば、エッジ波形の立ち上がり開始位置からピーク位置までの幅で定義される。或いは、ピーク位置の予め設定された割合の位置（ピーク位置に対して例えば２０％の位置）からピーク位置（１００％）までの幅で定義しても好適である。

比較する対象は、幅が狭い図形パターン同士を用いると好適である。但し、これに限るものではない。比較するのはエッジ部なので、幅が広い図形パターン同士のエッジ部、或いは幅が広い図形パターンのエッジ部と幅が狭い図形パターンのエッジ部とを比較する場合でも構わない。中心ビーム以外の各周辺ビームの照射によって得られた画像領域１０内の図形パターンのエッジ部のピーク強度Ｐ’から中心ビームの照射によって得られた画像領域１０内の図形パターンのエッジ部のピーク強度Ｐを差し引いたずれ量ΔＰを演算する。同様に、中心ビーム以外の各周辺ビームの照射によって得られた画像領域１０内の図形パターンのエッジ部の裾引き量Ｗ’から中心ビームの照射によって得られた画像領域１０内の図形パターンのエッジ部の裾引き量Ｗを差し引いたずれ量ΔＷを演算する。ずれ量ΔＰ、ΔＷは、ｘ方向のエッジとｙ方向のエッジとについてそれぞれ演算する。画像領域１０内に複数の図形パターンが存在する場合には、代表パターン同士を比較する。或いは、全パターンを使って比較した結果の平均値として求めても良い。

エッジ部の傾きのずれデータ測定回路１３０は、演算されたずれ量ΔＰ、ΔＷを定義したエッジ部の傾きのずれデータマップを作成する。実施の形態１では、検査対象となる基板１０１の複数の図形パターンの２次電子画像を用いて、代表ビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとその他のビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとの間でのエッジ部の傾きのずれ情報がエッジ部の傾きのずれデータマップとして取得（作成）される。

図９は、実施の形態１におけるエッジ部の傾きのずれデータマップの一例を説明するための図である。図９において、エッジ部の傾きのずれデータマップでは、マルチ１次電子ビーム２０のビーム毎に、エッジ部の傾きのずれ量ΔＰ、ΔＷをエッジ部の傾きのずれデータマップ値として定義すると好適である。中心ビーム（座標０，０）では、エッジ部の傾きのずれ量ΔＰ、ΔＷが共にゼロになる。その他の周辺ビーム（座標ｘ，ｙ）では、エッジ部の傾きのずれ量ΔＰ、ΔＷがそれぞれ演算されたエッジ部の傾きのずれデータマップ値となる。作成されたエッジ部の傾きのずれデータマップは、記憶装置１１１に格納される。

以上の前処理が終了した段階で、実際の検査処理を実施する。

被検査画像取得工程（Ｓ２０２）として、画像取得機構１５０（２次電子画像取得機構）は、複数の図形パターンが形成された基板１０１にマルチ１次電子ビーム２０を照射して、マルチ１次電子ビーム２０の照射に起因して基板１０１から放出される反射電子を含むマルチ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。具体的には、以下のように動作する。上述したように、画像取得機構１５０は、ストライプ領域３２をスキャンして、ストライプ領域３２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、各ストライプ領域３２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。

参照画像作成工程（Ｓ２０４）として、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て、２次電子画像に対応する参照画像を作成する。参照画像作成回路１１２は、フレーム領域毎に、参照画像を作成する。フレーム領域として、例えばマスクダイ３３を用いると好適である。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、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１／２^８（＝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して参照回路１１２に出力する。かかるマス目（検査画素）は、測定データの画素に合わせればよい。

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画像補正回路１２９に出力される。

参照画像補正工程（Ｓ２０６）として、画像補正回路１２９（補正部）は、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２次電子画像の図形パターンとマルチ１次電子ビーム２０のその他の周辺ビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとの間でのエッジ部の傾きのずれ情報に基づいて、参照画像内のその他の周辺ビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンのエッジ形状を補正した補正参照画像を作成する。

図１０は、実施の形態１における参照画像の一例を示す図である。図１０（ａ）に示す矩形の波形を持った設計画像は、フィルタ関数Ｆを使ってフィルタ処理を施すことで、図１０（ｂ）に示すように、なだらかな曲線の波形を持った参照画像に変換される。しかし、かかる参照画像は、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て作成される。そのため、マルチ１次電子ビーム２０の代表ビーム以外のその他のビームの照射によって得られる像とは、ずれが生じてしまう。そこで、画像補正回路１２９は、記憶装置１１１からエッジ部の傾きのずれデータマップを読み出し、画像領域１０毎に、画像領域１０に適用された１次電子ビームの照射によって得られる像生成特性に沿って参照画像データを補正する。具体的には、画像補正回路１２９は、エッジ部のピーク強度と裾引き量とを用いて、参照画像内の代表ビーム以外のその他のビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンのエッジ形状を補正する。エッジ部の傾きのずれデータマップには、マルチ１次電子ビーム２０のビーム毎に、エッジ部の傾きのずれ量ΔＰ、ΔＷがマップ値として定義されている。そこで、画像補正回路１２９は、画像領域１０毎に、使用した１次電子ビームに定義されるエッジ部の傾きのずれ量ΔＰを参照画像の図形パターンのエッジ部のピーク強度Ｐ’に加算する。同様に、画像補正回路１２９は、画像領域１０毎に、使用した１次電子ビームに定義されるエッジ部の傾きのずれ量ΔＷを参照画像の図形パターンのエッジ部の裾引き量Ｗ’に加算する。そして、図１０（ｃ）に示すように、エッジ部の傾きのずれ量ΔＰ、ΔＷが加算されたピーク強度と裾引き量の波形となるように、画像補正回路１２９は、参照画像データを補正することにより補正参照画像を作成する。作成された補正参照画像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、エッジ部のずれデータを検査対象の基板１０１のサンプル領域から取得する場合を説明したが、これに限るものではない。複数の校正用パターンが形成された校正基板にマルチ１次電子ビーム２０を照射して、マルチ１次電子ビーム２０の照射に起因して校正基板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を検出して取得される複数の校正用パターンの２次電子画像を用いて、代表ビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとその他の周辺ビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとの間でのエッジ部の傾きのずれ情報を取得しても好適である。

図１１は、実施の形態１の変形例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１１において、エッジ部の傾きのずれデータ測定工程（Ｓ１１０）の代わりに、校正パターン画像取得工程（Ｓ１２０）とエッジ部の傾きのずれデータ測定工程（Ｓ１２２）とを実施する点以外は、図５と同様である。

サンプル領域設定工程（Ｓ１０２）からフィルタ係数演算工程（Ｓ１０８）までの各工程に先立って、校正パターン画像取得工程（Ｓ１２０）とエッジ部の傾きのずれデータ測定工程（Ｓ１２２）とを実施する。但し、これに限るものではない。サンプル領域設定工程（Ｓ１０２）からフィルタ係数演算工程（Ｓ１０８）までの各工程の後に実施しても構わない。或いは、並行して実施しても構わない。但し、並行して実施する場合、画像取得工程（Ｓ１０４）と校正パターン画像取得工程（Ｓ１２０）とを同時に実施しないことは言うまでもない。

校正パターン画像取得工程（Ｓ１２０）として、画像取得機構１５０は、ステージ１０５上に複数の校正用パターンが形成された校正基板を配置する。そして、画像取得機構１５０は、校正基板上のストライプ領域３２をスキャンして、ストライプ領域３２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で検出して、かかる領域での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。

図１２は、実施の形態１の変形例における校正基板の一例を示す図である。図１２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）の校正基板３００が用いられる。校正基板３００上には、チップ（ウェハダイ）３３２が配置される。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。各ストライプ領域３２は、長手方向に向かって複数のマスクダイ３３に分割される。マスクダイ３３は、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームが照射するサブ照射領域２９（図１２には図示しないが、図４に示したサブ照射領域２９と同じ）に合わせた画像領域１０に分割される。図１２の例では、例えば、５×５本のマルチ１次電子ビーム２０が照射される場合を示している。各画像領域１０には、ｘ方向にエッジを有する例えば線幅の細いラインパターン１１とｙ方向にエッジを有する例えば線幅の細いラインパターン１５とがそれぞれ校正用パターンとして形成されている。校正用パターンとして、線幅の広いラインパターンを用いても構わない。或いは、ラインパターンではなく、ｘ，ｙ方向にエッジを有する矩形パターンを配置しても構わない。画像取得機構１５０は、マルチ１次電子ビーム２０を用いて、これらの校正用パターンが形成されたストライプ領域３２上を走査し、マルチ１次電子ビーム２０が照射されたことに起因して被検査基板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、ストライプ領域３２上に形成された複数の校正用パターンの測定画像を取得する。そして、得られた校正用パターンの測定画像データは、位置回路１０７からの各位置を示す情報と共に、フィルタ関数演算回路１１３に転送される。

エッジ部の傾きのずれデータ測定工程（Ｓ１２２）として、エッジ部の傾きのずれデータ測定回路１３０は、校正基板３００の複数の校正用パターンの２次電子画像を用いて、代表ビーム（例えば中心ビーム）の照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとその他のビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとの間でのエッジ部の傾きのずれを測定する。上述したように、ここでは、代表ビーム（例えば中心ビーム）の照射によって得られた画像領域１０内の校正用パターンのエッジ部のピーク強度Ｐと裾引き量Ｗと、その他のビーム（例えば周辺ビーム）の照射によって得られた画像領域１０内の校正用パターンのエッジ部のピーク強度Ｐ’と裾引き量Ｗ’とを比較する。そして、エッジ部の傾きのずれデータ測定回路１３０は、代表ビーム（中心ビーム）以外の各ビームの照射によって得られた画像領域１０内の校正用パターンのエッジ部のピーク強度Ｐ’から代表ビーム（中心ビーム）の照射によって得られた画像領域１０内の図形パターンのエッジ部のピーク強度Ｐを差し引いたエッジ部の傾きのずれ量ΔＰを演算する。同様に、代表ビーム（中心ビーム）以外の各ビームの照射によって得られた画像領域１０内の校正用パターンのエッジ部の裾引き量Ｗ’から代表ビーム（中心ビーム）の照射によって得られた画像領域１０内の校正用パターンのエッジ部の裾引き量Ｗを差し引いたエッジ部の傾きのずれ量ΔＷを演算する。エッジ部の傾きのずれ量ΔＰ、ΔＷは、ｘ方向のエッジとｙ方向のエッジとについてそれぞれ演算する。そして、エッジ部の傾きのずれデータ測定回路１３０は、演算されたエッジ部の傾きのずれ量ΔＰ、ΔＷを定義したエッジ部の傾きのずれデータマップ（ずれ情報）を作成する。作成されたエッジ部の傾きのずれデータマップは記憶装置１１１に格納される。以降、参照画像補正工程（Ｓ２０６）までの各工程の内容は、上述した内容と同様である。

以上のように、校正基板３００からビーム間のエッジ部の傾きのずれデータを取得しても好適である。

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。

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３３毎のマスクダイ画像として記憶装置５６に一時的に格納される。また、転送された補正参照画像データが、記憶装置５２に一時的に格納される。

位置合わせ工程（Ｓ２０８）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補正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、１６×１６画素で構成される。

比較工程（Ｓ２１０）として、比較部５８は、マスクダイ画像（２次電子画像）と補正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、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。

以上のように、実施の形態１によれば、ビーム間の電子線画像の特性の差があっても、各ビームの電子線画像の特性に合った参照画像を作成でき、電子線画像の検査感度のばらつきが抑制できる。

さらに、実施の形態１によれば、マルチビーム検査において、従来に比べて簡易にビーム間の特性差に適合させた参照画像を作成できる。

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、フィルタ関数演算回路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、画像補正回路１２９、及びずれデータ測定回路１３０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。

２０ マルチビーム
２２ 穴
２９ サブ照射領域
３２ ストライプ領域
３３ マスクダイ
３４ 照射領域
５２，５６ 記憶装置
５７ 位置合わせ部
５８ 比較部
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
１０９，１１１ 記憶装置
１１０ 制御計算機
１１２ 参照画像作成回路
１１３ フィルタ関数演算回路
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
１２１ 静電レンズ制御回路
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 画像補正回路
１３０ エッジ部の傾きのずれデータ測定回路
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

Claims (5)

1. 複数の図形パターンが形成された基板にマルチ１次電子ビームを照射して、前記マルチ１次電子ビームの照射に起因して前記基板から放出されるマルチ２次電子ビームを検出して、前記複数の図形パターンの２次電子画像を取得する２次電子画像取得機構と、
   前記複数の図形パターンの元になる設計データに基づいて、前記マルチ１次電子ビームの代表ビームの照射によって得られる像生成特性に合わせて、前記２次電子画像に対応する参照画像を作成する参照画像作成部と、
   前記マルチ１次電子ビームの代表ビームを前記基板と複数の校正用パターンが形成された校正基板とのうち一方に照射して得られる２次電子画像の図形パターンと前記マルチ１次電子ビームのその他のビームを前記基板と前記校正基板とのうち前記一方に照射して得られる２次電子画像の図形パターンとの間でのエッジ部の傾きのずれ情報に基づいて、前記参照画像内のその他のビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンのエッジ形状を補正した補正参照画像を作成する補正部と、
   前記複数の図形パターンの前記２次電子画像と前記補正参照画像とを比較する比較部と、
   を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム検査装置。
2. 前記補正部は、前記エッジ部のピーク強度と裾引き量とを用いて、前記参照画像内のその他のビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンのエッジ形状を補正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検査装置。
3. 複数の校正用パターンが形成された校正基板にマルチ１次電子ビームを照射して、前記マルチ１次電子ビームの照射に起因して前記校正基板から放出される反射電子を含むマルチ２次電子ビームを検出して取得される前記複数の校正用パターンの２次電子画像を用いて、前記代表ビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンと前記その他のビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとの間でのエッジ部の傾きの前記ずれ情報が取得され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検査装置。
4. 検査対象となる前記基板の前記複数の図形パターンの前記２次電子画像を用いて、前記代表ビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンと前記その他のビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンとの間でのエッジ部の傾きの前記ずれ情報が取得され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検査装置。
5. 複数の図形パターンが形成された基板にマルチ１次電子ビームを照射して、前記マルチ１次電子ビームの照射に起因して前記基板から放出されるマルチ２次電子ビームを検出して、前記複数の図形パターンの２次電子画像を取得する工程と、
   前記複数の図形パターンの元になる設計データに基づいて、前記マルチ１次電子ビームの代表ビームの照射によって得られる像生成特性に合わせて、前記２次電子画像に対応する参照画像を作成する工程と、
   前記マルチ１次電子ビームの代表ビームを前記基板と複数の校正用パターンが形成された校正基板とのうち一方に照射して得られる２次電子画像の図形パターンと前記マルチ１次電子ビームのその他のビームを前記基板と前記校正基板とのうち前記一方に照射して得られる２次電子画像の図形パターンとの間でのエッジ部の傾きのずれ情報に基づいて、前記参照画像内のその他のビームの照射によって得られる２次電子画像の図形パターンのエッジ形状を補正した補正参照画像を作成する工程と、
   前記複数の図形パターンの前記２次電子画像と前記補正参照画像とを比較する工程と、
   を備えたことを特徴とするマルチ電子ビーム検査方法。

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