JP2018017526A - 電子ビーム検査装置及び電子ビーム検査方法 - Google Patents

Abstract

【目的】直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶような配列のマルチビームを用いたパターン検査においてスループットを向上させることが可能な電子ビーム検査装置を提供する。【構成】検査装置１００は、直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶ複数の第１の電子ビームにより構成されるマルチビームを用いて、ステージが連続移動する間、ステージの移動方向にマルチビームのビームの照射領域が重ならないように基板にマルチビームを照射することによって、基板上を走査する電子ビームカラム１０２と、基板にマルチビームを照射することに起因して基板から放出される２次電子を検出するマルチ検出器２２２と、を備え、カラムは、マルチビームを偏向する偏向領域のサイズが、ステージの移動方向とステージの移動方向に直交する方向とで異なるように、マルチビームを偏向することによって基板上を走査することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電子ビーム検査装置及び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次電子画像を取得してパターンを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。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。

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、拡大光学系を用いて半導体ウェハやリソグラフィマスク等の基板上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学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、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学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ＣＡＤデータをマスクにパターンを描画する時に描画装置が入力するための装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計パターンデータ）を検査装置に入力して、これ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光学画像とを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、検査対象基板はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。検査対象基板には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。検査対象基板を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで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では、レーザ光を検査対象基板に照射して、その透過像或いは反射像を撮像することにより、光学画像を取得する。これに対して、直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶようなアレイ配列の複数の電子ビームで構成される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、パターン像を取得する検査装置の開発も進んでいる。かかるマルチビームを含む電子ビームを用いたパターン検査装置では、検査対象基板の小領域毎にビームを走査して２次電子を検出する。その際、ビームを走査している間は検査対象基板の位置を固定し、走査終了後に次の小領域へと検査対象基板の位置を移動させる、いわゆるステップアンドリピート動作が行われる。直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶようなアレイ配列のマルチビームを用いることで、限られた領域内に多数のビームを配置できるので、一度に多数の小領域の走査を同時に行うことが可能になる。そのため、スループットの向上が期待されている。しかしながら、ステップアンドリピート動作では、ステージの移動毎にステージ位置が安定するまでの整定時間（オーバーヘッド時間）が必要になる。１回の走査範囲（小領域）は小さいため、基板全体を走査するには、ステージのステップ回数が膨大な回数になる。よって、ステップ回数に整定時間を乗じた時間だけ、走査に要しない無駄な時間が発生してしまう。マルチビームを用いて基板上を走査する場合でも、基板１枚について、例えば、８０時間以上の走査に要しない時間が発生してしまうという試算もある。

そこで、検査装置のスループットの向上を図るべく、ステージの移動方式をステップアンドリピート動作方式からステップ毎の整定時間が必要ない連続移動方式に変えることが検討されている。しかしながら、アレイ配列されたマルチビームで走査を行う場合、連続移動方式では、整定時間は不要にできるが、代わりに、同じ小領域が、移動方向に並ぶ複数のビームの走査範囲内に順に送られてくるため、すでにパターン像を取得済の小領域について無駄な走査を繰り返すことになってしまう。そのため、やはりスループットの向上には繋がらない。

ここで、ｘ方向に対して等間隔になるように円周上に沿って各ビームが配列されたマルチビームを使って、ｙ方向にステージを連続移動しながら試料上を走査する検査装置が検討されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、かかる技術では、ビームが配置できる個所が円周上に限られるのでビーム本数を多くすることができないばかりか、直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶような配列のマルチビームには適用することが困難である。

特開２００３−１８８２２１号公報

そこで、本発明の一態様は、直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶような配列のマルチビームを用いたパターン検査においてスループットを向上させることが可能な電子ビーム検査装置及び方法を提供する。

本発明の一態様の電子ビーム検査装置は、
検査対象基板を載置する、移動可能なステージと、
直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶ複数の第１の電子ビームにより構成されるマルチビームを用いて、ステージが連続移動する間、ステージの移動方向にマルチビームのビームの照射領域が重ならないように基板にマルチビームを照射することによって、基板上を走査するカラムと、
基板にマルチビームを照射することに起因して基板から放出される２次電子を検出する検出器と、
を備え、
カラムは、マルチビームを偏向する偏向領域のサイズが、ステージの移動方向とステージの移動方向に直交する方向とで異なるように、マルチビームを偏向することによって基板上を走査することを特徴とする。

また、カラムは、
第２の電子ビームを放出する放出源と、
ステージが連続移動する移動方向に電子ビームの照射領域が重ならないように、かつ同じ間隔で平行に並ぶ複数の直線上に同一ピッチで配列されるように２次元状に複数の開口部が形成され、複数の開口部全体が照明されるように第２の電子ビームの照射を受け、複数の開口部を第２の電子ビームの一部がそれぞれ通過することによって、複数の第１の電子ビームにより構成されるマルチビームを形成する成形アパーチャアレイ基板と、
を有すると好適である。

或いは、カラムは、
ステージが連続移動する移動方向に重ならないように、マルチビームの像を回転させる電子光学系を有すると好適である。

或いは、マルチビームは、行列状に配列され、
ステージは、基板上が走査される間、行列状に配列されたマルチビームのビーム同士が重ならない方向に連続移動するように構成しても好適である。

本発明の一態様の電子ビーム検査方法は、
直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶ複数の第１の電子ビームにより構成されるマルチビームを用いて、検査対象基板を載置するステージが連続移動する間、ステージの移動方向にマルチビームのビームの照射領域が重ならないように基板にマルチビームを照射することによって、基板上を走査する工程と、
基板にマルチビームを照射することに起因して基板から放出される２次電子を検出する工程と、
を備え、
マルチビームを偏向する偏向領域のサイズが、ステージの移動方向とステージの移動方向に直交する方向とで異なるように、マルチビームを偏向することによって基板上を走査することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶマルチビームを用いたパターン検査においてステージを連続移動させる場合でも、基板上の同じ小領域に複数のビームの照射領域が重ならない様にできる。よって、直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶマルチビームを用いたパターン検査においてスループットを向上できる。

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部材の構成を示す概念図である。 実施の形態１における検査装置内のビームの軌道を説明するための図である。 実施の形態１におけるスキャン動作の一例を説明するための概念図である。 実施の形態１におけるマルチビームの照射領域と測定用画素との一例を示す図である。 実施の形態１におけるスキャン動作の細部の一例を説明するための概念図である。 実施の形態１におけるスキャン動作の他の一例を説明するための概念図である。 実施の形態１の比較例におけるスキャン動作を説明するための図である。 実施の形態１の比較例におけるスキャンされて得られる画像を説明するための図である。 実施の形態１の比較例におけるマルチビームの配列状態を示している。 実施の形態１におけるマルチビームの配列状態を示している。 実施の形態１におけるスキャン動作の細部の一例を説明するための他の概念図である。 実施の形態１と比較例とのスループットを比較した図である。 実施の形態１における比較回路の内部構成を示す図である。 実施の形態２における検査対象基板上でのビーム配列の一例を示す図である。 実施の形態２における回転変化分の説明をするための図である。 実施の形態３における検査対象基板上でのビーム配列の一例を示す図である。 実施の形態１の比較例２における画素サイズとスループットの関係の一例を示す図である。 実施の形態１における画素サイズとスループットの関係の一例を示す図である。

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、電子光学画像取得部１５０、及び制御系回路１６０（制御部）を備えている。電子光学画像取得部１５０は、電子ビームカラム１０２（電子鏡筒）、検査室１０３、検出回路１０６、チップパターンメモリ１２３、ステージ駆動機構１４２、及びレーザ測長システム１２２を備えている。電子ビームカラム１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ基板２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、副偏向器２０９、一括ブランキング偏向器２１２、ビームセパレーター２１４、投影レンズ２２４，２２６、偏向器２２８、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ＸＹ平面上を移動可能なＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、検査対象となる複数のチップパターンが形成された基板１０１が配置される。基板１０１には、露光用マスクやシリコンウェハ等の半導体基板が含まれる。基板１０１は、例えば、パターン形成面を上側に向けてＸＹステージ１０５に配置される。また、ＸＹ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、コンピュータとなる制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路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、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、チップパターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。また、ＸＹ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、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、ＸＹ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。ＸＹ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、ＸＹ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ＸＹステージ１０５の位置を測長する。

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と引出電極間への高圧電源回路からの加速電圧の印加と共に、所定の引出電極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、電子ビームとなって放出される。照明レンズ２０２、縮小レンズ２０５、対物レンズ２０７、及び投影レンズ２２４，２２６は、例えば電磁レンズが用いられ、共にレンズ制御回路１２４によって制御される。また、ビームスプレッター２１４もレンズ制御回路１２４によって制御される。一括ブランキング偏向器２１２、及び偏向器２２８は、それぞれ少なくとも２極の電極群により構成され、ブランキング制御回路１２６によって制御される。主偏向器２０８、及び副偏向器２０９は、それぞれ少なくとも４極の電極群により構成され、偏向制御回路１２８によって制御される。

基板１０１が複数のチップ（ダイ）パターンが形成された半導体ウェハである場合には、かかるチップ（ダイ）パターンのパターンデータが検査装置１００の外部から入力され、記憶装置１０９に格納される。

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部材の構成を示す概念図である。図２において、成形アパーチャアレイ基板２０３には、２次元状の横（ｘ方向）ｍ列×縦（ｙ方向）ｎ段（ｍ，ｎは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Ｌ’で形成されている。なお、マルチビームの縮小倍率がａ倍（マルチビーム径を１／ａに縮小して基板１０１に照射する場合）である場合にはＬ’＝ａＬとなる。その場合の基板１０１上でのｘ，ｙ方向に対するマルチビームのビーム間ピッチをＬとする。実施の形態１では、ｘ方向に並ぶｍ個の穴２２が、−ｙ方向（或いは＋ｙ方向）に順にＬ’／ｍだけ位置がずれながら形成される場合を示している。図２の例では、ｘ方向に並ぶ４個の穴２２が、−ｙ方向に順にＬ’／４だけ位置がずれながら形成される場合を示している。かかる配列によって、例えばｙ方向に同じ間隔で平行に並ぶ仮想的な複数の直線上に同一ピッチで配列されるように２次元状に複数の穴２２が形成される。図２の例では、ｘ軸に対して時計回りに角度θ（＝ｔａｎ^−１（１／ｍ））だけ傾いた複数の直線上に複数の穴２２が同一ピッチで配列される。或いは、ｙ軸と平行な複数の直線上に複数の穴２２が同一ピッチで配列され、各線上に配置される穴２２が順にＬ’／４だけ位置がずれる。このように、ＸＹステージ１０５の移動方向（ここでは−ｘ方向）に対して並ぶｍ個の穴２２のｙ方向位置を順にＬ’／ｍずつずらせばよい。これにより、成形アパーチャアレイ基板２０３に形成されるすべての穴２２が、ＸＹステージ１０５が走査のために連続移動する移動方向（−ｘ方向）或いは／及びＸＹステージ１０５の移動に伴いｘ方向に移動することになる検査方向に重ならないように形成できる。なお、穴２２のサイズは、Ｌ’／ｍよりも十分小さいことは言うまでもない。次に検査装置１００における電子光学画像取得部１５０の動作について説明する。

図３は、実施の形態１における検査装置内のビームの軌道を説明するための図である。電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００（第２の電子ビーム）は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直に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、矩形の複数の穴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、例えば円形の
複数の電子ビーム（マルチビーム）（複数の第１の電子ビーム）２０ａ〜２０ｄ（図１及び図３の実線）が形成される。

形成されたマルチビーム２０ａ〜２０ｄは、その後、クロスオーバー（Ｃ．Ｏ．）を形成し、マルチビーム２０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を通過した後、縮小レンズ２０５によって、縮小され、制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、成形アパーチャアレイ基板２０３と縮小レンズ２０５との間に配置された一括ブランキング偏向器２１２によって、マルチビーム２０ａ〜２０ｄ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２０６の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２０６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ビーム２０ａ〜２０ｄは、図１に示すように制限アパーチャ基板２０６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２０６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ビーム２０ａ〜２０ｄ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２０６を通過したビーム群により、マルチビーム２０ａ〜２０ｄが形成される。制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０ａ〜２０ｄは、対物レンズ２０７により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像（ビーム径）となり、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって、制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０全体が同方向に一括して偏向され、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。かかる場合に、主偏向器２０８によって、各ビームが走査する後述する単位検査領域の基準位置をそれぞれ照射するようにマルチビーム２０全体を一括偏向すると共に、ＸＹステージ１０５の移動に追従するように、トラッキング偏向を行う。そして、副偏向器２０９によって、各ビームがそれぞれ対応する単位検査領域内を走査するようにマルチビーム２０全体を一括偏向する。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的には成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２の配列ピッチａＬに上述した所望の縮小率（１／ａ）を乗じたピッチで並ぶことになる。このように、電子ビームカラム１０２は、一度に２次元状のｍ×ｎ本のマルチビーム２０を基板１０１に照射する。基板１０１の所望する位置にマルチビーム２０が照射されたことに起因して基板１０１からマルチビーム２０の各ビームに対応する２次電子の束（マルチ２次電子３００）（図１及び図３の点線）が放出される。

基板１０１から放出されたマルチ２次電子３００は、対物レンズ２０７によって、マルチ２次電子３００の中心側に屈折させられ、制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴に向かって進む。制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチ２次電子３００は、縮小レンズ２０５によって光軸とほぼ平行に屈折させられ、ウィンフィルタ２１４に進む。

ここで、ビームセパレーター２１４はマルチビーム２０が進む方向（光軸）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ビーム２０（１次電子ビーム）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３００は斜め上方に曲げられる。

斜め上方に曲げられたマルチ２次電子３００は、投影レンズ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３００を検出する。マルチ検出器２２２は、図示しないダイオード型の２次元センサを有する。そして、マルチビーム２０の各ビームに対応するダイオード型の２次元センサ位置において、マルチ２次電子３００の各２次電子がダイオード型の２次元センサに衝突して、電子を発生し、２次電子画像データを後述する画素毎に生成する。マルチ検出器２２２がマルチ２次電子３００を検出しない場合には、偏向器２２８でマルチ２次電子３００をブランキング偏向することで受光面にマルチ２次電子３００を到達させないようにすればよい。

図４は、実施の形態１におけるスキャン動作の一例を説明するための概念図である。図４において、基板１０１の検査領域３０は、例えば、ｙ方向に向かって所定の幅で短冊状の複数のストライプ領域３２に仮想分割される。基板１０１として、例えば、露光用マスク基板について適用すると好適である。例えば、一回のマルチビーム２０全体の照射で照射可能な照射領域３４の幅の自然数倍と同じ幅で短冊状の複数のストライプ領域３２に仮想分割される。図４の例では、照射領域３４と同じ幅で短冊状の複数のストライプ領域３２に仮想分割される。また、各ストライプ領域３２は、照射領域３４と同じサイズで複数の単位検査領域３３に分割される。まず、ＸＹステージ１０５を移動させて、第１番目のストライプ領域３２の左端から単位検査領域３３のサイズ１つ分、第１番目のストライプ領域３２よりも外側の位置に一回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４が位置するように調整し、スキャン動作が開始される。実施の形態１では、ＸＹステージ１０５を−ｘ方向に連続移動させることで相対的にｘ方向に照射領域３４を連続移動させる。かかる動作により、ｘ方向に並ぶ複数の単位検査領域３３を順に走査していく。第１番目のストライプ領域３２をスキャンする際には、ＸＹステージ１０５を例えば−ｘ方向に移動させることにより、相対的にｘ方向へとスキャン動作を進めていく。第１番目のストライプ領域３２の検査用のマルチビーム照射が終了したら、ステージ位置を−ｙ方向に移動させて、第２番目のストライプ領域３２の右端からさらに右側の位置に照射領域３４が相対的にｙ方向に位置するように調整し、今度は、ＸＹステージ１０５を例えばｘ方向に移動させることにより、−ｘ方向に向かって同様にマルチビーム照射を行う。第３番目のストライプ領域３２では、ｘ方向に向かってマルチビーム照射し、第４番目のストライプ領域３２では、−ｘ方向に向かってマルチビーム照射するといったように、交互に向きを変えながら走査することで検査時間を短縮できる。但し、かかる交互に向きを変えながら走査する場合に限らず、各ストライプ領域３２を描画する際、同じ方向に向かって走査を進めるようにしても構わない。成形アパーチャアレイ部材２０３の各穴２２を通過することによって形成されたマルチビーム２０によって、最大で各穴２２と同数の複数のビーム（１次電子ビーム）に応じた２次電子の束によるマルチ２次電子３００が同時に検出される。

図５は、実施の形態１におけるマルチビームの照射領域と測定用画素との一例を示す図である。図５において、各ストライプ領域３２は、例えば、マルチビームのビームサイズでメッシュ状の複数のメッシュ領域に分割される。かかる各メッシュ領域が、測定用画素３６（単位照射領域）となる。そして、照射領域３４内に、１回のマルチビーム２０の照射で照射可能な複数の測定用画素２８（１ショット時のビームの照射位置）が示されている。言い換えれば、隣り合う測定用画素２８間のｘ，ｙ方向のピッチＬがマルチビーム２０の各ビーム間のピッチとなる。図５の例では、隣り合う４つの測定用画素２８のうち１つの測定用画素２８を矩形の４隅の１つとして、当該測定用画素２８を起点にｘ，ｙ方向にＬ×Ｌで囲まれた領域のうち、ｘ方向にＬ、−ｙ方向にＬ／Ｍのサイズの矩形領域で１つのグリッド２９を構成する。図５の例では、各グリッド２９（個別ビームスキャン領域）は、８×２画素で構成される場合を示している。

図６は、実施の形態１におけるスキャン動作の細部の一例を説明するための概念図である。図６では、ある１つの単位検査領域３３（照射領域３４）を走査する場合の一例を示している。１つの照射領域３４内には、ｘ，ｙ方向に（２次元状に）、ｍ×ｎ（Ｌ／Ｍ）個のグリッド２９が配列されることになる。かかる状態で、電子ビームカラム１０２（カラムの一例）は、直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶ複数の電子ビーム（第１の電子ビーム）により構成されるマルチビーム２０を用いて、ＸＹステージ１０５が−ｘ方向（所定の方向）に連続移動する間、ＸＹステージ１０５の移動方向（−ｘ方向）と平行な方向にマルチビーム２０のビームの照射領域が重ならないように基板１０１にマルチビーム２０を照射することによって、基板１０１上を走査する。具体的には、ＸＹステージ１０５が−ｘ方向に連続移動することで相対的にマルチビーム２０の照射領域３４が連続的にｘ方向に移動しながら、当該単位検査領域３３内を走査（スキャン動作）する。図６の例では、１つの単位検査領域３３とマルチビーム２０の照射領域３４とが一致するように重なった状態を示している。マルチビーム２０を構成する各ビームは、互いに異なるいずれかのグリッド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、担当グリッド２９内の同じ位置に相当する１つの測定用画素３６を照射することになる。図６の例では、各ビームは、１ショット目に担当グリッド２９内の最下段の左から１番目の測定用画素３６を照射する。そして、副偏向器２０９によってマルチビーム２０全体を一括してｙ方向に１測定用画素３６分だけビーム偏向位置をシフトさせ、２ショット目に担当グリッド２９内の下から２段目の左から１番目の測定用画素３６を照射する。そして、副偏向器２０９によってマルチビーム２０全体を一括してｘ方向に１測定用画素３６分だけビーム偏向位置をシフトさせ、３ショット目に担当グリッド２９内の下から２段目の左から２番目の測定用画素３６を照射する。そして、副偏向器２０９によってマルチビーム２０全体を一括して−ｙ方向に１測定用画素３６分だけビーム偏向位置をシフトさせ、４ショット目に担当グリッド２９内の下から１段目の左から２番目の測定用画素３６を照射する。かかる動作を繰り返し、１つのビームで１つのグリッド２９内のすべての測定用画素３６を順に照射していく。１回のショットでは、成形アパーチャアレイ部材２０３の各穴２２を通過することによって形成されたマルチビームによって、最大で各穴２２と同数の複数のショットに応じた２次電子の束によるマルチ２次電子３００が一度に検出される。マルチビーム２０が担当するグリッド２９内のすべての測定用画素３６をスキャンするまで、ＸＹステージ１０５の移動によって偏向位置がずれないように、主偏向器２０８は、ＸＹステージ１０５の移動に追従するように、マルチビーム２０を偏向する（トラッキング動作する）。マルチビーム２０が、それぞれ担当するグリッド２９内のすべての測定用画素３６をスキャンすると、主偏向器２０８は、トラッキングリセットし、ｘ方向に隣接するそれぞれ担当する次のグリッド２９の１ショット目の画素３６の位置に各ビームが照射されるようにマルチビーム２０全体の偏向位置を一括してずらす。そして、同様に、スキャン動作を進める。

なお、ここでは１ショット目、２ショット目、・・・とショットを区切って説明したが、マルチビーム２０は、画素３６毎にビームをＯＮ／ＯＦＦせずに照射し続けながら偏向位置を移動させるラスタースキャン動作を行ってもよい。

以上のように、各ビームは、それぞれ対応する１つのグリッド２９を走査することになる。マルチビーム２０のショットにより、その都度、照射された測定用画素３６から２次電子が上方に放出される。このように、基板１０１にマルチビーム２０を照射することに起因して基板１０１から放出される２次電子をマルチ検出器２２２が検出する。マルチ検出器２２２は、各測定用画素３６から上方に放出されたマルチ２次電子３００を測定用画素３６毎（或いはグリッド２９毎）に検出する。

以上のようにマルチビーム２０を用いて走査することで、シングルビームで走査する場合よりも高速にスキャン動作（測定）ができる。

図７は、実施の形態１におけるスキャン動作の他の一例を説明するための概念図である。図７に示すように、基板１０１の検査領域３３０には、例えば、ｘ，ｙ方向に向かってアレイ状にそれぞれ所定の幅で複数のチップ３３２（ダイ）が形成される。ここでは、検査対象の基板１０１として、半導体基板（例えばウェハ）に適応すると好適である。各チップ３３２は、例えば、３０ｍｍ×２５ｍｍのサイズで基板１０１上に形成される。パターン検査は、チップ３３２毎に実施されることになる。各チップ３３２の領域は、例えば、一回のマルチビーム２０全体の照射で照射可能な照射領域３４と同じｘ，ｙ方向幅で複数の単位検査領域３３に仮想分割される。まず、ＸＹステージ１０５を移動させて、第１番目のチップ３３２の４つ角のいずれか（例えば左上端）の単位検査領域３３の位置から１つの単位検査領域３３分だけ外側（−ｘ方向側）にずれた位置に一回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４が位置するように調整し、スキャン動作が開始される。スキャン動作の内容は、図５及び図６において説明した内容と同様である。上述したように、実施の形態１では、ＸＹステージ１０５を−ｘ方向に連続移動させることで相対的に照射領域３４をｘ方向に連続移動させながら各単位検査領域３３をマルチビーム２０により走査していく。ｙ方向に同じ段のｘ方向に並ぶすべての単位検査領域３３の走査が終了したら、ステージ位置を−ｙ方向に移動させて、ｙ方向に同じ次の段のｘ方向に並ぶ各単位検査領域３３をマルチビーム２０により同様に走査していく。かかる動作を繰り返し、１つのチップ３３２の領域の走査が終了したら、ＸＹステージ１０５を移動させて、次のチップ３３２の４隅のいずれか（例えば左上端）の単位検査領域３３に対して同様にスキャン動作を行う。かかる動作を繰り返すことで、すべてのチップ３３２について走査していく。

実施の形態１では、例えば、ストライプ領域３２単位でスキャンを行う場合には、ストライプ領域３２の長手方向（例えばｘ方向）の長さ及び前後１つずつの照射領域３４分だけＸＹステージ１０５を（例えば−ｘ方向に）連続移動させればよい。例えば、チップ３３２単位でスキャンを行う場合には、チップ３３２のｘ方向の長さ及び前後１つずつの照射領域３４分だけＸＹステージ１０５を（例えば−ｘ方向に）連続移動させればよい。

図８は、実施の形態１の比較例におけるスキャン動作を説明するための図である。
図９は、実施の形態１の比較例におけるスキャンされて得られる画像を説明するための図である。
図１０は、実施の形態１の比較例におけるマルチビームの配列状態を示している。図１０に示すように、実施の形態１の比較例では、縦横（ｘ，ｙ方向）に行列状に複数のビームが配列されるマルチビームを用いてスキャン動作を行う場合を想定している。すなわち、ｙ方向にずれずにｘ方向に沿って所定のピッチで各ビームが配列される場合を想定している。図１０の例では、４×４のマルチビーム２０が示されている。ｘ，ｙ方向にそれぞれピッチＬで配列される場合、各ビームの個別ビームスキャン範囲は、隣り合う４つのビームで囲まれたＬ×Ｌの正方形領域となる。図８（ａ）では、図１０に示す４×４のマルチビーム２０のうち、ｘ，ｙ方向に２×２のビーム１〜４がスキャンする範囲を示している。図８（ａ）では、ｘ方向にビーム１，２が重なっている。同様に、ｘ方向にビーム３，４が重なっている。ＸＹステージ１０５を−ｘ方向に連続移動させることで、図８（ａ）に示すように、パターンがビーム２，４のスキャン範囲に送られてくる。そして、ビーム２，４によってパターンの左側半分がスキャンされ、図９（ａ）に示すようにパターンの左側半分の１回目の画像が得られる。その後、ＸＹステージ１０５の移動に伴って、図８（ｂ）に示すように、ビーム２，４のスキャン範囲にパターンの右半分が、ビーム１，３のスキャン範囲にパターンの左半分が、重なる。そして、ビーム２，４によってパターンの右半分がスキャンされ、ビーム１，３によって既に画像が得られているパターンの左半分が再度スキャンされる。これにより、図９（ｂ）に示すように、パターンの左側半分の２回目の画像とパターンの右半分の１回目の画像とが得られる。その後、さらにＸＹステージ１０５の移動に伴って、図８（ｃ）に示すように、ビーム１，３のスキャン範囲にパターンの右半分が重なる。そして、ビーム１，３によってパターンの右半分がスキャンされ、図９（ｃ）に示すようにパターンの右半分の２回目の画像が得られる。以上のように、ＸＹステージ１０５の移動方向にビーム２０ａ〜２０ｄが重なっている、或いはスキャン範囲が重なっていると、パターンの画像が重複して得られることになる。そのため、不要な画像を取得する時間がかかり、ＸＹステージ１０５を連続移動させたとしてもスループットの向上効果が効率的ではない。そこで、実施の形態１では、ビームの配置位置をずらすことでスループットの向上を図る。

図１１は、実施の形態１におけるマルチビームの配列状態を示している。図１１の例では、４×４のマルチビーム２０が示されている。ｘ，ｙ方向にそれぞれピッチＬで配列される場合を示している。但し、実施の形態１では、ｙ方向の各段のｘ方向に並ぶビーム２０ａ〜４０ｄを順にＬ／ｍ（図１１の例では、Ｌ／４）ずつ順に−ｙ方向にずらして配置する。言い換えれば、ｘ，ｙ方向に、ｍ×ｎ本のビームを配置する場合、ｙ方向の各段のｘ方向に並ぶビーム２０ａ〜４０ｄを時計回りに角度θ（＝ｔａｎ^−１（１／ｍ））だけずらした直線に沿って配置する。実施の形態１では、成形アパーチャアレイ基板２０３に、ＸＹステージ１０５が連続移動する移動方向（−ｘ方向）に重ならないように、かつ同じ間隔で平行に並ぶ複数の直線上に同一ピッチで配列されるように２次元状に複数の穴２２を形成した。かかる成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２全体が照明されるように電子ビーム２００（第２の電子ビーム）が照射され、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によって、ＸＹステージ１０５の移動方向に重ならないマルチビーム２０を形成できる。これにより、１本のビームのスキャン範囲（グリッド２９）は、ｘ，ｙ方向に、Ｌ×Ｌ／ｍの矩形領域にできる。このように、マルチビーム２０を偏向する偏向領域（スキャン範囲：グリッド２９）のサイズが、ＸＹステージ１０５の移動方向（−ｘ方向）とＸＹステージ１０５の移動方向に直交する方向（ｙ方向）とで異なる。ＸＹステージ１０５の移動方向に直交する方向（ｙ方向）に小さくできる。このように、電子ビームカラム１０１は、スキャン範囲が、ｘ，ｙ方向とで異なるように、マルチビーム２０を偏向することによって基板１０１上を走査する。

図１２は、実施の形態１におけるスキャン動作の細部の一例を説明するための他の概念図である。ＸＹステージ１０５が−ｘ方向に連続移動することで相対的にマルチビーム２０の照射領域３４が連続的にｘ方向に移動しながら、パターンを走査（スキャン動作）する。図１２に示すように、ｙ方向の各段のｘ方向に並ぶビーム２０ａ〜４０ｄがＸＹステージ１０５の移動方向（−ｘ方向）に重ならないように配置されると共に、各ビーム２０ａ〜４０ｄのスキャン範囲（グリッド２９）もＸＹステージ１０５の移動方向（−ｘ方向）に重ならないように配置される。よって、ＸＹステージ１０５を連続移動させた場合に、同じ領域を異なる複数のビームで重複してスキャンすることが無いようできる。

図１３は、実施の形態１と比較例とのスループットを比較した図である。図１３（ａ）では、比較例として、縦横（ｘ，ｙ方向）に行列状に４×２本のビームが配列される場合を示している。ｙ方向各段のｘ方向に並ぶ４つのビームは互いに重複してスキャンするため、結局、ｙ方向に並ぶ２段のビームで異なる領域を同時スキャンすることと同じになる。よって、１本のシングルビームでスキャンする場合の２倍のスループットが得られることになる。一方、図１３（ｂ）では、実施の形態１として、ｙ方向各段のｘ方向に並ぶ４つのビームを−ｙ方向に順にスキャン範囲（グリッド２９）が重ならないようにずらしているので、ｙ方向に並ぶ８段のビームで異なる領域を同時スキャンすることと同じになる。よって、１本のシングルビームでスキャンする場合の８倍のスループットが得られることになる。

以上のように、電子光学画像取得部１５０は、ＸＹステージ１０５が連続移動する移動方向（−ｘ方向）に重ならない複数の電子ビームによるマルチビーム２０を用いて、図形パターンが形成された被検査基板１０１上を走査し、マルチビーム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３００を検出する。走査（スキャン）の仕方、及びマルチ２次電子３００の検出の仕方は上述した通りである。マルチ検出器２２２によって検出された各測定用画素３６からの２次電子の検出データは、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、１つのストライプ領域３２分（或いはチップ３３２分）の検出データが蓄積された段階で、ストライプパターンデータ（或いはチップパターンデータ）として、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。

一方、マルチビームスキャン及び２次電子検出工程と並行或いは前後して、参照画像が作成される。

参照画像作成工程として、展開回路１１１及び参照回路１１２といった参照画像作成部は、基板１０１が半導体基板の場合には、半導体基板に露光用マスクのマスクパターンを露光転写する際の基板上の露光イメージが定義された露光イメージデータに基づいて、複数の画素３６で構成される検査単位領域３３の測定画像（電子光学画像）に対応する領域の参照画像を作成する。露光イメージデータの代わりに、複数の図形パターンを基板１０１に露光転写する露光用マスクを形成するための元になる描画データ（設計データ）を用いても良い。展開回路１１１及び参照回路１１２といった参照画像作成部は、基板１０１が露光用マスクの場合には、複数の図形パターンを基板１０１に形成するための元になる描画データ（設計データ）に基づいて、複数の画素３６で構成される検査単位領域３３の測定画像（電子光学画像）に対応する領域の参照画像を作成する。電子光学画像は、画素３６よりも解像度を粗くして、グリッド２９或いはｙ方向にｍ個のグリッド２９を並べた矩形領域を１つの画素とする画像を作成してもよい。かかる場合、参照画像も同様に、解像度を粗くして、グリッド２９或いはｙ方向にｍ個のグリッド２９を並べた矩形領域を１つの画素とする単位検査領域３３単位の画像を作成すればよい。グリッド２９或いはｙ方向にｍ個のグリッド２９を並べた矩形領域を１つの画素とする場合には、グリッド２９或いはｙ方向にｍ個のグリッド２９を並べた矩形領域内のパターンが占める占有率を階調値にすればよい。

具体的には、以下のように動作する。まず、展開回路１１１は、記憶装置１０９から制御計算機１１０を通して描画データ（或いは露光イメージデータ）を読み出し、読み出された描画データ（或いは露光イメージデータ）に定義された各検査単位領域３３の各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換して、このイメージデータが参照回路１１２に送られる。

ここで、描画データ（或いは露光イメージデータ）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描画データ（或いは露光イメージデータ）が展開回路１１１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画像データを展開し、出力する。言い換えれば、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算し、ｎビットの占有率データを出力する。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２^８（＝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。かかるマス目は、測定用画素３６と同サイズにすればよい。なお、グリッド２９或いはｙ方向にｍ個のグリッド２９を並べた領域を画素とする場合には、かかるマス目は、グリッド２９或いはｙ方向にｍ個のグリッド２９を並べた矩形領域と同サイズにすればよい。

次に、参照回路１１２は、送られてきた図形のイメージデータである設計画像データに適切なフィルタ処理を施す。検出回路１０６から得られた光学画像としての測定データは、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。このようにして検査単位領域３３の測定画像（光学画像）と比較する設計画像（参照画像）を作成する。作成された参照画像の画像データは比較回路１０８に出力され、比較回路１０８内に出力された参照画像は、それぞれメモリに格納される。

図１４は、実施の形態１における比較回路の内部構成を示す図である。図１４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、分割部５６、位置合わせ部５８、及び比較部６０が配置される。分割部５６、位置合わせ部５８、及び比較部６０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。分割部５６、位置合わせ部５８、及び比較部６０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に記憶される。

転送された検出器２２２毎のストライプパターンデータ（或いはチップパターンデータ）は、位置回路１０７からの各位置を示す情報と共に、記憶装置５０に一時的に格納される。同様に、参照画像データは、設計上の各位置を示す情報と共に、記憶装置５２に一時的に格納される。

次に、分割部５６は、ストライプパターンデータ（或いはチップパターンデータ）を検査単位領域３３毎に分割し、複数のフレーム画像を生成する。

次に、位置合わせ部５８は、画素３６より小さいサブ画素単位で、フレーム画像（測定画像）と参照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６０は、当該フレーム画像と参照画像とを画素３６毎に比較する。比較部６０は、所定の判定条件に従って画素３６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３６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、メモリ１１８、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。グリッド２９或いはｙ方向にｍ個のグリッド２９を並べた矩形領域を画素する画像の場合は、画素３６をグリッド２９或いはｙ方向にｍ個のグリッド２９を並べた矩形領域と読み替えればよい。

以上のように、実施の形態１によれば、直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶマルチビーム２０を用いたパターン検査においてＸＹステージ１０５を連続移動させる場合でも、基板１０１上の同じ小領域を複数のビームの走査範囲に送らないようにできる。よって、直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶマルチビームを用いたパターン検査においてスループットを向上できる。

なお、上述した例では、各ビームのスキャン範囲は、ｘ方向にＬ、ｙ方向にＬ／ｍとし、他のビームのスキャン範囲と重ならいように構成する場合を説明したが、これに限るものではない。例えば、ｙ方向のスキャン範囲ＳｃａｎｙをＬ／ｍ≦Ｓｃａｎｙ≦２Ｌ／ｍとして、ｙ方向に一部重なり合うようにしてもよい。これにより、スループットは低下するが、誤差等によりスキャンされない領域を無くすことができる。また、ｘ方向についてもトラッキング範囲を狭くすることで、ｘ方向のスキャン範囲Ｓｃａｎｘを、Ｓｃａｎｘ≦Ｌとすることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、マルチビームを形成する時点で、形成位置自体をＸＹステージ１０５の移動方向に重ならない位置で形成するように構成した。しかし、これに限るものではない。実施の形態２における検査装置の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様である。

図１５は、実施の形態２における検査対象基板上でのビーム配列の一例を示す図である。実施の形態２では、成形アパーチャアレイ基板２０３でｙ方向各段のｘ方向に並ぶ複数のビームをｙ方向にずらさない。すなわち、ｘ方向に沿ってｍ個のビーム列をそのままｙ方向にｎ段並べて配列する。言い換えれば、マルチビーム２０は、ｘ，ｙ方向に行列状に配列される。このままでは、上述した比較例のように、ＸＹステージ１０５の移動方向（−ｘ方向）に各段のｘ方向に並ぶビーム列が重なってしまうので、同じ領域をｘ方向に並ぶビーム列で重複してスキャンしてしまう。そこで、実施の形態２では、図１５に示すように、ｍ×ｎ本のマルチビーム２０を基板１０１上に照射する前に、マルチビーム２０像を角度θ（＝ｔａｎ^−１（１／ｍ））だけ例えば時計回りに回転させる。実施の形態２では、ＸＹステージ１０５が連続移動する移動方向（−ｘ方向）に重ならないように、電子光学系でマルチビーム２０の像を回転させる。具体的には、マルチビーム２０像の回転角θは、レンズ制御回路１２４が縮小レンズ２０５と対物レンズ２０７といった電子光学系に励磁する電流値を調整すればよい。或いは、図１に図示しない静電レンズ等の像の回転に影響を与える電子光学系を追加配置し、かかる静電レンズに印可する電位によって調整してもよい。或いは、成形アパーチャアレイ基板２０３自体を回転させてもよい。

マルチビーム２０像を回転させることによって、各ビームのスキャン範囲が回転による変化分Δの影響を受ける。

図１６は、実施の形態２における回転変化分の説明をするための図である。図１６（ａ）では、成形アパーチャアレイ基板２０３の回転が無い場合の各ビームのスキャン範囲のイメージを示している。図１６（ｂ）では、成形アパーチャアレイ基板２０３を回転させた場合の各ビームのスキャン範囲のイメージを示している。回転の有無による各ビームのスキャン範囲を重ねると、図１６（ｃ）に示すように、例えばｙ方向寸法に変化分Δだけ変化する。図１６（ｃ）に示す三角形を用いて、変化分Δを計算すると、Δ＝２Ｌ（ｓｉｎ（α／２））^２で定義できる。かかる変化分Δを用いて、各ビームのスキャン範囲を求める。実施の形態２におけるスキャン範囲（グリッド２９）は、ｘ方向に（Ｌ−Δ）となり、ｙ方向に（Ｌ−Δ）／ｍとなる。

以上のように、マルチビーム像を回転させた状態で、ＸＹステージ１０５を連続移動させながらスキャンしても、実施の形態１と同様、基板１０１上の同じ小領域を複数のビームの走査範囲に送らないようにできる。よって、直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶマルチビームを用いたパターン検査においてスループットを向上できる。

なお、実施の形態１と同様、ｙ方向のスキャン範囲Ｓｃａｎｙを（Ｌ−Δ）／ｍ≦Ｓｃａｎｙ≦２（Ｌ−Δ）／ｍとして、ｙ方向に一部重なり合うようにしてもよい。これにより、スループットは低下するが、誤差等によりスキャンされない領域を無くすことができる。また、ｘ方向についてもトラッキング範囲を狭くすることで、ｘ方向のスキャン範囲Ｓｃａｎｘを、Ｓｃａｎｘ≦（Ｌ−Δ）とすることができる。

実施の形態３．
実施の形態２では、ＸＹステージ１０５の連続移動方向に対して、マルチビーム像の基板１０１上の位置を回転させる構成について説明した。しかし、これに限るものではない。実施の形態３における検査装置の構成は図１と同様である。また、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１７は、実施の形態３における検査対象基板上でのビーム配列の一例を示す図である。実施の形態３では、マルチビーム像を回転させる代わりに、ＸＹステージ１０５の連続移動方向を角度θ（＝ｔａｎ^−１（１／ｍ））だけ反時計回りに回転させる。言い換えれば、マルチビーム２０は、ｘ，ｙ方向に行列状に配列される。そして、ＸＹステージ１０５は、基板１０１上が走査される間、ｘ，ｙ方向に行列状に配列されたマルチビーム２０のビーム同士が重ならない方向に傾けて連続移動する。実施の形態３では、ステージ制御回路１１４によって、ステージ駆動のｘ，ｙ座標系を角度θだけ回転させたｘ’，ｙ’座標系に変換した上で、ＸＹステージ１０５をｘ’方向に連続移動させながらスキャン動作を行えばよい。実施の形態３におけるスキャン範囲（グリッド２９）は、実施の形態２と同様、ｘ’方向に（Ｌ−Δ）となり、ｙ’方向に（Ｌ−Δ）／ｍとなる。

以上のように、ＸＹステージ１０５の連続移動方向を回転させた状態で、ＸＹステージ１０５を連続移動させながらスキャンしても、実施の形態１と同様、基板１０１上の同じ小領域を複数のビームの走査範囲に送らないようにできる。よって、直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶマルチビームを用いたパターン検査においてスループットを向上できる。

なお、実施の形態２と同様、ｙ’方向のスキャン範囲Ｓｃａｎｙを（Ｌ−Δ）／ｍ≦Ｓｃａｎｙ≦２（Ｌ−Δ）／ｍとして、ｙ’方向に一部重なり合うようにしてもよい。これにより、スループットは低下するが、誤差等によりスキャンされない領域を無くすことができる。また、ｘ’方向についてもトラッキング範囲を狭くすることで、ｘ’方向のスキャン範囲Ｓｃａｎｘを、Ｓｃａｎｘ≦（Ｌ−Δ）とすることができる。

図１８は、実施の形態１の比較例２における画素サイズとスループットの関係の一例を示す図である。
図１９は、実施の形態１における画素サイズとスループットの関係の一例を示す図である。
比較例２では、図１８（ｂ）に示すように、ｙ方向に１１本のビームを並べたビーム列が１列だけで構成される１×１１本のマルチビームを用いる。かかる１列のマルチビームを用いて、ＸＹステージ１０５を−ｘ方向に連続移動させながらスキャン動作を行う場合のスループットを画素サイズに依存させて図１８（ａ）に示す。ビーム１本あたりが照射する画素サイズを大きくする（ビーム径を大きくする）ことで基板１枚あたりの検査時間（Ｈ／Ｗ）を短くでき、スループット（Ｔ／Ｐ）を向上できる。実施の形態１では、図１９（ｂ）に示すように、ｙ方向に１１本のビームを並べたビーム列がｙ方向にＬ／ｍずつビーム位置をずらして配置された１１×１１本のマルチビームを用いる。かかる１１×１１本のマルチビームを用いて、ＸＹステージ１０５を−ｘ方向に連続移動させながらスキャン動作を行う場合のスループットを画素サイズに依存させて図１９（ａ）に示す。ビーム１本あたりが照射する画素サイズを大きくする（ビーム径を大きくする）ことで基板１枚あたりの検査時間（Ｈ／Ｗ）を比較例２と比べてさらに短くでき、スループット（Ｔ／Ｐ）を比較例２と比べてさらに向上できる。かかる結果は、実施の形態１では、ＸＹステージ１０５の移動方向にｘ方向に並ぶビームが重なっていないから得ることができる。実施の形態２，３についても同様である。

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。

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。

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電子ビーム検査装置及び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 グリッド
３０，３３０ 検査領域
３２ ストライプ領域
３３ 単位検査領域
３４ 照射領域
２８，３６ 画素
５０，５２ 記憶装置
５６ 分割部
５８ 位置合わせ部
６０ 比較部
１００ 検査装置
１０１ 基板
１０２ 電子ビームカラム
１０３ 検査室
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 展開回路
１１２ 参照回路
１１４ ステージ制御回路
１１７ モニタ
１１８ メモリ
１１９ プリンタ
１２２ レーザ測長システム
１２０ バス
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
１５０ 光学画像取得部
１６０ 制御系回路
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０５ 縮小レンズ
２０６ 制限アパーチャ基板
２０７ 対物レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１２ 一括ブランキング偏向器
２１４ ウィンフィルタ
２１６ ミラー
２２２ マルチ検出器
２２４，２２６ 投影レンズ
２２８ 偏向器
３００ マルチ２次電子
３３２ チップ

Claims (5)

1. 検査対象基板を載置する、移動可能なステージと、
   直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶ複数の第１の電子ビームにより構成されるマルチビームを用いて、前記ステージが所定の方向に連続移動する間、前記ステージの移動方向と平行な方向に前記マルチビームのビームの照射領域が重ならないように前記基板に前記マルチビームを照射することによって、前記基板上を走査するカラムと、
   前記基板に前記マルチビームを照射することに起因して前記基板から放出される２次電子を検出する検出器と、
   を備え、
   前記カラムは、前記マルチビームを偏向する偏向領域のサイズが、前記ステージの移動方向と前記ステージの移動方向に直交する方向とで異なるように、前記マルチビームを偏向することによって前記基板上を走査することを特徴とする電子ビーム検査装置。
2. 前記カラムは、
   第２の電子ビームを放出する放出源と、
   前記ステージが連続移動する前記移動方向に電子ビームの照射領域が重ならないように、かつ同じ間隔で平行に並ぶ複数の直線上に同一ピッチで配列されるように２次元状に複数の開口部が形成され、前記複数の開口部全体が照明されるように前記第２の電子ビームの照射を受け、前記複数の開口部を前記第２の電子ビームの一部がそれぞれ通過することによって、前記複数の第１の電子ビームにより構成される前記マルチビームを形成する成形アパーチャアレイ基板と、
   を有することを特徴とする請求項１記載の電子ビーム検査装置。
3. 前記カラムは、
   前記ステージが連続移動する前記移動方向に重ならないように、前記マルチビームの像を回転させる電子光学系を有することを特徴とする請求項１記載の電子ビーム検査装置。
4. 前記マルチビームは、行列状に配列され、
   前記ステージは、前記基板上が走査される間、行列状に配列された前記マルチビームのビーム同士が重ならない方向に連続移動することを特徴とする請求項１記載の電子ビーム検査装置。
5. 直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶ複数の第１の電子ビームにより構成されるマルチビームを用いて、検査対象基板を載置するステージが連続移動する間、前記ステージの移動方向と平行な方向に前記マルチビームのビームの照射領域が重ならないように前記基板に前記マルチビームを照射することによって、前記基板上を走査する工程と、
   前記基板に前記マルチビームを照射することに起因して前記基板から放出される２次電子を検出する工程と、
   を備え、
   前記マルチビームを偏向する偏向領域のサイズが、前記ステージの移動方向と前記ステージの移動方向に直交する方向とで異なるように、前記マルチビームを偏向することによって前記基板上を走査することを特徴とする電子ビーム検査方法。

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