JP2019061928A - 電子ビーム画像取得装置および電子ビーム画像取得方法 - Google Patents

Abstract

【目的】ビームの偏向位置のずれを抑制した画像を取得可能な装置を提供する。【構成】本発明の一態様の電子ビーム画像取得装置は、電子ビームを偏向する主偏向器２０８と、偏向器を制御する偏向制御系（偏向制御回路１２８）と、電子ビームを用いて、図形パターンが形成された基板を載置するためのステージを移動しながらステージ上に配置されたマークパターンをスキャンすることによってマークパターンのエッジ位置を測定するマーク測定回路１３０と、エッジ位置の情報を用いて、偏向制御系で生じる偏向制御の開始が遅延する偏向制御遅延時間を演算する遅延時間演算部６４と、偏向制御遅延時間を用いて、電子ビームの偏向位置を補正する補正回路１３６と、補正された偏向位置で基板面に形成された図形パターンの画像を取得する画像取得機構１５０と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電子ビーム画像取得装置および電子ビーム画像取得方法に関する。例えば、電子ビームを用いて検査用に画像を撮像する撮像装置およびその方法に関する。

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。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、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、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。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、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。ここで、ステージを移動させながら電子ビームを走査する場合、ステージの移動に伴いビームの照射位置も移動するので、ステージ位置に応じてビームの偏向位置の補正を行う必要がある（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、ビームの偏向位置にずれが生じてしまうといった問題があった。そのため、得られる画像の位置がずれてしまう。かかる問題は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等のシングルビームを用いて画像を取得する装置の他、マルチビームを用いて画像を取得する装置においても同様に生じ得る。

特開２００４−０７９５１６号公報

上述した偏向位置のずれの原因として、ビームの偏向制御遅延が挙げられる。ステージ位置を測定して、偏向位置を追従させようとしても、ステージ位置を測定したその瞬間にかかる位置に偏向位置を合わせることは困難である。

そこで、本発明の一態様は、ビームの偏向位置のずれを抑制した画像を取得可能な装置及び方法を提供する。

本発明の一態様の電子ビーム画像取得装置は、
電子ビームを偏向する偏向器と、
偏向器を制御する偏向制御系と、
電子ビームを用いて、図形パターンが形成された基板を載置するためのステージを移動しながらステージ上に配置されたマークパターンをスキャンすることによってマークパターンのエッジ位置を測定する測定部と、
エッジ位置の情報を用いて、偏向制御系で生じる偏向制御の開始が遅延する偏向制御遅延時間を演算する遅延時間演算部と、
偏向制御遅延時間を用いて、電子ビームの偏向位置を補正する補正部と、
補正された偏向位置で基板面に形成された図形パターンの画像を取得する画像取得機構と、
を備えたことを特徴とする。

また、電子ビームとして、マルチビームを用い、マークパターンとして、マルチビームのビーム間ピッチ未満のサイズの孤立ラインパターンを用いて、マルチビームのうち１本のビームで孤立ラインパターンをスキャンすると好適である。

また、ステージの移動速度を可変にして、速度毎に得られるマークパターンのエッジ位置を測定すると好適である。

また、ステージの移動方向を正方向と負方向に移動させながら、それぞれの方向についてマークパターンのエッジ位置を測定すると好適である。

本発明の一態様の電子ビーム画像取得方法は、
偏向器によって偏向される電子ビームを用いて、図形パターンが形成された基板を載置するためのステージを移動しながらステージ上に配置されたマークパターンをスキャンすることによってマークパターンのエッジ位置を測定する工程と、
エッジ位置の情報を用いて、偏向器を制御する偏向制御系で生じる偏向制御の開始が遅延する偏向制御遅延時間を演算する工程と、
偏向制御遅延時間を用いて、電子ビームの偏向位置を補正する工程と、
補正された偏向位置で基板面に形成された図形パターンの画像を取得する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、ビームの偏向位置のずれを抑制した画像を取得できる。そのため、高精度なパターン検査ができる。

実施の形態１におけるパターン検査装置の構成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におけるマーク測定回路の内部構成を示す構成図の一例である。 実施の形態１における遅延時間テーブル作成回路の内部構成を示す構成図の一例である。 実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態１におけるマークの一例を示す図である。 実施の形態１におけるステージ移動とマークスキャンの仕方を説明するための図である。 マークパターンの左右のエッジ位置を検出するための偏向座標系上の移動速度とスキャン時間とを説明するための図である。 実施の形態１におけるマークパターンの検出強度データの一例を示す図である。 実施の形態１における遅延テーブルの一例を示す図である。 実施の形態２における検査装置の構成を示す概念図である。 実施の形態２における偏向領域とマークの一例を示す図である。 実施の形態２におけるステージ移動とマークスキャンの仕方を説明するための図である。

以下、実施の形態において、被検査基板上に形成されたパターンを撮像する（被検査画像を取得する）手法の一例として、電子ビームによるマルチビームを被検査基板に照射して２次電子像を撮像する場合について説明する。但し、これに限るものではない。被検査基板上に形成されたパターンを撮像する手法として、例えば、１本の電子ビームによるシングルビームを被検査基板に照射して２次電子像を撮像する（被検査画像を取得する）場合であってもよい。

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、電子ビーム検査装置の一例である。また、検査装置１００は、電子ビーム画像取得装置の一例である。検査装置１００は、画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０（制御部）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）、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、検査対象となる基板１０１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。また、ＸＹステージ１０５上には、後述するマークが形成されたマークステージ２１７が配置されている。マークステージ２１７表面の高さ位置は基板１０１面と実質的に同じ高さ位置に配置される。マルチ検出器２２２は、電子ビームカラム１０２の外部で検出回路１０６に接続される。検出回路１０６は、チップパターンメモリ１２３に接続される。

制御系回路１６０では、検査装置１００全体を制御する制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、ステージ制御回路１１４、レンズ制御回路１２４、ブランキング制御回路１２６、偏向制御回路１２８、マーク測定回路１３０、遅延時間テーブル作成回路１３２、トラッキング位置演算回路１３４、補正回路１３６、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、モニタ１１７、メモリ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。また、偏向制御回路１２８は、ＤＡＣ（デジタルアナログ変換）アンプ１４４，１４６に接続される。ＤＡＣアンプ１４４は、主偏向器２０８に接続され、ＤＡＣアンプ１４６は、副偏向器２０９に接続される。

また、チップパターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。また、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（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。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、ビームセパレーター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、少なくとも４極の電極群により構成され、電極毎に配置されるＤＡＣアンプ１４４を介して、偏向制御回路１２８によって制御される。同様に、副偏向器２０９は、少なくとも４極の電極群により構成され、電極毎に配置されるＤＡＣアンプ１４６を介して、偏向制御回路１２８によって制御される。

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。

画像取得機構１５０は、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基板１０１から図形パターンの被検査画像を取得する。以下、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、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、例えば矩形の複数の電子ビーム（マルチビーム）２０ａ〜２０ｄ（図１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、検査用のマルチビーム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により試料１０１面上に焦点が合わされ、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、マルチビーム２０が走査するマスクダイの基準位置にマルチビーム２０全体を一括偏向する。実施の形態１では、ＸＹステージ１０５を連続移動させながらスキャンを行う。そのため、主偏向器２０８は、さらに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_１×ｎ_１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、反射電子を含む２次電子の束（マルチ２次電子３００）（図１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、ビームセパレーター２１４に進む。

ここで、ビームセパレーター２１４はマルチビーム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。また、ＸＹステージ１０５を連続移動させながらスキャンを行うため、上述したようにトラッキング偏向が行われる。かかるトラッキング偏向に伴う偏向位置の移動に合わせて、偏向器２２８は、マルチ２次電子３００をマルチ検出器２２２の受光面における所望の位置に照射させるように偏向する。

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。各チップ３３２内は、例えば、２次元状の横（ｘ方向）ｍ_２列×縦（ｙ方向）ｎ_２段（ｍ_２，ｎ_２は２以上の整数）個の複数のマスクダイ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。

図４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４において、各マスクダイ３３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。図４の例では、８×８列のマルチビームの場合を示している。１回のマルチビーム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。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、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間のピッチがマルチビームの各ビーム間のピッチとなる。図４の例では、隣り合う４つの測定用画素２８で囲まれると共に、４つの測定用画素２８のうちの１つの測定用画素２８を含む正方形の領域で１つのサブ照射領域２９を構成する。図４の例では、各サブ照射領域２９は、４×４画素３６で構成される場合を示している。

実施の形態１におけるスキャン動作では、マスクダイ３３毎にスキャン（走査）される。図４の例では、ある１つのマスクダイ３３を走査する場合の一例を示している。マルチビーム２０がすべて使用される場合には、１つの照射領域３４内には、ｘ，ｙ方向に（２次元状に）ｍ_１×ｎ_１個のサブ照射領域２９が配列されることになる。１つ目のマスクダイ３３にマルチビーム２０が照射可能な位置にＸＹステージ１０５を移動させる。そして、主偏向器２０８によって、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いながら、トラッキング偏向されている状態で、副偏向器２０９によって、当該マスクダイ３３を照射領域３４として当該マスクダイ３３内を走査（スキャン動作）する。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内の同じ位置に相当する１つの測定用画素２８を照射することになる。図４の例では、副偏向器２０９によって、各ビームは、１ショット目に担当サブ照射領域２９内の最下段の右から１番目の測定用画素３６を照射するように偏向される。そして、１ショット目の照射が行われる。続いて、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ショット目に担当サブ照射領域２９内の下から２段目の右から１番目の測定用画素３６を照射する。同様に、３ショット目に担当サブ照射領域２９内の下から３段目の右から１番目の測定用画素３６を照射する。４ショット目に担当サブ照射領域２９内の下から４段目の右から１番目の測定用画素３６を照射する。次に、副偏向器２０９によってマルチビーム２０全体を一括して最下段の右から２番目の測定用画素３６の位置にビーム偏向位置をシフトさせ、同様に、ｙ方向に向かって、測定用画素３６を順に照射していく。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基板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と同数の複数のビームショットに応じたマルチ２次電子３００が一度に検出される。

以上のように、マルチビーム２０全体では、マスクダイ３３を照射領域３４として走査（スキャン）することになるが、各ビームは、それぞれ対応する１つのサブ照射領域２９を走査することになる。そして、１つのマスクダイ３３の走査（スキャン）が終了すると、隣接する次のマスクダイ３３が照射領域３４になるように移動して、かかる隣接する次のマスクダイ３３の走査（スキャン）を行う。かかる動作を繰り返し、各チップ３３２の走査を進めていく。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次電子が放出され、検出器２２２にて検出される。実施の形態１では、検出器２２２の単位検出領域サイズは、各測定用画素３６から上方に放出された２次電子を測定用画素３６毎（或いはサブ照射領域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。なお、ステップアンドリピート動作で各マスクダイ３３のスキャンを行っても良いし、ＸＹステージ１０５を連続移動させながら各マスクダイ３３のスキャンを行う場合であってもよい。照射領域３４がマスクダイ３３よりも小さい場合には、当該マスクダイ３３中で照射領域３４を移動させながらスキャン動作を行えばよい。

基板１０１が露光用マスク基板である場合には、露光用マスク基板に形成された１チップ分のチップ領域を例えば上述したマスクダイ３３のサイズで短冊状に複数のストライプ領域に分割する。そして、ストライプ領域毎に、上述した動作と同様の走査で各マスクダイ３３を走査すればよい。露光用マスク基板におけるマスクダイ３３のサイズは、転写前のサイズなので半導体基板のマスクダイ３３の４倍のサイズとなる。そのため、照射領域３４が露光用マスク基板におけるマスクダイ３３よりも小さい場合には、１チップ分のスキャン動作が増加する（例えば４倍）ことになる。しかし、露光用マスク基板には１チップ分のパターンが形成されるので、４チップよりも多くのチップが形成される半導体基板に比べてスキャン回数は少なくて済む。

以上のように、画像取得機構１５０は、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。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（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、基板１０１上に形成されたパターンの測定画像を取得する。そして、例えば、１つのチップ３３２分の検出データが蓄積された段階で、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。

上述したように、電子ビーム検査において、ＸＹステージ１０５を連続移動させながら画像取得を行う場合、ステージ位置に応じてビームの照射位置を補正する（トラッキング制御を行う）必要がある。しかし、レーザ測長システム１２２によってステージ位置を測定したその瞬間に、かかるステージ位置から得られるマルチビーム２０のトラッキング偏向位置に主偏向器２０８によってマルチビーム２０の偏向位置を合わせることは困難である。よって、ビームの偏向制御遅延というタイムラグが生じてしまう。かかるビームの偏向制御遅延は、ＸＹステージ１０５の移動方向によっても異なる場合がある。よって、かかる点に考慮した偏向制御遅延時間を正確に把握しておく必要がある。そこで、実施の形態１では、マーク１０６を使って、かかる偏向制御遅延時間を高精度で求める手法について以下に説明する。

図５は、実施の形態１におけるマーク測定回路の内部構成を示す構成図の一例である。図５において、マーク測定回路１３０内には、座標設定部４０、移動方向設定部４２、速度設定部４４、エッジ位置測定部４６、判定部４８、及び判定部４９が配置される。座標設定部４０、移動方向設定部４２、速度設定部４４、エッジ位置測定部４６、判定部４８、及び判定部４９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。座標設定部４０、移動方向設定部４２、速度設定部４４、エッジ位置測定部４６、判定部４８、及び判定部４９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。

図６は、実施の形態１における遅延時間テーブル作成回路の内部構成を示す構成図の一例である。図６において、遅延時間テーブル作成回路１３２内には、差分演算部６０，６１、加算部６２，６３、遅延時間演算部６４、テーブル作成部６８、及びリニア誤差演算部６６が配置される。差分演算部６０，６１、加算部６２，６３、遅延時間演算部６４、テーブル作成部６８、及びリニア誤差演算部６６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。差分演算部６０，６１、加算部６２，６３、遅延時間演算部６４、テーブル作成部６８、及びリニア誤差演算部６６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。

図７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７において、実施の形態１における検査方法は、マーク座標設定工程（Ｓ１０１）と、ステージ移動方向設定工程（Ｓ１０２）と、ステージ速度設定工程（Ｓ１０４）と、ステージ移動工程（Ｓ１０６）と、マークスキャン工程（Ｓ１０８）と、マージエッジ位置測定工程（Ｓ１１０）と、判定工程（Ｓ１１２）と、ステージ速度変更工程（Ｓ１１４）と、判定工程（Ｓ１１６）と、ステージ移動方向変更工程（Ｓ１１８）と、遅延テーブル作成工程（Ｓ１２０）と、遅延時間演算工程（Ｓ１２２）と、トラッキング位置演算工程（Ｓ２０２）と、補正工程（Ｓ２０４）と、画像取得工程（Ｓ２０６）と、参照画像作成工程（２０８）と、比較工程（Ｓ２１０）と、いう一連の工程を実施する。

かかる工程群のうち、実施の形態１における電子ビーム画像取得方法は、マーク座標設定工程（Ｓ１０１）と、ステージ移動方向設定工程（Ｓ１０２）と、ステージ速度設定工程（Ｓ１０４）と、ステージ移動工程（Ｓ１０６）と、マークスキャン工程（Ｓ１０８）と、マージエッジ位置測定工程（Ｓ１１０）と、判定工程（Ｓ１１２）と、ステージ速度変更工程（Ｓ１１４）と、判定工程（Ｓ１１６）と、ステージ移動方向変更工程（Ｓ１１８）と、遅延時間演算工程（Ｓ１２０）と、遅延テーブル作成工程（Ｓ１２２）と、トラッキング位置演算工程（Ｓ２０２）と、補正工程（Ｓ２０４）と、画像取得工程（Ｓ２０６）と、いう一連の工程を実施する。

マーク座標設定工程（Ｓ１０１）として、座標設定部４０は、マークステージ２１７上に形成されたマーク座標を設定する。

図８は、実施の形態１におけるマークの一例を示す図である。図８では、マークステージ２１７上の一部を示している。図８の例では、マークステージ２１７上に、マルチビーム２０のうち２×３本のビーム２１の照射位置とマークパターン１２とが示されている。図８に示すように、マークパターン１２として、マルチビーム２０のｘ方向のビーム間ピッチＰｘ未満のサイズの孤立ラインパターンが形成される。図８の例では、ＸＹステージ１０５が±ｘ方向に移動する場合において、マークパターン１２として、ステージ移動方向に直交する方向に延びる孤立ラインパターンが用いられる。マークパターン１２のｘ方向の幅はマルチビーム２０のｘ方向のビーム間ピッチＰｘ未満の値となる２Ｗとし、ｙ方向の長さはマルチビーム２０のｙ方向のビーム間ピッチＰｙの２倍未満に構成される。かかるサイズにより、マルチビーム２０を使ってマークパターン１２を±ｘ方向にスキャンする場合に、１本のビームでスキャンできる。言い換えれば、２本以上のビームでスキャンされないように、１本のビームでスキャンできる。マーク座標として、マークパターン１２の例えば中心位置Ｐ_０（ｘ_０，ｙ_０）を用いればよい。マーク座標として、主にｘ座標（ステージ移動方向の座標）が必要となるため、ｙ座標はマークパターン１２の中心からずれた位置でも構わない。

ステージ移動方向設定工程（Ｓ１０２）として、移動方向設定部４２は、マークパターン１２をスキャンする場合におけるＸＹステージ１０５の移動方向を設定する。ここでは、ＸＹステージ１０５を例えば±ｘ方向に移動する場合を想定しているため、＋ｘ方向、或いは−ｘ方向が設定される。

ステージ速度設定工程（Ｓ１０４）として、速度設定部４４は、ＸＹステージ１０５の連続移動速度を設定する。連続移動するＸＹステージ１０５の移動速度を可変にしてマークパターン１２をスキャンするため、ここでは、予め設定された複数の移動速度の中から１つを設定することになる。

ステージ移動工程（Ｓ１０６）として、ステージ制御回路１１４による制御のもと、駆動機構１４２は、ＸＹステージ１０５を設定された方向に連続移動（等速移動）させる。なお、予め、図４に示すようにマルチビーム２０の偏向座標系の中心、言いかえれば、マルチビーム２０の照射領域３４の中心Ａがマークパターン１２上を通過可能な位置からＸＹステージ１０５を設定された方向に等速移動させる。

図９は、実施の形態１におけるステージ移動とマークスキャンの仕方を説明するための図である。図９の例では、ＸＹステージ１０５が−ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合における、マルチビーム２０の照射領域３４の中心Ａを照射可能なマルチビーム２０の中心ビームが担当するサブ照射領域２９と、マークパターン１２と、の位置関係の一例を示している。図９（ａ）に示すように中心Ａを含む中心ビーム２１が担当するサブ照射領域２９のｘ方向側に外れた位置にマークパターン１２が位置する状態から、ＸＹステージ１０５が−ｘ方向に速度ｖで等速移動することによって、図９（ｂ）に示すように中心Ａがマークパターン１２の中心位置Ｐ_０（ｘ_０，ｙ_０）と一致する瞬間が訪れる。その後、ＸＹステージ１０５の移動によって、図９（ｃ）に示すように中心Ａを含む中心ビーム２１が担当するサブ照射領域２９の−ｘ方向側に外れた位置にマークパターン１２が移動する。

ここで、ビーム偏向制御系は、トラッキング制御系とビーム位置制御系から成り立つ。そして、その座標系は、トラッキング制御座標系＋ビーム位置制御座標系が成り立つものとする。また、トラッキング制御座標系とビーム位置制御座標系の原点は一致するものとする。マークパターン１２の中心位置Ｐ_０（ｘ_０，ｙ_０）が、マルチビーム２０の偏向座標系の中心、言いかえれば、マルチビーム２０の照射領域３４の中心Ａと一致したとき、偏向制御回路１２８がＤＡＣアンプ１４４を用いて照射領域３４の中心Ａに、マルチビーム２０の中心ビームが偏向されるようにマルチビーム２０の一括偏向制御を開始する。その際、レーザ測長システム１２２による干渉計データを用いて偏向制御を開始する場合、マルチビーム２０の偏向座標系において、ｔ秒後のマークパターン１２の中心位置Ｐ（ｔ）は、次の式（１）で定義できる。
（１） Ｐ（ｔ）＝Ｐ_０＋ｖ・ｔ

そして、かかるｔ秒後の幅２Ｗのマークパターン１２の左エッジの位置ＰＬ（ｔ）と、右エッジの位置ＰＲ（ｔ）は、次の式（２−１）（左エッジ）及び式（２−２）（右エッジ）で定義できる。
（２−１） ＰＬ（ｔ）＝Ｐ_０＋ｖ・ｔ−Ｗ
（２−２） ＰＲ（ｔ）＝Ｐ_０＋ｖ・ｔ＋Ｗ

図１０は、マークパターンの左右のエッジ位置を検出するための偏向座標系上の移動速度とスキャン時間とを説明するための図である。図１０において、ＸＹステージ１０５が−ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合、相対的に左右エッジ位置は＋ｘ方向に速度ｖで等速移動することになる（正方向）。逆に、ＸＹステージ１０５が＋ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合、相対的に左右エッジ位置は−ｘ方向に速度ｖで等速移動することになる（逆方向）。ここで、幅２Ｗのマークパターン１２の左右（ｘ方向）のエッジ位置を検出するためには、ＤＡＣアンプ１４６は、マークパターン１２の幅の２Ｗよりも大きい距離でスキャンする必要がある。かかるスキャン時間は画素サイズと画素あたりの滞留時間（Ｄｗｅｌｌ Ｔｉｍｅ）によって決まる。ここで、中心ビームが２Ｗの距離をスキャンする時間をΔｔとして、スキャン方向を＋ｘ方向（正方向）とすると、上述した偏向制御を開始してから時間ｔ１で左エッジにビームを照射し、Δｔ後に右エッジにビームを照射する場合、左エッジの位置ＰＬ（ｔ１，ｖ）と、右エッジの位置ＰＲ（ｔ１＋Δｔ，ｖ）は、マルチビーム２０の偏向座標系において、次の式（３−１）（左エッジ）及び式（３−２）（右エッジ）で定義できる。
（３−１） ＰＬ（ｔ１，ｖ）＝Ｐ_０＋ｖ・ｔ１−Ｗ
（３−２） ＰＲ（ｔ１＋Δｔ，ｖ）＝Ｐ_０＋ｖ・（ｔ１＋Δｔ）＋Ｗ

一方、実際の検査装置１００では、レーザ測長システム１２２による位置データ取得から実際に偏向制御を開始するまでの偏向制御遅延時間αと、トラッキング制御用のＤＡＣアンプ１４４のリニア誤差係数Ｔｅ及びビーム位置偏向用のＤＡＣアンプ１４６のリニア誤差Ｄｅがマルチビーム２０の偏向座標系における目標点の位置に含まれてしまう。そのため、ＸＹステージ１０５が−ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合（正方向）、式（３−１）（左エッジ）は、次の式（４−１）（左エッジ）で定義できる。同様に、式（３−２）（右エッジ）は、次の式（４−２）（右エッジ）で定義できる。
（４−１） ＰＬ（ｔ１，ｖ）＝Ｐ_０・Ｔｅ＋ｖ・ｔ１・Ｔｅ＋α・ｖ−Ｗ・Ｄｅ
（４−２） ＰＲ（ｔ１＋Δｔ，ｖ）＝Ｐ_０・Ｔｅ＋ｖ・（ｔ１＋Δｔ）・Ｔｅ
＋α・ｖ＋Ｗ・Ｄｅ

よって、ＸＹステージ１０５が−ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合（正方向）、左右エッジの差（右エッジ−左エッジ）は、次の式（５）で定義できる。左右エッジの和は、次の式（６）で定義できる。
（５） ＰＲ（ｔ１＋Δｔ，ｖ）−ＰＬ（ｔ１，ｖ）＝ｖ・Δｔ・Ｔｅ＋２Ｗ・Ｄｅ
（６） ＰＲ（ｔ１＋Δｔ，ｖ）＋ＰＬ（ｔ１，ｖ）
＝２Ｐ_０・Ｔｅ＋ｖ・（２ｔ１＋Δｔ）・Ｔｅ＋２α・ｖ

また、ＸＹステージ１０５が＋ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合（逆方向）、左エッジの位置ＰＬ（ｔ１，−ｖ）と、右エッジの位置ＰＲ（ｔ１＋Δｔ，−ｖ）は、マルチビーム２０の偏向座標系において、次の式（７−１）（左エッジ）及び式（７−２）（右エッジ）で定義できる。
（７−１） ＰＬ（ｔ１，−ｖ）＝Ｐ_０・Ｔｅ−ｖ・ｔ１・Ｔｅ−α・ｖ−Ｗ・Ｄｅ
（７−２） ＰＲ（ｔ１＋Δｔ，−ｖ）＝Ｐ_０・Ｔｅ−ｖ・（ｔ１＋Δｔ）・Ｔｅ
−α・ｖ＋Ｗ・Ｄｅ

よって、ＸＹステージ１０５が＋ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合（逆方向）、左右エッジの差（右エッジ−左エッジ）は、次の式（８）で定義できる。左右エッジの和は、次の式（９）で定義できる。
（８） ＰＲ（ｔ１＋Δｔ，ｖ）−ＰＬ（ｔ１，ｖ）＝−ｖ・Δｔ・Ｔｅ＋２Ｗ・Ｄｅ
（９） ＰＲ（ｔ１＋Δｔ，ｖ）＋ＰＬ（ｔ１，ｖ）
＝２Ｐ_０・Ｔｅ−ｖ・（２ｔ１＋Δｔ）・Ｔｅ−２α・ｖ

よって、ＸＹステージ１０５が−ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合（正方向）の左右エッジの差（右エッジ−左エッジ）（式（５））から、ＸＹステージ１０５が＋ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合（逆方向）の左右エッジの差（右エッジ−左エッジ）（式（８））を差し引いた差分Ａは、次の式（１０）で定義できる。
（１０） Ａ＝２ｖ・Δｔ・Ｔｅ

同様に、ＸＹステージ１０５が−ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合（正方向）の左右エッジの和（右エッジ＋左エッジ）（式（６））から、ＸＹステージ１０５が＋ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合（逆方向）の左右エッジの和（右エッジ＋左エッジ）（式（９））を差し引いた差分Ｂは、次の式（１１）で定義できる。
（１１） Ｂ＝２ｖ・（２ｔ１＋Δｔ）・Ｔｅ＋４α・ｖ

マークパターン１２の中心位置Ｐ_０（ｘ_０，ｙ_０）が、マルチビーム２０の偏向座標系の中心、言いかえれば、マルチビーム２０の照射領域３４の中心Ａと一致したときに、マークパターン１２の左エッジが照射されるようにスキャンを開始すれば、ｔ１＝０で近似できる。その結果、差分Ｂは、次の式（１２）で定義できる。
（１２） Ｂ＝２ｖ・Δｔ・Ｔｅ＋４α・ｖ

ビームをスキャンする距離（幅）を一定にすれば、スキャン時間Δｔは、一定かつ既知の値である。また、ステージ速度ｖも既知の値である。よって、ステージの移動方向およびステージ速度ｖの組合せを可変にしながら、ステージの移動方向毎かつステージ速度毎に、マークパターン１２の左右エッジの位置を測定すれば、ＤＡＣアンプ１４６のリニア誤差Ｄｅに関わらず、トラッキング制御用のＤＡＣアンプ１４４のリニア誤差係数Ｔｅと偏向制御遅延時間αとを求めることができる。

マークスキャン工程（Ｓ１０８）として、制御計算機１１０による制御のもと、画像取得機構１５０は、電子ビームを用いて、図形パターンが形成された基板を載置するためのステージを移動しながらステージ上に配置されたマークパターン１２をスキャンする。具体的には、ステージ移動工程（Ｓ１０６）において、マルチビーム２０の照射領域３４の中心Ａがマークパターン１２上を通過可能な位置からＸＹステージ１０５を設定されたステージ移動方向とステージ速度とで等速移動させている。そのため、画像取得機構１５０は、偏向制御回路１２８による制御のもと主偏向器２０８を使って、マークパターン１２をマルチビーム２０の照射領域３４内に捉え、マークパターン１２の中心位置Ｐ_０（ｘ_０，ｙ_０）が、マルチビーム２０の偏向座標系の中心、言いかえれば、主偏向器２０８でトラッキング制御によりビームを偏向していない状態でのマルチビーム２０の照射領域３４の中心Ａと一致したときに、副偏向器２０９を使って、マークパターン１２の左エッジが照射されるようにマルチビーム２０の中心ビーム２１でスキャンする。このように、マルチビーム２０のうち１本のビームで孤立ラインパターンをスキャンする。

そして、マルチビーム２０の照射によってマークステージ２１７から放出されたマルチ２次電子３００をマルチ検出器２２２で検出する。検出されたデータは、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。マルチビーム２０の中心ビーム２１によってスキャンされた際に得られた２次電子の像がマークパターン１２の測定画像となる。その他のビームの照射に伴う２次電子データは無視すればよい。このようにして、画像取得機構１５０は、マークステージ２１７上に形成されたマークパターン１２の測定画像を取得する。

マージエッジ位置測定工程（Ｓ１１０）として、エッジ位置測定部４６（測定部）は、電子ビーム（中心ビーム２１）を用いて、図形パターンが形成された基板１０１を載置するためのＸＹステージ１０５を移動しながらＸＹステージ１０５上に配置されたマークパターン１２をスキャンすることによってマークパターン１２のエッジ位置を測定する。具体的には、エッジ位置測定部４６は、中心ビーム２１によるスキャンによって得られた２次電子像からマークパターン１２の左右エッジの位置を測定する。

図１１は、実施の形態１におけるマークパターンの検出強度データの一例を示す図である。マークステージ２１７上でマークパターン１２の左側から右側に中心ビーム２１を走査することによって、図１１に示すように、マークパターンの有無による検出データの差が生じる。これにより、マークパターン１２の左右エッジの位置が検出できる。

判定工程（Ｓ１１２）として、判定部４８は、予め設定された複数のステージ速度のすべての速度でマークパターン１２のスキャンが行われたかどうかを判定する。予め設定されたすべての速度でマークパターン１２のスキャンが行われた場合は判定工程（Ｓ１１６）に進む。まだ、予め設定されたすべての速度でマークパターン１２のスキャンが行われていない場合はステージ速度変更工程（Ｓ１１４）に進む。

ステージ速度変更工程（Ｓ１１４）として、速度設定部４４は、現状の設定されているステージ速度を、予め設定された複数のステージ速度の中からまだ設定されていない速度に変更する。

そして、ステージ移動工程（Ｓ１０６）に戻り、予め設定されたすべての速度でマークパターン１２のスキャンが行われるまで、ステージ移動工程（Ｓ１０６）からステージ速度変更工程（Ｓ１１４）までの各工程を繰り返す。実施の形態１では、ステージの移動速度を可変にして、速度毎に得られるマークパターン１２のエッジ位置を測定する。そのため、かかる各工程の繰り返しにより、ＸＹステージ１０５の一方の移動方向における複数のステージ速度でのマークパターン１２の左右エッジの位置を取得できる。

判定工程（Ｓ１１６）として、判定部４９は、予め設定された複数のステージ移動方向のすべての移動方向でマークパターン１２のスキャンが行われたかどうかを判定する。予め設定されたすべての移動方向でマークパターン１２のスキャンが行われた場合は遅延時間演算工程（Ｓ１２０）に進む。まだ、予め設定されたすべての移動方向でマークパターン１２のスキャンが行われていない場合はステージ移動方向変更工程（Ｓ１１８）に進む。

ステージ移動方向変更工程（Ｓ１１８）として、移動方向設定部４２は、現状の設定されているステージ移動方向を、予め設定された複数のステージ移動方向の中からまだ設定されていないステージ移動方向に変更する。具体的には、ＸＹステージ１０５が±ｘ方向に移動する場合に、例えば−ｘ方向から＋ｘ方向にステージ移動方向に変更する。

そして、ステージ速度設定工程（Ｓ１０４）に戻り、予め設定されたすべての速度でマークパターン１２のスキャンが行われるまで、ステージ速度設定工程（Ｓ１０４）からステージ移動方向変更工程（Ｓ１１８）までの各工程を繰り返す。実施の形態１では、ＸＹステージ１０５の移動方向を正方向と負方向（逆方向）に移動させながら、それぞれの方向についてマークパターン１２のエッジ位置を測定する。かかる各工程の繰り返しにより、ＸＹステージ１０５の両方向の移動方向におけるそれぞれ複数のステージ速度でのマークパターン１２の左右エッジの位置を取得できる。ＸＹステージ１０５の両方向の移動方向におけるそれぞれ複数のステージ速度でのマークパターン１２の左右エッジの位置の各データは、遅延時間テーブル作成回路１３２に出力される。

遅延テーブル作成工程（Ｓ１２０）として、まず、差分演算部６０は、ＸＹステージ１０５の移動速度毎に、ＸＹステージ１０５が−ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合（正方向）における、左右エッジの差（右エッジ−左エッジ）を演算する。スキャン方向は、ｘ方向なので、左右エッジの差（右エッジ−左エッジ）は、ｘ方向の値を使って演算される。

同様に、差分演算部６０は、ＸＹステージ１０５の移動速度毎に、ＸＹステージ１０５が＋ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合（正方向）における、左右エッジの差（右エッジ−左エッジ）を演算する。スキャン方向は、ｘ方向なので、左右エッジの差（右エッジ−左エッジ）は、ｘ方向の値を使って演算される。

次に、加算部６２は、ＸＹステージ１０５の移動速度毎に、ＸＹステージ１０５が−ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合（正方向）における、左右エッジの和（右エッジ＋左エッジ）を演算する。スキャン方向は、ｘ方向なので、左右エッジの和（右エッジ＋左エッジ）は、ｘ方向の値を使って演算される。

同様に、加算部６２は、ＸＹステージ１０５の移動速度毎に、ＸＹステージ１０５が＋ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合（正方向）における、左右エッジの和（右エッジ＋左エッジ）を演算する。スキャン方向は、ｘ方向なので、左右エッジの和（右エッジ＋左エッジ）は、ｘ方向の値を使って演算される。

次に、差分演算部６１は、ＸＹステージ１０５の移動速度毎に、ＸＹステージ１０５が−ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合（正方向）の左右エッジの差（右エッジ−左エッジ）から、ＸＹステージ１０５が＋ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合（逆方向）の左右エッジの差（右エッジ−左エッジ）を差し引いた差分Ａを演算する。

次に、加算部６３は、ＸＹステージ１０５の移動速度毎に、ＸＹステージ１０５が−ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合（正方向）の左右エッジの和（右エッジ＋左エッジ）から、ＸＹステージ１０５が＋ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合（逆方向）の左右エッジの和（右エッジ＋左エッジ）を差し引いた差分Ｂを演算する。

次に、テーブル作成部６８は、ＸＹステージ１０５の移動速度毎に、得られた差分Ａと差分Ｂとを対応させた遅延テーブルを作成する。

図１２は、実施の形態１における遅延テーブルの一例を示す図である。図１２において、縦軸に、差分Ａと差分Ｂを示し、横軸にＸＹステージ１０５の移動速度を示している。図１２の例では、３つのＸＹステージ１０５の移動速度に対して、それぞれ取得された差分Ａと差分Ｂを１次比例で近似したグラフを示している。ここでは１次比例で近似した場合を示しているがこれに限るものではない。２次以上の関数で近似してもよい。作成された遅延テーブルは、記憶装置１０９に格納される。

以上のように、偏向制御遅延時間αを演算する基データとなる遅延テーブルを基板１０１の画像取得前に予め作成しておく。かかる遅延テーブルを取得した後に、基板１０１の検査を開始する。まずは、検査用に用いる画像取得のためのＸＹステージ１０５の移動速度ｖを設定する。スキャン速度Δｔは、画素３６への照射時間から得られる。

遅延時間演算工程（Ｓ１２２）として、リニア誤差演算部６６は、遅延テーブルを読み出し、式（１０）からＸＹステージ１０５の移動速度ｖに応じたトラッキング制御用のＤＡＣアンプ１４４のリニア誤差係数Ｔｅを演算する。

ここで、ＤＡＣアンプ１４４のリニア誤差係数Ｔｅは、マークパターン１２のｘ方向の位置を変えながら、各位置でＸＹステージが停止している状態でも測定可能である。よって、予めＸＹステージが停止している状態で測定されたリニア誤差係数Ｔｅを用いても構わない。

次に、遅延時間演算部６４は、ＸＹステージ１０５の両方向の移動方向におけるそれぞれ複数のステージ速度でのマークパターン１２の左右エッジの位置の情報を用いて、偏向器を制御する偏向制御系で生じる偏向制御の開始が遅延する偏向制御遅延時間αを演算する。ここで、偏向制御回路１２８及びＤＡＣアンプ１４４，１４６は、偏向制御系の一例である。具体的には遅延テーブルを読み出し、ＸＹステージ１０５の移動速度ｖに応じた差分Ｂを演算し、得られたリニア誤差係数Ｔｅを式（１２）に代入して、ＸＹステージ１０５の移動速度ｖに応じた偏向制御遅延時間αを演算すればよい。

トラッキング位置演算工程（Ｓ２０２）として、トラッキング位置演算回路１３４は、主偏向器２０８でトラッキング制御を行うための基準位置となるトラッキング位置ｘ’を演算する。ここでは、照射領域３４の中心位置Ａを合わせる基板１０１の座標を演算する。

補正工程（Ｓ２０４）として、補正回路１３６（補正部）は、偏向制御遅延時間αを用いて、マルチビーム２０（電子ビーム）の偏向位置を補正する。具体的には、マルチビーム２０の照射領域３４の中心位置Ａを合わせるトラッキング位置ｘ’を補正する。かかる補正は、トラッキング位置ｘ’に対して、ステージ速度ｖと偏向制御遅延時間αとを乗じた値を加算すればよい。これにより、偏向制御遅延時間αにより遅れた位置をトラッキング位置ｘ’にすることができる。また、補正回路１３６（補正部）は、リニア誤差係数Ｔｅを用いて、合わせてＤＡＣアンプ１４４のリニア誤差を補正すると好適である。かかる補正は、偏向制御遅延時間αが補正されたトラッキング位置ｘ’に対して、さらに、ステージ速度ｖとトラッキング時間とリニア誤差係数Ｔｅとを乗じた値を加算すればよい。かかる補正により、実際にトラッキングしている位置と偏向制御上の位置とを一致させることができる。

なお、偏向制御遅延時間αを用いた補正により、偏向制御遅延時間αよりも遅い例えば機械振動等による偏向誤差も同時に補正できる。

画像取得工程（Ｓ２０６）として、画像取得機構１５０は、補正された偏向位置で基板１０１面に形成された図形パターンの画像を取得する。画像を取得する手法は、上述した通りである。そして、上述したように、例えば、１つのチップ３３２分の検出データが蓄積された段階で、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。

参照画像作成工程（２０８）として、参照画像作成回路１１２は、基板１０１に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、マスクダイ毎に、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、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。

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。

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適切なフィルタ処理を施す。測定画像としての光学画像データは、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。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内の図示しないメモリに格納される。

比較工程（Ｓ２１０）として、比較回路１０８は、基板１０１から測定された測定画像と、対応する参照画像とを比較する。ここでは、被検査画像として、マスクダイ画像を用いる。比較回路１０８は、被検査画像となるマスクダイ画像と参照画像となるマスクダイ画像との位置合わせを行う。例えば、最小２乗法を用いて位置合わせを行う。

そして、位置合わせされた被検査画像と参照画像とを、画素毎に比較する。所定の判定閾値を用いて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候補と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置１０９、モニタ１１７、若しくはメモリ１１８に出力される、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。

上述したダイ−データベース検査の他に、ダイ−ダイ検査を行っても良い。ダイ−ダイ検査を行う場合、同一基板１０１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。そのため、画像取得機構１５０は、マルチビーム２０（電子ビーム）を用いて、同じ図形パターン同士（第１と第２の図形パターン）が異なる位置に形成された基板１０１から一方の図形パターン（第１の図形パターン）と他方の図形パターン（第２の図形パターン）のそれぞれの２次電子画像である測定画像を取得する。かかる場合、取得される一方の図形パターンの測定画像が参照画像となり、他方の図形パターンの測定画像が被検査画像となる。取得される一方の図形パターン（第１の図形パターン）と他方の図形パターン（第２の図形パターン）の画像は、同じチップパターンデータ内にあっても良いし、異なるチップパターンデータに分かれていてもよい。検査の仕方は、ダイ−データベース検査と同様で構わない。

以上のように、実施の形態１によれば、ビームの偏向位置のずれを抑制した画像を取得できる。そのため、高精度なパターン検査ができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、マルチビームを用いた検査装置について説明したが、上述した偏向制御遅延によるビームの偏向位置のずれは、マルチビームに限るものではない。実施の形態２では、シングルビームを用いた検査装置に適用する場合について説明する。

図１３は、実施の形態２における検査装置の構成を示す概念図である。図１３において、検査装置４００は、画像取得機構４５０と制御系回路４６０を備えている。検査装置４００は、電子ビーム検査装置の一例である。また、検査装置４００は、電子ビーム画像取得装置の一例である。画像取得機構４５０は、電子ビームカラム４０２（電子鏡筒）、検査室４０３、検出回路４０６、チップパターンメモリ４２３、ステージ駆動機構４４２、及びレーザ測長システム４２２を備えている。電子ビームカラム４０２内には、電子銃５０１、縮小レンズ５０５、偏向器５１２、制限アパーチャ基板５０６、対物レンズ５０７、主偏向器５０８、副偏向器５０９、及び検出器５２２が配置されている。

検査室４０３内には、少なくともＸＹ平面上を移動可能なＸＹステージ４０５が配置される。ＸＹステージ４０５上には、検査対象となる基板４０１が配置される。基板４０１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４０１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４０１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４０１が半導体基板である場合を主として説明する。基板４０１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４０５上には、検査室４０３の外部に配置されたレーザ測長システム４２２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５１６が配置されている。また、ＸＹステージ４０５上には、後述するマークが形成されたマークステージ５１７が配置されている。マークステージ５１７表面の高さ位置は基板４０１面と実質的に同じ高さ位置に配置される。検出器５２２は、電子ビームカラム４０２の外部で検出回路４０６に接続される。検出回路４０６は、チップパターンメモリ４２３に接続される。

制御系回路４６０では、検査装置４００全体を制御する制御計算機４１０が、バス４２０を介して、位置回路４０７、比較回路４０８、参照画像作成回路４１２、ステージ制御回路４１４、レンズ制御回路４２４、ブランキング制御回路４２６、偏向制御回路４２８、マーク測定回路１３０、遅延時間テーブル作成回路１３２、トラッキング位置演算回路４３４、補正回路４３６、磁気ディスク装置等の記憶装置４０９、モニタ４１７、メモリ４１８、及びプリンタ４１９に接続されている。また、偏向制御回路４２８は、ＤＡＣ（デジタルアナログ変換）アンプ４４４，４４６に接続される。ＤＡＣアンプ４４４は、主偏向器５０８に接続され、ＤＡＣアンプ４４６は、副偏向器５０９に接続される。

また、チップパターンメモリ４２３は、比較回路４０８に接続されている。また、ＸＹステージ４０５は、ステージ制御回路４１４の制御の下に駆動機構４４２により駆動される。駆動機構４４２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４０５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４０５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４０５の移動位置はレーザ測長システム４２２により測定され、位置回路４０７に供給される。レーザ測長システム４２２は、ミラー５１６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４０５の位置を測長する。

電子銃５２０１（放出源）から放出された１本の電子ビーム５００は、縮小レンズ５０５によって、縮小され、制限アパーチャ基板５０６に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、偏向器５１２によって、１本の電子ビーム５００が偏向された場合には、制限アパーチャ基板５０６の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板５０６によって遮蔽される。一方、偏向器５１２によって偏向されなかった１本の電子ビーム５００は、図１３に示すように制限アパーチャ基板５０６の中心の穴を通過する。かかる偏向器５１２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が制御される。このように、制限アパーチャ基板５０６は、偏向器５１２によってビームＯＦＦの状態になるように偏向された１本の電子ビーム５００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５０６を通過した１本の電子ビーム５００が検査用のビームとなる。制限アパーチャ基板５０６を通過した１本の電子ビーム５００は、対物レンズ５０７により試料４０１面上に焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像（ビーム径）となり、主偏向器５０８及び副偏向器５０９によって、偏向され、基板１０１上の照射位置に照射される。かかる場合に、主偏向器５０８によって、電子ビーム５００が走査するマスクダイの基準位置に電子ビーム５００を偏向する。実施の形態２では、実施の形態１と同様、ＸＹステージ４０５を連続移動させながらスキャンを行う。そのため、主偏向器５０８は、さらにＸＹステージ４０５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５０９によって、各ビームがそれぞれ対応する領域内を走査するように電子ビーム５００を偏向する。基板４０１の所望する位置に電子ビーム５００が照射されたことに起因して基板４０１から電子ビーム５００に対応する、反射電子を含む２次電子６００（図１３の点線）が放出される。基板４０１から放出された２次電子６００は、検出器５２２で検出される。

実施の形態４におけるスキャン動作では、マスクダイ３３毎にスキャン（走査）される。図４に示したある１つのマスクダイ３３を１本の電子ビーム５００で順に走査する。具体的には、主偏向器５０８によって、ＸＹステージ４０５の移動に追従するように、トラッキング偏向を行いながら、トラッキング偏向されている状態で、副偏向器５０９によって、当該マスクダイ３３内を画素毎に順にビームが照射されるように走査（スキャン動作）する。このように、実施の形態２では、シングルビームを用いるので、マルチビーム２０を用いる実施の形態１に比べて、スキャン動作に時間がかかる。

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は、図７と同様である。以下、特に説明しない点の内容は、実施の形態１と同様である。

マーク座標設定工程（Ｓ１０１）として、座標設定部４０は、マークステージ５１７上に形成されたマーク座標を設定する。

図１４は、実施の形態２における偏向領域とマークの一例を示す図である。図１４（ａ）では、主偏向器２０８により偏向可能な主偏向領域１４と、±ｘ方向にトラッキング制御するトラッキング偏向領域１６の一例とを示している。図１４（ｂ）では、マークステージ５１７上のマークパターン１２を示している。マークパターン１２は、実施の形態１と同様、ステージ移動方向に直交する方向（例えばｙ方向）に延びる孤立ラインパターンが用いられる。実施の形態２では、シングルビームを用いるため、マークパターン１２のｙ方向の長さに制限はない。また、マークパターン１２のｘ方向の幅サイズは、実施の形態１と同様、２Ｗを用いればよい。但し、Ｗの値は、実施の形態１と異なっても構わない。マーク座標として、マークパターン１２の例えば中心位置Ｐ_０（ｘ_０，ｙ_０）を用いればよい。マーク座標として、主にｘ座標（ステージ移動方向の座標）が必要となるため、ｙ座標はマークパターン１２の中心からずれた位置でも構わない。

ステージ移動方向設定工程（Ｓ１０２）として、移動方向設定部４２は、マークパターン１２をスキャンする場合におけるＸＹステージ４０５の移動方向を設定する。ここでは、ＸＹステージ４０５を例えば±ｘ方向に移動する場合を想定しているため、＋ｘ方向、或いは−ｘ方向が設定される。

ステージ速度設定工程（Ｓ１０４）として、速度設定部４４は、ＸＹステージ４０５の連続移動速度を設定する。連続移動するＸＹステージ４０５の移動速度を可変にしてマークパターン１２をスキャンするため、ここでは、予め設定された複数の移動速度の中から１つを設定することになる。

ステージ移動工程（Ｓ１０６）として、ステージ制御回路４１４による制御のもと、駆動機構４４２は、ＸＹステージ４０５を設定された方向に連続移動（等速移動）させる。なお、電子ビーム５００の偏向座標系の中心、言いかえれば、主偏向器２０８で偏向可能な主偏向領域１４の中心部のトラッキング偏向領域１６がマークパターン１２上を通過可能な位置からＸＹステージ４０５を設定された方向に等速移動させる。

マークスキャン工程（Ｓ１０８）として、制御計算機４１０による制御のもと、画像取得機構４５０は、電子ビーム５００を用いて、図形パターンが形成された基板を載置するためのステージを移動しながらステージ上に配置されたマークパターン１２をスキャンする。

図１５は、実施の形態２におけるステージ移動とマークスキャンの仕方を説明するための図である。図１５の例では、ＸＹステージ４０５が−ｘ方向に速度ｖで等速移動する場合における、主偏向領域１４の中心部のトラッキング偏向領域１６と、マークパターン１２と、の位置関係の一例を示している。図１５（ａ）に示すようにトラッキング偏向領域１６のｘ方向側に外れた位置にマークパターン１２が位置する状態から、ＸＹステージ４０５が−ｘ方向に速度ｖで等速移動することによって、図１５（ｂ）に示すようにトラッキング偏向領域１６のｘ方向中心がマークパターン１２の中心位置Ｐ_０（ｘ_０，ｙ_０）と一致する瞬間が訪れる。その後、ＸＹステージ４０５の移動によって、図１５（ｃ）に示すようにトラッキング偏向領域１６の−ｘ方向側に外れた位置にマークパターン１２が移動する。そして、画像取得機構４５０は、偏向制御回路４２８による制御のもと、マークパターン１２の中心位置Ｐ_０（ｘ_０，ｙ_０）が、電子ビーム５００の偏向座標系の中心、言いかえれば、主偏向器２０８でトラッキング制御によりビームを偏向していない状態となるトラッキング偏向領域１６のｘ方向中心と一致したときに、副偏向器５０９を使って、マークパターン１２の左エッジが照射されるように電子ビーム５００でスキャンする。

そして、電子ビーム５００の照射によってマークステージ２１７から放出された２次電子６００を検出器５２２で検出する。検出されたデータは、測定順に検出回路４０６に出力される。検出回路４０６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４２３に格納される。電子ビーム５００によってスキャンされた際に得られた２次電子の像がマークパターン１２の測定画像となる。このようにして、画像取得機構１５０は、マークステージ５１７上に形成されたマークパターン１２の測定画像を取得する。

マージエッジ位置測定工程（Ｓ１１０）として、エッジ位置測定部４６（測定部）は、電子ビーム５００を用いて、図形パターンが形成された基板４０１を載置するためのＸＹステージ４０５を移動しながらＸＹステージ４０５上に配置されたマークパターン１２をスキャンすることによってマークパターン１２のエッジ位置を測定する。具体的には、エッジ位置測定部４６は、電子ビーム５００によるスキャンによって得られた２次電子像からマークパターン１２の左右エッジの位置を測定する。

そして、ＸＹステージ４０５の両方向の移動方向におけるそれぞれ複数のステージ速度でのマークパターン１２の左右エッジの位置の測定が完了するまで、ステージ速度設定工程（Ｓ１０４）からステージ移動方向変更工程（Ｓ１１８）までの各工程を繰り返す。ステージ速度設定工程（Ｓ１０４）からステージ移動方向変更工程（Ｓ１１８）までの各工程の内容は、実施の形態１と同様である。但し、マルチビーム２０の中心ビーム２１を電子ビーム５００と読み替え、その他の構成の符号を実施の形態２の対応する構成の符号に読み替える。ＸＹステージ４０５の両方向の移動方向におけるそれぞれ複数のステージ速度でのマークパターン１２の左右エッジの位置の各データは、遅延時間テーブル作成回路１３２に出力される。

遅延テーブル作成工程（Ｓ１２０）の内容は、実施の形態１と同様である。但し、各構成の符号を実施の形態２の対応する構成の符号に読み替える。作成された遅延テーブルは、記憶装置４０９に格納される。

以上のように、偏向制御遅延時間αを演算する基データとなる遅延テーブルを基板４０１の画像取得前に予め作成しておく。かかる遅延テーブルを取得した後に、基板４０１の検査を開始する。まずは、検査用に用いる画像取得のためのＸＹステージ４０５の移動速度ｖを設定する。スキャン速度Δｔは、画素３６への照射時間から得られる。

遅延時間演算工程（Ｓ１２２）として、リニア誤差演算部６６は、遅延テーブルを読み出し、式（１０）からＸＹステージ４０５の移動速度ｖに応じたトラッキング制御用のＤＡＣアンプ４４４のリニア誤差係数Ｔｅを演算する。

ここで、ＤＡＣアンプ４４４のリニア誤差係数Ｔｅは、マークパターン１２のｘ方向の位置を変えながら、各位置でＸＹステージが停止している状態でも測定可能である。よって、予めＸＹステージが停止している状態で測定されたリニア誤差係数Ｔｅを用いても構わない。

次に、遅延時間演算部６４は、ＸＹステージ４０５の両方向の移動方向におけるそれぞれ複数のステージ速度でのマークパターン１２の左右エッジの位置の情報を用いて、偏向器を制御する偏向制御系で生じる偏向制御の開始が遅延する偏向制御遅延時間αを演算する。ここで、偏向制御回路４２８及びＤＡＣアンプ４４４，４４６は、偏向制御系の一例である。具体的には遅延テーブルを読み出し、ＸＹステージ４０５の移動速度ｖに応じた差分Ｂを演算し、得られたリニア誤差係数Ｔｅを式（１２）に代入して、ＸＹステージ４０５の移動速度ｖに応じた偏向制御遅延時間αを演算すればよい。

トラッキング位置演算工程（Ｓ２０２）として、トラッキング位置演算回路４３４は、主偏向器５０８でトラッキング制御を行うための基準位置となるトラッキング位置ｘ’を演算する。ここでは、主偏向器２０８が偏向するトラッキング偏向領域１６の中心位置（トラッキング位置ｘ’）を合わせる基板４０１の座標を演算する。

補正工程（Ｓ２０４）として、補正回路４３６（補正部）は、偏向制御遅延時間αを用いて、電子ビーム５００の偏向位置を補正する。具体的には、トラッキング位置ｘ’に対して、ステージ速度ｖと偏向制御遅延時間αとを乗じた値を加算すればよい。これにより、偏向制御遅延時間αにより遅れた位置をトラッキング位置ｘ’にすることができる。また、補正回路４３６（補正部）は、リニア誤差係数Ｔｅを用いて、合わせてＤＡＣアンプ４４４のリニア誤差を補正すると好適である。かかる補正は、偏向制御遅延時間αが補正されたトラッキング位置ｘ’に対して、さらに、ステージ速度ｖとトラッキング時間とリニア誤差係数Ｔｅとを乗じた値を加算すればよい。かかる補正により、実際にトラッキングしている位置と偏向制御上の位置とを一致させることができる。

なお、偏向制御遅延時間αを用いた補正により、偏向制御遅延時間αよりも遅い例えば機械振動等による偏向誤差も同時に補正できる。

画像取得工程（Ｓ２０６）として、画像取得機構４５０は、補正された偏向位置で基板４０１面に形成された図形パターンの画像を取得する。画像を取得する手法は、上述した通りである。そして、上述したように、例えば、１つのチップ３３２分の検出データが蓄積された段階で、チップパターンデータとして、位置回路４０７からの各位置を示す情報と共に、比較回路４０８に転送される。

参照画像作成工程（２０８）として、参照画像作成回路４１２は、基板４０１に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、マスクダイ毎に、参照画像を作成する。作成方法は実施の形態１と同様である。

比較工程（Ｓ２１０）として、比較回路４０８は、基板４０１から測定された測定画像と、対応する参照画像とを比較する。比較工程（Ｓ２１０）の内容は、実施の形態１と同様である。

以上のように、実施の形態２によれば、シングルビームの偏向位置のずれを抑制した画像を取得できる。そのため、高精度なパターン検査ができる。

以上の説明において、一連の「〜回路」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「〜回路」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録されればよい。例えば、位置回路１０７（４０７）、比較回路１０８（４０８）、参照画像作成回路１１２（４１２）、マーク位置測定回路１３０、遅延時間テーブル作成回路１３２、トラッキング位置演算回路１３４（４３４）、及び補正回路１３６（４３６）等は、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。

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パターン検査装置及びパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。

１２ マークパターン
１４ 主偏向領域
１６ トラッキング偏向領域
２０ マルチビーム
２２ 穴
２８ 画素
２９ サブ゛照射領域
３３ マスクダイ
３４ 照射領域
３６ 画素
１００，４００ 検査装置
１０１，４０１ 基板
１０２，４０２ 電子ビームカラム
１０３，４０３ 検査室
１０６，４０６ 検出回路
１０７，４０７ 位置回路
１０８，４０８ 比較回路
１０９，４０９ 記憶装置
１１０，４１０ 制御計算機
１１２，４１２ 参照画像作成回路
１１４，４１４ ステージ制御回路
１１７，４１７ モニタ
１１８，４１８ メモリ
１１９，４１９ プリンタ
１２０，４２０ バス
１２２，４２２ レーザ測長システム
１２３，４２３ チップパターンメモリ
１２４，４２４ レンズ制御回路
１２６，４２６ ブランキング制御回路
１２８，４２８ 偏向制御回路
１４２，４４２ ステージ駆動機構
１４４，１４６，４４４，４４６ ＤＡＣアンプ
１５０，４５０ 画像取得機構
１６０，４６０ 制御系回路
２００，５００ 電子ビーム
２０１，５０２ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０５，５０５ 縮小レンズ
２０６，５０６ 制限アパーチャ基板
２０７，５０７ 対物レンズ
２０８，５０８ 主偏向器
２０９，５０９ 副偏向器
２１２ 一括ブランキング偏向器
２１４ ビームセパレーター
２１６，５１６ ミラー
２１７，５１７ マークステージ
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
３３０ 検査領域
３３２ チップ
５２２ 検出器
６００ ２次電子

Claims (5)

1. 電子ビームを偏向する偏向器と、
   前記偏向器を制御する偏向制御系と、
   電子ビームを用いて、図形パターンが形成された基板を載置するためのステージを移動しながら前記ステージ上に配置されたマークパターンをスキャンすることによって前記マークパターンのエッジ位置を測定する測定部と、
   前記エッジ位置の情報を用いて、前記偏向制御系で生じる偏向制御の開始が遅延する偏向制御遅延時間を演算する遅延時間演算部と、
   前記偏向制御遅延時間を用いて、前記電子ビームの偏向位置を補正する補正部と、
   補正された偏向位置で前記基板面に形成された前記図形パターンの画像を取得する画像取得機構と、
   を備えたことを特徴とする電子ビーム画像取得装置。
2. 前記電子ビームとして、マルチビームを用い、前記マークパターンとして、前記マルチビームのビーム間ピッチ未満のサイズの孤立ラインパターンを用いて、前記マルチビームのうち１本のビームで前記孤立ラインパターンをスキャンすることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム画像取得装置。
3. 前記ステージの移動速度を可変にして、速度毎に得られる前記マークパターンのエッジ位置を測定することを特徴とする請求項１又は２記載の電子ビーム画像取得装置。
4. 前記ステージの移動方向を正方向と負方向に移動させながら、それぞれの方向について前記マークパターンのエッジ位置を測定することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の電子ビーム画像取得装置。
5. 偏向器によって偏向される電子ビームを用いて、図形パターンが形成された基板を載置するためのステージを移動しながら前記ステージ上に配置されたマークパターンをスキャンすることによって前記マークパターンのエッジ位置を測定する工程と、
   前記エッジ位置の情報を用いて、前記偏向器を制御する偏向制御系で生じる偏向制御の開始が遅延する偏向制御遅延時間を演算する工程と、
   前記偏向制御遅延時間を用いて、前記電子ビームの偏向位置を補正する工程と、
   補正された偏向位置で前記基板面に形成された前記図形パターンの画像を取得する工程と、
   を備えたことを特徴とする電子ビーム画像取得方法。

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