JP2019125416A - マルチビーム検査装置及びマルチ検出器の感度修繕方法 - Google Patents

マルチビーム検査装置及びマルチ検出器の感度修繕方法 Download PDF

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Abstract

【課題】マルチビームを用いて画像を取得する場合におけるマルチ検出器の寿命を延ばすことが可能な装置を提供する。【解決手段】マルチ１次電子ビームが試料に照射されることにより生じるマルチ２次電子ビームのうち、それぞれが対応する２次電子ビームの照射を受けることが可能な領域が２次電子ビームの照射スポットサイズよりも広くなるように形成された複数の検出画素を有する、マルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器２２２と、複数の検出画素へのマルチ２次電子ビームの照射位置を移動させる検出ステージ２２１と、複数の検出画素のうち少なくとも１つの検出画素の感度が劣化しているかどうかを判定する劣化画素探索回路１３２と、少なくとも１つの検出画素の感度が劣化している場合に、複数の検出画素へのマルチ２次電子ビームの照射位置の移動先をそれぞれ対応する同じ検出画素内に設定する照射位置調整回路１３４と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、マルチビーム検査装置及びマルチ検出器の感度修繕方法に関する。例えば、マルチビームを用いて検査用の画像を取得するためのマルチ検出器の感度の劣化を修繕する手法に関する。
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。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。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。マルチビーム検査装置では、一度に複数の２次電子ビームを検出する必要があるため、複数の検出器が必要となる（例えば、特許文献１参照）。ビーム毎の検出器を複数台並べるとなると広い配置空間が必要になるばかりでなく高精度な位置調整が必要になってしまうので、多画素のマルチ検出器が有効である。ここで、マルチ検出器において、いずれかの画素で検出感度が劣化した場合、周辺の画素の情報を使って、測定された画像を補正するか、若しくはマルチ検出器自体を交換する必要があった。画素数が電子ビーム数と同等である場合、周辺の画素の情報を用いて補正するとなると検査に求められるパターン寸法精度に対して、ビーム１本分あたりの情報の比重が大きい。そのため、かかる感度劣化した画素からの情報の欠落が欠陥検査の精度を大きく劣化させてしまうといった問題があった。また、一部の画素が劣化するたびに、マルチ検出器全体を交換するとなると、マルチ検出器にかかるコストが増大するばかりか、検査装置の稼働率が悪くなってしまうといった問題があった。よって、マルチ検出器の寿命を延ばすことが望ましい。かかる問題は、検査装置に限らず、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２００９−００９８８２号公報
そこで、本発明の一態様は、マルチビームを用いて画像を取得する場合におけるマルチ検出器の寿命を延ばすことが可能な装置及び方法を提供する。
本発明の一態様のマルチビーム検査装置は、
パターンが形成された試料を載置するステージと、
試料にマルチ１次電子ビームを照射するマルチビームカラムと、
マルチ１次電子ビームが試料に照射されることにより生じるマルチ２次電子ビームのうち、それぞれが対応する２次電子ビームの照射を受けると共に２次電子ビームの照射を受けることが可能な領域が２次電子ビームの照射スポットサイズよりも広くなるように形成された複数の検出画素を有する、マルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
マルチ検出器により検出されたマルチ２次電子ビームの情報を用いて、パターンを検査する検査部と、
複数の検出画素へのマルチ２次電子ビームの照射位置を移動させる移動部と、
複数の検出画素のうち少なくとも１つの検出画素の感度が劣化しているかどうかを判定する劣化判定部と、
少なくとも１つの検出画素の感度が劣化している場合に、複数の検出画素へのマルチ２次電子ビームの照射位置の移動先をそれぞれ対応する同じ検出画素内に設定する設定部と、
を備えたことを特徴とする。
また、評価パターンを用いて、評価パターンをマルチ１次電子ビームで走査して得られるマルチ２次電子ビームをマルチ検出器によって検出した場合における検出結果から複数の検出画素の検出画素毎に２次電子ビーム像のコントラストを演算する第１のコントラスト演算部と、
検出画素毎に、演算されたコントラストと予め取得された基準コントラストとを比較して、比較結果に基づいて、感度が劣化している可能性がある劣化検出画素候補の有無を判定する第１の比較部と、
劣化検出画素候補が存在する場合に、マルチ２次電子ビームの各２次電子ビームが照射する検出画素をシフトさせるシフト処理部と、
劣化検出画素候補に対して、検出画素がシフトされた状態で、評価パターンをマルチ１次電子ビームで走査して得られるマルチ２次電子ビームをマルチ検出器によって検出した場合における劣化検出画素候補の検出結果から２次電子ビーム像のコントラストを演算する第２のコントラスト演算部と、
劣化検出画素候補に対して、演算されたコントラストと予め取得された基準コントラストとを比較する第２の比較部と、
をさらに備え、
劣化判定部は、検出画素がシフトされた状態で得られた劣化検出画素候補の比較結果に基づいて、劣化検出画素候補の感度が劣化しているかどうかを判定すると好適である。
また、移動部は、マルチ２次電子ビームの照射位置をそれぞれ対応する検出画素内で少なくとも１回移動させ、
マルチ２次電子ビームの照射位置が少なくとも１回移動させられた各状態で、評価パターンを用いて、評価パターンをマルチ１次電子ビームで走査して得られるマルチ２次電子ビームをマルチ検出器によって検出した場合における検出結果から複数の検出画素の検出画素毎に２次電子ビーム像のコントラストを演算するコントラスト演算部と、
複数の検出画素の全検出画素におけるコントラストの平均値を演算する平均値演算部と、
演算されたコントラストの平均値と平均値閾値とを比較する平均値比較部と、
複数の検出画素の全検出画素におけるコントラストのばらつきを演算するばらつき演算部と、
演算されたコントラストのばらつきとばらつき閾値とを比較するばらつき比較部と、
をさらに備え、
設定部は、平均値の比較結果とばらつきの比較結果とに基づいて、マルチ２次電子ビームの照射位置の移動先をそれぞれ対応する検出画素内に設定すると好適である。
また、移動部は、機械的にマルチ２次電子ビームに対する複数の検出画素の配置位置を移動させると好適である。
或いは、移動部は、電磁光学的に複数の検出画素へのマルチ２次電子ビームの照射位置を移動させるようにしても好適である。
本発明の一態様のマルチ検出器の感度修繕方法は、
マルチ１次電子ビームが評価パターンに照射されることにより生じるマルチ２次電子ビームを、それぞれが対応する２次電子ビームの照射を受けると共に２次電子ビームの照射を受けることが可能な領域が２次電子ビームの照射スポットサイズよりも広くなるように形成された複数の検出画素を有するマルチ検出器によって検出する工程と、
複数の検出画素のうち少なくとも１つの検出画素の感度が劣化しているかどうかを判定する工程と、
少なくとも１つの検出画素の感度が劣化している場合に、複数の検出画素へのマルチ２次電子ビームの照射位置をそれぞれ対応する検出画素内で移動させる工程と、
少なくとも１つの検出画素の感度が劣化している場合に、複数の検出画素へのマルチ２次電子ビームの照射位置の移動先をそれぞれ対応する同じ検出画素内に設定する工程と、
を備えたことを特徴とする。
本発明の一態様によれば、マルチビームを用いて画像を取得する場合におけるマルチ検出器の寿命を延ばすことができる。そのため、装置の稼働率を向上させることができる。
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におけるマルチ検出器の構成と、マルチ検出器に照射される２次電子ビームを説明するための図である。 実施の形態１における劣化画素探索回路の内部構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態１におけるマルチ検出器の感度修繕方法の要部工程の一部を示すフローチャート図である。 実施の形態１における評価パターンの一例を示す図である。 実施の形態１における画素シフトの仕方を説明するための図である。 実施の形態１における照射位置調整回路の内部構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態１におけるマルチ検出器の感度修繕方法の要部工程の残部を示すフローチャート図である。 実施の形態１における検出画素内を移動する照射位置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を示すフローチャート図である。 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２における照射位置調整回路の内部構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態２におけるマルチ検出器の感度修繕方法の要部工程の残部を示すフローチャート図である。 実施の形態３における照射位置調整回路の内部構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態３におけるマルチ検出器の感度修繕方法の要部工程の残部を示すフローチャート図である。
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、電子ビーム検査装置の一例である。また、検査装置１００は、マルチビーム検査装置の一例である。さらに検査装置１００は、電子ビーム画像取得装置の一例である。さらに検査装置１００は、マルチ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（電子鏡筒ともいう。）（マルチビームカラムの一例）、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。また、マルチ検出器２２２は、検出ステージ２２１上に配置され、検出ステージ２２１の移動によって、２次元に移動可能に配置される。
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（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、後述する評価パターンが形成された評価マーク２１７が配置されている。評価マーク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、評価パターン測定回路１３０、劣化画素探索回路１３２、照射位置調整回路１３４、検出器駆動制御回路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、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、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。ステージ座標系は、例えば、マルチ１次電子ビームの光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。
また、検出ステージ２２１は、検出器駆動制御回路１３６の制御の下に図示しない駆動機構により駆動される。例えば、２次電子検出座標系における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、検出ステージ２２１が移動可能となっている。２次電子検出座標系は、例えば、マルチ２次電子ビームの光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）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）（マルチ１次電子ビーム）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、例えば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ｍ１×ｎ１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次電子ビーム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次電子ビーム３００は、対物レンズ２０７によって、マルチ２次電子ビーム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次電子ビーム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る。
斜め上方に曲げられたマルチ２次電子ビーム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次電子ビーム３００を検出する。マルチ検出器２２２は、例えば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次電子ビーム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次電子ビーム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におけるマルチ検出器の構成と、マルチ検出器に照射される２次電子ビームを説明するための図である。図３において、マルチ検出器２２２は、複数の検出画素２２３を有する。マルチ検出器２２２は、複数の検出画素２２３を用いてマルチ２次電子ビーム３００を検出する。複数の検出画素２２３は、マルチビーム２０が基板１０１に照射されることにより生じるマルチ２次電子ビーム３００のうち、それぞれが対応する２次電子ビーム１１の照射を受ける。また、複数の検出画素２２３は、図３に示すように、２次電子ビーム１１の照射を受けることが可能な受光領域が２次電子ビーム１１の照射スポットサイズよりも広くなるように形成される。例えば、各検出画素２２３の受光領域サイズが矩形の１〜２ｍｍ角であるのに対して、マルチ２次電子ビーム３００の各２次電子ビーム１１の照射スポットの直径が２００〜３００μｍに構成されると好適である。よって、各検出画素２２３は、対応する２次電子ビーム３００の照射を受ける場合に、その受光領域の一部しか使用していない。マルチ検出器２２２では、複数の検出画素２２３がマルチ２次電子ビーム３００の照射を受け続けることによって、それぞれの検出画素２２３での検出感度が劣化してしまう。検出画素２２３の劣化は、複数の検出画素２２３において個別に生じる。そのため、いずれかの画素で検出感度が劣化した場合、周辺の画素の情報を使って、測定された画像を補正するか、若しくはマルチ検出器自体を交換する必要があった。検出画素２２３の画素数がマルチ２次電子ビーム３００の数と同等である場合、周辺の画素の情報を用いて補正するとなると検査に求められるパターン寸法精度に対して、ビーム１本分あたりの情報の比重が大きい。そのため、かかる感度劣化した画素からの情報の欠落が欠陥検査の精度を大きく劣化させてしまう。また、一部の画素が劣化するたびに、マルチ検出器２２２全体を交換するとなると、マルチ検出器２２２にかかるコストが増大するばかりか、検査装置１００の稼働率が悪くなってしまう。そこで、実施の形態１では、以下に説明するように、マルチ検出器２２２の寿命を延ばす。
図４は、実施の形態１における劣化画素探索回路の内部構成の一例を示すブロック図である。図４において、劣化画素探索回路１３２内には、磁気ディスク装置等の記憶装置５４、コントラスト演算部５０、比較部５２、画素指定部５６、判定部５８、シフト処理部６０、コントラスト演算部６２、比較部６４、及び劣化判定部６６が配置される。コントラスト演算部５０、比較部５２、画素指定部５６、判定部５８、シフト処理部６０、コントラスト演算部６２、比較部６４、及び劣化判定部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。コントラスト演算部５０、比較部５２、画素指定部５６、判定部５８、シフト処理部６０、コントラスト演算部６２、比較部６４、及び劣化判定部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５は、実施の形態１におけるマルチ検出器の感度修繕方法の要部工程の一部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におけるマルチ検出器の感度修繕方法の一部は、ステージ移動工程（Ｓ１０２）と、スキャン工程（Ｓ１０４）と、コントラスト演算工程（Ｓ１０６）と、判定工程（Ｓ１０８）と、画素指定工程（Ｓ１１０）と、判定工程（Ｓ１１２）と、画素シフト工程（Ｓ１１４）と、スキャン工程（Ｓ１１６）と、コントラスト演算工程（Ｓ１１８）と、判定工程（Ｓ１２０）と、劣化判定工程（Ｓ１２２）と、いう一連の工程を実施する。図５の例では、実施の形態１におけるマルチ検出器の感度修繕方法の一部として、マルチ検出器２２２の複数の検出画素２２３の中に、検出感度が劣化した検出画素（劣化画素）の有無を判定する方法、言い換えれば、劣化画素の探索方法を示している。
ステージ移動工程（Ｓ１０２）として、評価パターン測定回路１３０による制御のもとステージ制御回路１１４は、ＸＹステージ１０５上の評価マーク２１７がマルチビーム２０の照射領域内に入るように、ＸＹステージ１０５を移動させる。
スキャン工程（Ｓ１０４）として、評価パターン測定回路１３０による制御のもと画像取得機構１５０は、評価パターンを用いて、評価パターンをマルチビーム２０で走査する。そして、評価パターンをマルチビーム２０で走査して得られるマルチ２次電子ビーム３００を、マルチ検出器２２２を用いて検出する。
図６は、実施の形態１における評価パターンの一例を示す図である。図６において、評価マーク２１７には、マルチビーム２０の基板１０１上の配列ピッチでマルチビーム２０のビーム本数以上の複数の矩形の図形パターン１３が形成される。図６において、点線の一区画１０は各１次電子ビームの走査範囲を示し、各図形パターン１３は、ｘ、ｙ方向に対して対応する１次電子ビームの走査範囲よりも小さいサイズで形成される。そして、各区画１０からの２次電子ビームはマルチ検出器２２２の対応する検出画素２２３に入射される。マルチビーム２０の各１次電子ビームが対応する図形パターン１３上を走査した場合に、パターン１３の形状は各検出画素２２３において時系列で取得された情報から再構築された画像にして認識される。図６の例では、各検出画素２２３が１回のスキャン動作において複数の図形パターン１３を検出せずに１つの図形パターン１３を検出するように、複数の図形パターン１３はマルチビーム２０の基板１０１上の配列ピッチで配置される。そして、画像取得機構１５０は、偏向制御回路１２８により制御された主偏向器２０８を使って、評価パターンをマルチビーム２０の照射領域内に捉え、偏向制御回路１２８により制御された副偏向器２０９を使って、マルチビーム２０全体を一括して偏向しながらマルチビーム２０の各１次電子ビームが対応する図形パターン１３上を走査（スキャン）する。
そして、マルチビーム２０の照射によって評価マーク２１７から放出されたマルチ２次電子ビーム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。各検出画素２２３によって検出された２次電子の像が、対応する図形パターン１３の測定画像となる。このようにして、画像取得機構１５０は、評価マーク２１７上に形成された評価パターンの測定画像を取得する。
コントラスト演算工程（Ｓ１０６）として、コントラスト演算部５０（第１のコントラスト演算部）は、評価パターンをマルチビーム２０で走査して得られるマルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２によって検出した場合における検出結果から複数の検出画素２２３の検出画素毎に２次電子ビーム像のコントラストを演算する。具体的には、各検出画素２２３によって検出された対応する図形パターン１３の２次電子像から図形パターン１３部分と図形パターン１３の周囲部分との間におけるコントラストの値を演算する。例えば、検出強度の差分値を演算する。
判定工程（Ｓ１０８）として、比較部５２（第１の比較部）は、検出画素２２３毎に、演算されたコントラストの値と予め取得された基準コントラストの値とを比較して、比較結果に基づいて、感度が劣化している可能性がある劣化検出画素候補の有無を判定する。基準コントラストは、検査装置１００に使用しているマルチ検出器２２２を検査装置１００に搭載した時点若しくは搭載前に予め、上述した評価パターンの２次電子像を検出して、かかる検出結果から複数の検出画素２２３の検出画素毎に２次電子ビーム像の基準コントラストを演算しておく。搭載前に基準コントラストを取得する場合には、評価用の検査装置若しくは画像取得装置に取り付けて、実験により求めておけばよい。基準コントラストとの比較により、現在の検出画素２２３の検出感度を評価できる。ここでは、演算されたコントラストＣと基準コントラストＣ０との差分値（Ｃ−Ｃ０）が閾値Ｔｈ１よりも大きくなる劣化検出画素候補となる検出画素２２３の有無を判定する。演算されたコントラストＣと基準コントラストＣ０との差分値（Ｃ−Ｃ０）が閾値Ｔｈ１よりも大きくなる検出画素２２３が存在しない場合には、劣化判定工程（Ｓ１２２）に進む。演算されたコントラストＣと基準コントラストＣ０との差分値（Ｃ−Ｃ０）が閾値Ｔｈ１よりも大きくなる検出画素２２３が１つでも存在する場合には、画素指定工程（Ｓ１１０）に進む。劣化検出画素候補の情報は、記憶装置５４に格納される。
画素指定工程（Ｓ１１０）として、画素指定部５６は、劣化検出画素候補となる検出画素２２３に隣接する隣接検出画素を指定する。複数の検出画素２２３が劣化検出画素候補に含まれている場合には、それぞれの劣化検出画素候補について、同じ方向に隣接する隣接検出画素を指定する。例えば、ｘ方向に隣接する隣接検出画素を指定する。
判定工程（Ｓ１１２）として、判定部５８は、指定された隣接検出画素が劣化検出画素候補になっているかどうかを判定する。複数の検出画素２２３が劣化検出画素候補に含まれている場合に、劣化検出画素候補毎に、同様に指定された隣接検出画素が劣化検出画素候補になっているかどうかを判定する。すべて劣化検出画素候補の隣接検出画素のうち、１つでも劣化検出画素候補になっている場合には画素指定工程（Ｓ１１０）に戻る。すべて劣化検出画素候補の隣接検出画素が劣化検出画素候補になっていない場合には、画素シフト工程（Ｓ１１４）に進む。
すべて劣化検出画素候補の隣接検出画素のうち、１つでも劣化検出画素候補になっている場合、画素指定工程（Ｓ１１０）に戻り、判定工程（Ｓ１１２）においてすべて劣化検出画素候補の隣接検出画素が劣化検出画素候補になっていないと判定されるまで、画素指定工程（Ｓ１１０）と判定工程（Ｓ１１２）とを繰り返す。かかる場合に、画素指定工程（Ｓ１１０）では、それまで指定した隣接方向と異なる方向に隣接する隣接検出画素を指定する。例えば、劣化検出画素候補を中心に隣接する８方向についてすべて指定してもいずれかの隣接検出画素が劣化検出画素候補になってしまう場合、その旨のエラー表示を行って終了する。若しくは、劣化検出画素候補を中心に８方向の２つ隣の隣接検出画素を順に指定しても良い。それでもいずれかの隣接検出画素が劣化検出画素候補になってしまう場合、３つ隣、４つ隣、・・・と順に指定範囲を拡大しても構わない。かかる場合には指定できる隣接検出画素が無くなった時点でその旨のエラー表示を行って終了する。或いは、劣化検出画素候補ごとに正常な隣接検出画素を見つけて、判定しても好適である。前者は一度のシフトですべての劣化検出画素候補について判定できるメリットがあるが、組合せに制限があるため検索に時間を要する可能性もある。一方、後者は劣化検出画素候補ごとに検索と判定を行うので、一見、効率が悪いようにも思えるがトータルとしては検索時間を短くできる場合もある。
画素シフト工程（Ｓ１１４）として、シフト処理部６０は、劣化検出画素候補が存在する場合に、マルチ２次電子ビーム３００の各２次電子ビームが照射する検出画素２２３をシフトさせる。ここでは、すべて劣化検出画素候補の隣接検出画素が劣化検出画素候補になっていないと判定された隣接検出画素に、劣化検出画素候補に照射されていた２次電子ビームが照射されるようにシフトする。
図７は、実施の形態１における画素シフトの仕方を説明するための図である。図７の例では、座標（ｘ−１，ｙ）の検出画素２２３が劣化検出画素候補になっている場合について示している。例えば、ｘ方向に１つ隣の隣接検出画素が劣化検出画素候補になっていないと判定された場合、マルチ２次電子ビーム３００の各２次電子ビームが照射する検出画素２２３をｘ方向に１つ隣の検出画素２２３にシフトする。具体的には、シフト処理部６０は、検出器駆動制御回路１３６に検出ステージ２２１を移動させる制御信号を出力する。そして、検出器駆動制御回路１３６は、検出ステージ２２１（移動部の一例）を移動させることで、機械的にマルチ２次電子ビーム３００に対する複数の検出画素２２３の配置位置を移動させる。若しくは、シフト処理部６０は、偏向制御回路１２８に偏向器２２８の偏向位置を移動させる制御信号を出力する。そして、偏向制御回路１２８は、偏向器２２８（移動部の他の一例）の偏向位置を移動させることで、電磁光学的に複数の検出画素２２３へのマルチ２次電子ビーム３００の照射位置を移動させても良い。いずれにしても、ここでは、各２次電子ビーム１１が照射する検出画素２２３が他の検出画素２２３に切り替わるようにシフトする。その結果、図７に示すように、座標（ｘ−１，ｙ）の検出画素２２３に照射されていた２次電子ビーム１２は、座標（ｘ，ｙ）の検出画素２２３に照射されるように照射位置がシフトされる。マルチ２次電子ビーム３００が一括してシフトされるため、例えば、座標（ｘ−１，ｙ＋１）の検出画素２２３に照射されていた２次電子ビーム１１は、座標（ｘ，ｙ＋１）の検出画素２２３に照射されるように照射位置がシフトされる。同様に、座標（ｘ，ｙ＋１）の検出画素２２３に照射されていた２次電子ビーム１１は、座標（ｘ＋１，ｙ＋１）の検出画素２２３に照射されるように照射位置がシフトされる。同様に、座標（ｘ，ｙ）の検出画素２２３に照射されていた２次電子ビーム１１は、座標（ｘ＋１，ｙ）の検出画素２２３に照射されるように照射位置がシフトされる。同様に、座標（ｘ−１，ｙ−１）の検出画素２２３に照射されていた２次電子ビーム１１は、座標（ｘ，ｙ−１）の検出画素２２３に照射されるように照射位置がシフトされる。同様に、座標（ｘ，ｙ−１）の検出画素２２３に照射されていた２次電子ビーム１１は、座標（ｘ＋１，ｙ−１）の検出画素２２３に照射されるように照射位置がシフトされる。マルチ２次電子ビーム３００の一括シフトによって、マルチ検出器２２２の複数の検出画素２２３のうち、１列分の検出画素２２３には２次電子ビーム１１がそれぞれ照射されなくなるが、ここでは、劣化画素の探索を行うために行うだけなので、検査対象基板１０１の画像取得に影響を及ぼすものではない。
スキャン工程（Ｓ１１６）として、評価パターン測定回路１３０による制御のもと画像取得機構１５０は、評価パターンを用いて、評価パターンをマルチビーム２０で走査する。そして、評価パターンをマルチビーム２０で走査して得られるマルチ２次電子ビーム３００を、マルチ検出器２２２を用いて検出する。
そして、マルチビーム２０の照射によって評価マーク２１７から放出されたマルチ２次電子ビーム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。各検出画素２２３によって検出された２次電子の像が、対応する図形パターン１３の測定画像となる。このようにして、画像取得機構１５０は、評価マーク２１７上に形成された評価パターンの測定画像を取得する。ここでは、マルチビーム２０の照射により放出されるマルチ２次電子ビーム３００の各２次電子ビーム１１が照射するマルチ検出器２２２の検出画素２２３が少なくとも１画素分シフトされている。よって、上述した劣化検出画素候補には、スキャン工程（Ｓ１０４）の際に照射した２次電子ビーム１１とは異なる２次電子ビーム１１が照射されている。
コントラスト演算工程（Ｓ１１８）として、コントラスト演算部６２（第２のコントラスト演算部）は、劣化検出画素候補に対して、検出画素２２３がシフトされた状態で、評価パターンをマルチビーム２０で走査して得られるマルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２によって検出した場合における劣化検出画素候補の検出結果から２次電子ビーム像のコントラストを演算する。具体的には、劣化検出画素候補となった各検出画素２２３によって検出された対応する図形パターン１３の２次電子像から図形パターン１３部分と図形パターン１３の周囲部分との間におけるコントラストの値を演算する。例えば、検出強度の差分値を演算する。
判定工程（Ｓ１２０）として、比較部６４（第２の比較部）は、劣化検出画素候補に対して、演算されたコントラストと予め取得された基準コントラストとを比較する。基準コントラストは、上述した通りである。ここでは、劣化検出画素候補に対して演算されたコントラストＣと当該劣化検出画素候補の基準コントラストＣ０との差分値（Ｃ−Ｃ０）が閾値Ｔｈ１よりも大きいかどうかを判定する。
劣化判定工程（Ｓ１２２）として、劣化判定部６６は、複数の検出画素２２３のうち少なくとも１つの検出画素の感度が劣化しているかどうかを判定する。ここでは、劣化判定部６６は、検出画素２２３がシフトされた状態で得られた劣化検出画素候補の比較結果に基づいて、劣化検出画素候補の感度が劣化しているかどうかを判定する。まず、判定工程（Ｓ１２０）において劣化検出画素候補に対して演算されたコントラストＣと基準コントラストＣ０との差分値（Ｃ−Ｃ０）が閾値Ｔｈ１よりも大きい場合、劣化判定部６６は、当該劣化検出画素候補の検出画素２２３の感度が劣化していると判定する。照射される２次電子ビーム１１を切り替えてもコントラストＣが基準コントラストＣ０と乖離する場合なので、当該劣化検出画素候補の検出画素２２３の感度が劣化していると判定できる。
一方、判定工程（Ｓ１２０）において劣化検出画素候補に対して演算されたコントラストＣと基準コントラストＣ０との差分値（Ｃ−Ｃ０）が閾値Ｔｈ１よりも大きくない場合、劣化判定部６６は、当該劣化検出画素候補の検出画素２２３の感度が劣化しておらず、代わりにスキャン工程（Ｓ１０４）の際に照射した２次電子ビーム１１のビーム異常と判定する。そして、かかる旨を示す警告を出力して劣化画素探索を終了する。
また、判定工程（Ｓ１０８）において演算されたコントラストＣと基準コントラストＣ０との差分値（Ｃ−Ｃ０）が閾値Ｔｈ１よりも大きくなる検出画素２２３が存在しない場合には、劣化判定部６６は、すべての検出画素２２３の感度が良好と判定する。そして、判定結果を出力して劣化画素探索を終了する。
以上のようにして、劣化画素探索回路１３２は、複数の検出画素２２３について劣化画素を探索する。そして、探索され、検出感度が劣化したと判定された劣化画素の情報は、照射位置調整回路１３４に出力される。
図８は、実施の形態１における照射位置調整回路の内部構成の一例を示すブロック図である。図８において、実施の形態１における照射位置調整回路１３４内には、シフト候補位置演算部７０、選択部７２、設定部７４、及び移動処理部７６が配置される。シフト候補位置演算部７０、選択部７２、設定部７４、及び移動処理部７６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。シフト候補位置演算部７０、選択部７２、設定部７４、及び移動処理部７６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９は、実施の形態１におけるマルチ検出器の感度修繕方法の要部工程の残部を示すフローチャート図である。図９において、実施の形態１におけるマルチ検出器の感度修繕方法の残部は、シフト候補位置演算工程（Ｓ２０２）と、シフト候補位置選択工程（Ｓ２０４）と、シフト位置設定工程（Ｓ２７０）と、照射位置移動工程（Ｓ２７２）と、いう一連の工程を実施する。図９の例では、実施の形態１におけるマルチ検出器の感度修繕方法の残部として、探索された劣化画素の感度を修繕する方法を示している。
シフト候補位置演算工程（Ｓ２０２）として、シフト候補位置演算部７０は、マルチ検出器２２２の各検出画素２２３を照射している対応２次電子ビーム１１が、今後、同じ検出画素内で移動可能な照射可能位置（シフト候補位置）を演算する。
図１０は、実施の形態１における検出画素内を移動する照射位置の一例を示す図である。マルチ検出器２２２の各検出画素２２３の受光領域サイズは、２次電子ビーム１１の照射スポットサイズよりも広くなるように形成されている。よって、各２次電子ビーム１１は、対応する検出画素２２３の受光領域の一部に照射されているにすぎない。そして、検出画素２２３の感度が劣化するのは、かかる２次電子ビーム１１の照射スポット部分である。そこで、実施の形態１では、２次電子ビーム１１の照射スポットを同じ検出画素内で移動させる。図１０の例では、各検出画素２２３の受光領域の左上角の位置からｘ方向に、２次電子ビーム１１の照射スポットサイズと同等、或いはそれより若干大きいピッチで順に照射位置をシフトさせる。そして、右端部に到達したら、−ｙ方向に同様のピッチでずらし、今度は−ｘ方向に、かかるピッチで順に照射位置をシフトさせる。かかる蛇行するシフト動作を繰り返すことで、感度の劣化部分から正常部分へと照射位置を移動させることができる。そこで、シフト候補位置演算部７０は、検出画素２２３の受光領域のうち、まだ照射位置となっていない残りの照射可能なシフト候補位置の座標を演算する。残りの照射可能なシフト候補位置の座標は、例えば図１０に示した蛇行軌道に沿って順に演算する。
シフト候補位置選択工程（Ｓ２０４）として、選択部７２は、演算された、残りの照射可能なシフト候補位置の座標の中から、１つを選択する。実施の形態１では、選択部７２は、例えば図１０に示した蛇行軌道に沿って隣接するシフト候補位置の座標を選択すればよい。
シフト位置設定工程（Ｓ２７０）として、設定部７４は、少なくとも１つの検出画素２２３の感度が劣化している場合に、複数の検出画素２２３へのマルチ２次電子ビーム３００の照射位置の移動先（シフト位置）をそれぞれ対応する同じ検出画素２２３内に設定する。具体的には、選択されたシフト候補位置の座標に設定する。
照射位置移動工程（Ｓ２７２）として、移動処理部７６は、検出器駆動制御回路１３６に検出ステージ２２１を移動させる制御信号を出力する。そして、検出器駆動制御回路１３６は、検出ステージ２２１（移動部の一例）を移動させることで、機械的にマルチ２次電子ビーム３００に対する複数の検出画素２２３の配置位置を移動させる。検出ステージ２２１の移動によって、複数の検出画素２２３へのマルチ２次電子ビーム３００の照射位置を検出画素２２３の受光領域内でシフト位置に移動させる。若しくは、移動処理部７６は、偏向制御回路１２８に偏向器２２８の偏向位置を移動させる制御信号を出力する。そして、偏向制御回路１２８は、偏向器２２８（移動部の他の一例）の偏向位置を移動させることで、電磁光学的に複数の検出画素２２３へのマルチ２次電子ビーム３００の照射位置をシフト位置に移動させても良い。いずれにしても、ここでは、各２次電子ビーム１１が照射する同じ検出画素２２３内で照射位置がシフト位置に切り替わるように照射位置を移動させる。その結果、図１０に示すように、各検出画素２２３における２次電子ビーム１１の照射位置が同じ検出画素２２３内で隣の照射位置（シフト位置）に移動する。
以上により、各検出画素２２３では、まだ２次電子ビーム１１の検出に使用されていない新しい位置で２次電子ビーム１１の検出ができる。これにより、劣化画素の感度を改善させることができる。よって、マルチ検出器２２２の感度を修繕できる。図５及び図８に示したマルチ検出器２２２の感度修繕方法のフローは、検査対象基板１０１の検査処理を実施する前に毎回実施すると好適である。或いは、基板１０１毎ではなく、定期的に実施しても良い。そして、感度が修繕されたマルチ検出器２２２を使って、検査対象基板１０１の検査処理を行う。
図１１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１１において、実施の形態１における検査方法は、２次電子画像取得工程（Ｓ３０２）と、参照画像作成工程（Ｓ３０４）と、位置合わせ工程（Ｓ３０６）と、比較工程（Ｓ３０８）と、いう一連の工程を実施する。
２次電子画像取得工程（Ｓ３０２）として、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の２次電子画像を取得する。
図１２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）ｍ２列×縦（ｙ方向）ｎ２段（ｍ２，ｎ２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１３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１３において、各マスクダイ３３は、例えば、マルチビーム２０のビーム１本あたり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１３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１２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１３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１３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１３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）ｍ１×ｎ１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１２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次電子ビーム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次電子ビームが放出され、マルチ検出器２２２にて検出される。実施の形態１では、マルチ検出器２２２の各検出画素２２３は、各測定用画素３６から上方に放出された２次電子ビーム１１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各測定用画素３６からの２次電子の検出データ（２次電子画像：測定画像：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。
参照画像作成工程（Ｓ３０４）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１／２８（＝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。
そして、比較回路１０８（検査部）は、マルチ検出器２２２により検出されたマルチ２次電子ビーム３００の情報を用いて、基板１０１に形成されたパターンを検査する。具体的には、以下のように動作する。
位置合わせ工程（Ｓ３０６）として、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。ここでは、被検査画像として、例えば、マスクダイ画像を用いる。
比較工程（Ｓ３０８）として、比較回路１０８は、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。具体的には、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、マルチビーム２０を用いて画像を取得する場合におけるマルチ検出器２２２の寿命を延ばすことができる。そのため、検査装置１００の稼働率を向上させることができる。
実施の形態２．
実施の形態１では、マルチ検出器２２２の検出画素２２３の受光領域内の２次電子ビーム１１の照射位置を予め設定された順序でシフトしていく場合について説明したが、マルチ検出器２２２の修繕方法はこれに限るものではない。実施の形態２では、シフトされる位置の最適化を図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と同様である。また、実施の形態２におけるマルチ検出器の感度修繕方法の要部工程の一部は、図５と同様である。また、実施の形態２における検査方法の要部工程は図１１と同様である。以下、特に説明する点以外の内容は、実施の形態１と同様である。
まずは、実施の形態１と同様、図５に示した検出感度が劣化した検出画素（劣化画素）の有無を判定する方法の各工程、言い換えれば、劣化画素の探索方法の各工程を実施する。これにより、どの検出画素２２３が劣化画素なのかがわかる。
図１４は、実施の形態２における照射位置調整回路の内部構成の一例を示すブロック図である。図１４において、実施の形態２における照射位置調整回路１３４内には、図８に示した内部構成に、さらに、コントラスト演算部８０、平均値演算部８２、ばらつき演算部８４、平均値比較部８６、ばらつき比較部８８、判定部９０、及び変更部９２が配置される。シフト候補位置演算部７０、選択部７２、設定部７４、移動処理部７６、コントラスト演算部８０、平均値演算部８２、ばらつき演算部８４、平均値比較部８６、ばらつき比較部８８、判定部９０、及び変更部９２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。シフト候補位置演算部７０、選択部７２、設定部７４、移動処理部７６、コントラスト演算部８０、平均値演算部８２、ばらつき演算部８４、平均値比較部８６、ばらつき比較部８８、判定部９０、及び変更部９２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１５は、実施の形態２におけるマルチ検出器の感度修繕方法の要部工程の残部を示すフローチャート図である。図１５において、実施の形態２におけるマルチ検出器の感度修繕方法の残部は、シフト候補位置演算工程（Ｓ２１２）と、シフト候補位置選択工程（Ｓ２１４）と、照射位置移動工程（Ｓ２１６）と、スキャン工程（Ｓ２１８）と、コントラスト演算工程（Ｓ２２０）と、平均値演算工程（Ｓ２２２）と、判定工程（Ｓ２２４）と、ばらつき演算工程（Ｓ２２６）と、判定工程（Ｓ２２８）と、判定工程（Ｓ２３０）と、シフト候補位置変更工程（Ｓ２３２）と、シフト位置設定工程（Ｓ２７０）と、照射位置移動工程（Ｓ２７２）と、いう一連の工程を実施する。図１５の例では、図５に示したマルチ検出器２２２の感度修繕方法の要部工程の一部に続く、実施の形態２におけるマルチ検出器の感度修繕方法の残部を示している。
シフト候補位置演算工程（Ｓ２１２）として、シフト候補位置演算部７０は、マルチ検出器２２２の各検出画素２２３を照射している対応２次電子ビーム１１が、今後、同じ検出画素内で移動可能な照射可能位置（シフト候補位置）を演算する。そして、演算された各シフト候補位置（座標）には、インデックス番号ｉ＝１〜Ｎ（Ｎは自然数）が付与される。図１０の例において説明したように、２次電子ビーム１１の照射スポットサイズと同等、或いはそれより若干大きいピッチでシフトさせる場合を想定した２次電子ビーム１１の照射可能位置（シフト候補位置）を演算する。シフト位置のインデックス番号ｉは、例えば図１０に示した蛇行軌道に沿って順に付与される。言い換えればインデックス番号ｉは、例えば座標順で付与される。
シフト候補位置選択工程（Ｓ２１４）として、選択部７２は、少なくとも１つのシフト候補位置の中から１つのシフト候補位置を選択する。ここでは、インデックス番号ｉ＝１を選択する。
照射位置移動工程（Ｓ２１６）として、検出ステージ２２１（移動部）は、マルチ２次電子ビーム２００の照射位置をそれぞれ対応する検出画素２２３内で移動させる。移動処理部７６は、検出器駆動制御回路１３６に検出ステージ２２１を移動させる制御信号を出力する。そして、検出器駆動制御回路１３６は、検出ステージ２２１（移動部の一例）を移動させることで、機械的にマルチ２次電子ビーム３００に対する複数の検出画素２２３の配置位置を移動させる。検出ステージ２２１の移動によって、複数の検出画素２２３へのマルチ２次電子ビーム３００の照射位置を検出画素２２３の受光領域内でインデックス番号ｉのシフト候補位置に仮移動させる。後述するように、シフト位置の最適化のために必要な工程を繰り返すので、検出ステージ２２１（移動部）は、マルチ２次電子ビーム２００の照射位置をそれぞれ対応する検出画素２２３内で少なくとも１回移動させる。若しくは、移動処理部７６は、偏向制御回路１２８に偏向器２２８の偏向位置を移動させる制御信号を出力する。そして、偏向制御回路１２８は、偏向器２２８（移動部の他の一例）の偏向位置を移動させることで、電磁光学的に複数の検出画素２２３へのマルチ２次電子ビーム３００の照射位置をインデックス番号ｉのシフト候補位置に仮移動させても良い。かかる場合、偏向器２２８（移動部の他の一例）は、マルチ２次電子ビーム２００の照射位置をそれぞれ対応する検出画素２２３内で少なくとも１回移動させることになる。いずれにしても、ここでは、各２次電子ビーム１１が照射する同じ検出画素２２３内で照射位置が切り替わるように照射位置を移動させる。
スキャン工程（Ｓ２１８）として、評価パターン測定回路１３０による制御のもと画像取得機構１５０は、評価パターンを用いて、評価パターンをマルチビーム２０で走査する。そして、評価パターンをマルチビーム２０で走査して得られるマルチ２次電子ビーム３００を、マルチ検出器２２２を用いて検出する。
そして、マルチビーム２０の照射によって評価マーク２１７から放出されたマルチ２次電子ビーム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。各検出画素２２３によって検出された２次電子の像が、対応する図形パターン１３の測定画像となる。このようにして、画像取得機構１５０は、評価マーク２１７上に形成された評価パターンの測定画像を取得する。ここでは、マルチビーム２０の照射により放出されるマルチ２次電子ビーム３００の各２次電子ビーム１１がマルチ検出器２２２の検出画素２２３内を照射する照射位置がインデックス番号ｉの位置に仮移動されている。
コントラスト演算工程（Ｓ２２０）として、コントラスト演算部８０は、マルチ２次電子ビーム３００の照射位置が少なくとも１回移動させられた各状態で、評価パターンを用いて、評価パターンをマルチビーム２０で走査して得られるマルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２によって検出した場合における検出結果から複数の検出画素２２３の検出画素毎に２次電子ビーム像のコントラストを演算する。具体的には、各検出画素２２３によって検出された対応する図形パターン１３の２次電子像から図形パターン１３部分と図形パターン１３の周囲部分との間におけるコントラストの値を演算する。例えば、検出強度の差分値を演算する。
平均値演算工程（Ｓ２２２）として、平均値演算部８２は、インデックス番号ｉのシフト候補位置で各２次電子ビーム１１を検出した場合における複数の検出画素２２３の全検出画素におけるコントラストの平均値Ｃａｖｅを演算する。
判定工程（Ｓ２２４）として、平均値比較部８６は、演算されたコントラストの平均値Ｃａｖｅと平均値閾値Ｔｈａｖｅとを比較する。具体的には、平均値比較部８６は、インデックス番号ｉのシフト候補位置で各２次電子ビーム１１を検出した場合における全検出画素２２３におけるコントラストの平均値Ｃａｖｅが平均値閾値Ｔｈａｖｅより大きいかどうかを判定する。全検出画素２２３におけるコントラストの平均値Ｃａｖｅが平均値閾値Ｔｈａｖｅより大きい場合に、ばらつき演算工程（Ｓ２２６）に進む。全検出画素２２３におけるコントラストの平均値Ｃａｖｅが平均値閾値Ｔｈａｖｅより大きくない場合に、判定工程（Ｓ２３０）に進む。
ばらつき演算工程（Ｓ２２６）として、ばらつき演算部８４は、複数の検出画素２２３の全検出画素におけるコントラストのばらつきＣｓｉｇを演算する。コントラストのばらつきＣｓｉｇとして、例えば、全検出画素２２３のコントラスト値の標準偏差を演算する。
判定工程（Ｓ２２８）として、ばらつき比較部８８は、演算されたコントラストのばらつきＣｓｉｇとばらつき閾値Ｔｈｓｉｇとを比較する。具体的には、ばらつき比較部８８は、インデックス番号ｉのシフト候補位置で各２次電子ビーム１１を検出した場合における全検出画素２２３におけるコントラストのばらつきＣｓｉｇがばらつき閾値Ｔｈｓｉｇより小さいかどうかを判定する。全検出画素２２３におけるコントラストのばらつきＣｓｉｇがばらつき閾値Ｔｈｓｉｇより小さい場合に、シフト候補位置変更工程（Ｓ２３２）に進む。全検出画素２２３におけるコントラストのばらつきＣｓｉｇがばらつき閾値Ｔｈｓｉｇより小さくない場合に、判定工程（Ｓ２３０）に進む。
判定工程（Ｓ２３０）として、判定部９０は、現在設定されているインデックス番号ｉが最終番号のＮかどうかを判定する。インデックス番号ｉが最終番号のＮでない場合、シフト候補位置変更工程（Ｓ２３２）に進む。インデックス番号ｉが最終番号のＮである場合、マルチ検出器２２２の交換を促すアラームを出力して終了する。
シフト候補位置変更工程（Ｓ２３２）として、変更部９２は、現在設定されているインデックス番号ｉのシフト候補位置を、演算された複数のシフト候補位置の中から別の１つのシフト候補位置に変更する。ここでは、インデックス番号ｉに１を加算したインデックス番号のシフト候補位置に変更する。なお、シフト候補位置変更工程（Ｓ２３２）を実施する場合には、インデックス番号ｉがまだ最終番号のＮではなかったはずなので、シフト候補位置演算工程（Ｓ２１２）において複数のシフト候補位置が演算されていることは言うまでもない。
そして、照射位置移動工程（Ｓ２１６）に戻り、判定工程（Ｓ２２８）において全検出画素２２３におけるコントラストのばらつきＣｓｉｇがばらつき閾値Ｔｈｓｉｇより小さいと判定されるまで、若しくは判定工程（Ｓ２３０）においてインデックス番号ｉが最終番号のＮであると判定されるまで、照射位置移動工程（Ｓ２１６）からシフト候補位置変更工程（Ｓ２３２）までの各工程を繰り返す。以上により、コントラストの平均値Ｃａｖｅが平均値閾値Ｔｈａｖｅより大きく、かつコントラストのばらつきＣｓｉｇがばらつき閾値Ｔｈｓｉｇより小さいシフト候補位置を見出すことができる。
シフト位置設定工程（Ｓ２７０）として、設定部７４は、少なくとも１つの検出画素２２３の感度が劣化している場合に、複数の検出画素２２３へのマルチ２次電子ビーム３００の照射位置の移動先をそれぞれ対応する同じ検出画素２２３内に設定する。具体的には、設定部７４は、コントラストの平均値Ｃａｖｅの比較結果とコントラストのばらつきＣｓｉｇの比較結果とに基づいて、マルチ２次電子ビーム３００の照射位置の移動先をそれぞれ対応する検出画素内に設定する。さらに言えば、設定部７４は、シフト位置の座標を、コントラストの平均値Ｃａｖｅが平均値閾値Ｔｈａｖｅより大きく、かつコントラストのばらつきＣｓｉｇがばらつき閾値Ｔｈｓｉｇより小さいシフト候補位置の座標に設定する。
照射位置移動工程（Ｓ２７２）として、移動処理部７６は、検出器駆動制御回路１３６に検出ステージ２２１を移動させる制御信号を出力する。そして、検出器駆動制御回路１３６は、検出ステージ２２１（移動部の一例）を移動させることで、機械的にマルチ２次電子ビーム３００に対する複数の検出画素２２３の配置位置を移動させる。検出ステージ２２１の移動によって、複数の検出画素２２３へのマルチ２次電子ビーム３００の照射位置を検出画素２２３の受光領域内でシフト位置に移動させる。若しくは、移動処理部７６は、偏向制御回路１２８に偏向器２２８の偏向位置を移動させる制御信号を出力する。そして、偏向制御回路１２８は、偏向器２２８（移動部の他の一例）の偏向位置を移動させることで、電磁光学的に複数の検出画素２２３へのマルチ２次電子ビーム３００の照射位置をシフト位置に移動させても良い。いずれにしても、ここでは、各２次電子ビーム１１が照射する同じ検出画素２２３内で照射位置が切り替わるように照射位置を移動させる。その結果、Ｓ２７０で指定した照射位置、例えば図１０の例に示すように、各検出画素２２３における２次電子ビーム１１の照射位置が同じ検出画素２２３内で隣の照射位置に移動する。
以上により、各検出画素２２３では、検出画素２２３の受光領域のうち、まだ２次電子ビーム１１の検出に使用されておらず、コントラストの平均値Ｃａｖｅが平均値閾値Ｔｈａｖｅより大きく、かつコントラストのばらつきＣｓｉｇがばらつき閾値Ｔｈｓｉｇより小さいシフト位置で２次電子ビーム１１の検出ができる。これにより、劣化画素の感度を改善させることができる。よって、マルチ検出器２２２の感度を修繕できる。図５及び図８に示したマルチ検出器２２２の感度修繕方法のフローは、実施の形態１と同様、検査対象基板１０１の検査処理を実施する前に毎回実施すると好適である。或いは、基板１０１毎ではなく、定期的に実施しても良い。そして、感度が修繕されたマルチ検出器２２２を使って、検査対象基板１０１の検査処理を行う。実施の形態２における検査方法の要部工程は、図１１と同様である。
以上のように、実施の形態２によれば、検出画素２２３の受光領域内のシフト位置を実施の形態１よりも適合化できる。よって、マルチビーム２０を用いて画像を取得する場合におけるマルチ検出器２２２の寿命を実施の形態１よりも高精度で延ばすことができる。そのため、検査装置１００の稼働率を向上させることができる。
実施の形態３．
実施の形態２では、例えば座標順で付与されたインデックス順に各インデックス番号のシフト候補位置（照射可能位置）が検出画素２２３の受光領域内のシフト位置に適合するかどうかを確認していく場合について説明した。しかし、適合化するシフト位置を探索する手法はこれに限るものではない。実施の形態３では、シフト位置の最適化を図る構成の他の態様について説明する。実施の形態３における検査装置１００の構成は、図１と同様である。また、実施の形態３におけるマルチ検出器の感度修繕方法の要部工程の一部は、図５と同様である。また、実施の形態３における検査方法の要部工程は図１１と同様である。以下、特に説明する点以外の内容は、実施の形態１若しくは２と同様である。
まずは、実施の形態１と同様、図５に示した検出感度が劣化した検出画素（劣化画素）の有無を判定する方法の各工程、言い換えれば、劣化画素の探索方法の各工程を実施する。これにより、どの検出画素２２３が劣化画素なのかがわかる。
図１６は、実施の形態３における照射位置調整回路の内部構成の一例を示すブロック図である。図１６において、実施の形態３における照射位置調整回路１３４内には、さらに、ソート処理部９６、選択部９７、判定部９８、及び変更部９９が追加配置された点以外は、図１４と同様である。シフト候補位置演算部７０、選択部７２、設定部７４、移動処理部７６、コントラスト演算部８０、平均値演算部８２、ばらつき演算部８４、平均値比較部８６、ばらつき比較部８８、判定部９０、変更部９２、ソート処理部９６、選択部９７、判定部９８、及び変更部９９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。シフト候補位置演算部７０、選択部７２、設定部７４、移動処理部７６、コントラスト演算部８０、平均値演算部８２、ばらつき演算部８４、平均値比較部８６、ばらつき比較部８８、判定部９０、変更部９２、ソート処理部９６、選択部９７、判定部９８、及び変更部９９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１７は、実施の形態３におけるマルチ検出器の感度修繕方法の要部工程の残部を示すフローチャート図である。図１７において、実施の形態２におけるマルチ検出器の感度修繕方法の残部は、シフト候補位置演算工程（Ｓ２１２）と、シフト候補位置選択工程（Ｓ２１４）と、照射位置移動工程（Ｓ２１６）と、スキャン工程（Ｓ２１８）と、コントラスト演算工程（Ｓ２２０）と、平均値演算工程（Ｓ２２２）と、ばらつき演算工程（Ｓ２２６）と、判定工程（Ｓ２３０）と、シフト候補位置変更工程（Ｓ２３２）と、ばらつきソート処理工程（Ｓ２５０）と、シフト候補位置選択工程（Ｓ２５２）と、判定工程（Ｓ２５４）と、判定工程（Ｓ２５６）と、判定工程（Ｓ２５８）と、変更工程（Ｓ２６０）と、シフト位置設定工程（Ｓ２７０）と、照射位置移動工程（Ｓ２７２）と、いう一連の工程を実施する。図１７の例では、図５に示したマルチ検出器２２２の感度修繕方法の要部工程の一部に続く、実施の形態３におけるマルチ検出器の感度修繕方法の残部を示している。
シフト候補位置演算工程（Ｓ２１２）と、シフト候補位置選択工程（Ｓ２１４）と、照射位置移動工程（Ｓ２１６）と、スキャン工程（Ｓ２１８）と、コントラスト演算工程（Ｓ２２０）と、平均値演算工程（Ｓ２２２）と、ばらつき演算工程（Ｓ２２６）と、の各工程の内容は、実施の形態２と同様である。
判定工程（Ｓ２３０）として、判定部９０は、現在設定されているインデックス番号ｉが最終番号のＮかどうかを判定する。インデックス番号ｉが最終番号のＮでない場合、シフト候補位置変更工程（Ｓ２３２）に進む。インデックス番号ｉが最終番号のＮである場合、ばらつきソート処理工程（Ｓ２５０）に進む。
シフト候補位置変更工程（Ｓ２３２）として、変更部９２は、現在設定されているインデックス番号ｉのシフト候補位置を、演算された複数のシフト候補位置の中から別の１つのシフト候補位置に変更する。ここでは、インデックス番号ｉに１を加算したインデックス番号のシフト位置に変更する。なお、シフト候補位置変更工程（Ｓ２３２）を実施する場合には、インデックス番号ｉがまだ最終番号のＮではなかったはずなので、シフト候補位置演算工程（Ｓ２１２）において複数のシフト候補位置が演算されていることは言うまでもない。
以上のようにして、演算されたすべてのシフト候補位置について、全検出画素２２３におけるコントラストの平均値Ｃａｖｅと、全検出画素２２３におけるコントラストのばらつきＣｓｉｇとを取得する。
ばらつきソート処理工程（Ｓ２５０）として、ソート処理部９６は、演算されたすべてのシフト候補位置について、コントラストのばらつきＣｓｉｇが小さい順に並び替えるソート処理を行う。そして、演算されたすべてのシフト候補位置について、コントラストのばらつきＣｓｉｇが小さい順に改めてインデックス番号ｉ’＝１〜Ｎを付与する。シフト候補位置の数は変わらないので、インデックス番号ｉ’は１〜Ｎの値をとる。
シフト候補位置選択工程（Ｓ２５２）として、選択部９７は、コントラストのばらつきＣｓｉｇが小さい順に並ぶ複数のシフト候補位置の中から、並び順に沿って１つのシフト候補位置を選択する。ここでは、インデックス番号ｉ’＝１を選択する。
判定工程（Ｓ２５４）として、平均値比較部８６は、演算されたコントラストの平均値Ｃａｖｅと平均値閾値Ｔｈａｖｅとを比較する。具体的には、平均値比較部８６は、インデックス番号ｉのシフト候補位置で各２次電子ビーム１１を検出した場合における全検出画素２２３におけるコントラストの平均値Ｃａｖｅが平均値閾値Ｔｈａｖｅより大きいかどうかを判定する。全検出画素２２３におけるコントラストの平均値Ｃａｖｅが平均値閾値Ｔｈａｖｅより大きい場合に、判定工程（Ｓ２５６）に進む。全検出画素２２３におけるコントラストの平均値Ｃａｖｅが平均値閾値Ｔｈａｖｅより大きくない場合に、判定工程（Ｓ２５８）に進む。
判定工程（Ｓ２５６））として、ばらつき比較部８８は、演算されたコントラストのばらつきＣｓｉｇとばらつき閾値Ｔｈｓｉｇとを比較する。具体的には、ばらつき比較部８８は、インデックス番号ｉ’のシフト候補位置で各２次電子ビーム１１を検出した場合における全検出画素２２３におけるコントラストのばらつきＣｓｉｇがばらつき閾値Ｔｈｓｉｇより小さいかどうかを判定する。全検出画素２２３におけるコントラストのばらつきＣｓｉｇがばらつき閾値Ｔｈｓｉｇより小さい場合に、シフト位置設定工程（Ｓ２７０）に進む。全検出画素２２３におけるコントラストのばらつきＣｓｉｇがばらつき閾値Ｔｈｓｉｇより小さくない場合に、判定工程（Ｓ２５８）に進む。
判定工程（Ｓ２５８）として、判定部９８は、現在設定されているインデックス番号ｉ’が最終番号のＮかどうかを判定する。インデックス番号ｉ’が最終番号のＮでない場合、変更工程（Ｓ２６０）に進む。インデックス番号ｉ’が最終番号のＮである場合、マルチ検出器２２２の交換を促すアラームを出力して終了する。
変更工程（Ｓ２６０）として、変更部９９は、現在設定されているインデックス番号ｉ’のシフト候補位置を、コントラストのばらつきＣｓｉｇが小さい順に並ぶ複数のシフト候補位置の中から、並び順に沿って別の１つのシフト候補位置に変更する。ここでは、インデックス番号ｉ’に１を加算したインデックス番号のシフト候補位置に変更する。
そして、判定工程（Ｓ２５４）に戻り、判定工程（Ｓ２５４）において全検出画素２２３におけるコントラストの平均値Ｃａｖｅが平均値閾値Ｔｈａｖｅより大きいと判定されるまで、若しくは判定工程（Ｓ２５８）においてインデックス番号ｉ’が最終番号のＮであると判定されるまで、判定工程（Ｓ２５４）から変更工程（Ｓ２６０）までの各工程を繰り返す。以上により、コントラストの平均値Ｃａｖｅが平均値閾値Ｔｈａｖｅより大きく、かつコントラストのばらつきＣｓｉｇがばらつき閾値Ｔｈｓｉｇより小さいシフト候補位置をコントラストのばらつきＣｓｉｇが小さい順に探索できる。
シフト位置設定工程（Ｓ２７０）として、設定部７４は、少なくとも１つの検出画素２２３の感度が劣化している場合に、複数の検出画素２２３へのマルチ２次電子ビーム３００の照射位置の移動先をそれぞれ対応する同じ検出画素２２３内に設定する。具体的には、設定部７４は、コントラストの平均値Ｃａｖｅの比較結果とコントラストのばらつきＣｓｉｇの比較結果とに基づいて、マルチ２次電子ビーム３００の照射位置の移動先をそれぞれ対応する検出画素内に設定する。さらに言えば、設定部７４は、コントラストのばらつきＣｓｉｇが小さい照射位置が優先して選択され、コントラストの平均値Ｃａｖｅが平均値閾値Ｔｈａｖｅより大きく、かつコントラストのばらつきＣｓｉｇがばらつき閾値Ｔｈｓｉｇより小さいシフト候補位置の座標にシフト位置の座標を最終的に設定する。
照射位置移動工程（Ｓ２７２）として、移動処理部７６は、検出器駆動制御回路１３６に検出ステージ２２１を移動させる制御信号を出力する。そして、検出器駆動制御回路１３６は、検出ステージ２２１（移動部の一例）を移動させることで、機械的にマルチ２次電子ビーム３００に対する複数の検出画素２２３の配置位置を移動させる。検出ステージ２２１の移動によって、複数の検出画素２２３へのマルチ２次電子ビーム３００の照射位置を検出画素２２３の受光領域内でシフト位置に移動させる。若しくは、移動処理部７６は、偏向制御回路１２８に偏向器２２８の偏向位置を移動させる制御信号を出力する。そして、偏向制御回路１２８は、偏向器２２８（移動部の他の一例）の偏向位置を移動させることで、電磁光学的に複数の検出画素２２３へのマルチ２次電子ビーム３００の照射位置をシフト位置に移動させても良い。いずれにしても、ここでは、各２次電子ビーム１１が照射する同じ検出画素２２３内で照射位置が切り替わるように照射位置を移動させる。その結果、Ｓ２７０で指定した位置、例えば図１０の例に示すように、各検出画素２２３における２次電子ビーム１１の照射位置が同じ検出画素２２３内で隣の照射位置に移動する。
以上により、各検出画素２２３では、検出画素２２３の受光領域のうち、まだ２次電子ビーム１１の検出に使用されておらず、コントラストの平均値Ｃａｖｅが平均値閾値Ｔｈａｖｅより大きく、かつコントラストのばらつきＣｓｉｇがばらつき閾値Ｔｈｓｉｇより小さいシフト位置で２次電子ビーム１１の検出ができる。これにより、劣化画素の感度を改善させることができる。よって、マルチ検出器２２２の感度を修繕できる。図５及び図８に示したマルチ検出器２２２の感度修繕方法のフローは、実施の形態１と同様、検査対象基板１０１の検査処理を実施する前に毎回実施すると好適である。或いは、基板１０１毎ではなく、定期的に実施しても良い。そして、感度が修繕されたマルチ検出器２２２を使って、検査対象基板１０１の検査処理を行う。実施の形態２における検査方法の要部工程は、図１１と同様である。
以上のように、実施の形態３によれば、コントラストのばらつきＣｓｉｇが小さい順にシフト候補位置を探索できる。よって、検出画素２２３の受光領域内のシフト位置を実施の形態２よりも最適化できる。よって、マルチビーム２０を用いて画像を取得する場合におけるマルチ検出器２２２の寿命を実施の形態２よりも高精度で延ばすことができる。そのため、検査装置１００の稼働率を向上させることができる。
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、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、評価パターン測定回路１３０、劣化画素探索回路１３２、及び照射位置調整回路１３４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。
１０ 区画
１１，１２ ２次電子ビーム
１３ 図形パターン
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
５０ コントラスト演算部
５２ 比較部
５４ 記憶装置
５６ 画素指定部
５８ 判定部
６０ シフト処理部
６２ コントラスト演算部
６４ 比較部
６６ 劣化判定部
７０ シフト候補位置演算部
７２ 選択部
７４ 設定部
７６ 移動処理部
８０ コントラスト演算部
８２ 平均値演算部
８４ ばらつき演算部
８６ 平均値比較部
８８ ばらつき比較部
９０ 判定部
９２ 変更部
９６ ソート処理部
９７ 選択部
９８ 判定部
９９ 変更部
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
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
１３０ 評価パターン測定回路
１３２ 劣化画素探索回路
１３４ 照射位置調整回路
１３６ 検出器駆動制御回路
１４２ ステージ駆動機構
１４４，１４６ ＤＡＣアンプ
１５０ 画像取得機構
１６０ 制御系回路
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 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 ビームセパレーター
２１６ ミラー
２１７ 評価マーク
２２１ 検出ステージ
２２２ マルチ検出器
２２３ 検出画素
２２４，２２６ 投影レンズ
２２８ 偏向器
３００ マルチ２次電子ビーム
３３０ 検査領域
３３２ チップ

Claims (6)

  1. パターンが形成された試料を載置するステージと、
    前記試料にマルチ１次電子ビームを照射するマルチビームカラムと、
    前記マルチ１次電子ビームが前記試料に照射されることにより生じるマルチ２次電子ビームのうち、それぞれが対応する２次電子ビームの照射を受けると共に前記２次電子ビームの照射を受けることが可能な領域が前記２次電子ビームの照射スポットサイズよりも広くなるように形成された複数の検出画素を有する、前記マルチ２次電子ビームを検出するマルチ検出器と、
    前記マルチ検出器により検出された前記マルチ２次電子ビームの情報を用いて、前記パターンを検査する検査部と、
    前記複数の検出画素への前記マルチ２次電子ビームの照射位置を移動させる移動部と、
    前記複数の検出画素のうち少なくとも１つの検出画素の感度が劣化しているかどうかを判定する劣化判定部と、
    前記少なくとも１つの検出画素の感度が劣化している場合に、前記複数の検出画素への前記マルチ２次電子ビームの照射位置の移動先をそれぞれ対応する同じ検出画素内に設定する設定部と、
    を備えたことを特徴とするマルチビーム検査装置。
  2. 評価パターンを用いて、前記評価パターンを前記マルチ１次電子ビームで走査して得られるマルチ２次電子ビームを前記マルチ検出器によって検出した場合における検出結果から前記複数の検出画素の検出画素毎に２次電子ビーム像のコントラストを演算する第１のコントラスト演算部と、
    前記検出画素毎に、演算されたコントラストと予め取得された基準コントラストとを比較して、比較結果に基づいて、前記感度が劣化している可能性がある劣化検出画素候補の有無を判定する第１の比較部と、
    前記劣化検出画素候補が存在する場合に、前記マルチ２次電子ビームの各２次電子ビームが照射する検出画素をシフトさせるシフト処理部と、
    前記劣化検出画素候補に対して、前記検出画素がシフトされた状態で、前記評価パターンを前記マルチ１次電子ビームで走査して得られるマルチ２次電子ビームを前記マルチ検出器によって検出した場合における前記劣化検出画素候補の検出結果から２次電子ビーム像のコントラストを演算する第２のコントラスト演算部と、
    前記劣化検出画素候補に対して、演算されたコントラストと予め取得された前記基準コントラストとを比較する第２の比較部と、
    をさらに備え、
    前記劣化判定部は、前記検出画素がシフトされた状態で得られた前記劣化検出画素候補の比較結果に基づいて、前記劣化検出画素候補の感度が劣化しているかどうかを判定することを特徴とする請求項１記載のマルチビーム検査装置。
  3. 前記移動部は、前記マルチ２次電子ビームの照射位置をそれぞれ対応する検出画素内で少なくとも１回移動させ、
    前記マルチ２次電子ビームの照射位置が前記少なくとも１回移動させられた各状態で、評価パターンを用いて、前記評価パターンを前記マルチ１次電子ビームで走査して得られるマルチ２次電子ビームを前記マルチ検出器によって検出した場合における検出結果から前記複数の検出画素の検出画素毎に２次電子ビーム像のコントラストを演算するコントラスト演算部と、
    前記複数の検出画素の全検出画素における前記コントラストの平均値を演算する平均値演算部と、
    演算されたコントラストの平均値と平均値閾値とを比較する平均値比較部と、
    前記複数の検出画素の全検出画素における前記コントラストのばらつきを演算するばらつき演算部と、
    演算されたコントラストのばらつきとばらつき閾値とを比較するばらつき比較部と、
    をさらに備え、
    前記設定部は、前記平均値の比較結果と前記ばらつきの比較結果とに基づいて、前記マルチ２次電子ビームの照射位置の移動先をそれぞれ対応する検出画素内に設定することを特徴とする請求項１記載のマルチビーム検査装置。
  4. 前記移動部は、機械的に前記マルチ２次電子ビームに対する前記複数の検出画素の配置位置を移動させることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のマルチビーム検査装置。
  5. 前記移動部は、電磁光学的に前記複数の検出画素への前記マルチ２次電子ビームの照射位置を移動させることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のマルチビーム検査装置。
  6. マルチ１次電子ビームが評価パターンに照射されることにより生じるマルチ２次電子ビームを、それぞれが対応する２次電子ビームの照射を受けると共に前記２次電子ビームの照射を受けることが可能な領域が前記２次電子ビームの照射スポットサイズよりも広くなるように形成された複数の検出画素を有するマルチ検出器によって検出する工程と、
    前記複数の検出画素のうち少なくとも１つの検出画素の感度が劣化しているかどうかを判定する工程と、
    前記少なくとも１つの検出画素の感度が劣化している場合に、前記複数の検出画素への前記マルチ２次電子ビームの照射位置をそれぞれ対応する検出画素内で移動させる工程と、
    前記少なくとも１つの検出画素の感度が劣化している場合に、前記複数の検出画素への前記マルチ２次電子ビームの照射位置の移動先をそれぞれ対応する同じ検出画素内に設定する工程と、
    を備えたことを特徴とするマルチ検出器の感度修繕方法。
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