JP2020085838A - 電子ビーム検査装置 - Google Patents

Abstract

【目的】数か所の点で支持される、表面全体が絶縁体である基板についても検査領域全体の電位を一定にすることが可能な装置を提供する。【構成】本発明の一態様の検査装置１００は、ステージ１０５と、ステージ上に配置され、図形パターンが形成された、少なくとも表面が絶縁体の基板を複数の点で支持する複数の支持ピン２２６と、基板上に電子ビームを入射させる光学系と、電子ビームが入射する基板の入射面とは反対の裏面側に隙間を空けて配置された平板電極２２４と、電子ビームが基板に入射させられることに起因して、基板から放出される２次電子を検出する検出器２２２と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電子ビーム検査装置に関する。例えば、電子線を照射して放出されるパターンの２次電子画像を用いてパターンの欠陥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。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。このため、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。撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。

上述したパターン検査装置には、レーザ光を検査対象基板に照射して、この透過像或いは反射像を撮像する装置の他、検査対象基板上を電子ビームで走査（スキャン）して、電子ビームの照射に伴い検査対象基板から放出される２次電子を検出して、パターン像を取得する検査装置の開発も進んでいる。電子ビームを用いた検査装置では、さらに、マルチビームを用いた装置の開発も進んでいる。ここで、電子線画像を取得する場合に、電子ビームの照射によって検査対象基板表面が帯電してしまう。このため、放出される２次電子量が変動してしまい、得られる画像精度が劣化してしまう。かかる問題を解消するには、適切なランディングエネルギーのビームを被検査対象基板に照射することが必要となる。ランディングエネルギーの調整には、例えば、照射する電子ビームの加速電圧を変えるといった手法が考えられる。その他に、例えば、検査対象基板にリターディング電圧を印加するといった手法が考えられる。取得されるパターン像の解像性の劣化を抑制する観点からは、後者のリターディング電圧を印加するといった手法を採用することが望ましい。

ここで、半導体ウェハの裏面全体を載置する保持装置にリターディングケーブルを接続して、保持装置を介して半導体ウェハにリターディング電位を印加するといった手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、基板を、例えば、３点支持するステージでは、基板周囲の３点のピンからリターディング電位が試料に印加されることになる。半導体ウェハとは異なり、例えば、ナノインプリント用のテンプレートのように、材料が石英といった表面全体が絶縁体の基板である場合、基板周囲からの電位印加では、基板の表面に電位勾配が生じてしまう。このため、基板の検査領域全体の電位を一定にすることが困難である。基板表面の特定の位置の電位を基板周囲から印加される電位により調整するためには、大きな電位と、基板面上の位置に応じて可変する電位制御とが必要になってしまう。このため、裏面全体ではなく、いくつかの点で支持される、表面全体が絶縁体である基板についても検査領域全体の電位を一定にする手法の確立が望まれている。

特開２０１０−０３３７２４号公報

そこで、本発明の一態様は、数か所の点で支持される、表面全体が絶縁体である基板についても検査領域全体の電位を一定にすることが可能な装置を提供する。

本発明の一態様の電子ビーム検査装置は、
ステージと、
ステージ上に配置され、図形パターンが形成された、少なくとも表面が絶縁体の基板を複数の点で支持する複数の支持部材と、
基板上に電子ビームを入射させる光学系と、
電子ビームが入射する基板の入射面とは反対の裏面側に隙間を空けて配置された平板電極と、
電子ビームが基板に入射させられることに起因して、基板から放出される２次電子を検出する検出器と、
を備えたことを特徴とする。

また、平板電極は、基板の検査領域全体よりも大きいと好適である。

また、平板電極は、平板電極内に基板の検査領域全体がオーバーラップするように配置されると好適である。

また、基板の入射面での電子エネルギーが、０ｋｅＶより大きく、加速電圧下の電子エネルギー値以下までの範囲となる電位を平板電極に印加する電位印加部をさらに備えると好適である。

また、複数の支持部材は、ステージ上に配置され、平板電極の外側で基板を支持すると好適である。

また、複数の支持部材は、絶縁性材料により構成されると好適である。

また、基板として、ナノインプリント用のテンプレートと、フォトマスクとの一方が用いられると好適である。

本発明の一態様によれば、数か所の点で支持される、表面全体が絶縁体である基板についても検査領域全体の電位を一定にできる。よって、帯電の影響を抑制した電子線画像を取得できる。

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における基板周辺の配置構成を説明するための図である。 実施の形態１における電位勾配と電子エネルギー勾配の一例を示す図である。 実施の形態１における基板面の電子エネルギーと平板電極電位との関係を示す図である。 実施の形態１における平板電極へのリターディング電位の印加により生じる基板表面の電位分布を説明するための図である。 実施の形態１における基板の領域の一例を説明するための図である。 実施の形態１における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における比較回路内の構成の一例を示す構成図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。図１において、基板に形成されたパターンを検査する検査装置１００は、電子ビーム検査装置の一例である。検査装置１００は、画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０を備えている。画像取得機構１５０は、電子ビームカラム１０２（電子鏡筒）及び検査室１０３を備えている。電子ビームカラム１０２内には、電子銃２０１、電磁レンズ２０２、ブランキング偏向器２１２、制限アパーチャ基板２０６、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、主偏向器２０８、副偏向器２０９、及び検出器２２２が配置されている。

検査室１０３内には、少なくともＸＹＺ方向に移動可能なステージ１０５が配置される。ステージ１０５上には、検査対象となる基板１０１（試料）が配置される。基板１０１には、ナノインプリント用のテンプレート、及び露光用のフォトマスクが含まれる。かかる基板の材料は、例えば、石英等の絶縁物で作製されており、表面全体が絶縁物である場合がある。特に、ナノインプリント用のテンプレートは、全体が絶縁物で構成されるのが通常である。基板１０１には複数の図形パターンが形成されている。以下、基板１０１がテンプレートである場合を主として説明する。基板１０１は、例えば、パターン形成面を上側に向けてステージ１０５上に配置された複数の支持ピン２２６（支持部材）によって複数の点で支持されている。例えば、３つの支持ピン２２６によって、基板１０１裏面の外周部が３点支持される。また、ステージ１０５上には、検査室１０３の外部に配置されたレーザ測長システム１２２から照射されるレーザ測長用のレーザ光を反射するミラー２１６が配置されている。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、パターンメモリ１２３に接続される。

また、ステージ１０５上には、複数の支持ピン２２６（支持部材）によって支持された基板１０１の裏面と隙間を空けて、平板電極２２４が配置される。

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、電位印加回路１４０、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１４６は、主偏向器２０８に接続され、ＤＡＣアンプ１４４は、副偏向器２０９に接続される。

また、パターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。また、ステージ１０５は、ステージ制御回路１１４の制御の下に駆動機構１４２により駆動される。駆動機構１４２では、例えば、ステージ座標系におけるＸ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系が構成され、ＸＹθ方向にステージ１０５が移動可能となっている。これらの、図示しないＸモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。ステージ１０５は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。さらに、駆動機構１４２では、例えば、ピエゾ素子等を用いて、Ｚ方向（高さ方向）にステージ１０５を移動可能に制御している。そして、ステージ１０５の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。レーザ測長システム１２２は、ミラー２１６からの反射光を受光することによって、レーザ干渉法の原理でステージ１０５の位置を測長する。

電磁レンズ２０２、及び電磁レンズ２０７（対物レンズ）は、レンズ制御回路１２４により制御される。また、ブランキング偏向器２１２は、２極以上の電極により構成され、電極毎に図示しないＤＡＣアンプを介してブランキング制御回路１２６により制御される。副偏向器２０９は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１４４を介して偏向制御回路１２８により制御される。主偏向器２０８は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１４６を介して偏向制御回路１２８により制御される。

電子銃２０１には、図示しない高圧電源回路が接続され、電子銃２０１内の図示しないフィラメント（カソード）と引出電極（アノード）間への高圧電源回路からの加速電圧の印加と共に、別の引出電極（ウェネルト）の電圧の印加と所定の温度のカソードの加熱によって、カソードから放出された電子群が所望の加速電圧で加速させられ、所定の電子エネルギーを持った電子ビーム２００となって放出される。

ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。

次に、検査装置１００における画像取得機構１５０の動作について説明する。

電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、電磁レンズ２０２によって屈折させられ、中間像およびクロスオーバーを形成しながら、電磁レンズ２０７（対物レンズ）に進む。そして、電磁レンズ２０７は、電子ビーム２００を基板１０１にフォーカス（合焦）する。対物レンズ２０７により基板１０１（試料）面上に焦点が合わされた（合焦された）電子ビーム２００は、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって偏向され、基板１０１上の所望の位置に照射される。ここで、ステージ１０５が連続移動しながら電子ビーム２００を基板１０１に照射する場合、電子ビーム２００の照射位置がステージ１０５の移動に追従するように主偏向器２０８による偏向によるトラッキング動作が行われる。

なお、ブランキング偏向器２１２によって、電子ビーム２００が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、ブランキング偏向器２１２によって偏向されなかった電子ビーム２００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が制御される。このように、制限アパーチャ基板２０６は、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電子ビーム２００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を通過したビームにより、検査用（画像取得用）の電子ビーム２００が形成される。

基板１０１の所望する位置に電子ビーム２００が照射されると、かかる電子ビーム２００が照射されたことに起因して基板１０１から電子ビーム２００（１次電子ビーム）に対応する、２次電子（２次電子ビーム３００）が放出される。なお、２次電子ビーム３００には、反射電子が含まれていても構わない。

基板１０１から放出された２次電子ビーム３００は、検出器２２２に投影される。検出器２２２は、投影された２次電子ビーム３００を検出する。検出器２２２にて検出された２次電子画像データとなる強度信号は、検出回路１０６に出力される。検出器２２２は、図１の例では、平板電極に形成されているが、これに限るものではない。例えば、中心部が開口し、下向きに広がった半球椀状であっても構わない。

図２は、実施の形態１における基板周辺の配置構成を説明するための図である。図２において、−Ｍ（ｋＶ）の加速電圧Ａｃｃで加速されて、Ｌ（ｋｅＶ）の電子エネルギーＥを持った電子ビーム２００が電子銃２０１から放出される。そして、電子ビーム２００は、電磁レンズ２０２，２０７といった電子光学系により、基板１０１上の検査領域１０に入射させられる。電磁レンズ２０２，２０７といった電子光学系をグランド（ＧＮＤ）電位（０ｋＶ）に維持した場合、電子ビーム２００は、電子銃２０１から放出された時点のＬ（ｋｅＶ）の電子エネルギーＥを実質的に保ったまま基板１０１上に入射することになる。実施の形態１における基板１０１は少なくとも表面が絶縁体で構成されるので、電子ビーム２００の照射によって、表面が帯電することがあり得る。基板１０１表面が帯電してしまうと、放出される２次電子量が変動してしまい、得られる検出信号が誤差を含み画像精度が劣化してしまう。このため、基板１０１表面に入射する１次電子の量に対して放出される２次電子の量を一定に保つことが必要となる。このためには、基板１０１表面に入射するときの１次電子の電子エネルギーであるランディングエネルギーが適切な状態である必要がある。言い換えれば、適切なランディングエネルギーの１次電子ビーム２００を被検査対象基板１０１に照射することが必要となる。そこで、基板１０１に負のリターディング電位を印加してランディングエネルギーを調整することが検討される。この場合、図２の例に示すように、基板１０１は例えば３つの支持ピン２２６によって外周部が３点支持されているので、３つの支持ピン２２６から基板外周部にリターディング電位を印加することになる。しかしながら、例えば、ナノインプリント用のテンプレートのように、材料が石英といった表面全体が絶縁体の基板１０１である場合、基板周囲からの電位印加では、基板１０１の表面に電位勾配が生じてしまう。このため、基板１０１の検査領域１０全体の電位を一定にすることが困難である。基板１０１表面の特定の位置の電位を基板１０１周囲から印加される電位により調整するためには、大きな電位と、基板１０１面上の位置に応じて可変する電位制御とが必要になってしまう。そこで、実施の形態１では、複数の支持ピン２２６により支持された基板１０１の入射面とは反対の裏面側に隙間を空けて平板電極２２４を配置する。

図３は、実施の形態１における電位勾配と電子エネルギー勾配の一例を示す図である。まず、図２に示すように、電磁レンズ２０７（対物レンズ）下面から基板１０１表面までの距離をｔ１、基板１０１の厚さをｔ２、基板１０１裏面から平板電極２２４までの距離をｔ３とする。図３において、一方の縦軸に電位（ｋＶ）を示し、他方の縦軸に電子エネルギー（ｋｅＶ）を示す。また、図３において、横軸に、対物レンズ下面からの距離を示す。図３では、ある負のリターディング電位−ｍ（ｋＶ）を平板電極２２４に印加した場合における各位置での電位と電子エネルギーとを示している。図３において、グラフＡは、電子エネルギーを示し、グラフＢは電位を示す。図３の例では、電磁レンズ２０７（対物レンズ）をグランド（ＧＮＤ）電位（０ｋＶ）に維持した場合、電磁レンズ２０７の下面において、電子ビーム２００は、電子銃２０１から放出された時点のＬ（ｋｅＶ）の電子エネルギーＥを実質的に保つ。かかる状態において、負のリターディング電位−ｍ（ｋＶ）を平板電極２２４に印加することで、電磁レンズ２０７（対物レンズ）から平板電極２２４までの間で、グラフＢに示すように、距離ｔ１の真空下での隙間、厚さｔ２の誘電率εの基板１０１、及び距離ｔ３の真空下での隙間に応じた電位勾配が生じる。そして、かかる電位勾配に応じてグラフＡに示すように電子エネルギーＥが減少していく。そして、実施の形態１では、上述した適切なランディングエネルギー値Ｃ（ｋｅＶ）になるように平板電極２２４に印加する負のリターディング電位−ｍ（ｋＶ）を調整する。

また、実施の形態１において、基板１０１の検査領域１０全体よりも大きい平板電極２２４を配置する。そして、平板電極２２４内に基板１０１の検査領域１０全体がオーバーラップするように平板電極２２４は、配置される。これにより、平板電極２２４により生じる電界（電場）のうち均一電界部分の影響を検査領域１０全体に与えることができる。図２の例では、基板１０１の検査領域１０の矩形の１辺のサイズｄ１に対して、サイズｄ１よりも大きいサイズｄ２を１辺にもつ矩形の平板電極２２４を配置する。平板電極２２４は矩形盤形状に限るものではなく、サイズｄ１よりも大きいサイズｄ２を直径にした円盤形状であっても好適である。なお、より好ましくは、検査領域１０との重なり部分の周囲に、基板１０１表面から平板電極２２４表面までの距離（ｔ２＋ｔ３）と同様のサイズ分のマージンが残るサイズに、平板電極２２４を形成すると良い。これにより、十分な均一電界を検査領域１０全体に与えることができる。また、ステージ１０５上に配置された複数の支持ピン２２６は、平板電極２２４の外側で基板１０１を支持する。これにより、平板電極２２４内に電界を歪める原因となり得る支持ピン２２６の通過孔等の形成を不要にできる。さらに、絶縁性材料により複数の支持ピン２２６を構成することで、支持ピン２２６による電界の乱れを回避できる。

図４は、実施の形態１における基板面の電子エネルギーと平板電極電位との関係を示す図である。図４において、縦軸に基板面の電子エネルギーを示し、横軸に平板電極電位を示す。基板１０１表面に帯電が生じていない場合、基板１０１表面に入射する１次電子ビーム２００を減速させる必要はない。よって、かかる場合には、加速電圧下の電子エネルギー値Ｌ（ｅｋＶ）のまま入射させても構わない。一方、２次電子を発生させるためには、ゼロよりも大きい電子エネルギーで１次電子ビーム２００を入射させる必要がある。よって、電位印加回路１４０（電位印加部）は、適切なランディングエネルギー値Ｃ（ｋｅＶ）として、基板１０１の入射面での電子エネルギーが、０ｋｅＶより大きく、加速電圧下の電子エネルギー値Ｌ（ｅｋＶ）以下までの範囲となる電位−ｍ（ｅＶ）を平板電極２２４に印加すればよい。具体的な電位−ｍ（ｅＶ）の値は、基板１０１面の帯電状況に応じて適宜設定すればよい。

図５は、実施の形態１における平板電極へのリターディング電位の印加により生じる基板表面の電位分布を説明するための図である。実施の形態１における検査装置１００は、ステージ１０５を移動させながらスキャン動作を行う。このため、１次電子ビーム２００の軌道中心軸（光軸）は変わらない。よって、ステージ１０５の移動範囲となる検査領域１０全体で均一な電位が生じていれば良い。実施の形態１では、上述したように、平板電極２２４内に基板１０１の検査領域１０全体がオーバーラップするように平板電極２２４が配置される。よって、図５に示すように、いくつかの点（例えば３点）で支持される、表面全体が絶縁体である基板１０１の検査領域１０全体の電位を一定にできる。

図６は、実施の形態１における基板の領域の一例を説明するための図である。図６において、基板１０１がナノインプリント用のテンプレートである場合、テンプレートの検査領域１０には、複数の図形パターンが形成されている。検査領域１０は、例えばｙ方向（第１の方向）に向かって所定の幅Ｄ１（第１の幅）で複数のストライプ領域２０に分割される。画像取得機構１５０によるスキャン動作は、例えば、ストライプ領域２０毎に実施される。各ストライプ領域２０は、長手方向に向かって複数のフレーム３０に分割される。例えば、幅Ｄ２の矩形（例えば正方形）の領域に分割される。幅Ｄ２は、例えば、ストライプ領域２０の幅Ｄ１と同じであっても構わない。実施の形態１では、かかるフレーム３０が単位検査領域となる。対象となるフレーム３０へのビームの移動は、主偏向器２０８による偏向によって行われる。

そして、画像取得機構１５０は、ストライプ領域２０毎に、ステージ１０５の移動に伴って、電子ビーム２００を用いてｙ方向のスキャンライン３１のスキャン動作を繰り返しながら、ｙ方向に直交するストライプ領域２０の長手方向となるｘ方向（第２の方向）にスキャン動作を進める。例えば、１列目のスキャンライン３１はｙ方向に進み、２列目のスキャンライン３１は−ｙ方向に進むといった列ごとに向きを変えて蛇行しながらスキャン動作を進めていくと好適である。ビームの移動は、副偏向器２０９による偏向によって行われる。１フレーム３０あたり、例えば、２５６本のスキャンライン３１をスキャンする。かかる動作を繰り返し、ストライプ領域２０内を順に照射していく。１つのストライプ領域２０のスキャンが終了したら、ステージ１０５の移動或いは／及び主偏向器２０８による偏向によって照射位置が次のストライプ領域２０へと移動する。

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、リターディング電位印加工程（Ｓ１０２）と、被検査画像取得工程（Ｓ１０４）と、参照画像作成工程（Ｓ２０２）と、位置合わせ工程（Ｓ２０６）と、比較工程（Ｓ２０８）と、いう一連の工程を実施する。

リターディング電位印加工程（Ｓ１０２）として、電位印加回路１４０（電位印加部）は、適切なランディングエネルギー値Ｃ（ｋｅＶ）として、０ｋｅＶより大きく、加速電圧下の電子エネルギー値Ｌ（ｅｋＶ）以下までの範囲で適切なランディングエネルギー値Ｃ（ｋｅＶ）となる電位−ｍ（ｅＶ）を平板電極２２４に印加する。具体的な電位−ｍ（ｅＶ）の値は、基板１０１面の帯電状況に応じて適宜設定すればよい。

被検査画像取得工程（Ｓ１０４）として、画像取得機構１５０は、ストライプ領域２０毎に、ステージ１０５の移動に伴って、電子ビーム２００を用いてｙ方向のスキャンライン３１のスキャン動作を繰り返しながら、ｘ方向にスキャン動作を進めることによりストライプ領域２０の電子光学画像データを取得する。スキャン動作の仕方は上述した通りである。検出器２２２によって検出された２次電子の検出データ（測定画像：電子光学画像：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、パターンメモリ１２３に格納される。そして、得られた測定画像データは、位置回路１０７からの各位置を示す情報と共に、比較回路１０８に転送される。

参照画像作成工程（Ｓ２０２）として、参照画像作成回路１１２は、複数の図形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に形成された複数の図形パターンの転写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、フレーム３０の画像展開を行って設計画像（展開画像）を作成する。具体的には、以下のように動作する。まず、記憶装置１０９から制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、この読み出された設計パターンデータに定義された各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換（展開）する。

ここで、設計パターンデータに定義される図形は、例えば長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納されている。

かかる図形データとなる設計パターンデータが参照画像作成回路１１２に入力されると図形ごとのデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないし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、フィルタ関数Ｆを使ってフィルタ処理を施す。これにより、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである設計画像データを補正測定画像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に出力される。

図８は、実施の形態１における比較回路内の構成の一例を示す構成図である。図８において、比較回路１０８内には、磁気ディスク装置等の記憶装置５２，５６、位置合わせ部５７、及び比較部５８が配置される。位置合わせ部５７、及び比較部５８といった各「〜部」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「〜部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。位置合わせ部５７、及び比較部５８内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度図示しないメモリ、或いはメモリ１１８に記憶される。

比較回路１０８内では、転送された測定画像データ（電子光学画像データ）が、フレーム３０毎のフレーム画像として記憶装置５６に一時的に格納される。また、転送された参照画像データが、記憶装置５２に一時的に格納される。

位置合わせ工程（Ｓ２０６）として、位置合わせ部５７は、被検査画像となるフレーム画像と、当該フレーム画像に対応する参照画像とを読み出し、画素より小さいサブ画素単位で、両画像を位置合わせする。例えば、最小２乗法で位置合わせを行えばよい。画素サイズとして、例えば、電子ビーム２００の各ビームサイズと同程度のサイズの領域に設定されると好適である。

比較工程（Ｓ２０８）として、比較部５８は、フレーム画像（電子光学画像データ）と参照画像とを比較する。比較部５８は、所定の判定条件に従って画素毎に両者を比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素毎の階調値差が判定閾値Ｔｈよりも大きければ欠陥と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置１０９、モニタ１１７、若しくはメモリ１１８に出力される、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。

以上のように、実施の形態１によれば、数か所の点（例えば３点）で支持される、表面全体が絶縁体である基板についても検査領域全体の電位を一定にできる。よって、帯電の影響を抑制した電子線画像を取得できる。

以上の説明において、一連の「〜回路」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「〜回路」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録されればよい。例えば、位置回路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、及び偏向制御回路１２８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、上述した例では、シングルビームでスキャンする構成について説明したが、マルチビームを用いてスキャンする構成に適用しても良い。

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画像取得装置、電子ビーム画像取得方法、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。

１０ 検査領域
２０ ストライプ領域
３０ フレーム
３１ スキャンライン
５２，５６ 記憶装置
５７ 位置合わせ部
５８ 比較部
１００ 検査装置
１０１ 基板
１０２ 電子ビームカラム
１０３ 検査室
１０５ ステージ
１０６ 検出回路
１０７ 位置回路
１０８ 比較回路
１０９ 記憶装置
１１０ 制御計算機
１１２ 参照画像作成回路
１１３ 画像補正回路
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 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
１４０ 電位印加回路
１４２ 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 電磁レンズ，２０７ 電磁レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１２ ブランキング偏向器
２０６ 制限アパーチャ基板
２１６ ミラー
２２２ 検出器
２２４ 平板電極
２２６ 支持ピン

Claims (7)

1. ステージと、
   前記ステージ上に配置され、図形パターンが形成された、少なくとも表面が絶縁体の基板を複数の点で支持する複数の支持部材と、
   前記基板上に電子ビームを入射させる光学系と、
   前記電子ビームが入射する前記基板の入射面とは反対の裏面側に隙間を空けて配置された平板電極と、
   前記電子ビームが前記基板に入射させられることに起因して、前記基板から放出される２次電子を検出する検出器と、
   を備えたことを特徴とする電子ビーム検査装置。
2. 前記平板電極は、前記基板の検査領域全体よりも大きい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. 前記平板電極は、前記平板電極内に前記基板の検査領域全体がオーバーラップするように配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の電子ビーム検査装置。
4. 前記基板の前記入射面での電子エネルギーが、０ｋｅＶより大きく、加速電圧下の電子エネルギー値以下までの範囲となる電位を前記平板電極に印加する電位印加部をさらに備えた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検査装置。
5. 前記複数の支持部材は、前記ステージ上に配置され、前記平板電極の外側で前記基板を支持することを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の電子ビーム検査装置。
6. 前記複数の支持部材は、絶縁性材料により構成されることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の電子ビーム検査装置。
7. 前記基板として、ナノインプリント用のテンプレートと、フォトマスクとの一方が用いられることを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の電子ビーム検査装置。