JP2024075409A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な装置で高精度にデフォーカスの検出及びフォーカス位置の調整を行える検査装置を提供する。【解決手段】 一実施形態による検査装置は、試料が載置されるステージと、画像取得回路と、推定回路と、ステージ制御回路と、比較回路と、を含む。画像取得回路は、試料の複数のサブ領域を含んだ第１領域に向けて照射された複数の電子ビームによって発生する二次電子に基づく複数の検査画像を取得する。推定回路は、複数のサブ領域にそれぞれ形成されるパターンを示す複数の参照画像と、複数の検査画像と、の位置のずれの量に基づいて第１領域に照射された複数の電子ビームのアレイの回転の量を推定する。ステージ制御回路は、回転の量に基づいて、試料の第２領域に照射される複数の電子ビームのフォーカス位置を制御する。比較回路は、複数の参照画像と複数の検査画像を比較する。【選択図】 図６

Description

本発明の実施形態は、検査装置に関する。

半導体デバイスの製造工程では、露光装置を用いて、半導体基板（「ウェハ」とも称される）の上方に形成された感光材層（レジスト）にパターンが転写され、エッチング工程などを通して絶縁体及び導電帯等の微細なパターンが形成される。転写のために、マスク又はレチクルが用いられる。マスクは、絶縁体及び導電体に転写されるパターンの原画パターンを有する。絶縁体及び導電体に微細なパターンを形成するために、マスクの原画パターンも微細であることが要求される。このため、マスクの欠陥検査装置は、微細な原画パターンでの欠陥を検出できる高い性能を有することを求められる。パターンの微細化にともない、従来ＤＵＶ（Deep Ultraviolet）光など光を使った検査装置が多く使われていたが、今後はＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光(アクティニック検査)や電子線を使った検査装置が主流になろうとしている。

欠陥の検査は、例えば、マスクを撮影した画像（撮影画像）に基づく検査画像と、マスクに形成されるパターンを定義する設計データに基づく参照画像とを比較することを用いて行われ得る。欠陥検査装置は、例えば、撮影画像からパターンの輪郭線を抽出して、検査画像を生成する。欠陥検査装置は、検査画像のパターンの輪郭線と参照画像のパターンの輪郭線とを比較することにより欠陥を検出する。

マスクの撮影に、電子ビームが使用され得る。すなわち、撮影は、マスクを電子ビームで走査しならが照射し、電子ビームの照射の結果としてマスクから放出される二次電子を検出することを含む。正確な検査が行われるために、マスクが正確に撮影される必要がある。マスクの表面は、マスクの研磨によって生じるマスクの厚さのむら、マスク自身のたわみ、及び（又は）マスクがステージに置かれた際に生じるたわみなどに起因して、様々な位置で相違する厚さを有し得る。このため、各位置での最適なフォーカス位置が相違し得、デフォーカスが生じ得る。マスクの正確な撮影のためには、マスクの高さあるいはデフォーカスが正確に検出され、検出の結果に基づいてフォーカス位置が適切に調整される必要がある。デフォーカスは、例えば、光てこを使用するセンサによってマスクのｚ軸上での位置の検出が可能である。

引用文献１は、検査装置の光学系の設定によって、フォーカス位置を調整することを開示する。

引用文献２及び３は、光てこを用いたマスクの高さ測定に関する技術を開示する。

特開２０２０－０８７７８８号公報 特開２０１９－１１３３２９号公報 特開２０２０－２０３７６０号公報

光てこを使用するセンサは、装置が大掛かりであり、扱いづらい。また、光てこを使用するセンサの検出精度は、必ずしも十分なものではない。

特許文献１に課題として書かれているようにフォーカス位置の調整のために光学系の設定が変更されると、変更の前後で、撮影画像の倍率及び（又は）回転角度が変化する。倍率及び（又は）回転角度が相違すれば、撮影画像も相違する。よって、正確な撮影画像を取得するために光学系が調整されるだけでは不十分であり、光学系、倍率、及び回転角度などの多くの項目が全て最適化される必要がある。

よって、簡易な装置で高精度にデフォーカスの検出及びフォーカス位置の調整を行える検査装置が求められる。

一実施形態による検査装置は、試料が載置されるステージと、画像取得回路と、推定回路と、ステージ制御回路と、比較回路と、を含む。上記画像取得回路は、上記試料の複数のサブ領域を含んだ第１領域に向けて照射された複数の電子ビームによって発生する二次電子に基づく複数の検査画像を取得する。上記推定回路は、上記複数のサブ領域にそれぞれ形成されるパターンを示す複数の参照画像と、上記複数の検査画像と、の位置のずれの量に基づいて上記第１領域に照射された上記複数の電子ビームのアレイの回転の量を推定する。上記ステージ制御回路は、上記回転の量に基づいて、上記試料の第２領域に照射される上記複数の電子ビームのフォーカス位置を制御する。上記比較回路は、上記複数の参照画像と上記複数の検査画像を比較する。

本発明の検査装置によれば、簡易な装置で高精度にデフォーカスの検出及びフォーカス位置の調整を行える。

第１実施形態の検査装置の構成要素を示す図。 第１実施形態の検査装置の成形アパーチャアレイプレートの構造をｘｙ面に沿って示す図。 第１実施形態の検査装置によって検査される試料の領域の例を示す図。 第１実施形態の検査装置によって検査される試料の矩形領域の例を示す図。 第１実施形態の検査装置による検査のフローを示す図。 第１実施形態の検査装置による検査画像の取得のフローを示す図。 第１実施形態の検査装置による検査における撮影領域とサブ矩形領域との対応を示す図。 第１実施形態の検査装置による検査における２種の撮影領域の対応を示す図。 第１実施形態の検査装置によって行われるマルチ電子ビームのアレイの回転の推定に使用されるベクトルの例を示す図。 第１実施形態の検査装置によって取得される回転角度とｚ座標補正量の対応の例を示す図。 第１実施形態の変形例の検査装置によって検査される試料の矩形領域の例を示す図。

以下に実施形態が図面を参照して記述される。或る実施形態又は相違する実施形態での略同一の機能及び構成を有する複数の構成要素は、互いに区別されるために、参照符号の末尾にさらなる数字又は文字が付加される場合がある。実施形態の方法のフローにおけるいずれのステップも、例示の順序に限定されず、そうでないと示されない限り、例示の順序とは異なる順序で及び（又は）別のステップと並行して起こることが可能である。

図１は、第１実施形態の検査装置の構成要素（構成）を示す。図１に示されるように、検査装置１は、撮影機構２及び制御機構３を含む。

撮影機構２は、荷電粒子ビーム（電子ビーム）をマスク等の試料８に照射し、試料８から放出される二次電子を検出することによって、試料８の画像を取得する。制御機構３は、撮影機構２を制御する。

撮影機構２は、試料室５及び鏡筒６を含む。試料室５は、内部に空間を有し、検査の間、試料８を収容する。鏡筒６は、試料室５に対して垂直に延びる円筒の形状を有する。鏡筒６は、試料室５の上に位置している。試料室５及び鏡筒６は、各々、互いに接する面において開口しており、試料室５の内部空間と鏡筒６の内部空間は接続されている。試料室５と鏡筒６とにより形成される空間は、ターボ分子ポンプ等を用いて真空（減圧）状態に保持される。

検査装置１は、試料室５内において、ステージ１１、及びステージ駆動機構１２並びに１３を含む。ステージ１１の上には、検査の間、試料８が載置される。ステージ１１は、試料８を実質的に水平に保持した状態で、ステージ１１の表面に平行かつ互いに直交するｘ軸及びｙ軸に沿って移動することができる。ステージ１１はまた、ステージ１１の表面に垂直なｚ軸に沿って移動することができる。ステージ１１は、さらに、ｚ軸を中心としてｘｙ平面に沿って回転することができるようになっていてもよい。

ステージ駆動機構１２は、ステージ１１をｘ軸及びｙ軸に沿って移動させるための機構を有する。ステージ駆動機構１２はまた、ｚ軸を中心としてステージ１１をｘｙ平面に沿って回転させるための機構を有していてもよい。

ステージ駆動機構１３は、ステージ１１をｚ軸に沿って移動させるための機構を有する。ステージ駆動機構１３は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を使用したピエゾアクチュエータである。

検査装置１は、鏡筒６内において、電子銃２１、照明レンズ２２、成形アパーチャアレイプレート２３、縮小レンズ２４、制限アパーチャアレイプレート２５、対物レンズ２６、偏向器２７並びに２８、ビームセパレータ３１、投影レンズ３２及び３３、並びに検出器３４を含む。

電子銃２１は、電圧を受けると、ｚ軸に沿った下方（－ｚ方向）へ電子ビームＥＢを射出する。電子ビームＥＢは、ｚ軸に沿って進行するに連れてｘｙ面に沿って広がって行く。

照明レンズ２２は、環状の電磁レンズであり、電子銃２１のｚ軸に沿った下方に位置する。照明レンズ２２は、照明レンズ２２の環の内側に進入した、ｘｙ面に広がりを持つ電子ビームＥＢの軌道をｚ軸と平行な向きに変更する。

成形アパーチャアレイプレート２３は、照明レンズ２２の－ｚ方向の側に位置する。成形アパーチャアレイプレート２３は、複数のアパーチャを有する。各アパーチャは、例えば、ｘｙ面に沿って矩形の形状を有する。成形アパーチャアレイプレート２３は、成形アパーチャアレイプレート２３に進入する電子ビームＥＢの一部を、複数のアパーチャを通過させて、複数の電子ビームＥＢＡの組へと分岐させる。電子ビームＥＢＡの組は、マルチ電子ビームＭＥＢと称される場合がある。マルチ電子ビームＭＥＢの各々は、例えば、ｘｙ面に沿って矩形の形状を有し、実質的にｚ軸に平行に進行する。成形アパーチャアレイプレート２３は、後にさらに記述される。

縮小レンズ２４は、環状の電磁レンズであり、成形アパーチャアレイプレート２３の－ｚ方向の側に位置する。縮小レンズ２４は、成形アパーチャアレイプレート２３を通過したマルチ電子ビームＭＥＢを、縮小レンズ２４の中心へと集束させる。

制限アパーチャアレイプレート２５は、ｘｙ面に沿って広がる板状の形状を有し、ｘｙ面に沿った面の中央においてアパーチャを有する。アパーチャは、縮小レンズ２４を通過したマルチ電子ビームＭＥＢの集束点（クロスオーバーポイント）の近傍に位置する。

対物レンズ２６は、環状の電磁レンズであり、縮小レンズ２４の－ｚ方向の側に位置する。対物レンズ２６は、試料８の＋ｚ方向の側の表面（上面）にマルチ電子ビームＭＥＢの焦点を合わせる。

偏向器２７及び２８は、制限アパーチャアレイプレート２５の－ｚ方向の側に位置し、対物レンズ２６によって囲まれる空間の内部に位置する。偏向器２８は、偏向器２７の－ｚ方向の側に位置する。偏向器２７及び２８の各々は、電極の複数の対を含む。図１は、図が不要に煩雑になることを避けるために、１対の電極のみを示す。各対を構成する２つの電極は対向している。各電極は電圧を受け、偏向器２７及び２８の各々は、複数の電極への電圧の印加に応じて、自身に入射したマルチ電子ビームＭＥＢをｘ軸に沿って及びｙ軸に沿って偏向する。こうして、マルチ電子ビームＭＥＢの全体が試料８の表面の特定の領域に到達する。

このように、照明レンズ２２、成形アパーチャアレイプレート２３、縮小レンズ２４、制限アパーチャアレイプレート２５、対物レンズ２６、偏向器２７、及び偏向器２８によって、ｘｙ面に沿って配列されたマルチ電子ビームＭＥＢが試料８の表面に到達する。試料８がマルチ電子ビームＭＥＢによって照射されたことに起因して試料８から二次電子の組（マルチ二次電子）ＳＥｍが放出される。マルチ二次電子ＳＥｍの各々は、マルチ電子ビームＭＥＢの各々の照射によって起因する。マルチ二次電子ＳＥｍの各々は、対物レンズ２６によって、マルチ二次電子ＳＥｍの軌道の中心に向かって屈折させられ、制限アパーチャアレイプレート２５のアパーチャを通過する。アパーチャを通過したマルチ二次電子ＳＥｍは、縮小レンズ２４の作用によってｚ軸と実質的に平行な方向に進行する。

ビームセパレータ３１は、成形アパーチャアレイプレート２３と縮小レンズ２４との間に位置する。ビームセパレータ３１は、例えば、環状の形状を有する。ビームセパレータ３１は、環の内側において、ｘｙ面に沿って互いに直交する向きの電界及び磁界を発生させる。生成された電界及び磁界は、ビームセパレータ３１にｚ軸に沿った上方（＋ｚ方向）から進入する電子、すなわち、マルチ電子ビームＭＥＢに対して、互いに逆方向の力を与える。このため、マルチ電子ビームＭＥＢは、実効的に電界及び磁界による力を受けず、－ｚ方向に直進する。一方、電界及び磁界は、ビームセパレータ３１に－ｚ方向から進入する電子、すなわち、マルチ二次電子ＳＥｍに対して、互いに同じ方向の力を与える。このため、マルチ二次電子ＳＥｍは、電界及び磁界による力を受け、ｚ軸と角度を有する方向に進行する。

投影レンズ３２は、環状の電磁レンズである。投影レンズ３２は、ビームセパレータ３１を－ｚ方向から通過したマルチ二次電子ＳＥｍの軌道を囲む位置に位置する。すなわち、投影レンズ３２の環の中心を通る線は、ｚ軸と角度を有する。投影レンズ３２は、投影レンズ３２に進入したマルチ二次電子ＳＥｍの軌道を変える。

投影レンズ３３は、環状の電磁レンズである。投影レンズ３３は、ビームセパレータ３１を－ｚ方向から通過したマルチ二次電子ＳＥｍの軌道を囲む位置に位置する。すなわち、投影レンズ３２の環の中心を通る線は、ｚ軸と角度を有する。投影レンズ３３は、投影レンズ３２と並んでいる。投影レンズ３３は、投影レンズ３２に進入したマルチ二次電子ＳＥｍの軌道を変える。

検出器３４は、受け取った電子を検出する装置である。検出器３４は、ビームセパレータ３１を－ｚ方向から通過したマルチ二次電子ＳＥｍの軌道の延長線上に位置する。すなわち、検出器３４の電子を受ける面は、ｚ軸と角度を有する。検出器３４は、受け取ったマルチ二次電子ＳＥｍに基づく信号を生成する。信号は、受け取られたマルチ二次電子ＳＥｍに基づく画像を生成するための情報を有する。検出器３４は、例えば、フォトダイオードを含む。

制御機構３は、制御装置４１、記憶装置４２、表示装置４３、入力装置４４、及び通信装置４５を含む。制御装置４１、記憶装置４２、表示装置４３、入力装置４４、及び通信装置４５は、例えば、バスによって互いに接続されており、互いに通信を行える。

制御装置４１は、検査装置１の全体を制御し、試料８の欠陥を検査する。より具体的には、制御装置４１は、撮影機構２を制御して二次電子画像又はＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）画像（撮影画像）を取得する。また、制御装置４１は、制御機構３を制御して、参照画像と検査画像とを比較し、欠陥を検出する。例えば、制御装置４１は、図示せぬＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びＲＯＭ（Read Only Memory）を含む。例えば、ＣＰＵは、ＲＯＭ又は記憶装置４２に格納されたプログラムをＲＡＭに展開する。ＲＡＭに展開されたプログラムがＣＰＵによって解釈及び実行されることにより、制御装置４１は動作する。制御装置４１は、例えば、マイクロプロセッサなどのＣＰＵデバイスであってもよいし、パーソナルコンピュータなどのコンピュータ装置であってもよい。また、制御装置４１は、制御装置４１の少なくとも一部の機能を実行する専用回路（専用プロセッサ）を含んでいてもよい。専用回路の例は、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Alley）、及びグラフィック処理ユニット（ＧＰＵ:Graphics Processing Unit）等の他の集積回路を含む。

制御装置４１は、撮影機構２を制御する。制御装置４１は、撮影機構２と通信可能に接続されている。制御装置４１は、検査制御回路４１１、ステージ制御回路４１２、レンズ制御回路４１３、偏向器制御回路４１４、参照画像生成回路４１５、画像取得回路４１６、推定回路４１７、及び比較回路４１８を含む。

検査制御回路４１１、ステージ制御回路４１２、レンズ制御回路４１３、偏向器制御回路４１４、参照画像生成回路４１５、画像取得回路４１６、推定回路４１７、及び比較回路４１８の各々は、ハードウェア、コンピュータソフトウェアのいずれか又は両者を組み合せたものとして実現されることが可能である。すなわち、検査制御回路４１１、ステージ制御回路４１２、レンズ制御回路４１３、偏向器制御回路４１４、参照画像生成回路４１５、画像取得回路４１６、推定回路４１７、及び比較回路４１８の各々は、ＡＳＩＣ及びＦＰＧＡなどの集積回路によって実現されてもよいし、ＡＳＩＣ及びＦＰＧＡなどの集積回路によって制御される個別の回路であってもよい。又は、検査制御回路４１１、ステージ制御回路４１２、レンズ制御回路４１３、偏向器制御回路４１４、参照画像生成回路４１５、画像取得回路４１６、推定回路４１７、及び比較回路４１８の各々は、プログラム（ファームウェア）がＣＰＵ及び（又は）ＧＰＵによって実行されることによって実現されてもよい。

検査制御回路４１１は、試料８の検査の全体を制御する。検査制御回路４１１は、検査の間、ステージ制御回路４１２、レンズ制御回路４１３、偏向器制御回路４１４、参照画像生成回路４１５、画像取得回路４１６、推定回路４１７、及び比較回路４１８を制御する。

ステージ制御回路４１２は、図示せぬセンサ等の手段を用いて、ステージ１１の位置を検出する。また、ステージ制御回路４１２は、制御データを受け取り、受け取った制御データに基づいて、ステージ駆動機構１２及び１３を制御する。制御データは、例えば、記憶装置４２から、入力装置４４から、及び（又は）制御装置４１中の他の回路から供給される。ステージ駆動機構１２及び１３の駆動により、ステージ１１が、ひいては試料８が、所望の位置及び高さへ移動する。

レンズ制御回路４１３は、制御データを受け取り、受け取った制御データに基づいて、照明レンズ２２、縮小レンズ２４、対物レンズ２６、ビームセパレータ３１、及び投影レンズ３２並びに３３を制御する。制御データは、例えば、記憶装置４２から、入力装置４４から、及び（又は）制御装置４１中の他の回路から供給される。

偏向器制御回路４１４は、制御データを受け取り、受け取った制御データに基づいて、偏向器２７及び２８を制御する。制御データは、例えば、記憶装置４２から、入力装置４４から、及び（又は）制御装置４１中の他の回路から供給される。

参照画像生成回路４１５は、試料８に形成されるパターンを記述する設計データ４２１に基づいて参照画像を生成する。すなわち、参照画像生成回路４１５は、設計データ４２１を記憶装置４２から受け取り、設計データ４２１をパターン（図形）毎のデータに展開し、展開されたデータに含まれる図形形状を示す図形コード及び図形寸法などを解釈する。参照画像生成回路４１５は、設計データ４２１を、所定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値または多値（例えば８ｂｉｔ）の画像（展開画像）に展開（変換）する。参照画像生成回路４１５は、展開画像の画素毎に図形が占める占有率を演算する。このようにして、演算された各画素内の図形占有率は、当該画素についての階調値として機能する。参照画像生成回路４１５は、各画素の階調値に基づいて、展開画像のパターンの輪郭を抽出して参照画像（輪郭画像）を生成する。参照画像生成回路４１５は、生成された参照画像を比較回路４１８及び記憶装置４２に送信する。

画像取得回路４１６は、撮影機構２を制御して、試料８の二次電子画像を取得する。画像取得回路４１６は、制御データに基づいて、撮影機構２を制御する。制御データは、例えば、記憶装置４２及び（又は）入力装置４４から供給され、並びに（或いは）画像取得回路４１６によって生成される。画像取得回路４１６は、二次電子画像の取得のために、ステージ制御回路４１２、レンズ制御回路４１３、及び偏向器制御回路４１４に、ステージ制御回路４１２、レンズ制御回路４１３、及び偏向器制御回路４１４のそれぞれの制御のための制御データを供給する。画像取得回路４１６は、検出器３４から二次電子画像のデータを受け取る。画像取得回路４１６は、二次電子画像のデータから輪郭データを抽出して検査画像（輪郭画像）を生成する。輪郭データは、パターンの輪郭点及び輪郭点を結ぶ輪郭線に関する情報を含む。換言すると、輪郭データは、画素毎に輪郭線が通る座標の代表値、すなわち輪郭点と、輪郭点における輪郭ベクトルの法線方向の情報とを含む。画像取得回路４１６は、生成された検査画像を比較回路４１８及び記憶装置４２に送信する。

推定回路４１７は、マルチ電子ビームＭＥＢの各々の電子ビームＥＢＡの基準の位置と、検査画像の取得のために試料８に到達したマルチ電子ビームＭＥＢの各々の電子ビームＥＢＡの位置とに基づいて、試料８に到達したマルチ電子ビームＭＥＢのアレイの回転の量（角度）を推定する。

比較回路４１８は、検査画像と参照画像とを比較して欠陥を検出する。より具体的には、比較回路４１８は、検査画像と参照画像との位置合わせ（アライメント）を行い、参照画像に対する検査画像の位置ずれの量を算出する。検査画像と参照画像の位置合わせは、画像の一致を評価する方法（パターンマッチング評価方法）を用いて、検査画像と参照画像の差が最も小さくなるように検査画像を移動することを含む。パターンマッチング評価方法の例は、ＳＳＤ（Sum of Squared Difference）を含む。

比較回路４１８は、例えば、試料８の面内におけるシフト量のばらつき等から検査画像の歪み量を測定し、歪み係数を算出する。例えば、歪み量が画像内の座標（ｘ，ｙ）の多項式モデルで表され、歪み係数が多項式の係数とされる。比較回路４１８は、シフト量及び歪み係数を考慮した適切なアルゴリズムを用いて、検査画像と参照画像とを比較する。比較回路４１８は、検査画像と参照画像の誤差が予め設定された値を超える場合、試料８のうちの誤差が生じている位置に欠陥があると判定する。

記憶装置４２は、欠陥検査に関するデータ及びプログラムを記憶する記憶媒体を含む装置である。記憶装置４２は、ＲＡＭ及びＲＯＭを含む。記憶装置４２は、外部ストレージとして、磁気ディスク記憶装置（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）又はソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等の各種記憶装置を含んでいてもよい。記憶装置４２は、例えば、非一時的な記憶媒体としてＣＤ（Compact Disc）またはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等に記憶されたプログラムを読み込むためのドライブを含んでいてもよい。

記憶装置４２は、設計データ４２１、検査のパラメータを指定する検査条件４２２、及び検査データ４２３を記憶する。検査条件４２２のパラメータの例は、撮影機構２の撮影条件、参照画像生成条件、二次電子画像の輪郭抽出条件、及び欠陥検出条件を含む。検査データ４２３は、画像データ（展開画像、参照画像、二次電子画像、及び検査画像）、並びに検出された欠陥に関するデータ（座標及びサイズ等）を含む。

記憶装置４２は、欠陥検査プログラム４２４を記憶する。欠陥検査プログラム４２４は、制御装置４１に欠陥検査を実行させるためのプログラムである。

表示装置４３は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）又はＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ等の表示画面を含む。表示装置４３は、制御装置４１の制御により、欠陥検出結果などの情報を表示する。

入力装置４４は、キーボード、マウス、タッチパネル、又はボタンスイッチなどの入力装置である。

通信装置４５は、検査装置１と検査装置１の外部の装置との間でデータの送受信を行うために、検査装置１をネットワークに接続するための装置である。通信には、各種の通信規格が用いられ得る。例えば、通信装置４５は、外部装置から設計データを受信し、欠陥検査の結果等を外部装置に送信する。

図２は、第１実施形態の検査装置１の成形アパーチャアレイプレート２３の構造をｘｙ面に沿って示す。図２に示されるように、成形アパーチャアレイプレート２３は、ｘｙ面に沿って広がり、例えば、矩形の形状を有する。成形アパーチャアレイプレート２３は、例えば、表面を薄膜によって覆われたシリコンを含む。成形アパーチャアレイプレート２３は、複数のアパーチャ２３１を有する。アパーチャ２３１は、成形アパーチャアレイプレート２３のｚ軸に沿って対向する２つの面を貫く。アパーチャ２３１は、例えば、ｘ軸とｙ軸に沿って行列状に配列されている。アパーチャ２３１は、例えば、正方形であり、互いに実質的に同じ形状を有する。

電子銃２１から射出した電子ビームＥＢは、照明レンズ２２によってｚ軸に沿って平行になるように整形され、成形アパーチャアレイプレート２３の上面に入射する。入射した電子ビームＥＢのうちの一部は、成形アパーチャアレイプレート２３によって遮蔽され、残りはアパーチャ２３１を通過する。このような電子ビームＥＢの選択的な遮蔽と通過により、電子ビームＥＢが、－ｚ方向へ進行する複数の電子ビームＥＢＡの組（マルチ電子ビーム）に分割（マルチ化）される。

図３は、第１実施形態の検査装置１によって検査される試料８の領域の例を示す。試料（マスク）８は、図示せぬパターンを有する。図３に示されるように、試料８の検査対象の領域は、複数のストライプ８１を有し、複数のストライプ８１に仮想的に分割されている。図３は、試料８がＮ＋１個のストライプ８１＿０～８１＿Ｎを有する例を示す。Ｎは正の奇数である。ストライプ８１は、ｙ軸に沿って延びる四辺形状を有し、互いに重なることなく試料のｘｙ面に亘って分布する。ストライプ８１＿０～８１＿Ｎは、この順で、ｙ軸上の座標のより小さい方向（－ｙ方向）に並ぶ。各ストライプ８１は、試料８のｘ軸に沿って並ぶ２つの端（左端及び右端）のそれぞれの近傍に亘る。ｙ軸に沿って並ぶストライプ８１は、互いに接する。

各ストライプ８１は、複数の矩形領域８３からなり、複数の矩形領域８３に仮想的に分割されている。図３は、各ストライプ８１がＭ＋１個の矩形領域８３＿０～８３＿Ｍを有する例を示す。Ｍは正の整数である。矩形領域８３＿０～８３＿Ｍは、この順で、ｘ軸上の座標のより大きい方向（＋ｘ方向）に並ぶ。試料８の画像の取得は、矩形領域８３ごとに行われ、走査によって全ての矩形領域８３の画像が１つずつ順に取得される。図３は、太線によって、矩形領域８３の画像が取得される順序の例を示す。まず、ストライプ８１＿０の画像が取得される。すなわち、ストライプ８１＿０の矩形領域８３＿ｍの画像が、ｍの昇順に順次取得される。ｍは０以上Ｍ以下の整数である。次に、ストライプ８１＿１の画像が取得される。すなわち、ストライプ８１＿１の矩形領域８３＿ｍの画像が、ｍの降順に取得される。以下、同様にして、ストライプ８１＿２～８１＿Ｎの順に画像が取得される。ｎを０以上Ｎ以下の整数として、ｎが偶数のストライプ８１＿ｎでは、矩形領域８３＿ｍの画像が、ｍの昇順に順次取得され、すなわち、画像の取得の方向は＋ｘ方向である。ｎが奇数のストライプ８１＿ｎでは、矩形領域８３＿ｍの画像が、ｍの降順に順次取得され、すなわち、画像の取得の方向は－ｘ方向である。

画像の取得の対象の矩形領域８３の変更は、ステージ１１の移動による相対的な移動によって行われる。すなわち、画像の取得の方向が＋ｘ方向である場合、ステージ１１は－ｘ方向に移動し、画像の取得の方向が－ｘ方向である場合、ステージ１１は＋ｘ方向に移動する。

図４は、第１実施形態の検査装置１によって検査される試料８の矩形領域８３の例を示す。図４に示されるように、各矩形領域８３は、Ｉ個のサブ矩形領域８５からなり、Ｉ個のサブ矩形領域８５に仮想的に分割されている。Ｉは２以上の整数である。図４は、Ｉが１２の例を示す。サブ矩形領域８５は、互いに重なることなくｘｙ面に沿って亘って分布する。サブ矩形領域８５は、ｘ軸及びｙ軸に沿って行列状に配列している。例として、ｘ軸に沿って４個のサブ矩形領域８５が並び、ｙ軸に沿って３個のサブ矩形領域８５が並ぶ。隣り合うサブ矩形領域８５は、互いに接する。

矩形領域８３の画像の取得のために、検査装置１は、矩形領域８３に対して、マルチ電子ビームＭＥＢによる走査を行う。マルチ電子ビームＭＥＢの相違する電子ビームＥＢＡは、相違する複数のサブ矩形領域８５に向けて照射される。１つの矩形領域８３中の全てのサブ矩形領域８５に対する走査は並行して（同時に）行われる。マルチ電子ビームＭＥＢの１回の照射（ショット）において、複数の電子ビームＥＢＡは、複数のサブ矩形領域８５のそれぞれの同じ位置を照射する。ショットが繰り返される度に、マルチ電子ビームＭＥＢが照射する位置が変えられる。ショットの度のマルチ電子ビームＭＥＢの照射位置が繰り返し変更されることによって、照射位置の軌跡が形成される。照射位置の軌跡の例は、矢印によって示されている。例えば、各電子ビームＥＢＡは、まず、この電子ビームＥＢＡの照射の対象のサブ矩形領域８５のｘ軸及びｙ軸上で最も小さい座標の位置ＣＩに照射される。次いで、各電子ビームＥＢＡは、位置ＣＩから、ｙ軸上の座標のより大きい方向（＋ｙ方向）に順に照射される。次いで、電子ビームＥＢＡは、＋ｘ方向の位置において、－ｙ方向の側の端から＋ｙ方向に順に照射される。同様に、－ｙ方向の側の端から＋ｙ方向への順の照射が、より＋方向の側において順に行われる。＋ｘ方向の側の端のおける＋ｙ方向への順の照射が終了すると、矩形領域８３に対する走査が終了し、これによって、矩形領域８３の画像が取得される。

図３及び図４を参照して上記されている方法によって取得された全ての矩形領域８３の画像が結合されることによって、試料８の検査領域の画像が取得される。

図５は、第１実施形態の検査装置１による検査のフローを示す。図５のフローは、検査制御回路４１１の制御により行われる。図５に示されるように、検査制御回路４１１は、撮影機構２を制御して、キャリブレーションを実行する（Ｓ１）。キャリブレーションにより、画像取得回路４１６において取得される二次電子画像の階調値が調整される。

検査制御回路４１１は、試料８の検査画像を取得する（Ｓ２）。取得された検査画像は、比較回路４１８に送信される。

参照画像生成回路４１５は、設計データ４２１から参照画像を生成する（Ｓ３）。より具体的には、参照画像生成回路４１５は、記憶装置４２に記憶されている設計データ４２１を読み出し、読み出された設計データ４２１を展開画像に展開する。参照画像生成回路４１５は、生成された展開画像から参照画像を生成する。

比較回路４１８は、比較を行う（Ｓ４）。より具体的には、比較回路４１８は、まず、検査画像と参照画像との位置合わせを実行し、検査画像内のパターンと、参照画像内のパターンとの位置合わせを行う。次に、比較回路４１８は、検査画像と参照画像とを比較する。比較回路４１８は、検査画像と参照画像のそれぞれに含まれる輪郭位置の差を算出し、この差が予め設定された閾値以上である画素に欠陥があると判定する。

検査制御回路４１１は、比較結果（検査データ）を出力する（Ｓ５）。検査制御回路４１１は、検査結果を、記憶装置４２において記憶する。検査制御回路４１１は、検査結果を表示装置４３に表示してもよいし、通信装置４５を介して外部の装置（例えば、レビュー装置等）に出力してもよい。

図６は、第１実施形態の検査装置１による検査画像の取得のフローを示す。図６は、図５のフローのステップＳ２の詳細のフローを示す。

図６に示されるように、検査制御回路４１１は、マルチ電子ビームＭＥＢのアレイの回転を調整する（Ｓ１１）。すなわち、マルチ電子ビームＭＥＢの回転が最小となるとともにフォーカスが合うように、光学系（照明レンズ２２、縮小レンズ２４、対物レンズ２６等）を調整する。

図６に示されるように、検査制御回路４１１は、画像取得回路４１６を制御して、マルチ電子ビームＭＥＢを使用して調整用の矩形領域８３（調整用矩形領域８３Ａ）の検査画像を取得する（Ｓ１２）。調整用矩形領域８３Ａは、例えば、最初のストライプ８１＿０の最初の矩形領域８３＿０であってもよいし、最初のストライプ８１＿０の最初の矩形領域８３＿０に必要なパターンが含まれない場合（特定のビームが走査する領域にパターンが全く含まれないなど）には調整専用のパターンが形成された任意の矩形領域８３であってもよい。

検査制御回路４１１は、ステップＳ１２によって得られた検査画像と、調整用矩形領域８３Ａのパターンを定義する設計データから取得された参照画像との位置合わせを行って、調整用矩形領域８３Ａの全てのサブ矩形領域８５に並行して照射された最初のショットでの各電子ビームＥＢＡが到達したそれぞれの位置（座標）を取得する（Ｓ１３）。具体的には、以下の通りである。

図７に示されるように、二次電子画像を取得された領域（撮影領域）５１は、本来、画像を取得される領域であるサブ矩形領域８５とずれ得る。ずれの方向及び大きさは、矢印により示されている。矢印は、各サブ矩形領域８５と、このサブ矩形領域８５を撮影するための電子ビームＥＢＡによって画像を取得された撮影領域５１とのずれを示す。矢印、すなわち、ずれの方向及び位置は、ベクトルとして表現されることが可能である。

調整用矩形領域８３Ａの検査画像と、対応する参照画像にずれが生じていると、検査画像の形状は、調整用矩形領域８３Ａのパターンを定義する設計データから取得された参照画像の形状と異なる。以下、或る検査画像が取得された対象の領域、すなわち、検査画像の取得のためにマルチ電子ビームＭＥＢが向けられた領域のパターンを定義する設計データから取得された参照画像は、「対応する参照画像」と称される。

検査制御回路４１１は、比較回路４１８に、検査画像と、対応する参照画像との位置合わせを行わせる。すなわち、検査制御回路４１１は、比較回路４１８に、検査画像の位置を逐次変更しながら、検査画像の、対応する参照画像からのずれが最小となる検査画像の移動量を割り出させる。これにより、検査画像と参照画像のずれを最小とするための検査画像の移動量が取得される。移動量は、すなわち、検査画像が取得された領域と、調整用領域とのずれの量（位置ずれ量）であり、ｘ軸上での位置ずれ量とｙ軸上での位置ずれ量からなる二次元のベクトルである。

生成された検査画像が対応する参照画像からずれていることは、図７に示されるように、検査画像の取得に使用されたマルチ電子ビームＭＥＢが調整用矩形領域８３Ａに到達した位置（座標）ＰＲ（ｘ，ｙ）が、ずれ（回転）がない場合に到達すべき位置ＰＴ（ｘ，ｙ）からずれていることを意味する。よって、検査画像が取得された領域と、調整用矩形領域８３Ａとのずれの位置ずれ量は、各電子ビームＥＢＡが本来到達すべき位置ＰＴ（ｘ，ｙ）からのずれを表す。このため、ずれ（回転）なしの場合に電子ビームＥＢＡが本来到達すべき位置（座標）ＰＴ（ｘ，ｙ）と、位置ずれ量との和によって、調整用矩形領域８３Ａの検査画像の取得に使用された最初のショットでのマルチ電子ビームＭＢＥの各電子ビームＥＢＡが到達した位置（座標）ＰＲ（ｘ，ｙ）が判明する。位置ＰＲ（ｘ，ｙ）は、以下、電子ビーム初期位置ＰＲ（ｘ，ｙ）と称される。成分ｘ及びｙは、それぞれ、電子ビーム初期位置ＰＲ（ｘ，ｙ）のｘ軸上での座標及びｙ軸上での座標である。ステップＳ１３の結果、調整用矩形領域８３Ａの各サブ矩形領域８５における電子ビーム初期位置ＰＲ（ｘ，ｙ）が得られる。調整用矩形領域８３Ａの或るサブ矩形領域８５＿ｉにおける電子ビーム初期位置ＰＲ（ｘ，ｙ）は、電子ビーム初期位置ＰＲ＿ｉ（ｘ，ｙ）と称される。ｉは０以上Ｉ以下の整数である。ステップＳ１３の結果、ｉが０以上Ｉ以下の全てのケースについて、電子ビーム初期位置ＰＲ＿ｉ（ｘ，ｙ）が得られる。

検査制御回路４１１は、変数ｎ及びｍを０にセットする（Ｓ２１）。

検査制御回路４１１は、画像取得回路４１６を制御して、マルチ電子ビームＭＥＢを使用してストライプＳＰ＿ｎの矩形領域８３＿ｍの検査画像を取得する（Ｓ２２）。以下、ストライプＳＰ＿ｎの矩形領域８３＿ｍの検査画像は、検査画像ＩＭ＿ｎ＿ｍと称される場合がある。

検査制御回路４１１は、検査画像ＩＭ＿ｎ＿ｍと、対応する参照画像との位置合わせを行って、検査画像ＩＭ＿ｎ＿ｍの位置ずれ量を取得する（Ｓ２３）。すなわち、検査制御回路４１１は、比較回路４１８を使用して、検査画像ＩＭ＿ｎ＿ｍと、対応する参照画像とのずれを最小にする検査画像ＩＭ＿ｎ＿ｍの移動量を取得する。移動量は、検査画像が取得された領域のサブ矩形領域８５からのずれの量（位置ずれ量）であり、ｘ軸上での位置ずれ量とｙ軸上での位置ずれ量からなる二次元のベクトルである。

検査制御回路４１１は、ステップＳ１３について上記されているのと同じ原理によって、ストライプＳＰ＿ｎの矩形領域８３＿ｍに到達した最初のショットでの各電子ビームＥＢＡの位置（座標）を取得する。ステップＳ１３によって得られる、ストライプＳＰ＿ｎの矩形領域８３＿ｍの或るサブ矩形領域８５＿ｉにおける、最初のショットで各電子ビームＥＢＡが到達した位置は、電子ビーム位置ＰＳ＿ｉ（ｘ，ｙ）と称される。成分ｘ及びｙは、それぞれ、電子ビーム位置ＰＳ＿ｉ（ｘ，ｙ）のｘ軸上での座標及びｙ軸上での座標である。ステップＳ２３の結果、ｉが０以上Ｉ以下の全てのケースについて、電子ビーム位置ＰＳ＿ｉ（ｘ，ｙ）が得られる。

検査制御回路４１１は、電子ビーム初期位置ＰＲ＿ｉ（ｘ，ｙ）及び電子ビーム位置ＰＳ＿ｉ（ｘ，ｙ）を使用して、ストライプＳＰ＿ｎの矩形領域８３＿ｍに到達したマルチ電子ビームＭＥＢのアレイの回転の角度を推定する（Ｓ２４）。マルチ電子ビームＭＥＢのアレイの回転角度の推定については、後に詳述される。

検査制御回路４１１は、推定回路４１７を使用して、回転角度から、ストライプＳＰ＿ｎの矩形領域８３＿ｍの二次電子画像の取得の際のデフォーカスの量（試料８の面の高さ）を推定する（Ｓ２５）。マルチ電子ビームＭＥＢのアレイは対物レンズ２６の強い磁場によって回転し得る。マルチ電子ビームＭＥＢのアレイが回転すると、このマルチ電子ビームＭＥＢの各電子ビームＥＢＡによるフォーカス深度（位置）が変化する。よって、回転角度から、ストライプＳＰ＿ｎの矩形領域８３＿ｍについてのデフォーカスの量がわかる。

検査制御回路４１１は、デフォーカス量から、試料８のｚ座標についての補正量（ｚ座標補正量）を決定する（Ｓ２６）。デフォーカスは、試料８のｚ座標の調整により減じられることができる。よって、デフォーカス量から、このデフォーカス量を実質的に打ち消すだけのｚ座標の補正の量が決定されることができる。ｚ座標補正量の決定の方法は後に詳述される。ｚ座標補正量は、ストライプＳＰ＿ｎの矩形領域８３＿ｍ以外でのフォーカスの位置の調整に使用される。

検査制御回路４１１は、矩形領域８３＿ｍが、ストライプＳＰ＿ｎ中で最後にｚ座標補正量を推定された矩形領域８３であるかを判断する（Ｓ３１）。すなわち、検査制御回路４１１は、ストライプＳＰ＿ｎ中の全ての矩形領域８３＿ｍの検査画像を取得したかを判断する。例えば、検査制御回路４１１は、現在のストライプＳＰにおいて検査画像が取得された数を計数し、計数の結果がＭである場合に、全ての矩形領域８３＿ｍの検査画像を取得したと判断することができる。又は、検査制御回路４１１は、変数ｎが偶数である場合にｍ＝Ｍであれば、また、変数ｎが奇数である場合にｍ＝０であれば、全ての矩形領域８３＿ｍの検査画像を取得したと判断することができる。

最後の矩形領域８３でない場合（Ｓ３１＿Ｎｏ）、検査制御回路４１１は、現在のストライプＳＰ（ストライプＳＰ＿ｎ）において＋ｘ方向に順に検査画像を取得しているかを判断する（Ｓ３２）。例えば、検査制御回路４１１は、変数ｎが偶数である場合、＋ｘ方向に順に検査画像を取得していると判断することができる。一方、検査制御回路４１１は、変数ｎが奇数である場合、－ｘ方向に順に検査画像を取得していると判断することができる。

＋ｘ方向に順に検査画像が取得されている場合（Ｓ３２＿Ｙｅｓ）、検査制御回路４１１は、変数ｍを１インクリメントして、ｍ＝ｍ＋１にする（Ｓ３３）。＋ｘ方向に順に検査画像が取得されていない場合（Ｓ３２＿Ｎｏ）、検査制御回路４１１は、変数ｍを１デクリメントして、ｍ＝ｍ－１にする（Ｓ３４）。

最後の矩形領域８３である場合（Ｓ３１＿Ｙｅｓ）、検査制御回路４１１は、ストライプＳＰ＿ｎが最後に検査画像を取得されたストライプＳＰであるかを判断する（Ｓ３６）。すなわち、検査制御回路４１１は、全てのストライプＳＰの検査画像を取得したかを判断する。その目的で、例えば、検査制御回路４１１は、ｎ＝Ｎであるかを判断することができる。最後のストライプＳＰの検査画像を取得している場合（Ｓ３６＿Ｙｅｓ）、処理は終了する。最後のストライプＳＰの検査画像が取得されていない場合（Ｓ３６＿Ｎｏ）、検査制御回路４１１は、変数ｎを１インクリメントして、ｎ＝ｎ＋１にする（ステップＳ３７）。

ステップＳ３３、Ｓ３４、及びＳ３７は、ステップＳ３８に継続する。ステップＳ３８として、検査制御回路４１１は、ストライプＳＰ＿ｎの矩形領域８３＿ｍの検査画像の取得のためのマルチ電子ビームＭＥＢのフォーカス量を調整する（Ｓ３８）。調整には、ストライプＳＰ＿ｎの矩形領域８３＿ｍ以外の矩形領域８３について推定されたｚ座標補正量が考慮される。例えば、検査制御回路４１１は、ストライプＳＰ＿ｎ－１の矩形領域８３＿ｍについてのｚ座標補正量を使用する。より具体的には、検査制御回路４１１は、ストライプＳＰ＿ｎの矩形領域８３＿ｍについて予め定められているフォーカス位置（ｚ座標）に、ストライプＳＰ＿ｎ－１の矩形領域８３＿ｍについてのｚ座標補正量を加える。こうして得られる和に等しいｚ座標が、ストライプＳＰ＿ｎの矩形領域８３＿ｍの検査画像の取得の間に使用される。１つ前のストライプＳＰ＿ｎ－１以外の矩形領域８３＿ｍについてのｚ座標補正量が加えられてもよい。また、ストライプＳＰ＿ｎの矩形領域８３＿ｍについて予め定められているフォーカス位置の調整に、１つ前の矩形領域８３＿ｍについてのｚ座標補正量が加えられてもよい。例えば、＋ｘ方向に順に検査画像が取得されている場合、ストライプＳＰ＿ｎの矩形領域８３＿ｍ－１についてのｚ座標補正量が加えられ、－ｘ方向に順に検査画像が取得されている場合、ストライプＳＰ＿ｎの矩形領域８３＿ｍ＋１についてのｚ座標補正量が加えられる。ステップＳ３８は、ステップＳ２２に継続する。

図８及び図９を参照して、ステップＳ２４として行われる回転の角度の推定について記述する。図８は、第１実施形態の検査装置１による検査における２種の撮影領域、すなわち、調整用矩形領域８３Ａについての撮影領域と推定対象の矩形領域についての撮影領域との対応を示す。図８に示されるとともに図６を参照して上記されているように、ステップＳ２４の開始の時点で、各電子ビームＥＢＡについての電子ビーム初期位置ＰＲ＿ｉ（ｘ，ｙ）及び電子ビーム位置ＰＳ＿ｉ（ｘ，ｙ）がすでに取得されている。図８の領域５５は、電子ビーム位置ＰＳ＿ｉ（ｘ，ｙ）が取得された撮影領域であり、マルチ電子ビームＭＥＢのアレイの回転に起因して、電子ビーム初期位置ＰＲ＿ｉ（ｘ，ｙ）が取得された撮影領域５１と異なる位置に位置している。

電子ビーム初期位置ＰＲ＿ｉ（ｘ，ｙ）及び電子ビーム位置ＰＳ＿ｉ（ｘ，ｙ）から、図８に示されるように、各電子ビームＥＢＡについての電子ビーム初期位置ＰＲ＿ｉ（ｘ，ｙ）から電子ビーム位置ＰＳ＿ｉ（ｘ，ｙ）までのベクトル

が取得される。ベクトル

は、サブ矩形領域８５＿ｉに向けて照射されたマルチ電子ビームのアレイの全体の本来到達すべき座標からのずれ（すなわち、撮影領域５１と領域５５のずれ）を示すベクトルとして機能し得る。

図９は、第１実施形態の検査装置１によって行われるマルチ電子ビームのアレイの回転の推定に使用されるベクトルの例を示す。図９に示されるように、中心点ＣＰ１が定義される。ここでの中心点ＣＰ１とは、光学系のいわゆる「光軸」が試料８の面（上面）を貫く点に相当し、全ての（現行の例では、１２個）の撮影領域５１の組の中心点と一致するように調整されているものとする。さらに、ｉが０以上Ｉ以下の全てのケースについて、中心点ＣＰ１から各領域５５の中心点ＣＰ２までのベクトル

が得られる。図９は、図８を参照して上記されている撮影領域５１と領域５５のずれを示すベクトル

も、各中心点ＣＰ２を始点とするベクトルとして示されている。

数式１によって、各電子ビームＥＢＡについての回転角度θ_ｉが算出される。

数式２によって、電子ビームＥＢＡのそれぞれの回転角度θ_ｉの平均が、マルチ電子ビームＭＥＢのアレイの回転角度Δθとして算出される。

図１０を参照して、マルチ電子ビームＭＥＢのアレイの回転角度とｚ座標補正量について記述される。図１０は、第１実施形態の検査装置１によって取得される、回転角度とｚ座標補正量の対応の例を示す。マルチ電子ビームＭＥＢのアレイの回転により、各電子ビームＥＢＡのデフォーカスが生じる。回転の角度と、デフォーカスの量は、対物レンズ２６の磁場の大きさ、各電子ビームＥＢＡのマルチ電子ビームＭＥＢのアレイの中心からの距離、電子の電荷、及び電子の質量などに基づいて、比例の関係を有する。よって、デフォーカスは、試料８のｚ座標の調整によって補正されることが可能であり、すなわち、デフォーカス量は、デフォーカス量を実質的に打ち消すだけのｚ座標補正量Δｚと一対一で対応する。よって、回転角度Δθとｚ座標補正量Δｚが求まる。ｚ座標補正量Δｚは、数式３によって、回転角度Δθから算出されることが可能である。

ここで、ｅは電子の電荷量であり、ｍ_ｅは電子の質量であり、Φは電場ポテンシャルであり、Ｂは対物レンズ２６による磁場である。

図６を参照して上記されているように、各検査画像の取得の度に、各矩形領域８３についてのｚ座標補正量が次々に取得される。よって、図１０に示されているように、ストライプＳＰ＿ｎの矩形領域８３＿ｍの各々についてのｚ座標補正量Δｚ＿ｎ＿ｍが検査画像の取得と並行して、順次取得される。

第１実施形態によれば、高い精度でデフォーカス量が検出されることができる。光てこを使用する一般的なセンサを使用するデフォーカス量の検出の精度は、数１００ｎｍ程度である。一方、第１実施形態による精度は、以下の通りである。マルチ電子ビームＭＥＢのアレイの回転による円周方向に沿った位置ずれは、例として、Ｂ＝０．１１［Ｔ］、Φ＝１０００［ｅＶ］とすると、Δθ＝５１５．８×Δｚである。例として、試料８に到達したマルチ電子ビームＭＥＢの電子ビームＥＢＡの間隔が９［μｍ］で、マルチ電子ビームＭＥＢが１１×１１で配列された電子ビームＥＢＡを含んでいるとすると、マルチ電子ビームＭＢＥのアレイの角の電子ビームＥＢＡの中心からの距離は、６３．６［μｍ］である。例として１画素のサイズが７［ｎｍ］×７［ｎｍ］であり、ＳＳＤによって０．１画素の位置ずれが検出されることが可能であるとする。すると、０．７［ｎｍ］／６３．６［μｍ］≒１１［μｒａｄ］の回転が検出されることが可能なことになる。よって、Δθが１１［μｒａｄ］のときのデフォーカス量、すなわちｚ座標補正量Δｚは、２１ｎｍ程度である。これは、光てこを使用するセンサの精度より大幅に高い。さらに、光てこを使用するセンサのような大掛かりな装置を使用することなく、ｚ座標補正量が割り出されることが可能であり、簡易にデフォーカスが調整されることが可能である。

また、第１実施形態によれば、デフォーカスの補正は、試料８のｚ座標の補正により行われ、光学系の設定の変更は要求されない。よって、光学系の調整の結果として生じる倍率及び回転角度の調整、さらに、倍率及び回転角度の調整による光学系の再調整の必要性は生じない。このため、簡易にデフォーカスが調整されることが可能である。

ここまで、検査装置１がマルチ電子ビームＭＥＢを使用する例について記述されている。しかしながら、検査装置１はシングル電子ビームを使用してもよい。この場合、成形アパーチャアレイプレート２３によってマルチ化された複数の電子ビームＥＢＡが並行して試料８に照射されるのに代えて、１つの電子ビームＥＢＡが使用される。以下、そのような電子ビームは、シングル電子ビームＥＢＡと称される場合がある。

シングル電子ビームＥＢＡが使用される場合、図１１に示されるように、各矩形領域８３の全体が、シングル電子ビームＥＢＡによって照射される。照射位置の軌跡の例は、マルチ電子ビームＭＥＢが使用される場合（図４）と同様であり、すなわち、マルチ電子ビームＭＥＢによる各サブ矩形領域８５に対する照射位置の軌跡が、矩形領域８３の全体に拡大された形態を有する。

シングル電子ビームＥＢＡの使用の場合も、シングル電子ビームＥＢＡの電子ビーム初期位置ＰＲ（ｘ，ｙ）と、各矩形領域８３についての電子ビーム位置ＰＳ（ｘ，ｙ）から、各矩形領域８３についての回転角度θ及びｚ座標補正量Δｚが取得される。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合、組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１…検査装置、２…撮影機構、３…制御機構、５…試料室、６…鏡筒、８…試料、ＥＢ…電子ビーム、ＥＢＡ…電子ビーム、ＭＥＢ…マルチ電子ビーム、１１…ステージ、１２…ステージ駆動機構、１３…ステージ駆動機構、２１…電子銃、２２…照明レンズ、２３…成形アパーチャアレイプレート、２４…縮小レンズ、２５…制限アパーチャアレイプレート、２６…対物レンズ、２７…偏向器、２８…偏向器、３１…ビームセパレータ、３２…投影レンズ、３３…投影レンズ、３４…検出器、４１…制御装置、４１１…検査制御回路、４１２…ステージ制御回路、４１３…レンズ制御回路、４１４…偏向器制御回路、４１５…参照画像生成回路、４１６…画像取得回路、４１７…推定回路、４１８…比較回路、４２…記憶装置、４３…表示装置、４４…入力装置、４５…通信装置

Claims (7)

1. 試料が載置されるステージと、
   前記試料の複数のサブ領域を含んだ第１領域に向けて照射された複数の電子ビームによって発生する二次電子に基づく複数の検査画像を取得する画像取得回路と、
   前記複数のサブ領域にそれぞれ形成されるパターンを示す複数の参照画像と、前記複数の検査画像と、の位置のずれの量に基づいて前記第１領域に照射された前記複数の電子ビームのアレイの回転の量を推定する推定回路と、
   前記回転の量に基づいて、前記試料の第２領域に照射される前記複数の電子ビームのフォーカス位置を制御する、ステージ制御回路と、
   前記複数の参照画像と前記複数の検査画像を比較する比較回路と、
   を備える検査装置。
2. 前記複数の検査画像は、前記複数のサブ領域に向けて一対一でそれぞれ照射された前記複数の電子ビームによって発生する二次電子に基づく、
   請求項１に記載の検査装置。
3. 前記推定回路は、
   前記複数の検査画像の各々と前記複数の参照画像の１つとの位置のずれの量に基づいて、前記第１領域での前記複数の電子ビームがそれぞれ到達した複数の第１位置を推定し、
   前記複数の電子ビームのそれぞれの複数の初期位置と、前記複数の第１位置とのずれの量に基づいて、前記回転の量を推定する、
   請求項２に記載の検査装置。
4. 前記画像取得回路は、前記試料の複数の第２サブ領域を含んだ第３領域に向けて照射された前記複数の電子ビームによって発生する二次電子に基づく複数の第２検査画像を取得し、
   前記複数の第２サブ領域にそれぞれ形成されるパターンを示す複数の第２参照画像と、前記複数の第２検査画像と、の位置のずれの量に基づいて前記複数の電子ビームの前記複数の初期位置を推定する検査制御回路をさらに備える、
   請求項３に記載の検査装置。
5. 前記画像取得回路は、前記試料の第１軸に沿って並びかつ各々が複数のサブ領域を含んだ複数の領域の各領域について順に、前記複数の領域のうちの各領域に向けて照射された複数の電子ビームによって発生する二次電子に基づく複数の検査画像を取得し、
   前記推定回路は、前記各領域について、前記各領域の前記複数のサブ領域にそれぞれ形成されるパターンを示す複数の参照画像と、前記複数の検査画像との位置のずれの量に基づいて前記各領域に照射された前記複数の電子ビームのアレイの前記回転の量を推定する、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の検査装置。
6. 試料が載置されるステージと、
   前記試料の第１領域に向けて照射された電子ビームによって発生する二次電子に基づく検査画像を取得する画像取得回路と、
   前記第１領域に形成されるパターンを示す参照画像と、前記検査画像と、の位置のずれの量に基づいて前記第１領域に照射された前記電子ビームの回転の量を推定する推定回路と、
   前記回転の量に基づいて、前記試料の第２領域に照射される前記電子ビームのフォーカス位置を制御する、ステージ制御回路と、
   前記参照画像と前記検査画像を比較する比較回路と、
   を備える検査装置。
7. 前記画像取得回路は、前記試料の第１軸に沿って並ぶ複数の領域の各領域について順に、前記複数の領域のうちの各領域に向けて照射された電子ビームによって発生する二次電子に基づく複数の検査画像を取得し、
   前記推定回路は、前記各領域について、前記各領域に形成されるパターンを示す参照画像と、前記検査画像との位置のずれの量に基づいて前記各領域に照射された前記電子ビームの前記回転の量を推定する、
   請求項６に記載の検査装置。