JP4332922B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームを利用して試料の画像情報を取り込み、試料の欠陥箇所を検査する検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のＬＳＩの高集積化に伴って、ウエハやマスクなどの試料における欠陥の検出感度を、より一層高めることが要求されている。例えば、２５６ＭビットのＤＲＡＭでは、パターン寸法０．２５μｍに対して欠陥寸法０．１μｍの検出感度が必要とされる。また、上記した検出感度の向上だけでなく、欠陥検出の高速化も望まれている。
【０００３】
そして、これらの要求に応えるべく、電子ビームを用いた検査装置の開発が進められている。
例えば、特開平７−２４９３９３号公報に記載された検査装置や、特開平１０−１９７４６２号公報に記載された検査装置では、ビーム断面が矩形状に整形された矩形ビームを用い、ステージを移動させながら試料面上を走査することにより、欠陥検出の高速化を図っている。
【０００４】
しかし、特開平７−２４９３９３号公報に記載された検査装置では、ＭＣＰ（マイクロチャネルプレート）に投影される試料画像をラインＣＣＤセンサにて取り込むため、試料に照射する矩形ビームをラインＣＣＤセンサの形状に応じて細長く整形している。このため、ＭＣＰに投影される試料画像の面積が非常に小さくなってしまい、ＭＣＰの寿命が低下するという問題が生じていた。
【０００５】
これに対し、特開平１０−１９７４６２号公報に記載された検査装置では、ＭＣＰに投影される試料画像をＴＤＩ（Time Delay Integration）アレイＣＣＤセンサにて取り込むため、試料に照射する矩形ビームをＴＤＩアレイＣＣＤセンサの形状に応じて長方形に整形している。このため、ＭＣＰに投影される試料画像の面積も広い長方形となり、ＭＣＰの寿命を延ばすことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のＴＤＩアレイＣＣＤセンサを用いた検査装置では、試料画像を取り込む際に、ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ９０（図２５）の各水平ライン９１-1〜９１-Nに蓄積された信号電荷を垂直方向にシフトさせるため、この信号電荷のシフトに応じて試料も垂直方向に移動させなければならない。
【０００７】
このため、ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ９０を用いた検査装置では、試料を垂直方向に移動させることにより、試料９２（図２６）の垂直方向に配列された複数の検査領域９３〜９５から、連続的に試料画像を取り込むことができる。
しかしながら、ＴＤＩアレイＣＣＤセンサ９０において、信号電荷をシフトさせる方向は、上記のように予め垂直方向に決められているため、試料９２を水平方向に移動させた場合には試料画像を取り込むことはできない。
【０００８】
したがって、試料９２（図２７）の水平方向に配列された複数の検査領域９６〜９８についても、検査領域９６〜９８各々から試料画像を取り込む際には、ステージを垂直方向に移動させなければならない。
【０００９】
そして、例えば検査領域９６の画像取り込みを終えてから、隣接する検査領域９７の画像取り込みを開始するまでには、試料９２を斜め方向に移動させて検査領域９７の画像取り込み開始地点を位置決めする時間が必要になる。
このため、水平方向に配列された検査領域９６〜９８の試料画像を取り込む場合には、検査領域９６の画像取り込み→位置決め→検査装置９７の画像取り込み→位置決め→……となり、連続的に試料画像を取り込むことはできない。その結果、検査効率が低下する。
【００１０】
なお、このような問題は、上記したラインＣＣＤセンサを用いた検査装置でも同様に発生する。本発明の目的は、ステージを移動させながら試料画像を取り込むに当たり、ステージの移動方向が如何なる方向であっても、その移動方向に沿って配列された複数の検査領域から連続的に画像情報を取り込むことができる検査装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の検査装置は、移動可能なステージと、該ステージ上に載置された試料に電子ビームを照射する照射手段と、電子ビームの照射によって試料から発生する二次ビームを、所定面に結像させる電子光学系を有し、該電子光学系の視野内に位置する試料からの二次ビームの像を所定面に投影する投影手段と、二次ビームの軌道を偏向する偏向手段と、所定面に投影された前記像を撮像するイメージセンサを有し、該イメージセンサからの出力信号に基づいて対応する画像情報を取り込む画像取込手段と、照射手段による電子ビームの照射領域であって、前記画像取込手段による撮像領域に対して１．５倍以上の面積を有する前記照射領域を、イメージセンサの撮像面の形状に応じて整形するビーム整形手段と、ステージの移動に伴う試料の移動と偏向手段による軌道の偏向とを同期させて制御することにより、所定面において二次ビームの像を停止させるとともに、同期期間中において、試料のうち同じ検出領域の二次ビームの像を所定面に投影させる制御手段とを備えたものである。
【００１２】
このように、本発明の検査装置では、電子光学系の視野内に位置する試料からの二次ビームの像を所定面に投影し、この投影像をイメージセンサで撮像する。また、試料に照射される電子ビームの軌道と、試料から発生する二次ビームの軌道との少なくとも一方を、ステージの移動に伴う試料の移動に同期して偏向させる。
【００１３】
ここで、試料に照射される電子ビームの軌道を偏向すると、試料面上における電子ビームの照射領域の位置が移動する。このため、電子ビームの軌道を試料の移動に同期して偏向させると、試料の所定領域に対して電子ビームを照射し続けることができる。
また、試料から発生する二次ビームの軌道を偏向すると、電子光学系の視野が移動する。このため、二次ビームの軌道を試料の移動に同期して偏向させると、上記した所定面において投影像を停止させることができる。
【００１４】
したがって、ステージを移動させながら試料の画像情報を取り込むに当たり、電子ビームと二次ビームとの少なくとも一方の軌道を試料の移動に同期して偏向させると、この同期期間中、所定面には同じ検査領域の像が投影され、確実な試料画像の取り込みが可能となる。
さらに、ステージの移動方向が如何なる方向であっても、その移動方向に沿って配列された複数の検査領域から連続的に画像情報を取り込むことができる。
【００１５】
また、照射手段は、電子ビームの照射領域であって、画像取込手段による撮像領域に対して１．５倍以上の面積を有する照射領域をイメージセンサの撮像面の形状に応じて整形するビーム整形手段を有する。このような構成によれば、電子ビームを効率よく照射することができると共に、試料のチャージアップおよびコンタミネーションの防止にも貢献できる。
【００１６】
また、偏向手段は、電子ビームの軌道と二次ビームの軌道とを偏向するものであり、制御手段が、偏向手段による電子ビームの軌道の偏向と二次ビームの軌道の偏向とを同期させて制御するものでも良い。
【００１７】
このような構成によれば、電子ビームの照射領域と電子光学系の視野との位置関係を一定に保ちながら、試料画像の連続的な取り込みが行えるため、上記した所定面の投影像を常に停止させておくことができる。また、制御手段は、試料の移動に同期させた偏向手段の制御と、試料の移動に同期させない偏向手段の制御とを交互に行うものでも良い。
【００１８】
このような構成によれば、試料の移動に同期させた期間に１つの検査領域から画像を取り込み、試料の移動に同期させない期間に次の検査領域に移動することができるので、試料上の多数の検査領域を次々に検査し、連続的に試料画像を取り込むことができる。また、イメージセンサは、二次元に配列された複数の受光画素を有する二次元ＣＣＤ撮像素子にて構成したものでも良い。
【００１９】
このような構成によれば、二次元ＣＣＤ撮像素子の撮像面に形成された試料像をシャッター時間にわたって蓄積することができる。このため、試料から発生した二次ビームが微弱であっても、鮮明な画像情報を取り込むことができる。また、本発明の検査方法は、試料を載置したステージを移動させる移動工程と、試料に電子ビームを面状に照射する照射工程と、移動工程における試料の移動に同期して、照射工程により照射された試料から発生する二次ビームを静止画像としてイメージセンサで検出する検出工程とを含むものである。
【００２０】
このような構成によれば、試料からの二次ビームにより形成される二次ビーム像を、試料の移動に同期させて検出することにより、安定した静止画像を検出することができる。また、試料の移動と停止とを繰り返すことなく、静止画像を検出でき検査時間の短縮を図ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態について説明する。第１実施形態の検査装置１０は、図１に示されるように、一次コラム２１と、二次コラム２２と、チャンバー２３とで構成されている。一次コラム２１は、二次コラム２２の側面に対して斜めに取り付けられている。二次コラム２２の下部には、チャンバー２３が取り付けられている。これら一次コラム２１，二次コラム２２，チャンバー２３は、真空排気系（不図示）と繋がっており、真空排気系のターボポンプにより排気されて、内部の真空状態が維持される。
【００２３】
ここで、一次コラム２１、二次コラム２２およびチャンバー２３の構成について順に説明する。
〔一次コラム〕
一次コラム２１の内部には、電子ビームを出射する電子銃２４が配置されている。この電子銃２４の陰極には、矩形陰極で大電流を取り出すことができるランタンヘキサボライト（ＬａＢ₆）が用いられる。
【００２４】
また、一次コラム２１の内部には、電子銃２４から出射される電子ビーム（以下「一次ビーム」という）の光軸上に、一次光学系２５および一次偏向器２６が配置されている。
一次光学系２５には、回転軸非対称の四重極（または八重極）の静電レンズ（または電磁レンズ）を使用することができるが、この第１実施形態では、３段の静電レンズ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ（図３参照）にて構成された例を説明する。
【００２５】
静電レンズ２５ａ，２５ｂ，２５ｃは各々、図２(ａ)に示すように、４つの円柱ロッド１〜４からなり、対向する電極同士（１と３，２と４）が等電位に設定され、かつ互いに逆の電圧特性（１と３に＋Ｖｑ、２と４に−Ｖｑ）が与えられている。
このような静電レンズ２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、いわゆるシリンドリカルレンズと同様、矩形陰極の長軸（Ｘ軸）、短軸（Ｙ軸）各々で集束と発散とを引き起こすことができる。したがって、各静電レンズ２５ａ，２５ｂ，２５ｃのレンズ条件を最適化することによって、出射電子を損失することなく、一次ビームの断面を任意の形状に成形することができる。図２(ａ)には、一次ビームの断面が矩形状の場合が示されている。
【００２６】
また、一次偏向器２６（図１）には、静電偏向器または電磁偏向器を使用できるが、この第１実施形態では、図２(ｂ)に示されるように、独立した４つの電極５〜８にて構成された二軸偏向可能な静電偏向器の例を説明する。電極６，８に対する印加電圧Ｖ１を変化させることで、一次ビームの軌道をＸ軸に沿って偏向することができる。また、電極５，７に対する印加電圧Ｖ１を変化させることで、一次ビームの軌道をＹ軸に沿って偏向することができる。
【００２７】
さらに、一次コラム２１（図１）には、一次光学系２５のレンズ電圧を制御する一次コラム制御ユニット４５と、一次偏向器２６に印加する電圧を制御する偏向器制御ユニット４７とが接続されている。これら一次コラム制御ユニット４５，偏向器制御ユニット４７は、ＣＰＵ４３に接続されている。
【００２８】
〔チャンバー〕
チャンバー２３の内部には、図１に示されるように、ステージ２７が設置され、ステージ２７上には試料２８が載置される。ステージ２７は、ＸＹ方向に移動可能である。ステージ２７には、所定のリターディング電圧（後述する）が印加されている。
【００２９】
チャンバー２３には、ステージ２７をＸＹ方向に駆動するステージ制御ユニット４９と、ステージ２７の移動方向および移動量に応じたステージ移動信号を出力するレーザ干渉計ユニット５０とが接続されている。さらに、ステージ制御ユニット４９，レーザ干渉計ユニット５０は、ＣＰＵ４３に接続されている。
〔二次コラム〕
二次コラム２２の内部には、図１に示されるように、試料２８から発生する二次ビーム（後述する）の光軸上に、カソードレンズ２９、ニューメニカルアパーチャ３０、ウィーンフィルタ３１、第２レンズ３２、フィールドアパーチャ３３、第３レンズ３４、第４レンズ３５、二次偏向器３６および検出器３７が配置される。
【００３０】
このうちカソードレンズ２９は、通常、複数枚の電極で構成される。ここでは、図３に示されるように、３枚の電極２９ａ，２９ｂ，２９ｃの構成例を説明する。この場合、カソードレンズ２９の下（試料２８側）から１番目の電極２９ａと２番目の電極２９ｂとに電圧を印加し、３番目の電極２９ｃをゼロ電位に設定することでレンズとして機能させることができる。
【００３１】
また、ニューメニカルアパーチャ３０（図１）は、開口絞りに相当するもので、上記カソードレンズ２９の開口角を決定する。その形状は、円形の穴が開いた金属製（Ｍｏ等）の薄膜板である。
このニューメニカルアパーチャ３０は、その開口部がカソードレンズ２９の焦点位置になるように配置されている。このため、ニューメニカルアパーチャ３０とカソードレンズ２９とは、テレセントリックな電子光学系を構成している。
【００３２】
ウィーンフィルタ３１は、電磁プリズムとして作用する偏向器であり、ウィーン条件（Ｅ＝ｖＢ。なお、ｖは荷電粒子の速度、Ｅは電界、Ｂは磁界を表し、Ｅ⊥Ｂである。）を満たす荷電粒子（例えば二次ビーム）のみを直進させ、それ以外の荷電粒子（例えば一次ビーム）の軌道を曲げることができる。
第２レンズ３２，第３レンズ３４，第４レンズ３５はすべて、ユニポテンシャルレンズまたはアインツェルレンズと呼ばれる回転軸対称型のレンズであり、それぞれ３枚の電極で構成されている（図５参照）。各レンズは通常、外側の２つの電極をゼロ電位とし、中央の電極に印加する電圧を変えることでレンズ作用が制御される。
【００３３】
また、第２レンズ３２と第３レンズ３４との間（図１）には、フィールドアパーチャ３３が配置されている。このフィールドアパーチャ３３は、光学顕微鏡の視野絞りと同様、視野を必要範囲に制限する。
ここで、上記したカソードレンズ２９、ニューメニカルアパーチャ３０、ウィーンフィルタ３１、第２レンズ３２、フィールドアパーチャ３３、第３レンズ３４、および第４レンズ３５をまとめて、二次光学系２０と呼ぶことにする。
【００３４】
二次偏向器３６は、上記した一次偏向器２６（図２(ｂ)）と同様、独立した４つの電極５〜８にて構成された二軸偏向可能な静電偏向器であり、電極６，８に対する印加電圧Ｖ２を変化させることで、二次ビームの軌道をＸ軸に沿って偏向することができる。また、電極５，７に対する印加電圧Ｖ２を変化させることで、二次ビームの軌道をＹ軸に沿って偏向することができる。
【００３５】
また、検出器３７（図１）は、電子を加速増倍するＭＣＰ３８と、電子を光に変換する蛍光面３９および不図示の光学リレーレンズを有するＦＯＰ（ファイバオプティックプレート）４０と、光学像を撮像する二次元ＣＣＤセンサ４１とから構成される。二次元ＣＣＤセンサ４１は、二次元に配列された複数の受光画素を有している。この検出器３７には、画像処理ユニット４２が接続されている。
【００３６】
さらに、二次コラム２２には、カソードレンズ２９，第２レンズ３２，第３レンズ３４，第４レンズ３５の各レンズ電圧を制御すると共に、ウィーンフィルタ３１に印加する電磁界を制御する二次コラム制御ユニット４６と、二次偏向器３６に印加する電圧を制御する偏向器制御ユニット４８とが接続されている。これら二次コラム制御ユニット４６，偏向器制御ユニット４８，画像処理ユニット４２は、ＣＰＵ４３に接続されている。
【００３７】
なお、ＣＰＵ４３には、画像を表示するＣＲＴ４４が接続されている。
次に、上記のように構成された検査装置１０における一次ビームおよび二次ビームの軌道などについて順に説明する。
〔一次ビーム〕
電子銃２４からの一次ビームは、電子銃２４の加速電圧よって加速され、図３に示すように、一次光学系２５のレンズ作用および一次偏向器２６の偏向作用を受けながらウィーンフィルタ３１の中心部に入射する。なお、図３には、矩形陰極のＸ方向断面に放出された電子の軌道とＹ方向断面に放出された電子の軌道とが示されている。
【００３８】
ウィーンフィルタ３１に入射した一次ビームは、ウィーンフィルタ３１の偏向作用により軌道が曲げられ、ニューメニカルアパーチャ３０の開口部に到達する。ここで、一次光学系２５のレンズ電圧の設定により、一次ビームはニューメニカルアパーチャ３０の開口部で結像するようになっている。
ニューメニカルアパーチャ３０の開口部で結像した一次ビームは、カソードレンズ２９を介して、試料２８面上に照射される。ここで、ニューメニカルアパーチャ３０とカソードレンズ２９とはテレセントリックな電子光学系を構成しているため、カソードレンズ２９を通過した一次ビームは平行ビームとなり、試料２８面上に垂直かつ均一に照射される。すなわち、光学顕微鏡で云うケーラー照明が実現される。
【００３９】
また、試料２８が載置されたステージ２７には上記のリターディング電圧が印加されているため、カソードレンズ２９の電極２９ａと試料２８面との間には、一次ビームに対して負の電界が形成される。したがって、カソードレンズ２９を通過した一次ビームは、試料２８面に到達するまでに減速され、試料２８のチャージアップや破壊を防ぐようにしている。
【００４０】
なお、検査装置１０内に散乱する不要な電子ビームは、ニューメニカルアパーチャ３０によって試料２８面に到達することが阻止され、試料２８のチャージアップやコンタミネーションを防いでいる。
ところで、試料２８面上における一次ビームの照射領域２４Ａは、一次光学系２５へのレンズ電圧を制御することにより整形され、この第１実施形態では図４(ａ)に示されるようにほぼ矩形状となっている。これは、二次元ＣＣＤセンサ４１（図１）の撮像面の形状に対応させているためである（詳細は後述する）。
【００４１】
さらに、一次ビームの照射領域２４Ａ（図３）の位置は、一次偏向器２６への印加電圧Ｖ１の制御により一次ビームの軌道をＸＹ方向に偏向することで、試料２８面上をＸＹ方向に移動させることができる。
この照射領域２４Ａの移動は、第１実施形態において、ステージ２７の移動に伴う試料２８の移動と同期して行われる。
【００４２】
すなわち、ステージ２７が移動すると、レーザ干渉計ユニット５０（図１）はステージ２７の移動方向および移動量を検出し、この検出結果に応じたステージ移動信号をＣＰＵ４３に出力する。ＣＰＵ４３は、レーザ干渉計ユニット５０からのステージ移動信号に同期して、偏向器制御ユニット４７を制御し、一次偏向器２６への印加電圧Ｖ１を変化させる。
【００４３】
例えば、ステージ２７が、図４(ｂ)に示されるようにＸ軸に沿って移動量ΔＸだけ移動した場合、偏向器制御ユニット４７（図１）は一次偏向器２６の電極６，８（図２(ｂ)）への印加電圧Ｖ１を変化させる。その結果、一次ビームの軌道はＸ軸に沿って偏向し、試料２８上での一次ビームの照射領域２４Ａは、図４(ｂ)に示されるように、ステージ２７の移動量ΔＸに追従してΔＸだけ移動することになる。
【００４４】
また、ステージ２７が、図４(ｃ)に示されるようにＹ軸に沿って移動量ΔＹだけ移動した場合、偏向器制御ユニット４７（図１）は一次偏向器２６の電極５，７（図２(ｂ)）への印加電圧Ｖ１を変化させる。その結果、一次ビームの軌道はＹ軸に沿って偏向し、試料２８上での一次ビームの照射領域２４Ａは、図４(ｃ)に示されるように、ステージ２７の移動量ΔＹに追従してΔＹだけ移動することになる。
【００４５】
このように、ステージ２７の移動に伴う試料２８の移動と同期させて、一次ビームの照射領域２４Ａを移動させることにより、試料２８の所定領域ａへの一次ビームの照射を維持することができる。
〔二次ビーム〕
一方、試料２８面上に一次ビームが照射されると、その照射領域２４Ａからは、二次電子、反射電子、または後方散乱電子のうち、少なくとも１種からなる二次ビームが発生する。
【００４６】
この二次ビームは、照射領域２４Ａの二次元画像情報を有する。また、上記のように一次ビームが試料２８に対して垂直に照射されたので、二次ビームは影のない鮮明な像を有することになる。
ここで、試料２８が載置されたステージ２７には上記のリターディング電圧が印加されているため、図５に示されるカソードレンズ２９の電極２９ａと試料２８面との間には、二次ビームに対して正の電界が形成される。したがって、試料２８から発生した二次ビームは、カソードレンズ２９に向けて加速され、効率よく二次光学系２０の視野内に導かれる。
【００４７】
そして、二次ビームは、カソードレンズ２９によって集束作用を受け、ニューメニカルアパーチャ３０を通過すると共に、ウィーンフィルタ３１の偏向作用も受けずにそのまま直進し、第２レンズ３２を介してフィールドアパーチャ３３上に結像する。
このように、二次ビームを、カソードレンズ２９のみで結像させるのではなく、第２レンズ３２と合わせて１回の結像を行わせることにより、レンズ収差の発生を抑えることができる。
【００４８】
また、ウィーンフィルタ３１に印加する電磁界を変えることで、二次ビームから、特定のエネルギー帯を持つ電子（例えば二次電子、反射電子、または後方散乱電子）のみを選択して通過させることができる。
そして、フィールドアパーチャ３３を通過した二次ビームは、後段に配置された第３レンズ３４と第４レンズ３５とによって集束発散を繰り返し、第３レンズ３４によって１回結像されたのち、第４レンズ３５によって検出器３７の検出面に再結像される。
【００４９】
このように、試料２８から発生した二次ビームは、合計３回結像したのち、検出器３７に入射する。ここで、第３レンズ３４と第４レンズ３５とを合わせて１回の結像を行わせるようにしてもよい（合計２回の結像）。
なお、フィールドアパーチャ３３は、後段の第３レンズ３４および第４レンズ３５と共に、不要な二次ビームを遮断して、検出器３７のチャージアップやコンタミネーションを防いでいる。ニューメニカルアパーチャ３０は、二次ビームに対しては、後段の第２レンズ３２〜第４レンズ３５のレンズ収差を抑える役割を果たしている。
【００５０】
このように、試料２８から発生して検出器３７の検出面に結像した二次ビームは、検出器３７内のＭＣＰ３８を通過する際に加速増倍され、蛍光面３９で光に変換される。そして、蛍光面３９からの光は、ＦＯＰ４０を介して二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面に結像する。
【００５１】
なお、第３レンズ３４，第４レンズ３５は、フィールドアパーチャ３３上に得られた中間像を拡大投影するためのレンズである。したがって、試料２８面上での照射領域２４Ａの二次元像は、検出器３７の検出面に拡大投影される。
また、検出器３７の検出面に投影された照射領域２４Ａの二次元像（二次ビームの像）は、蛍光面３９において光学像に変換されたのち、ＦＯＰ４０を介して二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面に投影される。因みに、ＦＯＰ４０は、蛍光面３９での画像サイズと二次元ＣＣＤセンサ４１での撮像サイズとを合わせるために、光学像を約１／３に縮小して投影する。
【００５２】
ここで、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面に対応する試料２８面上での領域を、撮像領域４１Ａ（図６(ａ)参照）と云うことにする。当然のことながら、この撮像領域４１Ａは、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面の形状に応じて、ほぼ矩形状となっている。
ところで、この撮像領域４１Ａの位置は、二次偏向器３６（図５）への印加電圧Ｖ２の制御により二次ビームの軌道をＸＹ方向に偏向することで、試料２８面上をＸＹ方向に移動させることができる。
【００５３】
この撮像領域４１Ａの移動は、第１実施形態において、ステージ２７の移動に伴う試料２８の移動と同期して行われる。
すなわち、上記した一次ビームの照射領域２４Ａの場合と同様に、ＣＰＵ４３（図１）は、レーザ干渉計ユニット５０からのステージ移動信号に同期して、偏向器制御ユニット４８を制御し、二次偏向器３６への印加電圧Ｖ２を変化させる。
【００５４】
例えば、ステージ２７が、図６(ｂ)に示されるようにＸ軸に沿って移動量ΔＸだけ移動した場合、偏向器制御ユニット４８（図１）は二次偏向器３６を構成する電極６，８（図２(ｂ)）への印加電圧Ｖ２を変化させる。その結果、二次ビームの軌道がＸ軸に沿って偏向し、試料２８上での撮像領域４１Ａは、図６(ｂ)に示されるように、ステージ２７の移動量ΔＸに追従してΔＸだけ移動することになる。
【００５５】
また、ステージ２７が、図６(ｃ)に示されるようにＹ軸に沿って移動量ΔＹだけ移動した場合、偏向器制御ユニット４８（図１）は二次偏向器３６の電極５，７（図２(ｂ)）への印加電圧Ｖ２を変化させる。その結果、二次ビームの軌道はＹ軸に沿って偏向し、試料２８上での撮像領域４１Ａは、図６(ｃ)に示されるように、ステージ２７の移動量ΔＹに追従してΔＹだけ移動することになる。
【００５６】
このように、ステージ２７の移動に伴う試料２８の移動と同期させて、撮像領域４１Ａを移動させることにより、試料２８の所定領域ａと二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面との対応関係を維持することができる。
一方、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面に投影された撮像領域４１Ａの光学像は、二次元ＣＣＤセンサ４１にて光電変換され、得られた信号電荷は、例えば１／３０秒おきに二次元ＣＣＤセンサ４１から画像処理ユニット４２（図１）に出力される。画像処理ユニット４２は、二次元ＣＣＤセンサ４１からの信号電荷をＡ／Ｄ変換したのち、内部のＶＲＡＭに格納して画像情報を作成し、ＣＰＵ４３に出力する。ＣＰＵ４３は、試料２８の撮像領域４１Ａに対応する画像をＣＲＴ４４に表示させる。また、ＣＰＵ４３は、画像情報に対してテンプレートマッチング等を実行することで、試料の欠陥箇所を特定する。
【００５７】
ここで、上記した第１実施形態の電子銃２４，一次光学系２５，ウィーンフィルタ３１，ニューメニカルアパーチャ３０，カソードレンズ２９，一次コラム制御ユニット４５は、請求項の「照射手段」に対応する。第１実施形態の検出器３７の検出面は、請求項の「所定面」に対応する。第１実施形態の二次光学系２０は、請求項の「電子光学系」に対応する。第１実施形態の二次光学系２０，二次コラム制御ユニット４６は、請求項の「投影手段」に対応する。第１実施形態の一次偏向器２６，二次偏向器３６，偏向器制御ユニット４７，４８は、請求項の「偏向手段」に対応する。第１実施形態の二次元ＣＣＤセンサ４１は、請求項の「イメージセンサ」に対応する。第１実施形態の検出器３７，画像処理ユニット４２は、請求項の「画像取込手段」に対応する。第１実施形態のＣＰＵ４３は、請求項の「制御手段」に対応する。第１実施形態の一次光学系２５，一次コラム制御ユニット４５は、請求項の「ビーム整形手段」に対応する。
【００５８】
次に、上記した第１実施形態の検査装置１０において、ステージ２７を一定速度で移動させながら試料２８の画像情報を取り込む際の動作について、図７〜図１０を用いて説明する。
ここでは説明を分かりやすくするため、ステージ２７がＸ軸に沿って一定速度で移動する場合を例に説明を行う。
【００５９】
なお、この第１実施形態では、上述した一次ビームの照射領域２４Ａ（図４）が、撮像領域４１Ａ（図６）と略同形状に整形されると共に、一次ビームの照射領域２４Ａ（図４）の移動と撮像領域４１Ａ（図６）の移動とがＸ軸に沿って同期制御される。
したがって、一次ビームの照射領域２４Ａと撮像領域４１Ａとは、試料２８面上において常に重なった状態が維持されることになる（図１０(ａ)〜(ｇ)中のクロスハッチング部分が照射領域２４Ａと撮像領域４１Ａとの重なりを示す）。
【００６０】
ここで、照射領域２４Ａの移動と撮像領域４１Ａの移動とを同期制御する際に印加される一次偏向器２６への電圧Ｖ１（図７）と、二次偏向器３６への電圧Ｖ２（図８）とについて、具体的に説明する。なお、図７，図８には、右縦軸に、照射領域２４Ａの位置，撮像領域４１Ａの位置が合わせて示されている。
一次偏向器２６への印加電圧Ｖ１（図７）は、最大値＋Ｖ１１から最小値−Ｖ１２へ一定の割合で減少する期間ＴＤ（時刻ｔ１〜ｔ３，ｔ４〜ｔ６，…）と、最小値−Ｖ１２から最大値＋Ｖ１１へ一定の割合で増加する期間ＴＵ（時刻ｔ３〜ｔ４，ｔ６〜ｔ７，…）とを交互に繰り返し、周期的に変化する（周期Ｔ）。
【００６１】
このような周期変化のうち、印加電圧Ｖ１が最大値＋Ｖ１１となる時刻ｔ１，ｔ４，ｔ７…において、照射領域２４Ａは、図７の右縦軸に示されるように、地点Ｘａに位置する（図１０(ａ)，(ｄ)，(ｇ)も参照）。また、印加電圧Ｖ１が最小値−Ｖ１２となる時刻ｔ３，ｔ６…において、照射領域２４Ａは、図７の右縦軸に示されるように、地点Ｘｂに位置する（図１０(ｃ)，(ｆ)も参照）。
【００６２】
さらに、印加電圧Ｖ１が一定の割合で減少する期間ＴＤにおいて、照射領域２４Ａは地点Ｘａから地点Ｘｂに向けて一定速度で移動する。また、印加電圧Ｖ１が一定の割合で増加する期間ＴＵにおいて、照射領域２４Ａは地点Ｘｂから地点Ｘａに向けて一定速度で移動する。
一方、二次偏向器３６への印加電圧Ｖ２（図８）は、最大値＋Ｖ２１から最小値−Ｖ２２へ一定の割合で減少する期間ＴＤ（時刻ｔ１〜ｔ３，ｔ４〜ｔ６，…）と、最小値−Ｖ２２から最大値＋Ｖ２１へ一定の割合で増加する期間ＴＵ（時刻ｔ３〜ｔ４，ｔ６〜ｔ７，…）とを交互に繰り返し、周期的に変化する（周期Ｔ）。
【００６３】
このような周期変化のうち、印加電圧Ｖ２が最大値＋Ｖ２１となる時刻ｔ１，ｔ４，ｔ７…において、撮像領域４１Ａは上記した照射領域２４Ａと同じ地点Ｘａに位置する（図１０(ａ)，(ｄ)，(ｇ)も参照）。また、印加電圧Ｖ２が最小値−Ｖ２２となる時刻ｔ３，ｔ６…において、撮像領域４１Ａは上記した照射領域２４Ａと同じ地点Ｘｂに位置する（図１０(ｃ)，(ｆ)も参照）。
【００６４】
さらに、印加電圧Ｖ２が一定の割合で減少する期間ＴＤにおいて、撮像領域４１Ａは、上記した撮像領域２４Ａと同様に地点Ｘａから地点Ｘｂに向けて一定速度で移動する。また、印加電圧Ｖ２が一定の割合で増加する期間ＴＵにおいて、撮像領域４１Ａは、上記した撮像領域２４Ａと同様に地点Ｘｂから地点Ｘａに向けて一定速度で移動する。
【００６５】
このように、照射領域２４Ａと撮像領域４１Ａとは、常に重なった状態を維持しながら地点Ｘａと地点Ｘｂとの間を周期的に往復移動することになる（周期Ｔ）。このときの照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａの移動範囲ΔＸ１は、撮像領域４１ＡのＸ軸に沿った長さＬｘ（図１０(ａ)参照）にほぼ等しい。
【００６６】
さらに第１実施形態では、上記した照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａの往復移動（図７，図８）のうち、地点Ｘａから地点Ｘｂに向けて移動する期間ＴＤにおいて、その移動をステージ２７の移動に同期させる。このため、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは共に、ステージ２７の速さＶｘと同じ速さで、ステージ２７の移動方向と同じ方向に、地点Ｘａから地点Ｘｂに向けて移動することになる。
【００６７】
また、ステージ２７の速さＶｘおよび移動方向は一定であるため、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａが地点Ｘｂから地点Ｘａに向けて移動する期間ＴＵにおいて、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａの移動は、ステージ２７の移動方向とは逆方向であり、ステージ２７の移動に同期されないことになる。そして、この期間ＴＵでの照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａの移動は高速に行われる。
【００６８】
ところで、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａの往復移動の周期Ｔ（例えば１秒）は、第１実施形態において、上記した撮像領域４１Ａの長さＬｘ（図１０(ａ)参照）をステージ２７（速さＶｘ）が移動するのに掛かる時間（Ｌｘ／Ｖｘ）に定めている。
したがって、ステージ２７は、１周期分の時間Ｔが経過するごとに、長さＬｘずつ移動していくことになる。すなわち、図９に示されるように、時刻ｔ１で地点Ｘ０に位置するステージ２７（図１０(ａ)も参照）は、１周期後の時刻ｔ４において、長さＬｘだけ離れた地点Ｘ１まで移動（図１０(ｄ)も参照）し、さらに１周期が経過した時刻ｔ７においては、さらに長さＬｘだけ離れた地点Ｘ２まで移動する（図１０(ｇ)も参照）ことになる。
【００６９】
上記のように制御される照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａ，ステージ２７によれば、ステージ２７上に載置される試料２８の画像情報が、次のようにして取り込まれていく。
まず、時刻ｔ１において（図１０(ａ)）、ステージ２７は地点Ｘ０に位置し、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは、地点Ｘａに位置している。このため、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、地点Ｘａに位置する検査領域Ａの像が投影される。
【００７０】
そして、時刻ｔ１〜時刻ｔ３の期間ＴＤ（図１０(ａ)〜(ｃ)）、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは、ステージ２７の移動に同期しながら地点Ｘａから地点Ｘｂに向けて移動し、試料２８の検査領域Ａを追尾する。したがって、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、検査領域Ａの像が停止した状態で投影される。この検査領域Ａの像は、１／３０秒おきに読み出される。ＣＲＴ４４には、約１秒間（周期Ｔに相当する）、検査領域Ａの静止画像が表示される。
【００７１】
また、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の期間ＴＵ（図１０(ｃ)〜(ｄ)）、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは、ステージ２７の移動方向（図中左方）とは逆方向（図中右方）に高速移動される。
そして、時刻ｔ４において（図１０(ｄ)）、ステージ２７は、地点Ｘ０から長さＬｘだけ離れた地点Ｘ１に位置し、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは、再び地点Ｘａに戻っている。このため、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、地点Ｘａに位置する検査領域Ｂの像が投影される。なお、この検査領域Ｂは、上記した検査領域Ａに隣接している。
【００７２】
また、時刻ｔ４〜時刻ｔ６の期間ＴＤ（図１０(ｄ)〜(ｆ)）、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは、再びステージ２７の移動に同期しながら地点Ｘａから地点Ｘｂに向けて移動し、試料２８の検査領域Ｂを追尾する。したがって、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、検査領域Ｂの像が停止した状態で投影される。この検査領域Ｂの像は上記と同様に読み出され、ＣＲＴ４４には検査領域Ｂの静止画像が表示される。
【００７３】
また、時刻ｔ６〜時刻ｔ７の期間ＴＤ（図１０(ｆ)〜(ｇ)）、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは、ステージ２７の移動方向（図中左方）とは逆方向（図中右方）に高速移動される。
【００７４】
そして、時刻ｔ７において（図１０(ｇ)）、ステージ２７は、地点Ｘ１から長さＬｘだけ離れた地点Ｘ２に位置し、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは、再び地点Ｘａに戻っている。このため、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、地点Ｘａに位置する検査領域Ｃの像が投影される。なお、この検査領域Ｃは、上記した検査領域Ｂに隣接している。
【００７５】
以降、上記した検査領域Ａや検査領域Ｂのときと同様にして、検査領域Ｃの像が二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面に停止した状態で投影される。この検査領域Ｃの像も上記と同様に読み出され、ＣＲＴ４４には検査領域Ｃの静止画像が表示される。
このように、ステージ２７がＸ軸に沿って移動する場合には、照射領域２４Ａと撮像領域４１ＡとをＸ軸に沿って往復移動させることにより、このＸ軸に沿って配列された隣接する検査領域Ａ，Ｂ，Ｃ（図１０）から、連続的に試料画像を取り込むことができる。
【００７６】
また、検査装置１０によれば、ステージ２７がＸ軸に沿って移動する場合に限らず、ステージ２７がＹ軸に沿って移動する場合であっても、照射領域２４Ａと撮像領域４１ＡとをＹ軸に沿って往復移動させることにより、このＹ軸に沿って配列された隣接する複数の検査領域から、連続的に試料画像を取り込むことができる。
【００７７】
さらに、検査装置１０によれば、上記のようにステージ２７の移動方向に沿って配列された隣接する複数の検査領域（例えば図１０のＡ〜Ｃ）だけでなく、例えば図１１のように、ステージ２７の移動方向から外れてジグザグ状に配置された複数の検査領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅからも、連続的に試料画像を取り込むことができる。
【００７８】
この場合、各検査領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの静止画像を取り込む際には、上記した動作（図７〜図１０の時刻ｔ１〜ｔ３，ｔ４〜ｔ６，…参照）と同様に、ステージ２７の移動と照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａの移動とを同期させる。
そして、ある検査領域（例えばＡ）の静止画像を取り込んだのちに、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａを、ステージ２７の移動方向（図中左方）とは逆方向（図中右方）に高速移動させると共に、ステージ２７の移動方向と直交する方向（図中上方または下方）にも高速移動させることで、ある検査領域（例えばＡ）とは離れた次の検査領域（例えばＢ）の画像取り込みを開始することができる。
【００７９】
なお、ある検査領域（例えばＡ）から次の検査領域（例えばＢ）への高速移動時における照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａの移動量は、ある検査領域（例えばＡ）と次の検査領域（例えばＢ）との位置関係に応じて予め定められたものである。
このように、ステージ２７の移動方向に照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａを同期移動させる期間と、検査領域の位置関係に応じて照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａを高速移動させる期間とを交互に繰り返すことにより、ジグザグ状に配置されて互いに隣接しない複数の検査領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅから、連続的に試料画像を取り込むことができる。
【００８０】
さらに、検査装置１０によれば、例えば図１２のように、ステージ２７の移動方向と直交する方向に沿って配置された検査領域Ａ，Ｂからも、連続的に試料画像を取り込むことができる。この場合、検査領域Ａから検査領域Ｂへの照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａの高速移動は、ステージ２７の移動方向と直交する方向に行われる。
【００８１】
また、検査装置１０によれば、例えば図１３のように、ステージ２７が斜め方向に移動する場合でも、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａをステージの移動方向に沿って斜めに同期移動させることにより、複数の検査領域Ａ〜Ｇ各々から静止画像を取り込むことができる。そして、ある検査領域（例えばＡ）から次の検査領域（例えばＢ）へ、その位置関係に応じて照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａを高速移動させることにより、各検査領域Ａ〜Ｇからの静止画像の取り込みを連続的に行える。
【００８２】
以上説明したように、第１実施形態の検査装置１０によれば、ステージ２７の移動方向や試料２８の検査領域の配置に関わらず、連続的に各検査領域からの静止画像の取り込みを行うことができ、検査の効率化が図られる。
したがって、図１４のように、試料２８の一部領域２８Ａ内にまばらに配置された多数の検査領域Ａ〜Ｔから静止画像を連続的に取り込みたい場合には、検査領域Ａ〜Ｔの配置に応じて最も効率的なステージ２７の移動曲線を定め、この移動曲線に沿ってステージ２７を滑らかに移動させることで、画像取り込みを迅速に行うことができる。
【００８３】
このように、ステージ２７上に載置された試料２８の検査方向に制限が無くなるため、検査の自由度が広がると共に、使い勝手の良い検査装置１０となる。
第１実施形態の検査装置１０は、試料２８の全面を検査する場合に限らず、検査結果のレビューなど、試料２８の一部を比較的高倍率で検査する場合にも有効であり、効率よく検査することができる。
【００８４】
また、ステージ２７を移動させながら試料２８の各検査領域の画像を取り込むに当たって、ステージ２７を停止させることなく、上記した周期Ｔ（例えば１秒）に相当する期間、撮像領域４１Ａ，照射領域２４Ａが追尾中の検査領域に応じた静止画像をリアルタイムで表示させることができる。したがって、オペレータが検査領域の試料画像を目視観察したい場合に非常に有効である。
【００８５】
さらに、上記した第１実施形態では、照射領域２４Ａの形状を、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面の形状に応じて整形し、撮像領域４１Ａと略同形状としたので、画像取り込みに必要な試料２８の領域のみに一次ビームが照射されることになる。したがって、一次ビームを効率よく照射することができる。また、試料２８のチャージアップおよびコンタミネーションの防止にも貢献できる。
【００８６】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、上記した第１実施形態の検査装置１０（図１〜図６）における画像取り込み動作の別の形態を説明するものである。
【００８７】
ここでも説明を分かりやすくするため、ステージ２７がＸ軸に沿って一定速度で移動する場合を例に説明を行う。
また、この第２実施形態でも、一次ビームの照射領域２４Ａ（図４）が、撮像領域４１Ａ（図６）と略同形状に整形されると共に、照射領域２４Ａ（図４）の移動と撮像領域４１Ａ（図６）の移動とがＸ軸に沿って同期制御される。
【００８８】
したがって、照射領域２４Ａと撮像領域４１Ａとは、試料２８面上において常に重なった状態が維持されることになる（図１８(ａ)〜(ｅ)中のクロスハッチング部分が照射領域２４Ａと撮像領域４１Ａとの重なりを示す）。
さて、第２実施形態の画像取り込み動作は、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａの往復移動の範囲ΔＸ２（図１５，図１６）が、上記した第１実施形態の移動範囲ΔＸ１（図７，図８）よりも狭く、撮像領域４１Ａの長さＬｘの約半分となっている点を主たる特徴とする（図１８(ａ)も参照）。
【００８９】
このため、一次偏向器２６への印加電圧Ｖ１（図１５）の最大値＋Ｖ１３，最小値−Ｖ１４は各々、上記した第１実施形態の最大値＋Ｖ１１，最小値−Ｖ１２（図７）の１／２に設定されている。また、二次偏向器３６への印加電圧Ｖ２（図１６）の最大値＋Ｖ２３，最小値−Ｖ２４も各々、上記した第１実施形態の最大値＋Ｖ２１，−Ｖ２２（図８）の１／２に設定されている。
【００９０】
なお、一次偏向器２６への印加電圧Ｖ１が最大値＋Ｖ１３となる時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５…においては、二次偏向器３６への印加電圧Ｖ２も最大値＋Ｖ２３となる。そして、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは共に地点Ｘｃに位置する。
【００９１】
また、一次偏向器２６への印加電圧Ｖ１が最小値−Ｖ１４となる時刻ｔ２，ｔ４，ｔ６…においては、二次偏向器３６への印加電圧Ｖ２も最小値−Ｖ２４となる。そして、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは共に地点Ｘｄに位置する。
さらに、印加電圧Ｖ１，Ｖ２が一定の割合で減少する期間ＴＤ（時刻ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４，…）において、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは、重なった状態を維持しながら地点Ｘｃから地点Ｘｄに向けて一定速度で移動する。このときの移動はステージ２７の移動に同期される。
【００９２】
また、印加電圧Ｖ１，Ｖ２が一定の割合で増加する期間ＴＵ（時刻ｔ２〜ｔ３，ｔ４〜ｔ５，…）において、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは、重なった状態を維持しながら地点Ｘｄから地点Ｘｃに向けて一定速度で移動する。このときの移動はステージ２７の移動に同期されない高速移動である。
さらに、第２実施形態の画像取り込み動作において、撮像領域２４Ａ，撮像領域４１Ａの往復移動（図１５，図１６）の周期Ｋは、撮像領域４１Ａの長さＬｘの半分（Ｌｘ／２）をステージ２７（速さＶｘ）が移動するのに掛かる時間（Ｌｘ／(２Ｖｘ)）に定められる。
【００９３】
したがって、ステージ２７は、図１７に示されるように、１周期分の時間Ｋが経過するごとに、長さＬｘ／２ずつ移動していくことになる。
上記のように制御される照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａ，ステージ２７によれば、ステージ２７上に載置される試料２８の画像情報が、次のようにして取り込まれていく。
【００９４】
まず、時刻ｔ１において（図１８(ａ)）、ステージ２７は地点Ｘ０に位置し、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは、地点Ｘｃに位置している。このため、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、地点Ｘｃに位置する検査領域Ａの像が投影される。
【００９５】
そして、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間ＴＤ（図１８(ａ)〜(ｂ)）、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは、ステージ２７の移動に同期しながら地点Ｘｃから地点Ｘｄに向けて移動し、試料２８の検査領域Ａを追尾する。したがって、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、検査領域Ａの像が停止した状態で投影される。この検査領域Ａの像は、１／３０秒おきに読み出される。ＣＲＴ４４には、約０．５秒間（周期Ｋに相当する）、検査領域Ａの静止画像が表示される。
【００９６】
また、時刻ｔ２〜時刻ｔ３の期間ＴＵ（図１８(ｂ)〜(ｃ)）、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは、ステージ２７の移動方向（図中左方）とは逆方向（図中右方）に高速移動される。
そして、時刻ｔ３において（図１８(ｃ)）、ステージ２７は、地点Ｘ０から長さＬｘ／２だけ離れた地点Ｘ１に位置し、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは、再び地点Ｘｃに戻っている。このため、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、地点Ｘｃに位置する検査領域Ｂの像が投影される。なお、この検査領域Ｂは、上記した検査領域Ａの半分を含んでいる。
【００９７】
また、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の期間ＴＤ（図１８(ｃ)〜(ｄ)）、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは、再びステージ２７の移動に同期しながら地点Ｘｃから地点Ｘｄに向けて移動し、試料２８の検査領域Ｂを追尾する。したがって、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、検査領域Ｂの像が停止した状態で投影される。この検査領域Ｂの像も上記と同様に読み出される。ＣＲＴ４４に検査領域Ｂの静止画像が表示される。
【００９８】
また、時刻ｔ４〜時刻ｔ５の期間ＴＵ（図１８(ｄ)〜(ｅ)）、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは、ステージ２７の移動方向とは逆方向に高速移動される。
そして、時刻ｔ５において（図１８(ｅ)）、ステージ２７は、地点Ｘ１から長さＬｘ／２だけ離れた地点Ｘ２に位置し、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａは、再び地点Ｘｃに戻っている。このため、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、地点Ｘｃに位置する検査領域Ｃの像が投影される。なお、この検査領域Ｃは、上記した検査領域Ｂの半分を含んでいる。
【００９９】
以降、上記した検査領域Ａや検査領域Ｂのときと同様にして、検査領域Ｃの像が二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面に停止した状態で投影される。この検査領域Ｃの像も上記と同様に読み出され、ＣＲＴ４４には検査領域Ｃの静止画像が表示される。
なお、この第２実施形態では、上記した検査領域Ａの右側半分と検査領域Ｂの左側半分とが共通し、検査領域Ｂの右側半分と検査領域Ｃの左側半分とが共通している。したがって、検査領域Ａ〜Ｃの画像を取り込んだのち、画像のつなぎ合わせ処理を行うときに、共通した部分を例えば平均化処理することで、画像のＳＮ比を高めることができる。
【０１００】
以上説明したように、第２実施形態によれば、上述した第１実施形態における効果に加えて、照射領域２４Ａ，撮像領域４１Ａの往復移動の範囲ΔＸ２を狭くした分だけ、検査装置１０の一次光学系２５や二次光学系２０の有効視野範囲を狭くでき、装置設計が容易となる。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。
【０１０１】
この第３実施形態は、上記した第１実施形態の検査装置１０（図１〜図６）から一次偏向器２６と偏向器制御ユニット４７とを省略した構成の検査装置において、ステージ２７を一定速度で移動させながら試料２８の画像情報を取り込む際の動作を説明するものである。
ここでも説明を分かりやすくするため、ステージ２７がＸ軸に沿って一定速度で移動する場合を例に説明を行う。
【０１０２】
このように、第３実施形態の検査装置には一次偏向器２６と偏向器制御ユニット４７とが設けられていないため、一次ビームの照射領域２４Ａは試料２８面上に静止する。
なお、第３実施形態の検査装置には二次偏向器３６と偏向器制御ユニット４８とが設けられている。そして、二次偏向器３６には、上記した第１実施形態と同様の電圧Ｖ２が印加される（図８）。
【０１０３】
さて、第３実施形態の画像取り込み動作は、照射領域２４Ａを静止させ、撮像領域４１Ａを移動範囲ΔＸ１（撮像領域４１Ａの長さＬｘにほぼ等しい）内で往復移動させながら行われる（周期Ｔ）。
ここで、照射領域２４Ａの形状は撮像領域４１Ａの形状に応じて整形され、第３実施形態では、図１９に示されるように、撮像領域４１Ａ（図２０）をＸ軸に沿って２つ並べた形状に整形されている。
【０１０４】
したがって、ステージ２７上に載置される試料２８の画像情報は、次のようにして取り込まれていく。
まず、時刻ｔ１において（図２１(ａ)）、ステージ２７は地点Ｘ０に位置し、撮像領域４１Ａは地点Ｘａに位置する。このとき、照射領域２４Ａと撮像領域４１Ａとは、地点Ｘａに位置する検査領域Ａにおいて重なった状態となる（図２１(ａ)中のクロスハッチング部分が照射領域２４Ａと撮像領域４１Ａとの重なりを示す）。したがって、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、地点Ｘａに位置する検査領域Ａの像が投影される。
【０１０５】
そして、時刻ｔ１〜時刻ｔ３の期間ＴＤ（図２１(ａ)〜(ｃ)）、撮像領域４１Ａは、ステージ２７の移動に同期しながら地点Ｘａから地点Ｘｂに向けて移動し、試料２８の検査領域Ａを追尾する。したがって、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、検査領域Ａの像が停止した状態で投影される。この検査領域Ａの像は、１／３０秒おきに読み出される。ＣＲＴ４４には、約１秒間（周期Ｔに相当する）、検査領域Ａの静止画像が表示される。
【０１０６】
また、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の期間ＴＵ（図２１(ｃ)〜(ｄ)）、撮像領域４１Ａは、ステージ２７の移動方向とは逆方向に高速移動される。
そして、時刻ｔ４において（図２１(ｄ)）、ステージ２７は、地点Ｘ０から長さＬｘだけ離れた地点Ｘ１に位置し、撮像領域４１Ａは、再び地点Ｘａに戻っている。
【０１０７】
このとき、照射領域２４Ａと撮像領域４１Ａとは、地点Ｘａに位置する検査領域Ｂにおいて重なった状態（図２１(ｄ)中のクロスハッチング部分）となる。したがって、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、地点Ｘａに位置する検査領域Ｂの像が投影される。なお、この検査領域Ｂは、上記した検査領域Ａに隣接している。
【０１０８】
また、時刻ｔ４〜時刻ｔ６の期間ＴＤ（図２１(ｄ)〜(ｆ)）、撮像領域４１Ａは、再びステージ２７の移動に同期しながら地点Ｘａから地点Ｘｂに向けて移動し、試料２８の検査領域Ｂを追尾する。したがって、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、検査領域Ｂの像が停止した状態で投影される。この検査領域Ｂの像は上記と同様に読み出され、ＣＲＴ４４に検査領域Ｂの静止画像が表示される。
【０１０９】
また、時刻ｔ６〜時刻ｔ７の期間ＴＤ（図２１(ｆ)〜(ｇ)）、撮像領域４１Ａは、ステージ２７の移動方向とは逆方向に高速移動される。
そして、時刻ｔ７において（図２１(ｇ)）、ステージ２７は、地点Ｘ１から長さＬｘだけ離れた地点Ｘ２に位置し、撮像領域４１Ａは、再び地点Ｘａに戻っている。
【０１１０】
このとき、照射領域２４Ａと撮像領域４１Ａとは、地点Ｘａに位置する検査領域Ｃにおいて重なった状態（図２１(ｇ)中のクロスハッチング部分）となる。したがって、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、地点Ｘａに位置する検査領域Ｃの像が投影される。なお、この検査領域Ｃは、上記した検査領域Ｂに隣接している。
【０１１１】
以降、上記した検査領域Ａや検査領域Ｂのときと同様にして、検査領域Ｃの像が二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面に停止した状態で投影される。この検査領域Ｃの像も上記と同様に読み出され、ＣＲＴ４４に検査領域Ｃの静止画像が得られる。
以上説明したように、第３実施形態によれば、上述した第１実施形態における効果に加えて、一次偏向器２６と偏向器制御ユニット４７とを省略した分だけ、検査装置１０の構成が簡略化される。
【０１１２】
なお、上記した第３実施形態では、一次ビームの照射領域２４ＡをＸ軸に沿って細長くした例を説明したが、これはステージ２７のＸ方向移動を想定したためであり、ステージ２７のＹ方向移動や斜め方向移動を想定する場合には、その移動方向にも照射領域２４Ａを広げておく必要がある。
また、上記した第３実施形態では、照射領域２４Ａの形状を２倍に細長くする例を説明したが、例えば上記した第２実施形態のように、撮像領域４１Ａの往復移動の範囲ΔＸ２をＬｘ／２に等しくする場合には、照射領域２４Ａの形状も、撮像領域４１ＡをＸ軸に沿って１．５倍にした形状に整形すればよい。
【０１１３】
さらに、上記した第３実施形態では、照射領域２４Ａの形状を、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面の形状に応じて整形し、撮像領域４１Ａの移動範囲全体に対応する領域としたので、画像取り込みに必要な試料２８の領域のみに一次ビームが照射されることになる。したがって、一次ビームを効率よく照射することができる。また、試料２８のチャージアップおよびコンタミネーションの防止にも貢献できる。
【０１１４】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。この第４実施形態は、上記した第１実施形態の検査装置１０（図１〜図６）から二次偏向器３６と偏向器制御ユニット４８とを省略した構成の検査装置において、ステージ２７を一定速度で移動させながら試料２８の画像情報を取り込む際の動作を説明するものである。
【０１１５】
ここでも説明を分かりやすくするため、ステージ２７がＸ軸に沿って一定速度で移動する場合を例に説明を行う。
このように、第４実施形態の検査装置には二次偏向器３６と偏向器制御ユニット４８とが設けられていないため、撮像領域４１Ａは試料２８面上に静止する。
なお、第４実施形態の検査装置には一次偏向器２６と偏向器制御ユニット４７とが設けられている。そして、一次偏向器２６には、上記した第２実施形態と同様の電圧Ｖ１が印加される（図１５）。
【０１１６】
さて、第４実施形態の画像取り込み動作は、撮像領域４１Ａを静止させ、照射領域２４Ａを移動範囲ΔＸ２（撮像領域４１Ａの長さＬｘの半分にほぼ等しい）内で往復移動させながら行われる（周期Ｋ）。
ここで、照射領域２４Ａの形状は撮像領域４１Ａの形状に応じて整形され、第４実施形態では、図２２に示されるように、撮像領域４１Ａ（図２３）をＸ軸に沿って１／２倍にした形状に整形されている。
【０１１７】
したがって、ステージ２７上に載置される試料２８の画像情報は、次のようにして取り込まれていく。
まず、時刻ｔ１において（図２４(ａ)）、ステージ２７は地点Ｘ０に位置し、照射領域２４Ａは地点Ｘｃに位置する。このとき、照射領域２４Ａと撮像領域４１Ａとは、地点Ｘｃに位置する検査領域Ａにおいて重なった状態となる（図２４(ａ)中のクロスハッチング部分が照射領域２４Ａと撮像領域４１Ａとの重なりを示す）。したがって、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、地点Ｘｃに位置する検査領域Ａの像が投影される。
【０１１８】
そして、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間ＴＤ（図２４(ａ)〜(ｂ)）、照射領域２４Ａは、ステージ２７の移動に同期しながら地点Ｘｃから地点Ｘｄに向けて移動し、試料２８の検査領域Ａを追尾する。したがって、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、検査領域Ａの像が投影される。この検査領域Ａの像は、ステージ２７の移動に応じて撮像面上を移動する。また、検査領域Ａの像は１／３０秒おきに読み出される。ＣＲＴ４４には、約０．５秒間（周期Ｋに相当する）、検査領域Ａの画像が表示される。
【０１１９】
また、時刻ｔ２〜時刻ｔ３の期間ＴＵ（図２４(ｂ)〜(ｃ)）、照射領域２４Ａは、ステージ２７の移動方向とは逆方向に高速移動される。
そして、時刻ｔ３において（図２４(ｃ)）、ステージ２７は、地点Ｘ０から長さＬｘ／２だけ離れた地点Ｘ１に位置し、照射領域２４Ａは再び地点Ｘｃに戻っている。
【０１２０】
このとき、照射領域２４Ａと撮像領域４１Ａとは、地点Ｘｃに位置する検査領域Ｂにおいて重なった状態（図２４(ｃ)中のクロスハッチング部分）となる。したがって、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、地点Ｘｃに位置する検査領域Ｂの像が投影される。なお、この検査領域Ｂは、上記した検査領域Ａに隣接している。
【０１２１】
また、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の期間ＴＤ（図２４(ｃ)〜(ｄ)）、照射領域２４Ａは、再びステージ２７の移動に同期しながら地点Ｘｃから地点Ｘｄに向けて移動し、試料２８の検査領域Ｂを追尾する。したがって、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、検査領域Ｂの像が投影される。この検査領域Ｂの像も、ステージ２７の移動に応じて撮像面上を移動する。また、検査領域Ｂの像も上記と同様にして読み出され、ＣＲＴ４４には検査領域Ｂの画像が表示される。
【０１２２】
また、時刻ｔ４〜時刻ｔ５の期間ＴＵ（図２４(ｄ)〜(ｅ)）、照射領域２４Ａは、ステージ２７の移動方向とは逆方向に高速移動される。
そして、時刻ｔ５において（図２４(ｅ)）、ステージ２７は、地点Ｘ１から長さＬｘ／２だけ離れた地点Ｘ２に位置し、照射領域２４Ａは再び地点Ｘｃに戻っている。
【０１２３】
このとき、照射領域２４Ａと撮像領域４１Ａとは、地点Ｘｃに位置する検査領域Ｃにおいて重なった状態（図２４(ｅ)中のクロスハッチング部分）となる。したがって、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面には、地点Ｘｃに位置する検査領域Ｃが投影される。なお、この検査領域Ｃは、上記した検査領域Ｂに隣接している。
以降、上記した検査領域Ａや検査領域Ｂのときと同様にして、検査領域Ｃの像が二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面に投影される。この検査領域Ｃの像も、ステージ２７の移動に応じて撮像面上を移動する。また、検査領域Ｃの像も上記と同様にして読み出され、ＣＲＴ４４に検査領域Ｃの画像が得られる。
【０１２４】
なお、この第４実施形態では、上記したように、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面に投影される像が、ステージ２７の移動に応じて撮像面上を移動する。このため、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面の必要なエリアのみから画像を取り込み、ステージ２７の移動に同期して画像取り込みエリアをずらしつつ、取り込んだ画像の積算を行うことにより、ＳＮ比の高い画像が得られる。
【０１２５】
以上説明したように、第４実施形態によれば、二次偏向器３６と偏向器制御ユニット４７とを省略した分だけ、検査装置１０の構成が簡略化される。
また、上記した第４実施形態では、照射領域２４Ａの形状を、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面の形状に応じて整形し、撮像領域４１Ａの半分としたので、画像取り込みに必要な試料２８の領域のみに一次ビームが照射されることになる。したがって、一次ビームを効率よく照射することができる。また、試料２８のチャージアップおよびコンタミネーションの防止にも貢献できる。
【０１２６】
なお、上記した第４実施形態によれば、一次ビームの照射領域２４ＡをＸ軸に沿って狭くした例を説明したが、これはステージ２７のＸ方向移動を想定したためであり、ステージ２７のＹ方向移動や斜め方向移動を想定する場合には、その移動方向に狭くすれば良い。
【０１２７】
なお、上記した第１実施形態〜第４実施形態では、二次元ＣＣＤセンサ４１に蓄積された信号電荷を例えば１／３０秒おきに次々と読み出す例を説明したが、二次元ＣＣＤセンサ４１から画像処理ユニット４２に信号電荷を出力するタイミング（シャッター時間）はこれに限らない。
例えば、二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面での光量が不足するような場合には、シャッター時間を長めに設定し、各受光画素にて信号電荷を積算したのち読み出すことで、ＳＮ比を向上させることができる。なお、二次元ＣＣＤセンサ４１のシャッター時間は、上記した周期Ｔ（または周期Ｋ）に相当する時間まで長く設定できる。
【０１２８】
さらに、上記した第１実施形態〜第４実施形態では、周期Ｔが１秒（または周期Ｋが０．５秒）といったステージ２７の低速スキャン時の例を説明したが、この周期Ｔ（または周期Ｋ）は、ステージ２７の速さＶｘに応じて変えることができる。二次元ＣＣＤセンサ４１の撮像面での光量が充分ある場合には、周期Ｔ（または周期Ｋ）が１／３０秒の高速スキャンによる検査も可能である。
【０１２９】
また、上記した第１実施形態〜第４実施形態では、複数の受光画素を二次元に配列した二次元ＣＣＤセンサ４１で試料画像を撮像する例を説明したが、このような二次元ＣＣＤセンサ４１に代えて、複数のラインＣＣＤセンサを並列に配してなるイメージセンサで試料画像を撮像してもよい。
また、図１の検査装置１０では、一次ビームが試料に照射されるまでと、試料からの二次ビームが検出器３７で検出されるまでとで、カソードレンズ２９，ウィーンフィルタ３１などを共用した構成で説明したが、一次ビームの経路である一次ビーム系と二次ビームの経路である二次ビーム系とを各々独立させて、各々にカソードレンズを備える構成であっても良い。
【０１３０】
さらに、上記した第１実施形態〜第４実施形態では、電子ビームを用いた検査装置について説明したが、本発明は、ＥＢ露光装置の画像アライメントにも適用することができる。
また、本発明によれば、二次元ＣＣＤセンサや、複数のラインＣＣＤセンサを配してなるイメージセンサを使用することにより、装置のコストダウンにも寄与できる。
【０１３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ステージが如何なる方向に移動している場合でも、その移動方向に沿って配列された多数の検査領域から、連続的に効率よく試料画像を取り込むことができるため、試料の検査方向に制限が無くなり、検査の自由度が広がると共に、使い勝手の良い検査装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の検査装置１０の構成を示す図である。
【図２】 (ａ)は一次光学系の構成を示す図、(ｂ)は一次偏向器の構成を示す図である。
【図３】一次ビームの軌道を示す図である。
【図４】一次ビームの照射領域を説明する図である。
【図５】二次ビームの軌道を示す図である。
【図６】撮像領域を説明する図である。
【図７】第１実施形態における一次偏向器への印加電圧を示す図である。
【図８】第１実施形態における二次偏向器への印加電圧を示す図である。
【図９】第１実施形態におけるステージの移動を示す図である。
【図１０】第１実施形態の画像取り込み動作を説明する図である。
【図１１】ジグザグ状に配置された複数の検査領域Ａ〜Ｅを示す図である。
【図１２】複数の検査領域Ａ〜Ｅの別の配置を示す図である。
【図１３】斜め方向に沿って配置された複数の検査領域Ａ〜Ｇを示す図である。
【図１４】まばらに配置された多数の検査領域Ａ〜Ｔを示す図である。
【図１５】第２実施形態における一次偏向器への印加電圧を示す図である。
【図１６】第２実施形態における二次偏向器への印加電圧を示す図である。
【図１７】第２実施形態におけるステージの移動を示す図である。
【図１８】第２実施形態の画像取り込み動作を説明する図である。
【図１９】第３実施形態における一次ビームの照射領域を説明する図である。
【図２０】撮像領域を説明する図である。
【図２１】第３実施形態の画像取り込み動作を説明する図である。
【図２２】第４実施形態における一次ビームの照射領域を説明する図である。
【図２３】撮像領域を説明する図である。
【図２４】第４実施形態の画像取り込み動作を説明する図である。
【図２５】ＴＤＩアレイＣＣＤセンサの概略構成を示す図である。
【図２６】従来の試料画像取り込み動作を説明する図である。
【図２７】従来の試料画像取り込み動作を説明する図である。
【符号の説明】
１０ 検査装置
２０ 二次光学系
２１ 一次コラム
２２ 二次コラム
２３ チャンバー
２４ 電子銃
２５ 一次光学系
２６、３６ 偏向器
２７ ステージ
２８ 試料
２９ カソードレンズ
３０ ニューメニカルアパーチャ
３１ ウィーンフィルタ
３２ 第２レンズ
３３ フィールドアパーチャ
３４ 第３レンズ
３５ 第４レンズ
３７ 検出器
３８ ＭＣＰ
３９ 蛍光面
４０ ＦＯＰ
４１ 二次元ＣＣＤセンサ
４２ 画像処理ユニット
４３ ＣＰＵ
４４ ＣＲＴ
４５ 一次コラム制御ユニット
４６ 二次コラム制御ユニット
４７，４８ 偏向器制御ユニット
４９ ステージ制御ユニット
５０ レーザ干渉計ユニット

Claims (3)

1. 試料が載置され、移動可能なステージと、
   前記試料に電子ビームを照射する照射手段と、
   前記電子ビームの照射によって前記試料から発生する二次ビームを、所定面に結像させる電子光学系を有し、該電子光学系の視野内に位置する試料からの前記二次ビームの像を前記所定面に投影する投影手段と、
   前記二次ビームの軌道を偏向する偏向手段と、
   前記所定面に投影された前記像を撮像するイメージセンサを有し、該イメージセンサからの出力信号に基づいて対応する画像情報を取り込む画像取込手段と、
   前記照射手段による前記電子ビームの照射領域であって、前記画像取込手段による撮像領域に対して１．５倍以上の面積を有する前記照射領域を、前記イメージセンサの撮像面の形状に応じて整形するビーム整形手段と、
   前記ステージの移動に伴う前記試料の移動と前記偏向手段による前記軌道の偏向とを同期させて制御することにより、前記所定面において前記像を停止させるとともに、同期期間中において、前記試料のうち同じ検出領域の前記像を前記所定面に投影させる制御手段とを備えた
   ことを特徴とする検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置において、
   前記制御手段は、前記試料の移動に同期させた前記偏向手段の制御と、前記試料の移動に同期させない前記偏向手段の制御とを交互に行う
   ことを特徴とする検査装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の検査装置において、
   前記イメージセンサは、二次元に配列された複数の受光画素を有する二次元ＣＣＤ撮像素子である
   ことを特徴とする検査装置。

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