JP7222821B2 - マルチビーム検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、マルチビーム検査装置に関する。例えば、電子線によるマルチビームを照射して放出されるパターンの二次電子画像を取得してパターン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。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。ＬＳＩを構成するパターンは、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、拡大光学系を用いて半導体ウェハやリソグラフィマスク等の試料上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学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、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「die to die（ダイ－ダイ）検査」や、描画装置用ＣＡＤパターンフォーマットをベースに光学画像を模擬した設計画像データ（参照画像）を生成し、この設計画像データ（参照画像）と、パターンを撮像した測定データとなる光学画像とを比較する「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部へ送られる。比較部では、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、こ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、直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶようなアレイ配列の複数の電子ビームで構成されるマルチビームを検査対象基板に照射して、検査対象基板から放出される各ビームに対応する二次電子を検出して、パターン像を取得する検査装置の開発も進んでいる。かかるマルチビームを含む電子ビームを用いたパターン検査装置では、検査対象基板の小領域毎に走査して二次電子を検出する。この際、ビームを走査している間は検査対象基板の位置を固定し、走査終了後に次の小領域へと検査対象基板の位置を移動させる、いわゆるステップアンドリピート動作が行われる。直線上に同一ピッチで配列されるビーム列が複数列並ぶようなアレイ配列のマルチビームを用いることで、限られた領域内に多数のビームを配置できるので、一度に多数の小領域の走査を同時に行うことが可能になる。このため、スループットの向上が期待されている。

特許文献１には、マルチビーム型のパターン検査装置において、マルチビームのうち異なる複数のビームを用いて、各画像基準領域内の２次元状のｎ_１×ｍ_１個の照射単位領域が照射される事が記載されている。

特開２０１７－０９００６３号公報

そこで、本発明の一態様は、マルチビームの各ビームの特性差をリアルタイムに調整するマルチビーム検査装置を提供する。

本発明の一態様のパターン検査装置は、被検査対象を載置するステージと、被検査対象にマルチ一次電子ビームを照射するマルチビームカラムと、マルチ一次電子ビームのうち第１の一次電子ビームを被検査対象の第１ビーム走査領域に照射して放出された第１の二次電子ビームの照射を受ける第１検出画素及びマルチ一次電子ビームのうち第１の一次電子ビームに隣接する第２の一次電子ビームを被検査対象の第１ビーム走査領域に隣接し、第１の走査領域に重なる第２ビーム走査領域に照射して放出された第２の二次電子ビームの照射を受ける第２検出画素を有するマルチ検出器と、第１の二次電子ビームが第１検出画素に入射して得られた第１フレーム画像と第２の二次電子ビームが第２検出画素に入射して得られた第２フレーム画像の重なり部分を比較して第１の一次電子ビームと第２の一次電子ビームのビーム強度差を求める比較部と、ビーム強度差を補正するように第１検出画素又は／及び第２検出画素の検出感度を調整する感度調整部と、を備えたことを特徴とするマルチビーム検査装置が好ましい。

また比較部は、第１フレーム画像と第２フレーム画像が重なった重なりフレーム画像領域を参照画像と比較して被検査対象の欠陥を検出して欠陥情報を得て、欠陥情報を用いて欠陥検出パラメータを調整するようにしたことを特徴とするマルチビーム検査装置が好ましい。

またビーム強度差から求められた補正値を用いて、第１フレーム画像の階調値又は／及び第２フレーム画像の階調値を補正する画像補正部と、をさらに備えたことを特徴とするマルチビーム検査装置が好ましい。

また第１フレーム画像と第２フレーム画像を重ねてつなぎ合わせた画像と参照画像とを比較して、被検査対象の欠陥を検出する比較部と、をさらに備えたことを特徴とするマルチビーム検査装置が好ましい。

また比較部は、検出感度が調整された第１検出画素及び第２検出画素に入射した二次電子ビームから作成されたフレーム画像をつなぎ合わせた画像と参照画像とを比較して、調整された欠陥検出パラメータを用いて被検査対象の欠陥を検出する、ことを特徴とするマルチビーム検査装置が好ましい。

本発明の一態様によれば、マルチビームの各ビームの特性差をリアルタイムに調整するマルチビーム検査装置の提供が可能になる。

第１の実施形態におけるマルチビーム検査装置の構成を示す構成図である。 第１の実施形態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。 第１の実施形態における第１ビーム走査領域Ａ１、第２ビーム走査領域Ａ２、第３ビーム走査領域Ａ３、第４ビーム走査領域Ａ４、第５ビーム走査領域Ａ５、第６ビーム走査領域Ａ６、第７ビーム走査領域Ａ７、第８ビーム走査領域Ａ８、第９ビーム走査領域Ａ９を示す模式図である。 第１の実施形態における第１フレーム画像Ｃ１、第２フレーム画像Ｃ２、第３フレーム画像Ｃ３、第４フレーム画像Ｃ４、第５フレーム画像Ｃ５、第６フレーム画像Ｃ６、第７フレーム画像Ｃ７、第８フレーム画像Ｃ８、第９フレーム画像Ｃ９を示す模式図である。 第１の実施形態における一つのビーム操作領域の中の、位置ずれ補償エリアと画像処理による無効領域部分、及び有効領域を示す模式図である。 第１の実施形態における隣接する検査エリアとの重ね幅を示す模式的である。 第１の実施形態におけるマルチビーム検査方法のフローチャートである。 第１の実施形態におけるマルチビーム検査方法のフローチャートである。 第２の実施形態におけるマルチビーム検査方法のフローチャートである。 第２の実施形態におけるマルチビーム検査方法のフローチャートである。 第３の実施形態におけるマルチビーム検査方法のフローチャートである。 第３の実施形態におけるマルチビーム検査方法のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた場合について説明する。但し、これに限るものではない。イオンビーム等のその他の荷電粒子ビームを用いても構わない。

本発明の一態様のパターン検査装置は、被検査対象を載置するステージと、被検査対象にマルチ一次電子ビームを照射するマルチビームカラムと、マルチ一次電子ビームのうち第１の一次電子ビームを被検査対象の第１ビーム走査領域に照射して放出された第１の二次電子ビームの照射を受ける第１検出画素及びマルチ一次電子ビームのうち第１の一次電子ビームに隣接する第２の一次電子ビームを被検査対象の第１ビーム走査領域に隣接し、第１の走査領域に重なる第２ビーム走査領域に照射して放出された第２の二次電子ビームの照射を受ける第２検出画素を有するマルチ検出器と、第１の二次電子ビームが第１検出画素に入射して得られた第１フレーム画像と第２の二次電子ビームが第２検出画素に入射して得られた第２フレーム画像の重なり部分を比較して第１の一次電子ビームと第２の一次電子ビームのビーム強度差を求める比較部と、ビーム強度差を補正するように第１検出画素又は／及び第２検出画素の検出感度を調整する感度調整部と、を備える。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態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、荷電粒子ビーム検査装置の一例である。検査装置１００は、制御部１１０及び電子光学画像取得機構１５０を備えている。制御部１１０は、制御計算機１２１、バス１２２、記憶装置１３１、モニタ１３２、プリンタ１３３、メモリ１３４、位置演算部１３５，ステージ制御部１３６、偏向制御部１３７、ブランキング制御部１３８、レンズ制御部１３９、検査画像作成部１４０、比較部１４１、感度調整部１４２、画像補正部１４３、参照画像作成部１４４を含む。電子光学画像取得機構１５０は、駆動部１５１、レーザ測長システム１５２、検出部１５３、パターンメモリ１５４、電子ビームカラム１６１（電子鏡筒）及び検査室１６２を含む。電子ビームカラム１６１内には、電子銃１６３、照明レンズ１６４、成形アパーチャアレイ基板１６５、縮小レンズ１６６、制限アパーチャ基板１６７、対物レンズ１６８、主偏向器１６９、副偏向器１７０、一括ブランキング偏向器１７１、ビームセパレータ１７２、投影レンズ１７３、投影レンズ１７４、偏向器１７５、及びマルチ検出器１７６が配置されている。

検査室１６２内には、例えば、ｘｙ平面上を移動可能なステージ１７７とミラー１７８が配置される。ｘｙステージ１７７上には、被検査対象領域Ｘが配置される。検査対象Ｘは、半導体基板、パターンが形成されたチップやパターンを形成するためのマスクなどである。検査対象Ｘは、例えば、パターン形成面を上側に向けてステージ１７７に配置される。また、ステージ１７７上には、検査室１６２の外部に配置されたレーザ測長システム１５２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１７８が配置されている。

マルチ検出器１７６は、電子ビームカラム１６１の外部で検出部１５３に接続される。検出部１５３は、パターンメモリ１５４に接続される。

制御部１１０では、コンピュータとなる制御計算機１２１が、バス１２２を介して、記憶装置１３１、モニタ１３２、プリンタ１３３、メモリ１３４、位置演算部１３５、ステージ制御部１３６、偏向制御部１３７、ブランキング制御部１３８、レンズ制御部１３９、検査画像作成部１４０、比較部１４１、感度調整部１４２、画像補正部１４３、参照画像作成部１４４に接続されている。また、パターンメモリ１５４は、検査画像作成部１４０に接続されている。

ステージ１７７では、ステージ制御部１３６により、駆動部１５１が制御されている。ステージ制御部１３６によって制御された駆動部１５１によってステージ１７７の位置が移動する。駆動部１５１は、例えば、ｘ方向、ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（ｘ－ｙ－θ）モータの様な駆動系によって構成されている。これらの駆動系によって、任意の方向にステージ１７７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１７７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、ステージ１７７の移動位置は、レーザ測長システム１５２により測定され、位置演算部１３５に供給され、ステージ１７７及び被検査対象領域Ｘの位置が演算される。レーザ測長システム１５２は、例えば、ミラー１７８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１７７の位置を測長する。

電子銃１６３には、図示しない高圧電源回路が接続され、電子銃１６３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、所定の引出電極の電圧の印加と所定の温度のカソード（フィラメント）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、電子ビームとなって放出される。照明レンズ１６４、縮小レンズ１６６、対物レンズ１６８、投影レンズ１７３及び投影レンズ１７４は、例えば電磁レンズが用いられ、共にレンズ制御部１３９によって制御される。また、ビームセパレータ１７２もレンズ制御部１３９によって制御される。一括ブランキング偏向器１７１、及び偏向器１７５は、それぞれ少なくとも２極の電極群により構成され、ブランキング制御部１３８によって制御される。主偏向器１６９、及び副偏向器１７０は、それぞれ少なくとも４極の電極群により構成され、偏向制御部１３７によって制御される。

被検査対象領域Ｘが複数のチップ（ダイ）パターンが形成された半導体ウェハである場合には、かかるチップ（ダイ）パターンのパターンデータが検査装置１００の外部から入力され、記憶装置１３１に格納される。被検査対象領域Ｘが露光用マスクである場合には、かかる露光用マスクにマスクパターンを形成する基になる設計パターンデータが検査装置１００の外部から入力され、記憶装置１３１に格納される。

ここで、図１では、第１の実施形態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、第１の実施形態における成形アパーチャアレイ基板１６５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１６５には、２次元状（行列状）の横（ｘ方向）Ｍ列×縦（ｙ方向）Ｍ’段（Ｎは２以上の整数、Ｍ’は１以上の整数）の穴（開口部）ａがｘ方向、ｙ方向（ｘ：第１の方向、ｙ：第２の方向）に所定の配列ピッチＬで形成されている。なお、マルチビームの縮小倍率がａ倍（マルチビーム径を１／ａに縮小して被検査対象領域Ｘに照射する場合）、試料１０１上でのｘ、ｙ方向に対するマルチビームのビーム間ピッチをｐとする場合、配列ピッチＬは、Ｌ＝（ａ×ｐ）の関係となる。図２の例では、Ｍ＝５、Ｍ’＝５の５×５本のマルチビーム形成用の穴２２が形成される場合を示している。次に検査装置１００における電子光学画像取得機構１５０の動作について説明する。

電子銃１６３（放出源）から放出された電子ビーム２０１は、照明レンズ１６４によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ基板１６５全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板１６５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２０１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２０１の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板１６５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）２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ（図１の実線）（マルチ一次電子ビーム）が形成される。

形成されたマルチ一次電子ビーム２０２ａ～２０２ｄは、ビームセパレータ１７２を通過した後、縮小レンズ１６６によって、縮小され、制限アパーチャ基板１６７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１６５と縮小レンズ１６６との間に配置された一括ブランキング偏向器１７１によって、マルチ一次電子ビーム２０２ａ～２０２ｄ全体が一括して偏向された場合には、マルチ一次電子ビーム２０２ａ～２０２ｄは、制限アパーチャ基板１６７の中心の穴から位置がズレ、制限アパーチャ基板１６７によって遮蔽される。一方、一括ブランキング偏向器１７１によって偏向されなかったマルチ一次電子ビーム２０２ａ～２０２ｄは、図１に示すように制限アパーチャ基板１６７の中心の穴を通過する。かかる一括ブランキング偏向器１７１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１６７は、一括ブランキング偏向器１７１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一次電子ビーム２０２ａ～２０２ｄ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１６７を通過したビーム群により、検査用のマルチ一次電子ビーム２０２ａ～２０２ｄが形成される。

制限アパーチャ基板１６７を通過したマルチ一次電子ビーム２０２ａ～２０２ｄは、対物レンズ１６８により被検査対象領域Ｘ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１６９及び副偏向器１７０によって、制限アパーチャ基板１６７を通過したマルチ一次電子ビーム２０２全体が同方向に一括して偏向され、各ビームの被検査対象領域Ｘ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１６９によって、マルチ一次電子ビーム２０２が走査する被検査対象領域Ｘの基準位置にマルチ一次電子ビーム２０２全体を一括偏向する。

実施の形態１では、例えばステージ１７７を連続移動させながらスキャンを行う。このため、主偏向器１６９は、さらにステージ１７７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１７０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一次電子ビーム２０２全体を一括偏向する。一度に照射されるマルチ一次電子ビーム２０２は、理想的には成形アパーチャアレイ基板１６５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１６１は、一度に２次元状のｍ_１×ｎ_１本のマルチ一次電子ビーム２０２を被検査対象領域Ｘに照射する。被検査対象領域Ｘの所望する位置にマルチ一次電子ビーム２０２が照射されたことに起因して被検査対象領域Ｘからマルチ一次電子ビーム２０２の各ビームに対応する、反射電子を含む二次電子の束（マルチ二次電子ビーム２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄ）（図１の破線）が放出される。

被検査対象領域Ｘから放出されたマルチ二次電子ビーム２０３は、対物レンズ１６８によって、マルチ二次電子ビーム２０３の中心側に屈折させられ、制限アパーチャ基板１６７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１６７を通過したマルチ二次電子ビーム２０３は、縮小レンズ１６６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１７２に進む。

ここで、ビームセパレータ１７２はマルチ一次電子ビーム２０２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。こ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１７２に上側から侵入してくるマルチ一次電子ビーム２０２（一次電子ビーム）には、電界による力と磁界による力が打ち消し合い、マルチ一次電子ビーム２０２は下方に直進する。これに対して、ビームセパレータ１７２に下側から侵入してくるマルチ二次電子ビーム２０３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、マルチ二次電子ビーム２０３は斜め上方に曲げられる。

斜め上方に曲げられたマルチ二次電子ビーム２０３は、投影レンズ１７３及び投影レンズ１７４によって、屈折させられながらマルチ検出器１７６に投影される。マルチ検出器１７６は、投影されたマルチ二次電子ビーム２０３を検出する。マルチ検出器１７６は、複数の検出画素を有する。マルチ検出器１７６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、マルチ二次電子ビーム２０３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、マルチ二次電子ビーム２０３の各二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、二次電子画像データを後述する画素毎に生成する。また、ステージ１７７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１７５は、マルチ二次電子ビーム２０３をマルチ検出器１７６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、本実施形態における第１ビーム走査領域Ａ１、第２ビーム走査領域Ａ２、第３ビーム走査領域Ａ３、第４ビーム走査領域Ａ４、第５ビーム走査領域Ａ５、第６ビーム走査領域Ａ６、第７ビーム走査領域Ａ７、第８ビーム走査領域Ａ８、第９ビーム走査領域Ａ９を説明するための模式図である。図３は、被検査対象領域Ｘ内のマルチ一次電子ビーム２０２で走査する領域を示している。例えば、３×３の９本のマルチ一次電子ビーム２０２で被検査対象領域Ｘを検査する場合、３×３の走査領域からなるサブ検査領域を検査する工程を複数回行なって、被検査対象領域Ｘの全体を検査する。実施形態では、便宜的に９つの走査領域を示して説明をしているため、図４においても操作領域Ａ１～Ａ９に対応した出力画像Ｃ１～Ｃ９が９つ示されている。これらは例示であり、穴２２の数、マルチ一次電子ビーム２０２の数、走査領域の数、マルチ検出器１７６の画素の数等は、これに限定されるものではない。

図３においては、被検査対象領域Ｘ内におけるマルチ一次電子ビーム２０２の走査領域Ａ１～Ａ９及び走査領域Ａ１～Ａ９の重なり領域Ｂ１～Ｂ１２を示している。第１～第９ビーム走査領域Ａ１～Ａ９が占める領域は、被検査対象領域Ｘの一部である。各走査領域は、ハッチングパターンで区別されている。ハッチングパターンが重なった部分は、走査領域が重なった領域である。マルチ一次電子ビーム２０２のうちの１本のｎ番目の一次電子ビームを第ｎの一次電子ビーム２０２とする。第１の一次電子ビーム２０２が走査する領域が第１ビーム走査領域Ａ１である。第２の一次電子ビーム２０２が走査する領域が第２ビーム走査領域Ａ２である。第３の一次電子ビーム２０２が走査する領域が第３ビーム走査領域Ａ３である。第４の一次電子ビーム２０２が走査する領域が第４ビーム走査領域Ａ４である。第５の一次電子ビーム２０２が走査する領域が第５ビーム走査領域Ａ５である。第６の一次電子ビーム２０２が走査する領域が第６ビーム走査領域Ａ６である。第７の一次電子ビーム２０２が走査する領域が第７ビーム走査領域Ａ７である。第８の一次電子ビーム２０２が走査する領域が第８ビーム走査領域Ａ８である。第９の一次電子ビーム２０２が走査する領域が第９ビーム走査領域Ａ９である。

第１の一次電子ビーム２０２は、第２の一次電子ビーム２０２、第４の一次電子ビーム２０２及び第５の一次電子ビーム２０２と隣接する。第２の一次電子ビーム２０２は、第１の一次電子ビーム２０２、第３の一次電子ビーム２０２、第４の一次電子ビーム２０２、第５の一次電子ビーム２０２、及び第６の一次電子ビーム２０２と隣接する。第３の一次電子ビーム２０２は、第２の一次電子ビーム２０２、第５の一次電子ビーム２０２及び第６の一次電子ビーム２０２と隣接する。第４の一次電子ビーム２０２は、第１の一次電子ビーム２０２、第２の一次電子ビーム２０２、第５の一次電子ビーム２０２、第７の一次電子ビーム２０２及び第８の一次電子ビーム２０２と隣接する。第５の一次電子ビーム２０２は、第１の一次電子ビーム２０２、第２の一次電子ビーム２０２、第３の一次電子ビーム２０２、第４の一次電子ビーム２０２、第６の一次電子ビーム２０２、第７の一次電子ビーム２０２、第８の一次電子ビーム２０２及び第９の一次電子ビーム２０２と隣接する。第６の一次電子ビーム２０２は、第２の一次電子ビーム２０２、第３の一次電子ビーム２０２、第５の一次電子ビーム２０２、第８の一次電子ビーム２０２及び第９の一次電子ビーム２０２と隣接する。第７の一次電子ビーム２０２は、第４の一次電子ビーム２０２、第５の一次電子ビーム２０２及び第８の一次電子ビーム２０２と隣接する。第８の一次電子ビーム２０２は、第４の一次電子ビーム２０２、第５の一次電子ビーム２０２、第６の一次電子ビーム２０２、第７の一次電子ビーム２０２及び第９の一次電子ビーム２０２と隣接する。第９の一次電子ビーム２０２は、第５の一次電子ビーム２０２、第６の一次電子ビーム２０２及び第８の一次電子ビーム２０２と隣接する。

一次電子ビーム２０２が隣接する位置関係と各ビームが走査する各走査領域が隣接する位置関係は対応する。ビームの番号と走査領域の番号も対応する。例えば、第１ビーム走査領域Ａ１は、第２ビーム走査領域Ａ２、第４ビーム走査領域Ａ４及び第５ビーム走査領域Ａ５と隣接している。

検査エリアの抜けを防止するためには、装置性能に伴う各ビーム操作領域の位置ずれを考慮し、さらには、それぞれのビームに対応した出力画像にBlur処理などの周辺画素を利用した画像処理を実施すると、画像端部には計算処理上の無効領域が生じるため、この量を必要に応じて追加して、隣接する一次電子ビーム２０２で走査する走査領域が先に説明した隣接関係のある電子ビームの操作領域と重なるように設定する必要がある。図５は、一つのビーム操作領域の中の、位置ずれ補償エリアＴ１と画像処理による無効領域部分Ｔ２、及び有効領域Ｔ３を模式的に示したものである。図６に隣接する検査エリアとの重ね幅を模式的に示す。図６に示すように、隣接する検査エリアとの重ね幅Ｔ４は、隣接エリアとの検査有効領域が重なるようにするため、
Ｔ４＞（Ｔ１の幅＋Ｔ２の幅）ｘ２
に設定する必要がある。

重なり走査領域Ｂ１は、第１ビーム走査領域Ａ１と第１ビーム走査領域Ａ１に隣接する第２ビーム走査領域Ａ２が重なった部分の領域である。重なり走査領域Ｂ２は、第２ビーム走査領域Ａ２と第２ビーム走査領域Ａ２に隣接する第３ビーム走査領域Ａ３が重なった部分の領域である。重なり走査領域Ｂ３は、第１ビーム走査領域Ａ１と第１ビーム走査領域Ａ１に隣接する第４ビーム走査領域Ａ４が重なった部分の領域である。重なり走査領域Ｂ４は、第２ビーム走査領域Ａ２と第２ビーム走査領域Ａ２に隣接する第５ビーム走査領域Ａ５が重なった部分の領域である。重なり走査領域Ｂ５は、第３ビーム走査領域Ａ３と第３ビーム走査領域Ａ３に隣接する第６ビーム走査領域Ａ６が重なった部分の領域である。重なり走査領域Ｂ６は、第４ビーム走査領域Ａ４と第４ビーム走査領域Ａ４に隣接する第５ビーム走査領域Ａ５が重なった部分の領域である。重なり走査領域Ｂ７は、第５ビーム走査領域Ａ５と第５ビーム走査領域Ａ５に隣接する第６ビーム走査領域Ａ６が重なった部分の領域である。重なり走査領域Ｂ８は、第４ビーム走査領域Ａ４と第４ビーム走査領域Ａ４に隣接する第７ビーム走査領域Ａ７が重なった部分の領域である。重なり走査領域Ｂ９は、第５ビーム走査領域Ａ５と５ビーム走査領域Ａ５に隣接する第８ビーム走査領域Ａ８が重なった部分の領域である。重なり走査領域Ｂ１０は、第６ビーム走査領域Ａ６と第６ビーム走査領域Ａ６に隣接する第９ビーム走査領域Ａ９が重なった部分の領域である。重なり走査領域Ｂ１１は、第７ビーム走査領域Ａ７と第７ビーム走査領域Ａ７に隣接する第８ビーム走査領域Ａ８が重なった部分の領域である。重なり走査領域Ｂ１２は、第８ビーム走査領域Ａ８と第８ビーム走査領域Ａ８に隣接する第９ビーム走査領域Ａ９が重なった部分の領域である。なお、例えば、重なり走査領域Ｂ１は、第１ビーム走査領域Ａ１と第５ビーム走査領域Ａ５が重なる領域（重なり領域Ｂ１、重なり領域Ｂ３、重なり領域Ｂ４及び重なり領域Ｂ６の４つが重なった領域）も含む。

以下、電子ビーム走査による二次電子ビーム出力で得られた画像の装置内での画像処理単位をフレームと呼ぶ。フレームの大きさは各電子ビーム走査領域からの出力画像内で、複数に分割して処理されてもよい。上記に説明した隣接電子ビーム走査領域の必要な重なり量は、フレームの大きさが各電子ビーム走査領域内で複数に分割されても、ビーム操作領域端部の画像処理で生じる無効領域の幅は同じなので、実施例説明の便宜上、各電子ビーム操作領域から得られる出力画像の大きさが画像処理単位１フレーム画像と一致するものとして、説明する。

図４は、本実施形態における第１フレーム画像Ｃ１、第２フレーム画像Ｃ２、第３フレーム画像Ｃ３、第４フレーム画像Ｃ４、第５フレーム画像Ｃ５、第６フレーム画像Ｃ６、第７フレーム画像Ｃ７、第８フレーム画像Ｃ８、第９フレーム画像Ｃ９を説明するための模式図である。フレーム画像の一部が重なるように縦３×横３でつなぎ合わせてサブ検査領域画像が得られる。サブ検査領域画像をさらに重ねてつなぎ合わせることで検査領域画像Ｙを得ることが出来る。サブ検査領域が１つの場合は、サブ検査領域画像が検査領域画像Ｙとなる。図４は、被検査対象領域Ｘの各走査領域から放出された二次電子ビーム２０３から得られる検査領域画像Ｙの領域を示している。走査領域の番号とフレーム画像の番号は対応する。

被検査対象領域Ｘにマルチ一次電子ビーム２０２が照射されることにより、被検査対象領域Ｘから放出されたマルチ二次電子ビーム２０３が上記の説明のとおり、マルチ検出器１７６に入射する。各走査領域（例えば、図３のＡ１～Ａ９）を照明して放出されたマルチ二次電子ビーム２０３は、それぞれマルチ検出器１７６の異なる画素に入射する。各画素に入射した二次電子ビーム２０３の強度と検査位置のデータから各走査領域のフレーム画像が作成される。なお、第１検出画素は、１つの検出画素であってもよいし、二次元状に配置された複数のサブ画素から構成されていてもよい。

図４においては、検査領域画像Ｙ内における各マルチ二次電子ビーム２０３から作成されるフレーム画像Ｃ１～Ｃ９と、このフレーム画像Ｃ１～Ｃ９の第１～第１２重なりフレーム画像領域Ｄ１～Ｄ１２を示している。マルチ検出器１７６に二次電子ビーム２０３が入射した信号は、検出部１５３で処理される。例えば、検出部１５３に入力されたアナログ信号は、デジタル信号に変換される。信号の変換の前後には、増幅などの処理を行なうことが出来る。検出部１５３における処理で生成されたデジタル信号は、パターンメモリ１５４に一時的に保存され、検査画像作成部１４０でパターンメモリ１５４に保存されたデータから、検査に必要なフレーム画像が作成される。

第１走査領域Ａ１から放出された第１の二次電子ビーム２０３がマルチ検出器１７６の第１検出画素に入射して、第１フレーム画像Ｃ１が得られる。また、第１の二次電子ビーム２０３に隣接する第２の二次電子ビーム２０３がマルチ検出器１７６の第１検出画素に隣接する第２検出画素に入射して第２フレーム画像Ｃ２が得られる。また、第２の二次電子ビーム２０３に隣接する第３の二次電子ビーム２０３がマルチ検出器１７６の第２検出画素に隣接する第３検出画素に入射して第３フレーム画像Ｃ３が得られる。また、第１の二次電子ビーム２０３に隣接する第４の二次電子ビーム２０３がマルチ検出器１７６の第１検出画素に隣接する第４検出画素に入射して第４フレーム画像Ｃ４が得られる。また、第４の二次電子ビーム２０３に隣接する第５の二次電子ビーム２０３がマルチ検出器１７６の第４検出画素に隣接する第５検出画素に入射して第５フレーム画像Ｃ５が得られる。また、第５の二次電子ビーム２０３に隣接する第６の二次電子ビーム２０３がマルチ検出器１７６の第５検出画素に隣接する第６検出画素に入射して第６フレーム画像Ｃ６が得られる。また、第４の二次電子ビーム２０３に隣接する第７の二次電子ビーム２０３がマルチ検出器１７６の第４検出画素に隣接する第７検出画素に入射して第７フレーム画像Ｃ７が得られる。また、第７の二次電子ビーム２０３に隣接する第８の二次電子ビーム２０３がマルチ検出器１７６の第７検出画素に隣接する第８検出画素に入射して第８フレーム画像Ｃ８が得られる。また、第８の二次電子ビーム２０３に隣接する第９の二次電子ビーム２０３がマルチ検出器１７６の第８検出画素に隣接する第９検出画素に入射して第９フレーム画像Ｃ９が得られる。

得られたフレーム画像Ｃ１～Ｃ９は、隣接するフレーム画像と重なり領域を有する。第１重なりフレーム画像領域Ｄ１は、第１フレーム画像Ｃ１と第２フレーム画像Ｃ２が重なった部分の領域である。第２重なりフレーム画像領域Ｄ２は、第２フレーム画像Ｃ２と第３フレーム画像Ｃ３が重なった部分の領域である。第３重なりフレーム画像領域Ｄ３は、第１フレーム画像Ｃ１と第４フレーム画像Ｃ４が重なった部分の領域である。第４重なりフレーム画像領域Ｄ４は、第２フレーム画像Ｃ２と第５フレーム画像Ｃ５が重なった部分の領域である。第５重なりフレーム画像領域Ｄ５は、第３フレーム画像Ｃ３と第６フレーム画像Ｃ６が重なった部分の領域である。第６重なりフレーム画像領域Ｄ６は、第４フレーム画像Ｃ４と第５フレーム画像Ｃ５が重なった部分の領域である。第７重なりフレーム画像領域Ｄ７は、第５フレーム画像Ｃ５と第６フレーム画像Ｃ６が重なった部分の領域である。第８重なりフレーム画像領域Ｄ８は、第４フレーム画像Ｃ４と第７フレーム画像Ｃ７が重なった部分の領域である。第９重なりフレーム画像領域Ｄ９は、第５フレーム画像Ｃ５と第８フレーム画像Ｃ８が重なった部分の領域である。第１０重なりフレーム画像領域Ｄ１０は、第６フレーム画像Ｃ６と第９フレーム画像Ｃ９が重なった部分の領域である。第１１重なりフレーム画像領域Ｄ１１は、第７フレーム画像Ｃ７と第８フレーム画像Ｃ８が重なった部分の領域である。第１２重なりフレーム画像領域Ｄ１２は、第８フレーム画像Ｃ８と第９フレーム画像Ｃ９が重なった部分の領域である。なお、例えば、重なりフレーム画像領域Ｄ１は、第１フレーム画像Ｃ１と第５フレーム画像Ｃ５が重なる領域（重なりフレーム画像領域Ｄ１、重なりフレーム画像領域Ｄ３、重なりフレーム画像領域Ｄ４および重なりフレーム画像領域Ｄ６の４つが重なった領域）も含む。

比較部１４１では、参照画像生成部１４４で作成された参照フレーム画像と、検査画像生成部１４０で生成された検査フレーム画像を比較（差分）し、その結果から欠陥検出を行う。検査時には、比較部１４１での差分結果にビームの特性の違いが入らないように、検査前にビーム特性のキャリブレーションが行なわる。参照画生成部の参照フレーム画像作成時に、この事前キャリブレーション結果を反映させた参照フレーム画像を生成すること、あるいは検出部１５３で、キャリブレーション結果を反映させた補正フレーム画像を生成し、ビーム特性による差分を小さくすることで、欠陥部分だけが大きな差分信号となるようにして欠陥検出感度を上げられるようにしている。

検査中に、何らかの要因（温度ドリフトなど）でビーム特性に変化が生じた場合、検査フレーム画像の輝度変化として現れるが、欠陥検出動作の画像処理では、参照フレーム画像との差分のオフセット量の変化になるため、一般的に知られる画像間のオフセット量の補正（輝度平均値による補正など）が画像処理内で行われると、欠陥検出感度の大きな変化が見られず、このビーム特性変化が見逃される結果となる。

そこで、本実施例の比較部１４１では、隣接フレーム画像との重なり部分の変化（例えば輝度平均値）をモニタする。検査の際にマルチ一次電子ビーム２０２の強度に変化が生じ無ければ、例えば、第１フレーム画像Ｃ１内の重なりフレーム画像領域Ｄ１と第２フレーム画像Ｃ２の重なりフレーム画像領域Ｄ１は、同じ画像又は実質的に差の無い画像になる。しかし、第１の一次電子ビーム２０２の強度又は／及び第２の一次電子ビーム２０２の強度に変化があると、重なりフレーム画像領域Ｄ１における第１フレーム画像Ｃ１と重なりフレーム画像領域Ｄ１における第２フレーム画像Ｃ２の差が大きくなる。同じ領域を異なる一次電子ビーム２０２で異なる検出画素でモニタしているのでマルチ一次電子ビーム２０２の隣接ビーム間の変化を検知することができる。

マルチ一次電子ビーム２０２間の変化が検知された場合、例えば輝度平均値差が設定された閾値を超えた場合、感度調整部１４２で検出感度の調整量を計算し、検出画素の検出感度を補正する。また感度調整部１４２は、検出部１５３における信号処理条件を変更する指示を検出部１５３に出すことができるので、次のサブ検査領域を検査する際に、マルチ一次電子ビーム２０２間の強度差が補正された、つまり、再度キャリブレーションされた条件で検査を行なうことができる。

各サブ検査領域の検査を行なった後に、得られた画像を重ねてつなぎ合わせて（一部重ね合わせて）検査領域画像Ｙを得る。得られた検査領域画像Ｙは、画像補正部１４３において、ゆがみを取り除く等の任意の画像処理が施されてもよい。
得られた欠陥情報や検査画像は、例えば、記憶装置１３１に保存される。

次に、マルチビーム検査装置１００の検査方法を説明することにより、検査装置１００についてより詳細に説明する。図７にマルチビーム検査方法のフローチャートを示す。第１の実施形態における検査方法は、キャリブレーション工程（Ｓ１０１）、サブ検査領域の検査工程（Ｓ１１０～Ｓ１Ｎ０）、検査画像作成工程（Ｓ２０１）、参照画像作成工程（Ｓ２０２）、比較工程（Ｓ２０３）を含む。

＜キャリブレーション工程（Ｓ１０１）＞
キャリブレーション工程（Ｓ１０１）は、被検査対象領域Ｘ又はキャリブレーション用基板をマルチ一次電子ビーム２０２で検査して、マルチ一次電子ビーム２０２の強度差に応じてマルチ検出器１７６における検出感度などを調整する。例えば、マルチ検出器１７６で得られたアナログ信号や、このアナログ信号からデジタル信号に変換して処理する検出部１５３の処理条件等を変更することにより検出感度などを調整する。

＜サブ検査領域の検査工程（Ｓ１１０～Ｓ１Ｎ０）＞
マルチ一次電子ビーム２０２の範囲は、被検査対象領域Ｘの検査範囲以下の大きさであることから、被検査対象領域Ｘを１以上のサブ検査領域にわけて第１回から第Ｎ回まで複数回の検査を行なう（Ｎは、１以上の整数）。第１サブ検査領域の検査工程（Ｓ１１０）の工程を図８のフローチャートに詳細に示す。２回目以降のサブ検査領域の検査工程（Ｓ１２０～Ｓ１Ｎ０）は、第１サブ検査領域の検査工程（Ｓ１１０）と同様である。第１サブ検査領域の検査工程（Ｓ１１０）は、マルチビーム照射工程（Ｓ１１１）、フレーム画像作成工程（Ｓ１１２）、フレーム画像比較工程（Ｓ１１３）、ビーム強度差判定（Ｓ１１４）、検出画素感度調整工程（Ｓ１１５）を含む。

＜マルチビーム照射工程（Ｓ１１１）＞
マルチビーム照射工程は、被検査対象領域Ｘのサブ検査領域にマルチ一次電子ビーム２０２を照射して走査する工程である。走査領域毎に異なる一次電子ビーム２０２を照射する。被検査対象領域Ｘから放出されたマルチ二次電子ビーム２０３は、マルチ検出器１７６に導かれる。

＜フレーム画像作成工程（Ｓ１１２）＞
フレーム画像作成工程（Ｓ１１２）は、サブ検査領域の走査領域毎に異なる検出画素に入射した二次電子ビーム２０３からフレーム画像を作成する工程である。例えば第１走査領域Ａ１から放出された第１の二次電子ビームは、第１検出画素に入射してアナログ信号が生成される。アナログ信号は、検出部１５３で信号処理がなされデジタル信号が生成される。生成されたデジタル信号は、パターンメモリ１５４に一時的に保存される。パターンメモリ１５４に保存されたデジタル信号を用いて、検査画像作成部１４０で画像データ（第１フレーム画像Ｃ１）が作成される。作成された第１フレーム画像Ｃ１は、例えば、メモリ１３４に記憶される。他の走査領域についても同様にフレーム画像が作成され、メモリ１３４に記憶される。

＜フレーム画像比較工程（Ｓ１１３）＞
フレーム画像間の重なり領域（Ｄ１～Ｄ１２）の輝度差を比較する工程である。例えば第１フレーム画像Ｃ１の重なり領域Ｄ１の輝度平均（Ｄ１－１とする）と、第２フレーム画像Ｃ２の重なり領域Ｄ１の輝度平均（Ｄ１－２とする）の差分から、キャリブレーション後の第１の一次電子ビーム２０２と第２走査領域Ａ２に照射される第２の一次電子ビーム２０２の強度差の変化が求まる。

他のフレーム画像領域についても同様にフレーム画像の重なり領域を比較することでビーム強度差を求めることができる。フレーム画像比較工程では、フレーム画像の階調値やフレーム画像ヒストグラム等を比較することが出来る。

本実施形態では、マルチビームの走査領域に準じたサブ検査領域、サブ検査領域画像単位での比較工程を説明しているが、検査領域画像Ｙを埋め尽くすため、サブ検査領域（Ｓ１１０－Ｓ１Ｎ０）間も検査漏れが無いよう、重ねられているので、サブ検査領域とその重なりに関して説明したサブ検査領域内の重なりの関係は、隣接するサブ検査領域との間にもある。例えば、Ａ３の右側には次のサブ検査領域のＡ１との重なり部分がある。これを利用すれば、Ａ１とＡ３を受け持つビーム間の比較データも得られる。説明の便宜上、サブ検査領域間の重なり領域については省略するが、これによって得られた情報も同様に利用できる。

＜ビーム強度差判定工程（Ｓ１１４）＞
ビーム強度差判定工程（Ｓ１１４）は、フレーム画像比較工程（Ｓ１１３）で求められたビーム強度差が閾値以上であるか否かを判定する工程である。この判定は、比較部１４１で行なうことが出来る。例えば、ビーム強度差が閾値以上であると判断された場合は、検出画素感度調整工程（Ｓ１１５）にて、検出画素の感度を調整する。ビーム強度差が閾値以上であるかどうか判定において、隣接する重なりフレーム画像領域におけるビーム強度差を考慮することで、例えば、ビーム強度差が閾値未満であれば、検出画素の感度調整は行なわず第１のサブ検査領域の検査工程（Ｓ１１０）は終了し、第１のサブ検査領域の検査工程（Ｓ１１０）と同様に第２のサブ検査領域の検査工程（Ｓ１２０）を行なう。サブ検査領域がＮ個あれば、第Ｎのサブ検査領域の検査工程（Ｓ１Ｎ０）まで行なう。

＜検出画素感度調整工程（Ｓ１１５）＞
検出画素感度調整工程（Ｓ１１５）は、ビーム強度差判定工程（Ｓ１１４）において、ビーム強度差が閾値以上であると判定された場合に、ビーム強度差があると判定された一次電子ビーム２０２に対応する検出画素の検出感度を調整する工程である。まず、比較部１４１でビーム強度差を求め、感度調整部１４２で、ビーム強度差を考慮した検出感度の調整値を求める。そして、感度調整部１４２は、検出部１５３における信号処理条件を求めた調整値の分だけ補正する。検出部１５３の信号処理条件を検査画素毎に変更することで、次のサブ検査領域を検査する際には、前回の検査時におけるビーム強度差が補正されたフレーム画像を得ることができる。すなわち、リアルタイムにフレーム画像を得るための処理条件が変更されるため検査開始から検査終了までに生じるビーム強度の変化は補正された条件で検査がなされる。ビーム強度に応じて適切な条件で信号処理を行なわないと、画像の階調値が高すぎたり低すぎたりすることがある。このような、階調値が不適切な画像は、画像処理を行なっても欠陥検出等に適した画像に補正することが難しい。実施形態では、ビーム強度に変化が生じてもリアルタイムに補正をしていることから、欠陥検査等により適した画像を得ることが出来る。

＜検査画像作成工程（Ｓ２０１）＞
検査画像作成工程（Ｓ２０１）は、サブ検査領域を検査して得られるフレーム画像、サブ検査領域画像、又は、フレーム画像並びに検査領域画像を重ねてつなぎ合わせた検査領域画像Ｙを作成する工程である。画像を重ねてつなぎ合わせる処理において、位置ずれなどを考慮して行なう。検査画像作成工程（Ｓ２０１）は、検査画像作成部１４０にて処理等が行なわれる。検査領域画像Ｙは、メモリ１３４又は及び記憶装置１３１に保存される。

＜参照画像作成工程（Ｓ２０２）＞
参照画像作成工程（Ｓ２０２）は、検査領域画像Ｙと比較対象となる参照画像を作成する工程である。参照画像作成は、参照画像作成部１４４にて処理等が行なわれる。いわゆるdie to die検査を行なう場合は、隣接する同一パターン部の検査画像を参照画像として用いる。また、いわゆるdie to database検査を行なう場合は、例えば設計パターンから参照画像を作成する。参照画像は、メモリ１３４又は／及び記憶装置１３１に保存される。

なお、本実施形態では省略するが、die to die検査を行なう場合の参照画像も、上述した検査画像生成と同様の工程で得られる。

＜比較工程（Ｓ２０３）＞
比較工程（Ｓ２０３）は、検査領域画像Ｙと参照画像を比較して欠陥を検出する工程である。比較工程（Ｓ２０３）は、比較部１４１にて処理等が行なわれる。欠陥検出パラメータを用いて検査領域画像Ｙと参照画像の差から欠陥を検出する。検出された欠陥情報は、記憶装置１３１に保存される。

実施形態の検査方法によれば、検査中にリアルタイムでビームの強度差が求まり、ビーム強度差を考慮した条件で検査画像を得ることが出来る。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例である。第２の実施形態においては、比較部１４１で、例えば、第１フレーム画像Ｃ１と第２フレーム画像Ｃ２と参照画像とのフレーム画像比較工程（Ｓ１１３）、欠陥検出工程（Ｓ１１６）により、重なり領域Ｄ１内のそれぞれの欠陥検出結果情報を得て、この欠陥情報を用いて欠陥検出パラメータを調整する。すなわち、サブ検査領域の欠陥検査の際にそれぞれのフレームの重なり領域の欠陥情報の差を使って欠陥検出パラメータを調整することが第１の実施形態と異なる。

比較部１４１において、フレーム画像の重なりフレーム画像領域と参照画像とを比較する。例えば、第１フレーム画像の第１重なりフレーム画像領域Ｄ１と参照画像を比較した際に欠陥が検出されたが、第２フレーム画像Ｃ２の第１重なりフレーム画像領域Ｄ１と参照画像を比較した際に欠陥が検出されない場合に、欠陥検出パラメータを調整する。第１フレーム画像Ｃ１と第２フレーム画像Ｃ２のどちらの欠陥検出が正常に行えなかったのか確定出来ない場合は、例えば、第２重なりフレーム画像領域Ｄ２で第２フレーム画像Ｃ２と一部重なる第３フレーム画像Ｃ３を第２フレーム画像Ｃ２と比較することが好ましい。この比較によって、第２重なりフレーム画像領域Ｄ２における欠陥検出を行なえば第２フレーム画像Ｃ２の欠陥を正しく検出出来たか否かの判断の信頼度が高まる。その他の重なりフレーム画像領域における比較を複数行なうことで、欠陥検出パラメータの精度を高めることが出来る。

比較部１４１は、例えば、第１サブ検査領域を検査して、ビーム強度差に基づいて例えば、第１検出画素及び／又は第２検出画素の検出感度を調整する。さらに比較部１４１は、第１サブ検査領域の検査から欠陥検出パラメータを調整して、第２サブ検査領域を検査して、検出感度が調整された第１検出画素と、第２検出画素に入射した二次電子ビームから作成されたフレーム画像を参照画像とを比較して、調整された欠陥検出パラメータを得る。比較部１４１は、この調整された欠陥検出パラメータ用いて、被検査対象領域Ｘの欠陥を検出したり、さらに、欠陥検出パラメータを調整したりすることが出来る。

図９に第２の実施形態のフローチャートを示す。第２の実施形態における検査方法は、キャリブレーション工程（Ｓ１０１）、サブ検査領域の検査工程（Ｓ１１０～Ｓ１Ｎ０）、参照画像作成工程（Ｓ２０２）を含む。第１の実施形態では、参照画像作成工程（Ｓ２０２）を比較工程（Ｓ２０３）前に行なっていたが、第２の実施形態では、第１サブ検査領域の検査工程（Ｓ１１０）の前に参照画像作成工程（Ｓ２０２）の処理等を行なう。

図１０に第２の実施形態の第１サブ検査領域の検査工程のフローチャートを示す。なお、第１の実施形態と同様に、図１０に示すフローチャートは、他のサブ検査領域の検査工程にも適用できる。サブ検査領域の検査工程（Ｓ１１０～Ｓ１Ｎ０）以外の工程は、第１の実施形態と第２の実施形態とで共通する。共通する工程の説明は省略する。

＜サブ検査領域の検査工程（Ｓ１１０～Ｓ１Ｎ０）＞
第２の実施形態の第１サブ検査領域の検査工程（Ｓ１１０）は、マルチビーム照射工程（Ｓ１１１）、フレーム画像作成工程（Ｓ１１２）、フレーム画像比較工程（Ｓ１１３）、ビーム強度差判定（Ｓ１１４）、検出画素感度調整工程（Ｓ１１５）、欠陥検出工程（Ｓ１１６）、欠陥比較工程（Ｓ１１７）、欠陥検出パラメータ調整工程（Ｓ１１８）を含む。欠陥検出工程（Ｓ１１６）、欠陥比較工程（Ｓ１１７）及び欠陥検出パラメータ調整工程（Ｓ１１８）以外の工程は、第１の実施形態と第２の実施形態で共通する。共通する工程の説明は、省略する。なお、欠陥検出工程（Ｓ１１６）、欠陥比較工程（Ｓ１１７）及び欠陥検出パラメータ調整工程（Ｓ１１８）の工程は、すべてのサブ検査領域の検査工程で行なってもよいし、一部のサブ検査領域の検査工程で行なってもよい。欠陥検出工程（Ｓ１１６）、欠陥比較工程（Ｓ１１７）及び欠陥検出パラメータ調整工程（Ｓ１１８）の工程は、一群の工程であり、これらは連続して処理が行なわれる。かかる一群の工程は、ビーム強度差判定工程（Ｓ１１４）と並列に処理等を行なってもよいし、ビーム強度差判定工程（Ｓ１１４）の前後のいずれかに処理等を行なってもよい。

＜欠陥検出工程（Ｓ１１６）＞
第１から第Ｎサブ検査領域の検査工程（Ｓ１１０～Ｓ１Ｎ０）で得られたフレーム画像を参照画像と比較して、比較工程（Ｓ２０３）と同様のフレーム画像の欠陥検出を行なう工程である。

＜欠陥比較工程（Ｓ１１７）＞
欠陥比較工程（Ｓ１１７）は、欠陥検出工程（Ｓ１１６）で共通する重なり領域を有するフレーム画像において、それぞれのフレーム画像の欠陥情報を比較して、一方は欠陥が検出され、他方は欠陥が検出されなかったフレーム画像の組み合わせを抽出する工程である。欠陥比較工程（Ｓ１１７）は、比較部１４１にて処理等が行なわれる。一方は欠陥が検出され、他方は欠陥が検出されなかったフレーム画像が見つかった場合は、さらに、一方の欠陥が本来欠陥ではないものを欠陥として検出した場合であるのか、他方において欠陥があるのにもかかわらず欠陥を検出出来なかった場合であるのかを判定する。欠陥検出パラメータの調整には、欠陥検出のアルゴリズムの調整も含まれる。

または、重なり領域の同じ位置に、隣接フレーム画像両方で欠陥が検出された場合でも、欠陥強度や欠陥サイズなど、欠陥検出手法に伴う欠陥情報の差分があれば、欠陥の有無情報と同じく、欠陥検出パラメータの調整に使うことができる。

＜欠陥検出パラメータ調整工程（Ｓ１１８）＞
欠陥検出パラメータ調整工程（Ｓ１１８）は、欠陥比較工程（Ｓ１１７）で抽出されたフレーム画像の組み合わせにおける重なりフレーム画像領域の欠陥情報から欠陥検出パラメータを調整する工程である。欠陥検出パラメータ調整工程（Ｓ１１８）は、比較部１４１にて処理等が行なわれる。例えば、一方の欠陥が本来は欠陥ではないものを欠陥（偽欠陥）として検出した場合は、当該欠陥として検出された部分が欠陥として検出されないように欠陥検出パラメータを調整する。また、例えな、他方において欠陥があるにもかかわらず欠陥として検出出来なかった部分を欠陥として検出出来るように欠陥検出パラメータを調整する。

実施形態の検査方法によれば、サブ検査領域の検査工程（Ｓ１１０～Ｓ１Ｎ０）において、欠陥検出パラメータを調整することで、最終的な欠陥検出の精度を高めることができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、第１の実施形態の変形例である。第３の実施形態においては、画像補正部１４３で、フレーム画像、サブ検査領域画像及び検査画像からなる群より選ばれる１種以上の画像を補正することが第１の実施形態と異なる。例えば、ビーム強度差から求められた画像補正パラメータを用いて、第１フレーム画像Ｃ１の階調値又は／及び第２フレーム画像Ｃ２の階調値を画像補正部１４３で補正する。画像補正部１４３では、ビーム強度差を考慮したアルゴリズムで画像の補正を行なう。リアルタイムにビームの強度差に応じて検出部１５３の設定を調整するが、当該ビーム強度差が求められた画像は、ビーム強度差を考慮しない条件で検査された画像である。そこで、求められたビームの強度差から画像補正パラメータを求め、ビームの強度差の影響がなくなる（少なくなる）ように画像を補正する。フレーム画像、フレーム画像を重ねてつなぎ合わせたサブ検査領域画像及びサブ検査領域画像を重ねてつなぎ合わせた検査領域画像Ｙのいずれかを補正することができる。ビームの強度差の経時的変化を補うように検出部を調整していることから得られる画像は、ビームの強度差があまり大きくない。従って、得られる画像を軽度に補正すれば、ビームの強度差の影響がなくなる（少なくなる）ように補正をすることが出来るため、画像の後処理の観点からも実施形態の検査装置は好適である。

図１１に第３の実施形態のフローチャートを示す。第３の実施形態における検査方法は、キャリブレーション工程（Ｓ１０１）、サブ検査領域の検査工程（Ｓ１１０～Ｓ１Ｎ０）、検査画像作成工程（Ｓ２０１）、参照画像作成工程（Ｓ２０２）、比較工程（Ｓ２０３）、画像補正工程（Ｓ３０１）を含む。第３の実施形態では、フレーム画像、サブ検査領域画像及び検査領域画像Ｙからなる群より選ばれる１種以上の画像を補正する工程を行なう。画像補正工程（Ｓ３０１）以外は、第１の実施形態とで共通する。共通する工程の説明は省略する。

＜画像補正工程（Ｓ３０１）＞
画像補正工程（Ｓ３０１）は、フレーム画像、サブ検査領域画像及び検査領域画像Ｙからなる群より選ばれる１種以上の画像をビーム強度差の情報に基づいて補正を行なう工程である。画像補正工程（Ｓ３０１）は、画像補正部１４３にて処理等が行なわれる。補正する画像に応じて、画像補正工程（Ｓ３０１）の処理等を行なう順番は、任意に変更可能である。画像補正工程（Ｓ３０１）は、欠陥検出を行なう比較工程（Ｓ２０３）の前に行なうことで、欠陥検出を行なう際に、画像が補正されており、欠陥検出の精度が高まることが好ましい。

フレーム画像を補正する場合は、例えば、各サブ検査領域の検査工程において画像補正工程（Ｓ３０１）の処理等を行なうことが出来る。サブ検査領域画像を補正する場合は、フレーム画像を重ねてつなぎ合わせたサブ検査領域画像を得てから画像補正工程（Ｓ３０１）の処理等を行なうことが出来る。検査領域画像Ｙを補正する場合は、検査画像作成工程（Ｓ２０１）と比較工程（Ｓ２０３）の間に画像補正工程（Ｓ３０１）の処理等を行なうことが出来る。いずれの場合において、実質的にフレーム画像が補正される。

図１２に第３の実施形態の第１サブ検査領域の検査工程のフローチャートを示す。なお、第１の実施形態と同様に、図１２に示すフローチャートは、他のサブ検査領域の検査工程（Ｓ１２０～Ｓ１Ｎ０）にも適用できる。サブ検査領域の検査工程（Ｓ１１０～Ｓ１Ｎ０）以外の工程は、第１の実施形態と第２の実施形態で共通する。共通する工程の説明は省略する。

サブ検査領域の検査工程で処理が行なわれる画像補正工程（Ｓ３０１）においては、例えば、第１フレーム画像Ｃ１の第３重なりフレーム画像領域Ｄ３が第４フレーム画像Ｃ４の第３重なりフレーム画像領域Ｄ３よりも階調値が高い場合は、ビーム強度差に基づく補正アルゴリズムを用いて第１フレーム画像Ｃ１の画像の階調値を低くするか、第４フレーム画像Ｃ４の階調値を高くする。

第１の実施形態では、検出されたビーム強度差は、次のサブ検査領域を検査する際にビーム強度差に基づいて検出部１５３の処理条件が調整されているため、ビーム強度の経時的な変化に対応している。第３の実施形態では、ビーム強度が変化した検査の画像もビーム強度差に基づいて補正がなされるため、欠陥検出の精度がより向上する。

以上の説明において、各「～部」は、ハードウェア、ソフトウェア及びハードウェア並びにソフトウェアの組み合わせを含む。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。上記の実施形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、各実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。

実施形態では、マルチビーム検査装置の構成、その製造方法や、マルチビーム検査方法等、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされるマルチビーム検査装置及びマルチビーム検査方法の構成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マルチビーム検査装置及びマルチビーム検査方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲によって定義されるものである。

１００ 検査装置
１１０ 制御部
１２１ 制御計算機
１２２ バス
１３１ 記憶装置
１３２ モニタ
１３３ プリンタ
１３４ メモリ
１３５ 位置演算部
１３６ ステージ制御部
１３７ 偏向制御部
１３８ ブランキング制御部
１３９ レンズ制御部
１４０ 検査画像作成部
１４１ 比較部
１４２ 感度調整部
１４３ 画像補正部
１４４ 参照画像作成部
１５０ 電子光学画像取得機構
１５１ 駆動部
１５２ レーザ測長システム
１５３ 検出部
１５４ パターンメモリ
１６１ 電子ビームカラム
１６２ 検査室
１６３ 電子銃
１６４ 照明レンズ
１６５ 成形アパーチャアレイ基板
１６６ 縮小レンズ
１６７ 制限アパーチャ基板
１６８ 対物レンズ
１６９ 主偏向器
１７０ 副偏向器
１７１ 一括ブランキング偏向器
１７２ ビームセパレータ
１７３ 投影レンズ
１７４ 投影レンズ
１７５ 偏向器
１７６ マルチ検出器
１７７ ステージ
１７８ ミラー
２０１ 電子ビーム
２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ マルチ一次電子ビーム
２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄ マルチ二次電子ビーム
Ｘ 検査対象
Ａ１～Ａ９ 第１～９ビーム走査領域
Ｂ１～Ｂ１２ 重複した走査領域
Ｙ 撮影画像
Ｃ１～Ｃ９ 第１～９検出画素画像
Ｄ１～Ｄ１２ 重複した画像領域
Ｔ１ 位置ずれによる無効エリア
Ｔ２ 画像処理による無効エリア
Ｔ３ 検査有効領域
Ｔ４ 重ね幅

Claims (5)

1. 被検査対象を載置するステージと、前記被検査対象にマルチ一次電子ビームを照射するマルチビームカラムと、前記マルチ一次電子ビームのうち第１の一次電子ビームを前記被検査対象の第１ビーム走査領域に照射して放出された第１の二次電子ビームの照射を受ける第１検出画素及び前記マルチ一次電子ビームのうち第１の一次電子ビームに隣接する第２の一次電子ビームを前記被検査対象の前記第１ビーム走査領域に隣接し、第１の走査領域に重なる第２ビーム走査領域に照射して放出された第２の二次電子ビームの照射を受ける第２検出画素を有するマルチ検出器と、
   前記第１の二次電子ビームが第１検出画素に入射して得られた第１フレーム画像と前記第２の二次電子ビームが第２検出画素に入射して得られた第２フレーム画像の重なり部分を比較して前記第１の一次電子ビームと前記第２の一次電子ビームのビーム強度差を求める比較部と、前記ビーム強度差を補正するように前記第１検出画素又は／及び第２検出画素の検出感度を調整する感度調整部と、
   を備えたことを特徴とするマルチビーム検査装置。
2. 前記比較部は、前記第１フレーム画像と前記第２フレーム画像が重なった重なりフレーム画像領域を参照画像と比較して前記被検査対象の欠陥を検出して欠陥情報を得て、前記欠陥情報を用いて欠陥検出パラメータを調整する、
   ことを特徴とする請求項１のマルチビーム検査装置。
3. 前記ビーム強度差から求められた補正値を用いて、前記第１フレーム画像の階調値又は／及び前記第２フレーム画像の階調値を補正する画像補正部と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチビーム検査装置。
4. 前記第１フレーム画像と前記第２フレーム画像を重ねてつなぎ合わせた画像と参照画像とを比較して、前記被検査対象の欠陥を検出する比較部と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１つの請求項に記載のマルチビーム検査装置。
5. 前記比較部は、前記検出感度が調整された前記第１検出画素及び前記第２検出画素に入射した二次電子ビームから作成されたフレーム画像をつなぎ合わせた画像と参照画像とを比較して、前記調整された欠陥検出パラメータを用いて前記被検査対象の欠陥を検出する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のマルチビーム検査装置。

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