JP7344706B2 - 電子ビーム検査装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子ビーム検査装置及び電子ビーム検査方法に関する。例えば、電子線によるマルチビームを用いた検査装置およびその方法に関する。
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。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。
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。
半導体ウェハやフォトマスクの欠陥検査では、より小さいサイズの欠陥を検出することが求められている。そのため、近年の検査装置では、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、その透過像或いは反射像を撮像する装置の他、画像の画素分解能を上げるために、レーザ光よりも波長の短い電子ビームで検査対象基板上を走査（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、電子ビームを用いて検査用の画像を撮像すると、図形パターンに沿って、図形パターンの外側に、本来は存在しない筋状、或いは帯状の疑似パターンが写り込んでしまう場合がある。かかる疑似パターンの原因は明らかではないが、帯電の影響が考えられる。このまま得られた画像を使って検査を行ってしまうと、疑似パターンの部分について欠陥と判定されてしまう疑似欠陥が生じてしまうといった問題があった。
ここで、帯電の影響に関して、電子ビームの走査方向に対して平行なエッジが垂直なエッジよりも暗いＳＥＭ像が得られるため、それに合わせたパラメータ値で設計データから模擬ＳＥＭ像を生成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）。
特開２０１３－２４６０６２号公報
そこで、本発明の一態様は、電子ビーム検査において、図形パターンに沿って、図形パターンの外側に、本来は存在しない筋状、或いは帯状の疑似パターンに起因する疑似欠陥を低減することが可能な検査装置および方法を提供する。
本発明の一態様の電子ビーム検査装置は、
図形パターンが形成された基板上を電子ビームでスキャンして、スキャンによる電子ビームの照射に起因して放出される２次電子を検出することにより、２次電子画像を取得する画像取得機構と、
図形パターンの基になる設計パターンデータを用いて、電子ビームのスキャン方向にサイズを拡大するように当該図形パターンをリサイズするリサイズ処理部と、
リサイズ処理前の設計パターンデータを用いて、２次電子画像に対応する領域の設計パターンを画像展開した第１の展開画像を作成する第１の展開画像作成部と、
リサイズ処理後の図形パターンのうち、リサイズ処理により拡大された部分パターンを用いて、２次電子画像に対応する領域の部分パターンを画像展開した第２の展開画像を作成する第２の展開画像作成部と、
第１の展開画像においてパターン無しであって第２の展開画像においてパターン有りとなる疑似欠陥候補画素を識別可能な疑似欠陥候補画素マップを作成するマップ作成部と、
２次電子画像に対応する領域の参照画像を作成する参照画像作成部と、
疑似欠陥候補画素マップを用いて、２次電子画像と、２次電子画像に対応する領域の参照画像とを比較する比較部と、
を備えたことを特徴とする。
また、比較部は、疑似欠陥候補画素を比較する場合に、それ以外の画素を比較する場合よりも検査閾値を緩くすると好適である。
また、リサイズ処理により拡大された部分パターンのうち、矩形の部分パターンを選定する選定部をさらに備えると好適である。
本発明の他の態様の電子ビーム検査装置は、
図形パターンが形成された基板上を電子ビームでスキャンして、スキャンによる電子ビームの照射に起因して放出される２次電子を検出することにより、２次電子画像を取得する画像取得機構と、
図形パターンの基になる設計パターンデータを用いて、電子ビームのスキャン方向にサイズを拡大するように当該図形パターンをリサイズするリサイズ処理部と、
リサイズ処理前の設計パターンデータを用いて、２次電子画像に対応する領域の設計パターンを画像展開した第１の展開画像を作成する第１の展開画像作成部と、
リサイズ処理後の図形パターンのうち、リサイズ処理により拡大された部分パターンを用いて、２次電子画像に対応する領域の部分パターンを画像展開した第２の展開画像を作成する第２の展開画像作成部と、
第１の展開画像においてパターン無しであって第２の展開画像においてパターン有りとなる疑似欠陥候補画素を識別可能な疑似欠陥候補画素マップを作成するマップ作成部と、
２次電子画像のうちパターン無し領域の画素を抽出する抽出部と、
２次電子画像のうち疑似欠陥候補画素の階調値をパターン無し領域の画素の階調値に基づいて決定される値に置き換えることにより疑似欠陥候補画素の階調値を補正する補正部と、
２次電子画像に対応する領域の参照画像を作成する参照画像作成部と、
疑似欠陥候補画素の階調値が補正された２次電子画像と、２次電子画像に対応する領域の参照画像とを比較する比較部と、
を備えたことを特徴とする。
また、抽出部は、前記パターン無し領域の画素として、複数の画素を抽出し、
前記補正部は、抽出された前記複数の画素のうち前記疑似欠陥候補画素の近傍に位置する少なくとも１つの画素の階調値に基づいて決定される値に疑似欠陥候補画素の階調値を置き換えると好適である。
本発明の一態様によれば、電子ビーム検査において、図形パターンに沿って、図形パターンの外側に、本来は存在しない筋状、或いは帯状の疑似パターンに起因する疑似欠陥を低減できる。
実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。 実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。 実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態１における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。 実施の形態１におけるマルチビームのスキャン動作を説明するための図である。 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における疑似パターンが含まれたフレーム画像の一例を説明するための図である。 実施の形態１における疑似パターンが含まれたフレーム画像の他の一例を説明するための図である。 実施の形態１におけるリサイズ処理からマップ作成までの各工程を説明するための図である。 実施の形態１における疑似欠陥候補画素マップの一例を示す図である。 実施の形態２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２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２における補正回路の内部構成を示す図である。 実施の形態２における補正工程の内容を説明するための図である。 実施の形態２における疑似欠陥候補画素の補正の仕方を説明するための図である。
以下、実施の形態では、電子ビーム画像取得装置の一例として、電子ビーム検査装置について説明する。但し、電子ビーム画像取得装置は、検査装置に限るものではなく、電子光学系を用いて電子ビームを照射して画像を取得する装置であれば構わない。また、以下、電子ビームによるマルチビームを用いた構成について説明するが、これに限るものではない。シングルビームを用いた構成であっても構わない。
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、マルチ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、成形アパーチャアレイ基板２０３、電磁レンズ２０５、一括ブランキング偏向器２１２、制限アパーチャ基板２１３、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、主偏向器２０８、副偏向器２０９、ビームセパレーター２１４、偏向器２１８、電磁レンズ２２４、及びマルチ検出器２２２が配置されている。電子銃２０１、電磁レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、電磁レンズ２０５、一括ブランキング偏向器２１２、制限アパーチャ基板２１３、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９によって１次電子光学系を構成する。また、電磁レンズ２０７、ビームセパレーター２１４、偏向器２１８、及び電磁レンズ２２４によって２次電子光学系を構成する。
検査室１０３内には、少なくともＸＹ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、露光用マスク基板、及びシリコンウェハ等の半導体基板が含まれる。基板１０１が半導体基板である場合、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成されている。基板１０１が露光用マスク基板である場合、露光用マスク基板には、チップパターンが形成されている。チップパターンは、複数の図形パターンによって構成される。かかる露光用マスク基板に形成されたチップパターンが半導体基板上に複数回露光転写されることで、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成されることになる。以下、基板１０１が半導体基板である場合を主として説明する。基板１０１は、例えば、パターン形成面を上側に向けてステージ１０５に配置される。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。マルチ検出器２２２は、電子ビームカラム１０２の外部で検出回路１０６に接続される。検出回路１０６は、チップパターンメモリ１２３に接続される。
制御系回路１６０では、検査装置１００全体を制御する制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１，１１３、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、リサイズ回路１７０、抽出回路１７２、選定回路１７４、マップ作成回路１７６、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１４４，１４６，１４８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。ＤＡＣアンプ１４８は、偏向器２１８に接続される。
また、チップパターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。また、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。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。ステージ座標系は、例えば、マルチ１次電子ビーム２０の光軸に直交する面に対して、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向が設定される。
電磁レンズ２０２、電磁レンズ２０５、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、電磁レンズ２２４、及びビームセパレーター２１４は、レンズ制御回路１２４により制御される。また、一括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。偏向器２１８は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１４８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加速させられ、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。
図２は、実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。図２において、成形アパーチャアレイ基板２０３には、２次元状の横（ｘ方向）ｍ１列×縦（ｙ方向）ｎ１段（ｍ１，ｎ１は２以上の整数）の穴（開口部）２２がｘ，ｙ方向に所定の配列ピッチで形成されている。図２の例では、２３×２３の穴（開口部）２２が形成されている場合を示している。各穴２２は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ外径の円形であっても構わない。これらの複数の穴２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチ１次電子ビーム２０が形成されることになる。ここでは、横縦（ｘ，ｙ方向）が共に２列以上の穴２２が配置された例を示したが、これに限るものではない。例えば、横縦（ｘ，ｙ方向）どちらか一方が複数列で他方は１列だけであっても構わない。また、穴２２の配列の仕方は、図２のように、横縦が格子状に配置される場合に限るものではない。例えば、縦方向（ｙ方向）ｋ段目の列と、ｋ＋１段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ａだけずれて配置されてもよい。同様に、縦方向（ｙ方向）ｋ＋１段目の列と、ｋ＋２段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ｂだけずれて配置されてもよい。
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、成形アパーチャアレイ基板２０３全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板２０３には、図２に示すように、複数の穴２２（開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴２２が含まれる領域を照明する。複数の穴２２の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２をそれぞれ通過することによって、マルチ１次電子ビーム２０が形成される。
形成されたマルチ１次電子ビーム２０は、電磁レンズ２０５、及び電磁レンズ２０６によってそれぞれ屈折させられ、中間像およびクロスオーバーを繰り返しながら、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームの中間像面（像面共役位置）に配置されたビームセパレーター２１４を通過して電磁レンズ２０７（対物レンズ）に進む。
マルチ１次電子ビーム２０が電磁レンズ２０７（対物レンズ）に入射すると、電磁レンズ２０７は、マルチ１次電子ビーム２０を基板１０１にフォーカスする。対物レンズ２０７により基板１０１（試料）面上に焦点が合わされ（合焦され）たマルチ１次電子ビーム２０は、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって一括して偏向され、各ビームの基板１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。なお、一括ブランキング偏向器２１２によって、マルチ１次電子ビーム２０全体が一括して偏向された場合には、制限アパーチャ基板２１３の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２０６によってマルチ１次電子ビーム２０全体が遮蔽される。一方、一括ブランキング偏向器２１２によって偏向されなかったマルチ１次電子ビーム２０は、図１に示すように制限アパーチャ基板２０６の中心の穴を通過する。かかる一括ブランキング偏向器２１２のＯＮ／ＯＦＦによって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが一括制御される。このように、制限アパーチャ基板２０６は、一括ブランキング偏向器２１２によってビームＯＦＦの状態になるように偏向されたマルチ１次電子ビーム２０を遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ基板２０６を通過したビーム群により、検査用（画像取得用）のマルチ１次電子ビーム２０が形成される。
基板１０１の所望する位置にマルチ１次電子ビーム２０が照射されると、かかるマルチ１次電子ビーム２０が照射されたことに起因して基板１０１からマルチ１次電子ビーム２０の各ビームに対応する、反射電子を含む２次電子の束（マルチ２次電子ビーム３００）が放出される。
基板１０１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００は、電磁レンズ２０７を通って、ビームセパレーター２１４に進む。
ここで、ビームセパレーター２１４はマルチ１次電子ビーム２０の中心ビームが進む方向（軌道中心軸）に直交する面上において電界と磁界を直交する方向に発生させる。電界は電子の進行方向に関わりなく同じ方向に力を及ぼす。これに対して、磁界はフレミング左手の法則に従って力を及ぼす。そのため電子の侵入方向によって電子に作用する力の向きを変化させることができる。ビームセパレーター２１４に上側から侵入してくるマルチ１次電子ビーム２０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１次電子ビーム２０は下方に直進する。これに対して、ビームセパレーター２１４に下側から侵入してくるマルチ２次電子ビーム３００には、電界による力と磁界による力がどちらも同じ方向に働き、マルチ２次電子ビーム３００は斜め上方に曲げられ、マルチ１次電子ビーム２０から分離する。
斜め上方に曲げられ、マルチ１次電子ビーム２０から分離したマルチ２次電子ビーム３００は、偏向器２１８によって、さらに曲げられ、電磁レンズ２２４によって、屈折させられながらマルチ検出器２２２に投影される。マルチ検出器２２２は、投影されたマルチ２次電子ビーム３００を検出する。マルチ検出器２２２は、例えば図示しないダイオード型の２次元センサを有する。そして、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームに対応するダイオード型の２次元センサ位置において、マルチ２次電子ビーム３００の各２次電子がダイオード型の２次元センサに衝突して、電子を発生し、２次電子画像データを画素毎に生成する。マルチ検出器２２２にて検出された強度信号は、検出回路１０６に出力される。
図３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３において、実施の形態１における検査方法は、スキャン工程（Ｓ１０２）と、フレーム画像作成工程（Ｓ１０４）と、リサイズ処理工程（Ｓ２０２）と、部分パターン抽出工程（Ｓ２０４）と、図形選定工程（Ｓ２０６）と、画像展開工程（Ｓ２０８）と、画像展開工程（Ｓ２１０）と、マップ作成工程（Ｓ２１２）と、参照画像作成工程（Ｓ２２０）と、比較工程（Ｓ２３０）と、いう一連の工程を実施する。
スキャン工程（Ｓ１０２）として、画像取得機構１５０は、複数の図形パターンが形成された基板１０１上をマルチ１次電子ビーム２０（電子ビーム）でスキャンして、スキャンによるマルチ１次電子ビーム２０の照射に起因して放出されるマルチ２次電子ビーム３００（２次電子）を検出することにより、２次電子画像を取得する。
図４は、実施の形態１における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。図４において、基板１０１が半導体基板（ウェハ）である場合、半導体基板（ウェハ）の検査領域３３０には、複数のチップ（ウェハダイ）３３２が２次元のアレイ状に形成されている。各チップ３３２には、露光用マスク基板に形成された１チップ分のマスクパターンが図示しない露光装置（ステッパ）によって例えば１／４に縮小されて転写されている。各チップ３３２の領域は、例えばｙ方向に向かって所定の幅で複数のストライプ領域３２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３２毎に実施される。例えば、－ｘ方向にステージ１０５を移動させながら、相対的にｘ方向にストライプ領域３２のスキャン動作を進めていく。各ストライプ領域３２は、長手方向に向かって複数の矩形領域３３に分割される。対象となる矩形領域３３へのビームの移動は、主偏向器２０８によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって行われる。
図５は、実施の形態１におけるマルチビームのスキャン動作を説明するための図である。図５の例では、例えば、５×５列のマルチ１次電子ビーム２０の場合を示している。１回のマルチ１次電子ビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４は、（基板１０１面上におけるマルチ１次電子ビーム２０のｘ方向のビーム間ピッチにｘ方向のビーム数を乗じたｘ方向サイズ）×（基板１０１面上におけるマルチ１次電子ビーム２０のｙ方向のビーム間ピッチにｙ方向のビーム数を乗じたｙ方向サイズ）で定義される。各ストライプ領域３２の幅は、照射領域３４のｙ方向サイズと同様、或いはスキャンマージン分狭くしたサイズに設定すると好適である。図４及び図５の例では、照射領域３４が矩形領域３３と同じサイズの場合を示している。但し、これに限るものではない。照射領域３４が矩形領域３３よりも小さくても良い。或いは大きくても構わない。そして、マルチ１次電子ビーム２０を構成する各１次電子ビーム２１は、自身のビームが位置するｘ方向のビーム間ピッチとｙ方向のビーム間ピッチとで囲まれるサブ照射領域２９内に照射され、当該サブ照射領域２９内を走査（スキャン動作）する。各１次電子ビーム２１は、互いに異なるいずれかのサブ照射領域２９を担当することになる。図５の例では、各１次電子ビーム２１は、担当サブ照射領域２９内においてｘ方向をスキャン方向にしてラインスキャン動作を行う。そして、各ショット時に、各１次電子ビーム２１は、担当サブ照射領域２９内の同じ位置を照射することになる。サブ照射領域２９内の１次電子ビーム２１の移動は、副偏向器２０９によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって行われる。かかる動作を繰り返し、１つの１次電子ビーム２１で１つのサブ照射領域２９内を順に照射していく。そして、１つのサブ照射領域２９のスキャンが終了したら、主偏向器２０８によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって照射位置が同じストライプ領域３２内の隣接する矩形領域３３へと移動する。かかる動作を繰り返し、ストライプ領域３２内を順に照射していく。１つのストライプ領域３２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によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって照射位置が次のストライプ領域３２へと移動する。以上のように各１次電子ビーム２１の照射によってサブ照射領域２９毎のスキャン動作および２次電子画像の取得が行われる。これらのサブ照射領域２９毎の２次電子画像を組み合わせることで、矩形領域３３の２次電子画像、ストライプ領域３２の２次電子画像、或いはチップ３３２の２次電子画像が構成される。また、実際に画像比較を行う場合には、各矩形領域３３内のサブ照射領域２９をさらに複数のフレーム領域３０に分割して、フレーム領域３０毎のフレーム画像３１について比較することになる。図５の例では、１つの１次電子ビーム２１によってスキャンされるサブ照射領域２９を例えばｘ，ｙ方向にそれぞれ２分割することによって形成される４つのフレーム領域３０に分割する場合を示している。
なお、例えばｘ方向に並ぶ複数のチップ３３２を同じグループとして、グループ毎に例えばｙ方向に向かって所定の幅で複数のストライプ領域３２に分割されるようにしても好適である。そして、ストライプ領域３２間の移動は、チップ３３２毎に限るものではなく、グループ毎に行っても好適である。
ここで、ステージ１０５が連続移動しながらマルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に照射する場合、マルチ１次電子ビーム２０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によって一括偏向によるトラッキング動作が行われる。そのため、マルチ２次電子ビーム３００の放出位置がマルチ１次電子ビーム２０の軌道中心軸に対して刻々と変化する。同様に、サブ照射領域２９内をスキャンする場合に、各２次電子ビームの放出位置は、サブ照射領域２９内で刻々と変化する。このように放出位置が変化した各２次電子ビームをマルチ検出器２２２の対応する検出領域内に照射させるように、偏向器２１８は、マルチ２次電子ビーム３００を一括偏向する。
画像の取得は、上述したように、マルチ１次電子ビーム２０を照射して、マルチ１次電子ビーム２０の照射に起因して基板１０１から放出される反射電子を含むマルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２で検出する。マルチ検出器２２２によって検出された各サブ照射領域２９内の画素毎の２次電子の検出データ（測定画像データ：２次電子画像データ：被検査画像データ）は、測定順に検出回路１０６に出力される。検出回路１０６内では、図示しないＡ／Ｄ変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ１２３に格納される。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。
図６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６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５０，５１，５２，５６、フレーム画像作成部５４、位置合わせ部５７、及び比較部５８が配置される。フレーム画像作成部５４、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。フレーム画像作成部５４、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内に転送された測定画像データ（ビーム画像）は、記憶装置５０に格納される。
フレーム画像作成工程（Ｓ１０４）として、フレーム画像作成部５４は、各１次電子ビーム２１のスキャン動作によって取得されたサブ照射領域２９の画像データをさらに分割した複数のフレーム領域３０のフレーム領域３０毎のフレーム画像３１を作成する。フレーム領域３０を被検査画像の単位領域として使用する。なお、各フレーム領域３０は、画像の抜けが無いように、互いにマージン領域が重なり合うように構成されると好適である。作成されたフレーム画像３１は、記憶装置５６に格納される。
図７は、実施の形態１における疑似パターンが含まれたフレーム画像の一例を説明するための図である。図７の例では、フレーム画像３１内に矩形の図形パターン１０が配置される場合を示している。図７の例では、説明の理解をし易くするために、フレーム画像３１内に１つの図形パターン１０しか配置されていない場合を示しているが、複数の図形パターンが配置されていても構わない。上述したように、各電子ビーム２１は、サブ照射領域２９内をラインスキャン方向（例えば、ｘ方向）にスキャン動作する。その結果、図７に示すように、図形パターン１０の端部からスキャン方向に沿って図形パターンの外側に、本来は存在しない筋状、或いは帯状の疑似パターン１１が写り込んでしまう場合がある。また。かかる筋状、或いは帯状の疑似パターン１１は、図７に示すように、図形パターン１０のラインスキャン方向と平行な２つのエッジ間の幅で発生する場合が多い。
図８は、実施の形態１における疑似パターンが含まれたフレーム画像の他の一例を説明するための図である。図８の例では、ラインスキャン方向（ｘ方向）に延びる矩形パターン１３と、ラインスキャン方向と直交する方向（ｙ方向）に延びる矩形パターン１４とを示している。矩形パターン１４は、矩形パターン１３に対してラインスキャン方向に所定の隙間を空けて配置される場合を示している。図８の例では、ラインスキャン方向に大きいサイズの幅を持った矩形パターン１３の端部からスキャン方向に沿って矩形パターン１３の外側に、本来は存在しない筋状、或いは帯状の疑似パターン１１が写り込んでしまう場合がある。一方、ラインスキャン方向に小さなサイズの幅を持った矩形パターン１４の端部からは筋状、或いは帯状の疑似パターン１１が生じない。このように、疑似パターン１１が写り込むのは、ラインスキャン方向に所定のサイズ以上の幅寸法を持った図形パターンに生じることがわかる。また、矩形パターン１３の端部からスキャン方向に沿って生じた疑似パターン１１によって、矩形パターン１４のうち疑似パターン１１と重なる部分では、その他の部分と比べて検出された画像データの階調値が異なることもわかっている。図７及び図８に示した、疑似パターン１１の原因は明らかではないが、帯電の影響が考えられる。このまま得られた画像を使って検査を行ってしまうと、疑似パターン１１の部分について欠陥と判定されてしまう疑似欠陥が生じてしまうといった問題があった。そこで、実施の形態１では、かかる疑似パターン１１が発生し得る領域を特定して、かかる領域の検査感度を緩くする。そのために、以下のようにして疑似パターン１１が発生し得る領域を特定する。
リサイズ処理工程（Ｓ２０２）として、リサイズ回路１７０（リサイズ処理部）は、複数の図形パターンの基になる設計パターンデータを用いて、図形パターン毎に、電子ビーム２１のラインスキャン方向（スキャン方向）にサイズを拡大するように当該図形パターンをリサイズする。
図９は、実施の形態１におけるリサイズ処理からマップ作成までの各工程を説明するための図である。図９の例では、図形パターン４０として、矩形パターンを一例として示している。図９に示すように、リサイズ回路１７０は、記憶装置１０９から対象となるフレーム領域３０内の設計パターンデータを読み出し、図形パターン４０毎に、電子ビーム２１のラインスキャン方向（スキャン方向）にサイズを拡大する。設計パターンデータに定義される図形は、例えば長方形（矩形）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。図９の例では、ラインスキャン方向に沿って、矩形パターンの一方側にサイズｄ１、他方側にサイズｄ２だけサイズを拡大するリサイズ処理を実施する。拡大するサイズは、実験等により得られた図形パターン１０の端部からスキャン方向に沿って延びる疑似パターン１１が占める画素数から得られるサイズにすると好適である。例えば、帯電の影響のある画素は周辺画素と比べて明暗の程度に差が生じる。そこで、明暗の異なる画素数をｘ，ｙ方向について測定すればよい。ラインスキャン方向と直交する方向については、図形パターンの幅と同程度となると予想される。また、ラインスキャン方向については、例えば、５画素分のサイズに合わせて拡大する。なお、図形パターン４０は、矩形パターンに限られるものではなく、例えば、直角三角形パターン等も存在し得る。これらの矩形以外のパターンについてもラインスキャン方向のサイズを拡大するリサイズ処理を行う。リサイズ処理後の図形パターン４２の図形データについても、図形パターン４０と同様、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、位置等が定義される。図形パターン４２の図形データは、リサイズ回路１７０内の図示しないメモリ或いは磁気ディスク装置等の記憶装置に記憶される。或いは、メモリ１１８等に記憶される。
部分パターン抽出工程（Ｓ２０４）として、抽出回路１７２は、リサイズ処理後の図形パターン４２毎に、リサイズ処理後の図形パターン４２のうちリサイズ処理により拡大された部分パターン４３ａ，４３ｂを抽出する。具体的には、例えば、以下のように動作する。抽出回路１７２は、リサイズ処理後の図形パターン４２の領域とリサイズ処理前の図形パターン４０の領域とを用いて排他的論理和（ＸＯＲ）演算を行い、部分パターン４３ａ，４３ｂを抽出する。そして、抽出された部分パターン４３ａ，４３ｂの図形データについても、図形パターン４０と同様、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、位置等が定義される。部分パターン４３ａ，４３ｂの図形データは、抽出回路１７２内の図示しないメモリ或いは磁気ディスク装置等の記憶装置に記憶される。或いは、メモリ１１８等に記憶される。
図形選定工程（Ｓ２０６）として、選定回路１７４（選定部）は、リサイズ処理により拡大された部分パターン４３ａ，４３ｂのうち、矩形以外の部分パターンを排除する。言い換えれば、選定回路１７４は、部分パターン４３ａ，４３ｂの中から矩形の部分パターンを選定する。疑似パターン１１は、ラインスキャン方向に所定のサイズを持った矩形パターンの端部からラインスキャン方向に延びる傾向がある。そのため、直角三角形等では疑似パターン１１が生じにくい。そこで、部分パターンが矩形にならない直角三角形等を排除する。
なお、上述した例では、部分パターンを抽出した後に、図形選定を行っているが、これに限るものではない。リサイズ処理において、リサイズ対象として矩形パターンを選定しても良い。
画像展開工程（Ｓ２０８）として、展開回路１１１（第２の展開画像作成部）は、リサイズ処理後の図形パターン４２のうち、リサイズ処理により拡大された部分パターン４３を用いて、フレーム画像３１（２次電子画像）に対応するフレーム領域３０の部分パターン４３を画像展開した展開画像６３（展開画像（２）：第２の展開画像）を作成する。展開回路１１１に、対象となるフレーム領域３０内の各部分パターン４３の図形データが入力されると、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、図形データを読み込み、フレーム領域３０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部分パターン４３と重なる画素には１を、重ならない画素にはゼロを定義した２ビットの占有率データとなる。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。作成された２値の展開画像６３のデータ（第２の展開パターンデータ）は、マップ作成回路１７６に出力される。
画像展開工程（Ｓ２１０）として、展開回路１１３（第１の展開画像作成部）は、リサイズ処理前の設計パターンデータを用いて、フレーム画像３１（２次電子画像）に対応するフレーム領域３０の設計パターンを画像展開した展開画像６０（展開画像（１）：第１の展開画像）を作成する。まず、記憶装置１０９から制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、読み出された設計パターンデータに定義された各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換する。
かかる図形データとなる設計パターンデータが展開回路１１３に入力されると図形ごとのデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の設計パターン画像データに展開し、出力する。言い換えれば、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算し、ｎビットの占有率データを出力する。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、８ビットの占有率データとなる。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。作成された展開画像６０のデータ（第１の展開パターンデータ）は、参照画像作成回路１１２及びマップ作成回路１７６に出力される。なお、展開回路１１３は、展開画像６０を２値（０と１の２階調）よりも大きい多値（例えば０～２５５の２５６階調）のイメージデータに展開した場合には、２値のイメージデータに変換した後に、作成された２値の展開画像６０のデータ（第１の展開パターンデータ）をマップ作成回路１７６に出力する。例えば、画素毎に占有率が閾値以上であれば１を定義し、閾値未満であればゼロを定義する。
マップ作成工程（Ｓ２１２）として、マップ作成回路１７６（マップ作成部）は、展開画像６０（第１の展開画像）においてパターン無しであって展開画像６３（第２の展開画像）においてパターン有りとなる疑似欠陥候補画素を識別可能な疑似欠陥候補画素マップを作成する。
図１０は、実施の形態１における疑似欠陥候補画素マップの一例を示す図である。図１０（ａ）に示す展開画像６０（第１の展開画像）のデータ（第１の展開パターンデータ）では、中央部の図形パターン１０が配置される複数の画素には１が定義され、その他の領域にはゼロが定義される。図１０（ｂ）に示す展開画像６３（第２の展開画像）のデータ（第２の展開パターンデータ）では、図形パターン１０が配置される領域の両端部からスキャン方向（ｘ方向）の画素について１が定義され、その他の領域にはゼロが定義される。マップ作成回路１７６は、図１０（ｄ）には、実施の形態１における真理値表を示す。マップ作成回路１７６は、真理値表に従って、画素毎に、図１０（ａ）に示す展開画像６０がゼロで、図１０（ｂ）に示す展開画像６３がゼロの場合には疑似欠陥候補画素マップにゼロを定義する。また、図１０（ａ）に示す展開画像６０がゼロで、図１０（ｂ）に示す展開画像６３が１の場合には疑似欠陥候補画素マップに２を定義する。また、図１０（ａ）に示す展開画像６０が１で、図１０（ｂ）に示す展開画像６３がゼロの場合には疑似欠陥候補画素マップに１を定義する。また、図１０（ａ）に示す展開画像６０が１で、図１０（ｂ）に示す展開画像６３が１の場合には疑似欠陥候補画素マップに３を定義する。これにより、図１０（ｃ）に示す疑似欠陥候補画素マップが作成される。作成された疑似欠陥候補画素マップは、比較回路１０８に出力される。
参照画像作成工程（Ｓ２２０）として、参照画像作成回路１１２（参照画像作成部）は、フレーム画像３１に対応するフレーム領域３０の参照画像を作成する。具体的には、以下のように動作する。参照画像作成回路１１２は、フレーム領域３０毎の展開画像６０のデータ（第１の展開パターンデータ）を入力し、図形のイメージデータである設計パターンの展開画像６０に、所定のフィルタ関数を使ってフィルタ処理を施すことにより参照画像を作成する。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展開画像６０のデータをマルチ１次電子ビーム２０の照射によって得られる像生成特性に合わせた参照画像に変換できる。作成された参照画像の画素毎の画像データは比較回路１０８に出力される。
上述した例では、参照画像作成回路１１２が、展開回路１１３で画像展開された展開画像６０のデータ（第１の展開パターンデータ）を入力し、展開画像６０に、所定のフィルタ関数を使ってフィルタ処理を施すことにより参照画像を作成する場合を説明したが、これに限るものではない。例えば、参照画像作成回路１１２が、リサイズ処理前の設計パターンデータを記憶装置１０９から入力して、展開回路１１３を介さずに、上述した手法と同様の手法で画像展開した後に、所定のフィルタ関数を使ってフィルタ処理を施すことによって参照画像を作成しても良い。これにより、展開回路１１３では２値（０または１の２階調）の展開画像を作成し、参照画像作成回路１１２は２値よりも大きい多値（例えば、０～２５５の２５６階調）の参照画像を作成できる。
或いは、展開回路１１１，１１３の一方を共通に使用して、２値（０または１の２階調）或いは多値（例えば、０～２５５の２５６階調）の展開画像６０のデータ（第１の展開パターンデータ）及び展開画像６３のデータ（第２の展開パターンデータ）を作成しても良い。展開回路１１１，１１３の一方が２値よりも大きい多値の展開画像６０及び展開画像６３を作成する場合には、疑似欠陥候補画素マップの作成用に、多値の展開画像６０のデータ及び展開画像６３のデータを２値の展開画像６０のデータ（第１の展開パターンデータ）及び展開画像６３のデータ（第２の展開パターンデータ）に変換する図示しない変換回路を別途配置すればよい。
比較回路１０８内では、フレーム領域３０毎の参照画像のデータが記憶装置５２に格納される。また、疑似欠陥候補画素マップが記憶装置５１に格納される。
比較工程（Ｓ２３０）として、比較回路１０８（比較部）は、疑似欠陥候補画素マップを用いて、フレーム画像３１と、フレーム画像３１に対応するフレーム領域３０の参照画像とを比較する。具体的には、以下のように動作する。まず、位置合わせ部５７は、被検査画像となるフレーム画像３１と、当該フレーム画像３１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。
そして、比較部５８は、フレーム画像３１（２次電子画像）と参照画像とを画素毎に比較する。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。各画素を比較する際、比較部５８は、疑似欠陥候補画素マップを参照して、疑似欠陥候補画素を比較する場合に、それ以外の画素を比較する場合よりも検査閾値を緩くする。疑似欠陥候補画素マップに２が定義された画素が疑似欠陥候補画素となる。判定閾値Ｔｈとして画素毎の階調値差が通常例えば１５を超えれば欠陥と判定するところ、例えば３０を超えれば欠陥と判定する。言い換えれば、例えば１５を超えていても例えば３０以下であれば欠陥ではないと判定する。また、疑似欠陥候補画素マップに３が定義された画素については、図形パターンが存在しつつも疑似パターンの影響を受けている可能性が高いため、通常よりは緩く、図形パターンが存在しない疑似欠陥候補画素よりは厳しい検査閾値を用いると好適である。或いは、疑似欠陥候補画素マップに２或いは３が定義された画素については、そもそも欠陥と判定しない、或いは比較処理自体を行なわずにスキップするようにしても構わない。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。
なお、上述した例では、ダイ－データベース検査について説明したが、これに限るものではない。ダイ－ダイ検査を行う場合であっても良い。ダイ－ダイ検査を行う場合、対象となるフレーム画像３１（ダイ１）と、当該フレーム画像３１と同じパターンが形成されたフレーム画像３１（ダイ２）（参照画像の他の一例）との間で、上述した位置合わせと比較処理を行えばよい。かかる場合でも、疑似欠陥候補画素マップを参照して、疑似欠陥候補画素を比較する場合に、それ以外の画素を比較する場合よりも検査閾値を緩くすればよい。
以上のように、実施の形態１によれば、電子ビーム検査において、図形パターンに沿って、図形パターンの外側に、本来は存在しない筋状、或いは帯状の疑似パターンに起因する疑似欠陥を低減できる。
実施の形態２．
実施の形態１では、測定されたフレーム画像３１の画素値を補正せずに使用して、疑似欠陥候補画素の判定閾値を変更することにより疑似欠陥を低減する構成について説明した。実施の形態２では、本来は存在しない筋状、或いは帯状の疑似パターンの階調値そのものを補正する構成について説明する。
図１１は、実施の形態２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１１において、補正回路１７８が追加された点以外は、図１と同様である。よって、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、展開回路１１１，１１３、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、リサイズ回路１７０、抽出回路１７２、選定回路１７４、マップ作成回路１７６、補正回路１７８、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。
図１２は、実施の形態２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１２において、フレーム画像作成工程（Ｓ１０４）と比較工程（Ｓ２３０）との間に、補正工程（Ｓ２２２）が追加された点、以外は図３と同様である。以下、特に説明する点以外の内容は、実施の形態１と同様である。
スキャン工程（Ｓ１０２）から参照画像作成工程（Ｓ２２０）までの各工程の内容は実施の形態１と同様である。
図１３は、実施の形態２における補正回路の内部構成を示す図である。図１３において、補正回路１７８内には、２値化処理部７０、フィルタ処理部７２、黒ベタリスト作成部７４、黒ベタ画素抽出部７６、補正処理部７８、及び磁気ディスク装置等の記憶装置７１が配置される。２値化処理部７０、フィルタ処理部７２、黒ベタリスト作成部７４、黒ベタ画素抽出部７６、及び補正処理部７８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。２値化処理部７０、フィルタ処理部７２、黒ベタリスト作成部７４、黒ベタ画素抽出部７６、及び補正処理部７８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。ここで、エッジを除くパターン部分（基板１０１面に対して凸の部分）を白ベタ（高輝度領域／高階調領域）と定義する。逆にパターンがない部分を黒ベタ（低輝度領域／低階調領域）とする。
補正工程（Ｓ２２２）として、まず、２値化処理部７０は、比較回路１０８内の記憶装置５６からフレーム画像３１を読み出し、フレーム画像３１毎に、例えば２５６階調のフレーム画像３１を２値のフレーム画像３５に変化する。例えば、階調閾値以下の画素にゼロを定義し、階調閾値を超える画素に１を定義する。フレーム画像３１が、元々２値の画像として測定されている場合には、２値化処理は不要となる。
図１４は、実施の形態２における補正工程の内容を説明するための図である。図１４において、例えば、０～２５５の階調値のうち、黒ベタ部分に相当する階調値にマージンを加えた、例えば、４５以下の階調値の画素にはゼロを定義する。例えば、４５を超える階調値の画素には１を定義する。黒ベタ部分に相当する階調値が通常どの程度の値になるかについては、予め実験或いは経験則から求めておけばよい。
フィルタ処理部７２は、２値のフレーム画像３５にフィルタ関数３７を用いてフィルタ処理を行う。図１４の例では、例えば、３×３の行列にすべて１が定義されたフィルタ関数３７を用いる。そして、例えば、５１２×５１２画素の２値のフレーム画像３５内を、対象画素を順に移動しながら対象画素を中心にして３×３のフィルタ関数３７を乗じる。総和がゼロになる画素は、画素内に図形パターンを含まない黒ベタ（低輝度）領域の黒ベタ画素となる。言い換えれば、総和がゼロになる画素は、図形パターンの影響或いは／及び疑似パターンの影響を受けていない低輝度領域の黒ベタ画素となる。一方、総和がゼロにならない画素は、図形パターンの影響或いは／及び疑似パターンの影響を受けている領域の画素となる。
黒ベタリスト作成部７４は、フレーム画像３１毎に、フィルタ処理後に総和がゼロになる黒ベタ画素の位置及び２値化処理前の階調値が定義された黒ベタリストを作成する。作成された黒ベタリストは、記憶装置７１に格納される。
黒ベタ画素抽出部７６（抽出部）は、フレーム画像３１毎に、フレーム画像３１のうちパターン無し領域の画素（黒べた画素）を抽出する。具体的には、黒ベタ画素抽出部７６は、疑似欠陥候補画素マップを参照して、対象とする疑似欠陥候補画素を順に移動しながら、黒ベタリストの中から対象とする疑似欠陥候補画素の近傍に位置する黒ベタ画素を抽出する。ここでは、対象とする疑似欠陥候補画素から、例えば、距離が最も近い黒ベタ画素を１つ抽出する。或いは、距離が最も近い方から順に複数の黒ベタ画素を抽出しても良い。
補正処理部７８（補正部）は、フレーム画像３１毎に、フレーム画像３１のうち疑似欠陥候補画素の階調値をパターン無し領域の画素（黒べた画素）の階調値に基づいて決定される値に置き換えることにより疑似欠陥候補画素の階調値を補正する。
図１５は、実施の形態２における疑似欠陥候補画素の補正の仕方を説明するための図である。図１５の例では、フレーム画像３１内の図形パターン１０の端部からラインスキャン方向に沿って疑似パターン１１が生じている場合を示している。疑似パターン１１の発生領域は、複数の疑似欠陥候補画素で構成されることになる。図１５の例では、複数の疑似欠陥候補画素のうち、対象となる疑似欠陥候補画素１２の近傍に、２つの黒ベタ画素１７ａ，１７ｂが存在する場合を示している。図１５の例では、２つの黒ベタ画素１７ａ，１７ｂを代表として示しているが、図１５の例において、黒ベタ画素はもっと多く存在することは言うまでもない。補正処理部７８は、抽出された複数の黒ベタ画素のうち疑似欠陥候補画素の近傍に位置する少なくとも１つの画素の階調値に基づいて決定される値に疑似欠陥候補画素の階調値を置き換える。対象とする疑似欠陥候補画素の階調値を、例えば、距離が最も近い黒ベタ画素の階調値に置き換える。図１５の例では、対象となる疑似欠陥候補画素１２の階調値が５０であった場合、疑似欠陥候補画素１２の階調値を、２つの黒ベタ画素１７ａ，１７ｂのうち距離が近い方の、例えば、黒ベタ画素１７ｂの階調値である４０に置き換える。或いは、複数の黒ベタ画素を抽出している場合には、補正処理部７８は、疑似欠陥候補画素１２の階調値を、抽出された複数の黒ベタ画素の階調値の平均値に置き換えても好適である。平均値の代わりに最小値、最大値、或いは中央値といったその他の統計値であっても良い。疑似欠陥候補画素の階調値が補正されたフレーム画像３１は、比較回路１０８に出力される。
比較工程（Ｓ２３０）として、比較回路１０８（比較部）は、疑似欠陥候補画素の階調値が補正されたフレーム画像３１と、フレーム画像３１に対応するフレーム領域３０の参照画像とを比較する。ここでは、疑似欠陥候補画素マップを参照する必要はなく、通常の検査閾値を用いて比較処理を実施すればよい。比較工程（Ｓ２３０）におけるその他の内容は、実施の形態１と同様である。
なお、上述した例では、ダイ－データベース検査について説明したが、これに限るものではない。ダイ－ダイ検査を行う場合であっても良い。ダイ－ダイ検査を行う場合、対象となるフレーム画像３１（ダイ１）と、当該フレーム画像３１と同じパターンが形成されたフレーム画像３１（ダイ２）（参照画像の他の一例）との間で、上述した位置合わせと比較処理を行えばよい。
以上のように、実施の形態２によれば、本来は存在しない筋状、或いは帯状の疑似パターンの生じた位置の画素の階調値を、図形パターン及び疑似パターンの生じていない位置の画素の階調値に置き換えることで、本来は存在しない筋状、或いは帯状の疑似パターンを消去できる。よって、実施の形態１と同様、電子ビーム検査において、図形パターンに沿って、図形パターンの外側に、本来は存在しない筋状、或いは帯状の疑似パターンに起因する疑似欠陥を低減できる。
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、展開回路１１１，１１３、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、リサイズ回路１７０、抽出回路１７２、選定回路１７４、マップ作成回路１７６、及び補正回路１７８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。例えば、これらの回路内での処理を制御計算機１１０で実施しても良い。
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。図１の例では、１つの照射源となる電子銃２０１から照射された１本のビームから成形アパーチャアレイ基板２０３によりマルチ１次電子ビーム２０を形成する場合を示しているが、これに限るものではない。複数の照射源からそれぞれ１次電子ビームを照射することによってマルチ１次電子ビーム２０を形成する態様であっても構わない。また、上述した例において、展開処理の機能のひとつとして、必要に応じて、展開画像の階調値の明暗を反転できるようにしても好適である。画素の階調値データが例えば８ｂｉｔで定義される場合、出力画素階調値＝２５５－入力画素階調値で階調値の明暗を反転できる。階調値の明暗を反転する場合に、実施の形態２において、２値のフレーム画像３５にフィルタ関数３７を用いてフィルタ処理を行った際に、総和が９になる画素は、画素内に図形パターンを含まない白ベタ（高階調値）領域の白ベタ画素となる。言い換えれば、総和が９になる画素は、図形パターンの影響或いは／及び疑似パターンの影響を受けていない高階調値領域の白ベタ画素となる。一方、総和が９にならない画素は、図形パターンの影響或いは／及び疑似パターンの影響を受けている領域の画素となる。よって、展開画像の階調値の明暗を反転した場合、総和が９になる白ベタ（高階調値）領域の白ベタ画素を抽出すればよい。
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 図形パターン
１１ 疑似パターン
１３，１４ 矩形パターン
２０ マルチ１次電子ビーム
２１ １次電子ビーム
２２ 穴
２９ サブ照射領域
３０ フレーム領域
３１，３５ フレーム画像
３２ ストライプ領域
３３ 矩形領域
３４ 照射領域
３７ フィルタ関数
４０，４２ 図形パターン
４３ 部分パターン
５０，５１，５２，５６ 記憶装置
５４ フレーム画像作成部
５７ 位置合わせ部
５８ 比較部
６０，６３ 展開画像
７０ ２値化処理部
７１ 記憶装置
７２ フィルタ処理部
７４ 黒ベタリスト作成部
７６ 黒ベタ画素抽出部
７８ 補正処理部
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
１１１，１１３ 展開回路
１１２ 参照画像作成回路
１１４ ステージ制御回路
１１７ モニタ
１１８ メモリ
１１９ プリンタ
１２０ バス
１２２ レーザ測長システム
１２３ チップパターンメモリ
１２４ レンズ制御回路
１２６ ブランキング制御回路
１２８ 偏向制御回路
１４２ 駆動機構
１４４，１４６，１４８ ＤＡＣアンプ
１５０ 画像取得機構
１６０ 制御系回路
１７０ リサイズ回路
１７２ 抽出回路
１７４ 選定回路
１７６ マップ作成回路
１７８ 補正回路
２０１ 電子銃
２０２ 電磁レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０５，２０６，２０７，２２４，２２６ 電磁レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１２ 一括ブランキング偏向器
２１３ 制限アパーチャ基板
２１４ ビームセパレーター
２１６ ミラー
２１８ 偏向器
２１９ ビーム選択アパーチャ基板
２２２ マルチ検出器
３００ マルチ２次電子ビーム
３３０ 検査領域
３３２ チップ

Claims (5)

  1. 図形パターンが形成された基板上を電子ビームでスキャンして、スキャンによる電子ビームの照射に起因して放出される２次電子を検出することにより、２次電子画像を取得する画像取得機構と、
    前記図形パターンの基になる設計パターンデータを用いて、前記電子ビームのスキャン方向にサイズを拡大するように当該図形パターンをリサイズするリサイズ処理部と、
    リサイズ処理前の前記設計パターンデータを用いて、前記２次電子画像に対応する領域の設計パターンを画像展開した第１の展開画像を作成する第１の展開画像作成部と、
    リサイズ処理後の図形パターンのうち、リサイズ処理により拡大された部分パターンを用いて、前記２次電子画像に対応する領域の部分パターンを画像展開した第２の展開画像を作成する第２の展開画像作成部と、
    前記第１の展開画像においてパターン無しであって前記第２の展開画像においてパターン有りとなる疑似欠陥候補画素を識別可能な疑似欠陥候補画素マップを作成するマップ作成部と、
    前記２次電子画像に対応する領域の参照画像を作成する参照画像作成部と、
    前記疑似欠陥候補画素マップを用いて、前記２次電子画像と、前記２次電子画像に対応する領域の参照画像とを比較する比較部と、
    を備えたことを特徴とする電子ビーム検査装置。
  2. 前記比較部は、前記疑似欠陥候補画素を比較する場合に、それ以外の画素を比較する場合よりも検査閾値を緩くする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. 前記リサイズ処理により拡大された部分パターンのうち、矩形の部分パターンを選定する選定部をさらに備えた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. 図形パターンが形成された基板上を電子ビームでスキャンして、スキャンによる電子ビームの照射に起因して放出される２次電子を検出することにより、２次電子画像を取得する画像取得機構と、
    前記図形パターンの基になる設計パターンデータを用いて、前記電子ビームのスキャン方向にサイズを拡大するように当該図形パターンをリサイズするリサイズ処理部と、
    リサイズ処理前の前記設計パターンデータを用いて、前記２次電子画像に対応する領域の設計パターンを画像展開した第１の展開画像を作成する第１の展開画像作成部と、
    リサイズ処理後の図形パターンのうち、リサイズ処理により拡大された部分パターンを用いて、前記２次電子画像に対応する領域の部分パターンを画像展開した第２の展開画像を作成する第２の展開画像作成部と、
    前記第１の展開画像においてパターン無しであって前記第２の展開画像においてパターン有りとなる疑似欠陥候補画素を識別可能な疑似欠陥候補画素マップを作成するマップ作成部と、
    前記２次電子画像のうちパターン無し領域の画素を抽出する抽出部と、
    前記２次電子画像のうち前記疑似欠陥候補画素の階調値を前記パターン無し領域の画素の階調値に基づいて決定される値に置き換えることにより前記疑似欠陥候補画素の階調値を補正する補正部と、
    前記２次電子画像に対応する領域の参照画像を作成する参照画像作成部と、
    前記疑似欠陥候補画素の階調値が補正された前記２次電子画像と、前記２次電子画像に対応する領域の参照画像とを比較する比較部と、
    を備えたことを特徴とする電子ビーム検査装置。
  5. 前記抽出部は、前記パターン無し領域の画素として、複数の画素を抽出し、
    前記補正部は、抽出された前記複数の画素のうち前記疑似欠陥候補画素の近傍に位置する少なくとも１つの画素の階調値に基づいて決定される値に前記疑似欠陥候補画素の階調値を置き換えることを特徴とする請求項４記載の電子ビーム検査装置。
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