KR20170049457A - 패턴 검사 방법 및 패턴 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 태양의 패턴 검사 방법은, 복수의 전자빔이 소정의 피치로 배치된 멀티빔을 이용해 복수의 도형 패턴이 형성된 피검사 기판 상을 주사하여, 멀티빔이 조사된 것에 기인하여 피검사 기판으로부터 방출되는 반사 전자를 포함하는 2 차 전자군을 검출하고, 멀티빔의 빔마다 상기 빔이 주사한 제1 영역에 대응되는 2 차 전자의 검출 신호로부터 얻어지는 제1 영역상의 왜곡을 개별적으로 보정하고, 빔마다 개별적으로 제1 영역상의 왜곡이 보정된 각 제1 영역상의 데이터를 이용하여 제1 영역보다 큰 제2 영역 단위로 제2 영역상의 왜곡을 보정하고, 제2 영역상의 왜곡이 보정된 피검사 화상을 피검사 화상과 동일한 영역의 참조 화상을 이용하여 비교하고, 결과를 출력하는 것을 특징으로 한다.

Description

패턴 검사 방법 및 패턴 검사 장치{PATTERN INSPECTION METHOD AND PATTERN INSPECTION APPARATUS}
본 발명은 패턴 검사 방법 및 패턴 검사 장치에 관한 것이다. 예를 들면, 전자빔을 조사하여 방출되는 패턴상의 2 차 전자 화상을 취득하여 패턴을 검사하는 검사 장치에 관한 것이다.
최근, 대규모 집적 회로(LSI)의 고집적화 및 대용량화에 수반하여, 반도체 소자에 요구되는 회로 선폭은 더 좁아지고 있다. 이들 반도체 소자는 회로 패턴이 형성된 원화(原畵) 패턴(마스크 혹은 레티클이라고도 함. 이하, 마스크로 총칭함)을 이용해 이른바 스테퍼로 불리는 축소 투영 노광 장치로 웨이퍼 상에 패턴을 노광 전사하여 회로 형성함으로써 제조된다. 따라서, 이러한 미세한 회로 패턴을 웨이퍼에 전사하기 위한 마스크의 제조에는, 미세한 회로 패턴을 묘화할 수 있는 전자빔을 이용한 패턴 묘화 장치를 이용한다. 이러한 패턴 묘화 장치를 이용하여 웨이퍼에 직접 패턴 회로를 묘화하기도 한다. 혹은, 전자빔 이외에도 레이저빔을 이용하여 묘화하는 레이저빔 묘화 장치의 개발이 시도되고 있다.
그리고, 다대한 제조 비용이 드는 LSI의 제조에 있어서 수율의 향상은 빠뜨릴 수 없다. 그러나, 1 기가비트급의 DRAM(랜덤 액세스 메모리)으로 대표되는 바와 같이, LSI를 구성하는 패턴은 서브미크론에서부터 나노미터의 오더가 되려 하고 있다. 수율을 저하시키는 큰 요인 중 하나로서, 반도체 웨이퍼 상에 초미세 패턴을 포토리소그래피 기술로 노광, 전사할 때에 사용되는 마스크의 패턴 결함을 들 수 있다. 최근, 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 LSI 패턴 치수의 미세화에 수반하여, 패턴 결함으로서 검출해야 하는 치수도 매우 작아지고 있다. 이 때문에, LSI 제조에 사용되는 전사용 마스크의 결함을 검사하는 패턴 검사 장치의 고정밀화가 필요해지고 있다.
검사 방법으로는, 확대 광학계를 이용하여 리소그래피 마스크 등의 기판 상에 형성되어 있는 패턴을 소정의 배율로 촬상한 광학 화상과, 설계 데이터 혹은 시료 상의 동일 패턴을 촬상한 광학 화상과 비교함으로써 검사를 행하는 방법이 알려져 있다. 예를 들면, 패턴 검사 방법으로서, 동일 마스크 상의 상이한 장소의 동일 패턴을 촬상한 광학 화상 데이터끼리를 비교하는 'die to die(다이 - 다이) 검사' 또는, 패턴 설계된 CAD 데이터를 마스크에 패턴을 묘화할 때에 묘화 장치가 입력하기 위한 장치 입력 포맷으로 변환한 묘화 데이터(설계 패턴 데이터)를 검사 장치에 입력하고, 이를 베이스로 설계 화상 데이터(참조 화상)를 생성하여, 이것과 패턴을 촬상한 측정 데이터가 되는 광학 화상을 비교하는 'die to database(다이 - 데이터베이스) 검사'가 있다. 이러한 검사 장치에서의 검사 방법에서는, 시료는 스테이지 상에 재치되고 스테이지가 움직임으로써 광속(光束)이 시료 상을 주사하여 검사가 행해진다. 시료에는 광원 및 조명 광학계에 의해 광속이 조사된다. 시료를 투과 혹은 반사한 광은 광학계를 거쳐 센서 상에 결상된다. 센서에서 촬상된 화상은 측정 데이터로서 비교 회로로 보내진다. 비교 회로에서는 화상끼리의 위치 조정 후에 측정 데이터와 참조 데이터를 적절한 알고리즘에 따라 비교하여, 일치하지 않는 경우에는 패턴 결함 있음으로 판정한다.
전술한 패턴 검사 장치에서는, 레이저광을 기판에 조사하여 그 투과상 혹은 반사상을 촬상함으로써 광학 화상을 취득한다. 이에 반해, 전자빔에 의한 멀티빔을 기판에 조사하고, 기판으로부터 방출되는 각 빔에 대응되는 2 차 전자를 검출하여 패턴상을 취득하는 검사 장치의 개발도 진행되고 있다(예를 들면, 일본특허공개공보 제2011-155119호 참조). 멀티빔을 이용한 패턴 검사 장치에서는 멀티빔 전체로 얻어진 2 차 전자 화상을 참조 화상과 비교하게 된다. 이 때, 멀티빔을 구성하는 각 빔에 기인하여 개별적으로 왜곡 또는 계조 오차가 발생하면 본래 결함이 아님에도 불구하고 결함으로 판정하는 유사 결함이 발생할 수 있다. 그러나, 멀티빔을 구성하는 각 빔에 대해 그 빔 특성 등을 개별적으로 보정하는 것은 곤란하다. 또한, 멀티빔 전체로 얻어진 화상에 대해 보정해도 이러한 개별적인 왜곡 또는 계조 오차를 배제하는 것은 곤란하다. 이러한 멀티빔 특유의 현상에 대한 대책이 충분히 되어 있지 않다.
본 발명의 일 태양은, 전자빔에 의한 멀티빔을 이용한 패턴 검사에서 멀티빔 검사에 특유의 유사 결함을 저감 가능한 패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법을 제공한다.
본 발명의 일 태양의 패턴 검사 방법은,
복수의 전자빔이 소정의 피치로 배치된 멀티빔을 이용해 복수의 도형 패턴이 형성된 피검사 기판 상을 주사하여, 멀티빔이 조사된 것에 기인하여 피검사 기판으로부터 방출되는 반사 전자를 포함하는 2 차 전자군을 검출하고,
멀티빔의 빔마다 상기 빔이 주사한 제1 영역에 대응되는 2 차 전자의 검출 신호로부터 얻어지는 제1 영역상의 왜곡을 개별적으로 보정하고,
빔마다 개별적으로 제1 영역상의 왜곡이 보정된 각 제1 영역상의 데이터를 이용하여 제1 영역보다 큰 제2 영역 단위로 제2 영역상의 왜곡을 보정하고,
제2 영역상의 왜곡이 보정된 피검사 화상을 피검사 화상과 동일한 영역의 참조 화상을 이용하여 비교하고, 결과를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양의 패턴 검사 장치는,
복수의 도형 패턴이 형성된 피검사 기판을 재치하는 이동 가능한 스테이지와,
피검사 기판에 복수의 전자빔이 소정의 피치로 배치된 멀티빔을 조사하는 전자빔 컬럼과,
멀티빔을 이용해 피검사 기판 상을 주사하여, 멀티빔이 조사된 것에 기인하여 피검사 기판으로부터 방출되는 반사 전자를 포함하는 2 차 전자군을 검출하는 검출기와,
멀티빔의 빔마다 상기 빔이 주사한 제1 영역에 대응되는 2 차 전자의 검출 신호로부터 얻어지는 제1 영역상의 왜곡을 개별적으로 보정하는 제1 보정 처리 회로와,
빔마다 개별적으로 제1 영역상의 왜곡이 보정된 각 제1 영역상의 데이터를 이용하여 제1 영역보다 큰 제2 영역 단위로 제2 영역상의 왜곡을 보정하는 제2 보정 처리 회로와,
제2 영역상의 왜곡이 보정된 피검사 화상을 피검사 화상과 동일한 영역의 참조 화상을 이용하여 비교하는 비교 처리 회로를 구비한 것을 특징으로 한다.
도 1은 실시 형태 1에서의 패턴 검사 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 실시 형태 1에서의 성형 애퍼처 어레이 부재의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 3은 실시 형태 1에서의 블랭킹 애퍼처 어레이부의 일부를 나타내는 상면 개념도이다.
도 4는 실시 형태 1에서의 스캔 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 실시 형태 1에서의 멀티빔의 조사 영역과 측정용 화소의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시 형태 1에서의 스캔 동작의 세부의 일례를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 실시 형태 1에서의 왜곡과 계조 오차를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실시 형태 1에서의 패턴 검사 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다.
도 9는 실시 형태 1에서의 교정 기판의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 실시 형태 1에서의 개별 왜곡 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 실시 형태 1에서의 확대 왜곡 보정 회로의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 12(a)와 도 12(b)는 실시 형태 1에서의 확대 왜곡 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 실시 형태 1에서의 계조 보정 회로의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 14(a) 내지 도 14(c)는 실시 형태 1에서의 계조 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
실시 형태 1.
이하, 실시 형태 1에서는 전자빔에 의한 멀티빔을 이용한 패턴 검사에서 멀티빔 검사에 특유의 유사 결함을 저감 가능한 패턴 검사 장치 및 방법에 대해 설명한다.
도 1은 실시 형태 1에서의 패턴 검사 장치의 구성을 나타내는 구성도이다. 도 1에서 기판에 형성된 패턴을 검사하는 검사 장치(100)는 멀티 전자빔 검사 장치의 일례이다. 검사 장치(100)는 2 차 전자 화상 취득 기구(150) 및 제어계 회로(160)(제어부)를 구비하고 있다. 2 차 전자 화상 취득 기구(150)는 전자빔 컬럼(102)(전자 경통), 검사실(103), 검출 회로(106), 스트라이프 패턴 메모리(123) 및 레이저 측장 시스템(122)를 구비하고 있다. 전자빔 컬럼(102) 내에는 전자총(201), 조명 렌즈(202), 성형 애퍼처 어레이 부재(203), 블랭킹 애퍼처 어레이부(204), 축소 렌즈(205), 제한 애퍼처 부재(206), 대물 렌즈(207), 편향기(208), 편향기(224) 및 검출기(222)가 배치되어 있다.
검사실(103) 내에는 적어도 XY 방향으로 이동 가능한 XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는 검사 대상이 되는 복수의 도형 패턴이 형성된 기판(101)이 배치된다. 기판(101)에는 전술한 바와 같이 노광용 마스크 또는 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판이 포함된다. 기판(101)은 예를 들면 패턴 형성면을 상측을 향하게 하여 XY 스테이지(105)에 배치된다. 또한, XY 스테이지(105) 상에는 검사실(103)의 외부에 배치된 레이저 측장 시스템(122)으로부터 조사되는 레이저 측장용의 레이저광을 반사시키는 미러(216)가 배치되어 있다. 검출기(222)는 전자빔 컬럼(102)의 외부에서 검출 회로(106)에 접속된다. 검출 회로(106)는 스트라이프 패턴 메모리(123)에 접속된다.
제어계 회로(160)에서는 컴퓨터가 되는 제어 계산기(110)가 버스(120)를 개재하여 위치 회로(107), 비교 회로(108), 전개 회로(111), 참조 회로(112), 스테이지 제어 회로(114), 렌즈 제어 회로(124), 블랭킹 제어 회로(126), 편향 제어 회로(128), 개별 왜곡 보정 회로(140), 확대 왜곡 보정 회로(142), 계조 보정 회로(146), 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(109), 모니터(117), 메모리(118) 및 프린터(119)에 접속되어 있다. 또한, 스트라이프 패턴 메모리(123)는 개별 왜곡 보정 회로(140)에 접속되어 있다. 또한, XY 스테이지(105)는 제어 계산기(110)의 제어하에 스테이지 제어 회로(114)에 의해 구동된다. X 방향, Y 방향, θ 방향으로 구동하는 3 축(X - Y - θ) 모터와 같은 구동계에 의해 이동 가능해져 있다. 이들 도시하지 않은 X 모터, Y 모터, θ 모터는 예를 들면 스텝 모터를 이용할 수 있다. XY 스테이지(105)는 XYθ 각 축의 모터에 의해 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하다. 그리고, XY 스테이지(105)의 이동 위치는 레이저 측장 시스템(122)에 의해 측정되어 위치 회로(107)에 공급된다. 레이저 측장 시스템(122)은 미러(216)로부터의 반사광을 수광함으로써 레이저 간섭법의 원리로 XY 스테이지(105)의 위치를 측장한다.
전자총(201)에는 도시하지 않은 고압 전원 회로가 접속되며, 전자총(201) 내의 도시하지 않은 캐소드와 어노드 간으로의 고압 전원 회로로부터의 가속 전압의 인가와 함께 소정의 바이어스 전압의 인가와 소정의 온도의 캐소드의 가열에 의해 캐소드로부터 방출된 전자군이 가속되고 전자빔이 되어 방출된다. 조명 렌즈(202), 축소 렌즈(205) 및 대물 렌즈(207)는 예를 들면 전자 렌즈가 이용되며, 모두 렌즈 제어 회로(124)에 의해 제어된다. 블랭킹 애퍼처 어레이부(204)에는 후술하는 바와 같이 복수의 개별 블랭킹 기구가 배치되고, 각 개별 블랭킹 기구로의 제어 신호는 블랭킹 제어 회로(126)로부터 출력된다. 편향기(208)는 적어도 4 극의 전극군에 의해 구성되며, 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된다. 편향기(224)는 적어도 2 극의 전극군에 의해 구성되며, 편향 제어 회로(128)에 의해 제어된다.
기판(101)이 노광용 마스크인 경우에는, 예를 들면 전자빔 묘화 장치 등의 도시하지 않은 묘화 장치로 노광용 마스크에 복수의 도형 패턴을 형성할 때에, 이러한 묘화 장치에서 이용한 묘화 데이터가 검사 장치(100)의 외부로부터 입력되어 기억 장치(109)에 저장된다. 기판(101)이 반도체 기판인 경우에는, 반도체 기판에 노광용 마스크의 마스크 패턴을 노광 전사할 때의 기판 상의 노광 이미지가 정의된 노광 이미지 데이터가 검사 장치(100)의 외부로부터 입력되어 기억 장치(109)에 저장된다. 노광 이미지 데이터는 예를 들면 도시하지 않은 공간상 촬상 장치에 의해 작성되면 된다.
여기서, 도 1에서는 실시 형태 1을 설명함에 있어서 필요한 구성을 기재하고 있다. 검사 장치(100)에 있어서 통상적으로 필요한 그 외의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2는 실시 형태 1에서의 성형 애퍼처 어레이 부재의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 2에서 성형 애퍼처 어레이 부재(203)에는 2 차원 형상의 가로(x 방향) n3 열×세로(y 방향) m3 열(n3, m3는 일방이 1 이상의 정수, 타방이 2 이상의 정수)의 홀(개구부)(22)이 소정의 배열 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 도 2에서는 예를 들면 가로세로(x, y 방향)로 512×512 열의 홀(22)이 형성된다. 각 홀(22)은 모두 동일한 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 혹은, 동일한 외경의 원형이어도 상관없다. 이들 복수의 홀(22)을 전자빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔(20)이 형성되게 된다. 여기서는 가로세로(x, y 방향)가 모두 2 열 이상의 홀(22)이 배치된 예를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 가로세로(x, y 방향) 중 어느 일방이 복수 열이고 타방은 1 열 뿐이어도 상관없다. 또한, 홀(22)의 배열 방법은 도 2와 같이 가로세로가 격자 형상으로 배치되는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면, 세로 방향(y 방향) k 단째의 열과 k+1 단째의 열의 홀끼리가 가로 방향(x 방향)으로 치수(a)만큼 이동하여 배치되어도 된다. 마찬가지로, 세로 방향(y 방향) k+1 단째의 열과 k+2 단째의 열의 홀끼리가 가로 방향(x 방향)으로 치수(b)만큼 이동하여 배치되어도 된다.
도 3은 실시 형태 1에서의 블랭킹 애퍼처 어레이부의 일부를 나타내는 상면 개념도이다. 또한, 도 3에서 전극(24, 26)과 제어 회로(41)의 위치 관계는 일치시켜 기재하지 않았다. 블랭킹 애퍼처 어레이부(204)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 도 2에 나타낸 성형 애퍼처 어레이 부재(203)의 각 홀(22)에 대응되는 위치에 멀티빔의 각각의 빔 통과용의 통과홀(25)(개구부)이 개구된다. 그리고, 각 통과홀(25)의 근방 위치에 해당하는 통과홀(25)을 사이에 두고 블랭킹 편향용의 전극(24, 26)의 조(블랭커 : 블랭킹 편향기)가 각각 배치된다. 또한, 각 통과홀(25)의 근방에는 각 통과홀(25)용의 예를 들면 전극(24)에 편향 전압을 인가하는 제어 회로(41)(논리 회로)가 배치된다. 각 빔용의 2 개의 전극(24, 26)의 타방(예를 들면, 전극(26))은 그라운드 접속된다. 또한, 각 제어 회로(41)는 제어 신호용의 예를 들면 1 비트의 배선이 접속된다. 각 제어 회로(41)는 예를 들면 1 비트의 배선 외에 클록 신호선 및 전원용의 배선 등이 접속된다. 멀티빔을 구성하는 각각의 빔마다 전극(24, 26)과 제어 회로(41)에 의한 개별 블랭킹 기구(47)가 구성된다. 블랭킹 제어 회로(126)로부터 각 제어 회로(41)용의 제어 신호가 출력된다. 각 제어 회로(41) 내에는 도시하지 않은 시프트 레지스터가 배치되며, 예를 들면 n3×m3 개의 멀티빔 중 1 열분의 제어 회로 내의 시프트 레지스터가 직렬로 접속된다. 그리고 예를 들면, n3×m3 개의 멀티빔 중 1 열분의 제어 신호가 시리즈로 송신되고, 예를 들면 n3 회의 클록 신호에 의해 각 빔의 제어 신호가 대응되는 제어 회로(41)에 저장된다.
각 통과홀을 통과하는 전자빔(20)은 각각 독립적으로 쌍이 되는 2 개의 전극(24, 26)에 인가되는 전압에 의해 편향된다. 이러한 편향에 의해 블랭킹 제어된다. 멀티빔 중 대응 빔을 각각 블랭킹 편향시킨다. 이와 같이, 복수의 블랭커가 성형 애퍼처 어레이 부재(203)의 복수의 홀(22)(개구부)을 통과한 멀티빔 중 각각 대응되는 빔의 블랭킹 편향을 행한다.
이어서 검사 장치(100)에서의 2 차 전자 화상 취득 기구(150)의 동작에 대해 설명한다. 전자총(201)(방출부)으로부터 방출된 전자빔(200)은 조명 렌즈(202)에 의해 대략 수직으로 성형 애퍼처 어레이 부재(203) 전체를 조명한다. 성형 애퍼처 어레이 부재(203)에는 직사각형의 복수의 홀(개구부)이 형성되고, 전자빔(200)은 모든 복수의 홀이 포함되는 영역을 조명한다. 복수의 홀의 위치에 조사된 전자빔(200)의 각 일부가 이러한 성형 애퍼처 어레이 부재(203)의 복수의 홀을 각각 통과함으로써, 예를 들면 직사각형 형상의 복수의 전자빔(멀티빔)(20a ~ e)이 형성된다. 이러한 멀티빔(20a ~ e)은 블랭킹 애퍼처 어레이부(204)의 각각 대응되는 블랭커(제1 편향기 : 개별 블랭킹 기구) 내를 통과한다. 이러한 블랭커는 각각 개별적으로 통과하는 전자빔(20)을 편향시킨다(블랭킹 편향을 행함).
블랭킹 애퍼처 어레이부(204)를 통과한 멀티빔(20a ~ e)은 축소 렌즈(205)에 의해 축소되고, 제한 애퍼처 부재(206)에 형성된 중심의 홀을 향해 진행된다. 여기서, 블랭킹 애퍼처 어레이부(204)의 블랭커에 의해 편향된 전자빔(20)은 제한 애퍼처 부재(206)의 중심의 홀로부터 위치가 벗어나, 제한 애퍼처 부재(206)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 애퍼처 어레이부(204)의 블랭커에 의해 편향되지 않은 전자빔(20)은 도 1에 나타낸 바와 같이 제한 애퍼처 부재(206)의 중심의 홀을 통과한다. 이러한 개별 블랭킹 기구의 ON / OFF에 의해 블랭킹 제어가 행해져, 빔의 ON / OFF가 제어된다. 이와 같이, 제한 애퍼처 부재(206)는 개별 블랭킹 기구에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔마다 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 형성된 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 빔에 의해 1 회분의 샷의 빔이 형성된다. 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 멀티빔(20)은 대물 렌즈(207)에 의해 초점이 맞춰져 원하는 축소율의 패턴상이 되어, 편향기(208)에 의해 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 각 빔(멀티빔(20) 전체)이 동일 방향으로 일괄적으로 편향되고, 각 빔의 기판(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다. 한 번에 조사되는 멀티빔(20)은, 이상적으로는 성형 애퍼처 어레이 부재(203)의 복수의 홀의 배열 피치에 전술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 나열되게 된다. 이와 같이, 전자빔 컬럼(102)은 한 번에 2 차원 형상의 n3×m3 개의 멀티빔(20)을 기판(101)에 조사한다. 기판(101)의 원하는 위치에 멀티빔(20)이 조사된 것에 기인하여 기판(101)으로부터 방출되는, 멀티빔(20)의 각 빔에 대응되는 반사 전자를 포함하는 2 차 전자(300)의 다발이 되는 2 차 전자군(310)은 모두 편향기(224)에 의해 검출기(222)측으로 편향되고, 검출기(222)에 입사함으로써 검출된다. 2 차 전자군(310)은 조사용의 멀티빔(20)에 비해 운동 에너지가 작다. 이 때문에, 편향기(224)는 약한 전기장을 발생시킴으로써 큰 가속 전압에 의해 가속되어 있는 조사용의 멀티빔(20)을 편향시키지 않고 조사용의 멀티빔(20)에 비해 운동 에너지가 작은 2 차 전자군(310)만을 편향시킬 수 있다.
도 4는 실시 형태 1에서의 스캔 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 기판(101)의 검사 영역(30)은 예를 들면 y 방향을 향해 소정의 폭으로 직사각형 형상의 복수의 스트라이프 영역(32)으로 가상 분할된다. 예를 들면, 1 회의 멀티빔(20) 전체의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)과 동일한 폭으로 직사각형 형상의 복수의 스트라이프 영역(32)으로 가상 분할된다. 먼저, XY 스테이지(105)를 이동시켜 제1 번째의 스트라이프 영역(32)의 좌단, 혹은 더 좌측의 위치에 1 회의 멀티빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)이 위치하도록 조정하고, 스캔 동작이 개시된다. 실시 형태 1에서는 예를 들면 스텝 앤드 리피트 동작을 반복함으로써 조사 영역(34)을 x 방향으로 조사 영역(34)의 폭으로 순차적으로 이동시키면서 당해 조사 영역(34)을 주사해 간다. 제1 번째의 스트라이프 영역(32)을 스캔할 때에는, XY 스테이지(105)를 예를 들면 -x 방향으로 이동시킴으로써 상대적으로 x 방향으로 스캔 동작을 진행시켜 간다. 제1 번째의 스트라이프 영역(32)의 검사용의 멀티빔 조사가 종료되면, 스테이지 위치를 -y 방향으로 이동시켜 제2 번째의 스트라이프 영역(32)의 우단, 혹은 더 우측의 위치에 조사 영역(34)이 상대적으로 y 방향에 위치하도록 조정하고, 이번에는 XY 스테이지(105)를 예를 들면 x 방향으로 이동시킴으로써 -x 방향을 향해 동일하게 멀티빔 조사를 행한다. 제3 번째의 스트라이프 영역(32)에서는 x 방향을 향해 멀티빔 조사하고, 제4 번째의 스트라이프 영역(32)에서는 -x 방향을 향해 멀티빔 조사하는 것과 같이 교호로 방향을 변경하면서 주사함으로써 검사 시간을 단축시킬 수 있다. 단, 이러한 교호로 방향을 변경하면서 주사하는 경우에 한정되지 않으며, 각 스트라이프 영역(32)을 묘화할 때 동일한 방향을 향해 주사를 진행시키도록 해도 상관없다. 1 회의 샷으로는, 성형 애퍼처 어레이 부재(203)의 각 홀(22)을 통과함으로써 형성된 멀티빔에 의해 최대 각 홀(22)과 동일 수의 복수의 샷에 따른 2 차 전자의 다발에 의한 2 차 전자군(310)이 한 번에 검출된다.
도 5는 실시 형태 1에서의 멀티빔의 조사 영역과 측정용 화소의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5에서 스트라이프 영역(32)은 예를 들면 멀티빔의 빔 사이즈로 메쉬 형상의 복수의 메쉬 영역으로 분할된다. 이러한 각 메쉬 영역이 측정용 화소(36)(단위 조사 영역)가 된다. 도 5의 예에서는 기판(101)의 검사 영역이 예를 들면 y 방향으로 1 회의 멀티빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)(묘화 필드)의 사이즈와 실질적으로 동일한 폭 사이즈로 복수의 스트라이프 영역(32)으로 분할된 경우를 나타내고 있다. 또한, 스트라이프 영역(32)의 폭은 이에 한정되지 않는다. 조사 영역(34)의 n4 배(n4는 1 이상의 정수)의 사이즈이면 적합하다. 도 5의 예에서는 512×512 열의 멀티빔인 경우를 나타내고 있다. 그리고, 조사 영역(34) 내에 1 회의 멀티빔(20)의 조사로 조사 가능한 복수의 측정용 화소(28)(1 샷 시의 빔의 조사 위치)가 나타나 있다. 바꾸어 말하면, 인접하는 측정용 화소(28) 간의 피치가 멀티빔의 각 빔 간의 피치가 된다. 도 5의 예에서는 인접하는 4 개의 측정용 화소(28)로 둘러싸이고 또한 4 개의 측정용 화소(28) 중 1 개의 측정용 화소(28)를 포함하는 정사각형의 영역으로 1 개의 그리드(29)를 구성한다. 도 5의 예에서는, 각 그리드(29)는 4×4 화소로 구성되는 경우를 나타내고 있다.
도 6은 실시 형태 1에서의 스캔 동작의 세부의 일례를 설명하기 위한 개념도이다. 도 6에서는 어느 1 개의 조사 영역(34)을 주사하는 경우의 일례를 나타내고 있다. 1 개의 조사 영역(34) 내에는 x, y 방향으로(2 차원 형상으로) n1×m1 개의 그리드(29)가 배열된다. 1 개의 조사 영역(34)에 멀티빔(20)이 조사 가능한 위치로 XY 스테이지(105)를 이동시키면, 그 위치에서 XY 스테이지(105)를 정지시키고 당해 조사 영역(34)의 주사(스캔 동작)를 행한다. 멀티빔(20)을 구성하는 각 빔은 서로 상이한 어느 한 그리드(29)를 담당하게 된다. 그리고, 각 샷 시에 각 빔은 담당 그리드(29) 내의 동일한 위치에 상당하는 1 개의 측정용 화소(28)를 조사하게 된다. 도 6의 예에서는, 각 빔은 1 샷째에 담당 그리드(29) 내의 최하단의 오른쪽에서 1 번째의 측정용 화소(36)를 조사한다. 그리고, 편향기(208)에 의해 멀티빔(20) 전체를 일괄적으로 y 방향으로 1 측정용 화소(36)분만큼 빔 편향 위치를 시프트시켜, 2 샷째에 담당 그리드(29) 내의 밑에서부터 2 단째의 오른쪽에서 1 번째의 측정용 화소(36)를 조사한다. 마찬가지로, 3 샷째에 담당 그리드(29) 내의 밑에서부터 3 단째의 오른쪽에서 1 번째의 측정용 화소(36)를 조사한다. 4 샷째에 담당 그리드(29) 내의 밑에서부터 4 단째의 오른쪽에서 1 번째의 측정용 화소(36)를 조사한다. 이어서, 편향기(208)에 의해 멀티빔(20) 전체를 일괄적으로 최하단의 오른쪽에서 2 번째의 측정용 화소(36)의 위치로 빔 편향 위치를 시프트시키고, 마찬가지로 y 방향을 향해 측정용 화소(36)를 차례로 조사해 간다. 이러한 동작을 반복하여 1 개의 빔으로 1 개의 그리드(29) 내의 모든 측정용 화소(36)를 차례로 조사해 간다.
이상과 같이, 멀티빔(20) 전체로는 조사 영역(34)을 주사하게 되지만, 각 빔은 각각 대응되는 1 개의 그리드(29)를 주사하게 된다. 그리고, 1 개의 조사 영역(34)의 주사(스캔)가 종료되면 인접하는 다음 조사 영역(34)의 주사(스캔)를 행한다. 이러한 동작을 반복하여 각 스트라이프 영역(32)의 주사를 진행시켜 간다. 멀티빔(20)의 샷에 의해 그때마다 조사된 측정용 화소(36)로부터 2 차 전자군(310)이 방출되고, 검출기(222)에서 검출된다.
이상과 같이 하여 검출기(222)에 의해 검출된 각 측정용 화소(36)로부터의 2 차 전자(300)의 검출 데이터는 측정 순으로 검출 회로(106)에 출력된다. 검출 회로(106) 내에서는 도시하지 않은 A / D 변환기에 의해 아날로그의 검출 데이터가 디지털 데이터로 변환되어 스트라이프 패턴 메모리(123)에 저장된다. 그리고, 1 개의 스트라이프 영역(32)분의 검출 데이터가 축적된 단계에서 스트라이프 패턴 데이터로서 개별 왜곡 보정 회로(140)로 전송된다. 혹은, 1 개의 조사 영역(34)분의 검출 데이터가 축적된 단계에서 조사 영역 패턴 데이터로서 개별 왜곡 보정 회로(140)로 전송되어도 된다.
이상과 같이 멀티빔(20)을 이용하여 주사함으로써, 싱글빔으로 주사하는 경우보다 고속으로 스캔 동작(측정)을 할 수 있다.
도 7은 실시 형태 1에서의 왜곡과 계조 오차를 설명하기 위한 도면이다. 1 개의 조사 영역(34) 내에서의 각 빔의 주사에 의해 그리드(29)마다 각 측정용 화소(36)로부터의 2 차 전자(300)를 검출하게 된다. 따라서, 그리드(29)마다 그리드(29) 내의 각 측정용 화소(36)의 검출 데이터로부터 화상이 얻어진다. 그러나, 그리드(29)마다 각각 사용하는 빔이 상이하기 때문에, 그리드(29)마다 얻어지는 그리드 화상에는 도 7에 나타낸 바와 같이 디스토션(왜곡)의 불균일 또는 계조 변동(S에서 S')에 따른 계조 오차의 불균일이 발생한다. 후술하는 바와 같이, 패턴 검사는 조사 영역(34)마다 행한다. 각 조사 영역(34)은 복수의 그리드(29)에 의해 구성되므로, 그리드 화상마다 디스토션(왜곡)의 불균일 또는 계조 오차의 불균일이 발생하면, 본래 결함이 아님에도 불구하고 결함으로 판정되는 유사 결함이 발생한다. 이와 같이, 멀티빔(20)을 이용한 패턴 검사에서는 멀티빔 검사에 특유의 유사 결함이 발생할 수 있다.
여기서, 그리드(29) 단위(A 영역 단위)로 화상의 디스토션(왜곡) 보정 또는 계조 오차 보정을 행해도 조사 영역(34) 단위(S 영역 단위)로의 화상에 디스토션(왜곡) 또는 계조 오차가 남는다. 반대로, 조사 영역(34) 단위(S 영역 단위)로 화상의 디스토션(왜곡) 보정 또는 계조 오차 보정을 행하면 각 빔 특유의 오차를 충분히 보정하는 것이 곤란하다. 그래서, 실시 형태 1에서는 그리드(29) 단위(A 영역 단위)로 화상의 디스토션(왜곡) 보정을 행하고, 그 후에 추가로 그리드(29) 단위(A 영역 단위)보다 큰 영역 단위(B 영역 단위)으로 디스토션(왜곡)의 보정 잔차를 보정한다. 이러한 보정에 의해, 패턴 위치를 변화시킨 후에 그리드(29) 단위(A 영역 단위)보다 큰 영역 단위(B 영역 단위)로 계조 오차를 보정한다. 이와 같이 영역 사이즈가 상이한 복수의 영역 단위로 복수 단계의 보정을 실시함으로써, 보다 정밀도가 높은 화상으로 보정한다.
도 8은 실시 형태 1에서의 패턴 검사 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다. 도 8에서 실시 형태 1에서의 패턴 검사 방법은 디스토션(왜곡) 교정 데이터 취득 공정(S90)과, 계조 교정 데이터 취득 공정(S96)과, 멀티빔 스캔 및 2 차 전자 검출 공정(S102)과, 개별 왜곡 보정 공정(S104)과, 위치 조정 공정(S108)과, 판정 공정(S110)과, 확대 디스토션 보정 공정(S112)과, 계조 보정(1) 공정(S114)과, 위치 조정 공정(S116)과, 대표 포인트 설정 공정(S118)과, 계조차 연산 공정(S120)과, 판정 공정(S122)과, 대표 포인트 변경 공정(S124)과, 계조 보정(2) 공정(S126)과, 비교 공정(S130)과 같은 일련의 공정을 실시한다.
디스토션(왜곡) 교정 데이터 취득 공정(S90)과 계조 교정 데이터 취득 공정(S96)은 검사 실시 전에 사전에 데이터를 취득해 둔다. 또한, 멀티빔 스캔 및 2 차 전자 검출 공정(S102) 이후의 각 공정은 조사 영역(34)마다 실시한다.
디스토션(왜곡) 교정 데이터 취득 공정(S90)으로서, 교정 기판을 이용하여 그리드(29)마다의 디스토션(왜곡) 데이터를 측정한다. 구체적으로는 이하와 같이 측정한다.
도 9는 실시 형태 1에서의 교정 기판의 일례를 나타내는 도면이다. 도 9에서 교정 기판(300)에는 x 방향으로 나열된 그리드(29)의 사이즈보다 작은 선폭의 라인 앤드 스페이스 패턴과, y 방향으로 나열된 그리드(29)의 사이즈보다 작은 선폭의 라인 앤드 스페이스 패턴과, 그리드(29)의 사이즈보다 작은 선폭의 복수의 직시각형 패턴(예를 들면 홀 패턴) 중 적어도 1 개가 형성된다. 이들 3 종의 패턴이 1 매의 교정 기판(300)에 형성되어도 되고, 별도의 교정 기판에 형성되어도 된다. 이하, 별도의 교정 기판에 형성되는 경우에 대해 설명한다. 도 9에서는 검사 대상인 기판(101)의 그리드(29)(제1 영역)와 동일한 사이즈의 교정 기판(300) 상의 그리드(301)마다의 화상을 취득한다.
먼저, 멀티빔(20)을 이용해 교정 패턴이 형성된 교정 기판 상을 주사하여, 멀티빔(20)이 조사된 것에 기인하여 교정 기판으로부터 방출되는 반사 전자를 포함하는 2 차 전자군을 검출한다. 예를 들면, x 방향으로 나열된 그리드(29)의 사이즈보다 작은 선폭의 라인 앤드 스페이스 패턴이 조사 영역(34)보다 큰 영역(예를 들면 검사 영역(30) 전체)에 배치된 교정 기판(1)을 이용해 교정 기판(1) 상을 전술한 내용과 마찬가지로 멀티빔(20)으로 스캔하여, 각 그리드(29)의 2 차 전자 검출 데이터를 취득한다.
마찬가지로, y 방향으로 나열된 그리드(29)의 사이즈보다 작은 선폭의 라인 앤드 스페이스 패턴이 조사 영역(34)보다 큰 영역(예를 들면 검사 영역(30) 전체)에 배치된 교정 기판(2)을 이용해 교정 기판(2) 상을 전술한 내용과 마찬가지로 멀티빔(20)으로 스캔하여, 각 그리드(29)의 2 차 전자 검출 데이터를 취득한다.
마찬가지로, 예를 들면 그리드(29)의 사이즈보다 작은 선폭의 복수의 직사각형 패턴(예를 들면 홀 패턴)이 조사 영역(34)보다 큰 영역(예를 들면 검사 영역(30) 전체)에 배치된 교정 기판(3)을 이용해 교정 기판(3) 상을 전술한 내용과 마찬가지로 멀티빔(20)으로 스캔하여, 각 그리드(29)의 2 차 전자 검출 데이터를 취득한다.
이어서, 멀티빔(20)의 빔마다 당해 빔이 주사한 그리드(29)(제1 영역)와 동일한 사이즈의 교정 기판 상의 그리드(301)(제3 영역)에 대응되는 2 차 전자의 검출 신호로부터 얻어지는 그리드 화상(제3 영역상)의 왜곡량을 개별적으로 측정한다. 구체적으로는, 도시하지 않은 위치 측정 장치를 이용하여 교정 기판(1) 상에 형성된 라인 앤드 스페이스 패턴의 위치를 측정한다. 그리고, 얻어진 그리드 화상(제3 영역상) 내의 패턴의 위치에서 위치 측정 장치로 측정된 패턴의 위치를 뺌으로써 얻어지는 차분값이 당해 그리드(301)에서의 x 방향으로 나열된 라인 앤드 스페이스 패턴의 디스토션(왜곡)량이 된다. 이러한 양의 디스토션(왜곡)을 보정하는 값이 x 방향으로 나열된 라인 앤드 스페이스 패턴의 디스토션(왜곡) 데이터가 된다.
마찬가지로, 도시하지 않은 위치 측정 장치를 이용하여 교정 기판(2) 상에 형성된 라인 앤드 스페이스 패턴의 위치를 측정한다. 그리고, 얻어진 그리드 화상(제3 영역상) 내의 패턴의 위치에서 위치 측정 장치로 측정된 패턴의 위치를 뺌으로써 얻어지는 차분값이 당해 그리드(301)에서의 y 방향으로 나열된 라인 앤드 스페이스 패턴의 디스토션(왜곡)량이 된다. 이러한 양의 디스토션(왜곡)을 보정하는 값이 y 방향으로 나열된 라인 앤드 스페이스 패턴의 디스토션(왜곡) 데이터가 된다.
마찬가지로, 도시하지 않은 위치 측정 장치를 이용하여 교정 기판(3) 상에 형성된 복수의 직사각형 패턴의 위치를 측정한다. 그리고, 그리드 화상 내의 패턴의 위치에서 위치 측정 장치로 측정된 패턴의 위치를 뺌으로써 얻어지는 차분값이 당해 그리드(301)에서의 직사각형 패턴의 디스토션(왜곡)량이 된다. 이러한 양의 디스토션(왜곡)을 보정하는 값이 직사각형 패턴의 디스토션(왜곡) 데이터가 된다. 이상에 의해, 멀티빔(20) 특유의 각 빔 위치에서의 디스토션(왜곡) 데이터를 취득할 수 있다.
그리고, 그리드(301)(그리드(29))의 사이즈에 맞춘 복수의 메쉬 영역의 대응되는 위치의 메쉬 영역에, 얻어진 디스토션(왜곡) 데이터를 정의한 디스토션(왜곡) 데이터 맵을 작성한다. 따라서, 1 개의 메쉬 영역에는 x 방향으로 나열된 라인 앤드 스페이스 패턴의 디스토션(왜곡) 데이터와 y 방향으로 나열된 라인 앤드 스페이스 패턴의 디스토션(왜곡) 데이터와 직사각형 패턴의 디스토션(왜곡) 데이터가 각각 정의된다. 작성된 디스토션(왜곡) 데이터 맵은 검사 장치(100)에 입력되어 기억 장치(109)에 저장된다.
계조 교정 데이터 취득 공정(S96)으로서, 검사 대상이 되는 기판(101)을 이용하여 그리드(29)마다의 계조치 데이터를 측정한다. 구체적으로는 이하와 같이 측정한다.
먼저, 멀티빔(20)을 이용해 피검사 기판(101)의 패턴 종류마다의 조사 영역(34) 이상의 사이즈의 샘플 영역 상을 주사하여, 멀티빔(20)이 조사된 것에 기인하여 피검사 기판(101)으로부터 방출되는 반사 전자를 포함하는 2 차 전자군을 검출한다. 피검사 기판(101)에는 적어도 1 개의 패턴 종류, 통상적으로 복수의 패턴 종류의 패턴이 형성된다. 그리고, 통상적으로 동일한 패턴 종류의 패턴은 일괄적으로 형성된다. 바꾸어 말하면, 피검사 기판(101)의 검사 영역(30)은 패턴 종류마다 나뉘는 경우가 일반적이다. 그리고, 조사 영역(34)을 1 개의 패턴 종류 내로 설정한 경우, 조사 영역(34)의 2 차 전자 화상은 동일한 패턴 종류 내라면 대략 동일한 화상이 된다. 바꾸어 말하면, 패턴 종류 내라면 각 조사 영역(34) 간의 대응 그리드의 계조치끼리는 대략 동일한 값을 취한다. 따라서, 패턴 종류마다의 조사 영역(34) 이상의 사이즈의 샘플 영역에서 조사 영역(34)의 2 차 전자 화상이 얻어진다면, 패턴 종류마다 조사 영역(34) 내에서 얻어질 각 그리드의 계조치를 취득할 수 있다. 단, 1 회의 스캔 동작으로는 오차가 포함될 가능성이 높으므로, 복수 회의 스캔에 의한 2 차 전자군을 검출한다.
그리고, 패턴 종류마다 또한 멀티빔(20)의 빔마다 당해 빔이 주사한 그리드(29)(제1 영역)와 동일한 사이즈의 샘플 영역 상의 그리드(제3 영역)에 대응되는 2 차 전자의 검출 신호로부터 얻어지는 그리드상(제3 영역상)의 계조치를 개별적으로 측정한다. 전술한 바와 같이, 1 회의 스캔 동작으로는 오차가 포함될 가능성이 높으므로, 복수 회의 스캔으로 얻어진 값의 그리드마다의 검출 데이터의 계조치의 평균값을 각 그리드의 계조 교정 데이터로 한다. 이상에 의해, 예를 들면 x 방향으로 나열된 라인 앤드 스페이스 패턴의 계조 교정 데이터와 y 방향으로 나열된 라인 앤드 스페이스 패턴의 계조 교정 데이터와 직사각형 패턴의 계조 교정 데이터가 취득된다.
그리고, 그리드(29) 사이즈에 맞춘 복수의 메쉬 영역의 대응되는 위치의 메쉬 영역에 얻어진 계조 교정 데이터를 정의한 계조 교정 데이터 맵을 작성한다. 따라서, 1 개의 메쉬 영역에는 x 방향으로 나열된 라인 앤드 스페이스 패턴의 계조 교정 데이터와 y 방향으로 나열된 라인 앤드 스페이스 패턴의 계조 교정 데이터와 직사각형 패턴의 계조 교정 데이터가 각각 정의된다. 작성된 계조 교정 데이터 맵은 검사 장치(100)에 입력되어 기억 장치(109)에 저장된다.
이상의 사전 측정을 행하여 디스토션(왜곡) 데이터 맵과 계조 교정 데이터 맵을 작성한 후에 피검사 기판(101)의 검사를 행한다.
멀티빔 스캔 및 2 차 전자 검출 공정(S102)으로서, 2 차 전자 화상 취득 기구(150)는 복수의 전자빔이 소정의 피치(P)로 배치된 멀티빔(20)을 이용해 복수의 도형 패턴이 형성된 피검사 기판(101) 상을 주사하여, 멀티빔(20)이 조사된 것에 기인하여 피검사 기판(101)으로부터 방출되는 반사 전자를 포함하는 2 차 전자군(310)을 검출한다. 주사(스캔) 방법 및 2 차 전자군(310)의 검출 방법은 전술한 바와 같다. 검출기(222)에 의해 검출된 각 측정용 화소(36)로부터의 2 차 전자(300)의 검출 데이터는 측정 순으로 검출 회로(106)에 출력된다. 검출 회로(106) 내에서는 도시하지 않은 A / D 변환기에 의해 아날로그의 검출 데이터가 디지털 데이터로 변환되어 스트라이프 패턴 메모리(123)에 저장된다. 그리고, 1 개의 스트라이프 영역(32)분의 검출 데이터가 축적된 단계에서 스트라이프 패턴 데이터로서 개별 왜곡 보정 회로(140)로 전송된다. 혹은, 1 개의 조사 영역(34)분의 검출 데이터가 축적된 단계에서 조사 영역 패턴 데이터로서 개별 왜곡 보정 회로(140)로 전송되어도 된다.
한편, 멀티빔 스캔 및 2 차 전자 검출 공정(S102)과 병행 혹은 전후하여 참조 화상이 작성된다.
참조 화상 작성 공정으로서, 전개 회로(111) 및 참조 회로(112)와 같은 참조 화상 작성부는 기판(101)이 노광용 마스크인 경우에는, 복수의 도형 패턴을 기판(101)에 형성하기 위한 바탕이 되는 묘화 데이터(설계 데이터)에 기초하여 그리드(29)의 측정 화상(광학 화상)에 대응되는 영역의 참조 화상을 작성한다. 전개 회로(111) 및 참조 회로(112)와 같은 참조 화상 작성부는 기판(101)이 반도체 기판인 경우에는, 반도체 기판에 노광용 마스크의 마스크 패턴을 노광 전사할 때의 기판 상의 노광 이미지가 정의된 노광 이미지 데이터에 기초하여 그리드(29)의 측정 화상(광학 화상)에 대응되는 영역의 참조 화상을 작성한다. 여기서는, 복수의 측정 화상 영역에 따른 복수의 참조 화상(설계 화상)이 작성된다. 구체적으로는 이하와 같이 동작한다. 먼저, 전개 회로(111)는 기억 장치(109)로부터 제어 계산기(110)를 통해 묘화 데이터(혹은 노광 이미지 데이터)를 독출하고, 독출된 묘화 데이터(혹은 노광 이미지 데이터)에 정의된 각 조사 영역(34)의 각 도형 패턴을 2 치 내지는 다치의 이미지 데이터로 변환하여, 이 이미지 데이터가 참조 회로(112)로 보내진다.
여기서, 묘화 데이터(혹은 노광 이미지 데이터)로 정의되는 도형은 예를 들면 직사각형 또는 삼각형을 기본 도형으로 한 것이며, 예를 들면, 도형의 기준 위치에서의 좌표(x, y), 변의 길이, 직사각형 또는 삼각형 등의 도형 종류를 구별하는 식별자가 되는 도형 코드와 같은 정보로 각 패턴 도형의 형태, 크기, 위치 등을 정의한 도형 데이터가 저장되어 있다.
이러한 도형 데이터가 되는 묘화 데이터(혹은 노광 이미지 데이터)가 전개 회로(111)에 입력되면 도형마다의 데이터로까지 전개되어, 그 도형 데이터의 도형 형상을 나타내는 도형 코드, 도형 치수 등을 해석한다. 그리고, 소정의 양자화 치수의 그리드를 단위로 하는 칸 내에 배치되는 패턴으로서 2 치 내지는 다치의 설계 화상 데이터를 전개하여 출력한다. 바꾸어 말하면, 설계 데이터를 판독하고, 검사 영역을 소정의 치수를 단위로 하는 칸으로서 가상 분할하여 생긴 칸마다 설계 패턴에서의 도형이 차지하는 점유율을 연산하여, n 비트의 점유율 데이터를 출력한다. 예를 들면, 1 개의 칸을 1 화소로서 설정하면 적합하다. 그리고, 1 화소에 1/28(= 1/256)의 분해능을 가지게 한다고 하면, 화소 내에 배치되어 있는 도형의 영역분만큼 1/256의 소영역을 할당하여 화소 내의 점유율을 연산한다. 그리고, 8 비트의 점유율 데이터로서 참조 회로(112)에 출력한다. 이러한 칸은 측정용 화소(36)와 동일 사이즈로 하면 된다.
이어서, 참조 회로(112)는 수신된 도형의 이미지 데이터인 설계 화상 데이터에 적절한 필터 처리를 실시한다. 검출 회로(106)로부터 얻어진 광학 화상으로서의 측정 데이터는 전자 광학계에 의해 필터가 작용한 상태, 바꾸어 말하면 연속 변화되는 아날로그 상태에 있기 때문에, 화상 강도(농담값)가 디지털값의 설계측의 이미지 데이터인 설계 화상 데이터에도 필터 처리를 실시함으로써 측정 데이터에 맞출 수 있다. 이와 같이 하여 그리드(29)의 측정 화상(광학 화상)과 비교할 설계 화상(참조 화상)을 작성한다. 작성된 참조 화상의 화상 데이터는 확대 왜곡 보정 회로(142) 및 계조 보정 회로(146)에 출력되고, 확대 왜곡 보정 회로(142) 내 및 계조 보정 회로(146) 내에 출력된 참조 화상은 각각 메모리에 저장된다.
이상과 같이 하여 위치가 상이한 복수의 그리드(29)에 각각 복수의 도형 패턴이 정의된 설계 데이터 등에 기초하는 복수의 그리드(29)에 따른 복수의 도형 패턴의 복수의 참조 화상을 작성한다. 이에 따라, 기판(101)으로부터 검출된 각 검사 스트라이프(32)의 복수의 그리드(29)의 측정 화상에 대응되는 복수의 참조 화상이 작성된다.
개별 디스토션 보정 공정(S104)으로서, 개별 왜곡 보정 회로(140)는 멀티빔(20)의 빔마다 당해 빔이 주사한 그리드(29)(제1 영역)에 대응되는 2 차 전자의 검출 신호로부터 얻어지는 그리드 화상(제1 영역상)의 왜곡을 개별적으로 보정한다.
도 10은 실시 형태 1에서의 개별 왜곡 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 개별 왜곡 보정 회로(140)는 그리드(29)마다 2 차 전자의 검출 신호로부터 당해 그리드(29) 내의 패턴(27)의 화상(그리드 화상)을 작성한다. 빔마다의 그리드 화상(제1 영역상)은 측정된 교정 기판 상의 대응되는 그리드 화상(제3 영역상)의 왜곡량을 이용하여 보정된다. 구체적으로는, 개별 왜곡 보정 회로(140)는 기억 장치(109)로부터 디스토션(왜곡) 데이터 맵을 독출하고, 그리드(29)(제1 영역)마다 디스토션(왜곡) 데이터 맵 상의 동일한 패턴 종류의 대응되는 그리드 화상(제3 영역상)의 교정 데이터의 값만큼 당해 그리드(29) 내의 패턴(27)의 화상의 위치를 보정한다. 도 10의 예에서는, 예를 들면 교정 데이터가 x 방향으로 '-10'이면 당해 그리드(29) 내의 패턴(27)의 위치를 x 방향으로 -10 nm 이동시킨다. 이에 따라, 그리드(29)마다의 개별 왜곡 보정이 가능하다. 패턴 종류의 판단은 기억 장치(109)에 저장된 묘화 데이터 혹은 노광 이미지 데이터를 이용하여 당해 그리드(29)에서의 패턴 종류를 판정하면 된다. 그리드(29)마다의 개별 왜곡 보정이 종료된 스트라이프 영역(32) 단위(혹은 조사 영역(34) 단위)의 검출 데이터는 확대 왜곡 보정 회로(142)에 출력된다.
도 11은 실시 형태 1에서의 확대 왜곡 보정 회로의 내부 구성을 나타내는 도면이다. 도 11에서 확대 왜곡 보정 회로(142) 내에는 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(50, 52), 위치 조정부(58), 판정부(60) 및 확대 왜곡 보정부(62)가 배치된다. 기억 장치(50)에는 그리드(29)마다의 개별 왜곡 보정이 종료된 스트라이프 영역(32) 단위(혹은 조사 영역(34) 단위)의 검출 데이터(그리드 화상)가 저장된다. 기억 장치(52)에는 그리드(29)마다의 참조 화상 데이터가 저장된다.
위치 조정 공정(S108)으로서, 위치 조정부(58)는 기억 장치(50)로부터 개별 왜곡 보정이 종료된 그리드 화상을 독출하고, 기억 장치(52)로부터 대응되는 참조 화상을 독출한다. 그리고, 그리드(29)마다 개별 왜곡 보정이 종료된 그리드 화상과 대응되는 참조 화상을 소정의 알고리즘으로 위치 조정을 행한다. 예를 들면, 최소제곱법(SSD 법)을 이용하여 위치 조정을 행한다. 위치 조정은 측정용 화소(36)보다 작은 서브 화소 단위로 위치 조정을 행하면 적합하다.
판정 공정(S110)으로서, 판정부(60)는 그리드(29)마다 위치 조정 공정(S108)에 의해 위치 조정한 결과, 참조 화상과의 이탈의 유무를 판정한다. 개별 왜곡 보정이 종료되었음에도 불구하고 어느 한 그리드(29)에 이탈이 발생한 경우에는 확대 디스토션 보정 공정(S112)으로 진행된다. 스트라이프 영역(32) 단위(혹은 조사 영역(34) 단위)로 모든 그리드(29)에 이탈이 발생하지 않은 경우에는 계조 보정(1) 공정(S114)으로 진행된다.
확대 디스토션 보정 공정(S112)으로서, 확대 왜곡 보정부(62)는 멀티빔(20)의 빔마다 개별적으로 그리드 화상(제1 영역상)의 왜곡이 보정된 각 그리드 화상(제1 영역상)의 데이터를 이용하여 그리드(29)(제1 영역)보다 큰 합성 영역(37)(제2 영역) 단위로 합성 영역 화상(제2 영역상)의 왜곡을 보정한다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 조사 영역(34) 내의 n1×m1 개의 그리드(29)는 x, y 방향으로(2 차원 형상으로) n2×m2 개의 인접하는 그리드(29)군마다 그룹화된다. 그리고, 그룹화된 n2×m2 개의 인접하는 그리드(29)군마다 1 개의 합성 영역(37(B))을 구성한다.
도 12(a)와 도 12(b)는 실시 형태 1에서의 확대 왜곡 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 12(a)와 도 12(b)의 예에서는, 합성 영역(37)은 x, y 방향으로(2 차원 형상으로) 2×2 개의 인접하는 그리드(29)군에 의해 구성되는 경우를 나타내고 있다. 도 12(a)에서는 어느 1 개의 합성 영역(37)을 구성하는 4 개의 그리드(29)에 대해 위치 조정 공정(S108)에서의 위치 조정의 결과 발생한 이탈량의 일례를 각각 나타낸다. 도 12(a)의 예에서는 좌상(左上)의 그리드(29)의 왜곡량이 '-2' nm, 우상(右上)의 그리드(29)의 왜곡량이 '-1' nm, 좌하(左下)의 그리드(29)의 왜곡량이 '-1' nm 및 우하(右下)의 그리드(29)의 왜곡량이 '0' nm인 경우를 나타내고 있다. 이러한 합성 영역(37)에서는 4 개의 그리드(29)에서의 왜곡량의 평균값이 '-1'이 된다. 따라서, 확대 왜곡 보정부(62)는 당해 합성 영역(37)에 대해 내부의 4 개의 그리드(29) 내의 패턴 위치를 각각 평균값의 부호를 반전시킨 '+1 nm' 시프트 하도록 보정한다. 그 결과, 도 12(b)에 나타낸 바와 같이 당해 합성 영역(37)에 대해 내부의 4 개의 그리드(29) 내의 패턴의 왜곡량은 좌상의 그리드(29)가 '-1' nm, 우상의 그리드(29)가 '0' nm, 좌하의 그리드(29)가 '0' nm 및 우하의 그리드(29)가 '+1' nm로 보정된다. 이와 같이, 합성 영역(37) 단위로 보정함으로써 그리드(29) 개별적인 왜곡 보정의 결과의 집합보다 왜곡량을 줄일 수 있다. 확대 왜곡 보정이 실시된 각 그리드(29)의 화상 데이터(화소 데이터)는 계조 보정 회로(146)에 출력된다.
이상과 같이, 개별 및 확대 왜곡 보정(혹은, 개별 왜곡 보정으로 충분한 경우에는 개별 왜곡 보정)에 의해 그리드(29) 내의 패턴의 위치가 이동(시프트)됨으로써, 일부 혹은 전부의 그리드(29) 내의 패턴의 일부 혹은 전부가 인접하는 그리드(29) 내로 이동하는 경우가 발생할 수 있다. 이에 따라, 그리드(29) 내의 측정용 화소(36)마다의 신호 강도가 변화된다(보정됨). 이에 따라, 후술하는 그리드(29) 단위의 계조치를 연산하는 경우에 고정밀도의 계조치를 얻을 수 있다.
도 13은 실시 형태 1에서의 계조 보정 회로의 내부 구성을 나타내는 도면이다. 도 13에서 계조 보정 회로(146) 내에는 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(70, 72, 74), 계조 보정부(76), 위치 조정부(78), 대표 포인트 선택부(80), 차분 연산부(82), 판정부(84) 및 계조 보정부(86)가 배치된다. 기억 장치(70)에는 판정 공정(S110)에서 어느 한 그리드(29)에 이탈이 발생한 경우에는 확대 왜곡 보정이 실시된 화소 데이터가 저장된다. 혹은 판정 공정(S110)에서 스트라이프 영역(32) 단위(혹은 조사 영역(34) 단위)로 모든 그리드(29)에 이탈이 발생하지 않은 경우에는 개별 왜곡 보정이 실시된 화소 데이터가 저장된다. 기억 장치(72)에는 참조 화상의 참조 데이터가 저장된다. 기억 장치(74)에는 제어 계산기(110)에 의해 기억 장치(109)로부터 독출된 계조 보정 데이터가 저장된다.
계조 보정(1) 공정(S114)으로서, 계조 보정부(76)는 합성 영역(37) 단위로 기억 장치(70)로부터 그리드 화상을 독출하고, 합성 영역(37)(제2 영역) 단위로 합성 영역 화상(제2 영역상)의 계조 오차를 보정한다. 또한, 합성 영역 화상(제2 영역상)의 계조치는 동종의 패턴의 샘플 영역으로부터 얻어진 대응되는 복수의 그리드 영역상(제3 영역상)의 계조치를 이용하여 보정된다.
도 14(a) 내지 도 14(c)는 실시 형태 1에서의 계조 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 14(a) 내지 도 14(c)의 예에서는, 합성 영역(37)은 x, y 방향으로(2 차원 형상으로) 2×2 개의 인접하는 그리드(29)군에 의해 구성되는 경우를 나타내고 있다. 도 14(a)에서는 어느 1 개의 합성 영역(37)을 구성하는 4 개의 그리드(29)에 대해 개별 및 / 혹은 확대 왜곡 보정 후의 계조 데이터의 일례를 각각 나타낸다. 측정용 화소(36)마다 개별 및 / 혹은 확대 왜곡 보정 후의 검출 데이터(측정 데이터)의 신호 강도를 256 계조로 정의하고, 그리드(29)의 계조치는 그리드(29) 내의 복수의 측정용 화소(36)의 계조치의 통계값을 연산하면 된다. 예를 들면 평균값, 최소값 혹은 최대값을 적용할 수 있다. 단, 계조치는 256 계조에 한정되지 않는다. 도 14(a)의 예에서는 좌상의 그리드(29)의 계조치가 '200', 우상의 그리드(29)의 계조치가 '210', 좌하의 그리드(29)의 계조치가 '200' 및 우하의 그리드(29)의 계조치가 '210'인 경우를 나타내고 있다. 이러한 합성 영역(37) 내의 계조치의 평균값은 205가 된다. 도 14(b)에서는 미리 측정해 둔 동일한 패턴 종류의 계조 교정 데이터의 대응되는 2×2 개의 그리드(29)의 그리드상의 계조치의 일례를 나타낸다. 패턴 종류의 판단은 기억 장치(109)에 저장된 묘화 데이터 혹은 노광 이미지 데이터를 이용하여 당해 그리드(29)에서의 패턴 종류를 판정하면 된다. 도 14(b)의 예에서는 좌상의 그리드(29)의 계조치가 '180', 우상의 그리드(29)의 계조치가 '190', 좌하의 그리드(29)의 계조치가 '190' 및 우하의 그리드(29)의 계조치가 '180'인 경우를 나타내고 있다. 이러한 계조 교정 데이터의 계조치의 평균값은 185가 된다. 따라서, 도 14(a)에 나타내는 측정 데이터의 계조치의 평균값에서 계조 교정 데이터의 계조치의 평균값을 뺀 차분값(계조차)은 '20'이 된다. 그래서, 계조 보정부(76)는 도 14(a)에 나타내는 측정 데이터의 각 그리드(29)의 계조치에서 차분값(계조차) '20'을 뺌으로써 계조 보정을 행한다. 그 결과, 도 14(c)에 나타낸 바와 같이 보정 후의 측정 데이터의 각 그리드(29)의 계조치는 좌상의 그리드(29)가 '180', 우상의 그리드(29)가 '190', 좌하의 그리드(29)가 '180' 및 우하의 그리드(29)가 '190'으로 보정된다. 이와 같이, 합성 영역(37) 단위로 보정함으로써 계조 오차를 줄일 수 있다.
위치 조정 공정(S116)으로서, 위치 조정부(78)는 기억 장치(70)로부터 조사 영역(34) 단위로의 조사 영역 화상을 독출하고, 기억 장치(72)로부터 대응되는 참조 화상을 독출한다. 그리고, 조사 영역(34)마다 조사 영역 화상과 대응되는 참조 화상을 소정의 알고리즘으로 위치 조정을 행한다. 예를 들면, 최소제곱법(SSD 법)을 이용하여 위치 조정을 행한다. 위치 조정은 측정용 화소(36) 단위 혹은 측정용 화소(36)보다 작은 서브 화소 단위로 위치 조정을 행하면 적합하다.
대표 포인트 설정 공정(S118)으로서, 대표 포인트 선택부(80)는 조사 영역(34)마다 당해 조사 영역(34) 내에서 1 개의 합성 영역(37)을 선택한다. 선택 방법은 랜덤이면 된다.
계조차 연산 공정(S120)으로서, 차분 연산부(82)는 조사 영역(34) 내의 대표 포인트로 선택된 합성 영역(37)에 대해 그리드(29)마다 계조치를 연산한다. 측정용 화소(36)마다 화소 데이터의 신호 강도를 256 계조로 정의하고, 그리드(29)의 계조치는 그리드(29) 내의 복수의 측정용 화소(36)의 계조치의 통계값을 연산하면 된다. 예를 들면 평균값, 최소값 혹은 최대값을 적용할 수 있다. 단, 계조치는 256 계조에 한정되지 않는다. 마찬가지로, 차분 연산부(82)는 대표 포인트로 선택된 합성 영역(37)에 대응되는 참조 데이터에 대해 동일하게 그리드(29)마다의 계조치를 연산한다. 그리고, 차분 연산부(82)는 그리드(29)마다 측정 화상의 계조치에서 참조 화상의 계조치를 뺀 차분값(계조차)을 연산한다.
판정 공정(S122)으로서, 판정부(84)는 대표 포인트로 선택된 합성 영역(37)에서의 모든 그리드(29)의 계조차가 임계치(Th”)보다 작은지의 여부를 판정한다. 작은 경우에는 계조 보정(2) 공정(S126)으로 진행된다. 작지 않은 경우에는 대표 포인트 변경 공정(S124)으로 진행된다. 후술하는 비교 공정(S130)에서 결함 판정에 사용할 임계치(Th)보다 충분히 작은 값을 임계치(Th”)로 설정하면 된다. 예를 들면, 임계치(Th)가 '30'인 경우에 임계치(Th”)를 '3'으로 설정한다.
대표 포인트 변경 공정(S124)으로서, 대표 포인트 선택부(80)는 대표 포인트로 선택된 합성 영역(37)에서의 모든 그리드(29)의 계조차가 임계치(Th”)보다 작지 않은 경우, 다른 합성 영역(37)으로 변경하기 위해 다시 선택한다. 그리고, 계조차 연산 공정(S120)으로 되돌아와, 판정 공정(S122)에서 대표 포인트로 선택된 합성 영역(37)에서의 모든 그리드(29)의 계조차가 임계치(Th”)보다 작아질 때까지 반복한다. 합성 영역(37)에서의 모든 그리드(29)의 계조차가 임계치(Th”)보다 작지 않은 경우, 합성 영역(37)에는 애초에 결함 개소가 존재하고 있을 가능성이 높다. 따라서, 그대로 비교 공정(S130)으로 진행하는 편이 좋다. 한편, 합성 영역(37)에서의 모든 그리드(29)의 계조차가 임계치(Th”)보다 작은 경우, 이러한 계조차는 결함에 의한 것이 아니라 단순한 계조 오차일 가능성이 높다. 따라서, 이러한 오차를 추가로 보정한다.
계조 보정(2) 공정(S126)으로서, 계조 보정부(86)는 대표 포인트로 선택된 합성 영역(37)에서의 모든 그리드(29)의 계조차가 임계치(Th”)보다 작아진 경우에, 이러한 선택된 합성 영역(37)에서의 각 그리드(29)의 계조차의 통계값분을 당해 조사 영역(34) 내의 모든 그리드(29)의 계조치에 대하여 보정(오프셋)한다. 통계값은 예를 들면 평균값, 최소값 혹은 최대값을 적용할 수 있다. 계조 보정(1) 공정(S114)과 계조 보정(2) 공정(S126)을 조합함으로써 계조 보정(1) 공정(S114)에서의 보정에서의 보정 잔차를 계조 보정(2) 공정(S126)에서 보정할 수 있다. 따라서, 계조 오차분을 고정밀도로 보정할 수 있다. 계조 보정(2) 공정(S126)이 종료된 각 그리드 화상의 데이터는 비교 회로(108)에 출력된다.
비교 공정(S130)으로서, 비교 회로(108)는 합성 영역 화상(제2 영역상)의 왜곡이 보정된 피검사 화상을 피검사 화상과 동일한 영역의 참조 화상을 이용하여 비교한다. 그리고, 결과를 출력한다. 구체적으로는, 비교 회로(108)는 조사 영역(34) 단위로 측정 화상과 참조 화상을 위치 조정한 후, 당해 측정 화상과 참조 화상을 그리드(29)마다 비교한다. 비교 회로(108)는 소정의 판정 조건에 따라 그리드(29)마다 양자를 비교하여 예를 들면 형상 결함과 같은 결함의 유무를 판정한다. 예를 들면, 그리드(29)마다의 계조치 차가 판정 임계치(Th)보다 크면 결함으로 판정한다. 그리고, 비교 결과가 출력된다. 비교 결과는 기억 장치(109), 모니터(117), 메모리(118) 혹은 프린터(119)로부터 출력되면 된다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 따르면 전자빔에 의한 멀티빔(20)을 이용한 패턴 검사에서 멀티빔 검사에 의해 발생하는 왜곡(및 계조 오차)을 고정밀도로 보정할 수 있다. 따라서, 전자빔에 의한 멀티빔(20)을 이용한 패턴 검사에서 멀티빔 검사에 특유의 유사 결함을 저감시킬 수 있다. 특히, 각 빔의 빔 화상 하나하나에 대해 왜곡 보정을 행할 뿐만 아니라, 멀티빔(20) 전체의 조사 영역(34)에 대해 합성 영역(37) 단위로 왜곡 보정함으로써 고정밀도로 왜곡 보정을 할 수 있다. 또한, 왜곡 보정 후에 멀티빔(20) 전체의 조사 영역(34)에 대해 합성 영역(37) 단위로 계조 보정함으로써 고정밀도로 계조 보정을 할 수 있다. 또한, 계조 오차의 보정 잔차를 보정함으로써 한층 더 고정밀도로 계조 보정을 할 수 있다.
이상의 설명에서 각 '~ 회로' 및 '~ 부'는 처리 회로를 가지며, 그 처리 회로로서 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로 혹은 반도체 장치 등을 이용할 수 있다. 또한, 각 '~ 회로'는 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 이용해도 된다. 혹은, 상이한 처리 회로(별도의 처리 회로)를 이용해도 된다. 마찬가지로, 각 '~ 부'는 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 이용해도 된다. 혹은, 상이한 처리 회로(별도의 처리 회로)를 이용해도 된다. 프로세서 등을 실행시키는 프로그램은 자기 디스크 장치, 자기 테이프 장치, FD 혹은 ROM(리드 온리 메모리) 등의 기록 매체에 기록되면 된다. 예를 들면, 위치 회로(107), 비교 회로(108), 전개 회로(111), 참조 회로(112), 개별 왜곡 보정 회로(140), 확대 왜곡 보정 회로(142), 계조 보정 회로(146) 등은 전술한 적어도 1 개의 회로로 구성되어도 된다. 마찬가지로, 위치 조정부(58), 판정부(60) 및 확대 왜곡 보정부(62) 등은 전술한 적어도 1 개의 회로로 구성되어도 된다.
이상, 구체예를 참조하여 실시 형태에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되지 않는다.
또한, 장치 구성 또는 제어 방법 등 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략하였으나, 필요한 장치 구성 또는 제어 방법을 적절히 선택하여 이용할 수 있다.
그 외에 본 발명의 요소를 구비하며 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 패턴 검사 방법 및 패턴 검사 장치는 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 몇 개의 실시 형태를 설명하였으나, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규 실시 형태는 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태 또는 그 변형은 발명의 범위 또는 요지에 포함되고, 또한 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 복수의 전자빔이 소정의 피치로 배치된 멀티빔을 이용해 복수의 도형 패턴이 형성된 피검사 기판 상을 주사하여, 상기 멀티빔이 조사된 것에 기인하여 상기 피검사 기판으로부터 방출되는 반사 전자를 포함하는 2 차 전자군을 검출하는 단계와,
    상기 멀티빔의 빔마다 상기 빔이 주사한 제1 영역에 대응되는 2 차 전자의 검출 신호로부터 얻어지는 제1 영역상의 왜곡을 개별적으로 보정하는 단계와,
    빔마다 개별적으로 상기 제1 영역상의 왜곡이 보정된 각 제1 영역상의 데이터를 이용하여 상기 제1 영역보다 큰 제2 영역 단위로 제2 영역상의 왜곡을 보정하는 단계와,
    상기 제2 영역상의 왜곡이 보정된 피검사 화상을 상기 피검사 화상과 동일한 영역의 참조 화상을 이용하여 비교하고, 결과를 출력하는 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 영역 단위로 제2 영역상의 계조 오차를 보정하는 단계를 더 가지는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 멀티빔을 이용해 교정 패턴이 형성된 교정 기판 상을 주사하여, 상기 멀티빔이 조사된 것에 기인하여 상기 교정 기판으로부터 방출되는 반사 전자를 포함하는 2 차 전자군을 검출하는 단계와,
    상기 멀티빔의 빔마다 상기 빔이 주사한 상기 제1 영역과 동일한 사이즈의 교정 기판 상의 제3 영역에 대응되는 2 차 전자의 검출 신호로부터 얻어지는 제3 영역상의 왜곡량을 개별적으로 측정하는 단계를 더 가지며,
    빔마다의 상기 제1 영역상은 측정된 상기 교정 기판 상의 대응되는 제3 영역상의 왜곡량을 이용하여 보정되는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 멀티빔을 이용해 상기 피검사 기판의 패턴 종류마다의 샘플 영역 상을 주사하여, 상기 멀티빔이 조사된 것에 기인하여 상기 피검사 기판으로부터 방출되는 반사 전자를 포함하는 2 차 전자군을 검출하는 단계와,
    상기 패턴 종류마다 또한 상기 멀티빔의 빔마다 당해 빔이 주사한 상기 제1 영역과 동일한 사이즈의 샘플 영역 상의 제3 영역에 대응되는 2 차 전자의 검출 신호로부터 얻어지는 제3 영역상의 계조치를 개별적으로 측정하는 단계를 더 가지며,
    상기 제2 영역상의 계조치는 동종의 패턴의 샘플 영역으로부터 얻어진 대응되는 복수의 제3 영역상의 계조치를 이용하여 보정되는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 피검사 화상과 대응되는 상기 참조 화상을 소정의 알고리즘으로 위치 조정을 행하는 단계와,
    상기 피검사 화상마다 상기 피검사 화상 내에서 1 개의 상기 제2 영역을 대표 포인트로서 선택하는 단계와,
    선택된 상기 대표 포인트 내의 모든 상기 제1 영역에 대해 상기 피검사 화상과 상기 참조 화상과의 계조차가 임계치보다 작은지의 여부를 판정하는 단계와,
    상기 대표 포인트로 선택된 상기 제2 영역에서의 모든 상기 제1 영역의 계조차가 상기 임계치보다 작아진 경우에, 선택된 상기 제2 영역에서의 각 제1 영역의 계조차의 통계값분을 상기 피검사 화상 내의 모든 제1 영역의 계조치에 대하여 오프셋하는 단계를 더 가지는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 대표 포인트로 선택된 상기 제2 영역에서의 어느 한 상기 제1 영역의 계조차가 상기 임계치보다 작지 않은 경우에, 상기 대표 포인트를 다시 선택하는 단계를 더 가지는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 영역 단위로 제2 영역상의 계조 오차를 보정하는 단계를 더 가지며,
    상기 위치 조정은 상기 계조 오차를 보정한 후에 행해지는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 계조 오차의 보정은 상기 제1 영역상의 왜곡을 개별적으로 보정한 후에 행해지는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 계조 오차의 보정은 상기 제2 영역상의 왜곡을 보정한 후에 행해지는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  10. 복수의 도형 패턴이 형성된 피검사 기판을 재치하는 이동 가능한 스테이지와,
    상기 피검사 기판에 복수의 전자빔이 소정의 피치로 배치된 멀티빔을 조사하는 전자빔 컬럼과,
    상기 멀티빔을 이용해 상기 피검사 기판 상을 주사하여, 상기 멀티빔이 조사된 것에 기인하여 상기 피검사 기판으로부터 방출되는 반사 전자를 포함하는 2 차 전자군을 검출하는 검출기와,
    상기 멀티빔의 빔마다 상기 빔이 주사한 제1 영역에 대응되는 2 차 전자의 검출 신호로부터 얻어지는 제1 영역상의 왜곡을 개별적으로 보정하는 제1 보정 처리 회로와,
    빔마다 개별적으로 상기 제1 영역상의 왜곡이 보정된 각 제1 영역상의 데이터를 이용하여 상기 제1 영역보다 큰 제2 영역 단위로 제2 영역상의 왜곡을 보정하는 제2 보정 처리 회로와,
    상기 제2 영역상의 왜곡이 보정된 피검사 화상을 상기 피검사 화상과 동일한 영역의 참조 화상을 이용하여 비교하는 비교 처리 회로
    를 구비한 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.

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