WO2011102511A1 - 回路パターン検査装置 - Google Patents

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WO2011102511A1
WO2011102511A1 PCT/JP2011/053686 JP2011053686W WO2011102511A1 WO 2011102511 A1 WO2011102511 A1 WO 2011102511A1 JP 2011053686 W JP2011053686 W JP 2011053686W WO 2011102511 A1 WO2011102511 A1 WO 2011102511A1
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scanning
inspection
stage
electron beam
region
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PCT/JP2011/053686
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山本　琢磨
広井　高志
祐介 大南
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the present invention relates to a defect inspection technique for a substrate having a fine circuit pattern such as a semiconductor device or a liquid crystal device, and more particularly to a defect inspection technique for a pattern on a substrate typified by a semiconductor wafer in the course of manufacturing a semiconductor device.
  • a semiconductor device is manufactured by repeating a process of transferring a circuit pattern formed on a photomask on a semiconductor wafer by lithography and etching.
  • the quality of the lithography process and the etching process, the generation of foreign matter, and the like greatly affect the yield of the semiconductor device. Therefore, various devices (circuit pattern inspection devices) for inspecting defects existing in the circuit pattern on the semiconductor wafer in the manufacturing process are used to detect such abnormalities and defects in the manufacturing process early or in advance. ing.
  • an optical defect inspection device that irradiates a semiconductor wafer with light and compares the same kind of circuit patterns of multiple LSIs using an optical image, and a semiconductor particle is irradiated with a charged particle beam such as an electron beam.
  • An electron beam type defect inspection apparatus that detects the generated secondary electrons and reflected electrons, images the signals, and detects defects has been put into practical use.
  • the electron beam type defect inspection apparatus performs defect inspection by comparing SEM (scanning electron microscope) images.
  • SEM scanning electron microscope
  • the stage is moved stepwise and repeated, and an electron beam is scanned two-dimensionally at each stage stop position, and the stage is scanned and moved in one direction at a constant speed.
  • the latter method having excellent throughput is mainly used.
  • a non-patent document 1, a non-patent document 2, a patent document 1, and a patent document 2 are irradiated with an electron beam 100 times or more (10 nA or more) of a normal SEM.
  • a method is disclosed in which any of the generated secondary electrons, reflected electrons, and transmitted electrons is detected, and an image formed from the signal is compared and inspected between adjacent identical patterns.
  • the direction of the circuit pattern (particularly the longitudinal direction of the pattern) contained in many areas where defects are likely to occur, such as peripheral circuits near the upper and lower ends of the memory mat and peripheral circuits near the left and right edges toward the wafer Each may be different. In such a case, the optimum beam scanning direction for inspecting the corresponding area is different.
  • an electron beam irradiation area called swath which will be described later, is set and a wafer image is acquired, so the degree of freedom in setting the inspection area is limited. Furthermore, since the inspection cannot be performed by changing the beam scanning direction for each inspection region, the inspection is performed in a beam scanning direction that is not optimal depending on the inspection region.
  • a step-and-repeat inspection apparatus has a relatively large degree of freedom in setting an inspection region, but is not practical in terms of throughput. For this reason, the conventional circuit pattern inspection apparatus has a problem that it is difficult to efficiently inspect a region where defects are likely to occur.
  • An object of the present invention is to provide a circuit pattern inspection apparatus capable of efficiently acquiring an image of an arbitrary inspection area set in a swath in a circuit pattern inspection apparatus of a stage continuous movement method.
  • the above-described problem is solved by introducing two-dimensional beam deflection control in the circuit pattern inspection of the stage continuous movement method, which has been conventionally performed only for one-dimensional scanning.
  • the electron beam deflection control in the first direction parallel to the moving direction of the stage and the electron beam deflection control in the second direction crossing the first direction are used in combination. It is possible to acquire an image of an arbitrary inspection area set in the swath.
  • the electron beam deflection signal waveforms in the first and second directions are based on the inspection conditions (scanning conditions of the electron beam such as the size of the region to be inspected, the beam deflection frequency, the number of integrated frames, the presence / absence of pre-scanning, etc.) ).
  • the image other than the inspection area may not be taken, but preferably, the deflection control of the electron beam is performed so as to obtain an image of only the set inspection area.
  • the present invention it becomes possible to selectively inspect a region such as a pattern boundary of a semiconductor wafer where defects are likely to occur in the manufacturing process of the semiconductor wafer (substrate), thereby realizing efficient inspection of the semiconductor wafer. .
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a circuit pattern inspection apparatus according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an inspection region, an X deflection signal, and a Y deflection signal in the circuit pattern inspection apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating electron beam scanning in an inspection region in the circuit pattern inspection apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an inspection region, an X deflection signal, and a Y deflection signal in the circuit pattern inspection apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating electron beam scanning in an inspection region in the circuit pattern inspection apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an inspection region, an X deflection signal, and a Y deflection signal in the circuit pattern inspection apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating electron beam scanning in an inspection region in the circuit pattern inspection apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an inspection region, an X deflection signal, and a Y deflection signal in the circuit pattern inspection apparatus according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating electron beam scanning in an inspection region in the circuit pattern inspection apparatus according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an inspection region, an X deflection signal, and a Y deflection signal in the circuit pattern inspection apparatus according to the fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an inspection region, an X deflection signal, and a Y deflection signal in the circuit pattern inspection apparatus according to the sixth embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an inspection region, an X deflection signal, and a Y deflection signal in the circuit pattern inspection apparatus according to the seventh embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating electron beam scanning in an inspection region in the circuit pattern inspection apparatus according to the seventh embodiment.
  • the moving direction of the stage is defined as the X-axis direction
  • the direction perpendicular to the moving direction of the stage within the wafer surface is defined as the Y-axis direction.
  • the leftward direction is the ⁇ X direction
  • the rightward direction is the + X direction
  • the upward direction is the + Y direction
  • the downward direction is the ⁇ Y direction.
  • FIG. 2A is a diagram showing a trajectory of an irradiation electron beam on a wafer.
  • the irradiation electron beam 21 is applied to the wafer 22 while being continuously scanned in the Y direction by a deflector (not shown).
  • the stage not shown in the figure moves in the ⁇ X direction, and the wafer 22 is moved in the ⁇ X direction as indicated by the arrow 23, so that the irradiation electron beam 21 is moved along the locus indicated by the arrow 24. 22 is irradiated.
  • FIG. 2B is a diagram showing a part of the inspection area on the wafer and an X deflection signal and a Y deflection signal for scanning the irradiation electron beam.
  • an area corresponding to the locus drawn by the irradiation electron beam on the wafer is called a swath.
  • the single operation of the stage refers to the continuous movement of the stage from the stationary state to the longitudinal direction of the swath until the movement is finished with respect to a certain swath.
  • swath irradiating a region corresponding to a swath with an electron beam
  • the swath 25 includes a plurality of inspection areas 26a, 26b, and 26c.
  • the X deflection signal 28 is a signal for scanning the irradiation electron beam in the X direction
  • the Y deflection signal 29 is a signal for scanning the irradiation electron beam in the Y direction.
  • the vertical axis of the illustrated X deflection signal and Y deflection signal corresponds to the deflection voltage of the deflector
  • the horizontal axis corresponds to the position in the X direction.
  • the width of the swath 25 (the length in the Y direction in the case of FIG. 2B) corresponds to the scanning width of the one-dimensional scanning of the electron beam.
  • the irradiation position of the electron beam when the X deflection signal 28 and the Y deflection signal 29 are zero is on the wafer along the dotted line 27 indicating the center of the swath 25 from the ⁇ X direction to the + X direction (left side of FIG. 2B). Move to the right).
  • the “irradiation position of the electron beam when the X deflection signal and the Y deflection signal are zero” that is, the projection position on the sample of the central axis (electron beam optical axis) of the electron optical column provided in the inspection apparatus. This is referred to as “electron beam reference position”.
  • an X deflection signal 28 and a Y deflection signal 29 indicate the deflection signal amounts of the deflector in the X direction and the Y direction corresponding to the position of the swath 25, respectively.
  • the X deflection signal 28 in the direction parallel to the stage moving direction (X direction) is always zero in one swath. Therefore, the irradiation electron beam is deflected only by the Y deflection signal 29 in the direction perpendicular to the stage moving direction (Y direction), and continuously scans the wafer.
  • the relationship between the stage speed and the deflection speed of the irradiation electron beam will be described.
  • the irradiation electron beam makes one round trip in the scanning direction of the one-dimensional scanning (the Y direction in FIG. 2B), That is, it is only necessary to move the stage by the length of one scanning line in the stage moving direction (that is, one pixel) during the time required for scanning one scanning line.
  • the time required for the primary charged particle beam to scan one scanning line is equal to 1 / f where f is the deflection frequency of the deflector.
  • image data for one scanning line per 1 / f time is output from a secondary electron or reflected electron detector provided in the inspection apparatus. Therefore, 1 / f is equal to the image detection time for one line, and in the stage continuous movement type inspection apparatus, the stage speed is normally set to a speed that can move by one pixel size in the time of 1 / f. .
  • the upper stage speed is referred to as a normal stage speed synchronized with the beam scanning, and is represented by the symbol V 0 .
  • the defects generated in the semiconductor chip tend to concentrate on a part of the area such as the edge of the memory mat. Therefore, if a location where a defect occurs is assumed in advance and only an image in a target area can be acquired and inspected, the burden of image processing can be reduced and more efficient inspection can be performed.
  • the beam deflection control of this embodiment forms a basic form of beam deflection control of each embodiment described below.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an electron beam type wafer inspection apparatus which is an example of a circuit pattern inspection apparatus according to the present embodiment.
  • the main body of the electron beam type wafer inspection apparatus includes a column 1 which is an electron optical system, and an XY stage 2 on which a wafer (substrate) 8 is placed.
  • the column 1 serves as an electron beam scanning unit that irradiates and scans the wafer 8 with an electron beam.
  • a circuit pattern is formed on the wafer 8.
  • the electron beam wafer inspection apparatus further includes a beam scanning controller 11, a stage controller 12, and an image processing unit 13.
  • the column 1 includes an electron gun 3 that generates an irradiation electron beam (hereinafter also simply referred to as “electron beam”) 9, a condenser lens 4 and an objective lens 5 for converging the irradiation electron beam 9 and irradiating the wafer 8, and irradiation.
  • a deflector 6 for scanning the electron beam 9 with respect to the wafer 8 and a secondary electron detector 7 for detecting secondary electrons 10 generated from the wafer 8 by the irradiation electron beam 9 are provided.
  • the deflector 6 deflects the irradiation electron beam 9 in accordance with signals (X deflection signal and Y deflection signal) from the beam scanning controller 11 to scan the wafer 8.
  • the XY stage 2 moves in accordance with a signal from the stage controller 12 and moves the wafer 8 relative to the column 1.
  • the beam scanning controller 11 has a built-in sequencer that generates signal patterns of X deflection signals and Y deflection signals corresponding to each scanning pattern, and transmits the generated X deflection signals and Y deflection signals to the deflector 6. Control of scanning and deflection of the irradiation electron beam 9 is performed.
  • the stage controller 12 transmits a signal to the XY stage 2 and controls movement of the XY stage 2.
  • a signal from the secondary electron detector 7 is sent to the image processing unit 13.
  • the image processing unit 13 links the signal from the secondary electron detector 7 with the position information from the beam scanning controller 11 and the stage controller 12 and executes image processing for defect detection. Specifically, the image processing unit 13 images the signal from the secondary electron detector 7 for a certain circuit pattern, compares this image with an image formed from another identical circuit pattern, and calculates the circuit from the comparison result. Detect pattern defects.
  • the beam scanning controller 11, the stage controller 12, and the image processing unit 13 are controlled by the control PC.
  • the control PC 14 is provided with a screen display means and a pointing device such as a mouse, and a setting screen for inputting various setting conditions for operating the apparatus is displayed on the screen display means.
  • the apparatus operator sets and registers various types of information necessary for inspection, such as setting of the inspection area, via the setting screen.
  • FIG. 3A is a diagram showing an example of an X deflection signal and a Y deflection signal for scanning a swath set on a wafer and an irradiation electron beam.
  • the vertical axis of the X deflection signal and Y deflection signal shown in the figure is the deflection voltage.
  • the horizontal axis is indicated by the X-direction position on the inspection area in order to correspond to the X-direction position of the swath, but the time information is also shown for easy understanding.
  • the inspection areas 32, 33, 34, and 35 are set on the swath 31.
  • the inspection areas 32, 33, 34, and 35 are assumed to be rectangular.
  • the scanning speed (pixel sampling frequency) of the irradiation electron beam is constant, and the stage speed is also synchronized with the scanning speed.
  • the moving direction of the stage is in the ⁇ X direction as indicated by the white arrow, and the wafer is moved from the + X direction side to the ⁇ X direction side.
  • Swath 31 is executed by one operation of the stage. Since the stage moves in the ⁇ X direction, the electron beam reference position moves from the ⁇ X direction to the + X direction (left to right in FIG. 3A) on the wafer along the dotted line 36 indicating the center of the swath 31.
  • Arrows in the inspection areas 32, 33, 34, and 35 indicate the scanning direction of the irradiation electron beam. In the inspection areas 32 and 34, an electron beam is scanned in the direction perpendicular to the stage movement direction (Y direction), and in the inspection areas 33 and 35, the electron beam is scanned in a direction parallel to the stage movement direction (X direction).
  • the above setting of the scanning direction is merely an example, and the scanning direction can be arbitrarily set in each inspection region. For example, an electron beam may be scanned in the X direction in the inspection region 32, or an electron beam scan in the Y direction may be performed in the inspection region 35.
  • the X deflection signal 37 is positive when the irradiation electron beam swings in the + X direction (right direction in FIG. 3A), and the Y deflection signal 38 is positive when the irradiation electron beam swings in the + Y direction (upward direction in FIG. 3A).
  • the X deflection signal 37 is positive when the irradiation electron beam swings in the + X direction (right direction in FIG. 3A)
  • the Y deflection signal 38 is positive when the irradiation electron beam swings in the + Y direction (upward direction in FIG. 3A).
  • the electron beam scanning in the inspection region 32 is started.
  • the inspection region 32 is set below the swath 31 (end in the ⁇ Y direction), and the scanning direction of the electron beam is set to the Y direction.
  • the signal waveform of the Y deflection signal 38 is changed from a center point of the swath 31 to a scanning start point (in the inspection region 32), with a signal pattern having an amplitude such that the scanning width is the length in the Y direction of the inspection region 32.
  • the signal waveform is obtained by adding the offset signal in the minus direction for the lower left corner). Since scanning in the X direction is not performed, the X deflection signal 37 is constant.
  • Electron beam irradiation position at time t 2 is electron beam scanning of the examination region 32 and reaches the position X2 ends.
  • FIG. 3B shows electron beam scanning in the inspection region 33.
  • the electron beam is scanned in the order of arrows 39a, 39b, 39c, and 39d from the lower side of the inspection region 33.
  • the electron beam scanning indicated by arrow 39a, the time t 3, the electron beam reference position is located on a position X3. Therefore, the X deflection signal 37 corresponding to the arrows 39a to 39d is monotonic in the -X direction in synchronization with the stage speed of the sawtooth waveform deflection signal having a signal amplitude corresponding to the X direction size (X4-X3) of the region 33.
  • the reduced signal pattern is added.
  • the rising edge of the sawtooth waveform is electron beam scanning in the + X direction, and the falling edge is back deflection in the stage movement direction ( ⁇ X direction).
  • the scanning start position of the next scanning line 39b is made to coincide with the position X3 on the wafer by beam deflection (backward deflection) in the same direction as the stage moving direction.
  • beam deflection in the + X direction is necessary because the stage moving distance during the beam deflection execution time in the + X direction is about one pixel size and the stage speed is slow. This is because even if the stage moves in a state where beam deflection in the direction is stopped, scanning for the size 33 in the X direction (X4 ⁇ X3) of the region 33 cannot be completed.
  • Y deflection signal 37 when the scanning of the arrow 39a at time t 3 is started, Y deflection signal 37, the size of which corresponds to the location of the Y-direction of the arrow 39a (distance between the center line 36 of the swath 31 and arrow 39a) A positive offset signal is applied. Further, since the beam deflection in the Y direction is not performed during the scanning of the arrow 39a, the Y deflection signal 37 is constant while the electron beam is scanning on the arrow 39a. When the X-direction beam deflection of the arrow 39a is completed, the beam irradiation position is shifted upward in accordance with the Y coordinate position of the arrow 39b that is the next scanning line.
  • the signal waveform of the Y deflection signal 37 has a stepped signal pattern as shown in FIG. 3A.
  • the Y deflection signal 37 is returned to zero. If the number of scanning lines increases, the stepped signal pattern shown in FIG. 3A approaches a linear function-like signal pattern that monotonously increases or monotonously decreases.
  • the inspection area 34 is scanned in the same manner as the inspection area 32 having the same scanning direction of the irradiation electron beam, and the inspection area 35 is scanned in the same manner as the inspection area 33 having the same scanning direction of the irradiation electron beam. Therefore, detailed description is omitted.
  • a stage continuous circuit pattern inspection apparatus capable of inspecting an arbitrary area of a wafer can be realized.
  • the description has been made on the assumption that images of the swaths 31 other than the inspection areas 32 to 35 are not acquired.
  • the scanning area is acquired while acquiring images of portions other than the inspection areas. It is also possible to obtain an image of each inspection area by switching the scanning direction when the inspection area reaches each inspection area.
  • the beam deflection control when the stage speed is synchronized with the beam scanning speed has been described.
  • the stage speed is increased and the region not irradiated with the electron beam is skipped. If such an inspection can be performed, it is very advantageous for speeding up the inspection.
  • FIG. 1 is appropriately referred to in the following description.
  • FIG. 4A shows a configuration example of X deflection signals and Y deflection signals that enable swaths set on the wafer and high-speed stage movement, and also shows the arrangement of scanning lines in the inspection region shown in FIG. 4B. A schematic diagram is shown respectively.
  • a plurality of inspection areas 42, 43, 44, 45 are set in the swath 41.
  • the inspection area setting conditions such as arrangement and shape are the same as those in the inspection areas 32 to 35 described in the first embodiment.
  • the electron beam scans in the direction perpendicular to the stage moving direction (Y direction).
  • the electron beam is scanned in the direction parallel to the stage moving direction (X direction).
  • the moving direction of the stage is also in the ⁇ X direction as in the first embodiment. Therefore, the wafer is moved from the + X direction side to the ⁇ X direction side.
  • the electron beam is not irradiated to the areas other than the inspection areas 42, 43, 44, and 45. Accordingly, since the region not irradiated with the electron beam is included, the “swath” of the present embodiment is different from the conventional “swath”, and the beam is in the direction intersecting the stage moving direction (for example, Y direction in FIG. 4A).
  • a deflection width a movement width of the electron beam, which is different from the scanning width
  • the swath width that can be set is limited by the maximum field size of the electron optical column (maximum deflection length within the range where the off-axis aberration can be ignored), and multiple inspection areas can be created by moving the stage once.
  • the optimal swath for inspection is determined by the apparatus based on the inspection area set by the apparatus operator and the set value of the beam change width. Calculated automatically.
  • the stage speed is set to be higher than the normal synchronization speed (for example, V; V> V 0 ).
  • the stage speed and the beam scanning speed that is, the deflection frequency of the deflector 6
  • the beam deflection starts when the electron beam reference position reaches the end of each scanning area, for example, the position X1 or X3.
  • the scanning start position on the inspection area coincides with the beam deflection start time.
  • the stage speed and the beam scanning speed are asynchronous, and when the beam deflection start time is set in accordance with the synchronization time of the electron beam reference position and the scanning start position on the inspection area, as in FIG. 3A.
  • a situation occurs in which the electron beam scanning does not end between the time when the electron beam reference position passes the left end of the inspection region and the time when the electron beam reference position passes the right end of the inspection region.
  • the actual time that the electron beam actually scans the inspection region (the time obtained by dividing the total scanning distance in the inspection region by the scanning speed) is the time necessary for image acquisition and cannot be increased or decreased.
  • the distance that the wafer moves during the beam scanning time is longer than the length of the inspection area in the stage movement direction because of the asynchronous high-speed stage movement. Therefore, the beam deflection start time is set forward according to the beam scanning speed, and the end time is set backward.
  • the positional deviation between the electron beam reference position and the inspection region (position where the electron beam should be scanned originally) due to the shift of the start time and the end time is absorbed by beam deflection in the X direction. Beam deflection control based on this concept makes it possible to acquire an image of a necessary area while moving the stage at high speed.
  • the inspection area 42 is an inspection area set so as to contact the lower end of the swath 41, and the scanning direction is the Y direction. Therefore, the beam deflection start time t 1 of the Y deflection signal 48 when scanning the inspection area 42 is set before the time t 2 when the electron beam reference position passes the left end X 2 of the inspection area 42. At this time, on the actual wafer, the electron beam reference position is present at a position X1 that is shifted to the near side ( ⁇ X direction side) from the left end X2 of the inspection region.
  • the deviation between the electron beam reference position generated at this time and the right end X3 of the inspection area 42 corresponds to the deflection length (X4-X3), and the polarity is offset by superimposing an offset in the ⁇ X direction on the X deflection signal 47. It will be resolved.
  • the X deflection signal 47 after the offset is superimposed at time t 1, the signal for correcting the difference between the electron beam reference position and the scanning target position within the examination region 42 is continuously added. Since the amount of positional deviation between the electron beam reference position and the position where the beam should be irradiated originally varies depending on the elapsed time between the stage speed and the beam scanning speed, the correction amount of the X deflection signal 47 is determined by inspection. As the scanning of the region 42 progresses, it decreases monotonously. Considering the distance dimension, moving the beam deflection start time forward is equivalent to starting electron beam scanning with a margin of a certain distance, but the stage speed is larger than the beam scanning speed, so the stage moves.
  • the movement of the beam irradiation position due to gradually catches up with the movement of the electron beam reference position by beam scanning, and at some point the margin is exhausted and becomes zero.
  • the movement of the electron beam reference position by the beam scanning is gradually separated from the movement of the beam irradiation position by the stage movement, and the electron beam reference position should be originally irradiated with the position X4 at the beam deflection end time. It is pulled away from the position X3 to the right side (rear in the stage movement direction).
  • the beam deflection is controlled so that the position where the above-mentioned distance margin is exhausted (that is, the position where the beam irradiation position that should be scanned and the electron beam reference position match) is the center of the inspection region 42.
  • Conditions are set. That is, on the left side of the inspection area 42, the target scan line is always on the right side of the electron beam reference position, and on the right side of the inspection area 42, the target scan line is always on the left side of the electron beam reference position. Become. Therefore, the correction amount of the X deflection signal 47 is always positive on the left side of the inspection region 42, and the correction amount of the X deflection signal 47 is always negative on the right side of the inspection region 42.
  • the relative relationship between the positions X1 and X4 and the positions X2 and X3 becomes symmetric, and the timing control of the X deflection signal and the Y deflection signal becomes very simple. As a result, it is possible to easily realize the bi-directional inspection by moving the stage in the ⁇ X directions, and to optimize the inspection speed.
  • the positions X1 and X4 can be calculated based on the following relationship.
  • the inspection region 42 is scanned from the position X2 to the position X3 at the normal stage speed.
  • the ratio ⁇ between the stage moving speed V and the normal stage speed V 0 is referred to as a stage moving speed coefficient.
  • the inspection area 43 is an inspection area set so as to be in contact with the upper end portion of the swath 41, and the scanning direction is the X direction, but the basic concept of the beam deflection control is the same as in the case of the inspection area 42. .
  • the beam deflection start time t 5 of the X deflection signal 47 and the Y deflection signal 48 is set before the time t 6 when the electron beam reference position passes the left end X 2 of the inspection region 43, and the X deflection signal 47 and Y beam deflection end time t 8 of the deflection signal 48 is also set to after time t 7 an electron beam reference position passes the position X7 is a right end of the inspection region 43.
  • FIG. 4B schematically shows electron beam scanning in the inspection region 43.
  • the electron beam is scanned in the order of arrows 49a, 49b, 49c, and 49d.
  • the XY deflection signals corresponding to the arrows 49a to 49d are basically signals having a sawtooth waveform in the scanning direction and a stepped waveform in the direction intersecting the scanning direction.
  • This pattern is a sawtooth waveform deflection signal having a signal amplitude corresponding to the X direction size (X7-X6) of the region 43, and a shape in which a monotonously decreasing signal pattern in the -X direction synchronized with the stage speed is added.
  • the rising edge of the sawtooth waveform is electron beam scanning in the + X direction, and the falling edge is back deflection in the stage movement direction ( ⁇ X direction).
  • the electron beam reference position is located at a position X5, than the left end of the inspection region 43 to the electron beam is scanned original (position X6) Only (X6-X5) is on the left. Therefore, the X deflection signal 47, at time t 5 (X6-X5) corresponding deflection voltage is added.
  • the electron beam scanning indicated by the arrow 49a is performed when the X deflection signal 47 corresponding to the signal amplitude corresponding to the X direction size (X7-X6) of the region 43 rises starting from this state. Thereafter, the signal pattern falls by the amount corresponding to the signal amplitude corresponding to the return deflection, and thereafter the rise and fall are repeated continuously, whereby the electron beam scanning of the scanning lines indicated by the arrows 49b to 49d is executed.
  • the Y deflection signal 48 is a stepped signal pattern having an increment in the + Y direction synchronized with the rise of the X deflection signal 47 and a horizontal component synchronized with the beam deflection time in the + X direction. Become.
  • the signal rise of the X deflection signal 47 and the rise of the increment of the Y deflection signal 48 are not strictly synchronized, but may be considered to be roughly synchronized if detailed time control is ignored.
  • the inspection area 44 is scanned in the same procedure as the inspection area 42 in which the scanning direction of the irradiation electron beam is the same.
  • the inspection area 45 is scanned in the same procedure as the inspection area 43 in which the scanning direction of the irradiation electron beam is the same.
  • the magnitude of the offset signal added to the Y deflection signal 48 is It is necessary to change according to the position of the inspection areas 44 and 45 in the Y direction.
  • position information such as the positions X2, X3, X6, and X7 is an amount determined by the wafer to be inspected, and the stage movement speed coefficient ⁇ indicates how much high-speed inspection is performed. The amount is determined by the information of whether or not. Therefore, when the above beam deflection control is installed in the apparatus, information corresponding to the above positions X2, X3, X6, X7 and ⁇ (or information for calculating them) is supplied from the control PC 14 by the apparatus operator. Based on the input on the setting screen, the control information such as the positions X1, X4, X5, and X8 is calculated by the control PC.
  • the beam scanning controller 11 and the stage controller 12 control the voltage and timing control of the XY deflection signal or the stage speed based on the control information of the positions X1, X4, X5, and X8 calculated by the control PC.
  • the inspection apparatus realizes a circuit pattern inspection apparatus capable of significantly increasing the inspection speed as compared with the prior art while maintaining the effect of the first embodiment that an arbitrary area of a wafer can be inspected. .
  • FIG. 1 is appropriately referred to in the following description.
  • FIG. 5A is a diagram showing an X deflection signal and a Y deflection signal for scanning the memory mat of the wafer, its peripheral circuit region, and the irradiation electron beam.
  • a chip formed on the wafer is provided with a region in which memory cells called memory mats are regularly arranged.
  • a region called a peripheral circuit unit is further provided around the memory mat.
  • 5A includes a memory mat 52, a peripheral circuit region 53 disposed between the upper and lower sides (Y direction) of the memory mat 52, and a peripheral circuit region 54 disposed between the left and right sides (X direction).
  • a schematic diagram when swath is set is shown. It is assumed that the swath width (the length in the direction intersecting the stage moving direction) is set in advance by the operator according to the width of the memory mat via the setting screen described in the first embodiment. Further, the moving direction of the stage is the ⁇ X direction as in the first and second embodiments, and the beam scanning speed (pixel sampling frequency) is not changed while the stage is moving.
  • the peripheral circuit region 54 has a longer region length in the direction perpendicular to the stage movement (Y direction) than the peripheral circuit region 53, so the time required for the electron beam to reciprocate each region is:
  • the peripheral circuit area 54 is larger than the peripheral circuit area 53.
  • the stage speed is set to a speed at which the electron beam can move by one pixel size while reciprocating one scanning line. Accordingly, the stage speed that can be set for the inspection of the peripheral circuit area 54 is slower than the stage speed that can be set for the inspection of the peripheral circuit area 53.
  • the stage speed is set to the slower speed, and the scanning of the peripheral circuit area 53 is performed between electron beam scans. Therefore, the stage speed must be matched with the scanning speed of the electron beam.
  • this method is not preferable because the inspection speed is reduced by the waiting time.
  • the scanning direction is changed (direction intersecting the longitudinal direction) according to the shape (longitudinal direction) of the peripheral circuit regions 53 and 54, and the deflection signal waveform is adapted to each peripheral circuit region.
  • the scanning direction is set to the Y direction for the peripheral circuit region 53 whose longitudinal direction is the stage moving direction, and the scanning direction is set to the peripheral circuit region 54 whose longitudinal direction intersects the stage moving direction.
  • the stage speed is obtained as (X5 ⁇ X1) / (T1 + T2), and the peripheral circuit region 53 is adjusted according to the time for which the electron beam reference position moves by the combined distance of the peripheral circuit region 53 and the peripheral circuit region 54.
  • the electron beam scanning of the peripheral circuit region 54 is finished.
  • T1 and T2 are times required to scan one of the peripheral circuit regions 53 and 54 with the irradiation electron beam, respectively.
  • the stage speed is lower than the electron beam scanning speed for the peripheral circuit region 53, and the stage speed is electron beam scanning for the peripheral circuit region 54. Be faster than speed. Therefore, the same situation as in the second embodiment occurs in the peripheral circuit region 54, and the opposite situation in the second embodiment occurs in the peripheral circuit region 53. Therefore, as in the second embodiment, the beam deflection start time is moved forward and the end time is moved backward, and the beam deflection start time is moved backward for the peripheral circuit region 53.
  • the inspection is executed by performing beam deflection control so that the end time is advanced.
  • FIG. 5B is a diagram showing electron beam scanning of the peripheral circuit region 53 and the peripheral circuit region 54 of the memory mat 52 of the swath 51.
  • the electron beam scanning of the peripheral circuit region 53 will be described.
  • scanning of the peripheral circuit region 53 is started at the scanning start position X2
  • the electron beam in the peripheral circuit region 53 is scanned in the order of arrows 58a, 58b, 58c, 58d, 58e, and 58f.
  • the inspection apparatus When performing the scanning indicated by the arrow 58a, the inspection apparatus starts beam deflection when the electron beam reference position reaches the position X2 (time t 2 ).
  • the electron beam reference position is (X2-X1) on the right side of the left end (position X1) of the peripheral circuit region 53 that should originally be irradiated with the electron beam. Accordingly, an offset signal in the minus direction is added to the X deflection signal 56 corresponding to the arrow 58a by a deflection amount corresponding to the distance of (X2-X1).
  • the offset in the negative direction due to the X deflection signal 56 gradually decreases, and the offset is zero at the position where the scanning is completed up to the center of the peripheral circuit region 53. It becomes. Thereafter, the offset in the plus direction gradually increases, and a plus deflection amount corresponding to the distance (X4 ⁇ X3) is added to the X deflection signal 56 as an offset at the scanning end position X3.
  • the Y deflection signal 57 is added to the sawtooth waveform signal for scanning in the Y direction in the plus direction corresponding to the scanning position in the Y direction.
  • the signal is added with the offset.
  • the beam deflection control similar to the arrow 58a is performed, and the other peripheral circuit region 53 is scanned.
  • the electron beam reference position is (X4-X3) on the left side ( ⁇ X direction) from the left end (X4) of the peripheral circuit region 54.
  • the X deflection signal 56 corresponding to the arrow 59g starts with a positive offset amount corresponding to (X4 ⁇ X3) and has a signal amplitude corresponding to the X direction size (X5 ⁇ X4) of the peripheral circuit region 54. .
  • the X deflection signal 56 for the previous scanning line is equivalent to the amount of stage movement from the start of scanning indicated by the arrows 59g to 59h, which are the previous scanning lines, respectively. Starts from the minus side.
  • the electron beam reference position is (X6-X5) on the right side (+ X direction) from the right end (X5) of the peripheral circuit region 54. Therefore, the scanning of the irradiation electron beam indicated by the arrow 59j starts from a negative offset amount corresponding to (X6-X4) and ends with a negative deflection amount corresponding to (X6-X5). It becomes.
  • an offset signal corresponding to the scanning position in the Y direction of the electron beam indicated by the arrows 59g, 59h, 59i, and 59j is added to the Y deflection signal 57.
  • the signal waveform of the Y deflection signal 57 is a stepped waveform similar to those of the first and second embodiments, but is illustrated by a straight line in FIG.
  • the control PC 14 can determine the longitudinal direction of each inspection region pattern from the image (or design information) of each inspection region acquired in advance, and can determine the scanning direction based on the determination result. is there.
  • the beam scanning controller 11 and the stage controller 12 control the voltage and timing control of the XY deflection signal, or the stage speed based on the control information such as the scanning direction and the positions X1, X4, X5, and X8 calculated by the control PC 14. To do.
  • an inspection apparatus capable of performing inspection without waiting time without changing a control operation that causes a reduction in throughput such as changing the stage speed or changing the beam scanning speed during the inspection is realized.
  • the irradiation electron beam is scanned in two directions, the X direction and the Y direction, but the scanning direction is not limited to these two directions. For example, you may scan in the direction of 45 degrees with respect to the X direction.
  • FIG. 1 will be referred to as appropriate in the following description. Further, since the basic preconditions are the same as before, the same description will not be repeated.
  • FIG. 6A is a diagram showing a mat peripheral portion of a memory mat of a wafer and an X deflection signal and a Y deflection signal for scanning an irradiation electron beam.
  • a memory mat 62 is arranged on the wafer, and a mat outer peripheral portion 63 in the memory mat 62 is an inspection region.
  • the swath 61 includes a memory mat 62 array including a mat outer periphery vicinity portion 63.
  • the stage speed is determined by the following method.
  • a position X6 is a position at the right end (+ X direction) of the mat outer peripheral vicinity 63, and (X9 ⁇ X6) is an interval of the memory mat 62.
  • the positions X7 and X8 are determined based on the memory mat interval (X9-X6) and the width of the memory mat 62 in the X direction (X6-X2).
  • ⁇ is a distance for taking a preparation time required from the end of scanning of a certain inspection area (mat outer periphery vicinity 63) to the start of scanning of the next inspection area (mat outer periphery vicinity 63). It is sufficiently smaller than the interval (X9-X6).
  • the time T required to scan the entire inspection region is calculated from the size of the inspection area and the electron beam scanning conditions, and the stage speed is obtained by the calculation formula (X6-X1) / T. .
  • (X9 ⁇ X8) (X2 ⁇ X1) from the repeatability of the pattern.
  • FIG. 6B is a diagram showing electron beam scanning of the vicinity 63 of the outer periphery of the mat of the memory mat 62 of the swath 61.
  • the electron beam scanning of the mat outer periphery vicinity portion 63 will be described with reference to FIG. 6B.
  • the irradiation electron beam is scanned in the order of arrows 67a, 67b, 67c, 67d, 67e, 67f, 67g, and 67h. In this way, beam scanning is performed parallel to the mat boundary. In this case, since the number of beam scans in the entire inspection region is smaller than the beam scan perpendicular to the mat boundary, the total beam return time can be reduced to shorten the inspection time T.
  • Arrows 67a and 67b indicate scanning of the peripheral portion on the left side ( ⁇ X direction side) of the memory mat 62.
  • the X deflection signal 65 an offset signal for correcting the difference between the electron beam reference position and the scanning target position at the time of scanning of each irradiation electron beam is output.
  • the Y deflection signal 66 a scanning signal in the Y direction is output.
  • Arrows 67c and 67d indicate scanning of the peripheral portion on the lower side ( ⁇ Y direction side) of the memory mat 62.
  • the X deflection signal 65 a signal obtained by adding an offset signal for correcting a difference between the electron beam reference position and the scanning target position at the time of scanning of each irradiation electron beam to the scanning signal in the X direction is output.
  • the Y deflection signal 66 an offset signal corresponding to the scanning position in the Y direction is output.
  • Arrows 67e and 67f indicate scanning of the peripheral portion on the upper side (+ Y direction side) of the memory mat 62.
  • the X deflection signal 65 is a signal obtained by adding the scanning signal in the X direction and the offset signal.
  • As the Y deflection signal 66 an offset signal corresponding to the scanning position in the Y direction is output.
  • Arrows 67g and 67h indicate scanning of the peripheral portion on the right side (+ X direction side) of the memory mat 62.
  • the X deflection signal 65 an offset signal for correcting the difference between the electron beam reference position and the scanning target position at the time of scanning of each irradiation electron beam is output.
  • the Y deflection signal 66 a scanning signal in the Y direction is output.
  • an inspection apparatus capable of further increasing the speed is realized by shortening the time required for the beam swing back.
  • the irradiation electron beam is scanned in two directions of the X direction and the Y direction.
  • the scanning direction is not limited to these two directions, and is the same as in the third embodiment.
  • a configuration example of an inspection apparatus capable of adding frames of an image of an inspection area set during swath will be described.
  • the frame integration is to acquire a plurality of images for the inspection area and integrate the obtained images. Since the S / N of the image signal is improved by integration, a high-definition image is obtained, and the accuracy of defect detection is improved. Since a plurality of images are required for the same region, it is necessary to perform scanning for the same number of times for the same inspection region.
  • a stage continuous movement type inspection apparatus capable of satisfying the above constraints without changing the stage speed or changing the beam deflection frequency during the inspection will be described. For simplicity, it is assumed in the following description that the frame integration number is twice and the stage speed is a normal speed.
  • the setting of the frame integration number and the stage speed is not limited to this, and the frame integration number is not limited to this. It may be three times or more, or the stage speed may be asynchronous. Further, as in the embodiment described above, FIG. 1 is appropriately cited in the description of this embodiment, and the same description is not repeated for common portions.
  • each inspection area must be repeatedly scanned by the number of frames integrated without changing the stage speed or the beam deflection frequency.
  • the basic idea for realizing this is the same as in the second embodiment, and the beam deflection start time is set forward in accordance with the beam scanning speed, and the end time is set backward.
  • the beam deflection control of this embodiment will be described with reference to FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing an X deflection signal and a Y deflection signal for scanning a wafer inspection region and an irradiation electron beam.
  • the swath 71 is set to include a plurality of inspection areas 72, 73, 74, and 75.
  • the electron beam scanning directions of the inspection regions 72, 73, 74, and 75 are as indicated by arrows, respectively.
  • the electron beam reference position is located at the position X1, it is located than the position X2 to be scanned original (X2-X1) only the left (-X direction).
  • the X deflection signal 77 is added with a plus direction signal for correcting the positional deviation of (X2-X1).
  • a continuous signal for correcting the difference between the electron beam reference position and the scanning target position in the inspection area 72 is added to the X deflection signal 77, and at the same time, scanning in the Y direction is performed by the Y deflection signal 78 having a sawtooth waveform. Is called.
  • the inspection area 72 is continuously scanned as described above.
  • the Y deflection signal 78 in the inspection area 72 is set below the swath 71 (end in the ⁇ Y direction), it is a signal obtained by adding a negative offset to the continuous scanning signal.
  • the X deflection signal 77 is shifted to the minus side by an amount corresponding to the width (X4-X2) of the region 72 in the stage moving direction. . Thereafter, scanning is continuously performed again while adding a signal for correcting the difference between the electron beam reference position and the scanning target position in the inspection area 72 to the X deflection signal 77, and the right end (+ X of the inspection area 72 is detected at position X5. The second end of the region 72 is completed.
  • the scanning start position X6 is located on the left side ( ⁇ X direction) by (X7 ⁇ X6) from the left end (X7) of the inspection region 73. Therefore, the X deflection signal 77 is a deflection signal started from the plus direction by a deflection amount corresponding to (X7 ⁇ X6), and has a signal amplitude corresponding to the X direction size (X9 ⁇ X7) of the region 73. At this time, a positive signal is applied to the Y deflection signal 78 so that the lower end (end in the ⁇ Y direction) of the inspection area 73 on the upper side (+ Y direction side) of the swath 71 is scanned.
  • the scanning start position of the X deflection signal 77 is shifted to the minus side in accordance with the stage movement amount, and the inspection area 73 is scanned while increasing the positive signal applied to the Y deflection signal 78.
  • the upper end (the end in the + Y direction) of the inspection area 73 is scanned at a position X8 that is the midpoint of the X direction, and the first scan of the inspection area 73 is completed.
  • the Y deflection signal 78 is shifted to the negative side by an amount corresponding to the width of the inspection region 73 in the Y direction.
  • Scanning by the X deflection signal 77 is performed.
  • the scanning start position of the X deflection signal 77 is shifted to the minus side again in accordance with the amount of stage movement, and the inspection region 73 is scanned while increasing the plus signal applied to the Y deflection signal 78.
  • the second scan of the inspection area 73 is completed.
  • the inspection areas 74 and 75 may be scanned in the same manner as the inspection areas 72 and 73. However, it is necessary to change the magnitude of the offset signal added to the Y deflection signal 78 in accordance with the position of the inspection areas 74 and 75 in the swath 71 in the Y direction.
  • the scan start time margin time t 2 -t 1 to t 7 -t 6
  • the scan end time margin time t 5 -t 4 to t 10 -t9 6
  • stage speed can be set higher than the normal speed using the configuration of this embodiment. That is, a margin between the beam deflection start position and the end position in consideration of the stage speed ratio ⁇ to the stage speed normal speed is set for each area equally divided by the frame integration number in the same manner as in the second embodiment. Thereby, it is possible to realize a circuit pattern inspection apparatus having the advantages of both high image quality by frame integration and inspection speed by high-speed stage movement.
  • the inspection area position information (X2, X4, X7, X9) and stage speed information (speed coefficient ⁇ ) input by the apparatus operator via the setting screen of the control PC 14 are used.
  • control information such as positions X1, X5, X6, and X10 is calculated by the control PC 14 based on (information for calculating ⁇ ).
  • the beam scanning controller 11 and the stage controller 12 control the voltage and timing control of the XY deflection signal or the stage speed based on the control information of the positions X1, X5, X6, and X10 calculated by the control PC.
  • Pre-scan refers to scanning an electron beam before irradiation with an image-acquisition electron beam for the purpose of neutralizing an inspection region or forming a desired charged potential.
  • the size of the scanning region at the time of executing the pre-scan is often set larger than the size of the inspection region.
  • FIG. 1 is appropriately cited, and the same description will not be repeated for common portions. For simplicity, it is assumed that the stage speed is constant at the normal speed during scanning.
  • FIG. 8 is a diagram showing an X deflection signal 87 and a Y deflection signal 88 for scanning the inspection area of the wafer and the irradiation electron beam.
  • the swath 81 is set to include a plurality of inspection areas 82, 83, 84, 85 similar to the arrangement shown in FIG. 3, FIG. 4, or FIG.
  • the scanning direction in the inspection area 82 is the Y direction, and a pre-scan area indicated by a dotted line is set around the inspection area 82.
  • the pre-scan area is originally set not only in the Y direction but also in the X direction, in order to simplify the description, FIG. 8 shows that the pre-scan area is provided only in the Y direction.
  • the electron beam scanning of each inspection area is executed in the sequence of pre-scan ⁇ scanning for a predetermined waiting time ⁇ main scan (electron beam scanning for image acquisition). That is, the pre-scan and the scan stop are executed while the electron beam reference position exists on the left side of the inspection area 82, and the main scan is executed while the electron beam reference position exists on the right side of the inspection area 82.
  • different waveforms such as amplitude, inclination, or rise timing are different between pre-scanning and main scanning.
  • the first XY deflection signal and the second XY deflection signal having the same are used.
  • the pre-scan of the inspection area 82 is started when the electron beam reference position is at the position X1 (time t 1 ) and is completed at the time of the position X3 (time t 3 ).
  • X deflection signal 87 is positive deflection voltage corresponding to the position deviation correction amount of the position X2 to be scanned original At time t 1 (X2-X1) is set.
  • the electron beam reference position is at the position X3, but the scan line that should be scanned with the electron beam is the right end (position X5) of the inspection region 82, and the electron beam reference position is still higher than the original scan line.
  • the X deflection signal 87 at the end of the pre-scan is also set to a positive deflection voltage corresponding to the positional deviation correction amount (X5-X3) between the positions X5 and X3.
  • a deflection signal having a sawtooth waveform is applied to the deflector 6 during the pre-scan.
  • the amplitude of the pre-scan is set sufficiently larger (for example, twice) than the size of the inspection region 82. Therefore, the signal amplitude of the sawtooth waveform is twice the signal amplitude of the sawtooth waveform during the main scan corresponding to the scan width of the pre-scan area.
  • the electron beam reference position exists at position X 3, and the electron beam irradiation position exists at the lower right corner of the region 82.
  • a waiting time sequence is started at time t 3 , irradiation electrons are blanked, and the X deflection signal 87 is shifted in the minus direction by (X4 ⁇ X2), and the electron beam irradiation position is at the left end of the inspection region 82. Returned. Blanking is performed because there is a possibility that the charging condition of the wafer may change when a beam is irradiated onto a fixed portion on the wafer during the waiting time.
  • the blanking of the irradiated electrons are released, the electron beam scanning for image acquisition is started.
  • the time t electron beam reference position at 4 time points is in position X4, although located than the original scanning line position X2 (X4-X2) just right (+ X direction), previously minus at time t 3 Since it is shifted by a minute, the electron beam irradiation position exists at X2.
  • scanning in the Y direction is performed while adding a signal for correcting the difference between the electron beam reference position and the scanning target position in the inspection area 82 to the X deflection signal 87, thereby continuously scanning the inspection area 82.
  • the signal waveform of the Y deflection signal 88 is a sawtooth waveform as usual.
  • the right end (the end in the + X direction) of the inspection area 82 is scanned at the position X6 (time t 6 ), and the entire inspection area 82 is scanned.
  • the scanning direction in the inspection area 83 is the X direction, and a pre-scan area indicated by a dotted line is set around the inspection area 83.
  • FIG. 8 shows a prescan area only in the X direction.
  • Prescanning the examination region 83 begins at time t 7, the pre-scanning of the inspection area 83 is completed at the position X9 (time t 9).
  • X deflection signal waveform at time t 7 is the amount of amplitude value corresponding to the position deviation correction amount of the position X7 and X8 (X8-X7), then depending on the area size of the pre-scan area until time t 9 Followed by a signal pattern with a sawtooth waveform of different amplitude.
  • the X deflection signal 87 has a deflection amount corresponding to (X10 ⁇ X8).
  • the deflection signal starts from the minus direction and has a signal amplitude corresponding to the X direction size (X11 ⁇ X8) of the inspection region 83.
  • a positive signal is added to the Y deflection signal 88 so that the lower end (end in the ⁇ Y direction) of the inspection area 83 on the upper side (+ Y direction side) of the swath 81 is scanned.
  • the scanning start position of the X deflection signal 87 is shifted to the minus side in accordance with the stage movement amount, and the inspection area 83 is scanned while increasing the plus signal added to the Y deflection signal 88 to the position X11.
  • the upper end (end in the + Y direction) of the inspection area 83 is scanned, and the entire scanning of the inspection area 83 is completed.
  • the inspection areas 84 and 85 are scanned in the same manner as the inspection areas 82 and 83, respectively. However, it is necessary to change the magnitude of the offset signal added to the Y deflection signal 88 in accordance with the position of the inspection areas 84 and 85 in the swath 81 in the Y direction.
  • the inspection area position information (X2, X5, X8, X11) and prescan area information input by the apparatus operator via the setting screen of the control PC 14 are used.
  • the control information such as the positions X1, X5, X6, and X10 is calculated by the control PC.
  • the beam scanning controller 11 and the stage controller 12 control the voltage and timing control of the XY deflection signal or the stage speed based on the control information of the positions X1, X5, X6, and X10 calculated by the control PC. It is possible to combine the configuration of the present embodiment with stage acceleration, and in this case, the stage movement speed information (speed itself or speed coefficient ⁇ or ⁇ for calculating ⁇ set by the apparatus operator). Information) is used to calculate the control information of the positions X1, X5, X6, and X10.
  • an arbitrary area of the wafer can be inspected, so that the inspection can be efficiently performed.
  • the formation of electrification by pre-scan can produce an effect that inspection can be performed on a sample to be inspected, such as the bottom of a contact hole or a wiring pattern of a high-resistance material, which is difficult to obtain a good potential contrast in normal scanning. .
  • the waiting time after the pre-scan it is possible to observe the relaxation state of the charge formed by the pre-scan.
  • Example 7 of the circuit pattern inspection apparatus of this example will be described with reference to FIGS. 9A and 9B.
  • This embodiment relates to beam deflection control for executing so-called helical scanning, and the scanning direction of the electron beam is continuously changed for each scanning, and the scanning length for each scanning is continuously shortened. It is possible to realize various types of electron beam scanning.
  • FIG. 9 shows only two scanning lines in the same direction, but actually there are a larger number of scanning lines.
  • the X deflection signal 95 is positive when the irradiation electron beam swings in the + X direction (right direction in FIG. 9A)
  • the Y deflection signal 96 is positive when the irradiation electron beam swings in the + Y direction (upward direction in FIG. 9A).
  • FIG. 9B is a diagram showing electron beam scanning of the inspection area 92 of the swath 91. The electron beam scanning of the inspection area 92 will be described with reference to FIG. 9B.
  • the irradiation electron beam is scanned in the order of arrows 97a, 97b, 97c, 97d, 97e, 97f, 97g, and 97h.
  • the electron beam scan indicated by the arrow 97b starts from the end point of the electron beam scan indicated by the arrow 97a.
  • the electron beam scanning indicated by the arrow 97c is started from the end point of the electron beam scanning indicated by the arrow 97b.
  • the end point of a certain electron beam scan is always the start point of the next electron beam scan. Therefore, it is not necessary to turn back the electron beam to the start position of the next electron beam scan after the electron beam scan. For this reason, the time required for the electron beam scanning of the inspection region 92 can be shortened by the amount of time required for turning back.
  • the length (electron beam scanning distance) and position (electron beam scanning position) of arrows 97a, 97b, 97c, 97d, 97e, 97f, 97g, and 97h are the size (width) of the inspection region 92. And the trajectory of the electron beam scanning from the pixel size of the image of the inspection area.
  • the electron beam scanning distances corresponding to the arrows 97a, 97b, 97c, 97d, 97e, 97f, 97g, and 97h are represented by the lengths of the arrows 97a, 97b, 97c, 97d, 97e, 97f, 97g, and 97h.
  • an electron beam scanning deflection signal indicated by an arrow 97a is applied at the electron beam reference position X1. Since the electron beam scanning indicated by the arrow 91a is in the Y direction, a scanning signal corresponding to the length of the arrow 97a is applied to the Y deflection signal 96. The X deflection signal 95 is applied with a signal for correcting the difference between the electron beam reference position and the scanning target position.
  • an electron beam scanning deflection signal indicated by an arrow 97b is applied at position X2. Since the electron beam scanning indicated by the arrow 97b is in the X direction, the scanning signal is applied to the X deflection signal 95, and the amplitude thereof is the distance obtained by subtracting the stage moving distance during the scanning time from the length of the arrow 97b. The corresponding amount. Further, since the electron beam scanning indicated by the arrow 97b is on the upper side (+ Y direction) of the swath 91, a positive offset signal corresponding to the scanning position is applied to the Y deflection signal 96.
  • an electron beam scanning deflection signal indicated by arrow 97c is applied at position X3. Since the electron beam scanning indicated by the arrow 91c is downward ( ⁇ Y direction) in the Y direction, a scanning signal that changes from positive to negative is applied to the Y deflection signal 96. The X deflection signal 95 is applied with a signal for correcting the difference between the electron beam reference position and the scanning target position.
  • an electron beam scanning deflection signal indicated by an arrow 97d is applied at position X4. Since the electron beam scanning indicated by the arrow 91d is leftward scanning ( ⁇ X direction) in the X direction, a scanning signal that changes from positive to negative is applied to the X deflection signal 95. The amplitude of the scanning signal is an amount corresponding to the distance obtained by adding the stage moving distance during the scanning time to the length of the arrow 97d. Further, since the electron beam scanning indicated by the arrow 97d is below the swath 91 ( ⁇ Y direction), a negative offset signal corresponding to the scanning position is applied to the Y deflection signal 96.
  • an inspection apparatus capable of omitting the time required for back deflection and shortening the time required for electron beam scanning in the inspection region is realized.
  • Example 8 of the circuit pattern inspection apparatus of this example will be described with reference to FIG.
  • a plurality of areas separated in the direction perpendicular to the stage movement direction are used as inspection areas.
  • the direction perpendicular to the stage movement direction (Y direction) )
  • a signal obtained by adding the continuous scanning signal and the offset signal is added.
  • FIG. 10 is a diagram showing a wafer scanning region and a continuous scanning signal 108 and an offset signal 109 for creating an X deflection signal 106, a Y deflection signal 107, and a Y deflection signal 107 for scanning an irradiation electron beam.
  • the swath 101 includes a plurality of inspection areas 102, 103, and 104.
  • the X deflection signal 106 is a signal for scanning the irradiation electron beam in the X direction
  • the Y deflection signal 107 is a signal for scanning the irradiation electron beam in the Y direction.
  • the Y deflection signal 107 is created as a signal obtained by adding the continuous scanning signal 108 and the offset signal 109.
  • the continuous scanning signal 108 and the offset signal 109 are respectively applied to independent deflectors, and the irradiation electron beam is scanned with the Y deflection signal 107 by interlocking the two deflectors.
  • the deflector to which the continuous scanning signal 108 is applied has a feature that the maximum deflection width is small but the responsiveness is fast compared to the deflector to which the offset signal 109 is applied.
  • the stage moves in the ⁇ X direction and moves the wafer in the ⁇ X direction.
  • Swath 101 is executed by one operation of the stage.
  • the electron beam reference position moves on the wafer from the ⁇ X direction to the + X direction (from the left to the right in FIG. 10) along the dotted line 105 indicating the center of the swath 101.
  • Arrows 102a, 102b, 102c, 103a, 103b, 103c, 104a, 104b, and 104c in the inspection regions 102, 103, and 104 indicate the scanning direction of the irradiation electron beam.
  • the X deflection signal 106 is positive when the irradiation electron beam swings in the + X direction (right direction in FIG. 10)
  • the Y deflection signal 107 is positive when the irradiation electron beam swings in the + Y direction (upward direction in FIG. 10).
  • the scanning of the irradiation electron beam of arrows 102a, 102b, and 102c from X2 to X3 is performed while the electron beam reference position moves from X1 to X2.
  • Scanning of the irradiation electron beam indicated by arrows 103a, 103b, and 103c is sequentially performed while moving, and scanning of the irradiation electron beam indicated by arrows 104a, 104b, and 104c is sequentially performed while moving from X3 to X4.
  • an electron beam scanning method in the inspection area 102 will be described.
  • the electron beam reference position reaches the starting point of the inspection region 102 at the position X1
  • electron beam scanning in the Y direction is started.
  • a continuous scanning signal having an amplitude corresponding to the width (the length in the Y direction) of the inspection region 102 is applied to the continuous scanning signal 108.
  • a minus direction signal is applied to the offset signal 109.
  • the Y deflection signal 107 becomes a scanning signal having a negative offset, and the irradiation electron beam indicated by the arrow 102a is scanned.
  • the electron beam scanning of the arrow 102b is performed. Since the electron beam reference position at this time is on the left side of the scanning target position, a positive offset signal is applied to the X deflection signal 106. When the arrow 102c is scanned, the difference between the electron beam reference position and the scanning target position is further increased, so that a larger positive offset signal is applied to the X deflection signal 106.
  • an electron beam scanning method in the inspection area 103 will be described. Scanning of the inspection region 103 is started when the electron beam reference position is X2, but when scanning with the electron beam indicated by the arrow 103a, the electron beam reference position is on the right side of the scan target position. An offset signal is applied. Subsequently, during the electronic scanning of the arrow 103b, the offset signal of the X deflection signal 106 is 0 because the electron beam reference position is at the scanning target position. Further, during the electron beam scanning indicated by the arrow 103c, a positive offset signal is applied to the X deflection signal 106 because the electron beam reference position is on the left side of the scanning target position. In addition, since the inspection area 103 is set at the center of the swath 101, the offset signal 109 becomes zero.
  • an electron beam scanning method in the inspection area 104 will be described. Scanning of the inspection region 104 is started when the electron beam reference position is X3. However, when the electron beam is scanned by the arrow 104a, the electron beam reference position is on the right side of the scanning target position, and therefore the X deflection signal 106 is negative. An offset signal is applied. Although the difference between the electron beam reference position and the scanning target position gradually decreases as the scanning of the inspection region 104 progresses, the difference disappears during the electron beam scanning indicated by the arrow 104c, and the offset applied to the X deflection signal 106 at this time is 0. It becomes. Since the inspection region 104 is set at the upper portion (the end portion in the + Y direction) of the swath 101 shown in FIG. 10, a plus direction signal is applied to the offset signal 109.
  • the inspection operation moves to the next inspection region.
  • the next inspection region is used. It is good also as an operation to move to.
  • an operation of moving to the next inspection area may be performed.
  • FIG. 11A shows a die in which a memory region 1102 and a memory region 1103 are formed, and contact hole rows 1104 are formed in the memory region at a period of several microns.
  • the swath 1105 is arranged over a plurality of dies, and an image in the swath is acquired.
  • the contact hole row 1104 is intermittently arranged in the memory region, and the length between the plurality of contact hole rows is longer than the width of the contact hole row 1104. Furthermore, there is a feature that there is no pattern between the contact hole row and the contact hole row. Therefore, it is very wasteful to acquire images between contact hole rows. Therefore, by applying the high-speed stage movement inspection method described in the second embodiment, it is possible to realize inspection with higher throughput than conventional.
  • the inspection target region including the contact hole row that is, the image acquisition region 1106 is set.
  • This operation is executed when the operator of the apparatus performs a pointer operation on the above setting screen.
  • the above-described image acquisition area 1106 is referred to as an ROI area (Region Of Interest).
  • the control PC 14 determines the ROI area width (length in the stage movement direction), the pitch with the adjacent ROI area, or the swath width based on the set ROI area size and position information. Set automatically. Further, based on the periodicity of the pattern to be inspected, such as the contact hole row 1104, the setting position of the ROI region is developed in the region including the other die to be inspected or the contact hole row, and the other die or memory region The coordinates of the ROI area are automatically set. This calculation process is also executed by the control PC 14.
  • the size of the field of view (FOV: Field Of View) for acquiring an image within the swath 1105 is M.
  • the size M of the FOV is several tens of ⁇ m or more
  • the pattern pitch is about 5 to 10 ⁇ m
  • the size M is set so that the end line of at least one ROI region and the start end of the ROI region to be scanned next fit within the FOV.
  • the ROI area width (length in the stage moving direction) is L
  • the pitch between ROI areas is P
  • the swath width is W.
  • FIG. 12 shows a comparison of the change in the primary charged particle beam irradiation position when the stage moving speed is synchronized with the beam deflection and the change in the primary charged particle beam irradiation position when not synchronized with the beam deflection.
  • FIG. 12A is a diagram schematically showing the movement of the beam irradiation position when the sample to be inspected is transported at a stage moving speed synchronized with the beam deflection.
  • An area 1201 indicated by a dotted line is an ROI area. The position of the ROI area at the start of scanning of the first scanning line is shown, and the area 1202 shown by the solid line shows the position of the ROI area at the end of scanning of the Nth scanning line.
  • the primary charged particle beam is only scanned in the Y direction on the one-dot chain line in the figure, and the first scanning line 1205 and the Nth scanning line 1206 in the ROI region are within the range of the field of view M.
  • the stage moving speed and the beam scanning speed are synchronized as described above.
  • FIG. 12D is a diagram schematically showing the movement of the beam irradiation position when the sample to be inspected is transported at a stage moving speed asynchronous to the beam deflection.
  • the area 1203 indicated by the dotted line indicates the position of the ROI area at the start of scanning of the first scanning line of the ROI area
  • the areas 1204 and 1204 ′ indicated by solid lines indicate when the scanning of the Nth scanning line is completed. The position of the ROI area is shown.
  • the Nth scanning line should be scanned depending on the moving speed of the stage.
  • a line to be scanned may protrude from the field of view M.
  • the Nth scan line exists at position 1207 in FIG.
  • a line image (pixel signal) cannot be acquired.
  • image acquisition is started when the first scanning line 1205 enters the visual field M (at the left end of the visual field M), and the Nth scanning line is within the visual field M. It is only necessary to set the stage moving speed so that the scanning is completed while it exists, that is, the Nth scanning line is on the left side of the position 1208 in FIG.
  • the back deflection in the direction opposite to the stage moving direction is performed to obtain the next ROI region.
  • the scanning of the primary charged particle beam can be started from the first scanning line.
  • Equation 1 shows this constraint condition.
  • the stage moving speed is expressed by the equation in order to capture the entire imaging region without omission. This indicates that it cannot be increased beyond the right side of 1.
  • Equations 1 and 2 are easy to understand when it is assumed that a scanning skip region is set between ROI regions for acquiring images. If the length of the skip area is large, the moving speed of the stage can be increased. Conversely, if the width of the ROI region is large, it is necessary to reduce the moving speed of the stage. For this reason, the moving speed of the stage is set corresponding to the ratio between the width of the scanning area and the width of the skip area.
  • Equation 1 indicates that the maximum value of the scanning skip area is M, that is, the condition that the leading edge scanning line and the trailing edge scanning line of the ROI area can exist in the same visual field area M is to scan the beam continuously. It means the upper limit of the scanning skip area.
  • the beam deflection position is at the left end of the field of view M (the end opposite to the stage traveling direction). The scanning is resumed when the tip scanning line of the next ROI area enters the field of view.
  • a scanning skip area larger than the field size M is set, a time during which the beam is not irradiated, that is, a waiting time until the leading scanning line of the next ROI area enters the field of view is generated.
  • the inspection area that is, the inspection speed is reduced.
  • the stage moving speed is expressed in the stage moving direction of the visual field size. It can also be interpreted as indicating that the length is set according to the pixel size and the number of scanning lines in the ROI region. Similarly, Equation 3 can also be interpreted as indicating that the stage moving speed is set according to the length of the scanning skip area in the stage moving direction, the pixel size, and the number of scanning lines in the ROI area.
  • the stage movement control described above is executed by the stage controller 12.
  • the beam deflection in the stage movement direction is used in combination with the desired inspection region.
  • the beam scanning is realized.
  • the irradiation position of the primary charged particle beam is changed by beam deflection in the stage moving direction or in the reverse direction.
  • the stage moving speed V is asynchronous with the beam deflection, so that the beam irradiation position is originally irradiated in one ROI area. Deviation from the power scan line has occurred.
  • the irradiation position of the primary charged particle beam is deflected in the same direction as the stage moving direction under the control of the beam scanning controller 11, so that the irradiation position of the beam from the position to be originally irradiated is changed. The deviation has been eliminated.
  • the appropriate deflection speed is as follows. It is expressed by the following formula.
  • the above-mentioned positional deviation increases as scanning is repeated from the first scanning line toward the Nth scanning line, so that the beam shift amount due to deflection also increases as scanning in the ROI region proceeds.
  • FIG. 13 shows how the beam shift amount due to deflection increases as the scanning in the ROI region proceeds, in comparison with the inspection by the normal stage moving speed.
  • FIG. 13A and 13B are views of a state in which an inspection region 1302 on the specimen 1301 to be inspected is set and N scanning lines are set in this region as viewed from the side.
  • a hatched inspection area 1302 on the left side of FIG. A indicates that the beam irradiation has not been completed yet, and a solid inspection area 1302 on the right side of FIG. A indicates that the beam irradiation has been completed.
  • the beam deflection speed and the stage moving speed are synchronized, so that a special positional deviation occurs even when only a fixed beam scanning position is scanned. Does not occur.
  • the positional deviation on the first scanning line is zero, but as shown in the central diagram of FIG.
  • the shift amount is M ( ⁇ -1) lines in the 1st scan line (M: 1 ⁇ M ⁇ N), and the shift is performed in the Nth last scan line as shown in the right diagram of FIG.
  • the amount is N ( ⁇ -1) lines.
  • the beam scanning controller 11 performs the beam deflection by the shift amount within the same ROI region, and sets the beam irradiation position as a target. It is aligned with the position.
  • the position deviation of the beam irradiation in the stage moving direction increases as the scanning is repeated in the ROI region, so that the deflection distance (beam deflection angle of the deflector 6) necessary for the position deviation correction becomes large. Therefore, a deflector with a large beam deflection distance is advantageous in increasing the speed of stage movement.
  • the size M of the field of view can in principle be increased up to the maximum beam deflection distance of the deflector, but is actually constrained by the condition that image quality deterioration due to off-axis aberrations and field curvature aberrations is not noticeable. Therefore, in actual operation of the apparatus, the image of the standard sample is acquired by changing the size M of the field of view, and the conditions for detecting an image with substantially the same effect such as aberration and distortion are determined. Information on the determined visual field size M is stored in the control PC 14 and is referred to by the beam controller 11 at the time of inspection.
  • an inspection apparatus capable of executing the inspection of the contact hole forming process of the NAND flash memory at a much higher speed than before can be realized.
  • the inspection apparatus of this embodiment can be applied not only to NAND flash memories but also to inspections of semiconductor memory devices such as NOR flash memories or DRAMs, logic ICs or drive substrates for liquid crystal displays. .
  • peripheral circuit region 54 ... peripheral circuit region, 55 ... dotted line indicating the center of swath, 56 ... X deflection signal, 57 ... Y deflection signal, 58a, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f, 59g, 59h 59i, 59j... Arrow indicating electron beam scanning, 61... Swath, 62... Memory mat, 63 .. vicinity of mat outer periphery, 64... Dotted line indicating the center of swath, 65. , 67b, 67c, 67d, 67e, 67f, 67g, 67h ... arrows indicating electron beam scanning, 71 ...
  • Y deflection signal 97a, 97b, 97c, 97d, 97e, 97f, 97g, 97h ... Electron Arrow indicating line scanning, 101... Swath, 102, 103, 104... Inspection region, 102 a, 102 b, 102 c, 103 a, 103 b, 103 c, 104 a, 104 b, 104 c. Dotted lines 106, X deflection signal, 107, Y deflection signal, 108, continuous scanning signal, 109, offset signal.

Abstract

　半導体ウエハの製造工程において欠陥が発生しやすい半導体ウエハのパターン境界などの領域を、領域毎にビームの走査方向を変えながら選択的に検査することにより、効率的な半導体ウエハの検査を可能とする回路パターン検査装置を提供する。従来１次元走査のみしか行われていなかったステージ連続移動方式の回路パターン検査装置での検査動作において、２次元ビーム偏向制御を導入する。すなわち、ステージ移動方向と平行な第１の方向への電子線偏向制御と、ステージ移動方向と交差する第２の方向への電子線偏向制御とを併用することにより、スワス内に設定される任意の被検査領域の画像取得を可能とする。電子線偏向の偏向信号振幅や信号立ち上がり・立下りなどのタイミングは、検査条件に応じて適宜制御される。

Description

回路パターン検査装置
　本発明は、半導体装置や液晶装置等、微細な回路パターンを有する基板の欠陥検査技術に係わり、特に半導体装置の製造過程途中の半導体ウエハに代表される基板上のパターンの欠陥検査技術に関する。
　半導体ウエハの検査を一例として、回路パターン検査装置の従来の技術を説明する。半導体装置は、半導体ウエハ上に、フォトマスクに形成された回路パターンをリソグラフィー処理及びエッチング処理により転写する工程を繰り返すことにより製造される。半導体装置の製造過程において、リソグラフィー処理及びエッチング処理の良否や異物発生等は、半導体装置の歩留まりに大きく影響を及ぼす。従って、このような製造過程における異常や不良発生を早期にまたは事前に検知するために、製造過程の半導体ウエハ上の回路パターンに存在する欠陥を検査する各種装置（回路パターン検査装置）が用いられている。
　回路パターン検査装置としては、半導体ウエハに光を照射し、光学画像を用いて複数のＬＳＩの同種の回路パターンを比較する光学式欠陥検査装置や、半導体ウエハに電子線等の荷電粒子線を照射し、発生する２次電子や反射電子を検出してその信号を画像化し、欠陥を検出する電子線式欠陥検査装置が実用化されている。
　電子線式欠陥検査装置は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像の比較により欠陥検査を行う。ＳＥＭ画像を取得する方法としては、ステージをステップ＆リピート移動させるとともに各ステージ停止位置にて電子線を2次元に走査して画像を取得する方法と、ステージを一定速度で一方向にスキャン移動させると同時に電子線をステージ移動方向と垂直方向に１次元走査しながら連続的に画像を取得する方法が存在する。電子線式欠陥検査装置においては、スループットに優れた後者の方法が主に利用されている。電子線式欠陥検査装置としては、非特許文献１、非特許文献２、特許文献１、及び特許文献２に、通常のＳＥＭの１００倍以上（１０ｎＡ以上）の電子線を導電性基板に照射し、発生する２次電子、反射電子、及び透過電子のいずれかを検出して、その信号から形成される画像を隣接する同一パターン間にて比較検査する方法が開示されている。
特開平５－２５８７０３号公報 Ｕ．Ｓ．Ｐａｔ．５５０２３０６
Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｂ，Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．６，ｐｐ．３００５－３００９（１９９１） Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｂ，Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ．６，ｐｐ．２８０４－２８０８（１９９２）
　半導体ウエハ（基板）上に形成される回路パターンの寸法の微細化に伴い、光学式や電子線式の欠陥検査装置での検査においては、従来よりも高倍率の画像を用いて検査する必要が生じている。しかし、高倍率の画像を用いた場合には、単位時間あたりに検査できるエリアが減少する。このため、欠陥が発生しやすい領域を選択的に検査することによる検査の効率化が求められている。
　半導体ウエハの製造工程においては、ウエハ上に形成されたメモリマットの境界などパターン密度が大きく変化する部分の近傍において、欠陥が発生する確率が高い。
　メモリマットの境界では、ウエハに向かってメモリマットの上下端付近の周辺回路と左右端付近の周辺回路など、欠陥が発生しやすい領域に多く含まれる回路パターンの方向（特にパターンの長手方向）がそれぞれ異なる場合もある。このような場合、該当領域を検査するのに最適なビーム走査方向がそれぞれ異なる。
　しかしながら、従来のステージ連続移動方式の回路パターン検査装置においては、後述するスワスと呼ばれる電子線照射領域を設定してウエハの画像を取得するため、検査領域の設定自由度が制限されている。さらには、検査領域毎にビーム走査方向を変えて検査することができないため、検査領域によっては最適でないビーム走査方向にて検査を行っている。ステップ＆リピート方式の検査装置であれば、検査領域の設定自由度は比較的大きいが、スループットの点で実用にはならない。このため、従来の回路パターン検査装置には、欠陥が発生しやすい領域を効率的に検査することが困難であるという課題がある。
　本発明は、ステージ連続移動方式の回路パターン検査装置において、スワス内に設定される任意の被検査領域の画像を、効率的に取得可能な回路パターン検査装置を提供することを目的とする。
　本発明においては、従来１次元走査のみしか行われていなかったステージ連続移動方式の回路パターン検査において、２次元のビーム偏向制御を導入することにより、上記の課題を解決する。
　すなわち、本発明においては、ステージの移動方向と平行な第１の方向への電子線偏向制御と、当該第１の方向と交差する第２の方向への電子線偏向制御とを併用することにより、前記スワス内に設定される任意の被検査領域の画像取得を可能とする。上記第１および第２の方向への電子線の偏向信号波形は、検査条件（被検査領域のサイズ、ビーム偏向周波数、フレーム積算数、プリスキャンの有無などといった電子線の走査条件とステージ移動速度）に応じて制御される。
　被検査領域以外の画像は、撮像してもしなくともよいが、好ましくは、設定された被検査領域のみの画像を取得するよう電子線の偏向制御を行う。
　本発明により、半導体ウエハ（基板）の製造工程において欠陥が発生しやすい半導体ウエハのパターン境界などの領域を選択的に検査することが可能となり、効率的な半導体ウエハの検査を実現することができる。
実施例１の回路パターン検査装置の構成を示す概略図。 従来の電子線式ウエハ検査装置における照射電子線の軌跡を示す図。 従来の電子線式ウエハ検査装置における検査領域、及びＸ偏向信号とＹ偏向信号を示す図。 実施例１の回路パターン検査装置における検査領域、及びＸ偏向信号とＹ偏向信号を示す図。 実施例１の回路パターン検査装置における検査領域での電子線走査を示す図。 実施例２の回路パターン検査装置における検査領域、及びＸ偏向信号とＹ偏向信号を示す図。 実施例２の回路パターン検査装置における検査領域での電子線走査を示す図。 実施例３の回路パターン検査装置における検査領域、及びＸ偏向信号とＹ偏向信号を示す図。 実施例３の回路パターン検査装置における検査領域での電子線走査を示す図。 実施例４の回路パターン検査装置における検査領域、及びＸ偏向信号とＹ偏向信号を示す図。 実施例４の回路パターン検査装置における検査領域での電子線走査を示す図。 実施例５の回路パターン検査装置における検査領域、及びＸ偏向信号とＹ偏向信号を示す図。 実施例６の回路パターン検査装置における検査領域、及びＸ偏向信号とＹ偏向信号を示す図。 実施例７の回路パターン検査装置における検査領域、及びＸ偏向信号とＹ偏向信号を示す図。 実施例７の回路パターン検査装置における検査領域での電子線走査を示す図。 実施例８の回路パターン検査装置における検査領域、Ｘ偏向信号、Ｙ偏向信号、及びＹ偏向信号を合成するための連続走査信号とオフセット信号を示す図。 フラッシュメモリのダイレイアウトとスワスの関係を示す模式図。 被検査試料上のＲＯＩ領域と視野Ｍ内でのＲＯＩ領域の見え方をステージ速度が同期速度の場合と非同期速度の場合で対比して示す模式図。 ＲＯＩ領域における走査ラインの位置とビームシフト量との関係を示す模式図。
　以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
　はじめに、各実施例との比較例として、従来の電子線式ウエハ検査装置の検査方法について、図２Ａと図２Ｂを用いて説明する。以下の説明において、ステージの移動方向をＸ軸方向と定義し、ウエハ面内でステージの移動方向に垂直な方向をＹ軸方向と定義する。図２Ｂ以後の図では、紙面上、左向きが－Ｘ方向、右向きが＋Ｘ方向であり、上向きが＋Ｙ方向、下向きが－Ｙ方向となる。
　図２Ａは、ウエハ上での照射電子線の軌跡を示す図である。照射電子線２１は、図に示されていないディフレクタによりＹ方向に連続走査されながら、ウエハ２２に照射される。このとき、図に示されていないステージが－Ｘ方向に移動し、ウエハ２２を矢印２３のように－Ｘ方向に移動させることにより、照射電子線２１は、矢印２４で示される軌跡にてウエハ２２上に照射される。
　図２Ｂは、ウエハ上の検査領域の一部、及び照射電子線を走査させるＸ偏向信号とＹ偏向信号を示す図である。以下の実施例では、ステージの１回の連続移動中に照射電子線がウエハを所定の走査幅で走査した場合に、照射電子線がウエハ上に描く軌跡に相当する領域をスワスと呼ぶ。ステージの１回の動作とは、あるスワスに対してステージが静止状態からスワスの長手方向に移動を開始して移動を終了するまでのステージの連続移動のことを指す。なお、以降の説明では、スワスに相当する領域を電子線で照射することを「スワス」と称する場合もある。
　図２Ｂにおいて、スワス２５には、複数の検査領域２６ａ、２６ｂ、２６ｃが含まれる。Ｘ偏向信号２８は、照射電子線をＸ方向に走査させる信号であり、Ｙ偏向信号２９は、照射電子線をＹ方向に走査させる信号である。図示したＸ偏向信号とＹ偏向信号の縦軸はディフレクタの偏向電圧、横軸はＸ方向の位置に対応する。スワス２５の幅（図２Ｂの場合はＹ方向の長さ）が電子線の１次元走査の走査幅に相当する。
　ステージの１回の動作により、スワス２５の走査が実行される。このとき、Ｘ偏向信号２８及びＹ偏向信号２９がゼロの場合の電子線の照射位置は、スワス２５の中心を示す点線２７に沿って、ウエハ上を－Ｘ方向から＋Ｘ方向（図２Ｂの左から右方向）へ移動する。以後、「Ｘ偏向信号及びＹ偏向信号がゼロの場合における電子線の照射位置」、すなわち、検査装置に備えられた電子光学カラムの中心軸（電子線光軸）の試料上への投影位置を「電子線基準位置」と称する。
　図２Ｂにおいて、Ｘ偏向信号２８とＹ偏向信号２９は、スワス２５の位置に対応するＸ方向とＹ方向のディフレクタの偏向信号量をそれぞれ示している。従来の検査方法においては、１つのスワス内では、ステージ移動方向と平行方向（Ｘ方向）のＸ偏向信号２８は常にゼロである。従って、照射電子線は、ステージ移動方向と垂直方向（Ｙ方向）のＹ偏向信号２９のみにより偏向され、ウエハを連続走査する。
　次に、ステージ速度と照射電子線の偏向速度の関係について説明する。図２Ｂに示す場合において、一次荷電粒子線走査によりスワス２５の全画像を取得するためには、一次元走査の走査方向（図２Ｂの場合はＹ方向）に照射電子線が一往復する間、すなわち走査ライン１本の走査に要する時間の間に、走査ライン１本のステージ移動方向の長さ分（すなわち１画素分）だけステージが移動すればよい。走査ライン１本を一次荷電粒子線が走査する所要時間は、ディフレクタの偏向周波数をｆとして１/ｆに等しい。検査装置に備えられた２次電子や反射電子の検出器からは、通常、上記１/ｆの時間あたり走査ライン一本分の画像データが出力される。従って、この１/ｆは１ラインの画像検出時間に等しく、ステージ連続移動方式の検査装置においては、ステージ速度は、通常、上記１/ｆの時間に１画素サイズ分移動できる速度に設定される。以降の説明では、上のステージ速度をビーム走査と同期した通常のステージ速度と称し、記号Ｖ０で表す。
　本実施例では、メモリマット上の任意の一部領域を検査するのに好適な電子ビーム偏向制御機能を備えた回路パターン検査装置の例について説明する。上述の通り、半導体チップに発生する欠陥は、メモリマット端部など一部領域に集中する傾向がある。従って、欠陥が発生する箇所を予め想定し、目的とする領域の画像のみを取得して検査を行うことができれば、画像処理の負担が減り、より効率的な検査を行うことができる。なお本実施例のビーム偏向制御は、以降説明する各実施例のビーム偏向制御の基本形態をなすものである。
　図１は、本実施例の回路パターン検査装置の一例である電子線式ウエハ検査装置の構成図である。本電子線式ウエハ検査装置の本体は、電子光学系であるカラム１、及びウエハ（基板）８を載置するＸＹステージ２からなる。カラム１は、ウエハ８に電子線を照射して走査する電子線走査手段となる。ウエハ８には、回路パターンが形成されている。本電子線式ウエハ検査装置は、さらに、ビーム走査コントローラ１１、ステージコントローラ１２、及び画像処理ユニット１３を備える。
　カラム１は、照射電子線（以下、単に「電子線」とも称する）９を発生させる電子銃３、照射電子線９を収束させてウエハ８に照射するためのコンデンサレンズ４と対物レンズ５、照射電子線９をウエハ８に対して走査させるディフレクタ６、及び照射電子線９によりウエハ８から発生する２次電子１０を検出するための２次電子検出器７を有している。
ディフレクタ６は、ビーム走査コントローラ１１からの信号（Ｘ偏向信号とＹ偏向信号）に従って、照射電子線９を偏向させてウエハ８に対して走査させる。ＸＹステージ２は、ステージコントローラ１２からの信号に従って移動し、カラム１に対してウエハ８を移動させる。
　ビーム走査コントローラ１１には、各走査パターンに応じたＸ偏向信号とＹ偏向信号の信号パターンを発生させるシーケンサが内蔵されており、発生させたＸ偏向信号とＹ偏向信号をディフレクタ６に送信し、照射電子線９の走査や偏向の制御を行う。ステージコントローラ１２は、ＸＹステージ２に信号を送信し、ＸＹステージ２の移動制御を行う。
　また、２次電子検出器７からの信号は、画像処理ユニット１３に送られる。画像処理ユニット１３は、２次電子検出器７からの信号をビーム走査コントローラ１１及びステージコントローラ１２からの位置情報とリンクさせて、欠陥検出のための画像処理を実行する。具体的には、画像処理ユニット１３は、ある回路パターンに対する２次電子検出器７からの信号を画像化し、この画像を他の同一の回路パターンから形成された画像と比較し、比較結果から回路パターンの欠陥を検出する。ビーム走査コントローラ１１、ステージコントローラ１２、及び画像処理ユニット１３は、制御ＰＣ１４によって制御される。また、制御ＰＣ１４には画面表示手段とマウスなどのポインティングデバイスが備えられており、装置を動作させるための各種の設定条件を入力する設定画面が上記の画面表示手段上に表示される。装置オペレータは、上記の設定画面を介して、検査領域の設定など、検査に必要な各種の情報を設定・登録する。
　次に、図３Ａ、図３Ｂを用いて、本実施例の回路パターン検査装置における電子ビーム偏向制御について説明する。
　図３Ａは、ウエハ上に設定されるスワス、及び照射電子線を走査させるＸ偏向信号とＹ偏向信号の例について示す図である。図に示すＸ偏向信号、Ｙ偏向信号の縦軸は偏向電圧である。横軸については、スワスのＸ方向位置と対応させるため、検査領域上のＸ方向位置で示しているが、わかりやすさのため時刻情報も併記する。
　本実施例では、スワス下端部、上端部、中心、任意領域、の各検査領域の例として、検査領域３２、３３、３４、３５の各検査領域がスワス３１上に設定された場合を考える。
簡単のため、検査領域３２、３３、３４、３５の形状は矩形であるものとする。スワス３１の走査中、照射電子線の走査速度（画素サンプリング周波数）は一定であり、ステージ速度も走査速度に同期しているものとする。ステージの移動方向は、白抜き矢印で示されるように－Ｘ方向向きであり、ウエハは＋Ｘ方向側から－Ｘ方向側に移動される。
　ステージの１回の動作により、スワス３１が実行される。ステージは－Ｘ方向に移動するため、電子線基準位置は、スワス３１の中心を示す点線３６に沿って、ウエハ上を－Ｘ方向から＋Ｘ方向（図３Ａの左から右方向）へ移動する。各検査領域３２、３３、３４、３５の中の矢印は、照射電子線の走査方向を示している。検査領域３２、３４では、ステージ移動方向と垂直方向（Ｙ方向）に電子線が走査され、検査領域３３、３５ではステージ移動方向と平行方向（Ｘ方向）に電子線が走査される。以上の走査方向の設定は、単なる例示であって、走査方向は各検査領域で任意に設定できる。例えば、検査領域３２でＸ方向に電子線を走査してもよいし、検査領域３５でＹ方向の電子線走査を行っても良い。
　以下、各検査領域３２、３３、３４、３５の電子線走査時にディフレクタ６に印加されるＸ偏向信号３７及びＹ偏向信号３８の信号波形について説明する。Ｘ偏向信号３７は、照射電子線が＋Ｘ方向（図３Ａの右方向）に振れる方向をプラスとし、Ｙ偏向信号３８は、照射電子線が＋Ｙ方向（図３Ａの上方向）に振れる方向をプラスとする。
　初めに、検査領域３２での電子線走査の方法を説明する。ステージ移動により、電子線照射位置が、時刻t1で位置Ｘ１とスワス３１の中心線３６との交点に到達すると、Ｙ方向の電子線走査が開始される。図示されるように、検査領域３２はスワス３１の下部（－Ｙ方向の端部）に設定されており、かつ電子線の走査方向はＹ方向と設定されている。従って、Ｙ偏向信号３８の信号波形は、走査幅が検査領域３２のＹ方向の長さになるような振幅のノコギリ波形の信号パターンに、スワス３１の中心から走査の開始点（検査領域３２の左下隅）分のマイナス方向のオフセット信号が加算された信号波形となる。Ｘ方向の走査は行われないので、Ｘ偏向信号３７は一定である。
　時刻t2で電子線照射位置が位置Ｘ２に到達すると検査領域３２の電子線走査は終了する。
　次に、検査領域３３を走査する手順を説明する。補足説明のため、適宜、図３Ｂも使用する。検査領域３３は、走査領域の上端がスワスの上端（＋Ｙ方向の端部）と接するように設定され、かつ電子線の走査方向はＸ方向に設定されている。時刻t3で電子線照射位置が検査領域３３の左端（Ｘ３）に到達すると、Ｘ方向の電子線走査が開始される。図３Ｂには、検査領域３３での電子線走査を示す。図３Ｂに示すように、検査領域３３では、検査領域３３の下側から矢印３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄの順に電子線が走査される。
　矢印３９ａで示される電子線走査については、時刻t3には、電子線基準位置は、位置Ｘ３上に位置している。従って、矢印３９ａ～３９ｄに対応するＸ偏向信号３７は、領域３３のＸ方向サイズ（Ｘ４－Ｘ３）に対応する信号振幅を有するノコギリ波形の偏向信号にステージ速度に同期する－Ｘ方向への単調減少信号パターンが加算された形状を有している。ノコギリ波形の立ち上がりが＋Ｘ方向への電子線走査であり、立下りがステージ移動方向（－Ｘ方向）への振り戻し偏向である。
　ステージは－Ｘ方向に移動しているため、矢印３９ａのＸ方向の走査が完了する時刻には、電子線照射位置は位置Ｘ３からは少し右側に移動している。そこで、ステージ移動方向と同じ方向へのビーム偏向（振り戻し偏向）により、次走査ライン３９ｂの走査開始位置をウエハ上での位置Ｘ３と一致させる。また、ステージが移動しているのに＋Ｘ方向へのビーム偏向が必要となるのは、＋Ｘ方向へのビーム偏向実施時間でのステージ移動距離が１画素サイズ程度と、ステージ速度が遅いため、＋Ｘ方向へのビーム偏向を停止した状態でステージが移動しても、領域３３のＸ方向サイズ（Ｘ４－Ｘ３）分の走査を完了できないからである。
　以降、各走査ラインのＸ方向の走査が完了すると、振り戻し偏向により次走査ラインの開始位置を位置Ｘ３と整合させる処理が行われ、矢印３９ｂ～３９ｄのＸ方向のビーム偏向制御が順次実行される。走査が矢印３９ａから３９ｄと進むにつれ、各走査ラインのＸ方向のビーム偏向開始時刻は、領域３３の走査開始時刻t3からの隔たりが大きくなる。従って、各走査ラインに対する振り戻し偏向量は、領域３３の走査開始時刻t3からの経過時間に応じて定められる。
　一方、時刻t3で矢印３９ａの走査が開始されると、Ｙ偏向信号３７は、Ｙ方向の矢印３９ａの存在位置（スワス３１の中心線３６と矢印３９ａとの距離）に相当する大きさのプラスのオフセット信号が印加される。また、矢印３９ａの走査の間は、Ｙ方向のビーム偏向は行われないため、電子線が矢印３９ａ上を走査している間は、Ｙ偏向信号３７は一定である。矢印３９ａのＸ方向ビーム偏向が完了すると、次走査ラインである矢印３９ｂのＹ座標位置に合わせてビーム照射位置を上方向にシフトさせる。以上のビーム偏向が、矢印３９ｃ、３９ｄに対応する走査ラインに対しても行われるため、Ｙ偏向信号３７の信号波形は、図３Ａに示すような階段状の信号パターンとなる。t4で領域３３の走査が終了すると、Ｙ偏向信号３７はゼロに戻される。なお、走査ラインの本数が多くなれば、図３Ａに示した階段状の信号パターンは、単調増加または単調減少する一次関数状の信号パターンに近づく。
　検査領域３４は、照射電子線の走査方向が同一である検査領域３２と同じ要領で走査され、検査領域３５は、照射電子線の走査方向が同一である検査領域３３と同じ要領で走査されるため、詳細説明は省略する。
　このように、本実施例によれば、ウエハの任意領域を検査することが可能なステージ連続方式の回路パターン検査装置が実現できる。なお、本実施例では、検査領域３２～３５以外のスワス３１の画像は取得しないという前提で説明を行ったが、原理的には、各検査領域以外の部分の画像を取得しながら、走査領域が各検査領域に差し掛かったときに走査方向を切替えて各検査領域の画像を取得することも可能である。
　実施例１では、ステージ速度がビーム走査速度と同期している場合のビーム偏向制御について説明した。しかしながら、スワスの一部しか検査領域としない場合、言い換えれば、スワスの大部分には電子線を照射しないような検査を行う場合、ステージ速度を高速化して、電子線を照射しない領域をスキップするような検査を行うことができれば、検査の高速化に非常に有利である。以下、本実施例では、ビーム走査速度とは非同期に高速ステージ移動を行うことが可能な検査装置の構成について説明する。なお、ハードウェア構成は実施例１とほぼ同一であるので、以下の説明では、図１を適宜引用する。
　図４Ａには、ウエハ上に設定されるスワス、及び高速ステージ移動を可能とするＸ偏向信号とＹ偏向信号の構成例を示す図を、また図４Ｂにある検査領域における走査ラインの配置を示す模式図を、それぞれ示した。
　実施例１と同様、スワス４１には、複数の検査領域４２、４３、４４、４５が設定されている。配置や形状といった、検査領域の設定条件は、実施例１で説明した検査領域３２～３５と同一であり、検査領域４２、４４では、ステージ移動方向と垂直方向（Ｙ方向）に電子線が走査され、検査領域４３、４５では、ステージ移動方向と平行方向（Ｘ方向）に電子線が走査される。また、ステージの移動方向も、実施例１と同様、－Ｘ方向向きであり、よってウエハは＋Ｘ方向側から－Ｘ方向側に移動される。なお、実施例１とは異なり、本実施例では、検査領域４２、４３、４４、４５以外の領域には電子線は照射されない。従って、電子線が照射されない領域も含まれるため、本実施例の「スワス」は、従来の「スワス」とは異なり、ステージ移動方向と交差する方向（例えば、図４ＡではＹ方向）へあるビーム偏向幅（電子線の移動幅であって走査幅とは異なる）を設定した場合に、ステージの１回の動作でステージが連続移動する距離と当該偏向幅の積で形成される仮想的な領域と定義される。実際の検査においては、設定できるスワスの幅は電子光学カラムの最大視野サイズ（軸外収差が無視できる範囲での最大偏向長さ）に制約され、かつ一回のステージ移動で複数の検査領域を検査するためには、複数の検査領域（例えば、領域４２と４３など）が含まれるようにスワス幅を設定する必要がある。従って、仮想的な量であっても「スワス」という概念は依然として有効であり、レシピ設定時には、装置オペレータに設定される検査領域とビーム変更幅の設定値から、検査に最適なスワスが装置により自動計算される。
　次に実際のビーム偏向制御の説明に戻る。本実施例の場合、ステージ速度を、通常の同期速度よりも高速（例えばＶ；Ｖ＞Ｖ0に）設定する。検査のスループットを落とさないため、各領域の電子線走査中にはステージ速度およびビーム走査速度（すなわちディフレクタ６の偏向周波数）は一定のまま変更しない。さて、実施例１の場合は、ステージ速度とビーム走査速度が同期しているので、ビーム偏向は、電子線基準位置が各走査領域の端部、例えば位置Ｘ１やＸ３などに到達した時点で開始していた。つまり、検査領域上での走査開始位置とビーム偏向開始時刻とが一致していた。しかし本実施例の場合、ステージ速度とビーム走査速度は非同期であり、図３Ａと同様に、電子線基準位置と検査領域上での走査開始位置の同期時刻に合わせてビーム偏向開始時刻を設定すると、電子線基準位置が検査領域の左端を通過する時刻から検査領域の右端を通過するまでの時刻の間に電子線走査が終了しないという事態が発生する。
　これを解消する最も単純な考え方は以下の通りである。すなわち、検査領域を電子線が実際に走査する実時間（検査領域内の総走査距離を走査速度で割った時間）は、画像取得のために必要な時間であり増減はできない。一方、ビーム走査時間中にウエハが動く距離は、非同期のステージ高速移動のため検査領域のステージ移動方向長さよりも長くなる。
従って、ビーム偏向の開始時刻をビーム走査速度にあわせて前倒しに設定し、終了時刻については逆に後ろ倒しに設定する。開始時刻と終了時刻をずらしたことによる電子線基準位置と検査領域（電子線が本来走査すべき位置）との位置ずれについては、Ｘ方向のビーム偏向により吸収する。この考え方に基づくビーム偏向制御より、ステージを高速移動させつつ必要な領域の画像を取得することが可能となる。
　以下、図４Ａ、図４Ｂを用いて、上の概念について説明する。初めに、検査領域４２での電子線走査の方法を説明する。検査領域４２は、スワス４１の下側端部に接するように設定された検査領域であり、走査方向はＹ方向である。そこで、検査領域４２の走査時のＹ偏向信号４８のビーム偏向開始時刻ｔ１を、電子線基準位置が検査領域４２の左端Ｘ２を通過する時刻ｔ２よりも前に設定する。このとき、実ウエハ上では、電子線基準位置は、検査領域４２の左端Ｘ２よりも手前側（－Ｘ方向側）にずれた位置Ｘ１に存在している。この位置Ｘ１と位置Ｘ２のずれを解消するため、時刻ｔ１において、偏向長さが（Ｘ２－Ｘ１）に相当し、かつ極性が＋Ｘ方向のオフセットをＸ偏向信号４７に重畳させる。これにより、ビーム偏向開始時刻ｔ１におけるビーム走査位置のずれが解消される。同様に、Ｘ偏向信号４７ないしＹ偏向信号４８のビーム偏向終了時刻ｔ４も、電子線基準位置が検査領域４２の右端Ｘ３を通過する時刻ｔ３よりも後に設定する。この際発生する電子線基準位置と検査領域４２の右端Ｘ３とのずれも、偏向長さが（Ｘ４－Ｘ３）に相当し、極性が－Ｘ方向のオフセットをＸ偏向信号４７に重畳することにより解消される。
　Ｘ偏向信号４７には、時刻ｔ１でオフセットが重畳された後、電子線基準位置と検査領域４２内の走査対象位置との差を補正する信号が連続的に付加される。電子線基準位置と本来ビームが照射されるべき位置との位置ずれ量は、ステージ速度とビーム走査速度の速度差かける経過時間に依存して変化するため、Ｘ偏向信号４７の補正量は、検査領域４２の走査が進行するに従って単調に減少していく。距離の次元で考えれば、ビーム偏向開始時刻を前倒しにすることは、ある大きさの距離のマージンをもって電子線走査を開始することに等しいが、ステージ速度がビーム走査速度よりも大きいため、ステージ移動による（本来照射するべき）ビーム照射位置の移動がビーム走査による電子線基準位置の移動にだんだん追い付き、ある時点でマージンを使い果たしてゼロになる。以降の走査では、ビーム走査による電子線基準位置の移動はステージ移動によるビーム照射位置の移動からだんだん離されていき、ビーム偏向終了時刻には、電子線基準位置は、位置Ｘ４と本来照射すべき位置Ｘ３よりも右側（ステージ移動方向の後方）にまで引き離される。
　図４Ａに示す例では、上記の距離マージンを使い果たす位置（つまり、本来走査されるべきビーム照射位置と電子線基準位置とが一致する位置）が検査領域４２の中央となるようにビーム偏向の制御条件を設定している。すなわち、検査領域４２の左側では、目的とする走査ラインは常に電子線基準位置の右側にあり、検査領域４２の右側では、目的とする走査ラインは常に電子線基準位置の左側に存在することになる。よって、検査領域４２の左側ではＸ偏向信号４７の補正量は常にプラスであり、検査領域４２の右側ではＸ偏向信号４７の補正量は常にマイナスである。ビーム偏向の制御条件をこのように設定することにより、位置Ｘ１，Ｘ４および位置Ｘ２，Ｘ３の相対関係が対称となり、Ｘ偏向信号およびＹ偏向信号のタイミング制御が非常に簡単になる。これにより±Ｘ方向のステージ移動での両方向検査が容易に実現できるとともに、検査速度を最適化することができる。
　位置Ｘ１，Ｘ４が対称となるようにビーム偏向条件を設定する場合、位置Ｘ１と位置Ｘ４は、以下の関係に基づき算出することができる。本実施例のステージ速度Ｖが、通常ステージ速度Ｖ0よりもα倍（Ｖ＝αＶ0：α＞１）であるとした場合、通常ステージ速度にて検査領域４２を位置Ｘ２から位置Ｘ３まで走査したのと同一の走査時間を確保するため、（Ｘ４－Ｘ１）／（Ｘ３－Ｘ２）＝αと設定する。また、Ｘ偏向信号４７の最大偏向量制限に対する尤度を確保するために、（Ｘ２－Ｘ１）＝（Ｘ４－Ｘ３）と設定する。これらの関係から、走査開始位置Ｘ１と走査終了位置Ｘ４とを決定する。なお、以降は、ステージ移動速度Ｖと通常のステージ速度Ｖ0との比αをステージ移動の速度係数と称する。
　次に、検査領域４３におけるビーム偏向制御について説明する。検査領域４３は、スワス４１の上側端部に接するように設定された検査領域であり、走査方向はＸ方向であるが、ビーム偏向制御の基本的な考え方は検査領域４２の場合と同様である。すなわち、Ｘ偏向信号４７およびＹ偏向信号４８のビーム偏向開始時刻ｔ５を、電子線基準位置が検査領域４３の左端Ｘ２を通過する時刻ｔ６よりも前に設定し、Ｘ偏向信号４７およびＹ偏向信号４８のビーム偏向終了時刻ｔ８も、電子線基準位置が検査領域４３の右端である位置Ｘ７を通過する時刻ｔ７よりも後に設定する。
　次に、検査領域４３の電子線走査時にディフレクタ６に印加されるＸ偏向信号４７及びＹ偏向信号４８の信号波形について説明する。
　図４Ｂには、検査領域４３での電子線走査を模式的に示した。検査領域４３では、図４Ｂに示すように、矢印４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄの順に電子線が走査される。実施例１と同様、矢印４９ａ～４９ｄに対応するＸＹの各偏向信号は、基本的には、走査方向に対してはノコギリ波形、走査方向と交差する方向に対しては階段状波形を有する信号パターンであり、領域４３のＸ方向サイズ（Ｘ７－Ｘ６）に対応する信号振幅を有するノコギリ波形の偏向信号にステージ速度に同期する－Ｘ方向への単調減少信号パターンが加算された形状を有している。ノコギリ波形の立ち上がりが＋Ｘ方向への電子線走査であり、立下りがステージ移動方向（－Ｘ方向）への振り戻し偏向である。
　矢印４９ａで示される照射電子線の偏向開始時（時刻ｔ５）には、電子線基準位置は位置Ｘ５に存在し、電子線が本来走査されるべき検査領域４３の左端（位置Ｘ６）よりも（Ｘ６－Ｘ５）だけ左側にある。このため、Ｘ偏向信号４７には、時刻ｔ５で（Ｘ６－Ｘ５）相当の偏向電圧が付加される。矢印４９ａの電子線走査は、この状態を開始点として、領域４３のＸ方向サイズ（Ｘ７－Ｘ６）に対応する信号振幅分のＸ偏向信号４７が立ち上がることにより行われる。その後、振り戻し偏向に対応する信号振幅分だけ信号パターンが立下り、以降、立ち上がりと立下りが連続して繰り返されることにより、矢印４９ｂ～矢印４９ｄの走査ラインの電子線走査が実行される。
　Ｙ偏向信号４８は、実施例１と同様、Ｘ偏向信号４７の信号立ち上がりに同期した＋Ｙ方向のインクリメント分と、＋Ｘ方向へのビーム偏向時間に同期した水平成分とを持つ階段状の信号パターンとなる。Ｘ偏向信号４７の信号立ち上がりとＹ偏向信号４８のインクリメント分の立ち上がりは、厳密には同期しないが、細かな時間制御を無視すれば、おおよそ同期していると考えてよい。
　以上説明したビーム偏向制御を行う際の走査開始位置Ｘ５と走査終了位置Ｘ８は、検査領域４２と同様に、（Ｘ８－Ｘ５）／（Ｘ７－Ｘ６）＝αかつ（Ｘ８－Ｘ７）＝（Ｘ６－Ｘ５）となるように決定する。
　検査領域４４は、照射電子線の走査方向が同一である検査領域４２と同様な手順で走査される。検査領域４５は、照射電子線の走査方向が同一である検査領域４３と同様な手順で走査される。ただし、検査領域４４は検査領域４２と、検査領域４５は検査領域４３と、それぞれスワス４１内でのＹ方向の位置が異なるので、Ｙ偏向信号４８に付加されるオフセット信号の大きさを、各検査領域４４、４５のＹ方向の位置に合わせて変える必要がある。
　以上説明したビーム偏向制御を行う場合、例えば位置Ｘ２，Ｘ３，Ｘ６、Ｘ７といった位置情報は、検査を行うウエハにより定まる量であり、ステージ移動の速度係数αは、どの程度の高速検査を行うかどうかの情報により定まる量である。従って、以上のビーム偏向制御を装置実装する場合には、装置オペレータにより、以上の位置Ｘ２，Ｘ３，Ｘ６、Ｘ７およびαに相当する情報（あるいはそれらを計算するための情報）が、制御ＰＣ１４の設定画面上で入力され、それに基づき、位置Ｘ１，Ｘ４，Ｘ５，Ｘ８といった制御情報が制御ＰＣ１４により算出される。ビーム走査コントローラ１１やステージコントローラ１２は、制御ＰＣ１４により計算された位置Ｘ１，Ｘ４，Ｘ５，Ｘ８の各制御情報に基づき、ＸＹ偏向信号の電圧やタイミング制御、あるいはステージ速度を制御する。
　以上、本実施例の検査装置により、ウエハの任意領域を検査することが可能という実施例１の効果を保ちつつ、従来よりも格段に検査速度を高速化可能な回路パターン検査装置が実現される。
　本実施例では、実施例１あるいは実施例２で説明したビーム偏向制御を応用して、メモリマットの周辺回路のみを高速に検査可能な回路パターン検査装置の構成例について説明する。実施例２と同様、装置のハードウェア構成は実施例１とほぼ同一であるので、以下の説明では、図１を適宜引用する。
　図５Ａは、ウエハのメモリマットとその周辺回路領域、及び照射電子線を走査させるＸ偏向信号とＹ偏向信号を示す図である。ウエハ上に形成されたチップ内には、メモリマットと呼ばれるメモリセルが規則的に配列された領域が設けられるが、メモリマットの周囲には、更に周辺回路部と呼ばれる領域が設けられる。
　図５Ａの上図は、メモリマット５２、メモリマット５２の上下（Ｙ方向）間に配置された周辺回路領域５３、同左右（Ｘ方向）間に配置された周辺回路領域５４が含まれるようにスワスを設定した場合の模式図が示されている。スワスの幅（ステージ移動方向と交差する方向の長さ）は、オペレータにより、実施例１で説明した設定画面を介して事前にメモリマットの幅に合わせて設定されているものとする。また、ステージの移動方向は、実施例１，２と同様、－Ｘ方向であるものとし、ステージ移動中にはビーム走査速度（画素サンプリング周波数）の変更は行わないものとする。
　従来のステージ連続移動方式の検査装置では、ステージ連続移動中に電子線の走査方向を変えることが困難であった。よって、図５Ａの上図に示された周辺回路領域５３、５４を検査する場合、同じＹ方向に一次元走査した電子線で両者の画像を取得するしかなかった。
　走査方向が同じ場合、周辺回路領域５３に比べて周辺回路領域５４の方がステージ移動に対して垂直方向（Ｙ方向）の領域長が長いため、電子線が各領域を往復する所要時間は、周辺回路領域５３に比べて周辺回路領域５４の方が大きくなる。比較例で説明した通り、通常速度でステージを移動させる場合、ステージ速度は、電子線が走査ライン１本を往復する間に１画素サイズ分移動できる速度に設定される。従って、周辺回路領域５４の検査に設定できるステージ速度は、周辺回路領域５３の検査に設定できるステージ速度よりも遅くなってしまう。このため、それぞれの領域での走査の開始と終了位置をそれぞれの領域の左右端に合わせようとした場合、ステージ速度を遅い方の速度に合わせ、周辺回路領域５３の走査時では電子線走査間に待ち時間を入れることでステージ速度と電子線による走査の進行速度を合わせなくてはならない。しかし、この方法は、待ち時間の分だけ検査速度が低下してしまうため、好ましくない。
　そこで本実施例では、周辺回路領域５３，５４の形状（長手方向の向き）にあわせて走査方向を変更（長手方向に対して交差する方向）し、かつ各周辺回路領域にあわせて偏向信号波形を制御することにより、検査途中でのステージ速度の変更やビーム走査速度の変更をせずに、待ち時間なしでの検査が可能な検査装置を実現する。
　具体的には、長手方向がステージ移動方向である周辺回路領域５３に対しては走査方向をＹ方向、長手方向がステージ移動方向とは交差する方向の周辺回路領域５４に対しては走査方向をＸ方向とし、ステージ速度を（Ｘ５－Ｘ１）／（Ｔ１＋Ｔ２）として求め、電子線基準位置が周辺回路領域５３と周辺回路領域５４を合わせた距離だけ移動する時間に合わせて、周辺回路領域５３と周辺回路領域５４の電子線走査が終了するようにする。ここで、Ｔ１、Ｔ２は、周辺回路領域５３、５４の１つを照射電子線でそれぞれ走査するのに要する時間である。
　走査方向およびステージ速度を上のように設定した場合、周辺回路領域５３に対しては、ステージ速度は電子線走査速度よりも遅くなり、周辺回路領域５４に対しては、ステージ速度は電子線走査速度よりも速くなる。従って、周辺回路領域５４に対しては実施例２と同じ状況が発生し、周辺回路領域５３に対しては実施例２と逆の状況が発生する。よって、周辺回路領域５４に対しては実施例２と同様に、ビーム偏向の開始時刻を前倒しにし、終了時刻を後ろ倒しにし、逆に周辺回路領域５３に対してはビーム偏向の開始時刻を後ろ倒しにし、終了時刻を前倒しにするようなビーム偏向制御を行って検査を実行する。
　次に、図５Ａおよび図５Ｂを用いて、周辺回路領域５３と周辺回路領域５４の電子線走査時のビーム偏向制御について説明する。図５Ｂは、スワス５１の、メモリマット５２の周辺回路領域５３と周辺回路領域５４の電子線走査を示す図である。
　まず、周辺回路領域５３の電子線走査について説明する。走査開始位置Ｘ２にて周辺回路領域５３の走査が開始されると、矢印５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ、５８ｅ、５８ｆの順に周辺回路領域５３の電子線が走査される。
　矢印５８ａで示される走査を行う場合、検査装置は、電子線基準位置が位置Ｘ２に到達した時点（時刻ｔ２）でビーム偏向を開始する。この場合、電子線基準位置は、本来電子線を照射すべき周辺回路領域５３の左端（位置Ｘ１）よりも（Ｘ２－Ｘ１）だけ右側にある。従って、矢印５８ａに対応するＸ偏向信号５６には、（Ｘ２－Ｘ１）の距離に相当する偏向量だけマイナス方向のオフセット信号が付加される。周辺回路領域５３では、電子線による走査速度がステージ速度よりも速いために、Ｘ偏向信号５６によるマイナス方向のオフセットは次第に減少し、周辺回路領域５３の中央まで走査が終了した位置でオフセットはゼロとなる。それ以降はプラス方向のオフセットが次第に増加し、走査終了位置Ｘ３では（Ｘ４－Ｘ３）の距離に相当するプラスの偏向量がオフセットとしてＸ偏向信号５６に付加される。周辺回路領域５３はスワス５１の上側（＋Ｙ方向の端部）に位置しているために、Ｙ偏向信号５７は、Ｙ方向の走査を行うノコギリ波形信号にＹ方向の走査位置分のプラス方向のオフセットが加算された信号となる。以下、矢印５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ、５８ｅ、５８ｆついても、矢印５８ａと同様のビーム偏向制御が行われ、他の周辺回路領域５３が走査される。
　次に、周辺回路領域５４の電子線走査について説明する。周辺回路領域５３の走査終了後、走査開始位置Ｘ３にて周辺回路領域５４の走査が開始され、矢印５９ｇ、５９ｈ、５９ｉ、５９ｊの順に周辺回路領域５４の電子線が走査される。
　矢印５９ｇで示される照射電子線の走査時では、電子線基準位置は（Ｘ４－Ｘ３）だけ周辺回路領域５４の左端（Ｘ４）よりも左側（－Ｘ方向）にある。このため、矢印５９ｇに対応するＸ偏向信号５６は、（Ｘ４－Ｘ３）相当のプラス方向のオフセット量から開始され、周辺回路領域５４のＸ方向サイズ（Ｘ５－Ｘ４）に対応する信号振幅を有する。
　矢印５９ｈ、５９ｉで示される照射電子線の走査時には、各々、前の走査ラインである矢印５９ｇないし矢印５９ｈの走査開始時からのステージ移動量相当分だけ、前の走査ラインに対するＸ偏向信号５６よりもマイナス側から開始される。
　矢印５９ｊで示される照射電子線の走査時には、電子線基準位置が（Ｘ６－Ｘ５）だけ周辺回路領域５４の右端（Ｘ５）よりも右側（＋Ｘ方向）にある。このため、矢印５９ｊで示される照射電子線の走査は、（Ｘ６－Ｘ４）に相当するマイナスのオフセット量から開始されて、（Ｘ６－Ｘ５）に相当するマイナスの偏向量にて終了する走査信号となる。
　また、Ｙ偏向信号５７には、矢印５９ｇ、５９ｈ、５９ｉ、５９ｊで示される電子線のＹ方向の走査位置に対応したオフセット信号が付加される。なお、Ｙ偏向信号５７の信号波形は、実施例１，２と同様の階段状波形であるが、図示が複雑なため、図５Ａでは直線で表してある。
　以上説明したビーム偏向制御を装置実装する場合、装置オペレータにより、検査領域と各検査領域のビーム走査方向、ならびに画素サイズと画素サンプリング周波数の情報が、制御ＰＣ１４の設定画面上で入力され、制御ＰＣ１４は、各領域のビーム走査に要する時間（Ｔ１、Ｔ２）を算出する。また、制御ＰＣ１４は、周辺回路領域５３の走査開始位置Ｘ２と走査終了位置Ｘ３を、｛（Ｘ３－Ｘ２）／Ｔ１｝＝｛（Ｘ６－Ｘ３）／Ｔ２｝、及び（Ｘ４－Ｘ３）＝（Ｘ６－Ｘ５）を満たすように決定する。また、検査領域の繰り返し特性より（Ｘ６－Ｘ５）＝（Ｘ２－Ｘ１）であることから、周辺回路領域５４の走査終了位置Ｘ６を決定する。各領域の走査方向については、事前に取得した各検査領域の画像（もしくは設計情報）から、制御ＰＣ１４が各検査領域パターンの長手方向を判断し、判断結果に基づき走査方向を決めることも可能である。ビーム走査コントローラ１１やステージコントローラ１２は、制御ＰＣ１４により計算された走査方向や位置Ｘ１，Ｘ４，Ｘ５，Ｘ８の位置といった各制御情報に基づき、ＸＹ偏向信号の電圧やタイミング制御、あるいはステージ速度を制御する。
　以上、本実施例により、検査途中でのステージ速度の変更やビーム走査速度の変更といったスループット低下要因となる制御動作の変更を行わずに、待ち時間なしでの検査が可能な検査装置が実現される。なお、本実施例では、照射電子線の走査はＸ方向とＹ方向の２方向であるが、走査方向はこの２方向に限られるものではない。例えば、Ｘ方向に対して４５度の方向に走査してもよい。
　本実施例では、実施例３で説明した検査装置の変形例として、メモリマット内のマット外周近傍部を検査領域として検査を行う検査装置の構成例について説明する。なお、以上説明した実施例と同様、装置のハードウェア構成は実施例１とほぼ同一であるので、以下の説明では、図１を適宜引用する。また、基本的な前提条件も今までと同様であるので、同じ説明は繰り返さない。
　図６Ａは、ウエハのメモリマットのマット周辺部、及び照射電子線を走査させるＸ偏向信号とＹ偏向信号を示す図である。ウエハには、メモリマット６２が配列され、メモリマット６２内のマット外周近傍部６３が検査領域である。スワス６１には、マット外周近傍部６３を含むメモリマット６２配列が含まれる。
　本実施例では、以下の方法にてステージ速度を決定する。
　まず、図６Ａにおいて、（Ｘ７－Ｘ６）＝（Ｘ９－Ｘ８）＝｛（Ｘ９－Ｘ６）－β｝／２となるように、検査領域（マット外周近傍部６３）に対する照射電子線の走査の開始位置と終了位置を決定する。位置Ｘ６はマット外周近傍部６３の右端（＋Ｘ方向）の位置であり、（Ｘ９－Ｘ６）は、メモリマット６２の間隔である。位置Ｘ７、Ｘ８は、メモリマット間隔（Ｘ９－Ｘ６）とメモリマット６２のＸ方向の幅（Ｘ６－Ｘ２）を基に定める。βは、ある検査領域（マット外周近傍部６３）の走査終了からその次の検査領域（マット外周近傍部６３）の走査を始めるまでに必要な準備時間をとるための距離であるが、メモリマット間隔（Ｘ９－Ｘ６）に比べて十分に小さい。
　次に、検査領域（マット外周近傍部６３）全体を走査するのに必要な時間Ｔを検査エリアのサイズと電子線走査条件から計算し、ステージ速度を計算式（Ｘ６－Ｘ１）／Ｔにより求める。ここで、パターンの繰り返し性より（Ｘ９－Ｘ８）＝（Ｘ２－Ｘ１）である。
　図６Ｂは、スワス６１の、メモリマット６２のマット外周近傍部６３の電子線走査を示す図である。図６Ｂを用いて、マット外周近傍部６３の電子線走査を説明する。
　検査領域（マット周辺部６３）は、矢印６７ａ、６７ｂ、６７ｃ、６７ｄ、６７ｅ、６７ｆ、６７ｇ、６７ｈの順で照射電子線が走査されるが、このようにマット境界に対して平行にビーム走査した場合、マット境界に垂直にビーム走査するよりも、検査領域全体でのビーム走査数が少ないため、トータルのビームの振り戻し時間を小さくして検査時間Ｔを短縮出来る。
　矢印６７ａ、６７ｂは、メモリマット６２の左側（－Ｘ方向側）の周辺部の走査を示している。Ｘ偏向信号６５は、各照射電子線の走査時の電子線基準位置と走査対象位置との差分を補正するオフセット信号が出力される。Ｙ偏向信号６６は、Ｙ方向の走査信号が出力される。
　矢印６７ｃ、６７ｄは、メモリマット６２の下側（－Ｙ方向側）の周辺部の走査を示している。Ｘ偏向信号６５は、各照射電子線の走査時の電子線基準位置と走査対象位置との差分を補正するオフセット信号がＸ方向の走査信号に対して加算された信号が出力される。Ｙ偏向信号６６は、Ｙ方向の走査位置に対応したオフセット信号が出力される。
　矢印６７ｅ、６７ｆは、メモリマット６２の上側（＋Ｙ方向側）の周辺部の走査を示している。Ｘ偏向信号６５は、Ｘ方向の走査信号とオフセット信号とが加算された信号が出力される。Ｙ偏向信号６６は、Ｙ方向の走査位置に対応したオフセット信号が出力される。
　矢印６７ｇ、６７ｈは、メモリマット６２の右側（＋Ｘ方向側）の周辺部の走査を示している。Ｘ偏向信号６５は、各照射電子線の走査時の電子線基準位置と走査対象位置との差分を補正するオフセット信号が出力される。Ｙ偏向信号６６は、Ｙ方向の走査信号が出力される。
　以上、本実施例により、検査途中でのステージ速度の変更やビーム走査速度の変更といったスループット低下要因となる制御動作の変更を行わずに、待ち時間なしでの検査が可能という実施例３の効果に加え、ビームの振り戻しに掛かる時間の短縮により、さらなる高速化が可能な検査装置が実現される。なお以上の説明では、照射電子線の走査はＸ方向とＹ方向の２方向としたが、走査方向はこの２方向に限られない点は、実施例３と同様である。
　本実施例では、スワス中に設定された検査領域の画像をフレーム加算することが可能な検査装置の構成例について説明する。フレーム積算とは、検査領域について複数の画像を取得し、得られた画像を積算することである。積算により画像信号のＳ／Ｎが向上するため高精細な画像が得られ、欠陥検出の精度が向上する。同じ領域について複数の画像が必要となるため、同一の検査領域について積算回数分の走査を行う必要がある。以降、本実施例では、検査途中でのステージ速度の変更やビーム偏向周波数の変更をすることなく上の制約を満たすことが可能なステージ連続移動方式の検査装置について説明する。なお、簡単のため、以降の説明ではフレーム積算数は２回、ステージ速度は通常速度であるものと仮定するが、フレーム積算数およびステージ速度の設定はこれに限られるものではなく、フレーム積算数３回以上あるいはステージ速度非同期であってもよい。また、以上説明した実施例と同様、本実施例の説明に当たっては図１を適宜引用し、共通する部分についても同じ説明は繰り返さない。
　本実施例の場合、ステージ速度の変更やビーム偏向周波数の変更無しに各検査領域をフレーム積算数分だけ繰り返して走査しなければならないという制約がある。これを実現するための基本的な考え方は実施例２と同様であり、ビーム偏向の開始時刻をビーム走査速度にあわせて前倒しに設定し、終了時刻については逆に後ろ倒しに設定する。以下、図７を用いて本実施例のビーム偏向制御について説明する。
　図７は、ウエハの検査領域、及び照射電子線を走査させるＸ偏向信号とＹ偏向信号を示す図である。スワス７１は、複数の検査領域７２、７３、７４、７５が含まれるように設定されている。各検査領域７２、７３、７４、７５の電子線走査方向は、それぞれ矢印に示される通りとする。
　はじめに、検査領域７２におけるビーム偏向制御について説明する。ビーム偏向の開始時刻ｔ１には、電子線基準位置は位置Ｘ１に位置しており、本来走査されるべき位置Ｘ２よりも（Ｘ２－Ｘ１）だけ左側（－Ｘ方向）に位置している。このため、Ｘ偏向信号７７には、（Ｘ２－Ｘ１）分の位置ずれを補正するプラス方向の信号が付加される。その後、Ｘ偏向信号７７には電子線基準位置と検査領域７２内の走査対象位置との差を補正する連続信号が付加されていき、同時にノコギリ波形のＹ偏向信号７８によるＹ方向の走査が行われる。以上の要領で検査領域７２が連続的に走査される。ここで、検査領域７２におけるＹ偏向信号７８は、スワス７１の下部（－Ｙ方向の端部）に設定されているために、連続走査信号にマイナス方向のオフセットが加算された信号となる。
　時刻ｔ３に電子線基準位置が検査領域７２のＸ方向の中点である位置Ｘ３に到達すると、検査領域７２の１回目の走査が完了する。
　続いて、２回目の電子線走査を再び検査領域７２の左端から行うため、Ｘ偏向信号７７は、領域７２のステージ移動方向の幅（Ｘ４－Ｘ２）に相当する分だけマイナス側にシフトされる。その後、再び電子線基準位置と検査領域７２内の走査対象位置との差を補正する信号をＸ偏向信号７７に付加しながら連続的に走査を行い、位置Ｘ５にて検査領域７２の右端（＋Ｘ方向の端）が走査されて、領域７２の２回目の走査が完了する。
　次に、検査領域７３を走査する手順を説明する。走査開始位置Ｘ６は、検査領域７３の左端（Ｘ７）よりも（Ｘ７－Ｘ６）だけ左側（－Ｘ方向）に位置する。このため、Ｘ偏向信号７７は、（Ｘ７－Ｘ６）相当の偏向量だけプラス方向から開始される偏向信号であり、領域７３のＸ方向サイズ（Ｘ９－Ｘ７）に対応する信号振幅を有する。この時のＹ偏向信号７８には、スワス７１の上側（＋Ｙ方向側）にある検査領域７３の下端（－Ｙ方向の端）が走査されるように、プラスの信号が印加される。
　その後、ステージ移動量に対応してＸ偏向信号７７の走査開始位置をマイナス側にシフトさせるとともに、Ｙ偏向信号７８に印加するプラスの信号を増加させながら検査領域７３の走査を行い、検査領域７３のＸ方向の中点である位置Ｘ８にて検査領域７３の上端（＋Ｙ方向の端）が走査されて、検査領域７３の1回目の走査が完了する。
　続いて、検査領域７３の２回目の電子線走査を再び検査領域７３の下側から行うため、Ｙ偏向信号７８を、検査領域７３のＹ方向の幅に相当する分だけマイナス側にシフトさせて、Ｘ偏向信号７７による走査を行う。その後、再び、ステージ移動量に対応してＸ偏向信号７７の走査開始位置をマイナス側にシフトさせるとともに、Ｙ偏向信号７８に印加するプラスの信号を増加させながら検査領域７３の走査を行い、位置Ｘ１０にて検査領域７３の２回目の走査が完了する。
　検査領域７４、７５に対しても、検査領域７２、７３と同じ要領で走査すればよい。ただし、Ｙ偏向信号７８に付加されるオフセット信号の大きさを、スワス７１内での検査領域７４、７５のＹ方向の位置に合わせて変える必要がある。
　フレーム積算数が３回以上の場合には、走査開始時刻のマージン（時間ｔ２－ｔ１ないしｔ７－ｔ６）および走査終了時刻のマージン（時間ｔ５－ｔ４ないしｔ１０－ｔ９６）を大きく取れば対応できることは明らかである。すなわち、ビーム偏向開始時の電子線基準位置Ｘ１、Ｘ６、ビーム偏向終了時の電子線基準位置Ｘ５，Ｘ１０を、検査領域の端部からみてフレーム積算数２回の場合よりも離して設定し、ビーム偏向開始時の電子線基準位置とビーム偏向終了時の電子線基準位置の距離（つまり、Ｘ１とＸ５の距離あるいはＸ６とＸ１０の距離）をフレーム積算数で均等分した位置を、各フレームに対する走査の終了／開始位置として設定し、均等分された各領域内で、上述した要領のビーム偏向制御を行う。
　また、本実施例の構成を用いてステージ速度を通常速度よりも高速に設定できることも明らかである。すなわち、フレーム積算数で均等分された各領域に対し、実施例２と同じ要領で、ステージ速度通常速度に対するステージ速度の比αを考慮したビーム偏向開始位置と終了位置のマージンを設定する。これにより、フレーム積算による高画質化と高速ステージ移動による検査速度の両方のメリットをもつ回路パターン検査装置が実現できる。
　以上のビーム偏向制御を装置実装する場合には、制御ＰＣ１４の設定画面を介して装置オペレータにより入力される検査領域の位置情報（Ｘ２，Ｘ４，Ｘ７、Ｘ９）およびステージ速度の情報（速度係数αあるいはαを計算するための情報）を元に、位置Ｘ１，Ｘ５，Ｘ６，Ｘ１０といった制御情報が制御ＰＣ１４により算出される。ビーム走査コントローラ１１やステージコントローラ１２は、制御ＰＣ１４により計算された位置Ｘ１，Ｘ５，Ｘ６，Ｘ１０の各制御情報に基づき、ＸＹ偏向信号の電圧やタイミング制御、あるいはステージ速度を制御する。
　以上、本実施例により、ウエハの任意領域を検査することが可能なため効率的な検査が可能という実施例１の効果に加え、フレーム積算による高精細な画像が取得可能なため虚報が少なく信頼性の高い回路パターン検査装置が実現できるという効果を奏することが可能となる。また、フレーム積算により同一箇所の画像を一定時間おいて取得することで、帯電の影響を抑えた回路パターン検査が可能となる。
　本実施例では、一次電子線を用いてプリスキャンを実行可能な回路パターン検査装置の構成例について説明する。「プリスキャン」とは、検査領域の除電あるいは所望の帯電電位形成を目的として画像取得用電子線の照射前に電子線を走査することである。検査領域周辺も含めて帯電状態を均一にするために、プリスキャン実行時の走査領域のサイズは、検査領域のサイズよりも大きく設定される場合が多い。以下、本実施例の説明を行うが、本実施例の説明に当たっては図１を適宜引用し、共通する部分について同じ説明は繰り返さない。また簡単のため、走査中、ステージ速度は通常速度で一定であるものとする。
　図８は、ウエハの検査領域、及び照射電子線を走査させるＸ偏向信号８７とＹ偏向信号８８を示す図である。スワス８１は、図３、図４あるいは図7に示した配置と同様の複数の検査領域８２、８３、８４、８５が含まれるよう設定されている。
　まず、検査領域８２に対する電子線走査について説明する。図８に示す通り、検査領域８２での走査方向はＹ方向であり、検査領域８２の周囲には点線で示されるプリスキャン領域が設定されている。プリスキャン領域は、本来であればＹ方向だけではなくＸ方向にも設定されるが、説明の簡単のため、図８ではＹ方向のみにプリスキャン領域を設けるように図示してある。
　本実施例において、各検査領域の電子線走査は、プリスキャン→所定の待ち時間分走査停止→本スキャン（画像取得のための電子線走査）というシーケンスで実行される。つまり、プリスキャンと走査停止は、電子線基準位置が検査領域８２の左側に存在する間に実行され、本スキャンは、電子線基準位置が検査領域８２の右側に存在する間に実行される。また、プリスキャン時の走査領域と本スキャン時の走査領域のサイズが異なるため、本実施例においては、プリスキャン時と本スキャン時とでは、振幅や傾き、あるいは立ち上がりのタイミングなど、異なる波形を有する第１のＸＹ偏向信号と第２のＸＹ偏向信号とが使用される。
　検査領域８２のプリスキャンは、電子線基準位置が位置Ｘ１の時点（時刻ｔ１）で開始され、位置Ｘ３の時点（時刻ｔ３）で完了される。従って、Ｘ偏向信号８７は、時刻ｔ１では本来走査されるべき位置Ｘ２との位置ずれ補正量（Ｘ２－Ｘ１）に相当するプラスの偏向電圧が設定される。プリスキャンの終了時には電子線基準位置は位置Ｘ３にあるが、本来電子線を走査すべき走査ラインは検査領域８２の右端（位置Ｘ５）であり、電子線基準位置は依然として本来の走査ラインよりも左側に位置している。従って、プリスキャンの終了時のＸ偏向信号８７も、位置Ｘ５とＸ３との位置ずれ補正量（Ｘ５－Ｘ３）に相当するプラスの偏向電圧が設定される。
　本実施例の場合、プリスキャン時のビーム偏向周波数に対して、ステージ速度が同期しているため、時刻ｔ３における電子線基準位置と本来の走査ラインとの位置ずれ量は、時刻ｔ１における位置ずれ量と同一である。従って、時刻ｔ１から時刻ｔ３までのＸ偏向信号８７は一定の値となる。
　Ｙ偏向信号８８については、プリスキャンの間、ノコギリ波形の偏向信号がディフレクタ６に印加される。ここで、プリスキャンの振幅は検査領域８２のサイズよりも十分大きく（例えば２倍に）設定されている。したがって、ノコギリ波形の信号振幅は、プリスキャン領域の走査幅に対応して本スキャン時のノコギリ波形の信号振幅の２倍である。
　時刻ｔ３におけるプリスキャン終了時点では、電子線基準位置は位置Ｘ３に存在し、電子線照射位置は領域８２の右下端に存在している。時刻ｔ３で待ち時間のシーケンスが開始され、照射電子がブランキングされると共に、Ｘ偏向信号８７は（Ｘ４－Ｘ２）分だけマイナス方向にシフトされ、電子線照射位置は検査領域８２の左端に戻される。ブランキングを行うのは、待ち時間の間、ウエハ上の固定箇所にビームが照射されるとウエハの帯電条件が変化する虞があるためである。
　時刻ｔ４にて、照射電子のブランキングが解除され、画像取得のための電子線走査が開始される。前述の通り、時刻ｔ４時点での電子線基準位置は位置Ｘ４にあり、本来の走査ライン位置Ｘ２よりも（Ｘ４－Ｘ２）だけ右側（＋Ｘ方向）に位置するが、時刻ｔ３で既にマイナス分シフトしているため、電子線照射位置はＸ２に存在している。その後、電子線基準位置と検査領域８２内の走査対象位置との差を補正する信号をＸ偏向信号８７に付加しながらＹ方向の走査を行い、検査領域８２を連続的に走査する。時刻ｔ４から時刻ｔ６までのＸ偏向信号８７は、ステージ速度とＸ方向のビーム走査速度とが同期しているため、一定値となっている。一方、Ｙ偏向信号８８の信号波形は、通常通りノコギリ波形である。
　位置Ｘ６（時刻ｔ６）にて検査領域８２の右端（＋Ｘ方向の端）が走査されて、検査領域８２全体の走査が完了する。
　次に、検査領域８３を走査する手順を説明する。図８に示す通り、検査領域８３での走査方向はＸ方向であり、検査領域８３の周囲には点線で示されるプリスキャン領域が設定されている。検査領域８２と同様、説明の簡単のため、図８ではＸ方向のみにプリスキャン領域を設けるように図示してある。
　時刻ｔ７にて検査領域８３のプリスキャンを開始し、位置Ｘ９（時刻ｔ９）にて検査領域８３のプリスキャンが完了される。時刻ｔ７でのＸ偏向信号波形は、振幅値が位置Ｘ７とＸ８との位置ずれ補正量（Ｘ８－Ｘ７）に相当する量であり、その後、時刻ｔ９までプリスキャン領域の領域長に応じた振幅のノコギリ波形の信号パターンが続く。
　位置Ｘ９にてプリスキャン終了後、位置Ｘ１０にて画像取得のための電子線走査を検査領域８３の下側（－Ｙ方向）から開始する。ここで、位置Ｘ１０は、検査領域８３の左端（Ｘ８）よりも（Ｘ１０－Ｘ８）だけ右側（＋Ｘ方向）に位置するため、Ｘ偏向信号８７は、（Ｘ１０－Ｘ８）に相当する偏向量だけマイナス方向から開始される偏向信号であり、検査領域８３のＸ方向サイズ（Ｘ１１－Ｘ８）に対応する信号振幅を有する。この時のＹ偏向信号８８には、スワス８１の上側（＋Ｙ方向側）にある検査領域８３の下端（－Ｙ方向の端）が走査されるように、プラスの信号が付加される。
　その後、ステージ移動量に対応してＸ偏向信号８７の走査開始位置をマイナス側にシフトさせるとともに、Ｙ偏向信号８８に付加するプラスの信号を増加させながら検査領域８３の走査を行い、位置X１１にて検査領域８３の上端（＋Ｙ方向の端）が走査されて、検査領域８３の全体の走査が完了する。
　検査領域８４、８５に対しても、それぞれ検査領域８２、８３と同様に走査する。ただし、Ｙ偏向信号８８に付加されるオフセット信号の大きさを、スワス８１内での検査領域８４、８５のＹ方向の位置に合わせて変える必要がある。
　以上のビーム偏向制御を装置実装する場合には、制御ＰＣ１４の設定画面を介して装置オペレータにより入力される検査領域の位置情報（Ｘ２，Ｘ５，Ｘ８、Ｘ１１）およびプリスキャン領域の情報を元に、位置Ｘ１，Ｘ５，Ｘ６，Ｘ１０といった制御情報が制御ＰＣ１４により算出される。ビーム走査コントローラ１１やステージコントローラ１２は、制御ＰＣ１４により計算された位置Ｘ１，Ｘ５，Ｘ６，Ｘ１０の各制御情報に基づき、ＸＹ偏向信号の電圧やタイミング制御、あるいはステージ速度を制御する。なお、本実施例の構成をステージ高速化と組み合わせることも可能であり、その場合には、装置オペレータにより設定されるステージ移動の速度情報（速度そのものあるいは速度係数α、ないしはαを計算するための情報）を使用して、上記位置Ｘ１，Ｘ５，Ｘ６，Ｘ１０の各制御情報を計算すればよい。
　以上、プリスキャン時と本スキャン時で異なる波形のＸＹ偏向信号を用いるという本実施例により、ウエハの任意領域を検査することが可能なため効率的な検査が可能という実施例１の効果に加え、プリスキャンによる帯電形成により、コンタクトホールの孔底や高抵抗材料の配線パターンなど、通常の走査では良好な電位コントラストを得にくい被検査試料に対しても検査を行えるという効果を奏することができる。また、プリスキャン後の待ち時間の設定により、プリスキャンにて形成された帯電の緩和状態の観察が行えるという効果を奏することができる。
　図９Ａ、図９Ｂを用いて、本実施例の回路パターン検査装置の実施例７を説明する。本実施例は、いわゆるヘリカルスキャンを実行するためのビーム偏向制御に関する実施例であり、電子線の走査方向を走査ごとに連続的に変更し、各走査毎の走査長を連続的に短縮していく方式の電子線走査を実現するものである。
　以下、図９Ａ、９Ｂを用いて、Ｘ偏向信号９５及びＹ偏向信号９６による各検査領域９２、９３での電子線走査の方法を説明する。図示の単純化のため、図９においては、同一方向について２本の走査線しか図示していないが、実際には走査線の本数はもっと多数である。Ｘ偏向信号９５は、照射電子線が＋Ｘ方向（図９Ａの右方向）に振れる方向をプラスとし、Ｙ偏向信号９６は、照射電子線が＋Ｙ方向（図９Ａの上方向）に振れる方向をプラスとする。
　図９Ｂは、スワス９１の検査領域９２の電子線走査を示す図である。図９Ｂを用いて、検査領域９２の電子線走査を説明する。
　検査領域９２は、矢印９７ａ、９７ｂ、９７ｃ、９７ｄ、９７ｅ、９７ｆ、９７ｇ、９７ｈの順で照射電子線が走査される。矢印９７ｂで示される電子線走査は、矢印９７ａで示される電子線走査の終点から開始される。また、矢印９７ｃで示される電子線走査は、矢印９７ｂで示される電子線走査の終点から開始される。このように、ある電子線走査の終点は、常に次の電子線走査の始点になる。従って、電子線走査後に、次の電子線走査の開始位置まで電子線を振り戻す必要がない。このため、振り戻しにかかっていた時間の分だけ、検査領域９２の電子線走査に必要な時間を短くすることができる。
　図９Ｂにおいて、矢印９７ａ、９７ｂ、９７ｃ、９７ｄ、９７ｅ、９７ｆ、９７ｇ、９７ｈの長さ（電子線走査の距離）や位置（電子線走査の位置）は、検査領域９２の大きさ（幅）と検査領域の画像の画素サイズとから電子線走査の軌跡を算出することにより求めることができる。以下、矢印９７ａ、９７ｂ、９７ｃ、９７ｄ、９７ｅ、９７ｆ、９７ｇ、９７ｈに対応する電子線走査の距離を、矢印９７ａ、９７ｂ、９７ｃ、９７ｄ、９７ｅ、９７ｆ、９７ｇ、９７ｈの長さで表す。
　まず、電子線基準位置Ｘ１にて、矢印９７ａで示される電子線走査の偏向信号が印加される。矢印９１ａで示される電子線走査はＹ方向の走査のため、Ｙ偏向信号９６には、矢印９７ａの長さに相当する走査信号が印加される。また、Ｘ偏向信号９５には、電子線基準位置と走査対象位置との差を補正する信号が印加される。
　次に、位置Ｘ２にて、矢印９７ｂで示される電子線走査の偏向信号が印加される。矢印９７ｂで示される電子線走査はＸ方向走査のため、Ｘ偏向信号９５に走査信号が印加されるが、その振幅は、矢印９７ｂの長さから走査時間中のステージ移動距離を引いた距離に相当する量となる。また、矢印９７ｂで示される電子線走査はスワス９１の上側（＋Ｙ方向）にあるため、Ｙ偏向信号９６には走査位置に対応するプラスのオフセット信号が印加される。
　次に、位置Ｘ３にて、矢印９７ｃで示される電子線走査の偏向信号が印加される。矢印９１ｃで示される電子線走査はＹ方向の下向き（－Ｙ方向）の走査であるため、Ｙ偏向信号９６にはプラスからマイナスに変化する走査信号が印加される。また、Ｘ偏向信号９５には、電子線基準位置と走査対象位置との差を補正する信号が印加される。
　さらに、位置Ｘ４にて、矢印９７ｄで示される電子線走査の偏向信号が印加される。矢印９１ｄで示される電子線走査はＸ方向の左向き（－Ｘ方向）の走査であるため、Ｘ偏向信号９５にはプラスからマイナスに変化する走査信号が印加される。この走査信号の振幅は、矢印９７ｄの長さに走査時間中のステージ移動距離を加算した距離に相当する量となる。また、矢印９７ｄで示される電子線走査はスワス９１の下側（－Ｙ方向）にあるため、Ｙ偏向信号９６には走査位置に対応するマイナスのオフセット信号が印加される。
　その後、位置Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４に対して説明したのと同様に、位置Ｘ５、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８にて、それぞれ矢印９７ｅ、９７ｆ、９７ｇ、９７ｈで示される電子線走査に対応するＸ偏向信号９５とＹ偏向信号９６印加され、領域９２全体の走査が完了する。
　本実施例により、振り戻し偏向に要する時間を省略でき、検査領域の電子線走査に必要な時間を短縮可能な検査装置が実現される。
　図１０を用いて、本実施例の回路パターン検査装置の実施例８を説明する。実施例８では、ステージ移動方向と垂直方向に分離された複数の領域を検査領域としているが、同一スワス内で分離された複数の検査領域を検査するため、ステージ移動方向に垂直方向（Ｙ方向）の偏向信号として、連続走査信号とオフセット信号を足し合わせた信号を付加する。
　図１０は、ウエハの検査領域、及び照射電子線を走査させるＸ偏向信号１０６、Ｙ偏向信号１０７、Ｙ偏向信号１０７を作成するための連続走査信号１０８とオフセット信号１０９を示す図である。スワス１０１には、複数の検査領域１０２、１０３、１０４が含まれる。Ｘ偏向信号１０６は、照射電子線をＸ方向に走査させる信号であり、Ｙ偏向信号１０７は、照射電子線をＹ方向に走査させる信号である。Ｙ偏向信号１０７は、連続走査信号１０８とオフセット信号１０９を足し合わせた信号として作成される。連続走査信号１０８とオフセット信号１０９はそれぞれ独立したディフレクタに印加され、２つのディフレクタが連動することでＹ偏向信号１０７にて照射電子線を走査する。ここで、連続走査信号１０８を印加するディフレクタは、オフセット信号１０９を印加するディフレクタに比べて、最大偏向幅は小さいが応答性が速いという特徴を有する。ステージは－Ｘ方向に移動して、ウエハを－Ｘ方向に移動させる。
　ステージの１回の動作により、スワス１０１が実行される。このとき、電子線基準位置は、スワス１０１の中心を示す点線１０５に沿って、ウエハ上を－Ｘ方向から＋Ｘ方向（図１０の左から右方向）へ移動する。各検査領域１０２、１０３、１０４の中の矢印１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、照射電子線の走査方向を示している。
　以下、Ｘ偏向信号１０６及びＹ偏向信号１０７による各検査領域１０２、１０３、１０４での電子線走査の方法を説明する。Ｘ偏向信号１０６は、照射電子線が＋Ｘ方向（図１０の右方向）に振れる方向をプラスとし、Ｙ偏向信号１０７は、照射電子線が＋Ｙ方向（図１０の上方向）に振れる方向をプラスとする。
　図１０にて、Ｘ２－Ｘ１＝Ｘ３－Ｘ２＝Ｘ４－Ｘ３であり、電子線基準位置がＸ１からＸ２まで移動する間に矢印１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの照射電子線の走査が、Ｘ２からＸ３まで移動する間に矢印１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの照射電子線の走査が、Ｘ３からＸ４まで移動する間に矢印１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの照射電子線の走査が順次なされる。
　初めに、検査領域１０２での電子線走査の方法を説明する。位置Ｘ１にて電子線基準位置が検査領域１０２の始点に到達すると、Ｙ方向の電子線走査が開始される。ここで、連続走査信号１０８には、検査領域１０２の幅（Ｙ方向の長さ）に相当する振幅の連続走査信号が印加される。また、検査領域１０２は、図１０に示したスワス１０１の下部（－Ｙ方向の端部）に設定されているため、オフセット信号１０９には、マイナス方向の信号が印加される。その結果、Ｙ偏向信号１０７は、マイナス方向のオフセットを持った走査信号となり、矢印１０２ａの照射電子線の走査がなされる。続いて矢印１０２ｂの電子線走査がなされるが、このときの電子線基準位置は、走査対象位置よりも左側であるため、Ｘ偏向信号１０６に正のオフセット信号が印加される。矢印１０２ｃ走査時には、さらに、電子線基準位置と走査対象位置の差が大きくなるため、Ｘ偏向信号１０６には、より大きな正のオフセット信号が印加される。
　次に、検査領域１０３での電子線走査の方法を説明する。電子線基準位置がＸ２にて検査領域１０３の走査が開始されるが、矢印１０３ａの電子線走査時には、電子線基準位置が走査対象位置よりも右側であるため、Ｘ偏向信号１０６には負のオフセット信号が印加される。続いて矢印１０３ｂの電子走査時は、電子線基準位置が走査対象位置にあるため、Ｘ偏向信号１０６のオフセット信号は０となる。さらに、矢印１０３ｃの電子線走査時は、電子線基準位置が走査対象位置よりも左側であるため、Ｘ偏向信号１０６には正のオフセット信号が印加される。また、検査領域１０３は、スワス１０１の中央部に設定されているため、オフセット信号１０９は０となる。
　次に、検査領域１０４での電子線走査の方法を説明する。電子線基準位置がＸ３にて検査領域１０４の走査が開始されるが、矢印１０４ａの電子線走査時には、電子線基準位置が走査対象位置よりも右側であるため、Ｘ偏向信号１０６には負のオフセット信号が印加される。検査領域１０４の走査が進みにつれて電子線基準位置と走査対象位置の差が次第に小さくなるが、矢印１０４ｃの電子線走査時に差がなくなり、このときのＸ偏向信号１０６に印加されるのオフセットは０となる。検査領域１０４は、図１０に示したスワス１０１の上部（＋Ｙ方向の端部）に設定されているため、オフセット信号１０９には、プラス方向の信号が印加される。
　矢印１０４ｃの電子線走査が終了すると、続いて電子線基準位置がＸ４からＸ５に対応する部分の検査が同様の手順にて実行される。
　実施例８では、各検査領域にて３本の走査を行った後、次の検査領域に移動する検査動作としたが、各領域にて３本以上の走査を行った後で次の検査領域に移動する動作としてもよい。また、１本もしくは２本の走査を行ったら次の検査領域に移動する動作としてもよい。
　本実施例では、実施例２で説明した高速ステージ移動の検査方式をＮＡＮＤ型フラッシュメモリの検査に適用した例について説明する。装置の全体構成は、図１に示す構成と同様であり、図１は実施例１で説明済みであるので、装置の全体構成に関する説明は省略し、また以下の説明では図１を適宜引用する。
　ＮＡＮＤ型フラッシュメモリのコンタクトホール形成工程では、図１１に示すようにダイ１１０１中に２つあるいは３つ程度のメモリ領域が形成されている。図１１のＡ図は、メモリ領域１１０２とメモリ領域１１０３が形成されたダイを示しており、このメモリ領域の中に数ミクロン周期にてコンタクトホール列１１０４が形成されている。検査の際には、スワス１１０５が複数のダイに渡って配置され、スワス内の画像を取得する。
　さて、従来の検査方法で図１１のＡ図に示すＮＡＮＤ型フラッシュメモリを検査する場合、ダイ１１０１上にスワス１１０５を適当な本数だけ設定し、ＸＹステージ２をディフレクタ６のビーム偏向周波数に同期した速度で一方向に連続移動させ、スワス１１０５内の全領域の画像を取得して検査を行うことになる。
　ＮＡＮＤ型フラッシュメモリのコンタクトホール形成工程の場合、コンタクトホール列１１０４はメモリ領域中に間欠的に配置されており、コンタクトホール列１１０４の幅よりも複数のコンタクトホール列間の長さの方が長く、更にコンタクトホール列とコンタクトホール列の間にはパターンが全く存在しないという特徴がある。従って、コンタクトホール列間の画像を取得するのは非常に無駄である。よって、実施例２で説明した高速ステージ移動の検査方式を適用することにより、従来よりもスループットの高い検査を実現することが可能となる。
　実際に検査を行う際には、制御ＰＣ１４に備えられた画面表示手段に表示される設定画面で、コンタクトホール列１１０４の一部を表示させ、コンタクトホール列を含む検査対象領域、すなわち画像取得領域１１０６を設定する。この操作は、装置のオペレータが上述の設定画面でポインタ操作を行うことにより実行される。以降、上述の画像取得領域１１０６を、以下ＲＯＩ領域（Region Of Interest）と称する。
　一度ＲＯＩ領域が決まれば、設定されたＲＯＩ領域の大きさと位置の情報をもとに、ＲＯＩ領域の幅（ステージ移動方向の長さ）、隣接ＲＯＩ領域とのピッチあるいはスワス幅などが制御ＰＣ１４により自動設定される。また、コンタクトホール列１１０４など、検査対象とするパターンの周期性に基づき、他の被検査対象となるダイあるいはコンタクトホール列を含む領域にＲＯＩ領域の設定位置が展開され、他のダイあるいはメモリ領域内でのＲＯＩ領域の座標が自動設定される。この演算処理も制御ＰＣ１４により実行される。
　次に、高速検査を行うためのステージ移動制御について説明する。
　今、図１１のＢ図に示すように、スワス１１０５内で画像を取得するための撮像視野（ＦＯＶ：Field Of View）の大きさをＭとする。一般にＦＯＶの大きさMは数十μｍ以上、パターンのピッチは５～１０μｍ程度であり、ＦＯＶ内に少なくとも１つのＲＯＩ領域の終端ラインと次に走査するＲＯＩ領域の開始端が収まるようサイズＭを設定する。ＲＯＩ領域の幅（ステージ移動方向への長さ）はＬ、ＲＯＩ領域間のピッチはＰ、スワス幅はＷであるものとする。また、検査画像の画素サイズをσ、ＲＯＩ領域内に配置される走査ラインの本数をＮ（Ｎ＝Ｌ／σ）本と設定したものとする。
　図１２に、ステージ移動速度がビーム偏向と同期している場合の一次荷電粒子線照射位置の変化と同期していない場合の一次荷電粒子線照射位置の変化を対比して示す。
　図１２のＡ図は、被検査試料がビーム偏向と同期したステージ移動速度で搬送されている場合のビーム照射位置の移動を模式的に示した図であり、点線で示される領域１２０１がＲＯＩ領域の先頭走査ラインの走査開始時点のＲＯＩ領域の位置を、実線で示される領域１２０２がＮ番目の走査ラインの走査終了時のＲＯＩ領域の位置を示す。この場合、一次荷電粒子線は図中の一点鎖線上をＹ方向のみに走査されるだけであり、ＲＯＩ領域内の１番目の走査ライン１２０５とＮ番目の走査ライン１２０６は、視野Ｍの範囲内で、ウエハ上の実距離Ｌに相当する長さしか動かない。これは前述の通り、ステージ移動速度とビームの走査速度が同期しているためである。
　図１２のＤ図は、被検査試料がビーム偏向と非同期なステージ移動速度で搬送されている場合のビーム照射位置の移動を模式的に示した図である。Ａ図と同様に、点線で示される領域１２０３がＲＯＩ領域の先頭走査ラインの走査開始時点のＲＯＩ領域の位置を、実線で示される領域１２０４および領域１２０４'がＮ番目の走査ラインの走査終了時のＲＯＩ領域の位置を示す。
　今、Ｅ図に示されるように１番目の走査ライン１２０５が視野Ｍの左端に位置した時点で走査を開始するものとすると、ステージの移動速度によっては、Ｎ番目の走査ラインを走査すべき時点で、走査すべきラインが視野Ｍを飛び出してしまう場合が生じる。例えば、Ｎ番目の走査ラインを走査すべき時点でＲＯＩ領域が位置１２０４'に移動している場合、Ｎ番目走査ラインはＦ図の位置１２０７に存在し、視野Ｍの外にあるためＮ番目走査ラインの画像（画素信号）は取得できないことになる。
　これを防止するには、ステージの移動速度を、１番目走査ライン１２０５が視野Ｍに入った時点（視野Ｍの左端にある時点）で画像取得が開始され、Ｎ番目走査ラインが視野Ｍ内に存在している間に走査が終了するように、すなわち、Ｎ番目走査ラインの走査終了時刻にＮ番目走査ラインがＦ図の位置１２０８よりも左側にあるようにステージ移動速度を設定すればよい。図１１に示すように視野Ｍ内に複数のＲＯＩ領域を設定した場合には、一つのＲＯＩ領域の走査完了後、ステージ移動方向とは逆方向への振り戻し偏向を行って、次のＲＯＩ領域の先頭走査ラインから一次荷電粒子線の走査が開始できるようにする。
　図１２から直感的に分かるように、高速検査の際のステージ移動速度Ｖは無制限に大きくできるものではなく、視野領域の大きさＭとＲＯＩ領域の長さＬ（本質的にはＲＯＩ領域の面積）との比によって制約される。以下の数式１は、この制約条件を示すもので、大きさＭの視野領域内に長さＬの撮像領域を設定する場合、撮像領域内を漏れなく撮像するためには、ステージ移動速度は数式１の右辺以上には大きくできないことを示す。
　　　　Ｖ≦（（Ｌ＋Ｍ）／Ｌ）Ｖ０　・・・　〔数式１〕
　一方、ステージ移動速度の上限は、ＲＯＩ領域の長さＬと、ＲＯＩ領域のステージ移動方向の配列ピッチＰによっても制約を受ける。以下の数式２は、この制約条件を示す。
　　　　Ｖ≦（Ｐ／Ｌ）Ｖ０　　　　　・・・　〔数式２〕
　数式１、２は、画像を取得するＲＯＩ領域の間に走査のスキップ領域が設定されたと考えると理解しやすい。スキップ領域の長さが大きければステージの移動速度をスピードアップできる。逆にＲＯＩ領域の幅が大きければステージの移動速度を落とす必要がある。このため、走査領域の幅とスキップ領域の幅との比に対応してステージの移動速度が設定される。
　図１１のＢ図に示すように、ＲＯＩ領域１１０６の長さがＬ、ステージ移動方向への配列ピッチがＰであれば、走査スキップ領域の大きさはＰ－Ｌとなる。走査のスキップ間隔をＳと表記するとＳ＝Ｐ－Ｌであるから、Ｐ＝Ｓ＋Ｌと書き直して数式２に代入すると、
　　　　Ｖ≦（（Ｌ＋Ｓ）／Ｌ）Ｖ０　・・・　〔数式３〕
となり、見かけ上、数式１と等しくなる。すなわち、数式１、２は、走査スキップ領域の最大値がＭ、すなわち、ＲＯＩ領域の先端走査ラインと後端走査ラインが同一の視野領域Ｍ内に存在できる条件が連続でビームを走査するための走査スキップ領域の上限であることを意味する。走査スキップ領域がこれ以上大きい場合には、ビームを連続で走査することは出来ず、後端走査ラインを走査した後、視野Ｍの左端（ステージ進行方向とは逆の端部）にビーム偏向位置を振り戻し、次のＲＯＩ領域の先端走査ラインが視野に入った時点で走査を再開することになる。
　従って、視野サイズＭより大きな走査スキップ領域を設定すると、ビームを照射しない時間、すなわち次のＲＯＩ領域の先端走査ラインが視野に入ってくるまでの待ち時間が発生することになり、単位時間あたりの検査領域面積つまり検査速度が低下する。
　また、検査画像の画素サイズをσ、ＲＯＩ領域内に配置する走査ラインの数をＮで表せば、Ｌ＝σ×Ｎであるから、式１をステージ移動速度は、視野サイズのステージ移動方向の長さ、画素サイズおよびＲＯＩ領域内の走査ライン数に応じて設定されることを示すと解釈することもできる。同様に式３を、ステージ移動速度が、走査スキップ領域のステージ移動方向の長さ、画素サイズおよびＲＯＩ領域内の走査ライン数に応じて設定されることを示すと解釈することもできる。
　なお、実際の運用上は、ＲＯＩ領域間でステージ移動とは逆方向にビームを距離Ｍだけ振り戻す時間が必要であり、またステージ速度のばらつきを考慮する必要がある。従って、現実的にはステージ速度を（（Ｌ＋Ｓ）／Ｌ）Ｖ０に設定するのは難しく、上記ビームの振り戻し時間とステージ速度のばらつきを考慮して実際のステージ速度を設定する。
　更に、数式３は、
　　　　Ｖ－Ｖ０＝ΔＶ＝（Ｓ／Ｌ）Ｖ０　　　・・・　〔数式４〕
と変形でき、これは、ＲＯＩ検査におけるステージ移動速度のＶ０からの増加分が、スキップ領域の長さとＲＯＩ領域の長さの比または視野サイズＭとＲＯＩ領域の長さの比に応じて定まることを示している。またこのことから、視野領域Ｍ内へのＲＯＩ領域の設定数あるいは面積を増やせば、その分ステージ移動速度も遅くしなければならないことが分かる。
　以上説明したステージ移動制御はステージコントローラ１２により実行される。
　次に、高速検査を行うためのビーム偏向制御について説明する。
　実施例２で説明したように、高速ステージ移動の検査方式においては、ステージ移動方向と交差する方向へのビーム偏向制御に加えて、ステージ移動方向へのビーム偏向を併用して所望の検査領域へのビーム走査を実現する。
　視野Ｍ内に複数のＲＯＩ領域を設定した場合には、上述したように、一つのＲＯＩ領域の走査完了後、ステージ移動方向あるいは逆方向へのビーム偏向により一次荷電粒子線の照射位置を次のＲＯＩ領域の１番目走査ラインへ移動するが、本実施例の高速ステージ移動の場合、ステージ移動速度Ｖはビーム偏向と非同期であるので、一つのＲＯＩ領域の中でも、ビーム照射位置の本来照射されるべき走査ラインからのずれが発生している。
　そこで、本実施例の検査装置では、ビーム走査コントローラ１１の制御により、一次荷電粒子線の照射位置をステージ移動方向と同じ方向に偏向させることにより、本来照射すべき位置からのビームの照射位置のずれを解消している。
　ここで、ステージ移動方向への偏向速度をＵ、高速検査で設定するステージ速度Ｖとビーム偏向に同期するステージ速度Ｖ０の比をα（α＞１）とすれば、適切な偏向速度は以下の式で表される。
　　　　Ｕ＝（α－１）Ｖ０　　　・・・　〔数式５〕
　この式の物理的な意味は、ビーム照射位置のステージ移動方向への相対速度を考えれば明らかで、Ｖ－Ｕ＝Ｖ－（α－１）Ｖ０＝Ｖ－（Ｖ／Ｖ０－１）Ｖ０＝Ｖ０となることから、ステージ移動方向へのビーム照射位置移動の相対速度が同期速度に等しくなる偏向速度である。相対速度が同期速度であれば、走査ライン１本をステージ移動方向と交差する方向へ走査する間に、ビーム照射位置がステージ移動方向に１画素分移動することになるので、位置ずれを吸収できることになる。
　上述の位置ずれは、第１走査ラインから第Ｎ走査ラインに向けて走査の繰り返しが進むにつれて増加するので、偏向によるビームシフト量もＲＯＩ領域内での走査が進むに連れて増大する。
　図１３には、ＲＯＩ領域内での走査が進むに連れて偏向によるビームシフト量が増大する様子を、通常のステージ移動速度による検査と対比して示した。
　図１３のＡ図、Ｂ図は、被検査試料１３０１上のある検査領域１３０２が設定され、この領域内にＮ本の走査ラインが設定された様子を横から見た図である。Ａ図左側のハッチングを付した検査領域１３０２は、ビーム照射がまだ終了していない領域であることを示し、Ａ図右側の塗りつぶした検査領域１３０２はビーム照射が終了した領域であることを示す。
　通常のステージ移動速度による検査の場合、図１３のＡ図に示すように、ビーム偏向速度とステージ移動速度が同期しているため、固定されたビーム走査位置だけ走査していても特段の位置ずれは発生しない。しかし、非同期のステージ速度による高速検査の場合、図１３のＢ図の左図に示すように、第１走査ラインでの位置ずれはゼロであるが、Ｂ図の中央図に示すように、Ｍ番目走査ライン（Ｍ：１＜Ｍ＜Ｎの整数）では、シフト量はＭ（α－１）本のライン分となり、Ｂ図の右図に示すように、Ｎ番目の最終走査ラインでは、シフト量はＮ（α－１）本のライン分となる。画素サイズをσとすれば、ビームシフト量はＮ（α－１）σであり、ビーム走査コントローラ１１は、同一のＲＯＩ領域内で上記のシフト量だけビーム偏向を行って、ビーム照射位置を目標位置に整合させている。
　前述の通り、ステージ移動方向のビーム照射の位置ずれは、ＲＯＩ領域内で走査の繰り返しが進むと共に増加するので、位置ずれ補正に必要な偏向距離（ディフレクタ６のビーム偏向角）は大きくなる。従って、ビーム偏向距離の大きなディフレクタほどステージ移動の高速化を高める上で有利である。
　視野の大きさＭは、原理的にはディフレクタの最大ビーム偏向距離まで大きくできるが、実際には軸外収差や像面湾曲収差による画質の劣化が目立たないという条件に制約される。従って、実際の装置運用では、視野の大きさＭを変えて標準試料の画像を取得し、収差などの影響や歪などがほぼ同等の画像の検出ができる条件を決定している。定められた視野サイズＭの情報は制御ＰＣ１４に格納され、検査時、ビーム制御コントローラ１１によって参照される。
　以上、本実施例により、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリのコンタクトホール形成工程の検査を従来よりも格段に高速に実行可能な検査装置が実現される。なお、本実施例の検査装置が、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリだけではなくＮＯＲ型フラッシュメモリあるいはＤＲＡＭといった半導体メモリデバイス、ロジックＩＣあるいは液晶ディスプレイの駆動基板などの検査に適用可能であることはいうまでもない。
　以上、各実施例について説明してきたが、以上の説明は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の技術思想に反しない限り、各実施例の組み合わせについても本発明の範疇に属する。
　１…カラム、２…ＸＹステージ、３…電子銃、４…コンデンサレンズ、５…対物レンズ、６…ディフレクタ、７…２次電子検出器、８…ウエハ、９…照射電子線、１０…２次電子、１１…ビーム走査コントローラ、１２…ステージコントローラ、１３…画像処理ユニット、１４…制御ＰＣ、２１…照射電子線、２２…ウエハ、２３…ステージの移動方向を示す矢印、２４…電子線走査を示す矢印、２５…スワス、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…検査領域、２７…スワスの中心を示す点線、２８…Ｘ偏向信号、２９…Ｙ偏向信号、３１…スワス、３２，３３，３４，３５…検査領域、３６…スワスの中心を示す点線、３７…Ｘ偏向信号、３８…Ｙ偏向信号、３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ…電子線走査を示す矢印、４１…スワス、４２，４３，４４，４５…検査領域、４６…スワスの中心を示す点線、４７…Ｘ偏向信号、４８…Ｙ偏向信号、４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄ…電子線走査を示す矢印、５１…スワス、５２…メモリマット、５３…周辺回路領域、５４…周辺回路領域、５５…スワスの中心を示す点線、５６…Ｘ偏向信号、５７…Ｙ偏向信号、５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ，５８ｅ，５８ｆ，５９ｇ，５９ｈ，５９ｉ，５９ｊ…電子線走査を示す矢印、６１…スワス、６２…メモリマット、６３…マット外周近傍部、６４…スワスの中心を示す点線、６５…Ｘ偏向信号、６６…Ｙ偏向信号、６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄ，６７ｅ，６７ｆ，６７ｇ，６７ｈ…電子線走査を示す矢印、７１…スワス、７２，７３，７４，７５…検査領域、７６…スワスの中心を示す点線、７７…Ｘ偏向信号、７８…Ｙ偏向信号、８１…スワス８１、８２，８３，８４，８５…検査領域、８６…スワスの中心を示す点線、８７…Ｘ偏向信号、８８…Ｙ偏向信号、９１…スワス、９２，９３…検査領域、９４…スワスの中心を示す点線、９５…Ｘ偏向信号、９６…Ｙ偏向信号、９７ａ，９７ｂ，９７ｃ，９７ｄ，９７ｅ，９７ｆ，９７ｇ，９７ｈ…電子線走査を示す矢印、１０１…スワス、１０２，１０３，１０４…検査領域、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ…電子線走査を表す矢印、１０５…スワスの中心を示す点線、１０６…Ｘ偏向信号、１０７…Ｙ偏向信号、１０８…連続走査信号、１０９…オフセット信号。

Claims (18)

  1. 　予め設定された電子線の移動幅とステージの連続移動とにより仮想的に形成されるスワス内で被検査領域の画像を取得することにより、基板上に形成された回路パターンを検査する回路パターン検査装置であって、
    　前記回路パターンが形成された基板を移動させるステージと、
    　前記基板に対し電子線を走査する電子線走査手段と、
    　前記ステージの移動を制御するステージコントローラと、
    　前記電子線走査手段の動作を制御するビーム走査コントローラとを備え、
    　前記ステージの移動方向と平行な第１の方向への電子線偏向制御と、当該第１の方向と交差する第２の方向への電子線偏向制御とを併用することにより、前記スワス内に設定される任意の被検査領域の画像を取得する回路パターン検査装置。
  2. 　請求項１に記載の回路パターン検査装置において、
    　前記ステージ移動の移動速度を保持したまま前記被検査領域の画像を取得する回路パターン検査装置。
  3. 　請求項１に記載の回路パターン検査装置において、
    　前記設定された被検査領域の端部に対して時間または距離のマージンを設定し、当該設定したマージン分先んじて、前記被検査領域への電子線走査を開始または終了することを特徴とする回路パターン検査装置。
  4. 　請求項１に記載の回路パターン検査装置において、
    　前記ステージコントローラは、前記電子線の走査速度よりも高速に前記ステージを移動させるよう制御を行うことを特徴とする回路パターン検査装置。
  5. 　請求項１に記載の回路パターン検査装置において、
    　前記被検査領域の長手方向が前記ステージ移動と平行な方向である場合には、電子線を前記第１の方向と平行な方向に走査して当該被検査領域の画像を取得し、
    　前記被検査領域の長手方向が前記ステージ移動と交差する方向である場合には、電子線を前記第２の方向と平行な方向に走査して当該被検査領域の画像を取得することを特徴とする回路パターン検査装置。
  6. 　請求項１に記載の回路パターン検査装置において、
    　前記被検査領域の長手方向が前記ステージ移動と交差する方向である場合には、電子線を前記第１の方向と平行な方向に走査して当該被検査領域の画像を取得し、
    　前記被検査領域の長手方向が前記ステージ移動と平行な方向である場合には、電子線を前記第２の方向と平行な方向に走査して当該被検査領域の画像を取得することを特徴とする回路パターン検査装置。
  7. 　請求項１に記載の回路パターン検査装置において、
    　同一の被検査領域に対して複数回の電子線走査を実行し、
    　各走査により得られる画像を積算して検査画像とすることを特徴とする回路パターン検査装置。
  8. 　請求項１に記載の回路パターン検査装置において、
    　同一の被検査領域に対し、プリスキャンと本スキャンを実行することを特徴とする回路パターン検査装置。
  9. 　請求項８に記載の回路パターン検査装置において、
    　前記第１の方向あるいは第２の方向への電子線の走査長を、前記プリスキャンの設定領域のサイズおよび本スキャンの設定領域のサイズに応じて設定することを特徴とする回路パターン検査装置。
  10. 　請求項８または９に記載の回路パターン検査装置において、
    　前記プリスキャンと本スキャンの間に、走査を停止する待ち時間が設定されることを特徴とする回路パターン検査装置。
  11. 　請求項１に記載の回路パターン検査装置において、
    　前記スワス内に設定される被検査領域に関する事前に取得された画像もしくは設計情報から前記被検査領域の長手方向を判定し、
    　当該判定結果に基づき、前記スワス内に設定される被検査領域内の電子線走査方向を決定する演算手段を備えることを特徴とする回路パターン検査装置
  12. 　請求項１から１１のいずれか１項に記載の回路パターン検査装置において、
    　第１の方向および第２の方向への電子線偏向制御を実行する走査シーケンサを備えたことを特徴とする回路パターン検査装置。
  13. 　予め設定された電子線の移動幅とステージの連続移動とにより仮想的に形成されるスワス内で被検査領域の画像を取得することにより、基板上に形成された回路パターンを検査する回路パターン検査装置であって、
    　前記回路パターンが形成された基板を移動させるステージと、
    　前記基板に対し電子線を走査する電子線走査手段と、
    　前記ステージの移動を制御するステージコントローラと、
    　前記電子線走査手段の動作を制御するビーム走査コントローラとを備え、
    　前記ステージの移動方向と平行な第１の方向への電子線偏向制御と、当該第１の方向と交差する第２の方向への電子線偏向制御とを併用することにより、前記スワス内に設定される任意の被検査領域について、当該被検査領域のみの画像を取得する回路パターン検査装置。
  14. 　所定パターンが周期的に配列されて形成された領域を備える被検査試料に対し、一次荷電粒子線を当該被検査試料が載置されたステージの移動方向と交差する方向に走査し、当該走査により前記被検査試料から発生する二次電子または反射電子を検出して得られる信号をもとに検査画像を取得し、当該検査画像を用いて前記被検査試料を検査する荷電粒子線装置において、
    　前記一次荷電粒子線を所定の偏向速度で走査する走査偏向器を備えた荷電粒子カラムと、
    　前記ステージが前記偏向速度とは非同期な速度で移動するよう制御可能なステージコントローラとを備え、
    　前記ステージの移動方向への一次荷電粒子線の偏向を行うことにより、前記一次荷電粒子線を所望の検査領域に走査させることを特徴とする荷電粒子線装置。
  15. 　所定パターンが形成された領域を備える被検査試料に対し、荷電粒子線を当該被検査試料が載置されたステージの移動方向と交差する方向に走査し、当該走査により前記被検査試料から発生する二次電子または反射電子を検出して得られる信号をもとに検査画像を取得し、当該検査画像を用いて前記被検査試料を検査する荷電粒子線装置において、
    　当該荷電粒子線装置は、前記パターンが形成された領域の一部を検査領域、一部を検査のスキップ領域として設定する機能を備え、
    　更に、前記ステージの移動速度を制御するステージコントローラを備え、
    　当該ステージコントローラは、前記検査領域に配置される走査ラインの本数、前記検査画像の画素サイズおよび前記スキップ領域の前記ステージ移動方向の長さに応じて、前記ステージの移動速度を設定することを特徴とする荷電粒子線装置。
  16. 　荷電粒子線を被検査試料が載置されたステージの移動方向と交差する方向に走査し、当該走査により前記被検査試料から発生する二次電子または反射電子を検出して得られる信号をもとに検査画像を取得し、当該検査画像を用いて前記被検査試料を検査する荷電粒子線装置において、
    　当該荷電粒子線装置は、前記被検査試料上の一部のみを検査領域として設定する機能を備え、
    　前記一次荷電粒子線を所定の偏向速度で走査する走査偏向器を備えた荷電粒子カラムと、
    　前記ステージが前記偏向速度とは非同期な速度で移動するよう制御可能なステージコントローラとを備え、
    　前記偏向速度に同期するステージ移動速度の前記非同期なステージ移動速度に対する比をαとし、前記検査領域に複数本の走査ラインを配置して当該検査領域の画像を取得するとき、
    　前記走査偏向器は、前記複数本の走査ラインのうちのＮ番目の走査ラインの走査時、（α－１）Ｎラインに相当する距離分、前記ステージの移動方向に前記一次荷電粒子線の偏向制御を行うことを特徴とする荷電粒子線装置。
  17. 　請求項１４から１６のいずれか１項に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記ステージコントローラは、前記検査領域に含まれる第１の領域の走査終端と、当該第１の領域よりも後に画像が取得される第２の領域の走査開始端とが、前記ステージ移動方向への前記荷電粒子線走査範囲内で収差、歪が同一とみなせる視野内に収まるように前記ステージの移動速度を設定することを特徴とする荷電粒子線装置。
  18. 　請求項１４に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記走査偏向器は、前記非同期なステージ移動速度と前記偏向速度に同期するステージ移動速度との差に相当する偏向速度で、前記ステージの移動方向への一次荷電粒子線の偏向を行うことを特徴とする荷電粒子線装置。
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