WO2024111348A1

WO2024111348A1 - マルチビーム画像取得装置及びマルチ２次電子ビームのドリフト補正方法

Info

Publication number: WO2024111348A1
Application number: PCT/JP2023/038671
Authority: WO
Inventors: 宗博小笠原
Original assignee: 株式会社ニューフレアテクノロジー
Priority date: 2022-11-24
Filing date: 2023-10-26
Publication date: 2024-05-30

Abstract

本発明の一態様のマルチビーム画像取得装置は、マルチ１次電子ビームの照射開始から所定の期間が経過した状態においてマルチ１次電子ビームで対象物が照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを検出する検出器アレイのうち少なくとも１つの検出器で検出される２次電子ビームの当該検出器への入射位置に起因する信号波形をマルチ２次電子ビームのビーム偏向によって当該検出器に検出させる偏向器と、少なくとも１つの検出器への入射位置に起因した信号波形を用いて入射位置のずれ量を算出するずれ量算出回路と、ずれ量が小さくなるように、マルチ２次電子ビームの検出器アレイへの入射位置を補正する補正器と、を備えたことを特徴とする。

Description

マルチビーム画像取得装置及びマルチ２次電子ビームのドリフト補正方法

　本出願は、２０２２年１１月２４日に日本国に出願されたＪＰ２０２２－１８７０９６（出願番号）を基礎出願とする優先権を主張する出願である。ＪＰ２０２２－１８７０９６に記載されたすべての内容は、参照されることにより本出願にインコーポレートされる。

　本発明は、マルチビーム画像取得装置及びマルチ２次電子ビームのドリフト補正方法に関する。例えば、マルチ１次電子ビームの照射に起因した２次電子画像を用いてパターン検査するマルチビーム検査装置に関する。

　近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。そして、多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになっている。近年、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。よって、半導体ウェハ上に転写された超微細パターンの欠陥を検査するためにも、高精度な画像を撮像する必要がある。

　検査装置では、例えば、電子ビームを使ったマルチ１次電子ビームで検査対象基板を走査して、検査対象基板から放出されるマルチ２次電子ビームをマルチ１次電子ビームの軌道から分離する。そして、マルチ２次電子ビームを検出器で検出して、パターン画像を撮像する。

　ここで、マルチ検出器で各２次電子ビームの画像を撮像するためには、分離されたマルチ２次電子ビームをそれぞれ対応する検出器に導く必要がある。そのための２次電子光学系を構成する部品に、検査装置の運転に伴って高抵抗なコンタミが付着する。そして、かかるコンタミに散乱電子やぼけにより広がった２次電子ビームが入射することにより電荷が蓄積してしまう。これにより、電場を発生し、２次電子の軌道を曲げてしまう。その結果、２次電子ビームの入射位置が検出器の所望の位置からずれてしまうといった問題があった。かかる問題は検査装置に限るものではなく、マルチ２次電子ビームを検出して２次電子画像を取得する装置全般において同様に生じ得る。

　ここで、検査装置ではないが、電子線描画装置において、ブランカーにより偏向されたシングルビームの１次電子線が通過する対物絞り上の領域にテストマークを設置する。そして、ブランカーによる１次電子線の偏向時に発生する２次電子の検出器からの信号から１次電子線のビーム位置のドリフト量を算出して、偏向器へ随時補正を行う、といった技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、かかる手法の装置構成では、２次電子の発生個所と検出器との間が近く、２次電子光学系のチャージアップといった概念は存在しない。

特開平０９－１１５４７５号公報

　そこで、本発明の一態様は、２次電子光学系のチャージアップに起因するマルチ２次電子ビームの検出器への入射位置のずれを補正可能な装置および方法を提供する。

　本発明の一態様のマルチビーム画像取得装置は、
　マルチ１次電子ビームによって照射される対象物が配置されるステージと、
　マルチ１次電子ビームで対象物を照射する１次電子光学系と、
　マルチ１次電子ビームで対象物が照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを検出する検出器アレイと、
　マルチ２次電子ビームを検出器アレイに導く２次電子光学系と、
　マルチ１次電子ビームの照射開始から所定の期間が経過した状態においてマルチ１次電子ビームで対象物が照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを検出する検出器アレイのうち少なくとも１つの検出器で検出される２次電子ビームの当該検出器への入射位置に起因する信号波形をマルチ２次電子ビームのビーム偏向によって当該検出器に検出させる偏向器と、
　少なくとも１つの検出器への入射位置に起因した信号波形を用いて入射位置のずれ量を算出するずれ量算出回路と、
　ずれ量が小さくなるように、マルチ２次電子ビームの検出器アレイへの入射位置を補正する補正器と、
　を備えたことを特徴とする。

　本発明の一態様のマルチ２次電子ビームのドリフト補正方法は、

　マルチ１次電子ビームで試料を照射し、マルチ１次電子ビームで試料が照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを検出器アレイで検出し、
　マルチ１次電子ビームの照射開始から所定の期間が経過した状態においてマルチ１次電子ビームで前記対象物が照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを検出する検出器アレイのうち少なくとも１つの検出器で検出される２次電子ビームの当該検出器への入射位置に起因した信号波形をマルチ２次電子ビームのビーム偏向によって当該検出器に検出させ、
　少なくとも１つの検出器への入射位置に起因した信号波形を用いて入射位置のずれ量を算出し、
　ずれ量が小さくなるように、マルチ２次電子ビームの検出器アレイへの入射位置を補正する、
　ことを特徴とする。

　本発明の一態様によれば、２次電子光学系のチャージアップに起因するマルチ２次電子ビームの検出器への入射位置のずれを補正できる。

実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。実施の形態１における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。実施の形態１における画像取得処理を説明するための図である。実施の形態１におけるコンタミ付着による２次電子ビーム軌道の一例を示す図である。実施の形態１における検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。実施の形態１における比較回路内の構成の一例を示す構成図である。実施の形態１におけるビーム調整回路内の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１における基板とマークの一例を示す図である。実施の形態１における基板とマークの他の一例を示す図である。実施の形態１における２次電子ビーム入射位置ずれ量測定の仕方を説明するための図である。実施の形態１における２次電子のドリフトが生じていない場合の２次電子ビーム入射位置と検出エレメントとの位置関係を説明するための図である。実施の形態１における２次電子のドリフトが生じていない場合の検出データの信号強度分布の一例を示す図である。実施の形態１における２次電子のドリフトが生じている場合の２次電子ビーム入射位置と検出エレメントとの位置関係を説明するための図である。実施の形態１における２次電子のドリフトが生じている場合の検出データの信号強度分布の一例を示す図である。実施の形態１における２次電子ビームの入射位置ずれ量分布の一例を示す図である。実施の形態１における平行移動補正を行う構成の一例を示す図である。実施の形態１における倍率補正或いは回転補正を行う構成の一例を示す図である。実施の形態１における焦点補正を行う構成の他の一例を示す図である。実施の形態１における複数の励磁による各信号強度分布の一例を示す図である。実施の形態１における偏向方向の一例を示す図である。実施の形態１における複数の励磁によるｘ，ｙ方向の各信号強度分布の一例を示す図である。実施の形態１における非点補正を行う構成の一例を示す図である。実施の形態１における歪み補正を行う構成の一例を示す図である。実施の形態１における歪み補正を行う構成の他の一例を示す図である。実施の形態１における歪み補正を行う構成の他の一例を示す図である。実施の形態１における個別補正を行う構成の一例を示す図である。実施の形態２におけるビーム調整回路内の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態２における検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。実施の形態２におけるマークの一例を示す図である。実施の形態２における信号波形の一例を示す図である。実施の形態２におけるマーク中心を算出する手法を説明するための図である。実施の形態２におけるマークの他の一例を示す図である。実施の形態２におけるマルチ１次電子ビームの平行移動補正を行う場合の一例を示す図である。実施の形態２におけるマルチ１次電子ビームの回転補正を行う場合の一例を示す図である。実施の形態２におけるマルチ１次電子ビームの倍率補正を行う場合の一例を示す図である。

　以下、実施の形態では、マルチ電子ビーム画像取得装置の一例として、マルチ電子ビーム検査装置について説明する。但し、画像取得装置は、検査装置に限るものではなく、マルチビームを用いて画像を取得する装置であれば構わない。
［実施の形態１］

　図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。図１において、基板に形成されたパターンを検査する検査装置１００は、マルチ電子ビーム検査装置の一例である。検査装置１００は、マルチ電子ビーム画像取得装置の一例である。検査装置１００は、画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０（制御部）を備えている。画像取得機構１５０は、電子ビームカラム１０２（電子鏡筒）、検査室１０３、検出回路１０６、チップパターンメモリ１２３、ステージ駆動機構１４２、及びレーザ測長システム１２２を備えている。電子ビームカラム１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、電磁レンズ２０５、一括偏向器２１２、制限アパーチャ基板２１３、電磁レンズ２０６、Ｅ×Ｂ分離器２１４（分離器）、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、偏向器２０８，２０９、偏向器２１８、偏向器２２５，２２６、多段電磁レンズ２２４、偏向器２２７、偏向器２２８、検出器アパーチャアレイ基板２２３、及びマルチ検出器２２２が配置されている。さらに、多段電磁レンズ２２４の磁場内に、多極子レンズ２２９が配置されても好適である。また、多段電磁レンズ２２４は、後述するように複数の電磁レンズによって構成されるが、多段電磁レンズ２２４の代わりに１段の電磁レンズを用いる場合であっても構わない。

　電子銃２０１、照明レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、電磁レンズ２０５、一括偏向器２１２、制限アパーチャ基板２１３、電磁レンズ２０６、Ｅ×Ｂ分離器２１４（分離器）、電磁レンズ２０７、偏向器２０８，２０９によって１次電子光学系１５１（照明光学系）を構成する。また、電磁レンズ２０７、Ｅ×Ｂ分離器２１４、偏向器２１８、偏向器２２５，２２６、及び多段電磁レンズ２２４によって２次電子光学系１５２（検出光学系）を構成する。

　また、偏向器２２７（測定機構の一例）は、測定用偏向器として機能する。また、偏向器２２８は、補正器の一例である。また、多段電磁レンズ２２４は、２次電子光学系１５２の一部であると共に、補正器の他の一例としても機能する。また、多極子レンズ２２９は、補正器の他の一例である。

　マルチ検出器２２２は、アレイ状（格子状）に配置される複数の検出エレメントを有する。検出器アパーチャアレイ基板２２５には、複数の検出エレメントの配列ピッチで複数の開口部が形成される。複数の開口部は、例えば、円形に形成される。各開口部の中心位置は、対応する検出エレメントの中心位置に合わせて形成される。また、開口部のサイズは、検出エレメントの電子検出面の領域サイズよりも小さく形成される。

　検査室１０３内には、少なくともＸＹ方向に移動可能なステージ１０５が配置される。ステージ１０５上には、検査対象となる基板１０１（試料）が配置される。基板１０１には、露光用マスク基板、及びシリコンウェハ等の半導体基板が含まれる。基板１０１が半導体基板である場合、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成されている。基板１０１が露光用マスク基板である場合、露光用マスク基板には、チップパターンが形成されている。チップパターンは、複数の図形パターンによって構成される。かかる露光用マスク基板に形成されたチップパターンが半導体基板上に複数回露光転写されることで、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成される。基板１０１は、例えば、パターン形成面を上側に向けてステージ１０５に配置される。また、ステージ１０５上には、検査室１０３の外部に配置されたレーザ測長システム１２２から照射されるレーザ測長用のレーザ光を反射するミラー２１６が配置されている。また、ステージ１０５上には、基板１０１面と同一高さ位置に配置されたマーク１１１が配置される。マーク１１１には、例えば、十字パターンが形成される。

　また、マルチ検出器２２２は、電子ビームカラム１０２の外部で検出回路１０６に接続される。検出回路１０６は、チップパターンメモリ１２３に接続される。

　制御系回路１６０では、検査装置１００全体を制御する制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、ステージ制御回路１１４、レンズ制御回路１２４、ブランキング制御回路１２６、偏向制御回路１２８、Ｅ×Ｂ分離器制御回路１３２、ビーム調整回路１３４、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、モニタ１１７、メモリ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。また、偏向制御回路１２８は、ＤＡＣ（デジタルアナログ変換）アンプ１４３，１４４，１４５，１４６，１４７，１４９、及び直流電源１４８に接続される。ＤＡＣアンプ１４６は、偏向器２０８に接続され、ＤＡＣアンプ１４４は、偏向器２０９に接続される。直流電源１４８は、偏向器２１８に接続される。ＤＡＣアンプ１４７は、偏向器２２５に接続される。ＤＡＣアンプ１４９は、偏向器２２６に接続される。ＤＡＣアンプ１４５は、偏向器２２８に接続される。ＤＡＣアンプ１４３は、偏向器２２７に接続される。

　また、多段電磁レンズ２２４の磁場内に、多極子レンズ２２９が配置される場合には、さらに、多極子レンズ制御回路１３０がバス１２０を介して制御計算機１１０に接続される。そして、多極子レンズ２２９は、多極子レンズ制御回路１３０によって制御される。

　また、チップパターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。また、ステージ１０５は、ステージ制御回路１１４の制御の下に駆動機構１４２により駆動される。駆動機構１４２では、例えば、ステージ座標系におけるＸ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ－Ｙ－θ）モータの様な駆動系が構成され、ＸＹθ方向にステージ１０５が移動可能となっている。これらの、図示しないＸモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。ステージ１０５は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。そして、ステージ１０５の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。レーザ測長システム１２２は、ミラー２１６からの反射光を受光することによって、レーザ干渉法の原理でステージ１０５の位置を測長する。ステージ座標系は、例えば、マルチ１次電子ビーム２０の光軸に直交する面に対して、１次座標系のＸ方向、Ｙ方向、θ方向が設定される。

　電磁レンズ２０２、電磁レンズ２０５、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７、及び多段電磁レンズ２２４は、レンズ制御回路１２４により制御される。また、一括偏向器２１２は、２極以上の電極により構成され、電極毎に図示しないＤＡＣアンプを介してブランキング制御回路１２６により制御される。偏向器２０９は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１４４を介して偏向制御回路１２８により制御される。偏向器２０８は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１４６を介して偏向制御回路１２８により制御される。また、偏向器２２５は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１４７を介して偏向制御回路１２８により制御される。また、偏向器２２６は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１４９を介して偏向制御回路１２８により制御される。また、偏向器２２７は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１４３を介して偏向制御回路１２８により制御される。また、偏向器２２８は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１４５を介して偏向制御回路１２８により制御される。

　偏向器２１８（ベンダー）は、例えば、円弧状に曲がった筒状に形成された対向する複数の電極により構成され、直流電源１４８を介して偏向制御回路１２８により制御される。或いは、偏向器２１８は、４極以上の電極により構成され、電極毎に直流電源１４８を介して偏向制御回路１２８により制御されるように構成しておき、偏向電場の一様性を高める様にしても構わない。

　Ｅ×Ｂ分離器２１４は、Ｅ×Ｂ分離器制御回路１３２により制御される。

　電子銃２０１には、図示しない高圧電源回路が接続され、電子銃２０１内の図示しないフィラメントと引出電極間への高圧電源回路からの加速電圧の印加と共に、所定の引出電極（ウェネルト）の電圧の印加と所定の温度のカソードの加熱によって、カソードから放出された電子群が加速させられ、電子ビーム２００となって放出される。

　ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。

　図２は、実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。図２において、成形アパーチャアレイ基板２０３には、２次元状の横（ｘ方向）ｍ_１列×縦（ｙ方向）ｎ_１段（ｍ_１，ｎ_１は２以上の整数）の穴（開口部）２２がｘ，ｙ方向に所定の配列ピッチで形成されている。図２の例では、２３×２３の穴（開口部）２２が形成されている場合を示している。各穴２２は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ外径の円形であっても構わない。これらの複数の穴２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチ１次電子ビーム２０が形成されることになる。成形アパーチャアレイ基板２０３は、マルチ１次電子ビーム２０を形成するマルチビーム形成機構の一例となる。この例では、成形アパーチャアレイの像を料面に縮小転写する光学系を例として示している。また、成形アパーチャアレイ部下流にレンズアレイを設けておき、光源像のアレイをレンズアレイ下流に結像させ、その光源像アレイが試料面に縮小転写する様にすることも出来る。

　画像取得機構１５０は、電子ビームによるマルチビームを用いて、図形パターンが形成された基板１０１から図形パターンの被検査画像を取得する。以下、検査装置１００における画像取得機構１５０の動作について説明する。

　電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、電磁レンズ２０２によって屈折させられ、成形アパーチャアレイ基板２０３全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板２０３には、図２に示すように、複数の穴２２（開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴２２が含まれる領域を照明する。複数の穴２２の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２をそれぞれ通過することによって、マルチ１次電子ビーム２０が形成される。

　形成されたマルチ１次電子ビーム２０は、電磁レンズ２０５、及び電磁レンズ２０６によってそれぞれ屈折させられ、中間像およびクロスオーバーを繰り返しながら、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームの中間像面（像面共役位置：Ｉ．Ｉ．Ｐ．）の高さ位置に配置されたＥ×Ｂ分離器２１４に進む。そして、Ｅ×Ｂ分離器２１４を通過して、電磁レンズ２０７に進む。また、マルチ１次電子ビーム２０のクロスオーバー位置付近に、通過孔が制限された制限アパーチャ基板２１３を配置することで、散乱ビームを遮蔽できる。また、一括偏向器２１２によりマルチ１次電子ビーム２０全体を一括して偏向して、マルチ１次電子ビーム２０全体を制限アパーチャ基板２１３で遮蔽することにより、マルチ１次電子ビーム２０全体をブランキングできる。

　マルチ１次電子ビーム２０が電磁レンズ２０７に入射すると、電磁レンズ２０７は、マルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に結像する。言い換えれば、電磁レンズ２０７は、マルチ１次電子ビーム２０で基板１０１を照射する。このように、１次電子光学系１５１は、基板１０１にマルチ１次電子ビーム２０を照明する。

　電磁レンズ２０７により基板１０１（試料）面上に焦点が合わされ（合焦され）たマルチ１次電子ビーム２０は、偏向器２０８及び偏向器２０９によって一括して偏向され、各ビームの基板１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。このように、１次電子光学系１５１は、基板１０１にマルチ１次電子ビーム２０を照明する。

　基板１０１の所望する位置にマルチ１次電子ビーム２０が照射されると、かかるマルチ１次電子ビーム２０が照射されたことに起因して基板１０１から反射電子を含む２次電子の束（マルチ２次電子ビーム３００）が放出される。マルチ１次電子ビーム２０の各ビームに対応する２次電子ビームが放出される。

　基板１０１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００は、電磁レンズ２０７を通って、Ｅ×Ｂ分離器２１４に進む。

　Ｅ×Ｂ分離器２１４は、マルチ２次電子ビーム３００をマルチ１次電子ビーム２０の軌道上から分離する。

　Ｅ×Ｂ分離器２１４は、コイルを用いた２極以上の複数の磁極（電磁偏向コイル）と、２極以上の複数の電極（静電偏向電極）とを有する。例えば、対向する２つの磁極と、９０°ずつ位相をずらした対向する２つの電極とが配置される。配置の仕方はこれに限るものではない。例えば、電極が磁極を兼ねる構造としておき、４極或いは８極の電極兼磁極を配置することも出来る。Ｅ×Ｂ分離器２１４でマルチ２次電子ビーム３００を偏向することで分離作用を生じさせる。Ｅ×Ｂ分離器２１４では、複数の磁極によって指向性の磁界を発生させる。同様に、複数の電極によって指向性の電界を発生させる。具体的には、Ｅ×Ｂ分離器２１４は、マルチ１次電子ビーム２０の中心ビームが進む方向（軌道中心軸）に直交する面上において電界Ｅと磁界Ｂを直交する方向に発生させる。電界は電子の進行方向に関わりなく同じ方向に力を及ぼす。これに対して、磁界はフレミング左手の法則に従って力を及ぼす。そのため、電子の進行方向によって電子に作用する力の向きを変化させることができる。Ｅ×Ｂ分離器２１４に上側から進入してくるマルチ１次電子ビーム２０には、電界による力ＦＥと磁界による力ＦＢが打ち消し合い、マルチ１次電子ビーム２０は下方に直進する。これに対して、Ｅ×Ｂ分離器２１４に下側から進入してくるマルチ２次電子ビーム３００には、電界による力ＦＥと磁界による力ＦＢがどちらも同じ方向に働き、マルチ２次電子ビーム３００は所定の方向に偏向されることによって斜め上方に曲げられ、マルチ１次電子ビーム２０の軌道上から分離する。

　斜め上方に曲げられ、マルチ１次電子ビーム２０から分離したマルチ２次電子ビーム３００は、２次電子光学系１５２によってマルチ検出器２２２に導かれる。具体的には、マルチ１次電子ビーム２０から分離したマルチ２次電子ビーム３００は、偏向器２１８によって偏向されることにより、さらに曲げられ、多段電磁レンズ２２４に進む。そして、マルチ２次電子ビーム３００は、マルチ１次電子ビーム２０の軌道上から離れた位置で多段電磁レンズ２２４によって、集束方向に屈折させられながらマルチ検出器２２２に投影される。マルチ検出器２２２（マルチ２次電子ビーム検出器）は、マルチ１次電子ビーム２０の軌道上から分離されたマルチ２次電子ビーム３００を検出する。言い換えれば、マルチ検出器２２２は、屈折させられ、投影されたマルチ２次電子ビーム３００を検出する。マルチ検出器２２２は、複数の検出エレメント（例えば図示しないダイオード型の２次元センサ）を有する。そして、マルチ１次電子ビーム２０の各ビームは、マルチ検出器２２２の検出面において、マルチ２次電子ビーム３００の各２次電子ビームに対応する検出エレメントに衝突して、電子を発生し、２次電子画像データを画素毎に生成する。マルチ検出器２２２にて検出された強度信号は、検出回路１０６に出力される。

　図３は、実施の形態１における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。図３の例では、基板１０１が半導体ウェハの場合を一例として示している。基板１０１の検査領域３３０には、複数のチップ（ウェハダイ）３３２が２次元のアレイ状に形成されている。各チップ３３２には、露光用マスク基板に形成された１チップ分のマスクパターンが図示しない露光装置（ステッパ）によって例えば１／４に縮小されて転写されている。

　図４は、実施の形態１における画像取得処理を説明するための図である。図４に示すように、各チップ３３２の領域は、例えばｙ方向に向かって所定の幅で複数のストライプ領域３２に分割される。基板１０１がマスク基板である場合には、マスク上に形成されたパターン形成領域（検査領域）が、例えばｙ方向に向かって所定の幅で複数のストライプ領域３２に分割される。

　画像取得機構１５０によるスキャン動作は、例えば、ストライプ領域３２毎に実施される。例えば、－ｘ方向にステージ１０５を移動させながら、相対的にｘ方向にストライプ領域３２のスキャン動作を進めていく。各ストライプ領域３２は、長手方向に向かって複数の矩形領域３３に分割される。対象となる矩形領域３３へのビームの移動は、２段の偏向器２０８，２０９（静電偏向器）によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって行われる。

　図４の例では、例えば、５×５列のマルチ１次電子ビーム２０の場合を示している。１回のマルチ１次電子ビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４は、（基板１０１面上におけるマルチ１次電子ビーム２０のｘ方向のビーム間ピッチにｘ方向のビーム数を乗じたｘ方向サイズ）×（基板１０１面上におけるマルチ１次電子ビーム２０のｙ方向のビーム間ピッチにｙ方向のビーム数を乗じたｙ方向サイズ）で定義される。照射領域３４が、マルチ１次電子ビーム２０の視野となる。そして、マルチ１次電子ビーム２０を構成する各１次電子ビーム１０は、自身のビームが位置するｘ方向のビーム間ピッチとｙ方向のビーム間ピッチとで囲まれるサブ照射領域２９内に照射され、当該サブ照射領域２９内を走査（スキャン動作）する。各１次電子ビーム１０は、互いに異なるいずれかのサブ照射領域２９を担当することになる。そして、各１次電子ビーム１０は、担当サブ照射領域２９内の同じ位置を照射することになる。２段の偏向器２０８，２０９は、マルチ１次電子ビーム２０を一括して偏向することにより、パターンが形成された基板１０１面上をマルチ１次電子ビーム２０で走査する。言い換えれば、サブ照射領域２９内の１次電子ビーム１０の移動は、２段の偏向器２０８，２０９によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって行われる。かかる動作を繰り返し、１つの１次電子ビーム１０で１つのサブ照射領域２９内を順に照射していく。

　各ストライプ領域３２の幅は、照射領域３４のｙ方向サイズと同様、或いはスキャンマージン分狭くしたサイズに設定すると好適である。図４の例では、照射領域３４が矩形領域３３と同じサイズの場合を示している。但し、これに限るものではない。照射領域３４が矩形領域３３よりも小さくても良い。或いは大きくても構わない。そして、マルチ１次電子ビーム２０を構成する各１次電子ビーム１０は、自身のビームが位置するサブ照射領域２９内に照射され、当該サブ照射領域２９内を走査（スキャン動作）する。そして、１つのサブ照射領域２９のスキャンが終了したら、２段の偏向器２０８，２０９によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって照射位置が同じストライプ領域３２内の隣接する矩形領域３３へと移動する。かかる動作を繰り返し、ストライプ領域３２内を順に照射していく。１つのストライプ領域３２のスキャンが終了したら、ステージ１０５の移動或いは／及び２段の偏向器２０８，２０９によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって照射領域３４が次のストライプ領域３２へと移動する。以上のように各１次電子ビーム１０の照射によってサブ照射領域２９毎のスキャン動作および２次電子画像の取得が行われる。これらのサブ照射領域２９毎の２次電子画像を組み合わせることで、矩形領域３３の２次電子画像、ストライプ領域３２の２次電子画像、或いはチップ３３２の２次電子画像が構成される。また、実際に画像比較を行う場合には、各矩形領域３３内のサブ照射領域２９をさらに複数のフレーム領域３０に分割して、フレーム領域３０毎の測定画像となるフレーム画像３１について比較することになる。図４の例では、１つの１次電子ビーム１０によってスキャンされるサブ照射領域２９を例えばｘ，ｙ方向にそれぞれ２分割することによって形成される４つのフレーム領域３０に分割する場合を示している。

　また、ステージ１０５が連続移動しながらマルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に照射する場合、マルチ１次電子ビーム２０の照射位置がステージ１０５の移動に追従するように２段の偏向器２０８，２０９によって一括偏向によるトラッキング動作が行われる。そのため、マルチ２次電子ビーム３００の放出位置がマルチ１次電子ビーム２０の軌道中心軸に対して刻々と変化する。同様に、サブ照射領域２９内をスキャンする場合に、各２次電子ビームの放出位置は、サブ照射領域２９内で刻々と変化する。このように放出位置が変化した各２次電子ビームをマルチ検出器２２２の対応する検出領域内に照射させるように、例えば２段の偏向器２２５，２２６は、マルチ２次電子ビーム３００を一括偏向する。言い換えれば、偏向器２２５，２２６は、マルチ１次電子ビーム２０を用いた走査により変動するマルチ検出器２２２の検出面上でのマルチ２次電子ビーム３００の位置をマルチ２次電子ビームの振り戻し偏向により不動にする。これにより、各２次電子ビームがマルチ検出器２２２の対応する検出エレメントにて検出されることができる。なお、偏向器２２５，２２６は、２段の偏向器に限らず、１段の偏向器により構成しても構わない。

　図５は、実施の形態１におけるコンタミ付着による２次電子ビーム軌道の一例を示す図である。図５に示すように、２次電子光学系１５２を構成する部品（例えば、偏向器２２５）の表面に、検査装置１００の運転に伴って高抵抗なコンタミが付着する。コンタミが付着する部品は偏向器２２５に限るものではなく、２次電子光学系１５２を構成するその他の部品や鏡筒内面についても該当する。

　そして、かかるコンタミに散乱電子やぼけにより広がった２次電子ビーム（周辺電子）が入射することにより電荷が蓄積してしまう。これにより、電場を発生し、２次電子の軌道を曲げてしまう。その結果、２次電子ビームの軌道が、キャリブレーションによって調整された本来の軌道からずれてしまう。言い換えれば、時間の経過によりドリフトが生じてしまう。これにより、２次電子ビームの入射位置が、検出器の所望の位置からずれてしまうといった問題があった。そこで、実施の形態１では、かかる２次電子ビームのドリフトを補正する。実施の形態１では、例えば、検査開始から検査終了までの間にドリフトを補正する場合を説明する。言い換えれば、１枚の基板１０１の画像の取得開始から取得終了までの間にドリフトを補正する場合を説明する。

　図６は、実施の形態１における検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。図６において、実施の形態１における検査方法は、スキャン工程（Ｓ１０２）と、比較工程（Ｓ１０４）と、判定工程（Ｓ１０６）と、判定工程（Ｓ１０８）と、２次電子ビーム入射位置ずれ量測定工程（Ｓ１２０）と、判定工程（Ｓ１２２）と、２次電子ビーム入射位置補正工程（Ｓ１２４）と、いう一連の工程を実施する。

　スキャン工程（Ｓ１０２）（画像取得工程）として、画像取得機構１５０は、マルチ１次電子ビーム２０で対象物（ここでは基板１０１）を走査（スキャン）する。ここでは、画像取得機構１５０は、ストライプ領域３２毎に、マルチ１次電子ビーム２０で当該ストライプ領域３２をスキャンする。上述したように、１次電子光学系１５１は、マルチ１次電子ビーム２０で対象物（ここでは基板１０１）を照射する。マルチ１次電子ビーム２０で基板１０１が照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビーム３００は、２次電子光学系１５２によって、マルチ検出器２２２（検出器アレイ）に導かれる。そして、導かれたマルチ２次電子ビーム３００は、マルチ検出器２２２（検出器アレイ）で検出される。検出されるマルチ２次電子ビーム３００には、反射電子が含まれていても構わない。或いは、反射電子は、２次電子光学系を移動中に発散し、マルチ検出器２２２まで到達しない場合であっても構わない。そして。検出されたマルチ２次電子ビーム３００の信号に基づいた２次電子画像が取得される。具体的には、マルチ検出器２２２によって検出された各サブ照射領域２９内の画素毎の２次電子の検出データ（測定画像データ：２次電子画像データ：被検査画像データ）は、測定順に検出回路１０６に出力される。検出回路１０６内では、図示しないＡ／Ｄ変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ１２３に格納される。そして、得られた測定画像データは、位置回路１０７からの各位置を示す情報と共に、比較回路１０８に転送される。

　図７は、実施の形態１における比較回路内の構成の一例を示す構成図である。図７において、比較回路１０８内には、磁気ディスク装置等の記憶装置５０，５２，５６、フレーム画像作成部５４、位置合わせ部５７、及び比較部５８が配置される。フレーム画像作成部５４、位置合わせ部５７、及び比較部５８といった各「～部」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「～部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。フレーム画像作成部５４、位置合わせ部５７、及び比較部５８内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度図示しないメモリ、或いはメモリ１１８に記憶される。

　比較工程（Ｓ１０４）として、比較回路１０８は、取得された２次電子画像を所定の参照画像と比較する。具体的には、例えば、以下のように動作する。

　比較回路１０８内に転送された測定画像データ（ビーム画像）は、記憶装置５０に格納される。

　そして、フレーム画像作成部５４は、各１次電子ビームのスキャン動作によって取得されたサブ照射領域２９の画像データをさらに分割した複数のフレーム領域３０のフレーム領域３０毎のフレーム画像３１を作成する。そして、フレーム領域３０を被検査画像の単位領域として使用する。なお、各フレーム領域３０は、画像の抜けが無いように、互いにマージン領域が重なり合うように構成されると好適である。作成されたフレーム画像３１は、記憶装置５６に格納される。

　一方、参照画像作成回路１１２は、基板１０１に形成された複数の図形パターンの元になる設計データに基づいて、フレーム領域３０毎に、フレーム画像３１に対応する参照画像を作成する。具体的には、以下のように動作する。まず、記憶装置１０９から制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、この読み出された設計パターンデータに定義された各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換する。

　上述したように、設計パターンデータに定義される図形は、例えば長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納されている。

　かかる図形データとなる設計パターンデータが参照画像作成回路１１２に入力されると図形ごとのデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の設計パターン画像データに展開し、出力する。言い換えれば、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算し、ｎビットの占有率データを出力する。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２^８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、８ビットの占有率データとなる。かかるマス目（検査画素）は、測定データの画素に合わせればよい。

　次に、参照画像作成回路１１２は、図形のイメージデータである設計パターンの設計画像データに、所定のフィルタ関数を使ってフィルタ処理を施す。これにより、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである設計画像データをマルチ１次電子ビーム２０の照射によって得られる像生成特性に合わせることができる。作成された参照画像の画素毎の画像データは比較回路１０８に出力される。比較回路１０８内に転送された参照画像データは、記憶装置５２に格納される。

　次に、位置合わせ部５７は、被検査画像となるフレーム画像３１と、当該フレーム画像３１に対応する参照画像とを読み出し、画素より小さいサブ画素単位で、両画像を位置合わせする。例えば、最小２乗法で位置合わせを行えばよい。

　そして、比較部５８は、ステージ１０５上に載置される基板１０１の２次電子画像を所定の画像と比較する。具体的には、比較部５８は、フレーム画像３１と参照画像とを画素毎に比較する。比較部５８は、所定の判定条件に従って画素毎に両者を比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素毎の階調値差が判定閾値Ｔｈよりも大きければ欠陥と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置１０９、若しくはメモリ１１８に出力される、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。

　なお、上述したダイ－データベース検査の他、同一基板上の異なる場所の同一パターンを撮像した測定画像データ同士を比較するダイ－ダイ検査を行っても好適である。或いは、自己の測定画像だけを用いて検査しても構わない。

　上述した動作をすべてのストライプ領域３２について繰り返すことになる。

　図８は、実施の形態１におけるビーム調整回路内の構成の一例を示すブロック図である。図８において、ビーム調整回路１３４内には、判定部６０、入射位置ずれ量測定処理部６１、入射位置ずれ量算出部６３、入射位置ずれ分布作成部６４、判定部６５、及び補正処理部６６が配置される。判定部６０、入射位置ずれ量測定処理部６１、入射位置ずれ量算出部６３、入射位置ずれ分布作成部６４、判定部６５、及び補正処理部６６といった各「～部」は、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置を含む。各「～部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いても良いし、或いは異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。判定部６０、入射位置ずれ量測定処理部６１、入射位置ずれ量算出部６３、入射位置ずれ分布作成部６４、判定部６５、及び補正処理部６６に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１８若しくはビーム調整回路１３４内の図示しないメモリにその都度格納される。

　判定工程（Ｓ１０６）として、制御計算機１１０は、基板１０１の検査領域全面の検査が終了したかどうかを判定する。終了した場合には、検査処理を終了する。まだ検査をしていないストライプ領域３２が残っている場合には、判定工程（Ｓ１０８）に進む。

　判定工程（Ｓ１０８）として、判定部６０は、検査開始時から指定時間が経過したかどうかを判定する。まだ経過していない場合には、スキャン工程（Ｓ１０２）に戻り、指定時間が経過するまで、スキャン工程（Ｓ１０２）から判定工程（Ｓ１０８）までの各工程を繰り返す。指定時間が経過した場合には、２次電子ビーム入射位置ずれ量測定工程（Ｓ１２０）に進む。例えば、ｎ番目（ｎは自然数）のストライプ領域３２の比較工程（Ｓ１０４）を実施している間に、ｎ＋１番目或いはｎ＋２番目のストライプ領域３２のスキャン工程（Ｓ１０２）を実行する。また、指定時間として、数１０分～数時間の間で設定される。例えば数ストライプ分のスキャン動作に必要な時間が設定されると好適である。例えば、３０分に設定される。

　２次電子ビーム入射位置ずれ量測定工程（Ｓ１２０）（ドリフト測定工程）として、入射位置ずれ量測定処理部６１の制御の下、偏向器２２７は、マルチ１次電子ビーム２０の照射開始から指定時間（所定）の期間が経過した状態においてマルチ１次電子ビーム２０で基板１０１又はマーク１１１（対象物の他の一例）が照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビーム３００を検出するマルチ検出器２２２のうち少なくとも１つの検出エレメント（検出器）で検出される２次電子ビームの当該検出エレメントへの入射位置に起因する信号波形をマルチ２次電子ビーム３００のビーム偏向によって当該検出エレメントに検出させる。具体的には以下のように動作する。

　図９は、実施の形態１における基板とマークの一例を示す図である。図９では、基板１０１としてマスク基板を用いる場合を示している。図９において、ステージ１０５上には、基板１０１の他に、上述したようにマーク１１１が配置される。図９の例では、基板１０１の１辺に沿って、複数のマーク１１１が配置される場合を示している。各マーク１１１は、基板１０１よりも２次電子の収率が高い材料を用いると好適である。例えば、タングステン（Ｗ）を用いると好適である。各マーク１１１は、マルチ１次電子ビーム２０全体が照射可能なサイズで形成され、全面が、収率が高い材料で構成されていると好適である。或いは、各マーク１１１には、後述するように、マルチ１次電子ビーム２０の配列ピッチで並ぶマルチ１次電子ビーム２０と同数以上の複数のマークパターンが形成されていても良い。マークパターンとして、例えば、十字パターンを用いると好適である。

　第１番目のストライプ領域３２から、ｙ方向にストライプ領域３２数本分の間隔でストライプ領域３２に隣接した位置にマーク１１１が配置される。例えば、ストライプ領域３２ｋ本分の間隔でマーク１１１が配置される場合、（ｎｋ＋１）番目（ｋは３以上の整数、ｎは０以上の整数）番目のストライプ領域３２から（ｋ＋ｎｋ－１）番目（ｋは３以上の整数）のストライプ領域３２までは、２次電子ビーム入射位置ずれ量測定工程（Ｓ１２０）を実施せずにスキャン動作を繰り返す。そして、（ｋ＋ｎｋ）番目のストライプ領域３２のスキャン動作が終了後、そのｙ方向位置で続けて２次電子ビーム入射位置ずれ量測定工程（Ｓ１２０）を実施する。言い換えれば、ｋ本分のストライプ領域３２のスキャン動作を実施する毎に、そのｙ方向位置で続けて２次電子ビーム入射位置ずれ量測定工程（Ｓ１２０）を実施する。よって、指定時間は、（ｋ－１）本分のストライプ領域３２のスキャン動作に必要な時間以上でｋ本分のストライプ領域３２のスキャン動作に必要な時間未満に設定される。ストライプ領域３２のスキャン動作が完了した後に次のストライプ領域３２のスキャン動作前に２次電子ビーム入射位置ずれ量測定工程（Ｓ１２０）を実施することが望ましい。

　図１０は、実施の形態１における基板とマークの他の一例を示す図である。図１０では、基板１０１としてマスク基板を用いる場合を示している。図１０の例では、ストライプ領域３２が並ぶｙ方向に、基板１０１の１辺に沿って、例えば１本の細長のマーク１１１（例えば、２次電子発生膜）が配置される。マーク１１１は、基板１０１よりも２次電子の収率が高い材料を用いると好適である。例えば、タングステン（Ｗ）を用いると好適である。細長のマーク１１１は、マルチ１次電子ビーム２０全体が照射可能な幅サイズで形成され、全面が、収率が高い材料で形成されると好適である。マーク１１１内にパターンを配置する必要はない。マーク１１１が、例えば、すべてのストライプ領域３２の長手方向端部に隣接する位置に存在するので、基板１０１に応じて２次電子ビーム軌道を補正する回数を任意に変更できる。

　図１１は、実施の形態１における２次電子ビーム入射位置ずれ量測定の仕方を説明するための図である。図１１では、マルチ２次電子ビーム３００のうち、外周の１本の２次電子ビーム３０２の軌道を示している。また、マルチ２次電子ビーム３００の結像系の軌道３０３の一例を示している。また、図１１の例では、多段電磁レンズ２２４として、３段の電磁レンズ４２，４３，４４を用いる場合を示している。

　図１１において、測定用の偏向器２２７は、多段電磁レンズ２２４とマルチ検出器２２２（及び検出器アパーチャアレイ基板２２３）との間に配置される。マルチ１次電子ビーム２０を走査せずに、各１次電子ビームをそれぞれマーク１１１上の１点に照射して放出されたマルチ２次電子ビーム３００を偏向器２２７が一括してビーム偏向する。これにより、偏向器２２７は、マルチ２次電子ビーム３００でマルチ検出器２２２上を走査する。図１１の例では、マルチ２次電子ビーム３００のうち、外周の１本の２次電子ビーム３０２を走査する場合を示しているが、その他の２次電子ビームも同様に走査される。

　図１２は、実施の形態１における２次電子のドリフトが生じていない場合の２次電子ビーム入射位置と検出エレメントとの位置関係を説明するための図である。
　図１３は、実施の形態１における２次電子のドリフトが生じていない場合の検出データの信号強度分布の一例を示す図である。例えば、マルチ１次電子ビーム２０を偏向中心でマーク１１１に入射させる。２次電子軌道にドリフトが生じていない場合、各２次電子ビームは、装置運転開始前のビームキャリブレーションによって、偏向器２２７の偏向中心では、それぞれ対応する検出エレメント４０の例えば中心位置に入射する。図１２の例では、外周側の２次電子ビーム３０２の軌道を示している。偏向器２２７によりマルチ２次電子ビーム３００をビーム偏向させることによって、かかる２次電子ビーム３０２で検出エレメント４０上を走査する。ここでは、検出エレメント４０の検出面から外れる位置まで偏向する。これにより、図１３に示す２次電子ビーム３０２の信号強度分布が測定できる。２次電子ビーム３０２全体が検出エレメント４０の検出面で検出される間は信号強度が高く、ビーム偏向量が大きくなり検出面からはみ出す量に応じて信号強度が小さくなる。また、信号強度分布のうち信号強度が高い均一部分全体が偏向器２２７の偏向範囲内で検出される。

　図１４は、実施の形態１における２次電子の位置ドリフトが生じている場合の２次電子ビーム入射位置と検出エレメントとの位置関係を説明するための図である。
　図１５は、実施の形態１における２次電子のドリフトが生じている場合の検出データの信号強度分布の一例を示す図である。例えば、マルチ１次電子ビーム２０を偏向中心でマーク１１１に入射させる。２次電子軌道にドリフトが生じている場合、各２次電子ビームは、偏向器２２７の偏向中心では、それぞれ対応する検出エレメント４０の例えば中心位置からはずれた位置に入射する。図１４の例では、外周側の２次電子ビーム３０２の軌道を示している。偏向器２２７によりマルチ２次電子ビーム３００をビーム偏向させることによって、かかる２次電子ビーム３０２で検出エレメント４０上を走査する。ここでは、検出エレメント４０の検出面から外れる位置まで偏向する。これにより、図１５に示す２次電子ビーム３０２の信号強度分布が測定できる。２次電子ビーム３０２全体が検出エレメント４０の検出面で検出される間は信号強度が高く、ビーム偏向量が大きくなり検出面からはみ出す量に応じて信号強度が小さくなる。ドリフトにより２次電子ビームの軌道がずれている場合、信号強度分布のうち信号強度が高い均一部分全体が偏向器２２７の偏向範囲内に納まらない状態で検出される。

　入射位置ずれ量算出部６３（ずれ量算出回路）は、少なくとも１つの検出エレメント４０（検出器）への入射位置に起因する信号波形を用いて、当該検出エレメント４０への入射位置のずれ量を算出する。具体的には、入射位置ずれ量算出部６３は、図１３で検出された信号強度分布と図１５で検出された信号強度分布とのずれ量ｄｘを算出する。図１３で検出された基準となる信号強度分布と所定の期間が経過した後の図１５で検出された信号強度分布とのずれ量ｄｘが２次電子ビーム入射位置ずれ量として測定される。ここでは、ｘ方向のずれ量について示しているが、ｙ方向についても同様にずれ量が測定される。

　偏向器２２７は、マルチ１次電子ビーム２０の照射開始から所定の期間が経過した状態においてマルチ１次電子ビーム２０でマーク１１１（対象物）が照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビーム３００を検出するマルチ検出器２２２のうち複数の検出エレメントで検出される複数の２次電子ビームのそれぞれの検出エレメントへの入射位置に起因する複数の信号波形をマルチ２次電子ビーム３００のビーム偏向によって当該複数の検出エレメントに検出させる。言い換えれば、マルチ２次電子ビーム３００のうち、外周側の２次電子ビーム３０２以外のその他の２次電子ビームについても同様に２次電子ビーム入射位置ずれ量を測定する。
　そこで、入射位置ずれ量算出部６３（ずれ量算出回路）は、複数の検出エレメントへの入射位置に起因した複数の信号波形を用いて当該複数の検出器への複数の入射位置のずれ量を算出する。各入射位置のずれ量の算出の仕方は上述した内容と同様である。

　ここで、マルチ２次電子ビーム３００全体での入射位置ずれとして、並行移動（並進）のずれ、回転によるずれ、倍率のずれ、或いは歪によるずれが生じる。これらのずれの傾向は、位置ずれ量分布を作成することにより把握できる。

　そこで、入射位置ずれ分布作成部６４（分布作成回路）は、複数の入射位置のずれ量を用いて、入射位置ずれ分布を作成する。言い換えれば、入射位置ずれ分布作成部６４は、各２次電子ビームの入射位置１１のずれ量を用いて、入射位置ずれ分布を作成する。また、入射位置ずれ分布作成部６４は、入射位置ずれ分布を多項式により近似して、関数として求めると好適である。例えば、以下の式（１）（２）で示す２次の多項式で近似する。３次以上の多項式で近似しても良い。ａ_ｉｊ、ｂ_ｉｊは、係数である。
（１）　Δｘ＝ａ_００＋ａ_１０ｘ＋ａ_０１ｙ＋ａ_２０ｘ^２＋ａ_１１ｘｙ＋ａ_０２ｙ^２
（２）　Δｙ＝ｂ_００＋ｂ_１０ｘ＋ｂ_０１ｙ＋ｂ_２０ｘ^２＋ｂ_１１ｘｙ＋ｂ_０２ｙ^２

　各２次電子ビームの入射位置１１のずれ量の分布を最小２乗法で近似して各係数ａ_ｉｊ、ｂ_ｉｊを求める。係数ａ_００、ｂ_００は、並行移動のずれ量に相当する。１次の項は、回転のずれ量、倍率のずれ量、及び１次歪量に相当する。２次の項は、高次の歪量に相当する。

　図１６は、実施の形態１における２次電子ビームの入射位置ずれ量分布の一例を示す図である。図１６に示すように、ドリフトが生じていない正常な状態では、各２次電子ビームの入射位置１１は、それぞれの検出エレメント４０の例えば中心位置になる。これに対して、ドリフトが生じた場合、各２次電子ビームの入射位置１１は、それぞれの検出エレメント４０の例えば中心位置からずれる。入射位置ずれ分布を作成することにより、入射位置ずれの傾向が、図１６に示すように、並行移動（並進）のずれ、回転によるずれ、倍率のずれ、或いは歪によるずれであることがわかる。また、各ずれの傾向におけるずれ量がわかる。

　判定工程（Ｓ１２２）として、判定部６５は、入射位置ずれ量Δがしきい値ｔｈよりも大きいかどうかを判定する。入射位置ずれ量Δとして、各２次電子ビームの入射位置１１のずれ量ｄｘのうちの最大値、平均値、或いは中央値といった統計値を用いると好適である。或いは、予め定めた１つ以上の２次電子ビームの入射位置１１のずれ量を入射位置ずれ量Δとしても良い。例えば、マルチ２次電子ビーム３００の中心２次電子ビームの入射位置１１のずれ量を入射位置ずれ量Δとしても良い。或いは、マルチ２次電子ビーム３００の外周側の４隅の４つの２次電子ビームの入射位置１１のずれ量を用いてマルチ２次電子ビーム３００の入射位置形状を特定して、マルチ２次電子ビーム３００の入射位置形状のｘ方向ずれ量、ｙ方向ずれ量、回転ずれ量、及び／或いは倍率ずれ量を求め、予め設定されたそれぞれのしきい値を用いて判定しても好適である。入射位置ずれ量Δがしきい値ｔｈよりも大きくない場合には、スキャン工程（Ｓ１０２）に戻り、入射位置ずれ量Δがしきい値ｔｈよりも大きくなるまでスキャン工程（Ｓ１０２）から判定工程（Ｓ１２２）までの各工程を繰り返す。入射位置ずれ量Δがしきい値ｔｈよりも大きい場合には、２次電子ビーム入射位置補正工程（Ｓ１２４）に進む。

　２次電子ビーム入射位置補正工程（Ｓ１２４）として、補正処理部６６の制御の基、補正器は、ずれ量が小さくなるように、マルチ２次電子ビーム３００のマルチ検出器２２２への入射位置を補正する。

　図１７は、実施の形態１における平行移動補正を行う構成の一例を示す図である。図１７において、補正器は、マルチ２次電子ビーム３００のマルチ検出器２２２への入射位置を並行移動させる偏向器２２８を有する。言い換えれば、偏向器２２８は、並行移動補正を行う補正器の一例である。図１７の例では、多段電磁レンズ２２４として、３段の電磁レンズ４２，４３，４４を用いる場合を示している。各２次電子ビームは、これら３段の電磁レンズ４２，４３，４４によって屈折させられる。補正用の偏向器２２８は、ビーム偏向によりマルチ２次電子ビーム３００の軌道を補正して、マルチ検出器２２２への入射位置をずれ量を補正する方向にずれ量分だけ平行移動させる。これによりマルチ２次電子ビーム３００のマルチ検出器２２２への入射位置を補正する。ここで、補正用の偏向器２２８は、マルチ２次電子ビーム３００のクロスオーバー位置で軌道中心軸と直交する面に配置されると好適である。例えば、最終クロスオーバー位置に配置すると好適である。これにより実質的に１点でマルチ２次電子ビーム３００を偏向できるので、偏向による収差を抑制できる。よって、補正精度を向上できる。

　なお、補正用の偏向器２２８の代わりに、空芯アライメントコイルを用いてマルチ２次電子ビーム３００の軌道中心軸をずらすことにより平行移動補正を行っても構わない。

　図１８は、実施の形態１における倍率補正或いは回転補正を行う構成の一例を示す図である。図１８において、補正器は、マルチ２次電子ビーム３００のマルチ検出器２２２への入射位置の分布の倍率を補正する多段レンズを有する。また、補正器は、マルチ２次電子ビーム３００のマルチ検出器２２２への入射位置の分布の位置を回転補正する多段レンズを有する。言い換えれば、多段電磁レンズ２２４は、倍率補正或いは回転補正を行う補正器の一例である。図１８の例では、多段電磁レンズ２２４として、３段の電磁レンズ４２，４３，４４を用いる場合を示している。各２次電子ビームは、レンズ制御回路１２４により制御されるこれら３段の電磁レンズ４２，４３，４４によって屈折させられる。その際、多段電磁レンズ２２４は、マルチ２次電子ビーム３００の軌道を補正して、マルチ検出器２２２への入射位置をずれ量を補正する方向にずれ量分だけ倍率補正或いは回転補正する。焦点、倍率、及び回転の３つのパラメータの調整が必要となるので、多段電磁レンズ２２４として、３段以上の電磁レンズを配置することが好適である。

　図１９Ａは、実施の形態１における焦点補正を行う構成の他の一例を示す図である。図１９Ａにおいて、静電レンズ２３０は、焦点補正を行う補正器の一例である。図１９Ａの例では、多段電磁レンズ２２４として、３段の電磁レンズ４２，４３，４４を用いる場合を示している。
　静電レンズ２３０は、マルチ２次電子ビーム３００の軌道を補正して、マルチ検出器２２２への入射位置をずれ量を補正する方向にずれ量分だけ焦点補正する。静電レンズは一般に電磁レンズよりも高速で焦点合わせが可能である。ここで、補正用の静電レンズ２３０は、マルチ２次電子ビーム３００のクロスオーバー位置で軌道中心軸と直交する面に配置されると好適である。例えば、最終クロスオーバー位置に配置すると好適である。これにより、倍率の変化を抑制しつつ焦点補正が出来る。

　また、倍率と焦点の補正に３段以上の四重極レンズを用いても良い。

　ここまでビームの位置ドリフトの補正について説明してきたが、電子ビームが通過する領域に帯電が生ずるとその帯電に伴う電場による静電レンズ効果も生ずる。その影響は、電場の分布に応じて焦点のずれとして現れる。等方的に焦点がずれるだけでなく、焦点のずれに異方性が現れる。異方性として、直交する二方向の焦点位置がずれる場合は非点収差として現れる。以下、非点収差については、ｘ方向、ｙ方向の焦点位置がずれているとして説明する。焦点のずれが生ずると、検出器面に入射するマルチ２次電子ビーム３００のそれぞれのビームの分布つまりビームぼけが大きくなる。一つのビームを考えると、このビームボケの大きさが、マルチ検出器２２２のうちの子のビームを検出するのに用いられる検出器エレメントの寸法と同程度かそれ以上になると検出器エレメントで受ける２次電子ビーム電流量が小さくなってしまう。或いは隣接する検出器にもこのビームの一部が入射してしまう。これらの現象が起こると測定精度が劣化する。ビームボケを小さくする様に補正が必要となる。

　図１９Ｂは、実施の形態１における複数の励磁による各信号強度分布の一例を示す図である。図１９Ｂにおいて、縦軸に信号強度を示し、横軸にスキャン量を示す。図１９Ｂでは、初期の励磁０における信号強度分布と、励磁０を中心した前後の励磁－１と励磁＋１とにおける各信号強度分布との一例を示している。
　図１９Ｃは、実施の形態１における偏向方向の一例を示す図である。
　図１９Ｄは、実施の形態１における複数の励磁によるｘ，ｙ方向の各信号強度分布の一例を示す図である。図１９Ｄにおいて、縦軸に信号強度を示し、横軸にスキャン量を示す。図１９Ｄでは、初期の励磁０における信号強度分布と、励磁０を中心した前後の励磁－２と励磁－１と励磁＋１と励磁＋２とにおける、ｘ，ｙ方向の各信号強度分布との一例を示している。
　焦点のずれを測定するには、対物レンズ４２、４３、４４のいずれかについて異なる複数の励磁を設定してマルチ２次電子ビーム３００の測定を行い、その時に各検出器エレメント４０で得られる信号の変化から焦点位置のずれを求める。この際、偏向は図１９Ｃに示す様に４５度ずつ向きのずれた異なる４方向で行う。この時、検出器エレメント４０の端部を測定用エッジとして使用することも出来るし、検出器エレメント４０のそれぞれの上流直近に測定用アパーチャを設けておくことも出来る。１つのレンズのみの励磁を変化させた場合に、倍率、回転の変化が焦点位置の測定上問題になる場合は、３つのレンズの励磁を倍率、回転を一定に保った状態で検出器エレメント４０上の波形分布が最も鋭くなる様に３つのレンズの励磁を調整する。ドリフトが無い場合の焦点位置は３つのレンズの励磁の組み合わせにより決まる。これは予め測定しておいて表を作っておき、焦点をずらす場合はこの表を用いて３つのレンズの励磁を決める。

　以下、位置ドリフトが無い場合について説明する。
　焦点ずれに異方性がない場合は例えば図１９Ｂに示す様に、最も鋭い分布が得られる励磁が初期の値からずれる。この焦点のずれは方向に依らない。
　焦点ずれの異方性がｘ、ｙ方向に生じている場合、図１９Ｄに示す様に最も鋭い分布が得られる励磁がｘ方向、ｙ方向とでずれる。４５度方向ではその間に来る。
　等方的な焦点ずれが起きている場合は、対物レンズ４２、４３、４４のいずれかを用いて検出器エレメント４０上の波形分布が最も鋭くなる様に調整する。

　図２０は、実施の形態１における非点補正を行う構成の一例を示す図である。図２０において、非点補正器２３２は、非点補正を行う補正器の一例である。ｘ方向の焦点位置とｙ方向の焦点位置が異なる場合、電磁レンズでの補正が困難となる。この場合には、非点補正器２３２により、ｘ方向とｙ方向との焦点が一致する様に調整を行う。非点補正器２３２として、例えば８極子以上の多極子レンズ（スティグマタ）を用いると好適である。ここで、補正用の非点補正器２３２は、マルチ２次電子ビーム３００のクロスオーバー位置で軌道中心軸と直交する面に配置されると好適である。例えば、最終クロスオーバー位置に配置すると好適である。これによりマルチビーム分布の歪みの発生を抑制しながらマルチ２次電子ビーム３００のｘ方向とｙ方向のそれぞれの力を作用できるので、補正精度を向上できる。

　図２１Ａは、実施の形態１における歪み補正を行う構成の一例を示す図である。図２１Ａにおいて、補正器は、マルチ２次電子ビーム３００のマルチ検出器２２２への入射位置の分布の歪みを補正する多極子レンズを有する。言い換えれば、多極子レンズ２３４は、歪み補正を行う補正器の一例である。マルチ２次電子ビーム３００全体の入射位置分布形状に歪みが生じている場合、多極子レンズ２３４により、入射位置分布形状の歪を補正する。多極子レンズ２３４として、例えば４極子以上の多極子レンズを用いると好適である。ここで、補正用の多極子レンズ２３４は、マルチ検出器２２２の検出面と共役な共役位置で軌道中心軸と直交する面に配置されると好適である。例えば、マルチ検出器２２２に最も近い共役位置に配置すると好適である。これにより像の非点収差の発生を抑制しながらマルチ２次電子ビーム３００全体の入射位置分布形状の歪を補正できる。なお、実際は非点補正を行う場合に歪みが変化、歪み補正を行う場合に非点収差が発生することが起こる。そのため、以下の構成が好適である。

　図２１Ｂは、実施の形態１における歪み補正を行う構成の他の一例を示す図である。
　図２１Ｂに示す如く、非点補正器２３２と、多極子レンズ２３４との両方を用いて非点補正と歪み補正とが両立する様に調整を行うことが望ましい。

　更に、非点補正を行って像位置が一致する場合でもｘ方向倍率とｙ方向倍率との違いが問題になることがある。これに関しては非点補正用補正器を２段以上設けておくことで倍率の異方性を抑制出来る。

　図２１Ｃは、実施の形態１における歪み補正を行う構成の他の一例を示す図である。図２１Ｃの例では、多極子レンズ２３４と２段の非点補正器２３２を配置した構成を示している。図２１Ｃの例では、２段の非点補正器２３２が多極子レンズ２３４を間に挟んで配置される場合を示している。また、多段磁気レンズ２２４として、例えば、６段の電磁レンズを示している。例えば、図２１Ｃに示すような光学系としておき歪み補正との両立を行う為に３段以上の補正器を設けることも出来る。

　図２２は、実施の形態１における個別補正を行う構成の一例を示す図である。上述した例では、マルチ２次電子ビーム３００全体を一括して補正する手法について説明した。しかし、各２次電子ビームの入射位置ずれや焦点ずれに傾向が存在せず、個別に独立してずれる場合もあり得る。その場合、マルチ２次電子ビーム３００の一括補正では補正しきれない。図２２において、補正器アレイ２３６は、個別補正を行う補正器の一例である。補正器アレイ２３６として、多極子レンズアレイを用いると好適である。図２２の例では、多段電磁レンズ２２４として、３段の電磁レンズ４２，４３，４４を用いる場合を示している。補正器アレイ２３６は、マルチ２次電子ビーム３００の軌道を個別に補正して、マルチ検出器２２２への入射位置をずれ量を補正する方向にずれ量分だけ個別に補正する。ここで、補正器アレイ２３６は、多段電磁レンズ２２４の最終電磁レンズ４４の磁場内に配置されると好適である。更に、補正器アレイ２３６の多極子レンズで四重極場を発生させることで非点収差を補正することも出来る。更に補正器アレイ２３６に多極子レンズだけでなくアインツェルレンズアレイを含む様にすれば、個別ビームの焦点ずれの補正が可能となる。ここでアインツェルレンズアレイは磁場レンズ中に置く様にしておくと、焦点位置を進行方向前方、後方の両方向に調節できる。或いは、検査実施前にアインツェルレンズアレイに一定の電圧を加えた状態で調整をしておき、アインツェルレンズに加える電圧を増減することでも焦点位置を前後に調整することが出来る。
　なお、図２０で説明した焦点のずれ測定にアインツェルレンズアレイを用いることも出来る。この場合、対物レンズ４２，４３，４４の励磁を変える代わりにアインツェルレンズアレイの焦点に加える電圧を変化させることで焦点距離をずらす。

　入射位置ずれ、焦点ずれの補正後は、２次電子ビーム入射位置ずれ量、焦点ずれ量測定工程（Ｓ１２０）に戻る。これにより、補正後の入射位置ずれ量を測定し、しきい値以下であることを確認すると共に、スキャン工程（Ｓ１０２）に戻る。
　一般にレンズの励磁の変更が必要な測定及び補正は、偏向器のみ使用する測定及び補正に比べて長い時間を要する。そこで、電磁レンズの励磁を変化させる必要がある測定及び補正の必要な頻度が偏向器のみを使う測定及び補正に比べて高くないと予測される場合には、電磁レンズの励磁を変化させる必要がある測定や補正の頻度を、電磁レンズの励磁を変更せず偏向器のみを使う測定及び補正の頻度よりも低くして、全体としての補正に要する時間を短縮することも出来る。これは実施の形態２で説明する１次電子光学系１５１での補正でも同様である。

　以上のように、実施の形態１によれば、２次電子光学系１５２のチャージアップに起因するマルチ２次電子ビーム３００のマルチ検出器２２２への入射位置のずれを補正できる。
［実施の形態２］

　実施の形態１では、２次電子光学系１５２のチャージアップに起因するマルチ２次電子ビーム３００のドリフトを補正する構成について説明した。ビームドリフトは、マルチ２次電子ビーム３００に生じる場合に限るものではない。１次電子光学系１５１のチャージアップに起因してマルチ１次電子ビーム２０にビームドリフトが生じる場合もある。以下、実施の形態２では、マルチ２次電子ビーム３００のドリフト補正の他に、さらにマルチ１次電子ビーム２０のドリフト補正を行う構成について説明する。

　実施の形態２における検査装置１００の構成は、図１と同様である。また、以下、特に説明する点以外の内容は、実施の形態１と同様である。

　図２３は、実施の形態２におけるビーム調整回路内の構成の一例を示すブロック図である。図２３において、ビーム調整回路１３４内に、さらに、判定部７０、入射位置ずれ量測定処理部７１、入射位置ずれ量算出部７３、入射位置ずれ分布作成部７４、判定部７５、及び補正処理部７６が配置される点以外は図８と同様である。
　判定部６０、入射位置ずれ量測定処理部６１、入射位置ずれ量算出部６３、入射位置ずれ分布作成部６４、判定部６５、補正処理部６６、判定部７０、入射位置ずれ量測定処理部７１、入射位置ずれ量算出部７３、入射位置ずれ分布作成部７４、判定部７５、及び補正処理部７６といった各「～部」は、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置を含む。各「～部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いても良いし、或いは異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。判定部６０、入射位置ずれ量測定処理部６１、入射位置ずれ量算出部６３、入射位置ずれ分布作成部６４、判定部６５、補正処理部６６、判定部７０、入射位置ずれ量測定処理部７１、入射位置ずれ量算出部７３、入射位置ずれ分布作成部７４、判定部７５、及び補正処理部７６に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１８若しくはビーム調整回路１３４内の図示しないメモリにその都度格納される。

　図２４は、実施の形態２における検査方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。図２４において、実施の形態２における検査方法は、判定工程（Ｓ１０８）と、２次電子ビーム入射位置ずれ量測定工程（Ｓ１２０）との間に、１次電子ビーム入射位置ずれ量測定工程（Ｓ１１０）と、判定工程（Ｓ１１２）と、１次電子ビーム入射位置補正工程（Ｓ１１４）とを実施する点以外は、図６と同様である。

　実施の形態２では、実施の形態１の各工程に加えて、マルチ１次電子ビーム２０のドリフトを補正する工程をさらに備える。そして、マルチ１次電子ビーム２０のドリフトを補正した後に、マルチ２次電子ビーム３００のドリフト（入射位置ずれ）を補正する。

　スキャン工程（Ｓ１０２）と、比較工程（Ｓ１０４）と、判定工程（Ｓ１０６）と、判定工程（Ｓ１０８）と、の各工程の内容は実施の形態１と同様である。

　１次電子ビーム入射位置ずれ量測定工程（Ｓ１１０）として、入射位置ずれ量測定処理部７１の制御の基、偏向器２０８，２０９は、マルチ１次電子ビーム２０の照射開始から指定時間（所定）の期間が経過した状態において、マルチ１次電子ビーム２０をビーム偏向することにより、マルチ１次電子ビーム２０でマーク１１１上をスキャンする。そして、マーク１１１から放出されるマルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２で検出する。マルチ２次電子ビーム３００は、偏向器２２５，２２６によって振り戻し偏向されるので、１次電子ビームで走査した場合でも検出エレメントでは同じ位置で検出できる。また、２次電子ビームにドリフトが生じていても構わない。ここでは、検出エレメントに入射する２次電子ビームの入射位置に拘らず検出できればよい。
　そして、マルチ検出器２２２で検出される２次電子ビームの信号強度分布を用いてマルチ１次電子ビーム２０の各入射位置を測定する。具体的には以下のように動作する。

　図２５は、実施の形態２におけるマークの一例を示す図である。図２５では、マーク１１１内に、基板１０１上におけるマルチ１次電子ビーム２０の配列ピッチで複数のマークパターン１１３がアレイ配置される。図２５の例では、３×３本のマルチ１次電子ビーム２０に対して、３×３個のマークパターン１１３がアレイ配置される場合を示している。言い換えれば、マルチ１次電子ビーム２０と同数のマークパターン１１３がアレイ配置される。マークパターン１１３として、例えば十字パターンが用いられると好適である。

　マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビームで対応する十字パターンの紙面上の上下左右のラインパターン部分を走査する。そして、マルチ検出器２２２の対応する検出エレメントでは、上下左右のラインパターン部分についてそれぞれ２次電子ビームを検出する。これにより、上下左右のラインパターン部分についてそれぞれ２次電子ビームの信号強度分布（信号波形）が得られる。

　入射位置ずれ量算出部７３は、１次電子ビーム毎に、入射位置ずれ量を算出する。具体的には、以下のように動作する。

　図２６は、実施の形態２における信号波形の一例を示す図である。上下左右のラインパターン部分についてそれぞれ得られた信号波形の半値幅の中心をラインパターン部分の幅方向の中心と見做すことができる。

　図２７は、実施の形態２におけるマーク中心を算出する手法を説明するための図である。入射位置ずれ量算出部７３は、上下左右の４か所のラインパターン部分の中心位置を用いてマーク中心を算出する。具体的には、入射位置ずれ量算出部７３は、上下のラインパターン部分の中心位置の平均位置を十字パターンの中心のｘ座標として、左右のラインパターン部分の中心位置の平均位置を十字パターンの中心のｙ座標として算出する。そして、入射位置ずれ量算出部７３は、スキャンした際の偏向中心の位置と十字パターンの中心位置とのずれ量を対象１次電子ビームの入射位置ずれ量として算出する。

　図２８は、実施の形態２におけるマークの他の一例を示す図である。図２８では、マーク１１１内に、基板１０１上におけるマルチ１次電子ビーム２０の配列ピッチの整数倍のピッチで複数のマークパターン１１３がアレイ配置される。図２８の例では、５×５本のマルチ１次電子ビーム２０に対して、３×３個のマークパターン１１３がアレイ配置される場合を示している。図２８の例では、マルチ１次電子ビーム２０の配列ピッチの２倍のピッチで複数のマークパターン１１３がアレイ配置される。言い換えれば、マルチ１次電子ビーム２０よりも少ない数のマークパターン１１３がアレイ配置される。マークパターン１１３として、例えば十字パターンが用いられると好適である。

　マルチ１次電子ビーム２０のうちの複数の１次電子ビームで対応する十字パターンの紙面上の上下左右のラインパターン部分を走査する。そして、マルチ検出器２２２の対応する検出エレメントでは、上下左右のラインパターン部分についてそれぞれ２次電子ビームを検出する。これにより、上下左右のラインパターン部分についてそれぞれ２次電子ビームの信号強度分布（信号波形）が得られる。

　入射位置ずれ量算出部７３は、マークパターン１１３を走査した１次電子ビーム毎に、入射位置ずれ量を算出する。算出の仕方は上述した内容と同様である。

　入射位置ずれ分布作成部７４（分布作成回路）は、複数のずれ量を用いて、マルチ１次電子ビーム２０の入射位置ずれ分布を作成する。言い換えれば、入射位置ずれ分布作成部７４は、各１次電子ビームの入射位置のずれ量を用いて、入射位置ずれ分布を作成する。また、入射位置ずれ分布作成部７４は、入射位置ずれ分布を多項式により近似して、関数として求めると好適である。例えば、以下の式（３）（４）で示す２次の多項式で近似する。３次以上の多項式で近似しても良い。ｃ_ｉｊ、ｄ_ｉｊは、係数である。
（３）　Δｘ＝ｃ_００＋ｃ_１０ｘ＋ｃ_０１ｙ＋ｃ_２０ｘ^２＋ｃ_１１ｘｙ＋ｃ_０２ｙ^２
（４）　Δｙ＝ｄ_００＋ｄ_１０ｘ＋ｄ_０１ｙ＋ｄ_２０ｘ^２＋ｄ_１１ｘｙ＋ｄ_０２ｙ^２

　各１次電子ビームの入射位置のずれ量の分布を最小２乗法で近似して各係数ｃ_ｉｊ、ｄ_ｉｊを求める。係数ｃ_００、ｄ_００は、並行移動のずれ量に相当する。１次の項は、回転のずれ量、倍率のずれ量、及び１次歪量に相当する。２次の項は、高次の歪量に相当する。

　マルチ１次電子ビーム２０の入射位置ずれ分布を作成することにより、入射位置ずれの傾向が、マルチ２次電子ビーム３００と同様、並行移動（並進）のずれ、回転によるずれ、倍率のずれ、或いは歪によるずれであることがわかる。また、各ずれの傾向におけるずれ量がわかる。

　判定工程（Ｓ１１２）として、判定部７５は、マルチ１次電子ビーム２０の入射位置ずれ量Δ′がしきい値ｔｈ′よりも大きいかどうかを判定する。

入射位置ずれ量Δ′として、各１次電子ビームの入射位置のずれ量のうちの最大値、平均値、或いは中央値といった統計値を用いると好適である。或いは、予め定めた１つ以上の１次電子ビームの入射位置のずれ量を入射位置ずれ量Δ′としても良い。例えば、マルチ１次電子ビーム２０の中心１次電子ビームの入射位置のずれ量を入射位置ずれ量Δ′としても良い。或いは、マルチ１次電子ビーム２０の外周側の４隅の４つの１次電子ビームの入射位置のずれ量を用いてマルチ１次電子ビーム２０の入射位置形状を特定して、マルチ１次電子ビーム２０の入射位置形状のｘ方向ずれ量、ｙ方向ずれ量、回転ずれ量、及び／或いは倍率ずれ量を求め、予め設定されたそれぞれのしきい値を用いて判定しても好適である。入射位置ずれ量Δ′がしきい値ｔｈ′よりも大きくない場合には、２次電子ビーム入射位置ずれ量測定工程（Ｓ１２０）に進む。入射位置ずれ量Δ′がしきい値ｔｈ′よりも大きい場合には、１次電子ビーム入射位置補正工程（Ｓ１１４）に進む。

　１次電子ビーム入射位置補正工程（Ｓ１１４）として、補正処理部７６の制御の基、偏向器２０８，２０９は、ずれ量が小さくなるように、マルチ１次電子ビーム２０の基板１０１への入射位置を補正する。具体的には、偏向制御回路１２８は、マルチ１次電子ビーム２０の各１次電子ビームの入射位置ずれ量を入力し、マルチ１次電子ビーム２０を一括偏向する際に、マルチ１次電子ビーム２０の入射位置のずれが小さくなるように偏向量を補正する。具体的には、本来の偏向量にずれ量を補正するための偏向量をオフセットする。各１次電子ビームの入射位置ずれ量として、式（３）（４）で近似した係数ｃ，ｄを入力しても好適である。そして、偏向制御回路１２８は、係数ｃ，ｄを使った多項式からずれ量を算出し、ずれ量を補正するための偏向量を算出し、加算すると好適である。

　図２９は、実施の形態２におけるマルチ１次電子ビームの平行移動補正を行う場合の一例を示す図である。マルチ１次電子ビーム２０の入射位置形状１３を入射位置形状１４の位置に平行移動する。これにより、マルチ１次電子ビーム２０の平行移動補正ができる。

　図３０は、実施の形態２におけるマルチ１次電子ビームの回転補正を行う場合の一例を示す図である。マルチ１次電子ビーム２０の入射位置形状１３を入射位置形状１４の位置に回転移動する。

　図３１は、実施の形態２におけるマルチ１次電子ビームの倍率補正を行う場合の一例を示す図である。マルチ１次電子ビーム２０の入射位置形状１３を入射位置形状１４の位置に倍率補正する。倍率回転補正には、電磁レンズ２０６とＥ×Ｂ分離器２１４との間に３段以上の電磁レンズからなる倍率回転補正レンズ群を設けて置き倍率、回転変動を補正することも出来る。また、マルチビーム発生用成形アパーチャアレイ２０３下流に設置した補正器アレイ２３６と同様な構造の個別ビームの入射位置補正用の補正器を用いることが出来る。

　以上により、マルチ１次電子ビーム２０のドリフト補正ができる。そして、マルチ１次電子ビーム２０のドリフト補正後に、マルチ２次電子ビーム３００の入射位置補正（ドリフト補正）を実施する。
　２次電子ビーム入射位置ずれ量測定工程（Ｓ１２０）と、判定工程（Ｓ１２２）と、２次電子ビーム入射位置補正工程（Ｓ１２４）と、の各工程の内容は、実施の形態１と同様である。

　以上のように、実施の形態２によれば、マルチ２次電子ビーム３００の入射位置補正に加えて、マルチ１次電子ビーム２０のドリフト補正ができる。

　以上の説明において、一連の「～回路」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「～回路」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録されればよい。例えば、位置回路１０７、比較回路１０８、及び参照画像作成回路１１２等は、上述した少なくとも１つの処理回路で構成されても良い。

　以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、補正用の偏向器２２８の代わりに偏向器２２５，２２６の一方或いは両方を用いても構わない。また、上述した例では、ストライプ領域３２のスキャン後にその近傍にマーク１１１が配置される場合を説明したが、これに限るものではない。ドリフト補正を実施するタイミングの対象ストライプ領域３２の近傍にマーク１１１を配置しない場合であっても構わない。その場合には、ステージ１０５をマーク１１１位置まで移動させてドリフト補正を行えば良い。

　また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。

　その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのマルチビーム画像取得装置及びマルチ２次電子ビームのドリフト補正方法は、本発明の範囲に包含される。

　本発明の一態様は、マルチビーム画像取得装置及びマルチ２次電子ビームのドリフト補正方法に関する。例えば、マルチ１次電子ビームの照射に起因した２次電子画像を用いてパターン検査するマルチビーム検査装置に利用できる。

１０　１次電子ビーム
１１　入射位置
１３，１４　入射位置形状
２０　マルチ１次電子ビーム
２２　穴
２９　サブ照射領域
３０　フレーム領域
３１　フレーム画像
３２　ストライプ領域
３３　矩形領域
３４　照射領域
４０　検出エレメント
４２，４３，４４　電磁レンズ
６０　判定部
６１　入射位置ずれ量測定処理部
６３　入射位置ずれ量算出部
６４　入射位置ずれ分布作成部
６５　判定部
６６　補正処理部
７０　判定部
７１　入射位置ずれ量測定処理部
７３　入射位置ずれ量算出部
７４　入射位置ずれ分布作成部
７５　判定部
７６　補正処理部
１００　検査装置
１０１　基板
１０２　電子ビームカラム
１０３　検査室
１０５　ステージ
１０６　検出回路
１０７　位置回路
１０８　比較回路
１０９　記憶装置
１１０　制御計算機
１１１　マーク
１１２　参照画像作成回路
１１３　マークパターン
１１４　ステージ制御回路
１１７　モニタ
１１８　メモリ
１１９　プリンタ
１２０　バス
１２２　レーザ測長システム
１２３　チップパターンメモリ
１２４　レンズ制御回路
１２６　ブランキング制御回路
１２８　偏向制御回路
１３０　多極子レンズ制御回路
１３２　Ｅ×Ｂ分離器制御回路
１３４　ビーム調整回路
１４２　ステージ駆動機構
１４３，１４４，１４５，１４６，１４７，１４８，１４９　ＤＡＣアンプ
１５０　画像取得機構
１５１　１次電子光学系
１５２　２次電子光学系
１６０　制御系回路
２００　電子ビーム
２０１　電子銃
２０２，２０５，２０７　電磁レンズ
２０３　成形アパーチャアレイ基板
２０８　偏向器
２０９　偏向器
２１２　一括偏向器
２１３　制限アパーチャ基板
２１４　Ｅ×Ｂ分離器
２１６　ミラー
２１８　偏向器
２２２　マルチ検出器
２２３　検出器アパーチャアレイ基板
２２４　多段電磁レンズ
２２５，２２６、２２７，２２８　偏向器
２２９　多極子レンズ
２３０　静電レンズ
２３２　非点補正器
２３４　多極子レンズ
２３６　多極子レンズアレイ
３００　マルチ２次電子ビーム
３０２　２次電子ビーム
３３０　検査領域
３３２　チップ

Claims

　マルチ１次電子ビームによって照射される対象物が配置されるステージと、
　前記マルチ１次電子ビームで前記対象物を照射する１次電子光学系と、
　前記マルチ１次電子ビームで前記対象物が照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを検出する検出器アレイと、
　前記マルチ２次電子ビームを前記検出器アレイに導く２次電子光学系と、
　前記マルチ１次電子ビームの照射開始から所定の期間が経過した状態においてマルチ１次電子ビームで前記対象物が照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを検出する前記検出器アレイのうち少なくとも１つの検出器で検出される２次電子ビームの当該検出器への入射位置に起因した信号波形を前記マルチ２次電子ビームのビーム偏向によって当該検出器に検出させる偏向器と、
　前記少なくとも１つの検出器への入射位置に起因した信号波形を用いて入射位置のずれ量を算出するずれ量算出回路と、
　前記ずれ量が小さくなるように、前記マルチ２次電子ビームの前記検出器アレイへの入射位置を補正する補正器と、
　を備えたことを特徴とするマルチビーム画像取得装置。
　前記偏向器は、前記マルチ１次電子ビームの照射開始から所定の期間が経過した状態においてマルチ１次電子ビームで前記対象物が照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを検出する前記検出器アレイのうち複数の検出器で検出される複数の２次電子ビームのそれぞれの検出器への入射位置に起因した複数の信号波形を前記マルチ２次電子ビームのビーム偏向によって当該複数の検出器に検出させ、
　前記ずれ量算出回路は、複数の検出器への入射位置に起因した複数の信号波形を用いて当該複数の検出器への複数の入射位置のずれ量を算出し、
　前記複数の入射位置のずれ量を用いて、入射位置ずれ分布を作成する分布作成回路をさらに備え、
　前記補正器は、前記入射位置ずれ分布を用いて、前記マルチ２次電子ビームの検出器アレイへの入射位置を補正することを特徴とする請求項１記載のマルチビーム画像取得装置。
　前記補正器は、前記マルチ２次電子ビームの検出器アレイへの入射位置を並行移動させる偏向器を有することを特徴とする請求項２記載のマルチビーム画像取得装置。
　前記補正器は、前記マルチ２次電子ビームの検出器アレイへの入射位置の分布の倍率を補正する多段レンズを有することを特徴とする請求項２記載のマルチビーム画像取得装置。
　前記補正器は、前記マルチ２次電子ビームの検出器アレイへの入射位置の分布の位置を回転補正する多段レンズを有することを特徴とする請求項２記載のマルチビーム画像取得装置。
　前記補正器は、前記マルチ２次電子ビームの検出器アレイへの入射位置の分布の歪みを補正する多極子レンズを有することを特徴とする請求項２記載のマルチビーム画像取得装置。
　検査対象基板の１辺に沿って配置された、複数のマークをさらに備え、
　前記対象物は、前記複数のマークを含む、ことを特徴とする請求項１記載のマルチビーム画像取得装置。
　検査対象基板の１辺に沿って、前記検査対象基板上に形成されるパターン形成領域が、第１の方向に向かって所定の幅で分割された複数のストライプ領域のすべてのストライプ領域の長手方向端部に隣接するように配置された、マークをさらに備え、
　前記対象物は、前記マークを含む、ことを特徴とする請求項１記載のマルチビーム画像取得装置。
　マルチ１次電子ビームで試料を照射し、前記マルチ１次電子ビームで前記試料が照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを検出器アレイで検出し、
　前記マルチ１次電子ビームの照射開始から所定の期間が経過した状態においてマルチ１次電子ビームで前記対象物が照射されたことに起因して放出されるマルチ２次電子ビームを検出する前記検出器アレイのうち少なくとも１つの検出器で検出される２次電子ビームの当該検出器への入射位置に起因した信号波形を前記マルチ２次電子ビームのビーム偏向によって当該検出器に検出させ、
　前記少なくとも１つの検出器への入射位置に起因した信号波形を用いて入射位置のずれ量を算出し、
　前記ずれ量が小さくなるように、前記マルチ２次電子ビームの前記検出器アレイへの入射位置を補正する、
　ことを特徴とするマルチ２次電子ビームのドリフト補正方法。
　前記マルチ１次電子ビームのドリフトを補正し、
　前記入射位置の測定は、前記マルチ１次電子ビームのドリフトを補正した後に実施することを特徴とする請求項９記載のマルチ２次電子ビームのドリフト補正方法。