(57)【要約】【目的】高さ方向サイズを小さく抑えながら高精度なテーブルの高さ位置調整が可能なステージ機構を提供する。【構成】本発明の一態様のステージ機構は、水平方向に対して所定の角度を有する斜面が形成されたくさび４４と、くさびが相対的に水平方向に移動することによって、くさびの斜面上を相対的に転がるローラ４５と、ローラを支持し、くさびが相対的に水平方向に移動することによって斜面上を相対的に転がるローラの昇降移動に応じて昇降すると共に、さらにローラの昇降移動に比べて微動な昇降移動を追加可能な微動機構４６と、微動機構によって支持されるテーブル３と、テーブルに接続され、テーブルの水平方向の移動を拘束すると共に、テーブルに対し上下方向のうち少なくとも一方向に弾性力を与える板ばね４９と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図５
2020180815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に対して所定の角度を有する斜面が形成されたくさびと、
前記くさびが相対的に水平方向に移動することによって、前記くさびの斜面上を相対的に転がるローラと、
前記ローラを支持し、前記くさびが相対的に前記水平方向に移動することによって前記斜面上を相対的に転がる前記ローラの昇降移動に応じて昇降すると共に、さらに前記ローラの昇降移動に比べて微動な昇降移動を追加可能な微動機構と、
前記微動機構によって支持されるテーブルと、
前記テーブルに接続され、前記テーブルの水平方向の移動を拘束すると共に、前記テーブルに対し上下方向のうち少なくとも一方向に弾性力を与える弾性体と、
を備えたことを特徴とするステージ機構。
【請求項２】
前記テーブルの所定の位置と前記くさびの斜面との高さ方向の変位を測定する変位センサをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のステージ機構。
【請求項３】
前記微動機構は、
前記ローラを支持する軸と、
前記軸上に配置された圧電素子と、
を有することを特徴とする請求項１又は２記載のステージ機構。
【請求項４】
水平方向に対して所定の角度を有する斜面が形成された複数のくさびと、
前記複数のくさびが相対的に水平方向に移動することによって、前記複数のくさびのうち互いに異なるくさびの斜面上を相対的に転がる複数のローラと、
前記複数のローラを１つずつ支持し、前記複数のくさびが相対的に前記水平方向に移動することによって前記斜面上を相対的に転がる前記複数のローラの昇降移動に応じて昇降すると共に、さらに前記複数のローラの昇降移動に比べて微動な昇降移動を追加可能な複数の微動機構と、
前記複数の微動機構によって支持されるテーブルと、
前記テーブルに接続され、前記テーブルの水平方向の移動を拘束すると共に、前記テーブルに対し上下方向のうち少なくとも一方向に弾性力を与える複数の弾性体と、
を備えたことを特徴とするステージ機構。
【請求項５】
前記複数のくさびは、同じ方向に向いて配置され、
前記複数のくさびを一緒に前記水平方向に移動させる駆動機構をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載のステージ機構。
【請求項６】
水平方向に対して所定の角度を有する斜面が形成されたくさびが相対的に水平方向に移動することによって、前記くさびの斜面上を相対的に転がることで昇降移動するローラの昇降移動によって前記ローラ上方に配置されるテーブルの高さ位置を粗調整する工程と、
前記テーブルの所定の位置と前記くさびの斜面との高さ方向の変位を測定する工程と、
測定された前記変位に応じて、前記ローラと前記テーブルとの間に配置され、前記ローラの昇降移動に比べて微動な昇降移動が可能な微動機構を駆動させることによって、前記テーブルの高さ位置を微調整する工程と、
を用いたことを特徴とするテーブル高さ位置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージ機構及びテーブル高さ位置の調整方法に関する。例えば、電子線によるマルチビームを照射して放出されるパターンの２次電子画像を用いて検査する検査装置に搭載されるステージ機構およびそのテーブル高さ位置の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。そして、多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになっている。近年、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。よって、半導体ウェハ上に転写された超微細パターンの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。その他、歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。
【０００３】
検査手法としては、半導体ウェハやリソグラフィマスク等の基板上に形成されているパターンを撮像した測定画像と、設計データ、あるいは基板上の同一パターンを撮像した測定画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、パターン検査方法として、同一基板上の異なる場所の同一パターンを撮像した測定画像データ同士を比較する「ｄｉｅ  ｔｏ  ｄｉｅ（ダイ−ダイ）検査」や、パターン設計された設計データをベースに設計画像データ（参照画像）を生成して、これとパターンを撮像した測定データとなる測定画像とを比較する「ｄｉｅ  ｔｏ  ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）検査」がある。撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。
【０００４】
上述したパターン検査装置には、レーザ光を検査対象基板に照射して、この透過像或いは反射像を撮像する装置の他、検査対象基板上を１次電子ビームで走査（スキャン）して、１次電子ビームの照射に伴い検査対象基板から放出される２次電子を検出して、パターン像を取得する検査装置の開発も進んでいる。例えば、半導体ウェハ検査では、ウェハの大型化に伴い、搭載テーブルも大型化している。一方、配線ルールの微細化に伴い、検査精度の向上が求められる。検査精度の向上には、レーザ光或いは電子ビームの焦点合わせの精度を向上させる必要がある。レーザ光或いは電子ビームの焦点合わせの精度を向上させるためには、基板を配置するステージの高さ位置の高精度な調整制御が必要である。
【０００５】
ここで、検査装置のステージではないが、マスク像を基板上に露光転写する投影露光装置のステージにおいて、エンコーダサーボ系によりくさびを斜め方向に移動させることで、くさび上の中間テーブル（微動台）を上下方向に移動させると共に、中間テーブル上に複数のピエゾ素子を配置して、複数のピエゾ素子を磁気センササーボ系で駆動して複数のピエゾ素子上に配置されたテーブルを上下動させる構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。かかる機構では、大きなくさび状の部材をエンコーダサーボ系により駆動し、さらに、大きなくさび状の部材上に中間テーブルを配置しているので、Ｚステージの高さ方向のサイズが大きくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２４５２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の一態様は、高さ方向サイズを小さく抑えながら高精度なテーブルの高さ位置調整が可能なステージ機構および高さ調整方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様のステージ機構は、
水平方向に対して所定の角度を有する斜面が形成されたくさびと、
くさびが相対的に水平方向に移動することによって、くさびの斜面上を相対的に転がるローラと、
ローラを支持し、くさびが相対的に水平方向に移動することによって斜面上を相対的に転がるローラの昇降移動に応じて昇降すると共に、さらにローラの昇降移動に比べて微動な昇降移動を追加可能な微動機構と、
微動機構によって支持されるテーブルと、
テーブルに接続され、テーブルの水平方向の移動を拘束すると共に、テーブルに対し上下方向のうち少なくとも一方向に弾性力を与える弾性体と、
を備えたことを特徴とするステージ機構。
【０００９】
また、テーブルの所定の位置とくさびの斜面との高さ方向の変位を測定する変位センサをさらに備えると好適である。
【００１０】
また、微動機構は、
ローラを支持する軸と、
軸上に配置された圧電素子と、
を有すると好適である。
【００１１】
本発明の他の態様のステージ機構は、
水平方向に対して所定の角度を有する斜面が形成された複数のくさびと、
複数のくさびが相対的に水平方向に移動することによって、複数のくさびのうち互いに異なるくさびの斜面上を相対的に転がる複数のローラと、
複数のローラを１つずつ支持し、複数のくさびが相対的に水平方向に移動することによって斜面上を相対的に転がる複数のローラの昇降移動に応じて昇降すると共に、さらに複数のローラの昇降移動に比べて微動な昇降移動を追加可能な複数の微動機構と、
複数の微動機構によって支持されるテーブルと、
テーブルに接続され、テーブルの水平方向の移動を拘束すると共に、テーブルに対し上下方向のうち少なくとも一方向に弾性力を与える複数の弾性体と、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、複数のくさびは、同じ方向に向いて配置され、
複数のくさびを一緒に水平方向に移動させる駆動機構をさらに備えると好適である。
【００１３】
本発明の一態様のテーブル高さ位置の調整方法は、
水平方向に対して所定の角度を有する斜面が形成されたくさびが相対的に水平方向に移動することによって、くさびの斜面上を相対的に転がることで昇降移動するローラの昇降移動によってローラ上方に配置されるテーブルの高さ位置を粗調整する工程と、
テーブルの所定の位置とくさびの斜面との高さ方向の変位を測定する工程と、
測定された変位に応じて、ローラと前記テーブルとの間に配置され、ローラの昇降移動に比べて微動な昇降移動が可能な微動機構を駆動させることによって、テーブルの高さ位置を微調整する工程と、
を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、高さ方向サイズを小さく抑えながら高精度なテーブルの高さ位置調整ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１におけるパターン検査装置の構成の一例を示す構成図である。
【図２】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３】実施の形態１における半導体基板に形成される複数のチップ領域の一例を示す図である。
【図４】実施の形態１におけるマルチビームのスキャン動作を説明するための図である。
【図５】実施の形態１におけるＺステージの一例を示す構成図である。
【図６】実施の形態１におけるＺステージの一例を示す上面図である。
【図７】実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図８】実施の形態１におけるテーブル高さ調整の仕方を説明するための図である。
【図９】実施の形態１におけるＺステージの他の一例を示す構成図である。
【図１０】実施の形態１におけるＺステージの他の一例を示す構成図である。
【図１１】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１２】実施の形態１におけるＺステージの他の一例を示す上面図である。
【図１３】実施の形態１の変形例におけるＺステージの一例を示す構成図である。
【図１４】実施の形態１の変形例におけるＺステージの他の一例を示す構成図である。
【図１５】実施の形態１の変形例におけるＺステージの他の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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の一例を示す構成図である。図１において、基板に形成されたパターンを検査する検査装置１００は、マルチ電子ビーム検査装置の一例である。検査装置１００は、画像取得機構１５０（２次電子画像取得機構）、及び制御系回路１６０を備えている。画像取得機構１５０は、電子ビームカラム１０２（電子鏡筒）及び検査室１０３を備えている。電子ビームカラム１０２内には、電子銃２０１、電磁レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、電磁レンズ２０５、一括ブランキング偏向器２１２、制限アパーチャ基板２１３、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、主偏向器２０８、副偏向器２０９、ビームセパレーター２１４、偏向器２１８、電磁レンズ２２４、電磁レンズ２２６、及びマルチ検出器２２２が配置されている。図１の例において、電子銃２０１、電磁レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、電磁レンズ２０５、一括ブランキング偏向器２１２、制限アパーチャ基板２１３、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９は、マルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に照射する１次電子光学系を構成する。ビームセパレーター２１４、偏向器２１８、電磁レンズ２２４、及び電磁レンズ２２６は、マルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２に照射する２次電子光学系を構成する。
【００１７】
検査室１０３内には、少なくともＸＹＺθ方向に移動可能なステージ１０５が配置される。ステージ１０５では、ＸＹθ方向（水平方向および回転方向）に移動可能なＸＹθステージ２３６上にＺ方向（高さ方向）に移動可能なＺステージ２３７（ステージ機構）が配置される。Ｚステージ２３７上には、検査対象となる基板１０１（試料）が配置される。基板１０１には、露光用マスク基板、及びシリコンウェハ等の半導体基板が含まれる。基板１０１が半導体基板である場合、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成されている。基板１０１が露光用マスク基板である場合、露光用マスク基板には、チップパターンが形成されている。チップパターンは、複数の図形パターンによって構成される。かかる露光用マスク基板に形成されたチップパターンが半導体基板上に複数回露光転写されることで、半導体基板には複数のチップパターン（ウェハダイ）が形成されることになる。以下、基板１０１が半導体基板である場合を主として説明する。基板１０１は、例えば、パターン形成面を上側に向けてＺステージ２３７に配置される。また、ＸＹθステージ２３６上には、検査室１０３の外部に配置されたレーザ測長システム１２２から照射されるレーザ測長用のレーザ光を反射するミラー２１６が配置されている。マルチ検出器２２２は、電子ビームカラム１０２の外部で検出回路１０６に接続される。
【００１８】
また、検査室１０３上面には、基板１０１の高さ位置を測定する投光器２３８と受光器２３９とを有するｚセンサが配置される。
【００１９】
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、磁気ディスク装置等の記憶装置１０９、モニタ１１７、メモリ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。また、偏向制御回路１２８は、ＤＡＣ（デジタルアナログ変換）アンプ１４４，１４６，１４８に接続される。ＤＡＣアンプ１４６は、主偏向器２０８に接続され、ＤＡＣアンプ１４４は、副偏向器２０９に接続される。ＤＡＣアンプ１４８は、偏向器２１８に接続される。
【００２０】
また、検出回路１０６は、チップパターンメモリ１２３に接続される。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１４１，１４２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ＸＹθステージ２３６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、例えばステッピングモータを用いることができる。ＸＹθステージ２３６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、ＸＹθステージ２３６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ＸＹθステージ２３６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（電子軌道中心軸）に直交する面に対して、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向が設定される。また、駆動機構１４１は、Ｚステージ２３７をＺ方向へ移動させる。後述するように、例えば、ステージ座標系におけるＸ方向に駆動する、例えばエンコーダ付ステッピングモータアクチュエータの様な１軸の駆動系が構成され、かかるＸ方向の移動がＺ方向に変換されることにより、Ｚ方向にＺステージ２３７が移動可能となっている。
【００２１】
電磁レンズ２０２、電磁レンズ２０５、電磁レンズ２０６、電磁レンズ２０７（対物レンズ）、電磁レンズ２２４、電磁レンズ２２６、及びビームセパレーター２１４は、レンズ制御回路１２４により制御される。また、一括ブランキング偏向器２１２は、２極以上の電極により構成され、電極毎に図示しないＤＡＣアンプを介してブランキング制御回路１２６により制御される。副偏向器２０９は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１４４を介して偏向制御回路１２８により制御される。主偏向器２０８は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１４６を介して偏向制御回路１２８により制御される。偏向器２１８は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１４６を介して偏向制御回路１２８により制御される。
【００２２】
電子銃２０１には、図示しない高圧電源回路が接続され、電子銃２０１内の図示しないフィラメント（カソード）と引出電極（アノード）間への高圧電源回路からの加速電圧の印加と共に、別の引出電極（ウェネルト）の電圧の印加と所定の温度へ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。
【００２３】
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。
【００２４】
図２は、実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。図２において、成形アパーチャアレイ基板２０３には、２次元状の横（ｘ方向）ｍ１列×縦（ｙ方向）ｎ１段（ｍ１，ｎ１は、一方が２以上の整数、他方が１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、理想的には共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、理想的に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、ｍ１×ｎ１本（＝Ｎ本）のマルチ１次電子ビーム２０が形成されることになる。
【００２５】
次に、検査装置１００における画像取得機構１５０の動作について説明する。
【００２６】
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。
【００２７】
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の各ビームのクロスオーバー位置に配置されたビームセパレーター２１４を通過して電磁レンズ２０７（対物レンズ）に進む。そして、電磁レンズ２０７は、マルチ１次電子ビーム２０を基板１０１にフォーカス（合焦）する。電磁レンズ２０７（対物レンズ）により基板１０１（試料）面上に焦点が合わされた（合焦された）マルチ１次電子ビーム２０は、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって一括して偏向され、各ビームの基板１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。なお、一括ブランキング偏向器２１２によって、マルチ１次電子ビーム２０全体が一括して偏向された場合には、マルチ１次電子ビーム２０は制限アパーチャ基板２１３の中心の穴から位置が外れ、制限アパーチャ基板２１３によって遮蔽される。一方、一括ブランキング偏向器２１２によって偏向されなかったマルチ１次電子ビーム２０は、図１に示すように制限アパーチャ基板２１３の中心の穴を通過する。かかる一括ブランキング偏向器２１２のＯＮ／ＯＦＦによって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが一括制御される。このように、制限アパーチャ基板２１３は、一括ブランキング偏向器２１２によってビームＯＦＦの状態になるように偏向されたマルチ１次電子ビーム２０を遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成され、制限アパーチャ基板２１３を通過したビーム群により、検査用（画像取得用）のマルチ１次電子ビーム２０が形成される。
【００２８】
基板１０１の所望する位置にマルチ１次電子ビーム２０が照射されると、かかるマルチ１次電子ビーム２０が照射されたことに起因して基板１０１からマルチ１次電子ビーム２０の各ビームに対応する、反射電子を含む２次電子の束（マルチ２次電子ビーム３００）が放出される。
【００２９】
基板１０１から放出されたマルチ２次電子ビーム３００は、電磁レンズ２０７を通って、ビームセパレーター２１４に進む。
【００３０】
ここで、ビームセパレーター２１４はマルチ１次電子ビーム２０の中心ビームが進む方向（電子軌道中心軸）に直交する面上において電界と磁界を直交する方向に発生させる。電界は電子の進行方向に関わりなく同じ方向に力を及ぼす。これに対して、磁界はフレミング左手の法則に従って力を及ぼす。このため電子の侵入方向によって電子に作用する力の向きを変化させることができる。ビームセパレーター２１４に上側から侵入してくるマルチ１次電子ビーム２０には、電界による力と磁界による力が打ち消し合い、マルチ１次電子ビーム２０は下方に直進する。これに対して、ビームセパレーター２１４に下側から侵入してくるマルチ２次電子ビーム３００には、電界による力と磁界による力がどちらも同じ方向に働き、マルチ２次電子ビーム３００は斜め上方に曲げられ、マルチ１次電子ビーム２０から分離する。
【００３１】
斜め上方に曲げられ、マルチ１次電子ビーム２０から分離したマルチ２次電子ビーム３００は、偏向器２１８によって、さらに曲げられ、電磁レンズ２２４，２２６によって、屈折させられながらマルチ検出器２２２に投影される。マルチ検出器２２２は、投影されたマルチ２次電子ビーム３００を検出する。マルチ検出器２２２には、反射電子及び２次電子が投影されても良いし、反射電子は途中で発散してしまい残った２次電子が投影されても良い。マルチ検出器２２２は、後述する２次元センサを有する。そして、マルチ２次電子ビーム３００の各２次電子が２次元センサのそれぞれ対応する領域に衝突して、電子を発生し、２次電子画像データを画素毎に生成する。言い換えれば、マルチ検出器２２２には、マルチ１次電子ビーム２０の１次電子ビームｉ（２３×２３本のマルチ１次電子ビーム２０であれば、ｉ＝１〜５２９）毎に、検出センサが配置される。そして、各１次電子ビームｉの照射によって放出された対応する２次電子ビームを検出する。よって、マルチ検出器２２２の複数の検出センサの各検出センサは、それぞれ担当する１次電子ビーム１０の照射に起因する画像用の２次電子ビームの強度信号を検出することになる。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。
【００３２】
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において、基板１０１が半導体基板（ウェハ）である場合、半導体基板（ウェハ）の検査領域３３０には、複数のチップ（ウェハダイ）３３２が２次元のアレイ状に形成されている。各チップ３３２には、露光用マスク基板に形成された１チップ分のマスクパターンが図示しない露光装置（ステッパ）によって例えば１／４に縮小されて転写されている。各チップ３３２の領域は、例えばｙ方向に向かって所定の幅で複数のストライプ領域３２に分割される。画像取得機構１５０によるスキャン動作は、例えば、ストライプ領域３２毎に実施される。例えば、−ｘ方向にステージ１０５を移動させながら、相対的にｘ方向にストライプ領域３２のスキャン動作を進めていく。各ストライプ領域３２は、長手方向に向かって複数のフレーム領域３３に分割される。対象となるフレーム領域３３へのビームの移動は、主偏向器２０８によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって行われる。
【００３３】
図４は、実施の形態１におけるマルチビームのスキャン動作を説明するための図である。図４の例では、５×５列のマルチ１次電子ビーム２０の場合を示している。１回のマルチ１次電子ビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４は、（基板１０１面上におけるマルチ１次電子ビーム２０のｘ方向のビーム間ピッチにｘ方向のビーム数を乗じたｘ方向サイズ）×（基板１０１面上におけるマルチ１次電子ビーム２０のｙ方向のビーム間ピッチにｙ方向のビーム数を乗じたｙ方向サイズ）で定義される。各ストライプ領域３２の幅は、照射領域３４のｙ方向サイズと同様、或いはスキャンマージン分狭くしたサイズに設定すると好適である。図３及び図４の例では、照射領域３４がフレーム領域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がフレーム領域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の各ビームは、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。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、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、各ショット時に、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。サブ照射領域２９内の１次電子ビーム１０の移動は、副偏向器２０９によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって行われる。かかる動作を繰り返し、１つの１次電子ビーム１０で１つのサブ照射領域２９内を順に照射していく。そして、１つのサブ照射領域２９のスキャンが終了したら、主偏向器２０８によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって照射位置が同じストライプ領域３２内の隣接するフレーム領域３３へと移動する。かかる動作を繰り返し、ストライプ領域３２内を順に照射していく。１つのストライプ領域３２のスキャンが終了したら、ステージ１０５の移動或いは／及び主偏向器２０８によるマルチ１次電子ビーム２０全体での一括偏向によって照射位置が次のストライプ領域３２へと移動する。以上のように各１次電子ビーム１０の照射によってサブ照射領域２９毎の２次電子画像が取得される。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、フレーム領域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。
【００３４】
なお、例えばｘ方向に並ぶ複数のチップ３３２を同じグループとして、グループ毎に例えばｙ方向に向かって所定の幅で複数のストライプ領域３２に分割されるようにしても好適である。そして、ストライプ領域３２間の移動は、チップ３３２毎に限るものではなく、グループ毎に行っても好適である。
【００３５】
ここで、ステージ１０５が連続移動しながらマルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に照射する場合、マルチ１次電子ビーム２０の照射位置がステージ１０５の移動に追従するように主偏向器２０８によって一括偏向によるトラッキング動作が行われる。このため、マルチ２次電子ビーム３００の放出位置がマルチ１次電子ビーム２０の軌道中心軸に対して刻々と変化する。同様に、サブ照射領域２９内をスキャンする場合に、各２次電子ビームの放出位置は、サブ照射領域２９内で刻々と変化する。このように放出位置が変化した各２次電子ビームをマルチ検出器２２２の対応する検出領域内に照射させるように、偏向器２１８は、マルチ２次電子ビーム３００を一括偏向する。
【００３６】
ここで、検査精度の向上には、マルチ１次電子ビーム２０（電子ビーム）の焦点合わせ（フォーカス調整）の精度向上が必要となる。焦点合わせの精度を向上させるためには、基板１０１を配置するＺステージ２３７の高さ位置の高精度な調整制御が必要である。そこで、実施の形態１では、Ｚステージ２３７に、高さ位置の粗動機構と、高さ位置の微動機構とを配置して、粗動機構による粗調整と、微動機構による微調整とを実施する。
【００３７】
図５は、実施の形態１におけるＺステージの一例を示す構成図である。
図６は、実施の形態１におけるＺステージの一例を示す上面図である。
図５（ａ）及び図６の例に示すＺステージ２３７（ステージ機構の一例）において、基台１上に、複数のレール４１ａ，４１ｂ，４１ｃ（図示せず）が配置される。図５（ａ）では、テーブル３を３点支持する各機構のうちの２つについて示している。例えば、３つのレール４１ａ，４１ｂ，４１ｃのうち、２つのレール４１ａ，４１ｂが示されている。レール４１ａ上には、レール４１ａを走行するスライダ４２ａが配置される。同様に、レール４１ｂ上には、レール４１ｂを走行するスライダ４２ｂが配置される。同様に、図示しないレール４１ｃ上には、レール４１ｃを走行するスライダ４２ｃ（図示せず）が配置される。スライダ４２ａとスライダ４２ｂとスライダ４２ｃ（図示せず）とに跨るように、プレート４３がスライダ４２ａ、スライダ４２ｂ及びスライダ４２ｃ（図示せず）上に支持される。スライダ４２ａ上には、プレート４３を介してくさび４４ａが配置される。同様に、スライダ４２ｂ上には、プレート４３を介してくさび４４ｂが配置される。同様に、スライダ４２ｃ上には、プレート４３を介してくさび４４ｃが配置される。複数のくさび４４ａ，４４ｂ，４４ｃは、水平方向に対して所定の角度を有する斜面が形成される。図５（ａ）の例では、同じ角度の斜面が形成される。複数のくさび４４ａ，４４ｂ，４４ｃは、全く同じ形状に形成すると好適である。図５（ａ）及び図６の例では、複数のくさび４４ａ，４４ｂ，４４ｃの下面は水平に形成され、断面が直角三角形に構成される。但し、これに限るものではない。複数のくさび４４ａ，４４ｂ，４４ｃの下面も水平方向に対して所定の角度を有する斜面で構成されても構わない。また、アクチュエータ５０の駆動によりプレート４３を水平方向に押し出す或いは引き込むことで、スライダ４２ａとスライダ４２ｂとスライダ４２ｃ（図示せず）とが一緒にレール４１ａ，４１ｂ，４１ｃ（図示せず）上を走行する。かかるスライダ４２ａとスライダ４２ｂとスライダ４２ｃ（図示せず）との走行により、複数のくさび４４ａ，４４ｂ，４４ｃは、水平方向に移動可能に構成される。ここでは、水平の直線方向に移動可能に構成される。
【００３８】
図５（ａ）及び図６において、複数のローラ４５ａ，４５ｂ，４５ｃが、複数のくさび４４ａ，４４ｂ，４４ｃが水平方向に移動することによって、複数のくさび４４ａ，４４ｂ，４４ｃのうち互いに異なるくさびの斜面上を相対的に転がる。具体的には、ローラ４５ａが、くさび４４ａが水平方向に移動することによって、くさび４４ａの斜面上を相対的に転がる。ローラ４５ｂが、くさび４４ｂが水平方向に移動することによって、くさび４４ｂの斜面上を相対的に転がる。ローラ４５ｃが、くさび４４ｃが水平方向に移動することによって、くさび４４ｃの斜面上を相対的に転がる。例えば、水平移動可能な複数のくさび４４ａ，４４ｂ，４４ｃと斜面上を転がる複数のローラ４５ａ，４５ｂ，４５ｃとによって高さ位置の粗動機構が構成される。
【００３９】
また、図５（ａ）において、複数のローラ４５ａ，４５ｂ，４５ｃを１つずつ下端側に支持する複数の微動機構４６ａ，４６ｂ，４６ｃが配置される。複数の微動機構４６ａ，４６ｂ，４６ｃは、複数のくさび４４ａ，４４ｂ，４４ｃが水平方向に移動することによって斜面上を相対的に転がる複数のローラ４５ａ，４５ｂ，４５ｃの昇降移動（粗動）に応じて昇降する。具体的には、微動機構４６ａは、くさび４４ａが水平方向に移動することによって斜面上を相対的に転がる複数のローラ４５ａの昇降移動に応じて昇降する。微動機構４６ｂは、くさび４４ｂが水平方向に移動することによって斜面上を相対的に転がるローラ４５ｂの昇降移動に応じて昇降する。微動機構４６ｃは、くさび４４ｃが水平方向に移動することによって斜面上を相対的に転がるローラ４５ｃの昇降移動に応じて昇降する。複数の微動機構４６ａ，４６ｂ，４６ｃは、複数のローラ４５ａ，４５ｂ，４５ｃを１つずつ下端側に支持する複数の軸４７ａ，４７ｂ，４７ｃと、複数の軸４７ａ，４７ｂ，４７ｃのうち互いに異なる軸上に配置された複数の圧電素子４８ａ，４８ｂ，４８ｃと、を有する。具体的には、微動機構４６ａでは、軸４７ａがローラ４５ａを下端側に支持する。そして、軸４７ａ上に圧電素子４８ａが配置される。同様に、微動機構４６ｂでは、軸４７ｂがローラ４５ｂを下端側に支持する。そして、軸４７ｂ上に圧電素子４８ｂが配置される。同様に、微動機構４６ｃでは、軸４７ｃがローラ４５ｃを下端側に支持する。そして、軸４７ｃ上に圧電素子４８ｃが配置される。複数の微動機構４６ａ，４６ｂ，４６ｃは、ピエゾ素子といった圧電素子４８ａ，４８ｂ，４８ｃを用いることで、さらに複数のローラ４５ａ，４５ｂ，４５ｃの昇降移動（粗動）に比べて微動に昇降できる（微動な昇降移動をする）。具体的には、微動機構４６ａでは、圧電素子４８ａが微動な昇降移動をする。微動機構４６ｂでは、圧電素子４８ｂが微動な昇降移動をする。微動機構４６ｃでは、圧電素子４８ｃが微動な昇降移動をする。
【００４０】
また、図５（ａ）において、被検査対象となる基板１０１が載置されるテーブル３が複数の微動機構４６ａ，４６ｂ，４６ｃによって支持される。具体的には、ローラ４５ａと軸４７ａと圧電素子４８ａとのセットによる脚と、ローラ４５ｂと軸４７ｂと圧電素子４８ｂとのセットによる脚と、ローラ４５ｃと軸４７ｃと圧電素子４８ｃとのセットによる脚と、によって支持される。テーブル３は、これらの複数の脚によって直接支持されるので、中間テーブル等が不要となり、Ｚテーブル２３７の厚さとなり、基台１下面からテーブル３上面までの高さ方向サイズを小さく抑えることができる。これらの複数の脚の長さは、同じ長さに形成されると好適である。また、これらの複数の脚に支持された場合にテーブル３が水平を保つ位置で、各くさび４４ａ（４４ｂ）（４４ｃ）の斜面に、それぞれ対応するローラ４５ａ（４５ｂ）（４５ｃ）が配置される。図５（ａ）の例では、各ローラ４５ａ（４５ｂ）（４５ｃ）の回転中心と基台１上面とが高さ方向距離Ｚ１で調整される。
【００４１】
基台１上に、テーブル３の幅よりも広く開けてフレーム２が配置される。言い換えれば、テーブル３が内側に配置可能なサイズでフレーム２が基台１上に配置される。フレーム２は、テーブル３を取り囲むように配置される。フレーム２の高さ位置は、テーブル３の上面と同じ高さ位置或いは、同程度の高さ位置に形成されると好適である。フレーム２の代わりに、テーブル３を取り囲むように複数の支柱を基台１上に配置しても好適である。そして、複数の板ばね４９ａ，４９ｂ，４９ｃ（弾性体）がフレーム２上面とテーブル３上面とに接続される。複数の板ばね４９ａ，４９ｂ，４９ｃは、テーブル３の水平方向の移動を拘束すると共に、テーブル３に対し上下方向のうち少なくとも一方向に弾性力を与える。弾性体として、板ばね４９ａ，４９ｂ，４９ｃの代わりに、弾性ヒンジを用いても好適である。図５（ａ）及び図６の例では、板ばね４９ａが、テーブル３上面の左端部とフレーム２上面の左端部とに例えばネジ等を用いて固定される。板ばね４９ｂが、テーブル３上面の右端部とフレーム２上面の右端部とに例えばネジ等を用いて固定される。板ばね４９ｃが、テーブル３上面の右端部とフレーム２上面の右端部とに例えばネジ等を用いて固定される。複数の板ばね４９ａ，４９ｂ，４９ｃがテーブル３の左右両側で直接固定されることにより、テーブル３の水平方向にぶれることを抑制できる。よって、テーブル３の姿勢制御ができる。例えば、複数の板ばね４９ａ，４９ｂ，４９ｃを配置する位置が、アクチュエータ５０の伸縮する方向と同じだとテーブル３の水平方向のぶれを抑制する効果が大きくなるので好適である。また、図５（ａ）及び図６では板ばね４９ａ，４９ｂ，４９ｃは左右にあるが、これに代え板ばね４９ａ，４９ｂ，４９ｃを奥と手前に配置しても良いし、テーブル３上面の４辺に対応する４端部に設けても良い。或いは、３つの板ばね４９ａ，４９ｂ，４９ｃを、上方から見て、例えば、１２０°ずつ位相をずらした位置で配置しても好適である。
【００４２】
また、図５（ａ）及び図６において、テーブル３の裏面に変位センサ５１が配置される。変位センサ５１は、テーブル３の所定の位置と複数のくさび４４ａ，４４ｂ，４４ｃの１つの斜面との高さ方向の変位を測定する。変位センサ５１は、例えば、垂直方向にレーザを照射してくさび４４ａの斜面との距離Ｚ２を測定し、この変位Δｚ２を測定する。
【００４３】
図５（ａ）及び図６の例では、複数のくさび４４ａ，４４ｂ，４４ｃは、同じ方向に向いて配置され、アクチュエータ５０（駆動機構）により、複数のくさび４４ａ，４４ｂ，４４ｃを一緒に水平方向に移動させる。図５（ｂ）は、例えば、図５（ａ）と比較して複数のくさび４４ａ，４４ｂ（４４ｃ）を一緒にＸ方向（図面左方向）に距離Ｘだけ移動させた状態を示している。更に、図５（ａ）の例では、複数の微動機構４６ａ，４６ｂを伸ばすことにより、テーブル３をｚ方向（図面上方向）に変位Δｚ２だけ移動させた状態を示している。複数のローラ４５ａ，４５ｂ（４５ｃ）が複数のくさび４４ａ，４４ｂ（４４ｃ）の斜面を転がりながら高さ方向に移動する変位Δｚ１は、複数のくさび４４ａ，４４ｂ（４４ｃ）のＸ方向への移動距離Ｘと複数のくさび４４ａ，４４ｂ（４４ｃ）の水平方向に対する斜面の角度θとを用いて以下の式（１）で求めることができる。
（１）  Δｚ１＝Ｘ・ｔａｎθ
【００４４】
複数のくさび４４ａ，４４ｂ（４４ｃ）は同じ角度の斜面を有するので、複数のローラ４５ａ，４５ｂ（４５ｃ）及び複数のローラ４５ａ，４５ｂ（４５ｃ）に繋がる複数の微動機構４６ａ，４６ｂ（４６ｃ）は、図５（ｂ）に示すように、複数のくさび４４ａ，４４ｂ（４４ｃ）のＸ方向への移動によって、変位Δｚ１だけ高さが上昇し、テーブル３も同様に変位Δｚ１だけ高さが上昇する。また、複数のくさび４４ａ，４４ｂ（４４ｃ）がＸ方向に距離Ｘだけ移動することによって、変位センサ５１が測定する個所の斜面の高さ位置も同様に変位Δｚ１だけ高さが上昇する。よって、変位センサ５１の測定距離は図５（ａ）と図５（ｂ）とで何ら変化しないようにすることができる。
また、更に、複数の微動機構４６ａ，４６ｂ（４６ｃ）を変位Δｚ２だけ伸ばすことによって、テーブル３はｚ方向（図面上方向）に変位Δｚ２だけ高さが上昇する。このため、基台１の上面からテーブル３下面迄の距離は、図５（ａ）のＺ’から、図５（ｂ）のＺ’＋Δｚ（Δｚ＝Δｚ１＋Δｚ２）へとΔｚだけ伸びる。
このため、図５（ｂ）に示すように、変位センサ５１は、Δｚ（Δｚ＝Δｚ１＋Δｚ２）から複数の粗動機構によるテーブル３の高さ方向の変位Δｚ１を除いた、複数の微動機構４６ａ，４６ｂ（４６ｃ）によって移動したテーブル３の高さ方向の変位Δｚ２だけを測定することができる。よって、テーブル３の高さ方向の変位Δｚは、粗動機構による変位Δｚ１と微動機構４６ａ，４６ｂ（４６ｃ）による変位Δｚ２との和となる。
【００４５】
図７は、実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図７において、実施の形態１における検査方法は、基板高さ分布測定工程（Ｓ１０１）と、ステージ高さ粗調整工程（Ｓ１０２）と、高さ変位測定工程（Ｓ１０４）と、ステージ高さ微調整工程（Ｓ１０８）と、２次電子画像取得工程（Ｓ１１０）と、参照画像作成工程（Ｓ１１４）と、位置合わせ工程（Ｓ１２０）と、比較工程（Ｓ１２２）という一連の工程を実施する。実施の形態１におけるテーブル高さ位置の調整方法は、図７に示す各工程のうち、ステージ高さ粗調整工程（Ｓ１０２）と、高さ変位測定工程（Ｓ１０４）と、ステージ高さ微調整工程（Ｓ１０８）とを実施する。
【００４６】
基板高さ分布測定工程（Ｓ１０１）として、ｚセンサの投光器２３８から発生した光で基板１０１を照射し、反射した光を受光器２３９で受光することで、基板１０１の高さ位置を測定する。ステージ１０５を移動させながら、基板１０１上の各位置の高さ位置を測定し、基板１０１の高さ位置分布を取得する。この取得された高さ位置分布データは、記憶装置１０９に格納される。
【００４７】
ステージ高さ粗調整工程（Ｓ１０２）として、Ｚステージ２３７は、水平方向に対して所定の角度θを有する斜面が形成されたくさび４４ａ，４４ｂ，４４ｃを水平方向に移動させることによって、くさび４４ａ，４４ｂ，４４ｃの斜面上を相対的に転がることで昇降移動するローラ４５ａ，４５ｂ，４５ｃの昇降移動によってローラ４５ａ，４５ｂ，４５ｃの上方に配置されるテーブル３の高さ位置を粗調整する。
【００４８】
図８は、実施の形態１におけるテーブル高さ調整の仕方を説明するための図である。まず、ステージ制御回路１１４は、記憶装置１０９に格納された高さ位置分布データを読み出し、粗調整目標値Ｚ１−０を設定する。ステージ制御回路１１４による制御のもと、かかる目標値Ｚ１−０に沿ってアクチュエータ５０がくさび４４ａ，４４ｂ（４４ｃ）を水平方向に移動させる。アクチュエータ５０には、エンコーダが搭載され、Ｘ方向への移動距離Ｘが測定される。目標値Ｚ１−０をｔａｎθで割ることで、Ｘ方向への目標値Ｘ１−０を求めることができる。実施の形態１では、エンコーダが粗動センサとして機能する。エンコーダによる測定結果をもとにくさび４４ａ，４４ｂ（４４ｃ）をＸ方向に目標値Ｘ１−０だけ移動させることで、粗調整として、テーブル３を高さ方向にΔｚ１だけ移動させる。
【００４９】
高さ変位測定工程（Ｓ１０４）として、変位センサ５１により、テーブル３の所定の位置とくさび４４ａの斜面との高さ方向の変位Δｚ２を測定する。この測定結果は、ステージ制御回路１１４に出力される。
【００５０】
ステージ高さ微調整工程（Ｓ１０８）として、測定された変位Δｚ２に応じて、ローラ４５ａ，４５ｂ（４５ｃ）の昇降移動に比べて微動な昇降移動が可能な微動機構４６ａ，４６ｂ（４６ｃ）を駆動させることによって、テーブル３の高さ位置を微調整する。ステージ制御回路１１４は、記憶装置１０９に格納された高さ位置分布データを読み出し、図８に示すように、微調整目標値Ｚ２−０を設定する。ステージ制御回路１１４による制御のもと、目標値Ｚ２−０に沿って圧電素子４８ａ，４８ｂ（４８ｃ）を駆動し、変位センサ５１による測定結果をフィードバックしながら、微調整として、テーブル３を高さ方向にΔｚ２だけ移動させる。実施の形態１では、複数の板ばね４９ａ，４９ｂ（４９ｃ）によってテーブル３の水平方向の移動を直接拘束しているので、ローラ４５ａ，４５ｂ（４５ｃ）の転がりおよび圧電素子４８ａ，４８ｂ（４８ｃ）の駆動によるテーブル３の姿勢のずれ（傾きずれ）を抑制できる。
【００５１】
図９は、実施の形態１におけるＺステージの他の一例を示す構成図である。図９では、複数の板ばね４９ａ，４９ｂ（４９ｃ）がテーブル３裏面に接続されている場合を示している。その他の点は、図５（ａ）と同様である。図９に示すように、複数の板ばね４９ａ，４９ｂ（４９ｃ）の配置位置は、テーブル３下面でも好適である。
【００５２】
図１０は、実施の形態１におけるＺステージの他の一例を示す構成図である。図１０では、複数のくさび４４ａ，４４ｂ（４４ｃ）の配置方向が異なる場合を示している。また、図１０において、複数のくさび４４ａ，４４ｂ（４４ｃ）の配置方向が異なる点、それぞれのくさび用に複数のプレート４３ａ，４３ｂ（４３ｃ：図示せず）が配置された点、及びそれぞれのくさび移動用に複数のアクチュエータ５０ａ，５０ｂ（５０ｃ：図示せず）が配置された点、以外は、図５（ａ）と同様である。複数のくさび４４ａ，４４ｂ（４４ｃ）の配置方向が異なる場合、くさび４４ａ（４４ｂ）（４４ｃ）毎に、アクチュエータ５０ａ（５０ｂ）（５０ｃ：図示せず）を配置すればよい。
【００５３】
以上のように、実施の形態１では、ローラ４５ａ（４５ｂ）（４５ｃ）と軸４７ａ（４７ｂ）（４７ｃ）と圧電素子４８ａ（４８ｂ）（４８ｃ）とのセットによる複数の脚によってテーブル３が直接支持されるので、中間テーブル等が不要となり、Ｚテーブル２３７の厚さを薄型化できる。さらに、テーブル３を複数の板ばね４９で抑えることで、テーブル３をピエゾアクチュエータのみで支持する場合に比べて水平方向の剛性を確保できる。
【００５４】
以上のように、実施の形態１によれば、高さ方向サイズを小さく抑えながら、粗調整と微調整による高精度なテーブルの高さ位置調整ができる。
【００５５】
２次電子画像取得工程（Ｓ１１０）として、画像取得機構１５０（２次電子画像取得機構）は、高さ位置の調整が済んだステージ１０５に配置された、複数の図形パターンが形成された基板１０１にマルチ１次電子ビーム２０を照射して、マルチ１次電子ビーム２０が基板１０１に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を検出し、２次電子画像を取得する。上述したように、マルチ検出器２２２には、反射電子及び２次電子が投影されても良いし、反射電子は途中で発散してしまい残った２次電子が投影されても良い。
【００５６】
画像の取得は、上述したように、マルチ１次電子ビーム２０を照射して、マルチ１次電子ビーム２０の照射に起因して基板１０１から放出されるマルチ２次電子ビーム３００をマルチ検出器２２２で検出する。マルチ検出器２２２によって検出された各サブ照射領域２９内の画素毎の２次電子の検出データ（測定画像データ：２次電子画像データ：被検査画像データ）は、測定順に検出回路１０６に出力される。検出回路１０６内では、図示しないＡ／Ｄ変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、チップパターンメモリ１２３に格納される。そして、得られた測定画像データは、位置回路１０７からの各位置を示す情報と共に、比較回路１０８に転送される。
【００５７】
参照画像作成工程（Ｓ１１４）として、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、マスクダイ画像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。
【００５８】
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。
【００５９】
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１／２８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、８ビットの占有率データとなる。かかるマス目（検査画素）は、測定データの画素に合わせればよい。
【００６０】
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。
【００６１】
図１１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１１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５２，５６、位置合わせ部５７、及び比較部５８が配置される。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。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。
【００６２】
実施の形態１では、１つの１次電子ビーム１０のスキャン動作によって取得されるサブ照射領域２９をさらに複数のマスクダイ領域に分割して、マスクダイ領域を被検査画像の単位領域として使用する。なお、各マスクダイ領域は、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。
【００６３】
比較回路１０８内では、転送された補正２次電子画像データが、マスクダイ領域毎のマスクダイ画像（被検査画像）として記憶装置５６に一時的に格納される。同様に転送された参照画像データが、マスクダイ領域毎の参照画像として記憶装置５２に一時的に格納される。
【００６４】
位置合わせ工程（Ｓ１２０）として、位置合わせ部５７は、被検査画像となるマスクダイ画像と、当該マスクダイ画像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。
【００６５】
比較工程（Ｓ１２２）として、比較部５８は、マスクダイ画像（補正２次電子画像）と参照画像（所定の画像の一例）とを比較する。言い換えれば、比較部５８は、参照画像データと、２次電子画像データと、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、モニタ１１７、若しくはメモリ１１８に出力される、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。
【００６６】
上述した例では、ダイ−データベース検査を行う場合を説明したが、これに限るものではない。被検査画像は、クロストーク像成分が除去されているので、ダイ−ダイ検査を行う場合であっても構わない。ダイ−ダイ検査を行う場合について説明する。
【００６７】
位置合わせ工程（Ｓ１２０）として、位置合わせ部５７は、ダイ１のマスクダイ画像（補正被検査画像）と、同じパターンが形成されたダイ２のマスクダイ画像（被検査画像）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。
【００６８】
比較工程（Ｓ１２２）として、比較部５８は、ダイ１のマスクダイ画像（被検査画像）と、ダイ２のマスクダイ画像（被検査画像）とを比較する。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、モニタ１１７、若しくはメモリ１１８に出力される。
【００６９】
以上のように、実施の形態１によれば、基板の高さ位置が高精度に調整された状態で画像が取得されるので、高精度に検査ができる。
【００７０】
図１２は、実施の形態１におけるＺステージの他の一例を示す上面図である。図１２の例では、各くさび４４ａ，４４ｂ，４４ｃがそれぞれ個別のプレート４３ａ，４３ｂ，４３ｃ上に配置され、各くさび４４ａ，４４ｂ，４４ｃが個別のプレート４３ａ，４３ｂ，４３ｃを介して、独立に、それぞれ個別のアクチュエータ５０ａ，５０ｂ，５０ｃによって駆動される点、及び各くさび４４ａ，４４ｂ，４４ｃの斜面上になるように、テーブル３裏面にそれぞれ個別の変位センサ５１ａ，５１ｂ，５１ｃを配置する点以外は、図６と同様である。３つの変位センサ５１ａ，５１ｂ，５１ｃでの測定値からテーブル３、ひいては基板１０１の傾きを演算して、演算された傾きを補正するように、各アクチュエータ５０ａ，５０ｂ，５０ｃが独立に駆動量を調整するように構成しても好適である。
【００７１】
図１３は、実施の形態１の変形例におけるＺステージの一例を示す構成図である。図１３では、１つのくさび４４の斜面上に３つのローラ４５ａ，４５ｂ（４５ｃ：図示せず）が配置される点以外は、図５（ａ）と同様である。このように、テーブル３を支持する例えば３つの脚に対して、１つのくさび４４の水平移動によってテーブル３を昇降しても良い。
【００７２】
図１４は、実施の形態１の変形例におけるＺステージの他の一例を示す構成図である。図１４の例では、テーブル３の裏面に、斜面が下向きになったくさび４４ａ，４４ｂ（４４ｃ）が配置される。また、プレート４３上に、微動機構４６ａ，４６ｂ（４６ｃ）が配置される。また、プレート４３上に、変位センサ５１が配置される。各微動機構４６ａ，４６ｂ（４６ｃ）上に、それぞれ個別のローラ４５ａ，４５ｂ（４５ｃ）が支持され、各ローラ４５ａ，４５ｂ（４５ｃ）は、それぞれ個別のくさび４４ａ，４４ｂ（４４ｃ）の斜面を転がることになる。変位センサ５１は、上方の斜面の高さ位置の変化を測定する。その他の構成は、図５（ａ）と同様である。図１４の例では、ローラ４５ａと軸４７ａと圧電素子４８ａとのセットによる脚と、ローラ４５ｂと軸４７ｂと圧電素子４８ｂとのセットによる脚と、ローラ４５ｃと軸４７ｃと圧電素子４８ｃとのセットによる脚と、がアクチュエータ５０の駆動によって水平移動することになる。かかる場合でも、複数のローラ４５ａ，４５ｂ（４５ｃ）に対して複数のくさび４４ａ，４４ｂ（４４ｃ）が相対的に水平方向に移動することになるので、複数のローラ４５ａ，４５ｂ（４５ｃ）は、複数のくさび４４ａ，４４ｂ（４４ｃ）のうち互いに異なるくさびの斜面上を相対的に転がることができる。このように、テーブル３の裏面とプレート４３との間の構成が、上下逆に配置される場合であっても構わない。
【００７３】
図１５は、実施の形態１の変形例におけるＺステージの他の一例を示す構成図である。図１５の例では、図１４の構成に対して、１つのくさび４４の斜面上に３つのローラ４５ａ，４５ｂ（４５ｃ：図示せず）が配置される点以外は、図１４と同様である。このように、テーブル３を支持する例えば３つの脚に対して、１つのくさび４４の相対的な水平移動によってテーブル３を昇降しても良い。
【００７４】
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、参照画像作成回路１１２、補正回路１１３、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、及び偏向制御回路１２８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。
【００７５】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。図１の例では、１つの照射源となる電子銃２０１から照射された１本のビームから成形アパーチャアレイ基板２０３によりマルチ１次電子ビーム２０を形成する場合を示しているが、これに限るものではない。複数の照射源からそれぞれ１次電子ビームを照射することによってマルチ１次電子ビーム２０を形成する態様であっても構わない。
【００７６】
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。
【００７７】
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電子ビーム検査装置及びマルチ電子ビーム検査方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７８】
１  基台
２  フレーム
３  テーブル
１０  １次電子ビーム
２０  マルチ１次電子ビーム
２２  穴
２９  サブ照射領域
３２  ストライプ領域
３３  フレーム領域
３４  照射領域
４１  レール
４２  スライダ
４３  プレート
４４  くさび
４５  ローラ
４６  微動機構
４７  軸
４８  圧電素子
４９  板ばね
５０  アクチュエータ
５１  変位センサ
５２，５６  記憶装置
５７  位置合わせ部
５８  比較部
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
１１２  参照画像作成回路
１１４  ステージ制御回路
１１７  モニタ
１１８  メモリ
１１９  プリンタ
１２０  バス
１２２  レーザ測長システム
１２３  チップパターンメモリ
１２４  レンズ制御回路
１２６  ブランキング制御回路
１２８  偏向制御回路
１４１，１４２  駆動機構
１４４，１４６，１４８  ＤＡＣアンプ
１５０  画像取得機構
１６０  制御系回路
２０１  電子銃
２０２  電磁レンズ
２０３  成形アパーチャアレイ基板
２０５，２０６，２０７，２２４，２２６  電磁レンズ
２０８  主偏向器
２０９  副偏向器
２１２  一括ブランキング偏向器
２１３  制限アパーチャ基板
２１４  ビームセパレーター
２１６  ミラー
２１８  偏向器
２２２  マルチ検出器
２３６  ＸＹθステージ
２３７  Ｚステージ
２３８  投光器
２３９  受光器
３００  マルチ２次電子ビーム
３３０  検査領域
３３２  チップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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