(57)【要約】      （修正有）【課題】ＥＵＶマスクに設けられた遮光体パターンを転写する際と同じように、ＥＵＶマスク基板の検査が可能なマスク検査装置を提供する。【解決手段】マスク検査装置６００は、露光装置におけるＥＵＶマスク基板（以下、マスク）の配置方向と、露光装置におけるマスクを配置するマスクステージの移動方向と、の関係がわかる情報を示す露光機情報を取得するＩＤ取得回路６１５と、取得された露光機情報に示される関係に基づいて、マスクに設けられたパターンを検査する際の検査光の入射方向と被検査基板となるマスクの配置方向との関係を、露光装置内でのマスクに対するＥＵＶ光の入射方向とマスクの配置方向との関係に合わせるように、マスクを配置するＸＹステージ６０５と、かかる関係に合わせた状態で、検査光をマスクに入射し、マスクから反射された反射検査光を検出することにより、パターンの光学画像を取得する画像取得機構６５０と、を備える。【選択図】図１
2020201394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンが形成されたＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスク基板に所定の方向からＥＵＶ光を入射し、前記ＥＵＶマスク基板から反射された反射ＥＵＶ光を用いて前記パターンを試料に縮小転写する露光装置における前記ＥＵＶマスク基板の配置方向と、前記露光装置にて前記ＥＵＶマスク基板に対する前記ＥＵＶ光の入射・反射の方向を含む面とに垂直で、かつ前記ＥＵＶマスク基板のパターン面と平行な方向に前記ＥＵＶ光で前記ＥＵＶマスク基板上をスキャンする場合における前記ＥＵＶマスク基板を配置するマスクステージの移動方向と、の関係がわかる情報を示す露光機情報を取得する取得機構と、
取得された前記露光機情報に示される前記関係に基づいて、前記ＥＵＶマスク基板に設けられたパターンを検査する際の検査光の入射方向と被検査基板となる前記ＥＵＶマスク基板の配置方向との関係を、前記露光装置内での前記ＥＵＶマスク基板に対する前記ＥＵＶ光の入射方向と前記ＥＵＶマスク基板の配置方向との関係に合わせるように、前記ＥＵＶマスク基板を配置するステージと、
前記ＥＵＶマスク基板に設けられたパターンを検査する際の検査光の入射方向と被検査基板となる前記ＥＵＶマスク基板の配置方向の関係を、前記露光装置内でのＥＵＶマスク基板に対する前記ＥＵＶ光の入射方向と前記ＥＵＶマスク基板の配置方向との関係に合わせた状態で、前記検査光を前記ＥＵＶマスク基板に入射し、前記ＥＵＶマスク基板から反射された反射検査光を検出することにより、前記パターンの光学画像を取得する画像取得機構と、
取得された前記光学画像を所定の参照画像と比較する比較部と、
を備えたことを特徴とするマスク検査装置。
【請求項２】
前記検査光として、コヒーレントなＥＵＶ光を用いることを特徴とする請求項１記載のマスク検査装置。
【請求項３】
前記ＥＵＶマスク基板には、予め前記露光機情報を識別する識別パターンが形成され、
前記取得機構は、前記識別パターンを読み取り、読み取られた前記識別パターンを解釈することにより前記露光機情報を取得することを特徴とする請求項１又は２記載のマスク検査装置。
【請求項４】
パターンが形成されたＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスク基板に所定の方向からＥＵＶ光を入射し、前記ＥＵＶマスク基板から反射された反射ＥＵＶ光を用いて前記パターンを試料に縮小転写する露光装置における前記試料の配置方向と、前記露光装置にて前記ＥＵＶ光の前記ＥＵＶマスク基板に対する入射・反射の方向を含む面とに垂直で、かつ前記ＥＵＶマスク基板のパターン面と平行な方向に前記ＥＵＶ光で前記ＥＵＶマスク基板上をスキャンする場合における前記試料を配置する試料ステージの移動方向との関係がわかる情報を示す露光機情報が付加された、前記パターンの設計データを記憶する記憶装置と、
前記記憶装置から前記設計データに付加された前記露光機情報を読み出し、前記露光機情報に示される前記関係に基づいて、電子ビームのスキャン方向を設定する設定部と、
設定されたスキャン方向に電子ビームで前記試料上をスキャンして、前記試料上に露光転写されたパターンのパターン画像を取得する画像取得機構と、
取得された前記光学画像を所定の画像と比較する比較部と、
を備えたことを特徴とする電子ビーム検査装置。
【請求項５】
パターンが形成されたＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスク基板に所定の方向からＥＵＶ光を入射し、前記ＥＵＶマスク基板から反射された反射ＥＵＶ光を用いて前記パターンを試料に縮小転写する露光装置における前記ＥＵＶマスク基板の配置方向と、前記露光装置にて前記ＥＵＶマスク基板に対する前記ＥＵＶ光の入射・反射の方向を含む面とに垂直で、かつ前記ＥＵＶマスク基板のパターン面と平行な方向に前記ＥＵＶ光で前記ＥＵＶマスク基板上をスキャンする場合における前記ＥＵＶマスク基板を配置するマスクステージの移動方向と、の関係がわかる情報を示す露光機情報を取得する工程と、
取得された前記露光機情報に示される前記関係に基づいて、前記ＥＵＶマスク基板に設けられたパターンを検査する際の検査光の入射方向と被検査基板となる前記ＥＵＶマスク基板の配置方向との関係を、前記露光装置内での前記ＥＵＶマスク基板に対する前記ＥＵＶ光の入射方向と前記ＥＵＶマスク基板の配置方向との関係に合わせるように、前記ＥＵＶマスク基板をステージに配置する工程と、
前記ＥＵＶマスク基板に設けられたパターンを検査する際の検査光の入射方向と被検査基板となる前記ＥＵＶマスク基板の配置方向の関係を、前記露光装置内での前記ＥＵＶマスク基板に対する前記ＥＵＶ光の入射方向と前記ＥＵＶマスク基板の配置方向との関係に合わせた状態で、前記検査光を前記ＥＵＶマスク基板に入射し、前記ＥＵＶマスク基板から反射された反射検査光を検出することにより、前記パターンの光学画像を取得する工程と、
取得された前記光学画像を所定の参照画像と比較する工程と、
を備えたことを特徴とするマスク検査方法。
【請求項６】
パターンが形成されたＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスク基板に所定の方向からＥＵＶ光を入射し、前記ＥＵＶマスク基板から反射された反射ＥＵＶ光を用いて前記パターンを試料に縮小転写する露光装置における前記試料の配置方向と、前記露光装置にて前記ＥＵＶマスク基板に対する前記ＥＵＶ光の入射・反射の方向を含む面とに垂直で、かつ前記ＥＵＶマスク基板のパターン面と平行な方向に前記ＥＵＶ光で前記ＥＵＶマスク基板上をスキャンする場合における前記試料を配置する試料ステージの移動方向との関係がわかる情報を示す露光機情報が付加された、前記パターンの設計データを記憶装置に記憶する工程と、
前記記憶装置から前記設計データに付加された前記露光機情報を読み出し、前記露光機情報に示される前記関係に基づいて、電子ビームのスキャン方向を設定する工程と、
設定されたスキャン方向に電子ビームで前記試料上をスキャンして、前記試料上に露光転写されたパターンのパターン画像を取得する工程と、
取得された前記光学画像を所定の画像と比較する工程と、
を備えたことを特徴とする電子ビーム検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスク検査装置、電子ビーム検査装置、マスク検査方法、及び電子ビーム検査方法に関する。例えば、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスク基板の検査装置、マスク検査方法、ＥＵＶマスク基板で露光転写された基板の検査装置及び検査方法に関する。
【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細くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスク基板と総称する）を用いて、露光装置で半導体基板（ウェハ）上に回路パターンの露光転写を繰り返すことで回路形成することにより製造される。
【０００３】
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。よって、マスク基板に形成されたマスクパターンの欠陥を検査するマスク検査装置の高精度化が必要とされている。
【０００４】
ここで、半導体デバイスの微細化に伴い、露光波長そのものを従来のＤＵＶ光（波長１９３ｎｍ）よりもさらに短波長化することが検討されている。種々のリソグラフィ技術が提案されてきたが、現時点で量産適用に際して最も可能性が高いと考えられているのは、波長が１３．５ｎｍの光を利用したＥＵＶリソグラフィである。ＥＵＶ光は、軟Ｘ線領域に区分される光で多くの物体に対して透過吸収されるため、レンズを使用した縮小投影光学系を形成することが出来ない。そのため、ＥＵＶ光を用いた縮小光学系を構成する手段として、反射光学系が提案されている。このように、ＥＵＶリソグラフィにおいては、ＥＵＶ光を反射する複数枚の多層膜ミラーを組み合わせて構成される反射光学系が使用される。また使用されるマスクは、パターンに応じてEUV光を選択的に反射する、反射型のマスクとなる。
【０００５】
ＥＵＶマスクの検査手法としては、従来のＤＵＶ光と同じ波長である１９３ｎｍ付近の照明光学系を用いてマスク基板上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、かかる光学画像の元になる設計データから得られる設計画像にパターン形成時のプロセスの影響や光で投影した時の輪郭のぼけを加味して形成された参照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（ｄｉｅ  ｔｏ  ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）検査）。従来の液浸リソグラフィでは、光の波長や材料の屈折率で分解能が制限されるため、その後のプロセスで微細化を実現していた。ＥＵＶリソグラフィでは、短波長化により転写・解像できるパターン寸法が小さくなっている。露光装置の縮小倍率自体は変わっていない（１／４）ため、短波長化の効果でＥＵＶマスク上に設けられるパターン寸法を、これまでの光マスクよりも小さくできる。そのため、従来のＤＵＶ光を利用した結像光学系を使っても、ＥＵＶマスク基板上に形成されているパターンや、その周囲の欠陥を結像して像を形成することができない。そこで、ＥＵＶ光や電子ビームを用いて検査することが提案されている。その際には、これまでの検査手法と同様に、それぞれの照明で得られた参照画像を生成して、比較検査する方法が知られている（ｄｉｅ  ｔｏ  ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）検査）。
かかる検査装置における検査方法では、画像同士の位置合わせの後、画像同士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。上述したパターン検査装置では、深紫外（ＤＵＶ）光、極短紫外光（ＥＵＶ）またはＥＢを基板に照射して、その透過像或いは反射像を撮像することにより、対象となるＥＵＶマスクのパターン画像を取得する。
【０００６】
ＥＵＶマスク基板では、ＥＵＶ光を回路パターンに応じて選択的に吸収して遮光するために吸収体層が必要となる。波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を吸収するためには、例えば、Ｔａ系の材料で７０ｎｍ程度が必要となる。また、反射光学系の一部として入射されたＥＵＶ光をウェハに導くためには、反射ミラーに対して斜めに入射して、反射する光を利用する必要がある。反射率の角度依存性が安定している範囲でＥＵＶ光を利用できるように、ＥＵＶマスク基板に対してＥＵＶ光を斜入射（マスク面直交方向から６度程度）している。このとき、ＥＵＶ光の入射方向によっては３次元に形成された吸収体層パターンが入射経路上の障壁となって多層膜ミラーに入射するＥＵＶ光、または多層膜ミラーから反射してくるＥＵＶ光の一部が遮光される。そのため、ウェハに転写されるパターンには吸収体層パターンの寸法が変化してしまう場合が生じ得る。同様のことがＥＵＶ光を利用した検査装置で検出されるパターンにも生じ得る。
【０００７】
また、当該ＥＵＶマスク基板を使って実際にパターンが転写されたウェハ等の試料の検査装置として、電子ビームを用いた検査装置が検討されている。電子ビームの場合は、ＥＵＶマスク面のある領域の画像を取得するために、電子ビームを偏向走査して、試料面から放射される２次電子を得ることによって、ＥＵＶマスクのパターン画像を得る。この時、２次電子はパターンのエッジ部分から多く放出されるため、電子ビームの偏向スキャン方向とパターンとが直交していると、エッジ部分の情報が多く得られるが、電子ビームの偏向スキャン方向とパターンとが平行になっていると、エッジからの情報が得られないといった問題が想定される。
【０００８】
ここで、検査装置ではないが、パターンをＥＵＶマスク基板に描画する描画装置において、ＥＵＶ用のマスクブランクスの位相欠陥の位置を読み取り可能な識別子（ＩＤ）をマスクブランクスに形成しておき、吸収体が残る位置に欠陥が重なるようにレイアウトしてパターンを描画するといった技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１５−０４３１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明の一態様は、ＥＵＶリソグラフィにおける反射光学系を利用した露光装置で、パターンと入射光の向きとの関係から生じる寸法変動の影響を考慮して、ＥＵＶマスクに描かれた遮光パターンを転写する際と同じように、ＥＵＶマスク基板の検査が可能なマスク検査装置及び方法を提供する。また、本発明の他の態様は、電子ビームを用いて、ＥＵＶ露光装置で既に転写されたパターンを高精度に検査可能な検査装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様のマスク検査装置は、
パターンが形成されたＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスク基板に所定の方向からＥＵＶ光を入射し、ＥＵＶマスク基板から反射された反射ＥＵＶ光を用いてパターンを試料に縮小転写する露光装置におけるＥＵＶマスク基板の配置方向と、露光装置にてＥＵＶマスク基板に対するＥＵＶ光の入射・反射の方向を含む面とに垂直で、かつＥＵＶマスク基板のパターン面と平行な方向にＥＵＶ光でＥＵＶマスク基板上をスキャンする場合におけるＥＵＶマスク基板を配置するマスクステージの移動方向と、の関係がわかる情報を示す露光機情報を取得する取得機構と、
取得された露光機情報に示される関係に基づいて、ＥＵＶマスク基板に設けられたパターンを検査する際の検査光の入射方向と被検査基板となるＥＵＶマスク基板の配置方向との関係を、露光装置内でのＥＵＶマスク基板に対するＥＵＶ光の入射方向とＥＵＶマスク基板の配置方向との関係に合わせるように、ＥＵＶマスク基板を配置するステージと、
ＥＵＶマスク基板に設けられたパターンを検査する際の検査光の入射方向と被検査基板となるＥＵＶマスク基板の配置方向の関係を、露光装置内でのＥＵＶマスク基板に対するＥＵＶ光の入射方向とＥＵＶマスク基板の配置方向との関係に合わせた状態で、検査光をＥＵＶマスク基板に入射し、ＥＵＶマスク基板から反射された反射検査光を検出することにより、パターンの光学画像を取得する画像取得機構と、
取得された光学画像を所定の参照画像と比較する比較部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、検査光として、コヒーレントなＥＵＶ光を用いると好適である。
【００１３】
また、ＥＵＶマスク基板には、予め露光機情報を識別する識別パターンが形成され、
取得機構は、識別パターンを読み取り、読み取られた識別パターンを解釈することにより露光機情報を取得すると好適である。
【００１４】
本発明の一態様の電子ビーム検査装置は、
パターンが形成されたＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスク基板に所定の方向からＥＵＶ光を入射し、ＥＵＶマスク基板から反射された反射ＥＵＶ光を用いてパターンを試料に縮小転写する露光装置における試料の配置方向と、露光装置にてＥＵＶ光のＥＵＶマスク基板に対する入射・反射の方向を含む面とに垂直で、かつＥＵＶマスク基板のパターン面と平行な方向にＥＵＶ光でＥＵＶマスク基板上をスキャンする場合における試料を配置する試料ステージの移動方向との関係がわかる情報を示す露光機情報が付加された、パターンの設計データを記憶する記憶装置と、
記憶装置から設計データに付加された露光機情報を読み出し、露光機情報に示される関係に基づいて、電子ビームのスキャン方向を設定する設定部と、
設定されたスキャン方向に電子ビームで試料上をスキャンして、試料上に露光転写されたパターンのパターン画像を取得する画像取得機構と、
取得された光学画像を所定の画像と比較する比較部と、
【００１５】
本発明の一態様のマスク検査方法は、
パターンが形成されたＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスク基板に所定の方向からＥＵＶ光を入射し、ＥＵＶマスク基板から反射された反射ＥＵＶ光を用いてパターンを試料に縮小転写する露光装置におけるＥＵＶマスク基板の配置方向と、露光装置にてＥＵＶマスク基板に対するＥＵＶ光の入射・反射の方向を含む面とに垂直で、かつＥＵＶマスク基板のパターン面と平行な方向にＥＵＶ光でＥＵＶマスク基板上をスキャンする場合におけるＥＵＶマスク基板を配置するマスクステージの移動方向と、の関係がわかる情報を示す露光機情報を取得する工程と、
取得された露光機情報に示される関係に基づいて、ＥＵＶマスク基板に設けられたパターンを検査する際の検査光の入射方向と被検査基板となるＥＵＶマスク基板の配置方向との関係を、露光装置内でのＥＵＶマスク基板に対するＥＵＶ光の入射方向とＥＵＶマスク基板の配置方向との関係に合わせるように、ＥＵＶマスク基板をステージに配置する工程と、
ＥＵＶマスク基板に設けられたパターンを検査する際の検査光の入射方向と被検査基板となるＥＵＶマスク基板の配置方向の関係を、露光装置内でのＥＵＶマスク基板に対するＥＵＶ光の入射方向とＥＵＶマスク基板の配置方向との関係に合わせた状態で、検査光をＥＵＶマスク基板に入射し、ＥＵＶマスク基板から反射された反射検査光を検出することにより、パターンの光学画像を取得する工程と、
取得された光学画像を所定の参照画像と比較する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の一態様の電子ビーム検査方法は、
パターンが形成されたＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスク基板に所定の方向からＥＵＶ光を入射し、ＥＵＶマスク基板から反射された反射ＥＵＶ光を用いてパターンを試料に縮小転写する露光装置における試料の配置方向と、露光装置にてＥＵＶマスク基板に対するＥＵＶ光の入射・反射の方向を含む面とに垂直で、かつＥＵＶマスク基板のパターン面と平行な方向にＥＵＶ光でＥＵＶマスク基板上をスキャンする場合における試料を配置する試料ステージの移動方向との関係がわかる情報を示す露光機情報が付加された、パターンの設計データを記憶装置に記憶する工程と、
記憶装置から設計データに付加された露光機情報を読み出し、露光機情報に示される関係に基づいて、電子ビームのスキャン方向を設定する工程と、
設定されたスキャン方向に電子ビームで試料上をスキャンして、試料上に露光転写されたパターンのパターン画像を取得する工程と、
取得された光学画像を所定の画像と比較する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様によれば、ＥＵＶリソグラフィにおける反射光学系を利用した露光装置で、ＥＵＶマスクに描かれたパターンと、ＥＵＶマスクに対して入射するＥＵＶ光の向きとの関係から生じる寸法変動の影響を考慮して、ＥＵＶマスクに設けられた遮光体パターンを転写する際と同じように、ＥＵＶマスク基板の検査ができる。また、本発明の他の態様によれば、電子ビームを用いて、ＥＵＶ露光装置で既に試料に転写されたパターンを高精度に検査できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１におけるマスク検査装置の構成を示す構成図である。
【図２】実施の形態１におけるマスク検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図３】実施の形態１におけるＥＵＶマスク基板の一部の一例を示す断面図である。
【図４】実施の形態１におけるＥＵＶ露光装置による照明方向と１次元パターンの配置方向との関係を説明するための図である。
【図５】実施の形態１におけるＥＵＶ露光装置のマスクステージとウェハステージのスキャン方向を説明するための図である。
【図６】実施の形態１における検査領域を説明するための図である。
【図７】実施の形態１におけるＥＵＶマスク基板と検査光の入射方向との関係の一例を示す図である。
【図８】実施の形態１における比較回路の内部構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態１における電子ビーム検査装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１０】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１１】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１２】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１３】実施の形態１における電子ビームのスキャン方向とパターンの配置向きとの関係を示す図である。
【図１４】実施の形態１における電子ビーム検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図１５】実施の形態１におけるＥＵＶマスク基板と検査光の入射方向との関係の一例を示す図である。
【図１６】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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるマスク検査装置の構成を示す構成図である。図１において、マスク検査装置６００は、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスク基板６０１（被検査対象基板の一例）に形成されたパターンの欠陥を検査する。また、検査装置６００は、画像取得装置の一例である。マスク検査装置６００は、検査画像取得機構６５０、搬出入口（Ｉ／Ｆ）６４４、ロードロック（Ｌ／Ｌ）チャンバ６３０、ロボットチャンバ６２６、アライメント（ＡＬＮ）チャンバ６２７、及び制御系回路６６０（制御部）を備えている。
【００２０】
検査画像取得機構６５０は、検査チャンバ６０２、検査室６０３、検出回路６０６、パターンメモリ６２３、駆動機構６４２、及びレーザ測長システム６２２を備えている。検査チャンバ６０２内には、ミラー５０２，５０４、及び検出器５０６が配置される。また、検査チャンバ６０２には、検査光となるＥＵＶ光の入射口６０４が形成される。また、複数のミラー５０２，５０４によって反射光学系が構成される。
【００２１】
また、搬出入口６４４内には、ＥＵＶマスク基板６０１を搬送する搬送ロボット６４３が配置されている。ロボットチャンバ６２６内には、かかるＥＵＶマスク基板６０１を搬送する搬送ロボット６４１が配置されている。また、搬出入口６４４には、ＥＵＶマスク基板６０１に形成された後述するＩＤ（識別子）パターンを光学的に読取可能な読取装置６２１が配置されている。また、ロボットチャンバ６２６の紙面奥側には、ＥＵＶマスク基板６０１の配置向きを調整するための図示しないアライメントステージが配置された図示しないアライメントチャンバ６２７が設置される。検査チャンバ６０２、Ｌ／Ｌチャンバ６３０、ロボットチャンバ６２６、ＡＬＮチャンバ６２７、及び検査室６０３内は、それぞれ、或いは共通の図示しない真空ポンプによって真空引きされ、所定の圧力の真空環境に制御される。
【００２２】
検査室６０３内には、少なくともＸＹ平面上を移動可能なＸＹステージ６０５が配置される。ＸＹステージ６０５上には、検査対象となるＥＵＶマスク基板６０１が着脱自在に配置される。ＥＵＶマスク基板６０１は、ＥＵＶ光を用いてマスクパターンをウェハ等の半導体基板等に露光転写するＥＵＶ露光用のマスク基板である。ＥＵＶマスク基板６０１は、例えば、パターン形成面を上側に向けてかつ着脱自在にＸＹステージ６０５上に支持（載置）される。ＸＹステージ６０５は、パターン形成領域面と平行な面に自在に移動可能である。また、ＸＹステージ６０５上には、検査室６０３の外部に配置されたレーザ測長システム６２２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５１７が配置されている。
【００２３】
反射光学系は、少なくとも２枚の多層膜ミラーで構成される。図１の例では、複数のミラー５０２，５０４によって反射光学系が構成される。反射光学系は、光源５００（ＥＵＶ光源）から発生されたコヒーレントなＥＵＶ光を、ＥＵＶマスク基板６０１のパターン形成領域に導いて、ＥＵＶ露光機と同じ角度（マスク面に直交する方向から６度程度）で照射して、かつパターン形成領域で集光する。具体的に説明する。ミラー５０２（第１のミラー）は、ＥＵＶ光を反射する多層膜ミラーから構成され、駆動ベース５１２上に配置される。そして、ミラー５０２は、入射口６０４から入射されたＥＵＶ光５１３を所定の方向に反射する。駆動ベース５１２は、ミラー５０２を駆動して、かかるミラー５０２による反射方向（角度）を可変に調整する。ミラー５０４（第２のミラー）は、ＥＵＶ光５１３を反射する多層膜ミラーから構成され、駆動ベース５１４上に配置される。そして、ミラー５０４は、ミラー５０２から反射されたＥＵＶ光５１３の向きを変えて、ＥＵＶマスク基板６０１面に対して所定の方向に反射する。また、ミラー５０４は、ＥＵＶ露光機と同じ角度（マスク面に直交する方向から６度程度）で照射すると共に、ＥＵＶマスク基板６０１のパターン形成領域内の所望の位置にＥＵＶ光５１３を集光する。駆動ベース５１４は、ミラー５０４を駆動して、かかるミラー５０４による反射方向（角度）と焦点距離（フォーカス）を可変に調整する。検出器５０６（ＥＵＶ光検出器）は、入射光の角度によって反射角度が、基板６０１からの距離と受光面の面積によってＮＡが、それぞれ決められたＥＵＶマスク基板６０１表面で反射したＥＵＶ光５１５を検出する。検出器５０６は、例えば、ＥＵＶ光に感度があるＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等を用いて構成され、駆動ベース５１６上に配置される。検出器５０６の受光面が、検査チャンバ６０２内に配置されていれば、残りの部分は検査チャンバ６０２外に配置されていても構わない。検出器５０６は、基板６０１で反射したＥＵＶ光５１５を受光し、ＥＵＶマスク基板６０１上で反射した回折ＥＵＶ光５１５の強度分布を検出する。駆動ベース５１６は、検出器５０６を駆動して、基板６０１で反射したＥＵＶ光５１５を予め設定されたＮＡで受光するためのＥＵＶマスク基板６０１と検出器５０６受光面との焦点距離を可変に調整する。検出器５０６は、検査チャンバ６０２の外部で検出回路６０６に接続される。検出回路６０６は、パターンメモリ６２３に接続される。
【００２４】
制御系回路６６０では、マスク検査装置６００全体を制御する制御計算機６１０が、バス６２０を介して、位置回路６０７、比較回路６０８、参照画像作成回路６１２、ステージ制御回路６１４、ＩＤ取得回路６１５、搬送制御回路６１６、ミラー制御回路６２４、検出器駆動制御回路６２８、磁気ディスク装置等の記憶装置６０９、モニタ６１７、及びメモリ６１８に接続されている。
【００２５】
また、パターンメモリ６２３は、比較回路６０８に接続されている。また、ＸＹステージ６０５は、ステージ制御回路６１４の制御の下に駆動機構６４２により駆動される。そして、ステージ制御回路６１４（ステージ制御部）は、ＸＹステージ６０５の位置を高精度に制御する。駆動機構６４２では、例えば、Ｘ方向、Ｙ方向に駆動する２軸（Ｘ−Ｙ）の駆動系が構成され、ＸＹステージ６０５が移動可能となっている。そして、ＸＹステージ６０５の移動位置はレーザ測長システム６２２により測定され、位置回路６０７に供給される。レーザ測長システム６２２は、ミラー５１７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ＸＹステージ６０５の位置を測長する。ミラー５０２は、ミラー制御回路６２４の制御の下に駆動ベース５１２により駆動される。ミラー５０４は、ミラー制御回路６２４の制御の下に駆動ベース５１４により駆動される。検出器５０６は、検出器駆動制御回路６２８の制御の下に駆動ベース５１６により駆動される。
【００２６】
ＥＵＶマスク基板６０１のパターン形成の基となる設計パターンデータ（描画データ）が検査装置６００の外部から入力され、磁気ディスク装置等の記憶装置６０９に格納される。
【００２７】
また、搬送制御回路６１６は、搬送系を構成する、搬出入口６４４、Ｌ／Ｌチャンバ６３０、ロボットチャンバ６２６、及びＡＬＮチャンバ６２７内の各機器を制御および駆動させる。また、読取装置６２１で読み取られたＩＤパターンは、ＩＤ取得回路６１５に出力される。
【００２８】
マスク検査装置６００の外部に配置される光源５００から放出されたコヒーレントなＥＵＶ光５１３は、伝播路５０１内の光学系５１０を介して、検査チャンバ６０２の入射口６０４から検査チャンバ６０２内に入射する。例えば、ＥＵＶマスク基板６０１面と平行に入射される。光源５００には、例えば、電子の軌道を曲げるための磁石と、電子を閉じ込めておくためのマスク検査装置６００に比べて大型の設備（直径５〜２０メートル程度）、さらには電子を入力する加速器（長さ数メートル程度）が配置される。
【００２９】
ＥＵＶ露光装置などで使用されるＥＵＶ光は、高温・高密度なプラズマ光から得ており、例えば、強力なレーザ光を特定の物質（例えば、Ｓｎ）に照射して、発光するプラズマ光から取り出されている。レーザを使って特定の物質を励起させてプラズマ光を生成する場合、入力のレーザパワーに応じた出力のプラズマ光が得られる。高出力のレーザを照射させるための的になる特定の物質を、連続的にかつ一か所に集中して輝度の高いプラズマ光源を得るために、物質を液体に維持して大きさを制御してパルス状に打ち出している。レーザによって急速に励起された物質は、膨張・イオン化をしてプラズマを生成する。プラズマ発光した後の物質は、イオン化しているものは、強力な磁力や水素による還元雰囲気で除くことは可能だが、さらに中性化した物質はそのまま残留物（デブリ）として雰囲気中に堆積していく。生成されたプラズマ光は、１３．５ｎｍのＥＵＶ光を選択的に反射する多層膜ミラーで導いてＥＵＶ光の集光点（光源）を形成する。実施の形態１における光源５００では、例えば、プラズマ光を生成させる必要がなく、電子の軌道が曲がるときに軌道の接戦方向に発生するＸ線を直接利用するシンクロトロン光源を用いると好適である。但し、これに限るものではない。ＥＵＶ露光装置などで使用されるＥＵＶ光源と同様の光源を用いても構わない。ここでは、ＥＵＶ光源５００の一例として、シンクロトロン光源を用いているが、これに限るものではない。コヒーレントなＥＵＶ光５１３が出力されるＥＵＶ光源であればよい。
【００３０】
ＥＵＶマスク基板６０１面と平行に入射された、光源５００からのコヒーレントなＥＵＶ光５１３は、ミラー５０２によって反射され、さらに、ミラー５０４によって反射されて、予め設定された角度（ＥＵＶ露光機でＥＵＶマスク基板６０１にＥＵＶ光が入射される時の角度）で、ＸＹステージ６０５の移動によって移動しているＥＵＶマスク基板６０１に入射させられる。ＥＵＶ光５１３の照射に起因してＥＵＶマスク基板６０１から反射された反射ＥＵＶ光５１５は、検出器５０６によって検出される。
【００３１】
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部分について記載している。マスク検査装置６００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。
【００３２】
図２は、実施の形態１におけるマスク検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図２において、実施の形態１におけるマスク検査方法は、ＩＤパターン読み取り及び露光情報解釈工程（Ｓ１０２）と、マスク基板アライメント工程（Ｓ１０４）と、マスク基板配置工程（Ｓ１０６）と、画像取得（スキャン）工程（Ｓ１０８）と、フレーム画像作成工程（Ｓ１１４）と、参照回折画像作成工程（Ｓ１２０）と、比較工程（１３０）と、欠陥位置演算工程（Ｓ１３２）と、いう一連の工程を実施する。
【００３３】
図３は、実施の形態１におけるＥＵＶマスク基板の一部の一例を示す断面図である。図３において、ＥＵＶマスク基板６０１は、例えば低熱膨張ガラス基板１１上に多層膜１２が形成されることによって構成され、反射型のマスクを構成する。多層膜１２は、例えばモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の層が交互に積層されたものが使用される。多層膜１２上の全面にルテニウム（Ｒｕ）等のキャップ膜１４が形成される。ＥＵＶマスク基板６０１の多層膜１２上（図３の例ではキャップ膜１４上）には、ＥＵＶ光を吸収するのに十分な膜厚（例えば７０ｎｍ程度）の吸収体膜１６が形成され、吸収体膜１６上に反射防止膜１８が形成される。この吸収体膜１６と反射防止膜１８を複数の図形パターンによって構成されたチップパターンに相当する部分を、エッチング等で取り除くことで、パターンが形成されている。このパターンが形成された領域４２は、例えば、かかるキャップ膜１４が露出しているので、ＥＵＶ光を反射する。一方、パターンが形成されていない領域４４は、キャップ膜１４上にＥＵＶ光を吸収する吸収体膜１６が残っており、ＥＵＶ光を反射しない。
【００３４】
上述したように、ＥＵＶマスク基板６０１では、ＥＵＶ光を吸収するための膜厚が吸収体膜１６に必要となる。例えば、７０ｎｍ程度が必要となる。一方、転写されるパターン寸法は、例えば、波長１３．５ｎｍ、ＮＡ０．３３、プロセス計数（ｋ１）０．４５の場合で解像可能なウェハ上１８ｎｍ程度の寸法が要求された場合、ＥＵＶマスク上では７２ｎｍの寸法となり、アスペクト比は１：１となる。そのため、ＥＵＶマスク基板６０１にＥＵＶ光を斜入射（マスク面直交方向から６度程度）する場合に、ＥＵＶ光の入射方向によっては３次元に形成された吸収体膜１６の膜パターンが入射経路上の障壁となってＥＵＶ光の一部が吸収される（点線）。そのため、ウェハに転写されるＥＵＶ光の光量が少なくなり、ウェハに転写されるパターンには吸収体膜１６の膜パターンの影が生じる。かかる影の影響（マスク３Ｄ効果）により、ＥＵＶ露光装置でウェハに転写されるパターンの寸法が変化してしまう場合が生じ得る。すなわち当該ＥＵＶマスク基板６０１を使って実際にＥＵＶリソグラフィにおける反射光学系を利用した露光装置で、EUVマスクに描かれたパターンと、EUVマスクに対して入射するEUV光の向きとの関係から生じる寸法変動の影響を考慮してEUVマスクに設けられた遮光体パターンを転写されているのか否かを考慮しないと、露光装置で保持されたＥＵＶマスクをＥＵＶ光で照射して得られる反射光で得られる像と、マスク検査装置６００で当該ＥＵＶマスク基板６０１から得られる画像上に現れるパターンとでは、その寸法が異なってしまう場合がある。そのため、マスク検査装置６００において検出される欠陥と、実際の露光装置で転写される欠陥との相関が得られないといった問題が想定される。
【００３５】
ここで、ＥＵＶリソグラフィでは、露光波長が短いため、ＤＵＶリソグラフィよりも解像性が向上する。ＤＵＶリソグラフィでは、パターンの方向に制約を与えることで、解像性を向上してきた。パターンの方向を１次元に配置して、それに２つ目照明などの特別な超解像技術を適用することで、物理限界に近い解像性が得られてきた。一方で、ＤＵＶリソグラフィで使用されてきた１次元のラインアンドスペースパターンを分割して、コンタクトホールパターンで上下層を接続してトランジスタ回路を構成する手法が主流となってきている。本来、ＥＵＶリソグラフィでは複雑な配線が必要だが、チップの面積を小さくできる２次元パターンへと回路選択の幅が広がり得るが、ＥＵＶリソグラフィの信頼性が十分に得られていないことと、設計変更に伴う負荷や時間が大きくかかるため、回路設計は１次元パターンが未だ主流となっている。そのため、ＥＵＶリソグラフィが適用されるようになった場合でも１次元パターンの露光が継続すると考えられる。１次元パターンは、ラインパターンとスペースパターンとが同方向に繰り返し配置されており、これを分割したり、上下に接続することで、トランジスタ回路が構成される。
【００３６】
図４は、実施の形態１におけるＥＵＶ露光装置による照明方向と１次元パターンの配置方向との関係を説明するための図である。図４では、１次元パターンとして。ラインアンドスペースパターンが示されている。図４において、ＥＵＶ露光装置（ＥＵＶスキャナー）の照明方向とラインアンドスペースパターンとが直交する場合、上述した影の影響を大きく受ける。他方、ＥＵＶ露光装置の照明方向とラインアンドスペースパターンとが平行であれば、上述した影の影響を受けない、或いは影響が小さくて済む。
その他、エッジ欠陥が転写される場合とされない場合がある。例えば、ラインアンドスペースで、スペース側から吸収体側に入り込む形の膜厚の半分程度（３５ｎｍ）の小さい凹欠陥がある場合、吸収体パターンに対して平行にＥＵＶ光が証明される場合は、影になってウェハに露光されないが、吸収体パターンに垂直に入射する場合は３５ｎｍのくぼみが転写される。
【００３７】
図５は、実施の形態１におけるＥＵＶ露光装置のマスクステージとウェハステージのスキャン方向を説明するための図である。図示しないＥＵＶ露光装置は、パターンが形成されたＥＵＶマスク基板６０１に所定の方向（基板面直交方向から６度程度）からＥＵＶ光を入射し、ＥＵＶマスク基板６０１から反射された反射ＥＵＶ光を用いてパターンをウェハ（試料）に露光転写する。ＥＵＶ露光装置では、ＥＵＶマスク基板６０１がマスクステージ３０２上に配置される。また、露光対象となるウェハ３００がウェハステージ３０４上に配置される。ＥＵＶ露光装置では、ＥＵＶ光がマスクステージ３０２上のＥＵＶマスク基板６０１の第１の照明エリアを照明する。この照明エリアに対してマスクステージ３０２の移動させることで、マスクステージ３０２に固定されているＥＵＶマスク基板６０１のパターン全てを照明することが可能となる。ＥＵＶマスクのパターン情報を有する反射ＥＵＶ光は、マスクステージ３０２に同期して移動するウェハステージ３０４上のウェハ３００に形成される１チップ３０１の第１の露光エリアに縮小転写される。かかる動作を繰り返し、ＥＵＶマスク基板６０１に形成された１チップ分のパターンが、ウェハ３００の複数チップ分の領域に露光転写される。
【００３８】
ＥＵＶ露光装置でウェハに転写されるパターンの寸法と、マスク検査装置６００で検出されるパターンの寸法とを合わせるためには、ＥＵＶマスクに対するＥＵＶ光の入射方向とパターンの配置方向との関係を合わせて、ＥＵＶマスクの吸収体膜１６の影の影響を考慮すれば良いことになる。そして、ＥＵＶ露光装置内において、ＥＵＶ光は、ＥＵＶマスク面の垂線に対して６度程度の角度で入射・出射し、かつＥＵＶ光がマスクを照明する領域が進む方向と、マスクステージ３０２及びウェハステージ３０４の移動方向は平行になる。そこで、実施の形態１では、ＥＵＶ露光装置におけるＥＵＶマスク基板６０１の配置方向と、ＥＵＶマスク基板６０１を配置するマスクステージ３０２の移動方向と、の関係を利用する。
【００３９】
実施の形態１では、ＥＵＶ露光装置におけるＥＵＶマスク基板６０１の配置方向と、ＥＵＶマスク基板６０１を配置するマスクステージ３０２の移動方向と、の関係がわかる情報を示す露光機情報を識別する識別子（ＩＤ）パターン（識別パターン）をＥＵＶマスク基板６０１のパターン形成エリアの外に形成しておく。図３の例では、例えば、ＩＤパターン４０を予め被検査対象となるＥＵＶマスク基板６０１のガラス基板１１側面に形成しておく。なお、ＩＤパターン４０は、ＥＵＶマスク基板６０１のガラス基板１１側面に限らず、ＥＵＶマスクのパターン面の露光エリア外側の周辺部や、ガラス基板１１裏面に、予め形成してもよい。ＩＤパターン４０として、例えば、バーコード、或いはＱＲコード（登録商標）が用いられると好適である。但し、これに限るものではない。その他の図形パターンであっても構わない。
【００４０】
ＩＤパターン読み取り及び露光情報解釈工程（Ｓ１０２）として、取得機構は、ＥＵＶ露光装置におけるＥＵＶマスク基板６０１の配置方向と、ＥＵＶマスク基板６０１を配置するマスクステージ３０２の移動方向と、の関係がわかる情報を示す露光機情報を取得する。具体的には、以下のように動作する。搬出入口６４４にＥＵＶマスク基板６０１が配置されると、読取装置６２１は、ＥＵＶマスク基板６０１からＩＤパターン４０を読み取る。ＩＤ取得回路６１５は、読み取られたＩＤパターン４０を読取装置６２１から入力し、取得する。そして、ＩＤ取得回路６１５は、読み取られたＩＤパターン４０を解釈することにより露光機情報を取得する。ＩＤ取得回路６１５と読取装置６２１は、取得機構の一例である。なお、露光装置ではＥＵＶマスク基板６０１に対するＥＵＶ光の入射・反射の方向を含む面に垂直で、かつＥＵＶマスク基板６０１のパターン面と平行な方向に、固定されたＥＵＶ光の光軸に対して、ＥＵＶ光をマスク全面に照射するように、ＥＵＶマスク基板６０１上をスキャンする。
【００４１】
マスク基板アライメント工程（Ｓ１０４）として、搬出入口６４４に配置されたＥＵＶマスク基板６０１は、読取装置６２１によってＩＤパターン４０が読み込まれた後、ＥＵＶマスク基板６０１の配置方向が合わせられる。具体的には、検査室６０３内でのＥＵＶ光５１３のＥＵＶマスク基板６０１に対する入射方向とＥＵＶマスク基板６０１の配置方向とがＥＵＶ露光装置内でのＥＵＶ光のＥＵＶマスク基板６０１に対する入射方向とＥＵＶマスク基板６０１の配置方向との関係に合うように、図示されていない回転ステージより向きが調整される。その後、ゲートバルブ６３２を開け、搬送ロボット６４３によりＬ／Ｌチャンバ６３０内の支持部材上に搬送される。そして、ゲートバルブ６３２を閉めた後、Ｌ／Ｌチャンバ６３０内は図示しない真空ポンプで真空雰囲気にされる。次に、Ｌ／Ｌチャンバ６３０内の支持部材上に配置されたＥＵＶマスク基板６０１は、ゲートバルブ６３４を開けた後、搬送ロボット６４１によりロボットチャンバ６２６を介してアライメントチャンバ６２７内のステージに搬送される。そして、ＥＵＶマスク基板６０１は、最終的な位置の微調整のためにアライメントされる。次に、アライメントチャンバ６２７内のステージ上に配置されたＥＵＶマスク基板６０１は、ゲートバルブ６３６を開けた後、搬送ロボット６４１によりロボットチャンバ６２６を介して検査室６０３内に搬入される。
【００４２】
マスク基板配置工程（Ｓ１０６）として、搬送ロボット６４１は、アライメントされたＥＵＶマスク基板６０１をＸＹステージ６０５に配置する。ＸＹステージ６０５は、ＥＵＶマスク基板６０１に設けられたパターンを検査する際の検査光の入射方向と被検査基板となるＥＵＶマスク基板６０１の配置方向との関係を、露光装置内でのＥＵＶマスク基板６０１に対するＥＵＶ光の入射方向とＥＵＶマスク基板６０１の配置方向との関係に合わせるように、ＥＵＶマスク基板６０１を配置する。
【００４３】
画像取得（スキャン）工程（Ｓ１０８）として、検査画像取得機構６５０（画像取得機構）は、ＥＵＶマスク基板６０１に設けられたパターンを検査する際の検査光のＥＵＶマスク基板６０１に対する入射方向とＥＵＶマスク基板６０１の配置方向の関係を、ＥＵＶ露光装置内でのＥＵＶマスク基板６０１に対するＥＵＶ光の入射方向とＥＵＶマスク基板６０１の配置方向との関係に合わせた状態で、検査光となるＥＵＶ光５１３をＥＵＶマスク基板６０１に入射し、ＥＵＶマスク基板６０１から反射された反射検査光となるＥＵＶ光５１５を検出することにより、パターンの光学画像を取得する。
【００４４】
図６は、実施の形態１における検査領域を説明するための図である。図６において、ＥＵＶマスク基板６０１の例えば、４つの角に対応して、４つのアライメントマーク６５７が形成されている。ＥＵＶマスク基板６０１には、図示しない描画装置によってかかる複数のアライメントマーク６５７により位置決めされたチップパターンがパターン形成エリア１３内に形成されている。まず、各アライメントマーク６５７の位置を基準に、パターン中心座標Ｐ０を設定する。図６において、ＥＵＶマスク基板面６０１に形成されたチップパターンの画像を取得する場合に、ＥＵＶマスク基板面６０１のパターン形成領域１３をＥＵＶ光５１３で照射可能なサイズでｙ方向に短冊状に複数のストライプ領域１５に分割する。そして、ＸＹステージ６０５を移動させながら、ストライプ領域１５毎に、各ストライプの回折画像を取得していく。そして、かかるストライプの回折画像をｘ方向に例えばｙ方向と同サイズで複数のフレーム領域１７に分割し、フレーム領域１７単位で参照画像と比較する。そのため、画像比較の際のアライメントは、同じフレーム領域１７の画像同士で行うことになる。そのため、各フレーム領域の中心位置（座標中心）Ｐ１を演算する。各フレーム領域１７の中心座標Ｐ１は、パターン中心座標Ｐ０からのベクトル座標によって設定される。検査画像の取得の仕方について、以下、具体的動作を説明する。
【００４５】
検査画像取得機構６５０は、ＸＹステージ６０５を移動させながら、ストライプ領域１５毎に、各ストライプに含まれる回折画像を取得する。具体的には、以下のように動作する。まず、ステージ制御回路６１４は、検出器５０６（ＥＵＶ光検出器）にて反射したＥＵＶ光５１５の信号を得る場合に、ＥＵＶマスク基板６０１のパターン形成領域１３にＥＵＶ光５１３が照射されるようにＸＹステージ６０５を移動させる。そして、光源５００から発生されたコヒーレントなＥＵＶ光を、少なくとも２枚の多層膜ミラーで構成される反射光学系を用いてＥＵＶマスク基板６０１のパターンの形成領域１３にＥＵＶ光を選択的に照射する。具体的には、以下のように動作する。ミラー５０２，５０４といったＥＵＶ光の方向とスポットサイズ（ＥＵＶ光５１３で照射可能なサイズ）を調整可能な反射光学系は、ＥＵＶ光源５００から発生されたコヒーレントなＥＵＶ光５１３を、ＥＵＶマスク基板６０１のパターンの形成領域１３に導いて、ＥＵＶ露光装置と同じＥＵＶマスク基板６０１に垂直な垂線に対して５．５〜６．５度の角度のうち予め決められたれ角度で斜め照射するために、２枚の多層膜ミラーで構成された反射光学系を通してＥＵＶ光５１３を照射する。さらに具体的には、検査画像取得機構６５０は、ＥＵＶマスク基板６０１面と平行に入射された、光源５００からのコヒーレントなＥＵＶ光５１３を、ミラー５０２によって反射し、さらに、ミラー５０４によって反射して、予め設定された角度（ＥＵＶマスクに垂直な垂線に対して５．５〜６．５度の角度のうち予め決められたれ角度）で、ＸＹステージ６０５によって移動しているＥＵＶマスク基板６０１に入射する。ＥＵＶ光５１３の照射に起因してＥＵＶマスク基板６０１から（垂直な垂線に対して５．５〜６．５度のうち入射光の角度と垂線に対して対称な角度に）反射されたＥＵＶ光５１５を、検出器５０６によって検出する。言い換えれば、検出器５０６（ＥＵＶ光検出器）は、予め決められた入射角度でＥＵＶマスク基板６０１表面を照明することによってＥＵＶマスク基板６０１表面から反射したＥＵＶ光５１５を検出する。かかる場合に、検出器５０６は、パターン形成領域１３で反射するＥＵＶ光を検出する。
【００４６】
図７は、実施の形態１におけるＥＵＶマスク基板と検査光の入射方向との関係の一例を示す図である。図７の例では、ＥＵＶマスク基板６０１の基準となる配置方向（例えば紙面上向き）に対して、チップパターンとして、紙面横向きに延びるラインアンドスペースパターンが示されている。また、ＥＵＶ露光装置内でのＥＵＶマスク基板６０１に対するＥＵＶ光の入射方向が、ＥＵＶマスク基板６０１の基準となる配置方向に対して直交する方向であれば、マスク検査装置６００内において、同様に、ＥＵＶ光５１３（検査光）のＥＵＶマスク基板６０１に対する入射方向が、ＥＵＶマスク基板６０１の基準となる配置方向に対して直交する方向になるように、ＸＹステージ６０５のスキャン動作が進められる。これにより、ＥＵＶ光５１３が、１次元パターンの延びる方向に平行に入射される。よって、図７の例では、影の影響が小さい条件となる。なお、ＥＵＶマスク基板６０１の基準となる配置方向（例えば紙面上向き）に対して、チップパターンとして、紙面上向きに延びるラインアンドスペースパターンが配置される場合、ＥＵＶ光５１３が、１次元パターンの延びる方向に直交する方向に入射されることになる。その場合、影の影響が大きい条件となることは言うまでもない。
【００４７】
検出器５０６によって検出されたＥＵＶ光５１５の検出データ（測定画像）は、測定順に検出回路６０６に出力される。検出回路６０６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、パターンメモリ６２３に格納される。このようにして、検査画像取得機構６５０は、ＥＵＶマスク基板６０１上に形成されたチップパターンの各ストライプの回折画像を順に取得する。なお、設計データ上、パターンが存在しないストライプ領域については、画像取得動作を省略して、次のストライプ領域に進めばよい。ここで、上述したように、コヒーレントなＥＵＶ光を検査光として使って撮像されたストライプの画像は、ＥＵＶマスク基板６０１上のパターンで回折・干渉しているため、得られた回折画像から直接パターンのエッジの位置を正確に知ることは非常に困難となる。よって、検出器６０６は、パターン情報を含むＥＵＶ光５１５として、回折光を検出する。そのため、検出される像は、図形パターンの形状を特定できる実空間像ではなく、回折像として得られる。そして、各ストライプ画像（ストライプ回折画像）のデータは、位置回路６０７からの各ストライプの位置を示す情報と共に、比較回路６０８に転送される。位置回路６０７（位置特定部）は、パターンの中心座標Ｐ１と、レーザ測長システム１２２によって測定された、ステージ制御回路６１４（ステージ制御部）による制御により移動させられたＸＹステージ６０５のステージ位置情報とから、ＥＵＶ光が照射されている場所（位置）を特定する。かかる照射位置がＥＵＶ光の検出データの位置情報となる。図６に示すように、フレーム回折画像（検出回折画像）の中心座標Ｐ１と、ＥＵＶ光５１３で照射して得られる各ストライプ内の検出データ（回折像）とを結びつけることで、かかる中心座標Ｐ０に対するＥＵＶマスクのパターン全体を複数の回折像として再構築することが可能になる。
【００４８】
図８は、実施の形態１における比較回路の内部構成を示すブロック図である。図８において、比較回路６０８内には、磁気ディスク等の記憶装置６６１，６６２，６６４、フレーム画像作成部６６６、比較処理部６６７、及び欠陥位置演算部６６８が配置される。フレーム画像作成部６６６、比較処理部６６７、及び欠陥位置演算部６６８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。フレーム画像作成部６６６、比較処理部６６７、及び欠陥位置演算部６６８に入出力される情報および演算中の情報は図示しないメモリ、或いはメモリ１１８にその都度格納される。
【００４９】
比較回路１０８に入力されたストライプ回折画像データ（ストライプデータ）は、記憶装置６６１に格納される。比較回路６０８（比較部）は、取得された光学画像を所定の参照画像と比較する。言い換えれば、検出されたＥＵＶ光による回折像のパターン像と、パターンの設計データから演算されるＥＵＶ光が照射された場所におけるパターンの回折像を参照画像として、比較する。
【００５０】
フレーム画像作成工程（Ｓ１１４）として、フレーム画像作成部６６６は、記憶装置６６１からストライプ回折画像データを読み出し、各フレーム領域１７の中心座標Ｐ１に対応するフレーム領域毎のフレーム回折画像（検出回折画像）を作成する。ＥＵＶマスク基板６０１上のフレーム領域１７に合わせて必要な検出データを読み出すことで、中心座標をＰ１とするフレーム領域１７のフレーム回折画像を取得することが可能となる。作成されたフレーム回折画像は、記憶装置６６４に格納される。
【００５１】
参照回折画像作成工程（Ｓ１２０）として、参照画像作成回路６１２は、比較検査に使用される２次元図形で構成されるパターンデータから演算されるＥＵＶ光が照射された場所におけるパターンの回折像を参照画像として作成する。言い換えれば、参照画像作成回路６１２は、ＥＵＶマスク基板６０１にチップパターンを形成する基になった設計データに基づいて、フレーム領域１７毎に、参照回折画像を作成する。作成されたフレーム回折画像は、記憶装置６６４に格納される。ここで、設計パターンデータに定義される図形は、例えば図形表現に使用される最小単位（アドレスユニットとも呼ばれる）で２値化されて表現された図形データが格納されている。具体的には、以下のように動作する。まず、記憶装置６０９から制御計算機６１０を通して設計パターンデータを読み出し、読み出された設計パターンデータに定義されたフレーム毎に２値化表現された図形パターンをフーリエ変換して、フレーム領域１７毎の回折像を作成する。作成された参照回折画像の画像データは比較回路６０８に出力される。比較回路６０８に入力された参照回折画像の画像データは、記憶装置６６２に格納される。
【００５２】
比較工程（Ｓ１３０）として、比較処理部６６７（比較部）は、検出器５０６で取得された回折画像と、設計データを元に参照画像作成回路６１２で作成された参照回折画像とを比較する。具体的には、比較処理部６６７は、演算されたフレーム領域位置における検出されたＥＵＶ光５１５によるフレーム回折画像（パターン像）と、対応する位置にある設計データを元に作成された参照回折画像（参照画像）とを比較する。既に、複数のアライメントマーク２１７の位置に基づいて取得されたフレーム回折画像と参照回折画像の中心座標Ｐ１同士を合わせれば、具体的な図形パターンのエッジ位置等が画像から取得できなくても、高精度に回折画像同士の位置合わせ（アライメント）ができる。
【００５３】
フレーム領域１７中のパターンに欠陥が存在すると、検出されるフレーム回折画像（検出回折画像）では、欠陥１９を含む領域をＥＵＶ光５１３で照射した場合、欠陥１９による回折が生じるため、欠陥１９がない場合とは異なる回折画像が得られる。比較処理部６６７は、所定の判定条件に従って所定のサンプリング間隔毎に両者を比較し、例えば欠陥の有無を判定する。判定条件としては、例えば、所定のアルゴリズムに従って所定のサンプリング間隔毎に両者を比較し、欠陥の有無を判定する。例えば、両強度値の差分が判定閾値より大きいかどうかを判定し、大きい個所があれば、欠陥があると判定する。
【００５４】
欠陥位置演算工程（Ｓ１３２）として、欠陥位置演算部６６８は、欠陥有りと判定されたフレーム回折画像（検出回折画像）を特定する。図６に示すように、フレーム回折画像（検出回折画像）の中心座標Ｐ１はわかっているが、このフレーム回折画像は、フーリエ空間上で欠陥の有無を示すものであり、実空間でどこにどのような欠陥が形成されるかという情報とは直接結びつけるためには、さらなる演算が必要になる。具体的には、欠陥１９を含むフレーム回折画像及び必要に応じてその周辺の画像を用いて、逆フーリエ変換を行い、実空間像を回復する必要がある（タイコグラフィ技術）。そして、実空間像から欠陥１９を特定すればよい。
【００５５】
欠陥を含むフレームについて、すでに取得済みの回折画像や改めて取得したＥＵＶ回折画像を元に、タイコグラフィ技術等を用いて、実パターンが認識可能な欠陥個所の実空間像を作成し、確認すればよい。具体的には、スポットサイズの半分のサイズのフレーム単位で回折画像を取得するように、ＥＵＶマスク基板を走査する。そして、得られた検出領域が重なり合うＥＵＶ回折像の強度データをモデル化された複素透過関数に当てはめ、フーリエ変換と逆フーリエ変換の反復位相回復計算を行うことで、パターンのエッジ位置等が認識可能な実空間像を作成すればよい。
【００５６】
以上のように、実施の形態１のマスク検査装置６００によれば、ＥＵＶリソグラフィにおける反射光学系を利用した露光装置で、ＥＵＶマスクに描かれたパターンと、ＥＵＶマスクに対して入射するＥＵＶ光の向きとの関係から生じる寸法変動を考慮して、遮光体パターンが描かれたＥＵＶマスク基板６０１の検査ができる。
【００５７】
次に、ＥＵＶ露光装置で既にＥＵＶマスク基板６０１のパターンが露光転写されたウェハ等の基板の検査について説明する。なお、電子ビームとして、マルチビームを用いる場合を説明するが、これに限るものではない。シングルビームを用いる検査装置の場合にも適用できる。
【００５８】
図９は、実施の形態１における電子ビーム検査装置の構成の一例を示す構成図である。図９において、電子ビームを用いて、基板１０１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９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。
【００５９】
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、既にＥＵＶ露光によりパターンが露光されたシリコンウェハ等の半導体基板が含まれる。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は、例えば、パターン形成面を上側に向けてステージ１０５に配置される。また、ステージ１０５上には、検査室１０３の外部に配置されたレーザ測長システム１２２から照射されるレーザ測長用のレーザ光を反射するミラー２１６が配置されている。マルチ検出器２２２は、電子ビームカラム１０２の外部で検出回路１０６に接続される。
【００６０】
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、スキャン方向設定回路１２９、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。
【００６１】
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、例えばステッピング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。
【００６２】
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１４８を介して偏向制御回路１２８により制御される。
【００６３】
電子銃２０１には、図示しない高圧電源回路が接続され、電子銃２０１内の図示しないフィラメント（カソード）と引出電極（アノード）間への高圧電源回路からの加速電圧の印加と共に、別の引出電極（ウェネルト）の電圧の印加と所定の温度のカソードの加熱によって、カソードから放出された電子群が加速させられ、電子ビーム２００となって放出される。
【００６４】
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。
【００６５】
図１０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１０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１０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。
【００６６】
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。
【００６７】
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１０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。
【００６８】
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。対物レンズ２０７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、制限アパーチャ基板２１３の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板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、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た、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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。そのため電子の侵入方向によって電子に作用する力の向きを変化させることができる。ビームセパレーター２１４に上側から侵入してくるマルチ１次電子ビーム２０には、電界による力と磁界による力が打ち消し合い、マルチ１次電子ビーム２０は下方に直進する。これに対して、ビームセパレーター２１４に下側から侵入してくるマルチ２次電子ビーム３００には、電界による力と磁界による力がどちらも同じ方向に働き、マルチ２次電子ビーム３００は斜め上方に曲げられ、マルチ１次電子ビーム２０から分離する。
【００７２】
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、エネルギーの高い反射電子はビームセパレーター２１８でフィルタリングして残った２次電子が投影されても良い。マルチ検出器２２２は、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、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１０ｉ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。
【００７３】
図１１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１１において、半導体基板（ウェハ）となる基板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、ＥＵＶマスク基板６０１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ＥＵＶ露光装置（ＥＵＶスキャナー）によって転写されている。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。
【００７４】
図１２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１２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（個々のビームによるスキャン領域の重なり）分狭くしたサイズに設定すると好適である。図１１及び図１２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、各照射領域内の２次電子画像取得時に、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。
【００７５】
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。
【００７６】
ここで、ステージ１０５が連続移動しながらマルチ１次電子ビーム２０を基板１０１に照射する場合、マルチ１次電子ビーム２０の照射位置がステージ１０５の移動に追従するように主偏向器２０８によって一括偏向によるトラッキング動作が行われる。そのため、マルチ２次電子ビーム３００の放出位置が、ステージ１０５の動作に応じて、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。
【００７７】
ここで、基板１０１に形成されるパターンは、ＥＵＶリソグラフィで形成されたパターンであるため、通常、パターンの線幅寸法が小さい。そのため、パターン形状を正確に把握するためには、より多くのパターンエッジ情報が必要となる。
【００７８】
図１３は、実施の形態１における電子ビームのスキャン方向とパターンの配置向きとの関係を示す図である。図１３において、電子ビームのスキャン方向に対して、パターンが平行に延びるパターンである場合、エッジを横切るビームが少ないので、形状変化や材料の変化に伴う２次電子情報（エッジ情報）は少なくなる。これに対して、電子ビームのスキャン方向に対して、パターンが直交する方向に延びるパターンである場合、エッジを横切るビームが多いので形状変化や材料変化に伴うコントラストが得られるため、２次電子情報（エッジ情報）は多くなる。ラインアンドスペースパターンのような１次元パターンであれば、特に、エッジ情報の差が顕著に異なってくる。よって、パターンが直交する方向に電子ビームをスキャンすることが望ましい。一方、ＥＵＶ露光装置では、上述した影の影響（マスク３Ｄ効果）を避けてパターンの解像性を向上させるために、１次元パターンをマスクステージ３０２とウェハステージ３０４の移動方向（ステージスキャン方向）に平行に延びるように配置することが予想される。よって、ウェハ等の基板１０１には、マスクステージ３０２とウェハステージ３０４の移動方向（ステージスキャン方向）に平行な方向に延びる１次元パターンが転写されるものと予想される。そこで、検査装置１００においても、上述したＥＵＶ露光装置におけるＥＵＶマスク基板６０１の配置方向と、ＥＵＶマスク基板６０１を配置するマスクステージ３０２の移動方向と、の関係がわかる情報を示す露光機情報が利用できる。但し、基板１０１は半導体装置の製品そのものであり、複数層の回路が積層される。そのため、１層分の１チップのパターン検査のために、基板１０１自体に、上述したＩＤパターン４０を形成するのは難しい。そこで、実際の形態１では、ＥＵＶマスク基板６０１に形成されたパターンのパターンデータとなる設計データに露光機情報を付加して利用する。以下、具体的に説明する。
【００７９】
図１４は、実施の形態１における電子ビーム検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図１４において、実施の形態１における電子ビーム検査方法は、露光機情報入力及び記憶工程（Ｓ２０２）と、スキャン方向設定工程（Ｓ２０４）と、基板アライメント工程（Ｓ２０６）と、２次電子画像取得工程（Ｓ２１０）と、参照画像作成工程（Ｓ２１４）と、位置合わせ工程（Ｓ２２０）と、比較工程（Ｓ２２２）と、いう一連の工程を実施する。
【００８０】
露光機情報入力及び記憶工程（Ｓ２０２）として、ＥＵＶ露光装置における基板１０１（試料）の配置方向と、基板１０１を配置するウェハステージ３０４（試料ステージ）の移動方向と、の関係がわかる情報を示す露光機情報が付加された、パターンの設計データを検査装置１００の外部から入力し、記憶装置１０９に記憶する。ここでのＥＵＶ露光装置は、パターンが形成されたＥＵＶマスク基板６０１に所定の方向からＥＵＶ光を入射し、ＥＵＶマスク基板６０１から反射された反射ＥＵＶ光を用いてパターンを基板１０１に露光転写したＥＵＶ露光装置である。また、ここでのＥＵＶ露光装置は、ＥＵＶ光のＥＵＶマスク基板６０１に対する入射・反射の方向を含む面に垂直で、かつＥＵＶマスク基板のパターン面と平行な方向にＥＵＶ光でＥＵＶマスク基板６０１上をスキャンする。
【００８１】
スキャン方向設定工程（Ｓ２０４）として、スキャン方向設定回路１２９（設定部）は、記憶装置１０９から設計データに付加された露光機情報を読み出し、露光機情報に示される関係に基づいて、マルチ１次電子ビーム２０（電子ビーム）のスキャン方向を設定する。
【００８２】
図１５は、実施の形態１におけるＥＵＶマスク基板と検査光の入射方向との関係の一例を示す図である。図１５の例では、ＥＵＶマスク基板６０１の基準となる配置方向（例えば紙面上向き）に対して、チップパターンとして、紙面横向きに延びるラインアンドスペースパターンが示されている。そして、ラインアンドスペースパターンの延びる方向に対して平行にマスクステージ３０２が移動する場合を示している。かかる場合、ウェハステージ３０４の移動方向についても基板１０１上に転写されたラインアンドスペースパターンの延びる方向と平行になる。よって、ＥＵＶ露光装置における基板１０１（試料）の配置方向と、基板１０１を配置するウェハステージ３０４（試料ステージ）の移動方向と、の関係がわかれば、基板１０１に転写されたパターンの向きがわかる。よって、微細な１次元パターンが転写された基板１０１（試料）の配置方向に対してウェハステージ３０４（試料ステージ）の移動方向に直交する方向がマルチ１次電子ビーム２０のスキャン方向にすればよいことがわかる。設計データを解析して、わざわざパターンの向きを計算しなくても、かかる情報から簡単に基板１０１の配置位置に対するスキャン方向を割り出すことができる。
【００８３】
なお、ＥＵＶ露光装置における基板１０１（試料）の配置方向と、基板１０１を配置するウェハステージ３０４（試料ステージ）の移動方向と、の関係は、図１５に示すように、ＥＵＶ露光装置におけるＥＵＶマスク基板６０１の配置方向と、ＥＵＶマスク基板６０１を配置するマスクステージ３０２の移動方向と、の関係からもわかる。よって、露光機情報として、ＥＵＶ露光装置におけるＥＵＶマスク基板６０１の配置方向と、ＥＵＶマスク基板６０１を配置するマスクステージ３０２の移動方向と、の関係を示す情報であっても構わない。
【００８４】
マルチ１次電子ビーム２０（電子ビーム）を設定されたスキャン方向にスキャンする仕方として、予め決めておいたスキャン方向が、設定されたスキャン方向になるように、基板１０１の配置方向を調整する方法がある。或いは、予め決めておいた基板１０１の配置方向に対して、偏向器２０８にて図１２に示すスキャン方向から設定されたスキャン方向になるように、マルチ１次電子ビーム２０の移動方向を調整する方法がある。予め決めておいたスキャン方向が、設定されたスキャン方向になるように、基板１０１の配置方向を調整する場合、基板アライメント工程（Ｓ２０６）を実施する。偏向器２０８にてスキャン方向を変更する場合には、スキャン方向に合わせるための基板アライメント工程（Ｓ２０６）は実施しなくても構わない。
【００８５】
基板アライメント工程（Ｓ２０６）として、予め決めておいたスキャン方向が、設定されたスキャン方向になるように、基板１０１の配置方向を調整する。具体的には、ステージ１０５を回転させることで、基板１０１の配置方向を変える。或いは、基板１０１を検査室１０３から搬出して、図示しないアライメントチャンバ等で向きを調整した後に、検査室１０３に搬入してステージ１０５に載置する。或いは、基板１０１を検査室１０３に搬入する前に、または搬入動作中に、スキャン方向設定行程（Ｓ２０４）を行って、基板１０１をステージ１０５に載置する前に、図示しないアライメントチャンバ等で向きを調整しても好適である。
【００８６】
２次電子画像取得工程（Ｓ２１０）として、画像取得機構１５０は、設定されたスキャン方向にマルチ１次電子ビーム２０（電子ビーム）で基板１０１上をスキャンして、基板１０１上に露光転写されたパターンのパターン画像を取得する。画像取得機構１５０は、複数の図形パターンが形成された基板１０１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、エネルギーの高い反射電子はビームセパレーター２１８でフィルタリングして、残った２次電子が投影されても良い。
【００８７】
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。
【００８８】
参照画像作成工程（Ｓ２１４）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、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、マルチ検出器２２２を介して得られる２次電子の検出データから生成される２次電子画像を構成するピクセルサイズと同じか、それよりも小さい量子化寸法のグリッドで表現される図形パターンに変換して、図形パターンを２値ないしは多値の重みを有するグリッドを単位とするマス目で構成されたイメージデータに変換する。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
図１６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１６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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
位置合わせ工程（Ｓ２２０）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。
【００９６】
比較工程（Ｓ２２２）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。
【００９７】
或いは、多く得られたエッジ情報を使ってパターンの輪郭線を特定し、輪郭線同士を比較しても良い。輪郭線同士の差が判定閾値Ｔｈよりも大きければ欠陥と判定する。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
位置合わせ工程（Ｓ２２０）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。
【０１０１】
比較工程（Ｓ２２２）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：所定の画像の他の一例））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。エッジ情報が多く得られるので、高精度に比較ができる。
【０１０２】
或いは、多く得られたエッジ情報を使ってパターンの輪郭線を特定し、輪郭線同士を比較しても良い。輪郭線同士の差が判定閾値Ｔｈよりも大きければ欠陥と判定する。
【０１０３】
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。
【０１０４】
以上のように、実施の形態１によれば、電子ビームを用いて、ＥＵＶ露光装置で既に基板１０１に転写されたパターンを高精度に検査できる。
【０１０５】
以上の説明において、「〜回路」と記載したものは、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。また、プログラムを用いる場合、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る。例えば、位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、及びスキャン方向設定回路１２９等の各回路は、処理回路を有する。同様に、位置回路６０７、比較回路６０８、参照画像作成回路６１２、ステージ制御回路６１４、ＩＤ取得回路６１５、搬送制御回路６１６、ミラー制御回路６２４、及び検出器駆動制御回路６２８等の各回路は、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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。例えば、検査装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
【０１０８】
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スク検査装置、電子ビーム検査装置、マスク検査方法、及び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】
【０１０９】
１０  １次電子ビーム
１１  ガラス基板
１２  多層膜
１３  パターン形成領域
１４  キャップ膜
１５  ストライプ領域
１６  吸収体膜
１７  フレーム領域
１８  反射防止膜
１９  欠陥
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
４０  ＩＤパターン
４２，４４  領域
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
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
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
１２９  スキャン方向設定回路
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  電磁レンズ
２１２  一括ブランキング偏向器
２１３  制限アパーチャ基板
２０６  電磁レンズ
２０７  電磁レンズ
２０８  主偏向器
２０９  副偏向器
２１４  ビームセパレーター
２１６  ミラー
２１８  偏向器
２２４，２２６  電磁レンズ
２２２  マルチ検出器
３００  ウェハ
３０１  チップ
３０２  マスクステージ
３０４  ウェハステージ
３３０  検査領域
３３２  チップ
５００  光源
５０１  伝播路
５０２，５０４  ミラー
５０６  検出器
５１０  光学系
５１２，５１４，５１６  駆動ベース
５１３，５１５  ＥＵＶ光
５１７  ミラー
６００  マスク検査装置
６０１  ＥＵＶマスク基板
６０４  入射口
６０５  ＸＹステージ
６２６  ロボットチャンバ
６０２  検査チャンバ
６０３  検査室
６０６  検出回路
６０７  位置回路
６０８  比較回路
６０９  記憶装置
６１０  制御計算機
６１２  参照画像作成回路
６１４  ステージ制御回路
６１５  ＩＤ取得回路
６１６  搬送制御回路
６１７  モニタ
６１８  メモリ
６２０  バス
６２１  読取装置
６２２  レーザ測長システム
６２３  パターンメモリ
６２４  ミラー制御回路
６２７  アライメントチャンバ
６２８  検出器駆動制御回路
６３０  ロードロックチャンバ
６４１，６４３  搬送ロボット
６４２  駆動機構
６４４  搬出入口
６５０  検査画像取得機構
６５７  アライメントマーク
６６０  制御系回路
６６１，６６２，６６４  記憶装置
６６６  フレーム画像作成部
６６７  比較処理部
６６８  欠陥位置演算部
【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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【図１６】
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