(57)【要約】【目的】厳しい設置環境仕様に応じた客先での製造設備の増強を抑制すると共に、装置側での対応設備の増強を抑制可能なマルチ荷電粒子ビーム検査装置を提供する。【構成】検査装置１００は、２次電子画像取得機構の内部或いは周辺に配置され、複数の外乱要素を測定する複数のセンサ１０〜１８と、複数の外乱要素の外乱要素毎に、所定の期間内に、対応する閾値を超えた変動が元の状態に戻る第１のケースなのか、所定の期間を経過しても変動が元の状態に戻らない第２のケースなのか、を判定する外乱回路１４０と、取得された２次電子画像に対応する領域の参照画像を入力し、２次電子画像と参照画像とを比較する比較回路１０８と、を備え、２次電子画像取得機構１５０は、第２のケースにおける変動が生じた場合に、２次電子画像の取得動作を停止し、マルチ荷電粒子ビームの変動量を較正することを特徴とする。【選択図】図１
2018181407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチ荷電粒子ビームを基板に照射することに起因して前記基板から放出される反射電子を含む２次電子画像を取得する２次電子画像取得機構と、
前記２次電子画像取得機構の内部或いは周辺に配置され、複数の外乱要素を測定する複数のセンサと、
前記複数の外乱要素の外乱要素毎に、所定の期間内に、対応する閾値を超えた変動が元の状態に戻る第１のケースなのか、前記所定の期間を経過しても前記変動が元の状態に戻らない第２のケースなのか、を判定する判定部と、
取得された前記２次電子画像に対応する領域の参照画像を入力し、前記２次電子画像と前記参照画像とを比較する比較部と、
を備え、
前記２次電子画像取得機構は、前記第２のケースにおける変動が生じた場合に、前記２次電子画像の取得動作を停止し、前記マルチ荷電粒子ビームの変動量を較正することを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム検査装置。
【請求項２】
前記複数の外乱要素として、前記２次電子画像取得機構が設置される設置環境の温度、気圧、磁場、振動、及び音響のうち少なくとも１つが用いられることを特徴とする請求項１記載のマルチ荷電粒子ビーム検査装置。
【請求項３】
前記複数の外乱要素の外乱要素毎に、前記対応する閾値は、当該外乱要素の変動に起因する前記マルチ荷電粒子ビームのドリフト量に応じて設定されることを特徴とする請求項１又は２記載のマルチ荷電粒子ビーム検査装置。
【請求項４】
前記２次電子画像取得機構は、前記第１のケースにおける変動が生じた場合に、前記２次電子画像の取得動作を停止し、前記所定の期間が経過後に、前記マルチ荷電粒子ビームの変動量を較正することなしに、前記２次電子画像の取得動作を再開することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のマルチ荷電粒子ビーム検査装置。
【請求項５】
マルチ荷電粒子ビームを基板に照射することに起因して前記基板から放出される反射電子を含む２次電子画像を取得する工程と、
前記２次電子画像取得機構の内部或いは周辺における複数の外乱要素を測定する工程と、
前記複数の外乱要素の少なくとも１つに、対応する閾値を超える変動が生じた場合に、外乱要素毎に、所定の期間内に、前記変動が元の状態に戻る第１のケースなのか、前記所定の期間を経過しても前記変動が元の状態に戻らない第２のケースなのか、を判定する工程と、
前記第２のケースにおける変動が生じた場合に、前記２次電子画像の取得動作を停止し、前記マルチ荷電粒子ビームの変動量を較正する工程と、
取得された前記２次電子画像に対応する領域の参照画像を入力し、前記２次電子画像と前記参照画像とを比較する工程と、
を備え、
前記較正後に、前記２次電子画像の取得動作を再開することを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチ荷電粒子ビーム検査装置及びマルチ荷電粒子ビーム検査方法に関する。例えば、電子ビームを照射して放出されるパターン像の２次電子画像を取得してパターンを検査する検査装置及び方法に関する。
【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。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。
【０００３】
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。
【０００４】
検査手法としては、拡大光学系を用いて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所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学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、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学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ＣＡＤデータをマスクにパターンを描画する時に描画装置が入力するための装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計パターンデータ）を検査装置に入力して、これをベースに設計画像データ（参照画像）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる光学画像とを比較する「ｄｉｅ  ｔｏ  ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、検査対象基板はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。検査対象基板には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。検査対象基板を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで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。
【０００５】
上述したパターン検査装置では、レーザ光を検査対象基板に照射して、その透過像或いは反射像を撮像することにより、光学画像を取得する。これに対して、電子ビームによるマルチビームを検査対象基板に照射して、検査対象基板から放出される各ビームに対応する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、特許文献１参照）。
【０００６】
電子ビームを照射する場合、設置場所における磁場、温度、振動等の設置環境（外乱要素）が変化するとビームドリフトが生じてしまう。そのため、電子ビームを用いた描画装置や検査装置を客先に納入する前に、客先設置場所におけるこれらの設置環境仕様を予め定めておく必要がある。しかし、厳しい設置環境仕様を定めると客先の製造設備の増強およびそれに応じたコストが増大してしまう。逆に、緩い設置環境仕様を定めるとその分、装置側において対応設備の増強及びそれに伴うコストが増加してしまうといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２０８３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、電子ビームを用いてマスクやウェハにパターンを描画する描画装置においては、描画中に一時的であっても設置環境の変動に起因した描画性能の劣化が生じた場合、描画対象のマスク及びウェハの品質に直接的に影響を与えてしまう。そのため、品質が劣化したマスクやウェハは廃棄せざるを得ない。これに対して、既にパターン形成が終了しているマスクやウェハを検査する検査装置では、設置環境の変動によって一時的には検査結果に異常が生じるものの、測定対象物の品質自体が変わるわけではないので、検査のやり直しができるという描画装置にはないメリットがある。よってかかるメリットを活かしたコスト削減ができる手法が望まれている。
【０００９】
そこで、本発明の一態様は、厳しい設置環境仕様に応じた客先での製造設備の増強を抑制すると共に、装置側での対応設備の増強を抑制可能なマルチ荷電粒子ビーム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】
【００１０】
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム検査装置は、
マルチ荷電粒子ビームを基板に照射することに起因して基板から放出される反射電子を含む２次電子画像を取得する２次電子画像取得機構と、
２次電子画像取得機構の内部或いは周辺に配置され、複数の外乱要素を測定する複数のセンサと、
複数の外乱要素の外乱要素毎に、所定の期間内に、対応する閾値を超えた変動が元の状態に戻る第１のケースなのか、所定の期間を経過しても変動が元の状態に戻らない第２のケースなのか、を判定する判定部と、
取得された２次電子画像に対応する領域の参照画像を入力し、２次電子画像と参照画像とを比較する比較部と、
を備え、
２次電子画像取得機構は、第２のケースにおける変動が生じた場合に、２次電子画像の取得動作を停止し、マルチ荷電粒子ビームの変動量を較正することを特徴とする。
【００１１】
また、複数の外乱要素として、２次電子画像取得機構が設置される設置環境の温度、気圧、磁場、振動、及び音響のうち少なくとも１つが用いられる。
【００１２】
また、複数の外乱要素の外乱要素毎に、対応する閾値は、当該外乱要素の変動に起因するマルチ荷電粒子ビームのドリフト量に応じて設定されると好適である。
【００１３】
また、２次電子画像取得機構は、第１のケースにおける変動が生じた場合に、２次電子画像の取得動作を停止し、所定の期間が経過後に、マルチ荷電粒子ビームの変動量を較正することなしに、２次電子画像の取得動作を再開すると好適である。
【００１４】
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム検査方法は、
マルチ荷電粒子ビームを基板に照射することに起因して基板から放出される反射電子を含む２次電子画像を取得する工程と、
２次電子画像取得機構の内部或いは周辺における複数の外乱要素を測定する工程と、
複数の外乱要素の少なくとも１つに、対応する閾値を超える変動が生じた場合に、外乱要素毎に、所定の期間内に、変動が元の状態に戻る第１のケースなのか、所定の期間を経過しても変動が元の状態に戻らない第２のケースなのか、を判定する工程と、
第２のケースにおける変動が生じた場合に、２次電子画像の取得動作を停止し、マルチ荷電粒子ビームの変動量を較正する工程と、
取得された２次電子画像に対応する領域の参照画像を入力し、２次電子画像と参照画像とを比較する工程と、
を備え、
較正後に、２次電子画像の取得動作を再開することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一態様によれば、厳しい設置環境仕様に応じた客先での製造設備の増強を抑制すると共に、装置側での対応設備の増強を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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におけるマルチ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４】実施の形態１におけるスキャン動作の一例を説明するための概念図である。
【図５】実施の形態１におけるスキャン動作の細部の一例を説明するための概念図である。
【図６】実施の形態１における外乱回路の内部構成を示す構成図である。
【図７】実施の形態１における外乱変動の一例を説明するための図である。
【図８】実施の形態１における取得される２次電子画像の一例を示す図である。
【図９】実施の形態１におけるキャリブレーションの仕方を説明するための図である。
【図１０】実施の形態１における比較回路の内部構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。また、実施の形態では、複数の電子ビームにより構成されるマルチビームを用いた場合について説明するが、これに限るものではない。シングルビームを用いる場合でも適用できる。
【００１８】
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、マルチ荷電粒子ビーム検査装置の一例である。検査装置１００は、２次電子画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０（制御部）を備えている。２次電子画像取得機構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１３０、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、縮小レンズ２０５、ブランキング偏向器２０４、制限アパーチャ基板２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、及び検出器２２２が配置されている。
【００１９】
検査室１０３内には、少なくともＸＹ方向に移動可能なＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、検査対象となる複数のチップパターンが形成された基板１０１が配置される。基板１０１には、露光用マスクやシリコンウェハ等の半導体基板が含まれる。基板１０１は、例えば、パターン形成面を上側に向けて配置される。また、ＸＹ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、ＸＹステージ１０５上には、マルチビーム２０の照射位置の較正用にキャリブレーションマーク１０６が配置されている。また、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。
【００２０】
制御系回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路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、外乱回路１４０、ドリフト測定回路１４２、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、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。
【００２１】
また、ＸＹステージ１０５は、制御計算機１１０の制御の下にステージ制御回路１１４により制御されたステージ駆動機構１３０によって駆動される。ＸＹステージ１０５は、基板１０１の検査領域全面にマルチビーム２０を照射可能なストロークを移動する。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によって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。ＸＹ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、ＸＹ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ＸＹステージ１０５の位置を測長する。
【００２２】
検出器２２２は、ＸＹステージ１０５上方で、検出面がＸＹステージ１０５上に配置される基板１０１表面と光軸との交点に向かって配置される。例えば、検出面が、基板１０１表面と例えば１５°〜７５°の角度を持って斜めに配置される。より好ましくは、３０°〜６０°の角度を持って斜めに配置される。例えば、４５°の角度を持って斜めに配置される。
【００２３】
ここでは、一例として、１つの検出器２２２を示しているが、これに限るものではなく、さらに、多くの検出器を配置してもよい。
【００２４】
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内の図示しないカソードと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、所定のバイアス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、電子ビームとなって放出される。照明レンズ２０２、縮小レンズ２０５、及び対物レンズ２０７は、例えば電磁レンズが用いられ、共にレンズ制御回路１２４によって制御される。ブランキング偏向器２０４には、マルチビーム２０を一括して偏向することが可能な電極対が用いられ、ブランキング制御回路１２６によって制御される。偏向器２０８は、少なくとも４極の電極群により構成され、偏向制御回路１２８によって制御される。
【００２５】
２次電子画像取得機構１５０は、例えば、クリーンルーム等のユーザにより用意された設置環境３００内に配置される。一方、制御系回路１６０は、ユーザにより用意された制御室内に配置される。また、設置環境３００内における２次電子画像取得機構１５０の内部或いは周辺には、複数の外乱要素を測定する複数のセンサが配置される。図１の例では、設置環境３００内における２次電子画像取得機構１５０の周辺（電子ビームカラム１０２の外側）に、温度センサ１０、気圧センサ１２、磁気センサ１４、振動センサ１６、及び音響センサ１８が配置される。温度センサ１０、気圧センサ１２、磁気センサ１４、振動センサ１６、及び音響センサ１８により測定された結果は、外乱回路１４０に出力される。ここでは、設置環境３００に生じる外乱を測定すべく電子ビームカラム１０２の外側に各センサを配置した例を示しているが、電子ビームカラム１０２の内部で設置環境３００に生じる外乱を測定可能であれば、電子ビームカラム１０２の内部にセンサを配置する場合を排除するものではない。また、測定する外乱要素は、温度、気圧、磁場、振動、及び音響に限るものではない。その他の外乱要素であっても構わない。また、温度、気圧、磁場、振動、及び音響のすべてを測定する場合に限るものではない。外乱要素として、温度、気圧、磁場、振動、及び音響のうち少なくとも１つが用いられる場合であっても良い。
【００２６】
基板１０１が半導体基板の場合には、半導体基板に露光用マスクのマスクパターンを露光転写する際の基板上の露光イメージが定義された露光イメージデータが検査装置１００の外部から入力され、記憶装置１０９に格納される。基板１０１が露光用マスクの場合には、複数の図形パターンを基板１０１に形成するための元になる描画データ（設計データ）が検査装置１００の外部から入力され、記憶装置１０９に格納される。
【００２７】
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。
【００２８】
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）ｎ列×縦（ｙ方向）ｍ列（ｎ，ｍは一方が１以上の整数、他方が２以上の整数）の穴（開口部）２２が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。図２では、例えば、横縦（ｘ，ｙ方向）に３２×３２列の穴２２が形成される。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、マルチビーム２０が形成されることになる。ここでは、横縦（ｘ，ｙ方向）が共に２列以上の穴２２が配置された例を示したが、これに限るものではない。例えば、横縦（ｘ，ｙ方向）どちらか一方が複数列で他方は１列だけであっても構わない。また、穴２２の配列の仕方は、図２のように、横縦が格子状に配置される場合に限るものではない。例えば、縦方向（ｙ方向）ｋ段目の列と、ｋ＋１段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ａだけずれて配置されてもよい。同様に、縦方向（ｙ方向）ｋ＋１段目の列と、ｋ＋２段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ｂだけずれて配置されてもよい。或いは、その他の構成であってもよい。
【００２９】
図３は、実施の形態１におけるマルチ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３において実施の形態１におけるマルチビーム検査方法は、２次電子画像取得工程（Ｓ１００）と、参照画像作成工程（Ｓ１３０）と、比較工程（Ｓ２００）と、いった一連の工程を実施する。２次電子画像取得工程（Ｓ１００）では、その内部処理として、２次電子画像取得開始処理（Ｓ１０２）と、外乱検知処理（Ｓ１０４）と、２次電子画像取得停止処理（Ｓ１０６）と、判定処理（Ｓ１０８）と、キャリブレーション（較正）処理（Ｓ１１０）と、検査位置設定処理（Ｓ１１２）と、２次電子画像取得再開処理（Ｓ１１４）と、いった一連の処理を実施する。
【００３０】
２次電子画像取得工程（Ｓ１００）として、２次電子画像取得機構１５０は、マルチビーム２０を基板１０１に照射することに起因して基板１０１から放出される反射電子を含む２次電子画像を取得する。そのために、まずは２次電子画像の取得を開始する。
【００３１】
２次電子画像取得開始処理（Ｓ１０２）として、２次電子画像取得機構１５０は、２次電子画像の取得を開始する。２次電子画像取得機構１５０の動作について、以下、説明する。
【００３２】
電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直に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、矩形の複数の穴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、例えば矩形形状の複数の電子ビーム（マルチビーム）２０ａ〜ｅが形成される。
【００３３】
成形アパーチャアレイ基板２０３を通過したマルチビーム２０ａ〜ｅは、縮小レンズ２０５によって、縮小され、制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、ブランキング偏向器２０４によってブランキング制御される。ブランキング偏向器２０４によって一括偏向されたマルチビーム２０ａ〜ｅは、制限アパーチャ基板２０６の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２０６によって遮蔽される（ビームＯＦＦ）。一方、ブランキング偏向器２０４によって偏向されなかったマルチビーム２０は、図１に示すように制限アパーチャ基板２０６の中心の穴を通過する。かかるブランキング偏向器２０４による一括偏向によって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが制御される。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２０６を通過したマルチビーム２０により、１回分のショットのマルチビームが形成される。制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０は、対物レンズ２０７により基板１０１面に焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となり、偏向器２０８によって、制限アパーチャ基板２０６を通過した各ビーム（マルチビーム２０全体）が同方向に一括して偏向され、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。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的には成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。このように、電子ビームカラム１０２は、理想的には一度に２次元状のｎ×ｍ本のマルチビーム２０を基板１０１に照射する。基板１０１の所望する位置にマルチビーム２０が照射されたことに起因して基板１０１から放出される、マルチビーム２０の各ビームに対応する２次電子の束となる２次電子群３００は、検出器２２２に入射することによって検出される。言い換えれば、マルチビーム２０の各ビームについて、１本のビームが照射された基板１０１の１か所の位置から放出された２次電子群３００を検出器２２２によって検出する。
【００３４】
図４は、実施の形態１におけるスキャン動作の一例を説明するための概念図である。図４の例では、検査対象基板１０１が半導体ウェハである場合を示している。基板１０１の検査領域３０には、例えば、ｘ，ｙ方向に向かってアレイ状にそれぞれ所定の幅で複数のチップ３２（ダイ）が形成される。各チップ３２は、例えば、３０ｍｍ×２５ｍｍのサイズで基板１０１上に形成される。パターン検査は、チップ３２毎に実施されることになる。各チップ３２の領域は、例えば、一回のマルチビーム２０全体の照射で照射可能な照射領域３４と同じｘ，ｙ方向幅で複数の単位検査領域３３に仮想分割される。照射領域３４のサイズは、例えば、（基板面上のｘ方向のビーム間ピッチ×ｘ方向のビーム数）×（基板面上のｙ方向のビーム間ピッチ×ｙ方向のビーム数）で定義できる。
【００３５】
まず、ＸＹステージ１０５を移動させて、第１番目のチップ３２の４つ角のいずれか（例えば左上端）の単位検査領域３３の位置に一回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４が位置するように調整し、スキャン動作が開始される。実施の形態１では、例えば、ステップアンドリピート動作を繰り返すことで、照射領域３４を例えばｘ方向に照射領域３４の幅で順次ずらしながら各単位検査領域３３をマルチビーム２０により走査していく。ｙ方向に同じ段のｘ方向に並ぶすべての単位検査領域３３の走査が終了したら、ステージ位置をｙ方向に移動させて、ｙ方向に同じ次の段のｘ方向に並ぶ各単位検査領域３３をマルチビーム２０により同様に走査していく。かかる動作を繰り返し、１つのチップ３２の領域の走査が終了したら、ＸＹステージ１０５を移動させて、次のチップ３２の４隅のいずれか（例えば左上端）の単位検査領域３３の位置に一回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４が位置するように調整し、同様の動作を行う。かかる動作を繰り返すことで、すべてのチップ３２について走査していく。
【００３６】
なお、検査対象基板１０１が露光用マスクである場合には、マスクの検査領域（チップ領域）が照射領域３４と略同じｙ方向幅で短冊状の複数のストライプ領域に仮想分割される。そして、ストライプ領域毎に、同じストライプ領域内でｘ方向に照射領域３４をずらしながら、上述した内容と同様に、マルチビーム２０により走査していけばよい。
【００３７】
図５は、実施の形態１におけるスキャン動作の細部の一例を説明するための概念図である。図５では、ある１つの単位検査領域３３（照射領域３４）を走査する場合の一例を示している。図５において、単位検査領域３３は、例えば、マルチビームのビームサイズでメッシュ状の複数のメッシュ領域に分割される。かかる各メッシュ領域が、測定用画素３６（単位照射領域）となる。そして、１回のマルチビーム２０の照射で照射可能なビーム本数と同じ数の複数の測定用画素２８について、隣り合う測定用画素２８間のピッチがマルチビームの各ビーム間のピッチとなる。図５の例では、隣り合う４つの測定用画素２８で囲まれると共に、４つの測定用画素２８のうちの１つの測定用画素２８を含む正方形の領域で１つのサブ照射領域２９を構成する。図５の例では、各サブ照射領域２９は、４×４画素で構成される場合を示している。
【００３８】
１つの照射領域３４内には、ｘ，ｙ方向に（２次元状に）ｎ×ｍ個のサブ照射領域２９が配列されることになる。１つの単位検査領域３３にマルチビーム２０が照射可能な位置にＸＹステージ１０５を移動させたら、その位置でＸＹステージ１０５を停止させ、当該単位検査領域３３を照射領域３４として当該単位検査領域３３内を走査（スキャン動作）する。マルチビーム２０を構成する各ビームは、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、各ビームは、担当サブ照射領域２９内の同じ位置に相当する１つの測定用画素２８を照射することになる。図５の例では、各ビームは、１ショット目に担当サブ照射領域２９内の最下段の右から１番目の測定用画素３６を照射する。そして、偏向器２０８によってマルチビーム２０全体を一括してｙ方向に１測定用画素３６分だけビーム偏向位置をシフトさせ、２ショット目に担当サブ照射領域２９内の下から２段目の右から１番目の測定用画素３６を照射する。同様に、３ショット目に担当サブ照射領域２９内の下から３段目の右から１番目の測定用画素３６を照射する。４ショット目に担当サブ照射領域２９内の下から４段目の右から１番目の測定用画素３６を照射する。次に、偏向器２０８によってマルチビーム２０全体を一括して最下段の右から２番目の測定用画素３６の位置にビーム偏向位置をシフトさせ、同様に、ｙ方向に向かって、測定用画素３６を順に照射していく。かかる動作を繰り返し、１つのビームで１つのサブ照射領域２９内のすべての測定用画素３６を順に照射していく。１回のショットでは、成形アパーチャアレイ基板２０３の各穴２２を通過することによって形成されたマルチビームによって、最大で各穴２２と同数の複数のショットに応じた２次電子の束による２次電子群３００が一度に検出される。
【００３９】
以上のように、電子ビームカラム１０２は、複数の電子ビームにより構成されるマルチビーム２０を用いて、パターンが形成された基板１０１上を走査する。マルチビーム２０全体では、単位検査領域３３を照射領域３４として走査することになるが、各ビームは、それぞれ対応する１つのサブ照射領域２９を走査することになる。そして、ＸＹステージ１０５が停止した状態で、１つの単位検査領域３３の走査（スキャン）が終了すると、隣接する次の単位検査領域３３にステップ動作をして、ＸＹステージ１０５が停止した状態で、かかる隣接する次の単位検査領域３３の走査（スキャン）を行う。かかるステップアンドリピート動作を繰り返し、各チップ３２の走査を進めていく。マルチビーム２０のショットにより、その都度、照射された測定用画素３６から２次電子群３００が上方に放出され、検出器２２２にて検出される。検出器２２２は、放出された２次電子群３００を測定用画素３６毎（或いはサブ照射領域２９毎）に検出する。
【００４０】
検出器２２２によって検出された各測定用画素３６からの２次電子群３００の検出データは、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、１つのチップ３２分の検出データが蓄積された段階で、チップパターンデータとして、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。
【００４１】
以上のようにマルチビーム２０を用いて走査することで、シングルビームで走査する場合よりも高速にスキャン動作（測定）ができる。
【００４２】
なお、上述した例では、１画素３６毎にビームのＯＮ／ＯＦＦを行っている場合を説明したが、これに限るものではない。サブ照射領域２９毎に、同じサブ照射領域２９を対応する１つのビームが走査する間、連続ビームで走査しても構わない。言い換えれば、ステップ動作の間はビームＯＦＦにすればよい。
【００４３】
また、２次電子画像の取得動作は、ステップアンドリピート動作に限るものではない。ＸＹステージ１０５が連続移動する間に、順次、スキャン動作を行ってもよい。かかる場合には、偏向器２０８による偏向位置がステージの移動に追従するように偏向制御回路１２８が偏向位置の制御（トラッキング制御）を行えばよい。
【００４４】
ここで、２次電子画像の取得動作（スキャン動作）の最中に、設置環境３００内の温度、気圧、磁場、振動、及び音響の変動（外乱）が生じる場合がある。温度、気圧、磁場、振動、及び音響といった外乱要素の変動には、一定期間経過しても元に戻らないオフセット的な変動（ＤＣ変動）と、一定期間内に元に戻る瞬間的な変動（ＡＣ変動）の２種類に分類できる。例えば、温度、及び気圧の変動については、通常、ＤＣ変動が想定される。逆に、振動、及び音響の変動については、通常、ＡＣ変動が想定される。磁場の変動については、ＤＣ変動とＡＣ変動が想定される。ＤＣ変動が磁場の変動であれば、電子光学系におけるビーム軌道を静的に変動させて基板１０１面でのビーム位置変動（ドリフト）や、ビーム偏向形状の歪を引き起こす。ＤＣ変動が温度或いは気圧の変動であれば、検査装置１００の搭載部品及び／或いは検査対象基板１０１の形状を歪ませることにより見かけ上の位置変動（ドリフト）を引き起こす。他方、ＡＣ変動は、ビームを振動させ、ビームの解像度を劣化させる。そこで、実施の形態１では、２次電子画像の取得動作（スキャン動作）の間、各センサを使って、温度、気圧、磁場、振動、及び音響といった外乱要素の変動を所定のサンプリング周期でモニタリングする。実施の形態１では、２次電子画像取得開始処理（Ｓ１０２）前から、温度センサ１０、気圧センサ１２、磁気センサ１４、振動センサ１６、及び音響センサ１８は、該当する外乱要素の値を所定のサンプリング周期Δｔで測定する。例えば、１０ｍｓ〜１ｓ周期で測定される。サンプリング周期Δｔは、すべての外乱要素の測定において共通した値であっても良いし、外乱要素毎に異なる値を用いても良い。
【００４５】
外乱検知処理（Ｓ１０４）として、外乱回路１４２は、各センサからの信号を入力し、変動量を演算し、閾値を超える外乱要素を検知する。
【００４６】
図６は、実施の形態１における外乱回路の内部構成を示す構成図である。図６において、外乱回路１４２内には、磁気ディスク装置等の記憶装置７０，７１，７２，７３，７４，９０、変動演算部７５，７６，７７，７８，７９、判定部８０，８１，８２，８３，８４、及びＡＣ／ＤＣ判定部８５，８６，８７，８８，８９が配置される。変動演算部７５，７６，７７，７８，７９、判定部８０，８１，８２，８３，８４、及びＡＣ／ＤＣ判定部８５，８６，８７，８８，８９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。変動演算部７５，７６，７７，７８，７９、判定部８０，８１，８２，８３，８４、及びＡＣ／ＤＣ判定部８５，８６，８７，８８，８９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に記憶される。
【００４７】
温度センサ１０によって測定された温度データ（Ｔ）は、記憶装置７０に格納され、所定期間蓄積される。気圧センサ１２によって測定された気圧データ（Ｐ）は、記憶装置７１に格納され、所定期間蓄積される。磁気センサ１４によって測定された磁気データ（Ｇ）は、記憶装置７２に格納され、所定期間蓄積される。振動センサ１６によって測定された振動データ（Ｖ）は、記憶装置７３に格納され、所定期間蓄積される。音響センサ１８によって測定された音響データ（Ａ）は、記憶装置７４に格納され、所定期間蓄積される。
【００４８】
変動演算部７５は、測定毎に、記憶装置７０から温度データ（Ｔ）を読み出し、今回の測定値から前回の測定値を差し引いた差分ΔＴ（＝Ｔ（ｔ）−Ｔ（ｔ−Δｔ）を温度変動量として演算する。
【００４９】
変動演算部７６は、測定毎に、記憶装置７１から気圧データ（Ｐ）を読み出し、今回の測定値から前回の測定値を差し引いた差分ΔＰ（＝Ｐ（ｔ）−Ｐ（ｔ−Δｔ）を気圧変動量として演算する。
【００５０】
変動演算部７７は、測定毎に、記憶装置７２から磁気データ（Ｇ）を読み出し、今回の測定値から前回の測定値を差し引いた差分ΔＧ（＝Ｇ（ｔ）−Ｇ（ｔ−Δｔ）を磁場変動量として演算する。
【００５１】
変動演算部７８は、測定毎に、記憶装置７３から振動データ（Ｖ）を読み出し、今回の測定値から前回の測定値を差し引いた差分ΔＶ（＝Ｖ（ｔ）−Ｖ（ｔ−Δｔ）を振動変動量として演算する。
【００５２】
変動演算部７９は、測定毎に、記憶装置７４から音響データ（Ａ）を読み出し、今回の測定値から前回の測定値を差し引いた差分ΔＡ（＝Ａ（ｔ）−Ａ（ｔ−Δｔ）を音響変動量として演算する。音響データ（Ａ）は、例えば、かかる音響の音圧レベル（ｄＢ）として測定されると好適である。
【００５３】
判定部８０は、測定毎に、温度変動量ΔＴが閾値Ｔｔｈを超えたかどうかを判定する。判定部８１は、測定毎に、気圧変動量ΔＰが閾値Ｐｔｈを超えたかどうかを判定する。判定部８２は、測定毎に、磁場変動量ΔＧが閾値Ｇｔｈを超えたかどうかを判定する。判定部８３は、測定毎に、振動変動量ΔＶが閾値Ｖｔｈを超えたかどうかを判定する。判定部８４は、測定毎に、音響変動量ΔＡが閾値Ａｔｈを超えたかどうかを判定する。各外乱要素の変動閾値Ｔｔｈ，Ｐｔｈ，Ｇｔｈ，Ｖｔｈ，Ａｔｈは、予め記憶装置９０に格納しておく。各外乱要素の変動閾値Ｔｔｈ，Ｐｔｈ，Ｇｔｈ，Ｖｔｈ，Ａｔｈは、上限及び下限が設定される。判定結果は、制御計算機１１０に出力される。
【００５４】
２次電子画像取得停止処理（Ｓ１０６）として、２次電子画像取得機構１５０は、測定対象の複数の外乱要素のうち、１つでも対応する閾値を超えた変動が生じた場合には、かかる閾値を超えた変動が生じたと判定された時点で、一旦、２次電子画像の取得を停止（中断）する。また、警報を出力する。そして、２次電子画像取得機構１５０は、マーク１０６がマルチビーム２０の照射領域３４になるようにＸＹステージ１０５を移動させる。
【００５５】
判定処理（Ｓ１０８）として、外乱回路１４２は、複数の外乱要素の変動量の少なくとも１つが対応する閾値を超えた場合に、閾値を超えた外乱要素毎に、所定の期間内に、対応する閾値を超えた変動が元の状態に戻るＡＣ変動（第１のケース）なのか、所定の期間を経過しても変動が元の状態に戻らないＤＣ変動（第２のケース）なのか、を判定する。通常、例えば気圧変動等は急激には生じない。そのため、分単位での待機時間が望ましい。よって、所定の期間（待機時間）として、例えば、１〜１０分が好適である。例えば、５分とすると好適である。或いは、事前に２４時間程度の測定を行い、そのデータから待機時間を決めても良い。具体的には、以下のように動作する。
【００５６】
ＡＣ／ＤＣ判定部８５は、温度変動量ΔＴが閾値Ｔｔｈを超えた場合に、所定の期間内に、閾値Ｔｔｈを超えた変動が元の状態に戻るＡＣ変動（第１のケース）なのか、所定の期間を経過しても変動が元の状態に戻らないＤＣ変動（第２のケース）なのか、を判定する。判定結果は、制御計算機１１０に出力される。
【００５７】
ＡＣ／ＤＣ判定部８６は、気圧変動量ΔＰが閾値Ｐｔｈを超えた場合に、所定の期間内に、閾値Ｐｔｈを超えた変動が元の状態に戻るＡＣ変動（第１のケース）なのか、所定の期間を経過しても変動が元の状態に戻らないＤＣ変動（第２のケース）なのか、を判定する。判定結果は、制御計算機１１０に出力される。
【００５８】
ＡＣ／ＤＣ判定部８７は、磁場変動量ΔＧが閾値Ｇｔｈを超えた場合に、所定の期間内に、閾値Ｇｔｈを超えた変動が元の状態に戻るＡＣ変動（第１のケース）なのか、所定の期間を経過しても変動が元の状態に戻らないＤＣ変動（第２のケース）なのか、を判定する。判定結果は、制御計算機１１０に出力される。
【００５９】
ＡＣ／ＤＣ判定部８８は、振動変動量ΔＶが閾値Ｖｔｈを超えた場合に、所定の期間内に、閾値Ｖｔｈを超えた変動が元の状態に戻るＡＣ変動（第１のケース）なのか、所定の期間を経過しても変動が元の状態に戻らないＤＣ変動（第２のケース）なのか、を判定する。判定結果は、制御計算機１１０に出力される。
【００６０】
ＡＣ／ＤＣ判定部８９は、音響変動量ΔＡが閾値Ａｔｈを超えた場合に、所定の期間内に、閾値Ａｔｈを超えた変動が元の状態に戻るＡＣ変動（第１のケース）なのか、所定の期間を経過しても変動が元の状態に戻らないＤＣ変動（第２のケース）なのか、を判定する。判定結果は、制御計算機１１０に出力される。
【００６１】
図７は、実施の形態１における外乱変動の一例を説明するための図である。図７において、縦軸左側は信号強度を示す。縦軸右側は今回と前回の測定値の変動量（差分値）を示す。横軸は時間を示す。図７に示すグラフでは、縦軸および横軸ともに、単位はそれぞれアドレスユニット（Ａ．Ｕ．）単位として示している。図７の例では、複数の外乱要素のうち、１つの外乱要素の変動を示している。図７の例では、変動量閾値が±０．５Ａ．Ｕ．に設定されている場合を示す。信号強度が１Ａ．Ｕ．から２Ａ．Ｕ．に変動した場合、変動量（差分）が１Ａ．Ｕ．となるので、閾値を超える。かかる時点で２次電子画像の取得が停止される。次の測定時の信号強度が２Ａ．Ｕ．のままであった場合、変動量（差分）はゼロになる。しかし、信号強度が１Ａ．Ｕ．から２Ａ．Ｕ．に変動した時点から予め設定された待機時間を経過しても信号強度が１Ａ．Ｕ．に戻らない場合、かかる変動は、ＤＣ変動と判定される（Ｂ部）。一方、信号強度が１Ａ．Ｕ．から２Ａ．Ｕ．に変動した時点から予め設定された待機時間内に信号強度が１Ａ．Ｕ．に戻った場合、かかる変動は、ＡＣ変動と判定される（Ａ部）。
【００６２】
図８は、実施の形態１における取得される２次電子画像の一例を示す図である。例えば、円形パターンが、外乱が生じていない状態でスキャンされる場合、２次電子画像は、図８（ａ）に示すように、そのまま円形のパターンとして取得される。一方、スキャンの途中で閾値を超える外乱要素の変動が生じた場合、２次電子画像は、図８（ｂ）に示すように、最初にスキャンされた左半分と外乱要素の変動が生じた以降にスキャンされた右半分とで位置がずれた像が取得される。ＡＣ変動であれば、待機時間の間スキャンを停止していれば、図８（ｃ）に示すように円形のパターンとして取得できる。しかし、ＤＣ変動の場合、待機時間の間スキャンを停止したとしても、図８（ｄ）に示すように最初にスキャンされた左半分と外乱要素の変動が生じた以降にスキャンされた右半分とで位置がずれた像として取得されてしまう。そこで、実施の形態１では、ＡＣ変動の場合とＤＣ変動の場合とで、その後の処理を変える。判定処理（Ｓ１０８）において、生じた外乱要素の変動が、すべてＡＣ変動であると判定された場合、検査位置設定処理（Ｓ１１２）に進む。判定処理（Ｓ１０８）において、いずれかの外乱要素の変動が、ＤＣ変動であると判定された場合、キャリブレーション（較正）処理（Ｓ１１０）に進む。
【００６３】
キャリブレーション（較正）処理（Ｓ１１０）として、ドリフト測定回路１４２は、マルチビーム２０の照射位置のずれ（ドリフト量）を測定する。具体的には、以下のように動作する。２次電子画像取得機構１５０は、マルチビーム２０を用いてマーク１０６上を走査（スキャン）する。具体的には偏向器２０８によるビーム偏向によってマルチビーム２０でマーク１０６上を走査する際に生じた２次電子群３００を検出器２２２で検出する。そして、検出器２２２で検出され、検出回路１０６で処理された２次電子画像データは、位置回路１０７で測定された位置情報と共にドリフト測定回路１４２に出力される。ドリフト測定回路１４２は、得られた画像と位置情報を使って、マーク位置のずれを測定する。
【００６４】
図９は、実施の形態１におけるキャリブレーションの仕方を説明するための図である。図９に示すように、マーク位置がドリフトによって位置ずれを生じていた場合、偏向制御回路１２８は、偏向器２０８によりかかる位置ずれを補正（較正）するための補正量を演算する。そして、基板１０１の２次電子画像を取得する場合には、マルチビーム２０の照射位置（偏向位置）をかかる較正用の補正量をオフセット値として用いてオフセット値分をずらした位置に偏向しながら２次電子画像を取得すればよい。オフセット値は、偏向制御回路１２８内の図示しない記憶装置に格納しておけばよい。
【００６５】
以上のように、２次電子画像取得機構１５０は、ＤＣ変動が生じた場合に、２次電子画像の取得動作を停止し、マルチビームの変動量を較正する。その後、検査位置設定処理（Ｓ１１２）に進む。一方、２次電子画像取得機構１５０は、ＡＣ変動が生じた場合に、２次電子画像の取得動作を一旦停止するものの、待機時間が経過後、マルチビームの変動量を較正せずに、検査位置設定処理（Ｓ１１２）に進む。
【００６６】
検査位置設定処理（Ｓ１１２）として、制御計算機１１０は、外乱発生により２次電子画像の取得を停止した位置からサンプリング周期Δｔだけ前に２次電子画像の取得を行っていた位置を検査再開の検査位置として設定する。ここでは、サンプリング周期Δｔだけ前の位置に戻したが、これに限るものではない。さらに前に戻してもよいことは言うまでもない。戻す距離が大きくなれば、その分、検査時間が延びることになる。検査時間をできるだけ短くするためには、外乱変動が生じていなかったサンプリング周期Δｔだけ前の位置に戻すことが好適である。
【００６７】
２次電子画像取得再開処理（Ｓ１１４）として、２次電子画像取得機構１５０は、設定された検査再開の検査位置が照射領域３４になるようにＸＹステージ１０５を移動させる。そして、２次電子画像取得機構１５０は、一旦停止（中断）した２次電子画像の取得動作を、設定された検査再開の検査位置から再開する。
【００６８】
そして、検査領域すべてについて、２次電子画像の取得が完了するまで、上述した外乱検知処理（Ｓ１０４）から２次電子画像取得再開処理（Ｓ１１４）を繰り返す。以上のようにして、基板１０１の２次電子画像が取得される。
【００６９】
以上のように、実施の形態１では、外乱要素の変動が生じた場合でも、高精度に２次電子画像の取得ができる。
【００７０】
また、検査装置１００では、２次電子画像取得工程（Ｓ１００）と並行或いは前後して、参照画像が作成される。
【００７１】
参照画像作成工程（Ｓ１３０）として、展開回路１１１及び参照回路１１２といった参照画像作成部は、基板１０１が半導体基板の場合には、半導体基板に露光用マスクのマスクパターンを露光転写する際の基板上の露光イメージが定義された露光イメージデータに基づいて、複数の画素３６で構成されるサブ照射領域２９の測定画像（２次電子画像）に対応する領域の参照画像を作成する。露光イメージデータの代わりに、複数の図形パターンを基板１０１に露光転写する露光用マスクを形成するための元になる描画データ（設計データ）を用いても良い。展開回路１１１及び参照回路１１２といった参照画像作成部は、基板１０１が露光用マスクの場合には、複数の図形パターンを基板１０１に形成するための元になる描画データ（設計データ）に基づいて、複数の画素３６で構成されるサブ照射領域２９の測定画像（２次電子画像）に対応する領域の参照画像を作成する。２次電子画像は、サブ照射領域２９単位の画像よりも解像度を粗くして、サブ照射領域２９を１つの画素とする単位検査領域３３単位の画像を作成してもよい。かかる場合、参照画像も同様に、サブ照射領域２９単位の画像よりも解像度を粗くして、サブ照射領域２９を１つの画素とする単位検査領域３３単位の画像を作成すればよい。サブ照射領域２９を１つの画素とする場合には、サブ照射領域２９内のパターンが占める占有率を階調値にすればよい。
【００７２】
具体的には、以下のように動作する。まず、展開回路１１１は、記憶装置１０９から制御計算機１１０を通して描画データ（或いは露光イメージデータ）を読み出し、読み出された描画データ（或いは露光イメージデータ）に定義された各照射領域３４の各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換して、このイメージデータが参照回路１１２に送られる。
【００７３】
ここで、描画データ（或いは露光イメージデータ）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。
【００７４】
かかる図形データとなる描画データ（或いは露光イメージデータ）が展開回路１１１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画像データを展開し、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して参照回路１１２に出力する。かかるマス目は、測定用画素３６と同サイズにすればよい。なお、サブ照射領域２９を画素とする場合には、かかるマス目は、サブ照射領域２９と同サイズにすればよい。
【００７５】
次に、参照回路１１２は、送られてきた図形のイメージデータである設計画像データに適切なフィルタ処理を施す。検出回路１０６から得られた２次電子画像としての測定データは、電子光学系によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にあるため、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にもフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。このようにしてサブ照射領域２９の測定画像（２次電子画像）と比較する設計画像（参照画像）を作成する。作成された参照画像の画像データは比較回路１０８に出力され、比較回路１０８内に出力された参照画像は、それぞれメモリに格納される。
【００７６】
図１０は、実施の形態１における比較回路の内部構成を示す図である。図１０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、位置合わせ部５８、及び比較部６０が配置される。位置合わせ部５８、及び比較部６０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５８、及び比較部６０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に記憶される。
【００７７】
比較工程（Ｓ２００）として、比較回路１０８（比較部）は、取得された２次電子画像に対応する領域の参照画像を入力し、２次電子画像と参照画像とを比較する。具体的には以下のように動作する。
【００７８】
転送された検出器２２２からのチップパターンデータは、位置回路１０７からの各位置を示す情報と共に、記憶装置５０に一時的に格納される。同様に、参照画像データは、設計上の各位置を示す情報と共に、記憶装置５２に一時的に格納される。
【００７９】
次に、位置合わせ部５８は、画素３６より小さいサブ画素単位で、２次電子画像（測定画像）と参照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。
【００８０】
そして、比較部６０は、当該２次電子画像と参照画像とを画素３６毎に比較する。比較部６０は、所定の判定条件に従って画素３６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３６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、メモリ１１８、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。サブ照射領域２９を画素する画像の場合は、画素３６をサブ照射領域２９と読み替えればよい。
【００８１】
なお、上述した各外乱要素の変動閾値Ｔｔｈ，Ｐｔｈ，Ｇｔｈ，Ｖｔｈ，Ａｔｈは、外乱要素毎に、当該外乱要素の変動に起因するマルチビーム２０のドリフト量に応じて設定される。通常、ＡＣ変動しか生じない外乱要素については、強制的に当該外乱要素を変動させた状態を維持させて、ドリフト測定回路１４２が、その間に生じるドリフト量を測定すればよい。そして、許容値を超えるドリフトが生じる変動量を閾値として設定すればよい。
【００８２】
以上のように、実施の形態１によれば、厳しい設置環境仕様に応じた客先での製造設備の増強を抑制すると共に、装置側での対応設備の増強を抑制できる。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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パターン検査装置及び方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００８７】
１０  温度センサ
１２  気圧センサ
１４  磁気センサ
１６  振動センサ
１８  音響センサ
２０  マルチビーム
２２  穴
２９  サブ照射領域
３０  検査領域
３２  チップ
３３  単位検査領域
３４  照射領域
２８，３６  画素
５０，５２  記憶装置
５８  位置合わせ部
６０  比較部
７０，７１，７２，７３，７４，９０  記憶装置
７５，７６，７７，７８，７９  変動演算部
８０，８１，８２，８３，８４  判定部
８５，８６，８７，８８，８９  ＡＣ／ＤＣ判定部
１００  検査装置
１０１  基板
１０２  電子ビームカラム
１０３  検査室
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  展開回路
１１２  参照回路
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
１３０  ステージ駆動機構
１４０  外乱回路
１４２  ドリフト測定回路
１５０  ２次電子画像取得機構
１６０  制御系回路
２００  電子ビーム
２０１  電子銃
２０２  照明レンズ
２０３  成形アパーチャアレイ基板
２０４  ブランキング偏向器
２０５  縮小レンズ
２０６  制限アパーチャ基板
２０７  対物レンズ
２０８  偏向器
２１６  ミラー
２２２  検出器
３００  ２次電子群
【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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