(57)【要約】【目的】２つの輪郭画像同士の対応関係を見つけるマッチング処理を不要にしながら、測定画像の輪郭線検査が可能な検査装置を提供する。【構成】本発明の一態様の検査装置１００は、電子ビーム若しくはレーザ光を用いて、図形パターンが形成された基板から図形パターンの２次電子画像若しくは光学画像である測定画像を取得する測定画像取得機構１５０と、基板に形成された図形パターンの基となる設計パターンのパターンデータを用いて、基準となる基準図形パターンの基準輪郭線を作成する基準輪郭線作成回路１１２と、基準輪郭線上の複数の点を基点として測定画像から測定画像内の図形パターンの輪郭線を抽出する輪郭線抽出部６２と、基準輪郭線と図形パターンの輪郭線とを比較する比較回路１０８と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2019020292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビーム若しくはレーザ光を用いて、図形パターンが形成された基板から前記図形パターンの２次電子画像若しくは光学画像である測定画像を取得する測定画像取得機構と、
前記基板に形成された前記図形パターンの基となる設計パターンのパターンデータを用いて、基準となる基準図形パターンの基準輪郭線を作成する基準輪郭線作成部と、
前記基準輪郭線上の複数の点を基点として前記測定画像から前記測定画像内の前記図形パターンの輪郭線を抽出する測定画像輪郭線抽出部と、
前記基準輪郭線と前記図形パターンの輪郭線とを比較する比較部と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
前記基準輪郭線と前記図形パターンの輪郭線との位置合わせを行うアライメント処理部をさらに備え、
前記比較部は、前記位置合わせが行われた前記基準輪郭線と前記図形パターンの輪郭線とを比較することを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。
【請求項３】
電子ビーム若しくはレーザ光を用いて、同じ第１と第２の図形パターンが異なる位置に形成された基板から前記第１の図形パターンと前記第２の図形パターンのそれぞれの２次電子画像若しくは光学画像である測定画像を取得する測定画像取得機構と、
前記第１の図形パターンの第１の測定画像を用いて、基準となる基準図形パターンの基準輪郭線を作成する基準輪郭線作成部と、
前記基準輪郭線上の複数の点を基点として前記第１の測定画像から前記第１の測定画像内の前記第１の図形パターンの輪郭線を抽出する第１の測定画像輪郭線抽出部と、
前記基準輪郭線上の前記複数の点を基点として前記第２の測定画像から前記第２の測定画像内の前記第２の図形パターンの輪郭線を抽出する第２の測定画像輪郭線抽出部と、
前記第１の図形パターンの輪郭線と前記第２の図形パターンの輪郭線とを比較する比較部と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項４】
前記第１の測定画像内の前記第１の図形パターンに対してパターン端部をなめらかにするスムージング処理を行うスムージング処理部をさらに備え、
前記基準輪郭線作成部は、前記スムージング処理が行われた前記第１の図形パターンを前記基準図形パターンとして、前記基準輪郭線を作成することを特徴とする請求項３記載のパターン検査装置。
【請求項５】
電子ビーム若しくはレーザ光を用いて、図形パターンが形成された基板から前記図形パターンの２次電子画像若しくは光学画像である測定画像を取得する工程と、
前記基板に形成された前記図形パターンの基となる設計パターンのパターンデータを用いて、前記測定画像内の前記図形パターンの基準となる基準図形パターンの基準輪郭線を作成する工程と、
前記基準輪郭線上の複数の点を基点として前記測定画像から前記測定画像内の前記図形パターンの輪郭線を抽出する工程と、
前記基準輪郭線と前記図形パターンの輪郭線とを比較し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン検査方法。
【請求項６】
電子ビーム若しくはレーザ光を用いて、同じ第１と第２の図形パターンが異なる位置に形成された基板から前記第１の図形パターンと前記第２の図形パターンのそれぞれの２次電子画像若しくは光学画像である測定画像を取得する工程と、
前記第１の図形パターンの第１の測定画像を用いて、基準となる基準図形パターンの基準輪郭線を作成する工程と、
前記基準輪郭線上の複数の点を基点として前記第１の測定画像から前記第１の測定画像内の前記第１の図形パターンの輪郭線を抽出する工程と、
前記基準輪郭線上の前記複数の点を基点として前記第２の測定画像から前記第２の測定画像内の前記第２の図形パターンの輪郭線を抽出する工程と、
前記第１の図形パターンの輪郭線と前記第２の図形パターンの輪郭線とを比較し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関する。例えば、基板に形成された図形パターンを検査する検査装置に関する。
【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、電子ビームを使った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。
【０００６】
例えば、電子ビーム検査では、パターンの輪郭線形状に基づいた欠陥検査が、より少ない処理量で高い精度が得られるとして注目されている。従来、輪郭線形状に基づくダイ−データベース検査を行う技術として、設計データから輪郭線を抽出する処理と、検査画像から輪郭線を抽出する処理を別々に行い、これらをマッチング処理して対応関係を求めて検査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】
【０００７】
【特許文献１】特許第３，５２４，８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、２つの輪郭画像同士の対応関係を見つけるマッチング処理は、処理量や処理回路の規模が大きく、より簡易な処理手法が望まれている。
【０００９】
そこで、本発明の一態様は、２つの輪郭画像同士の対応関係を見つけるマッチング処理を不要にしながら、測定画像の輪郭線検査が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】
【００１０】
本発明の一態様のパターン検査装置は、
電子ビーム若しくはレーザ光を用いて、図形パターンが形成された基板から図形パターンの２次電子画像若しくは光学画像である測定画像を取得する測定画像取得機構と、
基板に形成された図形パターンの基となる設計パターンのパターンデータを用いて、基準となる基準図形パターンの基準輪郭線を作成する基準輪郭線作成部と、
基準輪郭線上の複数の点を基点として測定画像から測定画像内の図形パターンの輪郭線を抽出する測定画像輪郭線抽出部と、
基準輪郭線と図形パターンの輪郭線とを比較する比較部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、基準輪郭線と図形パターンの輪郭線との位置合わせを行うアライメント処理部をさらに備え、
比較部は、位置合わせが行われた基準輪郭線と図形パターンの輪郭線とを比較すると好適である。
【００１２】
本発明の他の態様のパターン検査装置は、
電子ビーム若しくはレーザ光を用いて、同じ第１と第２の図形パターンが異なる位置に形成された基板から第１の図形パターンと第２の図形パターンのそれぞれの２次電子画像若しくは光学画像である測定画像を取得する測定画像取得機構と、
第１の図形パターンの第１の測定画像を用いて、基準となる基準図形パターンの基準輪郭線を作成する基準輪郭線作成部と、
基準輪郭線上の複数の点を基点として第１の測定画像から第１の測定画像内の第１の図形パターンの輪郭線を抽出する第１の測定画像輪郭線抽出部と、
基準輪郭線上の複数の点を基点として第２の測定画像から第２の測定画像内の第２の図形パターンの輪郭線を抽出する第２の測定画像輪郭線抽出部と、
第１の図形パターンの輪郭線と第２の図形パターンの輪郭線とを比較する比較部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、第１の測定画像内の第１の図形パターンに対してパターン端部をなめらかにするスムージング処理を行うスムージング処理部をさらに備え、
基準輪郭線作成部は、スムージング処理が行われた第１の図形パターンを基準図形パターンとして、基準輪郭線を作成すると好適である。
【００１４】
本発明の一態様のパターン検査方法は、
電子ビーム若しくはレーザ光を用いて、図形パターンが形成された基板から図形パターンの２次電子画像若しくは光学画像である測定画像を取得する工程と、
基板に形成された図形パターンの基となる設計パターンのパターンデータを用いて、基準となる基準図形パターンの基準輪郭線を作成する工程と、
基準輪郭線上の複数の点を基点として測定画像から測定画像内の図形パターンの輪郭線を抽出する工程と、
基準輪郭線と図形パターンの輪郭線とを比較し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の態様のパターン検査方法は、
電子ビーム若しくはレーザ光を用いて、同じ第１と第２の図形パターンが異なる位置に形成された基板から第１の図形パターンと第２の図形パターンのそれぞれの２次電子画像若しくは光学画像である測定画像を取得する工程と、
第１の図形パターンの第１の測定画像を用いて、基準となる基準図形パターンの基準輪郭線を作成する工程と、
基準輪郭線上の複数の点を基点として第１の測定画像から第１の測定画像内の第１の図形パターンの輪郭線を抽出する工程と、
基準輪郭線上の複数の点を基点として第２の測定画像から第２の測定画像内の第２の図形パターンの輪郭線を抽出する工程と、
第１の図形パターンの輪郭線と第２の図形パターンの輪郭線とを比較し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様によれば、２つの輪郭画像同士の対応関係を見つけるマッチング処理を不要にしながら、測定画像の輪郭線を作成できる。そのため、輪郭線の作成に必要な処理量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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照射領域と測定用画素との一例を示す図である。
【図５】実施の形態１における比較回路内の構成を示す内部構成図の一例である。
【図６】実施の形態１におけるダイ−データベース検査の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】実施の形態１における基準図形パターンの作成の仕方を説明するための図である。
【図８】実施の形態１における測定画像の図形パターンの輪郭線の抽出の仕方を説明するための図である。
【図９】実施の形態１における測定画像内の図形パターンの端部（エッジ）の抽出の仕方を説明するための図である。
【図１０】実施の形態１における位置合わせ補正の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態１におけるダイ−ダイ検査の検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、実施の形態において、被検査基板上に形成されたパターンを撮像する（測定画像を取得する）手法の一例として、電子ビームによるマルチビームを被検査基板に照射して２次電子像を撮像する場合について説明する。但し、これに限るものではない。被検査基板上に形成されたパターンを撮像する手法として、例えば、１本の電子ビームによるシングルビームを被検査基板に照射して２次電子像を撮像する（測定画像を取得する）場合であってもよい。また、実施の形態では、電子ビーム（マルチビーム）を用いて被検査対象基板の画像を取得するが、これに限るものではない。レーザ光を用いて被検査対象基板の画像を取得する場合であっても適用できる。
【００１９】
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、電子ビーム検査装置の一例である。検査装置１００は、測定画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０（制御部）を備えている。測定画像取得機構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、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ基板２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、副偏向器２０９、一括ブランキング偏向器２１２、ビームセパレーター２１４、投影レンズ２２４，２２６、偏向器２２８、及びマルチ検出器２２２が配置されている。
【００２０】
検査室１０３内には、少なくともＸＹ平面上を移動可能なＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、検査対象となる基板１０１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には、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には、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。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ＸＹステージ１０５に配置される。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。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。
【００２１】
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、基準輪郭線作成回路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。
【００２２】
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、ＸＹ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、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、ＸＹ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。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。
【００２３】
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。照明レンズ２０２、縮小レンズ２０５、対物レンズ２０７、及び投影レンズ２２４，２２６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。また、ビームセパレーター２１４もレンズ制御回路１２４によって制御される。一括ブランキング偏向器２１２、及び偏向器２２８は、それぞれ少なくとも２極の電極群により構成され、ブランキング制御回路１２６によって制御される。主偏向器２０８、及び副偏向器２０９は、それぞれ少なくとも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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、５１２×５１２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。次に検査装置１００における測定画像取得機構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、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、図２に示すように、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、例えば矩形の複数の電子ビーム（マルチビーム）２０ａ〜２０ｄ（図１の実線）が形成される。
【００２７】
形成されたマルチビーム２０ａ〜２０ｄは、その後、クロスオーバー（Ｃ．Ｏ．）を形成し、マルチビーム２０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を通過した後、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、成形アパーチャアレイ基板２０３と縮小レンズ２０５との間に配置された一括ブランキング偏向器２１２によって、マルチビーム２０ａ〜２０ｄ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。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ビーム２０ａ〜２０ｄ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２０６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ビーム２０ａ〜２０ｄ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２０６を通過したビーム群により、検査用のマルチビーム２０ａ〜２０ｄ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２０ａ〜２０ｄは、対物レンズ２０７により試料１０１面上に焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像（ビーム径）となり、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって、制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム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。かかる場合に、主偏向器２０８によって、マルチビーム２０が走査するマスクダイの基準位置にマルチビーム２０全体を一括偏向する。ＸＹステージ１０５を連続移動させながらスキャンを行う場合にはさらにＸＹステージ１０５の移動に追従するように、トラッキング偏向を行う。そして、副偏向器２０９によって、各ビームがそれぞれ対応する領域内を走査するようにマルチビーム２０全体を一括偏向する。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（１／ａ）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、一度に２次元状のｍ１×ｎ１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からマルチビーム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３００）（図１の点線）が放出される。
【００２８】
基板１０１から放出されたマルチ２次電子３００は、対物レンズ２０７によって、マルチ２次電子３００の中心側に屈折させられ、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。制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチ２次電子３００は、縮小レンズ２０５によって光軸とほぼ平行に屈折させられ、ビームセパレーター２１４に進む。
【００２９】
ここで、ビームセパレーター２１４はマルチビーム２０が進む方向（光軸）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ビーム２０（１次電子ビーム）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３００は斜め上方に曲げられる。
【００３０】
斜め上方に曲げられたマルチ２次電子３００は、投影レンズ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３００を検出する。マルチ検出器２２２は、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、マルチビーム２０の各ビームに対応するダイオード型の２次元センサ位置において、マルチ２次電子３００の各２次電子がダイオード型の２次元センサに衝突して、電子を発生し、２次電子画像データを後述する画素毎に生成する。マルチ検出器２２２がマルチ２次電子３００を検出しない場合には、偏向器２２８でマルチ２次電子３００をブランキング偏向することで受光面にマルチ２次電子３００を到達させないようにすればよい。
【００３１】
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、半導体基板（ウェハ）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。各チップ３３２内は、例えば、２次元状の横（ｘ方向）ｍ２列×縦（ｙ方向）ｎ２段（ｍ２，ｎ２は２以上の整数）個の複数のマスクダイ３３に分割される。実施の形態１では、かかるマスクダイ３３が単位検査領域となる。
【００３２】
図４は、実施の形態１におけるマルチビームの照射領域と測定用画素との一例を示す図である。図４において、各マスクダイ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。図４の例では、８×８列のマルチビームの場合を示している。１回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４は、（マルチビーム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）×（マルチビーム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。図４の例では、照射領域３４がマスクダイ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がマスクダイ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、照射領域３４内に、１回のマルチビーム２０の照射で照射可能な複数の測定用画素２８（１ショット時のビームの照射位置）が示されている。言い換えれば、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４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４の例では、各サブ照射領域２９は、４×４画素３６で構成される場合を示している。
【００３３】
実施の形態１におけるスキャン動作では、マスクダイ３３毎にスキャン（走査）される。図４の例では、ある１つのマスクダイ３３を走査する場合の一例を示している。マルチビーム２０がすべて使用される場合には、１つの照射領域３４内には、ｘ，ｙ方向に（２次元状に）ｍ１×ｎ１個のサブ照射領域２９が配列されることになる。１つ目のマスクダイ３３にマルチビーム２０が照射可能な位置にＸＹステージ１０５を移動させる。主偏向器２０８によって、マルチビーム２０が走査するマスクダイ３３の基準位置にマルチビーム２０全体を一括偏向する。その位置でＸＹステージ１０５を停止させ、当該マスクダイ３３を照射領域３４として当該マスクダイ３３内を走査（スキャン動作）する。ＸＹステージ１０５を連続移動させながらスキャンを行う場合には、主偏向器２０８によって、さらにＸＹステージ１０５の移動に追従するように、トラッキング偏向を行う。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４の例では、副偏向器２０９によって、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を照射するように偏向される。そして、１ショット目の照射が行われる。続いて、副偏向器２０９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、副偏向器２０９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３００が一度に検出される。
【００３４】
以上のように、マルチビーム２０全体では、マスクダイ３３を照射領域３４として走査（スキャン）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、１つのマスクダイ３３の走査（スキャン）が終了すると、隣接する次のマスクダイ３３が照射領域３４になるように移動して、かかる隣接する次のマスクダイ３３の走査（スキャン）を行う。かかる動作を繰り返し、各チップ３３２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３００が放出され、検出器２２２にて検出される。実施の形態１では、検出器２２２の単位検出領域サイズは、各測定用画素３６から上方に放出された２次電子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。
【００３５】
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。なお、ステップアンドリピート動作で各マスクダイ３３のスキャンを行っても良いし、ＸＹステージ１０５を連続移動させながら各マスクダイ３３のスキャンを行う場合であってもよい。照射領域３４がマスクダイ３３よりも小さい場合には、当該マスクダイ３３中で照射領域３４を移動させながらスキャン動作を行えばよい。
【００３６】
基板１０１が露光用マスク基板である場合には、露光用マスク基板に形成された１チップ分のチップ領域を例えば上述したマスクダイ３３のサイズで短冊状に複数のストライプ領域に分割する。そして、ストライプ領域毎に、上述した動作と同様の走査で各マスクダイ３３を走査すればよい。露光用マスク基板におけるマスクダイ３３のサイズは、転写前のサイズなので半導体基板のマスクダイ３３の４倍のサイズとなる。そのため、照射領域３４が露光用マスク基板におけるマスクダイ３３よりも小さい場合には、１チップ分のスキャン動作が増加する（例えば４倍）ことになる。しかし、露光用マスク基板には１チップ分のパターンが形成されるので、４チップよりも多くのチップが形成される半導体基板に比べてスキャン回数は少なくて済む。
【００３７】
以上のように、測定画像取得機構１５０は、マルチビーム２０を用いて、図形パターンが形成された被検査基板１０１上を走査し、マルチビーム２０が照射されたことに起因して被検査基板１０１から放出される、マルチ２次電子３００を検出する。マルチ検出器２２２によって検出された各測定用画素３６からの２次電子の検出データ（２次電子画像）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、例えば、１つのチップ３３２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。
【００３８】
図５は、実施の形態１における比較回路内の構成を示す内部構成図の一例である。図５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５０，５２，５６，５９、分割部５４、スムージング処理部５８、基準輪郭線作成部６０、輪郭線抽出部６２，６４，６６、位置合わせ部６８、及び比較部７０が配置される。分割部５４、スムージング処理部５８、基準輪郭線作成部６０、輪郭線抽出部６２，６４，６６、位置合わせ部６８、及び比較部７０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。分割部５４、スムージング処理部５８、基準輪郭線作成部６０、輪郭線抽出部６２，６４，６６、位置合わせ部６８、及び比較部７０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。
【００３９】
図５では、ダイ−データベース検査とダイ−ダイ検査との両方を実施することが可能な構成を示している。ダイ−データベース検査のみを行い、ダイ−ダイ検査を行わない場合には、図５の構成において、スムージング処理部５８、基準輪郭線作成部６０、及び輪郭線抽出部６４，６６は無くても構わない。逆に、ダイ−ダイ検査のみを行い、ダイ−データベース検査を行わない場合には、図５の構成における記憶装置５２と輪郭線抽出部６２、及び図１における基準輪郭線作成回路１１２は無くても構わない。まずは、ダイ−データベース検査について説明する。
【００４０】
図６は、実施の形態１におけるダイ−データベース検査の検査方法の要部工程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におけるダイ−データベース検査の検査方法は、測定画像取得工程（Ｓ１０２）と、分割工程（Ｓ１０３）と、基準輪郭線作成工程（Ｓ１０４）と、輪郭線抽出工程（Ｓ１０６）と、位置合わせ工程（Ｓ１０８）と、比較工程（Ｓ１１０）と、いう一連の工程を実施する。
【００４１】
測定画像取得工程（Ｓ１０２）として、測定画像取得機構１５０は、電子ビーム（ここではマルチビーム２０）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２次電子画像である測定画像を取得する。測定画像取得機構１５０の具体的動作は上述した通りである。測定画像の一例となるチップパターンデータは上述したように比較回路１０８に転送される。比較回路１０８内では、記憶装置５０に格納される。
【００４２】
分割工程（Ｓ１０３）として、分割部５４は、チップパターンデータを単位検査領域となるマスクダイ３３のサイズで、複数のマスクダイ画像（測定画像の一例）に分割する。各マスクダイ画像（測定画像の一例）は記憶装置５６に格納される。
【００４３】
基準輪郭線作成工程（Ｓ１０４）として、基準輪郭線作成回路１１２（基準輪郭線作成部）は、基板１０１に形成された前記図形パターンの基となる設計パターンのパターンデータを用いて、基準となる基準図形パターンの基準輪郭線を作成する。具体的には以下のように動作する。
【００４４】
図７は、実施の形態１における基準図形パターンの作成の仕方を説明するための図である。まず、基板１０１に形成される図形パターンの基となる設計パターンデータが検査装置１００の外部から入力され、記憶装置１０９に格納されている。設計パターンデータは、画像データ（階調値データ）ではなく、例えば、ベクトルデータとして定義される。例えば、図形種、基準位置の座標、及び図形サイズ等のデータとして定義される。設計パターンデータ上の図形パターンは、図７（ａ）に示すように、角（コーナー）が例えば直角な矩形で定義される。しかし、基板１０１上に形成される図形パターンは、角が例えば直角な矩形には形成されない。そこで、基準輪郭線作成回路１１２は、マスクダイ画像毎に、マスクダイ画像内の図形パターンに対応する設計パターンデータ上の図形パターンに対して、図７（ｂ）に示すように、角（コーナー）を丸くした輪郭線を持った図形パターンを生成する。角（コーナー）を丸くする場合の曲率半径は例えばプロセスパラメータ等によって設定すればよい。設計パターンの十分な許容誤差を持った部位であっても、コーナーをそのまま残すことはせず、少なくとも、後述する輪郭線抽出の際に、基準輪郭線上の点から法線方向に対象図形パターンのエッジに延びる直線が異なる点から延びる直線と交差しない程度に丸めることが望ましい。かかる角（コーナー）を丸くした輪郭線を持った図形パターンが基準図形パターンとなる。言い換えれば、基準輪郭線作成回路１１２は、マスクダイ画像内の図形パターン毎に、基準図形パターンの基準輪郭線を作成する。作成された基準図形パターンの基準輪郭線データは、比較回路１０８に出力され、比較回路１０８内の記憶装置５２に格納される。
【００４５】
輪郭線抽出工程（Ｓ１０６）として、輪郭線抽出部６２（測定画像輪郭線抽出部）は、基準輪郭線上の複数の点を基点としてマスクダイ画像（測定画像）からマスクダイ画像（測定画像）内の図形パターンの輪郭線を抽出する。具体的には以下のように動作する。
【００４６】
図８は、実施の形態１における測定画像の図形パターンの輪郭線の抽出の仕方を説明するための図である。輪郭線抽出部６２は、検査対象となるマスクダイ画像（測定画像）を記憶装置５６から読み出す。また、輪郭線抽出部６２は、記憶装置５２から検査対象となるマスクダイ画像内の図形パターンに対応する基準図形パターンの基準輪郭線データを読み出す。測定画像内の図形パターンは画素３６毎の階調値データとして定義されるので、輪郭線抽出部６２は、図８に示すように、例えば１画素３６分のサイズ毎に、基準図形パターンの基準輪郭線１０上の点１１の座標を特定する。そして、輪郭線抽出部６２は、図８に示すように、測定画像における基準輪郭線１０上の複数の点１１の各座標位置から基準輪郭線の法線方向に向かって測定画像内の図形パターン１２の端部（エッジ）を抽出する。輪郭線抽出部６２は、かかる測定画像内の図形パターン１２の端部（エッジ）を繋げることで、測定画像内の図形パターン１２の輪郭線を抽出する。
【００４７】
図９は、実施の形態１における測定画像内の図形パターンの端部（エッジ）の抽出の仕方を説明するための図である。図９（ａ）の例では、基準輪郭線１０上の１つの点１１付近を拡大して示している。基準輪郭線１０上の点１１の座標と同じ測定画像内の座標から基準輪郭線１０の法線方向に向かって例えば１画素３６ずつ測定画像内の図形パターン１２のエッジを探索する。設計上の座標を測定画像に適用する場合でも、基準輪郭線１０と対象図形パターン１２との間の位置ずれは数画素サイズ（例えば３画素程度）以下に抑えることができる。図９（ｂ）の例では、階調値と探索方向ＶＶ’（法線方向）の位置との関係を示している。基準輪郭線１０上の点１１の座標上の画素ＡからＶ方向とＶ’方向（−Ｖ方向）とに探索を開始する。基準輪郭線１０と対象図形パターン１２との距離が大きく離れていない場合、図９（ｂ）に示すように、点１１の座標上の画素Ａから対象図形パターン１２に向かう方向の隣接画素Ｂの階調値はエッジを決める閾値Ｔｈ’に近づく。逆に画素Ａから対象図形パターン１２とは逆の方向に向かう隣接画素Ｅの階調値はエッジを決める閾値Ｔｈ’から離れていく或いは変化しない。図９（ａ）の例では、基準輪郭線１０が対象図形パターン１２の外側に位置する場合を示している。そのため、隣接画素Ｂの階調値は画素Ａの階調値より大きくなり閾値Ｔｈ’に近づくことになる。そして、隣接画素Ｅの階調値は画素Ａの階調値より小さいか或いは同じ値になる。一方、基準輪郭線１０が対象図形パターン１２の内側に位置する場合、隣接画素Ｂの階調値は画素Ａの階調値より小さくなり閾値Ｔｈ’に近づくことになる。そして、隣接画素Ｅの階調値は画素Ａの階調値より大きいか或いは同じ値になる。以上により、画素Ａから対象図形パターン１２に向かう方向が画素Ｂ側であると判定できる。そして、画素Ａから基準輪郭線１０の法線方向（Ｖ方向）に向かって例えば１画素３６ずつ順に画素Ｂ，Ｃ，Ｄの階調値を参照し、閾値Ｔｈ’を超える（或いは跨ぐ）画素Ｄまで探索する。これにより、対象図形パターン１２の端部（エッジ）は、画素Ｃ，Ｄ間に存在することがわかる。画素Ｃ，Ｄの階調値を例えばサブ画素単位で線形補間などの補間を行なうことで、対象図形パターン１２の端部（エッジ）の位置を特定できる。輪郭線抽出部６２は、基準輪郭線１０上の複数の点１１について、同様に対象図形パターン１２の端部（エッジ）の位置を抽出する。これにより、対象図形パターン１２の輪郭線を取得できる。
【００４８】
位置合わせ工程（Ｓ１０８）として、位置合わせ部６８（アライメント処理部）は、基準輪郭線と抽出された対象図形パターン１２の輪郭線との位置合わせ（アライメント）を行う。その際、基準輪郭線を最小二乗法等のモデルを用いて補正しても好適である。
【００４９】
図１０は、実施の形態１における位置合わせ補正の一例を示す図である。位置合わせとして、例えば、ｘ，ｙ方向の並進移動、及び回転（θ）のみを許容する補正変換を考える。補正後の基準輪郭線と、抽出された対象図形パターンの差異を表す評価関数は、輪郭間の距離などによって表す。これを最小二乗法等で最適化することで補正変換のパラメータ、すなわち並進移動距離および回転角度を決定する。図１０（ａ）に示すように基準輪郭線１０と抽出された対象図形パターン１２の輪郭線１４があったとき、かかる並進および回転変換を使って、図１０（ｂ）に示すように、基準輪郭線１０を補正して、対象図形パターン１２の輪郭線１４に近づけた輪郭線１３に補正する。なお、補正する場合に、ここでの補正の内容は並進と回転に限られているため、補正後においても基準輪郭線が欠陥個所を含む対象図形パターンの輪郭線に合致することはなく、欠陥部の差異は明瞭に検出可能である。
【００５０】
比較工程（Ｓ１１０）として、比較部７０は、基準輪郭線１０と対象図形パターン１２の輪郭線１４とを比較する。ここでは、位置合わせが行われた基準輪郭線１０（１３）と図形パターン１２の輪郭線１４とを比較する。具体的には以下のように動作する。図８に示す場合と同様、比較部７０は、位置合わせが行われた基準輪郭線１０（１３）上の複数の点１１から基準輪郭線１０（１３）の法線方向に図形パターン１２の輪郭線１４までの距離を測定する。距離はサブ画素単位で測定すると好適である。そして、基準輪郭線１０（１３）上の複数の点１１から基準輪郭線１０（１３）の法線方向に測定された図形パターン１２の輪郭線１４までの距離が、判定閾値Ｔｈを超える個所については欠陥が存在すると判定する。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。
【００５１】
なお、欠陥個所以外で、設計パターンと実際の測定画像内の図形パターンとが大きく位置ずれが生じることは少ないので、輪郭線抽出工程（Ｓ１０６）において基準輪郭線１０上の複数の点１１から法線方向に対象図形パターン１２のエッジを探索した段階で得られる図形パターン１２の輪郭線１４までの距離をそのまま比較工程（Ｓ１１０）での判定対象にしても良い。
【００５２】
以上のように、ダイ−データベース検査では、階調値（画素値）で定義する画像データ化が成されていない設計パターンデータから生成された基準輪郭線１０上の複数の点を基点として基準輪郭線１０の法線方向に、画像データによって定義される対象図形パターン１２のエッジを探索することで、輪郭線同士でのマッチング処理を不要にできる。次にダイ−ダイ検査について説明する。
【００５３】
図１１は、実施の形態１におけるダイ−ダイ検査の検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図１１において、実施の形態１におけるダイ−ダイ検査の検査方法は、測定画像取得工程（Ｓ１０２）と、分割工程（Ｓ１０３）と、スムージング処理工程（Ｓ２０２）と、基準輪郭線作成工程（Ｓ２０４）と、輪郭線抽出（１）工程（Ｓ２０６）と、輪郭線抽出（２）工程（Ｓ２０８）と、位置合わせ工程（Ｓ２１０）と、比較工程（Ｓ２２０）と、いう一連の工程を実施する。
【００５４】
測定画像取得工程（Ｓ１０２）と分割工程（Ｓ１０３）との内容は、上述した内容と同様である。但し、ダイ−ダイ検査では、同一基板１０１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。そのため、測定画像取得工程（Ｓ１０２）において、測定画像取得機構１５０は、マルチビーム２０（電子ビーム）を用いて、同じ図形パターン同士（第１と第２の図形パターン）が異なる位置に形成された基板１０１から一方の図形パターン（第１の図形パターン）と他方の図形パターン（第２の図形パターン）のそれぞれの２次電子画像である測定画像を取得する。取得される一方の図形パターン（第１の図形パターン）と他方の図形パターン（第２の図形パターン）の像は、同じチップパターンデータ内にあっても良いし、異なるチップパターンデータに分かれていてもよい。そして、分割工程（Ｓ１０３）において、分割部５４は、同じチップパターンデータから、或いは異なるチップパターンデータから、同一パターンが形成されるマスクダイ（１）のマスクダイ画像（１）（第１の測定画像）と、マスクダイ（２）のマスクダイ画像（２）（第２の測定画像）とを分割によって切り出す。分割されたマスクダイ（１）のマスクダイ画像（１）（第１の測定画像）と、マスクダイ（２）のマスクダイ画像（２）（第２の測定画像）とは記憶装置５６に格納される。
【００５５】
スムージング処理工程（Ｓ２０２）として、スムージング処理部５８は、マスクダイ画像（１）（第１の測定画像）内の対象図形パターン１２（第１の図形パターン）に対してパターン端部をなめらかにするスムージング処理を行う。スムージング処理は、画像測定（スキャン）によって生じるノイズを除去するために、マルチビーム２０の各ビームのビーム径サイズ程度のガウシアン分布を畳み込み積分する。かかる演算処理により、ノイズによる凹凸によって乱れていた図形パターンの輪郭線をなめらかにできる。かかるスムージング処理が行われた対象図形パターン１２がダイ−ダイ検査における基準図形パターンとなる。基準図形パターンの画像データは記憶装置５９に格納される。
【００５６】
基準輪郭線作成工程（Ｓ２０４）として、基準輪郭線作成部６０は、基準図形パターンとなったスムージング処理が行われた対象図形パターン１２（第１の図形パターン）のマスクダイ画像（１）（第１の測定画像）を用いて、基準となる基準図形パターンの基準輪郭線１０’を作成する。ダイ−ダイ検査では、階調値（画素値）で定義する画像データ化が成されたスムージング処理後のマスクダイ画像（１）データから基準輪郭線１０’を生成する。基準輪郭線１０’となるスムージング処理後の対象図形パターン１２のエッジ位置は、図９（ｂ）に示したように、閾値Ｔｈ’を跨ぐ階調値をもつ画素間の位置で、サブ画素単位で決定される。
【００５７】
輪郭線抽出（１）工程（Ｓ２０６）として、輪郭線抽出部６４（第１の測定画像輪郭線抽出部）は、図８に示すように、基準輪郭線１０’上の複数の点１１’を基点としてマスクダイ画像（１）（第１の測定画像）からマスクダイ画像（１）（第１の測定画像）内の対象図形パターン１２ａ（第１の図形パターン）の輪郭線１４ａを抽出する。抽出の仕方は、図８、図９（ａ）及び図９（ｂ）で説明した内容と同様である。なお、抽出されるマスクダイ画像（１）（第１の測定画像）のデータは、スムージング処理が行われていないデータを用いる。或いは、基準図形パターンを生成する際に行われたスムージング処理よりも弱い（程度が小さい）弱スムージング処理が行われたデータであっても構わない。弱スムージング処理（＝ノイズフィルタリング処理）が行われたデータを用いた方が、ノイズが小さい分、対象図形パターン１２のエッジ位置の抽出を高精度にできる場合がある。また、基準図形パターンと対象図形パターン１２ａは、同じマスクダイ画像（１）（第１の測定画像）が基になっているので、基準輪郭線１０’とマスクダイ画像（１）（第１の測定画像）内の対象図形パターン１２ａ（第１の図形パターン）のエッジとの間に大きなずれは生じない場合が多くなる。
【００５８】
輪郭線抽出（２）工程（Ｓ２０８）として、輪郭線抽出部６６（第２の測定画像輪郭線抽出部）は、図８に示すように、基準輪郭線１０’上の複数の点１１’を基点としてマスクダイ画像（２）（第２の測定画像）からマスクダイ画像（２）（第２の測定画像）内の対象図形パターン１２ｂ（第２の図形パターン）の輪郭線１４ｂを抽出する。抽出の仕方は、図８、図９（ａ）及び図９（ｂ）で説明した内容と同様である。なお、抽出されるマスクダイ画像（２）（第２の測定画像）のデータは、スムージング処理が行われていないデータを用いる。或いは、基準図形パターンを生成する際に行われたスムージング処理よりも弱い（程度が小さい）弱スムージング処理（＝ノイズフィルタリング処理）が行われたデータであっても構わない。弱スムージング処理が行われたデータを用いた方が、ノイズが小さい分、対象図形パターン１２のエッジ位置の抽出を高精度にできる場合がある。
【００５９】
ダイ−ダイ検査では、例えば、マスクダイ画像（１）（第１の測定画像）内の対象図形パターン１２ａ（第１の図形パターン）の輪郭線１４ａが参照輪郭線となって、検査対象のマスクダイ画像（２）（第２の測定画像）内の対象図形パターン１２ｂ（第２の図形パターン）の輪郭線１４ｂを検査する。
【００６０】
位置合わせ工程（Ｓ２１０）として、位置合わせ部６８（アライメント処理部）は、抽出されたマスクダイ画像（１）（第１の測定画像）内の対象図形パターン１２ａ（第１の図形パターン）の輪郭線１４ａ（参照輪郭線）と抽出されたマスクダイ画像（２）（第２の測定画像）内の対象図形パターン１２ｂ（第２の図形パターン）の輪郭線１４ｂとの位置合わせ（アライメント）を行う。位置合わせ（アライメント）は、サブ画素単位で行われる。
【００６１】
比較工程（Ｓ２２０）として、比較部７０は、マスクダイ画像（１）（第１の測定画像）内の対象図形パターン１２ａ（第１の図形パターン）の輪郭線１４ａとマスクダイ画像（２）（第２の測定画像）内の対象図形パターン１２ｂ（第２の図形パターン）の輪郭線１４ｂとを比較する。具体的には以下のように動作する。図８に示す場合と同様、比較部７０は、位置合わせが行われたマスクダイ画像（１）（第１の測定画像）内の対象図形パターン１２ａ（第１の図形パターン）の輪郭線１４ａ上の複数の点１１”から輪郭線１４ａの法線方向にマスクダイ画像（２）（第２の測定画像）内の対象図形パターン１２ｂ（第２の図形パターン）の輪郭線１４ｂまでの距離を測定する。距離はサブ画素単位で測定すると好適である。そして、マスクダイ画像（１）（第１の測定画像）内の対象図形パターン１２ａ（第１の図形パターン）の輪郭線１４ａ上の複数の点１１”から輪郭線１４ａの法線方向に測定されたマスクダイ画像（２）（第２の測定画像）内の対象図形パターン１２ｂ（第２の図形パターン）の輪郭線１４ｂまでの距離が、判定閾値Ｔｈを超える個所については欠陥が存在すると判定する。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。
【００６２】
以上のように、ダイ−ダイ検査では、階調値（画素値）で定義する画像データ化が成されたマスクダイ画像（１）（第１の測定画像）に対してスムージング処理を行ってノイズ除去をしたデータからまず基準輪郭線１０’を生成する。そして生成された基準輪郭線１０’上の複数の点１１’を基点として基準輪郭線１０’の法線方向に、画像データによって定義されるマスクダイ画像（１）（第１の測定画像）内の対象図形パターン１２ａのエッジ及びマスクダイ画像（２）（第２の測定画像）内の対象図形パターン１２ｂのエッジをそれぞれ個別に探索することで、マスクダイ画像（１）（第１の測定画像）内の対象図形パターン１２ａ（第１の図形パターン）の輪郭線１４ａとマスクダイ画像（２）（第２の測定画像）内の対象図形パターン１２ｂ（第２の図形パターン）の輪郭線１４ｂとの輪郭線同士でのマッチング処理を不要にできる。
【００６３】
以上のように、実施の形態１によれば、２つの輪郭画像同士の対応関係を見つけるマッチング処理を不要にしながら、測定画像の輪郭線を作成できる。そのため、輪郭線の作成に必要な処理量を低減できる。例えば、マッチング処理では、繰り返し最適化を行うことでエネルギー項の最小化を図ることで初期輪郭から物体の輪郭形状を最適化するといった繰り返し演算が行われる。しかし、実施の形態１では、基準輪郭線上の複数の点を基点として基準輪郭線の法線方向に探索していくことで済むため、必要な演算処理量を大幅に低減できる。
【００６４】
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、及び基準輪郭線作成回路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。
【００６５】
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。上述した例では、電子ビーム（マルチビーム２０）を用いて測定画像を取得しているが、これに限るものではない。測定画像取得機構１５０は、レーザ光を用いて、図形パターンが形成された基板１０１から図形パターンの光学画像である測定画像を取得してもよい。レーザ光を用いる場合、透過光検査でも良いし、反射光検査でも良い。
【００６６】
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。
【００６７】
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方法及びパターン検査装置は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６８】
１０，１０’，１３  基準輪郭線
１１，１１’，１１”  点
１２  図形パターン
１４  輪郭線
２０  マルチビーム
２２  穴
２８  画素
２９  サブ゛照射領域
３３  マスクダイ
３４  照射領域
３６  画素
５０，５２，５４，５６，５９  記憶装置
５４  分割部
５８  スムージング処理部
６０  基準輪郭線作成部
６２，６４，６６  輪郭線抽出部
６８  位置合わせ部
７０  比較部
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
１１２  基準輪郭線作成回路
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
１４２  ステージ駆動機構
１５０  測定画像取得機構
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
２０５  縮小レンズ
２０６  制限アパーチャ基板
２０７  対物レンズ
２０８  主偏向器
２０９  副偏向器
２１２  一括ブランキング偏向器
２１４  ビームセパレーター
２１６  ミラー
２２２  マルチ検出器
２２４，２２６  投影レンズ
２２８  偏向器
３００  ２次電子
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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