(57)【要約】【課題】  半導体検査装置で大きさの異なる試料を検査する場合に、試料外縁付近を検査するときに試料近傍の等電位面の分布が乱れるため一次電子線が曲がってしまい、位置ずれが発生する。【解決手段】  試料の外側で且つ試料下面よりも低い位置に電位補正電極４４を設け、そこに電源４８から、試料１０よりも低い電位を印加する。また、位置検出部５２、５４等を用いて、試料の測長位置と試料外縁との距離や、試料外縁のテーパー形状や、試料の厚さを計測により求め、分析・制御部２８、２９が、それらの値に応じて電位補正電極４４に印加する補正電圧を制御する。これにより、試料１０の直径や外縁の形状や厚さのばらつきによる位置ずれの防止が可能となる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体検査装置であって、
試料を保持し、移動可能な試料台と、
一次荷電粒子ビームを前記試料の表面に走査するビーム走査部と、
放出される二次荷電粒子を検出する二次荷電粒子検出部と、
前記試料の外縁よりも内側の位置に設けられた吸着用電極と、
前記吸着用電極に電圧を印加するための吸着電圧印加部と、
その内縁が前記吸着用電極の外縁よりも外側にあり、その外縁が前記試料の外縁よりも外側に設けられた電位補正電極と、
前記試料の位置を検出する位置検出部と、
測長位置と試料外縁との距離に基づき、前記電位補正電極に印加する補正電圧を分析制御する分析制御部とを備え、
前記位置検出部は、前記試料の直径と中心位置の座標を求め、前記試料の直径と中心位置の座標と測長位置の座標とから、前記測長位置と試料外縁との距離を求める、
ことを特徴とする半導体検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体検査装置であって、
前記吸着用電極は、前記試料の外縁よりも内側の位置に設けられた第１の吸着用電極と、前記第1の吸着用電極の外側の位置に設けられた第２の吸着用電極とから構成され、
前記電位補正電極は、その内縁が前記第２の吸着用電極の外縁よりも外側にあり、且つ、前記試料の外縁よりも内側に位置する、
ことを特徴とする半導体検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体検査装置であって、
前記試料台は、少なくとも上面が誘電体で形成されており、当該誘電体の上に前記試料を保持し、
前記第１の吸着用電極、前記第２の吸着用電極、及び前記電位補正電極は、前記誘電体の内部に設けられている、
ことを特徴とする半導体検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体検査装置であって、
前記位置検出部は、
前記試料の外縁を２箇所以上で検出することにより、前記試料の直径と中心位置の座標を計測する、
ことを特徴とする半導体検査装置。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体検査装置であって、
前記試料の外縁のテーパー部分の長さを計測する長さ計測部を更に備え、
前記分析制御部は、前記測長位置と試料外縁との距離と、計測された前記試料の外縁のテーパー部分の長さに基づき、前記補正電圧を分析する、
ことを特徴とする半導体検査装置。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体検査装置であって、
前記試料の厚さを計測する厚さ計測部を更に備え、
前記分析制御部は、前記測長位置と試料外縁との距離と、計測された前記試料の厚さに基づき、前記補正電圧を分析する、
ことを特徴とする半導体検査装置。
【請求項７】
請求項５に記載の半導体検査装置であって、
前記試料の厚さを計測する厚さ計測部を更に備え、
前記分析制御部は、前記測長位置と試料外縁との距離と、前記試料の外縁のテーパー部分の長さと、計測された前記試料の厚さに基づき、前記補正電圧を分析する、
ことを特徴とする半導体検査装置。
【請求項８】
請求項１に記載の半導体検査装置であって、
前記位置検出部は、
前記試料の外縁を２箇所以上で検出することにより、前記試料の直径と中心位置の座標を計測する、
ことを特徴とする半導体検査装置。
【請求項９】
試料台上の試料を検査する半導体検査方法であって、
前記試料台は、その内部に前記試料を吸着させる吸着用電極と、前記試料台上の電位を補正する電位補正電極を備えており、
前記吸着用電極により、前記試料を前記試料台に吸着させる工程と、
前記試料の位置合わせをする工程と、
前記電位補正電極に印加する補正電圧を制御する工程と、
予め指定された測長位置において試料表面のパターンを測長する工程を備え、
前記補正電圧を制御する工程は、
前記試料の直径と中心の座標を求め、求めた前記試料の直径と中心の座標と測長位置の座標から、前記測長位置と試料外縁との距離を求め、前記測長位置において測長する際に、前記測長位置と試料外縁との距離に応じて、前記補正電圧を求め、求めた前記補正電圧を前記電位補正電極に印加する、
ことを特徴とする半導体検査方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体検査方法であって、
前記補正電圧を制御する工程は、
少なくとも２箇所で前記試料の外縁を検出することにより、前記試料の直径と中心の座標を求める、
ことを特徴とする半導体検査方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の半導体検査方法であって、
前記試料外縁のテーパー部分の長さを測定する工程を更に備え、
前記補正電圧を制御する工程は、
前記測長位置と試料外縁との距離と、測定した前記テーパー部分の長さに応じて、前記補正電圧を求める、
ことを特徴とする半導体検査方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の半導体検査方法であって、
前記試料の厚さを測定する工程を更に備え、
前記補正電圧を制御する工程は、
前記測長位置と試料外縁との距離と、測定した前記試料の厚さに応じて、前記補正電圧を求める、
ことを特徴とする半導体検査方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の半導体検査方法であって、
前記試料の厚さを測定する工程を更に備え、
前記補正電圧を制御する工程は、
前記測長位置と試料外縁との距離と、測定した前記テーパー部分の長さと、測定した前記試料の厚さに応じて、前記補正電圧を求める、
ことを特徴とする半導体検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体デバイス製造において用いられる、荷電粒子線を用いた半導体検査技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造においては、ゲート電極や配線層間のコンタクトホールの寸法を測定するために走査電子顕微鏡式測長検査装置（Critical-Dimension Scanning Electron Microscope、以下ＣＤ−ＳＥＭと記す）など一次電子線を利用した検査装置が荷電粒子線応用装置の１つの形態として用いられている。
【０００３】
また、半導体デバイス製造においては、複数の矩形のチップが試料である半導体ウェハのほぼ全領域に亘って形成される。そのため検査装置は、検査用の一次電子線を利用して、半導体ウェハの中央部のチップだけではなく、外側に形成されたチップの検査も行う場合がある。この半導体ウェハの外周部を検査する場合、半導体ウェハ近傍の等電位面の軸対称性が乱れてしまうという問題があった。このように等電位面の軸対称性が乱れてしまうと一次電子線が曲げられ、半導体ウェア上の本来検査すべき位置から離れた位置に一次電子線が当たってしまうという位置ずれの問題が生じる。
【０００４】
大きな位置ずれが起きた場合には、予めＸ−Ｙステージを用いて位置合わせした位置とSEM像を用いて位置合わせした位置とが遠く離れてしまうため、測長すべき位置への移動量が多くなってしまい、スループットの低下をもたらす原因となる。
【０００５】
さらに半導体ウェハは、直径φ４５０ｍｍへと大口径化するとその外縁が直線に近づくため、そのウェハに作成される矩形のデバイスチップを、以前よりも半導体ウェハの外縁近くまで作成できるようになる。それに伴い以前よりも外縁のより近くまで検査したいという要求が高まっており、その結果、前述した一次電子線の曲がりが引き起こす位置ずれの問題はより重要なものとなっている。
【０００６】
このような試料の外周部での等電位面の軸対称性の乱れを防止策として、試料の外周の位置に導電性リングを設け、そこに補償電圧を印加する技術が特許文献１に開示されている。また、本発明者等は、試料の外周部での等電位面の軸対称性の乱れを防止策として、特許文献２に示す技術を発明して開示した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２３５１４９号公報
【特許文献２】国際公開番号ＷＯ２００９／１５７１８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１においては、補償電圧を試料であるウェハとその外周にあるホルダとの間のギャップや測長位置に応じて変化させることによって、ウェハ近傍の電位分布の乱れを防止することが可能である。しかしながら、特許文献１においては、ウェハとホルダとの間のギャップの計測方法やウェハ面内で電子ビームを照射している位置、すなわち検査位置を得る方法については開示されていない。
【０００９】
またさらに、測長検査装置で検査されるウェハに関しては、製造過程で生じるウェハ厚さのばらつきや、様々な製造プロセスを経た結果生じるウェハ厚さのばらつきが生じる。このようなウェハ厚さのばらつきは、ウェハ近傍の電位分布の乱れを防止するための補償電圧の値に影響するため、前述のギャップのみによる補償電圧の算出では精度が不十分であることが発明者等の検討により明らかになった。
【００１０】
一方、発明者等による特許文献２に示すような技術は、試料よりも下方で且つ試料の外周の位置に電位補正電極を設け、その電位補正電極を試料よりも低い電位、すなわち、絶対値が大きな負の電位にすることにより、試料外周での電位分布を補正し、電子ビームの変更により生じる位置ずれを防止するものである。また、その電位分布の補正の際には、試料表面における測長位置と試料のサイズ（φ３００ウェハあるいはφ４５０ウェハ）に対応する試料厚さに応じて補正電極の電位を調整するものであった。これはφ３００ウェハとφ４５０ウェハとで試料の厚さが異なるためである。
【００１１】
しかしながら、半導体デバイス生産性向上に対する要求はますます厳しくなり、試料の外縁近くまでの測長が望まれるようになってきた。例えば、半導体ウェハの外周部におけるデバイス作成に使用されない外周除外領域（Edge Exclusion Area）と呼ばれる領域を、従来は試料外縁の３ｍｍ程度だったのに対し、今後は２〜０．５ｍｍに低減することが望まれている。
【００１２】
このような試料外縁近傍での測長に対しては、特許文献１に示すような技術では不十分であることが発明者らの検討によって明らかになった。具体的には、上述した試料サイズに対応する試料厚さと、測長位置という２つのパラメータの取得精度が不十分であり、その結果、電位補正電極に印加する適切な補正電圧の算出の精度が不十分であり、試料外周１ｍｍよりも外側領域での測長ができなかった。そして検討の結果、電位補正電極に印加するための適切な電圧を算出するためには、測長位置とその位置と最も近い試料外縁との間の距離（以下、単に、測長位置と試料外縁との距離と記す）と、試料の外縁での形状と、測長位置近傍での試料の厚さの３つのパラメータのうち、少なくとも１つをマイクロメートルのオーダーで正確に把握する必要があることが分かった。
【００１３】
それらの３つのパラメータのうち、測長位置と試料外縁との距離は、ＣＤ−ＳＥＭに予め計測条件として入力されているレシピによって大まかな値を得ることが出来る。すなわち、そのレシピには円形状の半導体ウェハにおける矩形デバイスチップのレイアウトが予め入力されているため、これにより最外周にあるデバイスチップ内の指定場所を測長する際に、その測長位置が試料外縁からどれだけ離れているかを大まかに把握できる。
【００１４】
しかしながら半導体ウェハの直径や厚さは規格で指定されている範囲内でばらつきを有するため、測長位置と試料外縁との距離は半導体ウェハの直径により変化する。また試料を試料台の上に搬入・設置する際の搬入位置のばらつきにより、試料台上のウェハの位置はばらつきを持つことになる。以上より、試料表面における測長位置と試料外縁との距離は、試料を試料台上に搬入するたびに変化することになる。またさらに、通常、ＣＤ−ＳＥＭにおいては試料の位置合わせのために光学顕微鏡とＳＥＭによる観察を併用しているが、ＣＤ−ＳＥＭの使用環境の気圧や温度の変化により、試料室の変形や膨張・収縮が起き、両者の位置関係が変化し試料の位置を正確に求めることが難しい。
【００１５】
以上述べたように、半導体検査装置において、電位補正電極に印加するための適切な電圧を算出するためには、測長位置と試料外縁との距離と、試料外縁での試料形状と、測長位置近傍での試料の厚さの３つのパラメータを計測することにより、正確に把握する必要がある。
【００１６】
本発明の目的は、上述した課題を解決し、試料外周部を検査する場合に生じる位置ずれを防止し、それにより試料外縁近くまで有効に測長検査できる半導体検査装置、及び検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するため、本発明においては、半導体検査装置であって、試料を保持し、移動可能な試料台と、一次荷電粒子ビームを試料の表面に走査するビーム走査部と、放出される二次荷電粒子を検出する二次荷電粒子検出部と、試料の外縁よりも内側の位置に設けられた吸着用電極と、吸着用電極に電圧を印加するための吸着電圧印加部と、その内縁が吸着用電極の外縁よりも外側にあり、その外縁が試料の外縁よりも外側に設けられた電位補正電極と、試料の位置を検出する位置検出部と、測長位置と試料外縁との距離に基づき、電位補正電極に印加する補正電圧を分析制御する分析制御部とを備え、位置検出部は、試料の直径と中心位置の座標を求め、試料の直径と中心位置の座標と測長位置の座標とから、測長位置と試料外縁との距離を求める構成の半導体検査装置を提供する。
【００１８】
また、上記の目的を達成するため、本発明においては、試料台上の試料を検査する半導体検査方法であって、試料台は、その内部に試料を吸着させる吸着用電極と、試料台上の電位を補正する電位補正電極を備えており、吸着用電極により、試料を試料台に吸着させる工程と、試料の位置合わせをする工程と、電位補正電極に印加する補正電圧を制御する工程と、予め指定された測長位置において試料表面のパターンを測長する工程を備え、補正電圧を制御する工程は、試料の直径と中心の座標を求め、求めた試料の直径と中心の座標と測長位置の座標から、測長位置と試料外縁との距離を求め、測長位置において測長する際に、測長位置と試料外縁との距離に応じて補正電圧を求め、求めた補正電圧を電位補正電極に印加する半導体検査方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、試料外周部を検査する場合に生じる位置ずれを防止し、それにより試料外縁近くまで有効に測長検査できる半導体検査装置を提供できる。さらに、検査位置と試料外縁との距離や、試料外縁の形状や、試料の厚さを計測により求め、それらの値に応じて電位補正電極に印加する電圧を正確に求め、制御することにより、試料の外縁近傍を測長する場合でも位置ずれを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１に係る、ＣＤ−ＳＥＭの構成を示す上面図である。
【図２】実施例１に係る、ＣＤ−ＳＥＭの試料室の構成を示す側断面図である。
【図３】実施例１に係る、ＣＤ−ＳＥＭの対物レンズと試料台の構成を示す側断面図である。
【図４】実施例１に係る、測長の流れを示すための、ＣＤ−ＳＥＭの試料室の上面図である。
【図５】実施例１に係る、ＣＤ−ＳＥＭの測長方法を示したフローチャート図である。
【図６】実施例１に係る、ＣＤ−ＳＥＭの測長方法を示したフローチャートで図ある。
【図７】実施例１に係る、ＣＤ−ＳＥＭの測長方法において、印加する補正電圧と測長位置と試料外縁との間の距離の関係を示したグラフを示す図である。
【図８】実施例１に係る、ＣＤ−ＳＥＭの光学顕微鏡において試料の外縁近傍を観察する方法を示した模式図である。
【図９】実施例１に係る、ＣＤ−ＳＥＭの測長方法において、電位補正電極の電圧と測長位置と試料外縁の距離と、試料外縁のテーパー部分長さの関係を示したグラフを示す図である。
【図１０】実施例２に係る、ＣＤ−ＳＥＭの高さセンサの発光部と受光部の構成を示す図である。
【図１１】実施例２に係る、ＣＤ−ＳＥＭの試料と高さ基準ミラーの構成を示す図である。
【図１２】実施例２に係る、ＣＤ−ＳＥＭの試料アライナーの構成を示す図である。
【図１３】実施例２に係る、ＣＤ−ＳＥＭの測長方法において、電位補正電極の電圧と測長位置と試料外縁の距離と試料の厚さの関係を示したグラフを示す図である。
【図１４】各実施例に係る、ＣＤ−ＳＥＭの測長の状況を示すディスプレイ画面の一例を示す図である。
【図１５】ＣＤ−ＳＥＭの試料室の構成を示す側断面図である。
【図１６】ＣＤ−ＳＥＭの対物レンズと試料台の構成を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態を図面に従い説明するが、それに先立ち、通常用いられているＳＥＭ式半導体検査装置の電子顕微鏡光学系の概略を説明する。以下の説明にあって、荷電粒子として電子を例示して説明するが、電子に限定されもので無く、イオン等であっても良い。
【００２２】
図１５の半導体検査装置において、電子顕微鏡光学系は主に試料室１２と鏡搭７とから成っている。鏡搭７の上部には電子銃１と引き出し電極２があり、引き出し電極２の電圧により電子銃１から出た、破線で示す一次電子２２は、コンデンサレンズ３、走査偏向器５、絞り６、対物レンズ９等を通過して収束・偏向され、半導体ウェハに代表される半導体装置などの試料１０の検査位置に照射される。なお、コンデンサレンズ３、走査偏向器５、絞り６、対物レンズ９およびシールド電極１６は、光軸１８を中心軸とする軸対称形状に形成されている。
【００２３】
図示を省略した真空ポンプにより真空引きされ、減圧状態にある試料室１２内には試料１０を設置するための試料台１１や、試料１０および試料台１１を移動させるための移動機構であるＸ−Ｙステージ１５が設置されている。試料１０には、一次電子２２の減速用にリターディング電源２６より減速電圧（以下、リターディング電圧と記す）が印加されている。試料１０からは一次電子２２の照射により、破線で示す二次電子２４が発生し、試料１０に印加されたリターディング電圧により加速され上方に移動する。加速された二次電子２４は、このＥクロスＢ偏向器８により偏向され、二次電子検出器１４に入射する。この二次電子検出器１４では入射した二次電子２４が電気信号に変換され、図示を省略したプリアンプによって増幅されて検査画像の信号用の輝度変調入力となり、検査領域の画像データが得られる。この画像データの処理を行うことにより、検査領域内にあるラインの幅や配線間をつなぐために形成されるコンタクトホールの穴径などの寸法が計測される。
【００２４】
上述の通り、半導体デバイス製造においては、試料１０は半導体ウェハであり、複数の矩形のチップが試料１０のほぼ全領域に亘って形成されている。そのため検査装置は試料１０の中央部のチップだけではなく、外側に形成されたチップの検査も行う場合がある。試料１０の外周部以外、例えば中央部を検査する場合には、試料１０近傍の等電位面は光軸１８を中心軸とする軸対称分布となるが、試料１０の外周部を検査する場合には、図１６に示すように試料１０近傍、破線で示す等電位面２０の軸対称性が乱れてしまうという問題があった。このように等電位面２０の軸対称性が乱れてしまうと、実線で示すように一次電子２２が曲げられ、試料１０上の本来検査すべき位置、すなわち光軸１８と試料１０の表面とが交わる位置から離れた位置３０に一次電子２２が当たってしまう、いわゆる位置ずれの問題が生じる。
【００２５】
通常ＣＤ−ＳＥＭにおいては、試料１０を検査すべき大まかな位置に移動機構であるＸ−Ｙステージ１５により移動させて粗く位置合わせ、アドレシングを行い、その後ＳＥＭ像を用いた高精度な位置合わせを行うことで、測長すべき位置を検出しているが、大きな位置ずれが起きた場合には、Ｘ−Ｙステージ１５を用いて位置合わせした位置とＳＥＭ像を用いて位置合わせした位置とが遠く離れてしまうため、測長すべき位置への移動量が多くなってしまい、スループットの低下をもたらす原因となる。
【００２６】
またさらに試料である半導体ウェハは、直径４５０ｍｍへと大口径化が進行しようとしている。このように半導体ウェハが大口径化するとその外縁が直線に近づくため、そのウェハに作成される矩形のデバイスチップを、以前よりも半導体ウェハの外縁近くまで作成できるようになる。それに伴い、半導体デバイス製造においては以前よりも、外縁のより近くまで検査したいという要求が高まっており、その結果、前述した一次電子の曲がりが引き起こす位置ずれの問題はより重要なものとなっていることは、発明が解決しようとする課題で説明した通りである。
【００２７】
以下、図面に従い、本発明の各種の実施の形態により、上述した課題を解決する手段を順次する。
【実施例１】
【００２８】
実施例１として、荷電粒子線を用いた半導体検査装置、検査方法の一例として、ＣＤ−ＳＥＭに適用した実施例について図１〜図５を用いて詳しく説明する。実施例１は、試料を保持し、移動可能な試料台と、一次荷電粒子ビームを試料の表面に走査するビーム走査部と、一次荷電粒子ビームを試料の表面に照射することにより放出される二次荷電粒子を検出する二次荷電粒子検出部と、試料を試料台に吸着するために、試料の外縁よりも内側の位置に設けられた吸着用電極と、吸着用電極に電圧を印加するための吸着電圧印加部と、その内縁が吸着用電極の外縁よりも外側にあり、その外縁が試料の外縁よりも外側に設けられた電位補正電極と、試料の位置を検出する位置検出部と、測長位置と試料外縁との距離に基づき、電位補正電極に印加する補正電圧を分析制御する分析制御部を備え、位置検出部が、試料の直径と中心位置の座標を求め、試料の直径と中心位置の座標と測長位置の座標とから、測長位置と試料外縁との距離を求める半導体検査装置、検査方法の実施例である。
【００２９】
図１は実施例１に係るＣＤ−ＳＥＭの概略構成図である。試料１０（この場合は半導体ウェハ）が２５枚入ったウェハカセットがウェハローダー８０にセットされると、搬送ロボット８２によってウェハカセットから試料１０が取り出され、試料アライナー８４にセットされる。試料アライナー８４は、試料１０を試料アライナー８４内のアライナー試料台にセットし回転させ、試料１０のノッチ（切り欠き）をセンサにより検知し、試料１０の向きを揃える働きを行う。ここで向きが揃えられた試料１０は搬送ロボット８２によりバッファ室８６に搬入される。
【００３０】
試料１０を試料室１２に搬入する際には、まずバッファ室８６内部を大気圧にし、その後に試料１０を搬送ロボット８２によりバッファ室８６に搬入し、その後にバッファ室８６を真空引きすることにより減圧される。バッファ室８６が規定の真空度に達した後には、図示しない搬送ロボットにより試料１０が試料室１２に搬入され、試料室１２内の試料台１１の上に設置される。
【００３１】
図２は、図１に示したＣＤ−ＳＥＭの試料室１２とそれに設置された鏡搭７の構成を示したものであり、この図により本実施例のＣＤ−ＳＥＭにおける電子顕微鏡の構成を説明する。引き出し電極２の電圧により電子銃１から出た一次電子２２は、コンデンサレンズ３、走査偏向器５、絞り６、対物レンズ９等を通過して収束・偏向されて、試料台１１上に載置された試料１０の検査位置に照射される。検査位置を変える場合には、試料台１１下に設置された移動機構であるＸ−Ｙステージ１５を用いて試料１０を移動させる。なお、本実施例においては試料１０を円盤形状の半導体ウェハとした。試料１０を載置する試料台１１は、後で詳述するように誘電体を含み、その内部に同心円状の複数の電極が設置され、各電極には電源３８−１、３８−２、４８から電圧が印加される。
【００３２】
この試料１０には、一次電子２２の減速用にリターディング電源２６よりリターディング電圧が印加されている。試料１０からは一次電子２２の照射により二次電子２４が発生し、上方に移動する。さらに試料１０近傍に、リターディング電圧が印加されるシールド電極１６を設けることにより、試料１０近傍の電位分布の乱れが軽減される。なお、対物レンズ９などは、一点鎖線で示す光軸１８を中心軸とする軸対称形状に構成されている。
【００３３】
対物レンズ９の電子銃側には隣接してＥクロスＢ偏向器８が設けてある。このＥクロスＢ偏向器８は、一次電子２２に対しては電界と磁界による偏向量が互いに打ち消し合い、二次電子２４に対しては、両者の重ね合わせで電子を偏向させる偏向器である。試料１０から上方に移動してきた二次電子２４は、このＥクロスＢ偏向器８により偏向され、二次電子検出器１４に入射する。この二次電子検出器１４では入射した二次電子２４が電気信号に変換され、図示を省略したプリアンプによって増幅されて検査画像の信号用の輝度変調入力となり、検査領域の画像データが得られる。
【００３４】
図３は本実施例のＣＤ−ＳＥＭに用いる試料台１１近傍を拡大した図である。同図に示すように、本実施例で使用する試料台１１は、アルミナセラミクスからなる誘電体部３４と金属ベース３５から成っている。誘電体部３４の内部には内側電極３２−１、外側電極３２−２、電位補正電極４４の合計３枚の電極が埋設されている。この内側電極３２−１は円盤形状であり、その周囲を囲むようにリング状の外側電極３２−２が形成され、さらにその外側電極３２−２の周囲を囲むようにリング状の電位補正電極４４が形成されている。電極３２−１、３２−２は、電圧を印加することによって試料１０を試料台１１に吸着するための吸着用電極である。
【００３５】
内側電極３２−１および外側電極３２−２には、それぞれスイッチ３６−１およびスイッチ３６−２を介して直流電源３８−１および直流電源３８−２が接続されており、これらのスイッチをＯＮにすることにより、電極３２−１と電極３２−２とにそれぞれ正・負の電圧を印加できる。
【００３６】
試料１０下面（裏面）にはスイッチ４２を介してリターディング電源２６に接続された接触ピン４０が、図示を省略したばねで押しつけられており、このスイッチ４２をＯＮにすることにより試料１０および導電体部３５に負の電圧であるリターディング電圧が印加される。また、正の電圧を印加する直流電源３８−１と負の電圧を印加する直流電源３８−２もリターディング電源２６と直列に接続されており、内側電極３２−１と外側電極３２−２にはリターディング電位を基準として正・負の電圧がそれぞれ印加される。その結果、クーロン力もしくはジョンソン・ラーベック力（Johnsen-Rahbek force）が生じ、試料１０が試料台１１の表面に有効に吸着される。
【００３７】
また、電位補正電極４４には、リターディング電源２６と直列に接続された電圧可変式の直流電源４８がスイッチ４６を介して接続されており、このスイッチ４６をＯＮにすることにより、電位補正電極４４に電位補正用電圧として負の電圧が印加される。その結果、電位補正電極４４はリターディングに保持された試料１０に対し直流電源４８の電圧だけ低い電位（絶対値が大きな負の電位）に保持され、試料１０の外側で等電位面２０−２が盛り上がる。
【００３８】
このような作用が無い場合には、図１６に示したように等電位面２０−１が試料１０の外側で落ち込むが、本実施例の適用によって図３に示すように等電位面２０−２が盛り上がることによって等電位面２０−１が上方に押し上げられ、その結果、試料１０表面近傍の等電位面２０−１が光軸１８を中心とする軸対称分布となる。これにより試料１０の外縁部近傍を測長検査する場合でも、試料１０の表面近傍の等電位面２０−１が光軸を中心とする軸対称分布となり、一次電子２２の曲がりが無くなり位置ずれが防止される。
【００３９】
なお、図３に示す本実施例の構成において、リング状の電位補正電極４４の内縁は、試料１０の外縁よりも内側になるように形成されることが望ましい。なぜならば、もし電位補正電極４４の内縁が試料１０の外縁よりも外側になってしまった場合には、試料１０内縁と電位補正電極４４外縁との間に電位が補正されない領域が生じてしまう。そのため、前述したような等電位面２０−２が盛り上がることにより等電位面２０−１を押し上げる効果が弱くなってしまう。そのため、例えば試料１０がΦ３００ウェハの場合は、リング状の電位補正電極４４の内縁が試料１０の外縁よりも内側になるように、例えば電位補正電極４４の内半径が１４８ｍｍ程度に形成されることが望ましい。
【００４０】
以上図示説明したように、本実施例の半導体検査装置の構成にあっては、内側電極３２−１と外側電極３２−２と電位補正電極４４と試料１０とは、それぞれ異なる電位に保持する必要がある。そのために内側電極３２−１と外側電極３２−２と電位補正電極４４は電気的に短絡しないように絶縁体である誘電体部３４内部に構成し、且つそれぞれを離して形成している。
【００４１】
後述するように、この直流電源４８の電圧はＣＤ−ＳＥＭの測長位置と試料１０の外縁との距離に応じて制御する。そのため図２の分析部２８は、Ｘ−Ｙステージ１５の座標から測長位置と試料１０の外縁との間の距離を取得し、その距離と一次電子２２の照射条件とに応じた直流電源４８の設定電圧を求め、制御部２９は直流電源４８をその設定電圧に制御する。これらの分析部２８と制御部２９は、例えば中央処理部（Central Processing Unit：ＣＰＵ）などの処理部を備えたコンピュータで実行される分析用、制御用機能プログラムを作成することで実現可能であり、これらを総称して分析制御部と呼ぶ場合がある。この分析制御部には、図示を省略するが必要に応じて、分析結果やユーザが操作を行うＧＵＩ（Graphical User Interface）画面等を表示可能なディスプレイなどの表示部を付属させることができる。
【００４２】
また、試料台１１を移動するＸ−Ｙステージ１５には反射ミラー５２が、試料室１２の壁面にはレーザ干渉式の位置センサ５４がそれぞれ取り付けられて位置検出部を構成し、この位置検出部を用いて壁面と試料台１１との間の距離を測定でき、これにより試料台１１の位置がナノメーターのオーダーで測定できる。更に、試料室１２には光学顕微鏡５６が設置されており、図２において破線で示す様に光学顕微鏡５６の下に試料１０が移動してきた場合には、電子線ではなく光学的に試料１０を観察できる。
【００４３】
なお図１６に図示説明したように、電位補正電極４４に電圧を印加しない場合に位置ずれを引き起こす光軸１８での等電位面２０−１の傾きは、試料１０の外側での等電位面２０−１の落ち込みに起因する。さらにその等電位面２０−１の落ち込みは、光軸１８と試料１０外縁との間の距離が短くなるほど大きくなり、その結果位置ずれ量も大きくなる。そのため、図２に示すような構成において、位置ずれを有効に補正するために電位補正電極４４に印加すべき適切な直流電源４８の電位補正電圧（以下、補正電圧と記す）は、光軸１８と試料１０外縁との間の距離によって変化する。そこで、位置ずれ量を０にするための適切な補正電圧を求めるためには、前述したように測長位置である光軸１８と試料１０外縁との間の距離をマイクロメートルのオーダーで正確に求める必要がある。
【００４４】
そこで、本実施例において、光軸１８と試料１０外縁との間の距離、すなわち測長位置と試料外縁との距離を求める方法について、図２〜図６を用いて説明する。ここで図４の（ａ）〜（ｄ）は、試料室１２と鏡搭７および光学顕微鏡５６とを真上から見た上面図であり、試料１０を試料室１２に搬入して測長するまでの流れを示したものである。また、図５と図６は、本実施例の構成おいて、試料１０を試料室１２に搬入して測長し、その後、試料１０を試料室１２から搬出するまでの流れを示したフローチャートである。
【００４５】
まず、図２、図３に示したように、試料１０がバッファ室８６より試料室１２に搬入され、試料台１１上に設置される。その際、スイッチ３６−１とスイッチ３６−２とがＯＮになり、直流電源３８−１および直流電源３８−２により内側電極３２−１と外側電極３２−２とには、それぞれ電圧が印加され、試料１０がＸ−Ｙステージ１５上の試料台１１に吸着される（図５の工程１００）。
【００４６】
次に続く工程１０２においては、光学顕微鏡を用いて、試料１０の基準点を観察することにより試料１０の位置合わせ（アラインメント）を行う。試料１０を載せた試料台１１をＸ−Ｙステージ１５により光学顕微鏡５６の下へと移動し、この光学顕微鏡５６により試料１０を真上から光学的に観察する。レシピにおいては、試料１０の位置合わせのために、試料１０内の位置合わせ用パターンの座標と画像が予め登録されている。試料１０を載せた試料台１１をＸ−Ｙステージ１５により、まず位置合わせ用の座標に移動させ、その後に光学顕微鏡５６により試料１０を観察しながら試料台１１を移動させて、位置合わせ用パターンを探す作業を行う。光学顕微鏡５６による観察画像と位置合わせ用パターンの登録画像とが一致したと見なされれば、その位置での座標を、位置検出部を構成する反射ミラー５２、位置センサ５４により検出し、分析部２８に保存する。
【００４７】
図４の（ａ）は、この工程１０２における試料室１２内の構成を示している。試料１１の位置合わせパターンが光学顕微鏡５６の光軸５７の位置に来た時の座標Ｘ１とＹ１（この図４の（ａ）においては右の壁と下の壁が基準となる）が位置合わせ座標として分析部２８に保存される。この工程１０２により、試料１０の位置合わせ（アラインメント）が行われる。なお、この工程における光学顕微鏡５６による試料１０の位置合わせを行う場所は、理由は後述するが、試料１０の外縁付近を避けることが必要である。
【００４８】
次に続く工程１０４においては少なくとも２箇所の試料１０の外縁を検出することにより、試料１０の直径の計測と試料１０の中心位置の座標を計測する。まず光学顕微鏡５６により試料１０を観察しながら、試料１０を載せた試料台１１を光学顕微鏡５６の光軸５７に試料１０の外縁が来る位置に移動させ、その位置でのＸ−Ｙステージ１５の座標を位置検出部を構成する位置センサ５４により検出し、その値を分析部２８に保存する。この際、試料１０の直径を計測できるように、試料１０の中心に対して対称となる位置での外縁２箇所を検出することが望ましい。
【００４９】
例えば試料１０の直径のおおよその値、例えば所謂φ３００ウェハならば直径は約３００ｍｍとその中心の大まかな位置が予め分かっているため、図４の（ｂ）におけるＹ２を一定にしたままＸ方向に試料台１１を移動させた場合に、光軸５７が試料１０の中心に対して対称となる位置での外縁２箇所を検出できるように、予めＹ２を決めておけば良い。
【００５０】
このようにして試料１１の２箇所の外縁を検出し、その際に位置検出部を構成する位置センサ５４で検出した座標の差を試料１１の直径と見なすことができる。なお、このような試料１１の直径の計測方法においては、Ｙ２を一定にしたままＸ方向に試料台１１を移動させた場合に試料１０の中心位置が光軸５７を通る必要があるが、試料１０のおおよその大きさは予め分かっているため、前述したような試料１１の直径の計測方法により得られる値の誤差は小さい。
【００５１】
それに対し、もっと計測誤差を上げる必要がある場合は、続けて試料台１１を移動させる方向を変えて同様の操作を行えば良い。すなわち、まず前述の方法で得られた直径の半分の値を仮の中心とし、その仮の中心を通るように図４の（ｂ）におけるＸ２を一定にしたままＹ方向に試料台１１を移動させ、試料１０の２箇所で光学顕微鏡５６による外縁を検出し、それぞれの検出位置でのＹ座標を分析部２８に保存する。
【００５２】
このようにしてさらに２箇所の試料１１の外縁を検出した際に、位置検出部を構成する位置センサ５４で検出した座標の差が試料１１の直径となり、且つその２箇所の外縁検出位置の中点が試料１０の中心位置となる。なお、本実施例で適用した位置センサ５４の分解能は約１ｎｍであり、光学顕微鏡５６の分解能は約５μｍであるため、本工程１０４における試料１０の直径および中心位置の精度は光学顕微鏡５６の分解能で決まり、これらの値を約５μｍの精度で得ることができる。以上のような方法により、試料１０の直径と中心位置の座標を精度よく得ることができ、これらの値を分析部２８に保存し、次の工程に進む。
【００５３】
次に続く工程１０６においては、試料１０の基準点をＳＥＭを用いて観察することによる試料１０の位置合わせ（アラインメント）を行う。試料１０を載せた試料台１１を移動機構であるＸ−Ｙステージ１５により鏡搭７の下へと移動し、このＳＥＭにより試料１０を観察する。通常、レシピにおいては試料１０の位置合わせのための、試料１０内のパターンの座標と画像が予め登録されているが、ここでは工程１０２における光学的位置合わせに用いたパターンと全く同じものを使用する。試料１０を載せた試料台１１をＸ−Ｙステージ１５により、位置合わせ用パターンが光軸１８に来るように移動させ、ＳＥＭにより試料１０を観察しながら試料台１１を移動させることにより、位置合わせ用パターンを探す作業を行う。ＳＥＭによる観察画像と位置合わせ用パターンの登録画像とが一致したと見なされれば、その位置での座標を、位置検出部を構成する位置センサ５４により検出し、分析部２８に保存する。
【００５４】
この工程１０６における構成は図４の（ｃ）に示されており、試料１０の位置合わせパターンがＳＥＭの光軸１８の位置に来た時の位置合わせ座標Ｘ３とＹ３が位置合わせ座標として分析部２８に保存される。以上により、この工程１０６において、試料１０の位置合わせ（アラインメント）が行われる。この工程１０６の位置合わせにおいては、工程１０２で位置合わせを行ったパターンと同一のものを使用したことにより、光学顕微鏡５６で取得した位置を示すＸ１とＹ１と、ＳＥＭで取得した位置を示すＸ３とＹ３とが関連付けられ、ＳＥＭで測長する際の試料１０中心の座標を得ることができる。
【００５５】
さらに工程１０４において試料１０の中心座標と直径を取得しており、また、レシピにおいては試料１０のチップのレイアウトが入力されているため、レシピに入力されている任意のチップにおけるＳＥＭによる測長点の座標から、その位置の試料１０中心からの距離を求めることが可能であり、またその位置での試料１０の外縁からの距離を求めることが可能となる。
【００５６】
なお、この工程１０６では一次電子２２の偏向による位置ずれが生じると、試料１０におけるパターンが検出された位置と光軸１８の位置とが一致しなくなるため位置合わせが正常に行えなくなる。そのため、先に述べた通り、ＳＥＭにより位置合わせを行うこの工程１０６および光学顕微鏡５６により位置合わせを行う工程１０２において使用する位置合わせのためのパターンは、位置ずれが起きないように試料１０の外縁から十分離れた位置、例えば試料１０外縁から６ｍｍ以上はなれた位置にあるものを使用することが必要である。
【００５７】
次の工程１０８では、図４の（ｄ）に示すように、予めレシピで指定された試料１０の表面における測長点での測長をＳＥＭにより行う。その測長方法に関する詳細フローチャートを示した図６を用いて説明する。
【００５８】
図６において、まず工程１０８−１において予めレシピで指定された測長位置の座標から、測長位置の試料１０外縁からの距離を求める。
【００５９】
次に、この求められた測長位置の試料１０外縁からの距離から、測長位置が試料１０外縁に近く位置ずれが問題になるか否かを判断する（工程１０８−２）。本発明者による検討では、試料１０外縁から５ｍｍ以上離れていれば、電位補正電極４４に補正電圧を印加しない場合でも図１５に示したような試料１０外側での電位分布の落ち込みが生じず位置ずれが生じない。そのため、本実施例においては、測長位置と試料１０外縁との距離が５ｍｍ以上ならば工程１０８−２で「Ｎｏ」となり、補正電圧を印加せずに測長位置での測長を行う（工程１０８−３）。この場合は、スイッチ４６をＯＦＦにすれば良い。
【００６０】
それに対し、測長位置と試料１０外縁との距離が５ｍｍ未満の場合は工程１０８−２で「Ｙｅｓ」となり、位置ずれを防止するために、電位補正電極４４に補正電圧を印加する必要がある。そのため、予め実験もしくは数値計算により、図７にその一例を示すような、測長位置と試料１０外縁との距離と位置ずれを０にするための直流電源４８の最適電圧との関係を求め、分析部２８内にデータベースとして保存しておき、このデータベースと工程１０８−１で得られた測長位置と試料１０外縁との距離から、位置ずれを０にするために電位補正電極４４に印加すべき最適な補正電圧を分析部２８により求め（工程１０８−４）、その値の補正電圧を印加するために直流電源４８の電圧を制御部２９により制御し電位補正電極４４に印加する（工程１０８−５）。
【００６１】
その後、Ｘ−Ｙステージ１５により試料１０を載せた試料台１１を測長位置まで移動させ（工程１０８−６）、その位置での測長をＳＥＭにより行う（工程１０８−７）。
【００６２】
なお、その際にはＣＤ−ＳＥＭの測長の状況を示すため、先に説明した表示部のディスプレイ画面１３０に、図１４に示すような表示をさせても良い。図１４の場合は、試料１０のレイアウトの中における測長位置１３２と、その測長位置でのＳＥＭ画像１３４と、測長位置と試料１０外縁との距離１３６と、位置ずれを０にするために電位補正電極４４に印加すべき最適な補正電圧１３８を表示させているが、ディスプレイ画面の内容は、この表示例に限定されるものではない。
【００６３】
次に、図５の工程１０８では、図６の工程１０８−１〜工程１０８−７を、レシピで予め指定された測長点数だけくり返すことにより、測長の作業が完了する。
【００６４】
レシピで予め指定された測長点数での測長が完了した後は、スイッチ３６−１とスイッチ３６−２とをＯＦＦにし、試料１０の試料台１１への吸着を止め、バッファ室８６を経由して試料１１をＣＤ−ＳＥＭの外に搬出する（工程１１０）。
【００６５】
図５の工程１００〜工程１１０を行うことにより、試料１０の外縁近傍を測長する場合においても位置ずれを防止でき、有効に測長を行うことができる。
【００６６】
以上のような、光軸１８と試料１０の外縁との距離に応じて制御する直流電源４８の電圧のデータは、図１に示す分析部２８に蓄えられており、分析部２８は、位置検出部で検出されたＸ−Ｙステージ１５の座標から、測定位置である光軸１８と試料１０の外縁との距離を求め、その距離とリターディング電圧など一次電子２２の照射条件とに応じた直流電源４８の設定電圧を求め、制御部２９は、その電圧に直流電源４８を制御する。これにより電位補正電極４４に印加する補正電圧を制御し、一次電子２２の曲がりを防止することで、試料１０の外周部を測長している場合でも位置ずれを無くすことができる。
【００６７】
以上示した実施例１の半導体検査装置の構成と方法においては、電位補正電極４４に印加する補正電圧の最適値を、測長位置と試料１０外縁との間の距離と、試料１０の厚みをもとにして算出した。しかしながら、補正電圧の最適値はそれらの値だけに影響されるわけではなく、試料１０の外縁の形状にも影響される。そこで、試料１０の外縁の形状を計測し補正電圧を決める構成および方法について、以下、図２、図５、図８、図９を用いて説明する。
【００６８】
本実施例では図２に示した構成において、図５の工程１０４において光学顕微鏡５６により試料１０の外縁を検出する際に、図８に模式的に示すように光学顕微鏡５６の光軸５７が試料１０の平坦な部分から、テーパー部分および外縁頂点の位置に来るまで徐々に試料台１１をＸ−Ｙステージ１５によって移動させながら観察する。この操作により、試料１０のテーパー部分の長さすなわち試料１０の外縁から平坦部分までの長さを求めることができる。
【００６９】
また、前述の方法で求めた試料１０のテーパー部分の長さと、測長位置の試料１０外縁からの距離とから、位置ずれを０にするための最適な補正電圧を事前に求め、図９にその一例を示すようなデータを分析部２８に蓄えておき、制御部２９により求めた電圧に直流電源４８を設定し、電位補正電極４４に補正電圧を印加することにより、位置ずれを防止できる。なお、図９に示したようなデータを用いて補正電圧を求める際には、データをテーブル形式にしておき、制御部２９が、求めた試料１０のテーパー部分長さと、測長位置の試料１０外縁からの距離とから補間により補正電圧を求めても良いし、データを２変数多項式の近似式で設定しておき、その近似式により補正電圧を求めても良い。
【００７０】
以上詳述した実施例１においては、電位補正電極４４に印加する補正電圧の最適値を、測長位置と試料１０外縁との間の距離、および試料１０の外縁の形状をもとにして算出した。しかしながら、補正電圧の最適値はこれらだけに影響されるわけではなく、試料１０の厚さにも影響される。そこで、第２の実施例として、試料１０の厚さを計測し補正電圧を決める構成および方法について説明する。
【実施例２】
【００７１】
実施例２として、荷電粒子線を用いた半導体検査装置の他の実施例について、図１０〜図１３を用いて説明する。実施例２は、電位補正電極に試料の厚さに応じた補正電位を印加することが可能な半導体検査装置の実施例である。
【００７２】
図１０に示した半導体検査装置の要部の構成は、図２に示したＣＤ−ＳＥＭに、試料室１２に高さセンサ発光部６２と高さセンサ受光部６４からなる高さセンサを加えて、試料の厚さを検出するものである。高さセンサ発光部６２はレーザなどの破線で示す光線を試料１０の表面に照射し、破線で示す反射光を高さセンサ受光部６４により受光する構成となっている。このとき、反射面の高さが変われば、高さセンサ受光部６４における反射光の受光位置が変化する。そのため、この受光位置を評価することにより反射面、例えば試料１０の表面の高さを得ることができる。また本実施例では、この図に示されるように、高さセンサ発光部６２からの光線を反射面に照射するときの、おおよその位置が電子顕微鏡の光軸１８とほぼ一致するように構成している。またＸ−Ｙステージ１５には、その表面の試料台１１に対する高さが既知である高さ基準ミラー９０を設置している。
【００７３】
まず、試料１０が載せられた試料台１１をＸ−Ｙステージ１５により移動させ、高さ基準ミラー９０の表面が光軸１８の位置に来るようにする。これにより、図１０の（ａ）に示されるように、センサ発光部６２からの光線が高さ基準ミラー９０の表面に当たり、その反射光が高さセンサ受光部６４により受光される。
【００７４】
次に試料１０が載せられた試料台１１をＸ−Ｙステージ１５により移動させ、試料１０外周部が光軸１８の位置に来るようにする。これにより図１０の（ｂ）に示されるように、センサ発光部６２からの光線が試料１１の外周部に当たり、その反射光が高さセンサ受光部６４により受光される。
【００７５】
以上示した、試料台１１表面に対する高さが既知である高さ基準ミラー９０の高さ測定結果と、試料１０外周部での高さ測定結果とを比較することにより、試料台１１表面に対する試料１０外周部での高さ、すなわち試料１０の厚さが得られる。
【００７６】
以上のようにして試料１０外周部での試料１０の厚さを知ることができるため、電位補正電極４４に印加すべき補正電圧の厳密な最適値を得ることができ、その結果、試料１０の外縁部を計測する場合でも位置ずれを防止できる。また、このような構成においては、前述したような使用環境の気圧や温度の変化による処理室の変形に伴う試料１０の計測誤差を小さくすることができる。
【００７７】
なお、以上説明した方法では、試料外周部のある1箇所での試料１０の厚さを測定できるが、厚さの分布があるような試料１０の測長には不十分であり、その対策としては、複数箇所で試料１０の厚さを計測する必要がある。このような場合、例えば図１１の（ａ）に示すように試料台１１の誘電体部３４の外側に複数の高さ基準ミラー９０を設け、予めそれぞれの高さ基準ミラー９０の高さを測定しておけばよい。前述したように、試料アライナー８４において試料１０のノッチを検出されるため、試料１０が試料台１１に設置する際には試料１０の向きが揃えられている。そのため、試料１０の外周部を測長する際には、レシピで指定された測長位置を参照することにより、どの高さ基準ミラー９０が最も測長位置に近いかを判断することができる。そのため。試料１０の外周部を測長する際には、その最も近い高さ基準ミラー９０と測長位置での試料１０の高さの計測結果を用いて前述のような方法で試料１０の厚さを計測すればよい。また、試料１０の外周部を測長する際に、その位置が高さ基準ミラー９０から離れている場合には、その測長場所から近い２箇所の基準ミラー９０での高さを補間して基準高さを求め、その値と測長位置での試料１０の高さ測定結果より、測長位置での試料１０の厚さが得られる。
【００７８】
またさらに、図１１の（ｂ）に示すように試料台１１の誘電体部３４の外側にリング状の高さ基準ミラー９０を設け、試料１０の外周部を測長する際には、リング状の高さ基準ミラー９０の測長位置に最も近い位置での高さの計測結果を用いて前述のような方法で試料１０の厚さを計測することができる。
【００７９】
また、試料１０をバッファ室８６に入れる前に試料アライナー８４において試料１０を載せたアライナー試料台９２を回転させノッチを検出するが、図１２に示すようにバッファ室８６内に、高さセンサ発光部６２と高さセンサ受光部６４からなる高さセンサを設け、アライナー試料台９２を回転させるときの試料１０の厚さと、角度センサ９４とで検出する角度とのデータを分析部２８において組み合わせることにより、試料１０の厚さ分布を得ることができる。
【００８０】
また、本実施例で示したような方法で求めた試料１０の厚さと、実施例１で示したような方法で求めた測長位置の試料１０外縁からの距離とから、位置ずれを０にするための最適な補正電圧を事前に求めた図１１に示すようなデータを分析部２８に蓄えておき、それをもとに求めた電圧に制御部２９により直流電源４８を制御し、電位補正電極４４に印加することにより、位置ずれを防止できる。なお、前述したようなデータを用いて補正電圧を求める際には、データをテーブル形式にしておき、求めた試料１０の厚さと測長位置の試料１０外縁からの距離とから補間により補正電圧を求めても良いし、データを２変数多項式の近似式で設定しておき、その近似式により補正電圧を求めても良い。
【００８１】
以上のような本実施例の構成および方法により、試料１０の外縁近傍を測長する際に、その測長位置での試料１０の厚さを得ることができ、その値をもとに補正電圧を求め、位置ずれを防止する効果が得られる。
【００８２】
なお、第１および第２実施例において電位補正電極に印加するための適切な電圧を算出するために、測長位置と試料外縁との距離と、試料の外縁での形状と、測長位置近傍での試料の厚さの３つのパラメータを計測した。本発明の適用に際しては、この３つのパラメータを全て測定し、補正電圧の算出に反映することが望ましいが、それに限らない。装置構成の簡略化やスループットを優先し、測長位置と試料外縁との距離と、他の１つのパラメータの適用、或いはいずれか１つのパラメータの適用による補正電圧の精度を許容できるならば、いずれか１つを適用すればよい。
【００８３】
なお、本発明の第１および第２の実施例においては、一次電子線を利用した検査装置としてＣＤ−ＳＥＭを例に取り説明したが、それに限るものではない。一次電子線を利用した他の検査装置に対しても本発明を適用することにより、本発明と同様に一次電子線の曲がりを防止し、いわゆる位置ずれを無くす効果が得られる。
【００８４】
また、本発明の第１および第２の実施例においては、荷電粒子として一次電子線を利用した検査装置を例に取り説明したが、それに限るものではない。例えばヘリウムやリチウムなどのイオンなどの荷電粒子線を利用した顕微鏡に対しても本発明は適用できる。その場合には本発明の実施例とは異なり、荷電粒子が正の電位を持つため、試料に印加するリターディング電位や電位補正電極の電位を計測に適した極性および値にすることにより、本発明と同様に荷電粒子の曲がりを防止し、いわゆる位置ずれを無くす効果が得られる。
【００８５】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００８６】
更に、上述した各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成する例を説明したが、それらの一部又は全部を例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８７】
１  電子銃
２  引き出し電極
３  コンデンサレンズ
５  走査偏向器
６  絞り…６
７  鏡搭…７
８  ＥクロスＢ偏向器
９  対物レンズ
１０  試料
１１  試料台
１２  試料室
１４  二次電子検出器
１５  Ｘ−Ｙステージ
１６  シールド電極
１８  光軸
２０  等電位面
２２  一次電子
２４  二次電子
２６  リターディング電源
２８  分析部
２９  制御部
３２−１  内側電極
３２−２  外側電極
３４  誘電体部
３５  金属ベース
４４  電位補正電極
４６  スイッチ
４８  直流電源
５２  反射ミラー
５４  位置センサ
５６  光学顕微鏡
５７  光軸
６２  高さセンサ発光部
６４  高さセンサ受光部
８０  試料ローダー
８２  搬送ロボット
８４  試料アライナー
８６  バッファ室
９０  高さ基準ミラー
９２  アライナー試料台
９４  角度センサ
１３０  ディスプレイ画面
１３２  測長位置
１３４  ＳＥＭ画像
１３６  測長位置と試料外縁との距離
１３８  補正電圧
【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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