(57)【要約】【課題】  測長ＳＥＭ等の荷電粒子線装置で、ステージ位置計測に現れない部位の振動、或いはステージ位置計測に虚偽情報として現れる部位の振動を加味して、荷電粒子線照射位置の補正を正確に行う。【解決手段】  試料ステージ２の移動から高倍率撮像を行う過程において、観測箇所の高精度位置合わせ等を目的とした低倍率の事前撮像を行い、この事前撮像時の位置検出器６からのステージ振動情報と、二次電子検出器１３の出力を使った撮像画像による電子光学系カラム７の光学系カラム振動情報に基づき、フィルタ条件算出部２２において求めたフィルタ条件信号に従い、フィルタ回路２３において高倍率撮像時のステージ位置情報を整形し、整形後のステージ位置情報に基づき偏向補正処理部２４において偏向補正信号を求め、荷電粒子線照射位置の補正を行う。【選択図】  図１
2014093153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を走査しながら試料に照射し、反射信号を検出することで試料を観察する荷電粒子線装置であって、
前記試料が載せられる可動式ステージと、
前記可動式ステージの上部に設置される、荷電粒子線源、荷電粒子線を偏向する偏向手段、該荷電粒子線を集束する集束レンズを有する光学系カラムと、
前記反射信号を検出する反射信号検出器と、
前記可動式ステージのステージ位置情報を検出する位置検出器と、
前記反射信号検出器及び前記位置検出器の出力が入力され、前記光学系カラムを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記位置検出器の出力から得られる事前撮像時のステージ振動情報と、前記反射信号検出器の出力から得られる画像振動情報とに基づき、高倍率撮像時の前記可動式ステージの前記ステージ位置情報を整形し、整形後の前記ステージ位置情報に基づき、前記荷電粒子線の偏向補正を行うよう制御する、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
前記制御部は、
前記ステージ振動情報と、前記画像振動情報に基づき前記ステージ振動情報に含まれる不要成分を決定し、決定した前記不要成分に基づき、高倍率撮像時の前記ステージ位置情報を整形する、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１、又は２に記載の荷電粒子線装置であって、
前記制御部は、
事前撮像から高倍率撮像までの時間経過に基づき、事前撮像から高倍率撮像までの振動成分の振幅軽減量を算出し、
算出した前記振幅軽減量に基づき、高倍率撮像時の前記ステージ位置情報を整形する、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項３に記載の荷電粒子線装置であって、
前記制御部は、
事前撮像で画像を複数枚撮像して得た、複数の前記ステージ振動情報と前記画像振動情報を用いて、前記振幅軽減量の算出を行う、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の荷電粒子線装置であって、
前記制御部は、
前記ステージ振動情報を抽出する際に、前記荷電粒子線の走査情報に基づき振動の基準となるステージ基準位置の取得を行い、偏向補正を行う速度に合わせステージの基準位置を切り替える、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の荷電粒子線装置であって、
前記制御部は、
前記ステージ振動情報と前記画像振動情報に基づき、前記光学系カラムと前記試料ホルダの振動が小さくなるよう、次の試料を観察する際に前記光学系カラムと前記試料ホルダの振動が低減するよう、ステージ移動の速度や加速度を減衰させる、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
荷電粒子線を走査しながら試料に照射して、試料を観察する荷電粒子線装置であって、
前記試料が載せられる可動式ステージと、
荷電粒子線を発生、偏向、走査、集束する光学系カラムと、
前記試料からの反射信号を検出する反射信号検出器と、
前記可動式ステージのステージ位置情報を検出する位置検出器と、
前記反射信号検出器及び前記位置検出器の出力が入力され、前記光学系カラムを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
低倍率の事前撮像時の前記位置検出器及び前記位置検出器の出力から、前記ステージの振動情報と前記光学系カラムの振動情報を抽出し、
抽出した前記ステージの振動情報と前記光学系カラムの振動情報から、前記ステージの振動情報に含まれる不要成分を決定し、
低倍率の事前撮像時から、高倍率撮像時までの時間経過に基づき、前記ステージの振動情報と前記光学系カラムの振動情報の軽減量を算出し、
前記不要成分と前記軽減量に基づき、高倍率撮像時の前記ステージ位置情報のフィルタリング条件を決定し、
前記フィルタリング条件に基づき、高倍率撮像時の前記ステージ位置情報を整形し、
整形後の前記ステージ位置情報に基づき、前記荷電粒子線の偏向補正を行うよう制御する、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項７に記載の荷電粒子線装置であって、
前記制御部は、前記可動式ステージの移動速度や加速度を制御するステージ制御部を含み、
前記ステージ制御部は、
前記ステージの振動情報と、前記光学系カラムの振動情報に基づき、前記可動式ステージの移動速度や加速度を制御する、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項８に記載の荷電粒子線装置であって、
前記制御部は、
事前撮像で画像を複数枚撮像して得た、複数の前記ステージの振動情報と前記光学系カラムの振動情報を用いて、前記軽減量の算出を行う、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の荷電粒子線装置であって、
前記制御部は、
前記可動式ステージの振動情報を抽出する際に、前記荷電粒子線の走査情報に基づき、振動の基準となるステージ基準位置の取得を行い、偏向補正を行う速度に合わせ前記可動式ステージの基準位置を切り替える、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線を走査して電子画像を得る荷電粒子線装置に関し、微細なパターンを有する試料の測定・検査に用いられる技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体素子の微細化に伴い、製造装置のみならず、インライン検査や評価装置にもそれに対応した高精度化が要求されている。通常、半導体ウェーハに代表される半導体装置、基板、フォトマスク（露光マスク）、液晶等の試料に形成したパターンの形状寸法が正しいか否かを評価するために、測長機能を備えた走査型電子顕微鏡（以下、測長ＳＥＭと称す）が用いられている。測長ＳＥＭでは、ステージ機構上に保持されたウェーハに電子線を照射し、得られた二次電子信号を画像処理し、その明暗の変化からパターンのエッジを判別して寸法を導き出している。
【０００３】
ナノメータの微細なデザインルールに対応させるためには、高倍率観察において、よりノイズの少ない二次電子像を得ることが重要であり、高精度なビーム照射に加え、像を何枚も重ね合わせてコントラストを向上させることが行われている。このため、ウェーハを搭載保持しているステージ機構は、ナノメータオーダの振動やドリフトを抑える必要がある。通常、ウェーハ全面を評価するためには、それをカバーするストロークを持ったステージ機構が必要であるが、現状、ウェーハサイズは３００ｍｍが主流になっており、そのためのステージはかなりの大型でかつ大重量となる。
【０００４】
一方でスループット向上の観点からステージの移動時間の短縮が求められており、より高速、高加速なステージ移動が必要となる。しかしながら、大型、大重量のステージを高速、高加速で移動すると、それだけ停止時の振動やドリフトは大きくなる。この振動やドリフトのためステージ移動後直ちに電子線を照射すると電子線がウェーハの所定の位置に照射されず、高精度な寸法測定に悪影響を及ぼすことになるため、ステージ移動後の振動が無視できる程度減衰するまでの時間、電子線照射を待つ必要があり、この時間が測長スループット悪化の要因となる。
【０００５】
これに対し、レーザ干渉計等のステージ位置測定器で撮像時の振動による移動量を監視し、その移動量に電子線照射位置を動的に追従補正させることにより、電子線を正確な位置に照射する方法が知られている。また、特許文献１のように、ステージ移動による振動量と電子線の照射位置の補正量の関係をあらかじめ記憶しておき、その関係に基づいて電子線の偏向補正を行う方法などが提案されている。更に、本発明者等が先に出願した関連する特許出願としては、例えば特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−１８８１８１号公報
【特許文献２】特開２０１２−２８２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のステージ移動に伴う振動は、ステージ機構だけでなく電子光学系カラムにも誘発される。ステージの振動はステージ位置測定器で計測可能であるが、電子光学系カラムの振動は計測できない。振動により電子光学系カラムとステージの相対位置が変化した場合、電子線のウェーハ上への照射位置は正確に補正することができない。ただし、電子光学系カラムに加速度計等をあらかじめ備え、相対振動を計測する方法はコストアップとなるため難しい。
【０００８】
一方、ステージ移動による振動量と電子線の照射位置の補正量の関係をあらかじめ記憶しておき、その関係に基づいて電子線の偏向補正を行う特許文献１の方法は、ユーザの測定箇所変更によるステージ移動方法の変化した場合や、経年変化によりステージ機構の特性が変化した場合への対応に課題がある。また、ステージの位置測定器は、計測系自体やウェーハ保持機構の振動が加味されていないため、ウェーハ自体の振動を正確に表していない場合があり、このため、ステージ位置に基づく偏向補正方法は、それだけでは電子線照射位置を振動に対して正確に補正することが難しい。
【０００９】
本発明の目的は、上記の課題を解決し、ステージ移動に伴い発生する振動に基づき荷電粒子線照射位置を補正するため、ステージ位置計測に現れない部位の振動、あるいはステージ位置計測に虚偽情報として現れる部位の振動を考慮して、照射位置の補正を行うことが可能な荷電粒子線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明においては、上記の目的を達成するため、荷電粒子線を走査しながら試料に照射し、反射信号を検出することで当該試料を観察する荷電粒子線装置であって、試料が載せられる可動式ステージと、可動式ステージの上部に設置される、荷電粒子線、荷電粒子線を偏向する偏向手段、荷電粒子線を集束する集束レンズを有する光学系カラムと、反射信号を検出する反射信号検出器と、可動式ステージのステージ位置情報を検出する位置検出器と、反射信号検出器と位置検出器の出力が入力され、光学系カラムを制御する制御部とを備え、制御部は、位置検出器の出力から得られる事前撮像時のステージ振動情報と、反射信号検出器の出力から得られる画像振動情報とに基づき、高倍率撮像時の可動式ステージのステージ位置情報を整形し、整形後のステージ位置情報に基づき、荷電粒子線の偏向補正を行うよう制御する荷電粒子線装置を提供する。
【００１１】
また、本発明においては、上記の目的を達成するため、荷電粒子線を走査しながら試料に照射して、試料を観察する荷電粒子線装置であって、試料が載せられる可動式ステージと、荷電粒子線を発生、偏向、集束する光学系カラムと、試料からの反射信号を検出する反射信号検出器と、可動式ステージのステージ位置情報を検出する位置検出器と、反射信号検出器及び位置検出器の出力が入力され、光学系カラムを制御する制御部とを備え、制御部は、低倍率の事前撮像時の位置検出器及び位置検出器の出力から、ステージの振動情報と光学系カラムの振動情報を抽出し、抽出したステージの振動情報と光学系カラムの振動情報から、ステージの振動情報に含まれる不要成分を決定し、低倍率の事前撮像時から、高倍率撮像時までの時間経過に基づき、ステージの振動情報と光学系カラムの振動情報の軽減量を算出し、不要成分と軽減量に基づき、高倍率撮像時のステージ位置情報のフィルタリング条件を決定し、フィルタリング条件に基づき、高倍率撮像時のステージ位置情報を整形し、整形後のステージ位置情報に基づき、荷電粒子線の偏向補正を行うよう制御する構成の荷電粒子線装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光学系カラムの振動のようなステージ位置計測に現れない部位の振動、あるいはウェーハ保持機構の振動のようなステージ位置計測に虚偽情報として現れる部位の振動を加味して、荷電粒子線照射位置の補正を正確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施例に係る荷電粒子装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】第１の実施例に係る、測長ＳＥＭにおけるステージ移動から高倍撮像までの動作手順の概要を示すフローの一例を示す図である。
【図３】第１の実施例に係る、フィルタ条件算出部の動作フローの一例を示す図である。
【図４】第１の実施例に係る、測長ＳＥＭにおける不要周波数決定方法の一例を示す概念図である。
【図５】第１の実施例に係る、ステージ振動の減衰予測方法の一例を示す概念図である。
【図６】第２の実施例に係る荷電粒子装置の概略構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面に従い、本発明の各種の実施形態を順次説明する。
【実施例１】
【００１５】
＜装置の全体構成＞
図１は、荷電粒子線装置、電子線応用システムの第１の実施例である、試料ステージを搭載した測長ＳＥＭの一構成例を示している。本実施例の測長ＳＥＭにあっては、ステージの振動情報と電子光学系カラム等に励起された振動情報に基づきステージの振動情報に含まれる排除すべき不要成分を決定し、事前撮像時のステージ振動情報から決定した不要成分と、電子光学系カラムの振動情報に基づき、高倍撮像時のステージ位置情報のフィルタリング条件を決定し、高倍撮像時のステージ位置情報を整形する。
【００１６】
図１に示す測長ＳＥＭは、試料室１と電子光学系カラム７と、それらを制御するシステム制御部２９で構成されている。試料室１の内部には試料ステージ２が搭載されている。試料ステージ２上に観察対象となるウェーハ等の試料３が試料ホルダ４によって保持されており、試料３の観察したい場所が後述の電子銃８の直下となるよう試料ステージ２を移動する。試料ステージ２の位置測制御用として、試料ステージ２上のバーミラー５と、試料室１に備えたレーザ干渉計等の位置検出器６を用いて試料ステージ２の位置測定を行う。
【００１７】
試料室１上部には電子光学系カラム７が搭載されており、電子光学系カラム７には、電子線源となる電子銃８、同期信号を含む走査情報により電子線９の軌道を変える偏向器１０、電子線９を収束させる電子レンズ１１、試料３から照射される二次電子１２を取り込むための二次電子検出器１３などが組み込まれている。二次電子検出器１３の検出信号はシステム制御部２９内で信号処理され、画像情報に変換される。
【００１８】
システム制御部２９は、偏向器１０に走査情報を出力する偏向制御部２０、電子検出器１３から検出信号が入力される画像処理部２１、フィルタ条件算出部２２、フィルタ回路２３、偏向補正処理部２４、加算器２５などから構成される。これらの構成要素からなるシステム制御部２９は、処理部である中央処理部（ＣＰＵ），記憶部であるメモリ、入出力部等からのなる通常のコンピュータ構成を有するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）の処理部におけるプログラム実行などにより実現可能である。勿論、フィルタ回路２３、加算器２５等の要素を専用ハードウェアで構成することも可能である。また、特許文献２の図３に示された走査制御部のように、処理部であるＣＰＵとＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)との組合せで構成することも可能である。本明細書において、このシステム制御部２９を、単に制御部と呼ぶ場合がある。
【００１９】
システム制御部２９において、位置検出器６からのステージ位置情報、画像処理部２１の出力である画像情報、ならびに偏向制御部２０からの走査情報は、フィルタ条件算出部２２に送られる。フィルタ条件算出部２２はステージ位置情報、画像情報、走査情報に基づきフィルタ条件信号を生成する。生成されたフィルタ条件信号はフィルタ回路２３に供給され、フィルタ回路２３はフィルタ条件信号に基づきステージ位置情報の整形を行う。整形後のステージ位置情報は偏向補正処理部２４に供給され、偏向補正処理部２４は整形後のステージ位置情報に基づき電子線の偏向補正信号を作成し、加算器２５に供給する。なお、偏向補正処理部２４には、偏向制御部２０からの走査情報が入力され、同期信号として利用される。加算器２５で偏向補正信号と偏向制御部２０からの通常の偏向信号が加算されることで電子線軌道の補正を行う。このような構成の測長ＳＥＭの動作を次に説明する。
【００２０】
＜測長ＳＥＭにおけるステージ移動から高倍撮像までの動作手順＞
図２にて測長ＳＥＭにおける高倍率撮像の手順を説明する。まず、Ｓ１００にて試料上の観測目的箇所が電子銃の直下となるようにステージ移動を行うが、機械的誤差等の影響により位置ずれが生じる。そのため、ステージ移動直後に高倍撮像した場合、視野内に試料上の目的の個所が含まれない可能性がある。そこで、高倍率撮像の前に、事前撮像としてＳ１０１の低倍率焦点合わせ撮像、Ｓ１０２の低倍率位置合わせ撮像を行う。この低場率としては、１千倍から１万倍が利用される。次に、観測目的箇所が電子銃の直下からどの程度位置ずれがあるかを、Ｓ１０３及びＳ１０４における高倍率撮像の画像にて計測し、電子線の軌道変更により視野位置の修正が行われ、観測箇所へステージ移動（Ｓ１０５）が完了する。本実施例においては、以下に詳述するように、低倍率撮像時の画像情報を加味して高倍率撮像時の偏向補正を行うことに特徴がある。
【００２１】
＜動作の具体例＞
図３に本実施例のシステム制御部２９のフィルタ条件算出部２２の動作チャートを、図４に不要周波数決定方法を、図５にステージ振動の減衰予測方法を示す。これらの図３−図５を用いて、本実施例のフィルタ条件算出部２２の動作を説明する。
【００２２】
まず、Ｓ１００にて、試料ステージ２が目標位置に移動した後、Ｓ１０２において、位置合わせのため低倍率撮像が行われるが、その際に位置検出器６からのステージ位置情報を取得し（Ｓ２００）、そのステージ位置情報からステージ振動の周波数成分であるステージ振動情報を抽出する（Ｓ２０１）。具体的な方法としては、位置検出器６からのステージ情報を一定時間監視し、フーリエ変換して周波数分析を行い、特徴的な周波数成分を抽出する方法がある。
【００２３】
次に、Ｓ１０２の低倍率撮像での画像情報を取得し（Ｓ２０２）、その画像情報から電子線照射位置の振動周波数成分である画像振動情報を抽出する（Ｓ２０３）。Ｓ１０２での低倍率撮像は位置合わせが目的のため、試料３上の特徴的なパターンを目印として撮像する。このパターンとして、試料表面上のマーカーなどを用いることができる。そして、このパターンに電子線走査方向に直交する線状のパターン（例えば縦ラインパターンに対し横方向に電子線走査する）の画像を取得し、この像から線状パターンのエッジを抽出しフーリエ変換して周波数分析することにより、上記の画像振動情報が得られる。この画像振動情報により電子線９の照射位置が電子線走査方向にどの程度振動しているかを知ることができる。
【００２４】
実際には、バーミラー５と試料ステージ２との連結が完全な剛体でないため、位置検出器６の出力であるステージ位置情報から得られたステージの振動情報には、バーミラー５単体の振動成分も含まれる。また、位置検出器６に観測ノイズが含まれることも考慮すべきである。一方、試料画像情報から得られた画像振動情報は、電子光学系カラム７、試料ステージ２、試料ホルダ４の振動成分が含まれている。高倍率撮像時に偏向補正として利用したいのは、試料画像情報に基づく振動成分であるが、高倍撮像時にリアルタイムに取得できるのはステージ位置情報のみである。
【００２５】
そこで本実施例の構成においては、図４に模式的に示すように、まずステージ振動情報と画像振動情報のそれぞれの情報中で、所定のしきい値以上の振幅を持つ周波数領域を選択し、その中からステージ振動情報に含まれるが画像振動情報に含まれない周波数領域を選択する（Ｓ２０４）。選択された周波数領域の振動成分、例えばｆ２、ｆ４は、ステージ振動情報には含まれるものの、画像振動情報には含まれない振動成分であり、バーミラー５や位置検出器６の測定ノイズによる振動成分が該当する。これらの不要振動成分は偏向補正の対象とすべきではない情報である。そこで、本実施例の構成においては、高倍撮像時にリアルタイムに測定されるステージ位置情報から、これらの振動成分を取り除くことを行う。
【００２６】
図１の測長ＳＥＭの実施例では、ステージ振動情報からある特定の周波数帯域を取り除くフィルタ回路２３を多段に用意しておき、先に抽出した低倍率撮像時のステージ振動情報から不要な振動成分の周波数帯域と、その振幅量からこのフィルタ回路２３の特性パラメータを決定（Ｓ２０６）することにより行う。ここで、低倍率撮像から高倍率撮像までの時間経過に伴う振動の減衰を考慮し、得られた振動成分の振幅を軽減しておく（Ｓ２０５）。軽減する量はここでは低倍率撮像から高倍率撮像の経過時間で決まるものとし、この経過時間は偏向制御部２０からの走査情報によって求められる。このように、低倍率撮像時に事前取得したステージ振動情報、および画像振動情報に基づき高倍率撮像時のステージ振動情報から不要な振動成分、すなわちウェーハ保持機構の振動のようなステージ位置計測に虚偽情報として現れる部位の振動成分を除去することで、ステージ位置情報のみから偏向補正を正確に行うことが可能となる。
【００２７】
通常、測定倍率に関わらず画像のコントラストを良好にするため、撮像を複数枚、すなわち複数フレーム分行い、それらを重ね合わせることを行う。時間経過に従う振動の減衰程度を推し量るため、この複数フレーム撮像画像、およびその際のステージ位置情報を利用しても良い。例えば、電子線走査信号から低倍率の事前撮像から高倍率撮像までの時間経過を計測し、その時間経過に基づき低倍率撮像から高倍率撮像までの振動の減衰を考慮し、得られた振動成分の振幅軽減量を見積もる。
【００２８】
図５に模式的に示すように、各フレーム撮像時の撮像画像、ステージ情報から前述の方法で画像振動情報、ステージ振動情報を抽出し、それを偏向制御部２０からの走査情報に基づき時間軸上にプロットする。プロットしたデータに対しデータの補外を行い、図５の中央部の高倍率撮像時の振動振幅予測に示すように、高倍率撮像時の振動の減衰量、軽減量を推測する。これにより、高倍率撮像時の振動成分除去を正確に行うことが可能となる。データ補外の方式は、機構構造によりその最適な方法が異なるため、事前測定により方式を決定することが望ましい。
【００２９】
次に、図４に戻り、画像振動情報からステージ振動情報を差し引き、電子光学系カラム７と試料ホルダ４の振動成分を抽出する。この電子光学系カラム７と試料ホルダ４の振動成分ｆ３は、撮像画像に振動として現れるものの、ステージ位置情報には含まれない振動成分であるため、偏向補正を行うことは難しい。そこで本実施例では、抽出したこれらの振動成分ｆ３を、前述のステージ振動情報から画像振動情報を差し引く際の差し引きを除外する帯域を選定する手段として利用する。これにより、本実施例の測長ＳＥＭの構成あっては、ステージ振動情報から画像振動情報を差し引く際の不要情報の混入を防ぐこと可能となる。
【実施例２】
【００３０】
次に、第２の実施例として、電子光学系カラムと試料ホルダの振動成分情報をステージ制御部にフィードバックし、試料ステージの移動速度、加速度等の補正を可能とする測長ＳＥＭの実施例を説明する。本実施例の測長ＳＥＭにおいては、実施例１の測長ＳＥＭに加え、制御部に荷電粒子線走査信号に基づき基準となるステージ位置を決定する手段と、光学系カラム等に励起された振動情報に基づき、ステージの移動速度や加速度を変更する手段とが新たに追加された構成を取る。
【００３１】
図６に実施例２の測長ＳＥＭの一構成例を示す。同図に示すように、本実施例の構成においては、実施例１の測長ＳＥＭの構成に加え、電子光学系カラム７と試料ホルダ４の振動成分情報を、システム制御部３０のステージ制御部２６にフィードバックし、試料ステージ２の移動速度、加速度等のパラメータを補正することにより、ステージ制御の最適化を図る。また、システム制御部３０に、基準位置算出部２７と減算器２８を追加し、ステージ位置情報をステージ基準位置からの変動分とすることにより、補正処理の簡略化を図る。すなわち、本実施例のシステム制御部３０は、システム制御部２９の要素に加え、ステージ制御部、基準位置算出部、及び減算器を含んでいる。
【００３２】
本実施例の構成において、電子光学系カラム７と試料ホルダ４の振動成分情報をステージ制御部２６にフィードバックし、試料ステージ２の移動速度、加速度等のパラメータを補正する。複数の試料に対して同一の測定手順を繰り返す場合、以前に試料２を観察した際に画像振動情報に基づく電子光学系カラム７と試料ホルダ４の振動が大きかった場合、次の試料を観察する際に電子光学系カラム７と試料ホルダ４の振動が低減するよう、ステージ移動の速度や加速度を減衰させる。このような構成とすることにより、本実施例においては、ステージ位置情報のみでは知りえない電子光学系カラム７と試料ホルダ４の振動情報に基づき、それらに基づく振動が軽減する方向にステージ制御を最適化できる。
【００３３】
図６の実施例の構成においても、フィルタ回路２３は前記の方法で算出されたフィルタ条件で動作し、高倍率撮像時のステージ位置情報から不要な振動成分を除去する。この時、フィルタ回路２３への入力となるステージ位置情報は、ある基準となるステージ位置、すなわち、ステージ基準位置からの変動分で良い。このステージ基準位置は偏向補正処理部２４での補正単位によって決まる。複数フレーム撮像時のフレーム単位で偏向補正を行う場合、ステージ基準位置は第一フレーム撮像時のステージ位置（フレーム撮像時のある時間のステージ位置、或いはフレーム撮像中の平均位置）となる。また、ライン走査単位で偏向補正を行う場合は第一ライン走査時のステージ位置（走査ライン起点、中点のステージ位置、或いはライン走査中の平均位置）となる。更に画素単位で偏向補正を行う場合は、画素走査時のステージ位置といった具合である。
【００３４】
図６の実施例では、偏向制御部２０からの走査情報に基づき基準位置算出部２７にて基準座標を決定し、高倍率撮像時のステージ位置情報から、基準位置算出部２７で決定した基準座標を減算器２８で差し引くことにより基準座標からの変動分を算出する。この方法により、任意の補正単位で偏向補正を行うことが可能となると共に、補正処理の簡略化を図ることができる。
【００３５】
上述した、複数の試料に対して同一の測定手順を繰り返す場合、大きな振動成分情報のフィードバックするための具体例としては、電子光学系カラム７と試料ホルダ４の振動成分情報、特に振動振幅が支配的に大きい周波数とその振幅量をステージ制御部２６に伝達すれば良い。そして、ステージ制御部２６は、伝達された周波数と振幅量に基づき、試料ステージ２を動かすための図示を省略したモータ等のアクチュエータへ与える速度や加速度等の、モータを駆動する指令情報から、電子光学系カラム７と試料ホルダ４の振動を励起する周波数成分を取り除く帯域除去フィルタ処理を行う。
【００３６】
つまり、ステージ移動の速度や加速度から、上述した電子光学系カラム７と試料ホルダ４の振動を励起する成分を減衰させることで、次の試料を観察する際に電子光学系カラム７と試料ホルダ４の振動を低減することができる。このように、本実施例においては、ステージ位置情報では知りえない電子光学系カラム７と試料ホルダ４の振動情報に基づき、それが軽減する方向にステージ制御をも最適化することが可能となる。
【００３７】
以上説明した通り、本発明によれば、ステージ移動に伴い発生する振動に基づき荷電粒子線照射位置を補正する測長ＳＥＭ等の荷電粒子線装置や応用システムにおいて、ステージ移動による振動量と荷電粒子線の照射位置の補正量の関係を事前に記憶しておくことをなしに、光学系カラムの振動のようなステージ位置計測に現れない部位の振動、あるいはウェーハ保持機構の振動のようなステージ位置計測に虚偽情報として現れる部位の振動を加味して、荷電粒子線照射位置の補正を正確に行う装置、システムを提供することができる。
【００３８】
なお、本発明は上記した実施例で示した測長ＳＥＭに限定されるものではなく、電子線以外の他の荷電粒子線を用いた装置等、様々な他の形態の荷電粒子線装置、荷電粒子線応用システムへの適用が可能である。また、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。
【００３９】
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ＣＰＵのプログラムを作成する例を主に説明したが、それらの一部又は全部を例えばＬＰＧＡなどの集積回路を利用しても良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４０】
１  試料室
２  試料ステージ
３  試料（ウェーハ）
４  試料ホルダ
５  バーミラー
６  位置検出器
７  電子光学系カラム
８  電子銃
９  電子線
１０  偏向器
１１  電子レンズ
１２  二次電子
１３  二次電子検出器
２０  偏向制御部
２１  画像処理部
２２  フィルタ条件算出部
２３  フィルタ回路
２４  偏向補正処理部
２５  加算器
２６  ステージ制御部
２７  基準位置算出部
２８  減算器
２９、３０  システム制御部
【図１】
2014093153.tif 000003
【図２】
2014093153.tif 000004
【図３】
2014093153.tif 000005
【図４】
2014093153.tif 000006
【図５】
2014093153.tif 000007
【図６】
2014093153.tif 000008