(57)【要約】  高次の幾何収差を高精度で高速な収差測定手段を備えた走査形荷電粒子顕微鏡を提供する。  単孔絞りによる画像と、単孔絞りよりも広い領域に配置した多孔絞りによる画像をデコンボリュートし、複数の方向に傾斜したビームのプロファイルから収差量を判定して、収差補正器にフィードバックする。
2010035386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置する試料ステージと、
該試料ステージ上に載置された試料に対して一次荷電粒子線を走査する照射光学系と、
当該荷電粒子線の走査により発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、
該検出器の出力信号を画像表示する表示手段と、
収差を検出する演算装置とを有し、
前記照射光学系は、
荷電粒子線源から入射した前記一次荷電粒子線の収差を補正する収差補正器と、
前記荷電粒子線源と前記収差補正器の間に配置される収差測定用絞りとを有し、
該収差測定用絞りは、
前記荷電粒子線源から放出される一次荷電粒子の光軸上に配置される中央開口を備える第１の絞り部と、
前記光軸を中心として中央開口及びその外側において半径の異なる複数の同心円上に各々環状に配置される複数の開口を有する第２の絞り部とを有し、
前記演算装置は、前記第１の絞り部の開口のみを通過した荷電粒子線により取得した第１の画像と、前記第１の画像と同じ走査領域でかつ前記第２の絞り部の複数の開口を通過した荷電粒子線により取得した第２の画像とを取得する機能と、
前記第１の画像と前記第２の画像から前記収差を測定する機能とを備えている
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記収差測定用絞りは、前記第１の絞り部と、前記第２の絞り部とが同じ絞り板上の異なる場所に配置され、
前記第１の絞り部及び前記第２の絞り部のいずれか一方を前記光軸上に移動可能な可動絞りである
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記収差測定用絞りは、前記第１の絞り部と前記第２の絞り部が共通する前記中央開口を有し、前記第１の絞り部と前記第２の絞り部とが前記光軸を中心として同心円状に配置されている
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記照射光学系は、前記電子一次荷電粒子の絞り面上での照射領域を、前記前記中央開口のみを含む領域と、前記第１の絞り部及び前記第２の絞り部の全てを含む領域とに切り替えるクロスオーバ機能を備えている
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記照射光学系は、前記第１の絞り部のみを含む領域と、前記第２の絞り部の領域とに切り替えて前記第１の画像および試料面上のフォーカスを変えた前記第２の画像を取得するデフォーカス機能を備えている
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記演算装置は、前記第１の画像と、前記第２の画像から、前記第２の画像を前記第１の画像でデコンボリューションしたスポット画像を算出し、該スポット画像から前記収差を測定する機能を備えている
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記第２の絞りを構成する開口であって、前記光軸を中心とする同心円に沿って円環形状に配置される複数の開口群を有しており、
位相情報抽出のために前記円環上の特定位相に設けられた目印となる切り抜きもしくは不透過領域を有する
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記円環上の周期情報抽出のための目印は、ｎ＞１の整数であるｎ次の収差測定のために、円環上にｎ周期成分を含む配置になっている
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記円環上の位相情報抽出のための目印は前記ｎ周期中少なくとも１周期分は他と異なる目印である
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
【請求項１０】
請求項７において、
前記円環上の開口群は、少なくとも２つ以上の光軸を中心とし該軸からの距離が異なる同心円上に配置される開口群から構成され、
前記位相情報抽出のための目印は、それぞれ異なる周期で配置されている
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
【請求項１１】
請求項７において、
前記円環上の開口群は、軸からの距離が異なる少なくとも２つ以上の光軸を中心とし該軸からの距離が異なる同心円上に配置される開口群から構成され、
前記位相情報抽出のための目印は、それぞれ異なる位相で配置されている
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
【請求項１２】
請求項３において、
前記第１の絞り部と、前記第２の絞り部とは前記絞り板上の前記光軸を中心として円周方向に異なる場所に配置され、
前記可動絞り微動機構は、前記絞り板に設けられた回転機構を持ち、前記絞り板を回転させることで前記第１の絞りと前記第２の絞りを前記光軸に入れ替える機構を持つ
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
【請求項１３】
試料を載置する試料ステージと、
該試料ステージ上に載置された試料に対して一次荷電粒子線を走査する照射光学系と、
当該荷電粒子線の走査により発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、
収差を検出する演算装置を有し、
前記照射光学系は、
荷電粒子線源から入射した前記一次荷電粒子線の収差を補正する収差補正器と、
前記荷電粒子線源と前記収差補正器の間に配置される収差測定用絞りとを有し、
該収差測定用絞りは、
前記荷電粒子線源から放出される一次荷電粒子の光軸上に配置される中央開口を備える第１の絞り部と、
前記光軸を中心として中央開口の外側において半径の異なる複数の同心円上に各々少なくとも１個配置される開口を有する第２の絞り部とを有し、
前記演算装置は、前記第１の絞り部の開口のみを通過した荷電粒子線により取得した第１の画像と、前記第１の画像と同じ走査領域でかつ前記第２の絞り部の半径の異なる複数の同心円上の開口を通過した荷電粒子線により取得した第２の画像とを取得する機能と、
前記第２の画像を前記第１の画像でデコンボリューションしたスポット画像を算出し、該スポット画像から収差を測定する機能とを備えている
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記照射光学系は、開き角を制御する第１のレンズと、該第１のレンズ後段に配置され通過する前記一次荷電粒子線を規定の角度に調整する第２のレンズと、第２のレンズ後段に配置され入射した前記収差補正器とを有し、
前記収差測定用絞りは前記第１のレンズと前記第２のレンズの間もしくは前記第２のレンズと前記収差補正器の間に配置されており、
前記絞りは光軸上に配置された前記第１の絞り部と、該第１の絞り部を中心として同心円状に配置された複数の開口を備える前記第２の絞り部を備え、
前記演算装置は、前記第１のレンズと前記第２のレンズを調整し前記第１の絞り部のみを通過した荷電粒子線により取得した前記第１の画像と、該第１の画像と走査領域を変えず前記第１のレンズと前記第２のレンズを調整して前記第１の絞り部および前記第２の絞り部を通過した荷電粒子線により取得した前記第２の画像からデコンボリューションスポット画像を算出し、該スポット画像より収差を測定する機能を備えた
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記絞りは、一枚の絞り板上において異なる３種類の収束角に対応してそれぞれ１つ設けられた複数の開口と、
前記絞り板を回転させる回転機構とを備え、
前記絞り板を回転させて任意の位相の前記画像を取得し前記第１の画像及び前記第２の画像とする
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
【請求項１６】
請求項１４において、
前記第２の絞りを構成する開口であって、前記光軸を中心とする同心円に沿って円環形状に配置される複数の開口群を有しており、
前記同心円上に配置される複数の開口群は、ｎ＞１の整数であるｎ次の収差測定のために、前記同心円上ｎ周期成分を含む配置となっている
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記開口群は、少なくとも２つ以上の光軸を中心とする同心円上に配置される開口群から構成され、開口群毎に判別可能とするための開口群間で異なる大きさもしくは形状をもち、開口群毎に異なる周期もしくは位相で配置される
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置。
【請求項１８】
荷電粒子線装置の幾何収差測定方法であって、
前記荷電粒子線装置は、
試料を載置する試料ステージと、
該試料ステージ上に載置された試料に対して一次荷電粒子線を走査する照射光学系と、
当該荷電粒子線の走査により発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、
該検出器の出力信号を画像表示する表示手段と、
収差を検出する演算装置を有し、
前記照射光学系は、
荷電粒子線源から入射した前記一次荷電粒子線の収差を補正する収差補正器と、
前記荷電粒子線源と前記収差補正器の間に配置される収差測定用絞りとを有し、
該収差測定用絞りは、
前記荷電粒子線源から放出される一次荷電粒子の光軸上に配置される中央開口を備える第１の絞り部と、
前記光軸を中心として中央開口の外側において半径の異なる複数の同心円上に各々環状に配置される複数の開口を有する第２の絞り部とを有し、
前記第１の絞りを通過した荷電粒子線により第１の画像を取得し、
前記第１の画像と走査領域を変えずに前記第２の絞りを通過した荷電粒子線により第２の画像を取得し、
前記第２の画像を前記第１の画像でデコンボリューションしたスポット画像を算出し、
該スポット画像から収差を測定する
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置の幾何収差測定方法。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記収差測定用絞りは、前記第１の絞り部と、前記第２の絞り部とが同じ絞り板上の異なる場所に配置されており、
前記第１の絞り部を前記光軸上に移動させて前記第１の画像を取得し、
前記第２の絞り部を前記光軸上に移動させて前記第２の画像を取得する
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置の幾何収差測定方法。
【請求項２０】
請求項１８において、
前記収差測定用絞りは、前記第１の絞り部と、前記第２の絞り部とが前記光軸を中心とする同心円状に配置されており、
前記一次荷電粒子の照射領域を、前記第１の絞り部のみを含む領域として、前記第１の画像を取得し、
前記一次荷電粒子の照射領域を、前記第１の絞り部及び前記第２の絞り部の全てを含む領域に切り替えて、前記第２の画像を取得する
ことを特徴とする荷電粒子線応用装置の幾何収差測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビームを試料に対して走査照射して、この試料からの二次電子または反射電子または透過電子を取得する荷電粒子ビーム応用装置、およびその幾何収差測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの電子顕微鏡をはじめとする荷電粒子ビーム装置では、荷電粒子ビームを集束するため電場若しくは磁場を用いたレンズが必ず使用される。電場若しくは磁場レンズでは、各種収差が不可避的に発生する。したがって、縮小率を高くして荷電粒子ビームを絞ろうとしても、収差が大きくてはスポット径を小さくできず、微細構造の観察や寸法測定精度の向上ができない。【０００３】
荷電粒子ビーム装置では、分解能を向上するために、収差補正器の導入が進められている。この収差補正器は、通常、多段に設置された多極子レンズにより構成され、多極子レンズ内に電場ないし磁場を発生することにより、内部を通過する荷電粒子線に含まれる収差を除去する。【０００４】
この収差補正器に関しては、例えば、以下の非特許文献１に開示されているもののように、多極子レンズを４段用いたものがある。【０００５】
また、荷電粒子ビーム装置の幾何収差を検出し、これを補正する技術としては、例えば、特許文献１に開示されているデコンボリューション技術がある。この技術は、ジャストフォーカス画像及び複数のデフォーカス画像を取得し、各画像データのそれぞれに対してフーリエ変換を施し、フーリエ変換されたデフォーカス画像データを、フーリエ変換されたジャストフォーカス画像データで割って、この値に対して逆フーリエ変換を施して、ビームプロファイルデータを取得している。そして、このビームプロファイルデータに基づいて、各種幾何収差を求め、各収差量に応じて収差補正器を動作させて、各種収差を除去している。【０００６】
特許文献２には、荷電粒子ビームの試料への入射の開き角を調整する開き角制御レンズを備え、この開き角を制御して２次以上の幾何収差を顕在化し収差測定する技術が開示されている。【０００７】
特許文献３には、一次荷電粒子線の光路を複数に分ける手段として絞りが複数の開口を持ち、色収差ならびに幾何収差を補正する技術が開示されている。複数の開口は、一次荷電粒子線の光軸上に配置された第１の開口と、この第１の開口を中心とする１つの円周上に環状に配置された複数の開口とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５-１８３０８５号公報
【特許文献２】特開２００６-１４７３８１号公報
【特許文献３】特開２００６-３１８７７４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Nuclear Instruments and Methods in Physics Research 、A363 (1995)、第316〜325頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１では、幾何収差を求める方法として３次までの収差測定法しか開示されておらず、より高次の収差測定法については開示がない。また、３次以下であっても複数の幾何収差が比較的等量混在している場合、この方法では異なる次数間の収差分離が難しいため、誤った測定から補正を行い、収差測定と補正の繰り返し数が増大し、収差補正に時間がかかると考えられる。【００１１】
特許文献２に開示された技術では、次数毎に顕在化した幾何収差の測定を行わなければならず、精密な測定には時間が増大するという問題点が考えられる。【００１２】
特許文献３に開示された技術では、収差は画像の見た目から判定される。すなわち、ユーザはＳＥＭ画像をモニタで目視確認しながらリングが重なるように収差補正器の調整を行う。そのため、複数の幾何収差を正確に分離することができず、単一の構造を持つ試料以外には適用できないなどの問題点が考えられる。【００１３】
本発明は、このような従来の問題点に着目し、精度を落とすことなく高次の幾何収差測定にかかる時間を短縮することができる、荷電粒子ビーム装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願において開示される発明のうちの代表的なものについて簡単に説明すれば、下記のとおりである。すなわち、本発明の荷電粒子線応用装置は、試料を載置する試料ステージと、該試料ステージ上に載置された試料に対して一次荷電粒子線を走査する照射光学系と、当該荷電粒子線の走査により発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、該検出器の出力信号を画像表示する表示手段と、収差を検出する演算装置とを有し、
前記照射光学系は、荷電粒子線源から入射した前記一次荷電粒子線の収差を補正する収差補正器と、前記荷電粒子線源と前記収差補正器の間に配置される収差測定用絞りとを有し、該収差測定用絞りは、前記荷電粒子線源から放出される一次荷電粒子の光軸上に配置される中央開口を備える第１の絞り部と、前記光軸を中心として中央開口及びその外側において半径の異なる複数の同心円上に各々環状に配置される複数の開口を有する第２の絞り部とを有し、
前記演算装置は、前記第１の絞り部の開口のみを通過した荷電粒子線により取得した第１の画像と、前記第１の画像と同じ走査領域でかつ前記第２の絞り部の複数の開口を通過した荷電粒子線により取得した第２の画像とを取得する機能と、前記第１の画像と前記第２の画像から前記収差を測定する機能とを備えている
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、収差測定用絞りに設けられた半径（収束角）の異なる多孔絞りにより円周向に複数の画像を一括して取得することができ、また、複数の収束角の画像は多孔絞りの選択により、特定の次数の収差について強調して取り出すことができる。そのため、高次収差の測定を、精度を落とさないで短時間で行える。このため、試料に与えるダメージを少なくしたり、半導体計測装置ではスループットを向上したり、手動補正では操作者への負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を応用した走査電子顕微鏡の概略構成図。
【図２Ａ】本発明の第１の実施例になる単円形開口と複数開口を持つ可動絞りの構成例を示す図。
【図２Ｂ】図２Ａに示した可動絞りの各開口群と収束角の関係を示す図。
【図３】第１の実施例による収差補正器調整のフローチャート。
【図４】第１の実施例による１次の収差図形の例を示す図。
【図５】第１の実施例による複合した１次の収差図形の例を示す図。
【図６Ａ】第１の実施例による２次の収差図形の例を示す図。
【図６Ｂ】第１の実施例による２次の収差図形の例を示す図。
【図７Ａ】第１の実施例による３次の収差図形の例を示す図。
【図７Ｂ】第１の実施例による３次の収差図形の例を示す図。
【図８Ａ】第１の実施例による４次の収差図形の例を示す図。
【図８Ｂ】第１の実施例による４次の収差図形の例を示す図。
【図９Ａ】第１の実施例による５次の収差図形の例を示す図。
【図９Ｂ】第１の実施例による５次の収差図形の例を示す図。
【図９Ｃ】第１の実施例による５次の収差図形の例を示す図。
【図１０】本発明の他の実施例になる収差測定用の絞りの説明図。
【図１１】本発明の他の実施例になる収差補正器調整のフローチャート。
【図１２】本発明の他の実施例になる収差補正器調整のフローチャート。
【図１３】本発明の他の実施例における走査電子顕微鏡光学系の説明図。
【図１４】本発明の他の実施例における円環絞り上のビーム状態の説明図。
【図１５】本発明の他の実施例になる収差補正器調整のフローチャート。
【図１６】本発明の他の実施例になる多孔絞りの例を示す図。
【図１７】本発明の他の実施例になる可動絞りの例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の代表的な実施例によれば、収差補正手段を備えた荷電粒子線装置において、幾何収差測定時に単孔絞りと多孔絞りを使用し、走査荷電粒子線画像（たとえばＳＥＭ画像やSＴＥＭ画像）ついて、試料を単一ビームで走査する画像と、複数ビームで走査する重複した画像の２種類の画像が得られる。上記２種類の画像をデコンボリュートすると、複数の方向に傾斜したビームプロファイルを得られる。そのビームプロファイルの方向・対称性・形状と、多孔絞りの方向・対称性・形状関係から各収差量を判定して、収差補正器の調整にフィードバックすることにより、高次の幾何収差まで高速に補正することができる。以下、本発明の実施形態として、本発明を走査電子顕微鏡に応用した例を説明する。
【００１８】
なお、本発明は走査型電子顕微鏡、半導体検査装置、走査透過型電子顕微鏡、集束イオンビーム装置などへ利用の可能性がある。すなわち、他の電子線応用装置や陽子やイオンなど他の荷電粒子線装置についてもレンズや収差補正器の構成はその種類に応じて変わるが、本実施例と基本的に同一の手法が適用できる。収差補正器は色収差と、３次以下の幾何収差を補正するものを想定するが、実施例では幾何収差について述べ、特に断わりがない限り収差は幾何収差を指す。
【実施例１】
【００１９】
初めに、本発明の第１の実施例を、図１〜図９を参照しながら説明する。図１に、本発明の第１の実施例に基づく走査電子顕微鏡の概略構成を示す。本実施例の走査電子顕微鏡は、大まかに、電子線を試料上に照射ないし走査させるＳＥＭカラム１０１、試料ステージが格納される試料室１０２、ＳＥＭカラム１０１や試料室１０２の各構成部品を制御するための制御ユニット１０３等により構成されている。制御コンピュータ３０を備えた制御ユニット１０３には、更に、所定の情報を格納するためのデータストレージ７６や取得画像を表示するモニタ７７、電子顕微鏡とユーザとのマン・マシンインタフェースとなる操作卓７８及び収差演算装置７９が接続されている。操作卓７８は、例えば、キーボードやマウスなどの情報入力手段により構成される。収差演算装置７９は、取得された収束角の異なる複数のＳＥＭ画像を処理して各種収差量を算出する機能を有している。なお、収差演算装置７９は制御コンピュータ３０内に収差演算プログラムとして組み込むこともできる。【００２０】
次に、真空容器９０内に配置されたＳＥＭカラム１０１の内部の構成要素について説明する。荷電粒子線源としてのショットキー電子源１は、タングステンの単結晶に、酸素とジルコニウムなどを拡散させショットキー効果を利用する電子源であり、その近傍にサプレッサー電極２、引き出し電極３が設けられる。ショットキー電子源１を加熱し、引き出し電極３との間に+２kV程度の電圧を印加することにより、ショットキー電子を放出させる。サプレッサー電極２には負電圧が印加され、ショットキー電子源１の先端以外からの電子放出を抑制する。引き出し電極３の穴を出た電子ビームは、第１陽極４、第２陽極５で形成される静電レンズにより加速、収束され、さらに電子ビームは、光軸６０に沿って後段の構成要素へ入射する。電子ビームは、ビーム制限用の可動絞り３３にてビーム電流を制限され、開き角や収束角を制御する第１コンデンサーレンズ６で収束され、収差測定用の可動絞り３１にてビーム径を制限され、通過する電子ビームを規定の角度に調整する第２コンデンサーレンズ７および偏向器８を通り、収差補正器１０に入射する。収差測定用の可動絞り３１は、後で詳細に説明するように、中央部の単円形開口とその外周側の多孔絞りとで構成されている。なお、収差測定用の多孔絞りは第２コンデンサーレンズ７の後段に配置されていても良い。偏向器８は、コンデンサーレンズ７の軸と収差補正器１０の軸が一致するように調節される。偏向器５１は、コンデンサーレンズ６の軸と可動絞り３１の軸が一致するように調節される。本実施例では４極−８極子系の収差補正器１０を例に説明する。【００２１】
収差補正器１０の各段で４極子、８極子を形成するがこれには１２極の電極（磁極を兼ねてもよい）を用いると、４極子、８極子のほか、２極子、６極子、１２極子も形成可能で電極、磁極の組み立て誤差、磁極材料の不均一性により生じる場の歪みを電気的に補正するためにそれらを使用する。収差補正器１０により対物レンズ１７と相殺する色収差、球面収差を与えられた電子ビームは、対物アライナ３８によって対物レンズ軸を通るように偏向され、対物レンズ１７にて試料１８上に収束し、そのスポットは走査偏向器１５にて試料上を走査される。【００２２】
試料室１０２内部には、試料１７を載置する試料載置面を備えた試料ステージ８０が格納されている。電子線照射により発生する２次電子は、対物レンズ１７を抜けて、反射板７２に当たり電子を発生させる。発生した電子は、２次電子検出器７３で検出されるが、ＥｘＢ偏向器７１により、反射板７２に２次電子の当たる位置を調整することもできる。検出された２次電子信号は、走査と同期した輝度信号として制御コンピュータ３０に取り込まれる。制御コンピュータ３０は、取り込んだ輝度信号情報に対して適当な処理を行い、モニタ７７上にＳＥＭ画像として表示される。検出器はここでは１つしか図示していないが、反射電子や２次電子のエネルギーや角度分布を選別して画像取得できるように、複数配置することもできる。ＥｘＢ偏向器７１により直接２次電子検出器７３に２次電子を集める、あるいは中心に穴のあいた同軸円板状の２次電子検出器を光軸６０上に配置すれば反射板７２は必ずしも必要ではない。【００２３】
制御ユニット１０３は、電子銃電源２０、制御電圧源２１、加速電圧源２２、第１コンデンサーレンズ電源２３、第２コンデンサーレンズ電源２４、偏向コイル電源２５、収差補正器電源２６、走査コイル電源２７、対物レンズ電源２８、リターディング電源２９、可動絞り微動機構３２、非点補正コイル電源３５、対物アライナ電源３７、偏向コイル電源５０、対物２次電子検出器電源７４、ＥｘＢ偏向器電源７５、試料ステージ制御機構８１等により構成され、それぞれＳＥＭカラム内の対応する構成要素と、信号伝送路や電気配線等で接続されている。【００２４】
次に、収差測定用の可動絞り３１の構成例について、図２（図２Ａ，図２Ｂ）を参照しながら説明する。収差測定用の可動絞り３１は、図２Ａに示すように、絞り板３１０に設けられ一次荷電粒子の光軸上に配置された中央開口すなわち第１の開口２１０を備える第１の絞り部２００と、第１の絞り部から離れた位置で半径の異なる複数の同心円上に各々環状に配置された複数の開口群からなる第２の絞り部（２０１、２０２）とを有する。すなわち、第２の絞り部は、第１の開口２１０’に対して同心円状の第２の開口群２１１、２１２を有する絞りＢ（２０１）と、第１の開口２１０”に対して同心円状の第２の開口群２１３、２１４を有する絞りＣ（２０２）で構成されている。換言すると、本実施例の収差測定用の可動絞り３１は、中央に位置する単孔絞り（絞りＡ）と、この単孔絞りよりも半径が大きい領域において複数の同心円上に配置された多孔絞り（絞りＢ，絞りＣ）とで構成されている。【００２５】
本実施例の収差測定用の可動絞り３１は、第１の絞り部２００、第２の絞り部（２０１及び２０２）が一枚の絞り板３１０上において直線上の異なる場所に配置されている。この可動絞り３１は、いずれかの絞りの中央開口を光軸上に位置させるように、可動絞り微動機構３２によって、左右に移動可能に構成されている。【００２６】
また、第２の絞り部を構成する開口群２０１及び２０２の各開口は、同心円に沿って形成された円環型の形状をしている。すなわち、光軸に同心円上に配置される複数の開口は、円環型の形状をしており、位相情報抽出のために円環上の特定位相に目印となる切り抜きもしくは不透過領域が設けられている。【００２７】
例えば、第２の開口群２０１（絞りＢ）は、第１の絞り部の開口２００と同等の半径（Ｒ０）の中央開口２１０’，この中央開口の外側に位置する半径Ｒ１の開口群２１１，その外側に位置する半径Ｒ２の開口２１２群とで構成されている。一方、第２の開口群２０２（絞りＣ）は、第１の絞り部の開口２００と同等の半径の中央開口２１０”，この中央開口の外側に位置する半径Ｒ３の開口群２１３，その外側に位置する半径Ｒ４の開口２１４とで構成されている。【００２８】
各開口及び開口群の半径は、Ｒ０＜Ｒ３＜Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ４  の関係にある。従って、図２Ｂに示したように、収差測定用の可動絞り３１は、光軸を中心として開口群２１１は絞り上のビームの収束角がα１，開口群２１２は収束角がα２となり（図２Ｂの（ａ）），開口群２１３は収束角がα３、開口群２１４は収束角がα４となる（図２Ｂの（ｂ））。【００２９】
可動絞り微動機構３２によって可動絞り３１を左右に移動させることで、ビームの収束角α＝０の第１の絞り部（絞りＡ）、ビームの収束角α１、α２の第２の絞り部（絞りＢ）、もしくは収束角α３，α４の第２の絞り部（絞りＣ）のいずれかを光軸に入れ替えることができる。【００３０】
さらに、各開口群には位相情報抽出のために、各円環上の特定位相に目印となる不透過領域２２０及び切り抜き２３０が設けられている。不透過領域２２０すなわち円環上の周期情報抽出のための目印は、ｎ＞１の整数であるｎ次の収差測定のために、円環上にｎ周期成分を含む配置になっている。例えば、開口群２１１及び開口群２１３は３個の開口と同じ円周上に不透過領域が３個、開口２１２は４個の開口群と同じ円周上に不透過領域が４個、開口２１４は５個の開口群と同じ円周上に不透過領域が５個、それぞれ設けられている。なお、２次の収差測定は、２の倍数である４個の開口群及び不透過領域が用いられる。【００３１】
また、円環上の位相情報抽出のための目印は、絞り上のどの位相か判断可能にするためにｎ周期中少なくとも１周期分は異なる目印（例えば切り抜き）になっている。【００３２】
また、位相情報抽出のための目印は、それぞれ異なる周期、すなわち円周方向に異なる間隔、で配置されている。さらに、位相情報抽出のための目印は、それぞれ異なる位相（例えば半径方向において内向きの切り抜きや外向きの切り抜き）で配置されている。【００３３】
次に、制御ユニット１０３を主体に処理される収差測定法として、図２に示した収差測定用の可動絞り３１を用いて５次までの収差を測る方法を、図３に示すフローチャートで説明する。【００３４】
測定開始時点において、軸調整等は行われており補正電圧を重畳可能で、絞り面上の収束角α＝０の第１の開口２００（絞りＡ）にてＳＥＭ像が取得可能な状態とする。  
(S１０)：第１の開口２００にてＳＥＭ画像Ａが取得される。このＳＥＭ画像Ａはデータストレージ７６上に保存される。  
(S１１)：可動絞り３１上の収束角がα１，α２の第２の開口群２０１（絞りＢ）に交換される。絞りＡ、絞りＢの絞り選択は、可動絞り微動機構３２によって絞りの位置を変えることで行われ、各絞りの開口中心位置が光軸上に配置されるよう、可動絞り微動機構３２と偏向器５１によって調整される。  
（S１２）：ＳＥＭ画像Ｂが取得される。このＳＥＭ画像Ｂはデータストレージ７６上に保存される。  
（S１１C）：可動絞り３１上の収束角がα３，α４の第２の開口群２０２（絞りＣ）に交換される。絞りＢ、Ｃの絞り選択は、可動絞り微動機構３２によって位置を変えることで行われ、各絞りの開口中心位置が光軸上に配置されるよう、可動絞り微動機構３２と偏向器５１によって調整される。  
（S１２C）：ＳＥＭ画像Ｃが取得される。このＳＥＭ画像Ｃはデータストレージ７６上に保存される。  
（S１３）：制御コンピュータ３０を通じて収差演算装置７９にＳＥＭ画像Ａ、Ｂ、Ｃが読み込まれる。そして、収差演算装置７９上でＳＥＭ画像ＢはＳＥＭ画像Ａでデコンボリュートされ、デコンボリューション画像Ｂ’が得られる。さらに、収差演算装置７９上でＳＥＭ画像ＣもＳＥＭ画像Ａでデコンボリュートされ、デコンボリューション画像Ｃ’が得られる。  
（S１４）：収差演算装置７９上で画像Ｂ’、画像Ｃ’から各種収差量が算出される。  
（S１５）：可動絞り３１を第１の開口２００に交換する。第２の開口群２０２から第１の開口２００への絞りの切り替えは、可動絞り微動機構３２によって絞りの位置を変えることで行われ、開口中心位置が光軸上に配置されるよう、可動絞り微動機構３２と偏向器５１によって調整される。絞り交換は画像取得後であれば、（S１３）〜（S１６）などの動作の間や動作中並行して行ってよい。  
（S１６）：得られた各収差量は、あらかじめ決めておいた閾値と比較され、閾値以下であれば終了、閾値以上ならば（S１７）に進む。  
（S１７）：収差量に応じた補正量を加え、（S１０）ＳＥＭ画像Ａ取得からの収差測定ループに戻る。収差量と補正量の関係はあらかじめ補正パラメータと収差変化量の関係を求めておき、収差が小さくなる方向に補正パラメータが変更される。補正パラメータとは収差補正器の２極子、４極子、６極子、８極子、１２極子の強度を指す。【００３５】
以上、（S１０）から（S１７）のループを繰り返すことで収差補正される。【００３６】
次に、（S１４）の画像Ｂ’、画像Ｃ’を用いた収差量算出について、収差量の算出を行う例を詳細に説明する。便宜上ここでは画像Ｂ’及び画像Ｃ’を以降収差図形と呼ぶ。収差量は、収差図形の形と大きさと位相情報から算出することができる。【００３７】
以下、５次までの収差について図２に、第１の開口（単円形開口）２００と第２の開口群（円環開口）２０１の絞りを用いて得られる収差図形の例を、図４から図９までに示す。図４から図９の収差は明示されている収差以外は全て０である。【００３８】
第２の開口群の中心孔から形成されるビームの試料面上の開き角を３mrad、内側の円環からのビームの試料面への入射角（=チルト角）を２０mrad、外側の円環からのビームの試料面への入射角を３０mradとし、画像の領域を８０μm×８０μmとした。【００３９】
なお、図４から図９の例は、幾つかの別個の電子顕微鏡から得られる個別の収差の状態を示している。また、図５は特別に，図４の収差のうち、２種類の収差が混在する場合について出力される例を示している。【００４０】
まず、図４は、１次の収差から得られる収差図形の例を示すものである。図４の（a）に示したC１：+１μmの形状を基準にすると、図４の（b）に示したC１：-１μmでは１８０度回転しており、図４の（c）に示したA１Re：+１μmでは水平軸に反転、図４の（d）に示したA１Re：-１μmでは水平軸に反転し１８０度回転、図４の（e）に示したA１Im：+１μmでは水平軸に反転し-９０度回転、図４の（f）に示したA１Im：-１μmでは水平軸に反転し９０度回転した形状が得られる。内径と外形の半径はＣ１と開き角及び収束角（以下、単に収束角）の大きさに比例している。【００４１】
図５に、１次の収差が混在している場合の例を示す。A１のみが混在する場合、図５の（a）に示したA１Re：+０.７μm、A１Im：+０.７μmではA１収差が等量であるため図４（a）に対し水平軸に反転し４５度回転し、図５の（b）に示したA１Re：+０.８μm、A１Im：+０.６μmでは収差量が４:３であるため図４（a）に対し水平軸に反転し約３８度（=３/７×９０度）回転している。【００４２】
A１にC１が混入する場合、図５の（c）に示したC１：+０.６μm、A１Re：+０.３μmでは垂直方向では打ち消し水平方向では足しあわされるため図４（a）に対し同じ位相で楕円に、図５の（d）に示したC１：-０.６μm、A１Re：-０.３μmではC１が負で垂直方向では打ち消し水平方向では足しあわされるため図５の（c）に対し１８０度回転した形になっている。【００４３】
このように異なる種類の収差が混在した場合でも、形状、周期性、位相情報から収差を分離することができる。【００４４】
図６（図６Ａ、図６Ｂ）は、２次収差の収差図形である。A２収差図形（a）,（b）,（c）,（d）は、外側の円環の不透過部である切れ目が４つから２つになる。２つになった切れ目は収差の符号により反転しReとImで位相が直交する。B２収差図形（e）,（f）,（g）,（h）は、外側の円環の切れ目が４つから２つになり、中心孔と内側と外側の円環の収差図形の中心が移動し、その移動方向や切れ目の位相は符号により反転しReとImでは移動方向が直交する。【００４５】
図７（図７Ａ、図７Ｂ）は、３次収差の収差図形である。図７の（a）,（b）,（c）,（d）に示したA３収差図形は、内側の円環の切れ目が３つから１つになり、１つになった切れ目は収差の符号により反転しReとImで位相が直交する。図７の（e）,（f）,（g）,（h）に示したB３収差図形は、四角形の辺を内側に円弧状に曲げた形状となり、収差の符号により切れ目（位相）が反転しReとImで位相が４５度異なる。図７の（i）,（j）に示したC３収差図形は、図４（a）,（b）のC１と形状や符号と位相の変化の仕方が同じであるが、内側の円環の半径と外側の円環の半径は収束角の３乗およびC３に比例する。【００４６】
図８（図８Ａ、図８Ｂ）は、４次収差の収差図形である。図８の（a）,（b）,（c）,（d）に示したA４収差図形は、外側の円環の切れ目が４つから１つになり、１つになった切れ目は収差の符号により反転しReとImで位相が直交する。図８の（e）,（f）,（g）,（h）に示したB４収差図形は、B２収差図形と同じ変化をするが、収束角に対する変化が異なり、移動量と収差図形の大きさはB２が２乗に比例するに対しB４は４乗で比例する。そのため、内側の円環の移動量と半径は外側の円環に対し相対的に小さくなっている。図８の（i）,（j）,（k）,（l）に示したD４収差図形は、外側の円環の切れ目が４つから２つになり、２つになった切れ目および形状は収差の符号により反転しReとImで位相が直交する。【００４７】
図９（図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ）は、５次収差の収差図形である。図９の（a）,（b）,（c）,（d）に示したA５収差図形は、円環の切れ目がなくなり、周期が５倍になり位相が水平軸に反転し、位相は収差の符号により反転しReとImで直交する。この例では円環の切れ目は９０度毎に配置したが、７２度毎に配置した５つの切れ目があるものでは、円環の切れ目の数が５つから１つになる。図９の（e）,（f）,（g）,（h）に示したB５収差図形は、B２収差図形と同じ変化をするが、収束角に対する変化が異なり、収差図形の大きさはB３が３乗に比例するに対しB４は５乗で比例するため、内側の円環の移動量と半径は外側の円環に対し相対的に小さくなっている。図９の（i）,（j）,（k）,（l）に示したD５収差図形は、８つの頂点を持つ形状となり、ReとImで切れ目が頂点から内側に入れ替わり、位相は符号により反転しReとImで直交する。図９の（m）,（n）に示したC５収差図形は、図４（a）,（b）のC１と形状や符号と位相の変化の仕方が同じであるが、内側の円環の半径と外側の円環の半径は収束角の５乗およびC５に比例する。【００４８】
実際に出力される図形は，個々の電子顕微鏡に存在する収差量に応じて、図４，図６〜図９を合成した複雑な図形となる。従って、これらの各図形に対して，以下に述べる（式１）〜（式５）をフィッティングすることで、収差を算出できる。【００４９】
すなわち、図３の（S１４）において、演算装置７９上で画像Ｂ’、画像Ｃ’から各種収差量を算出する処理における収差数値化については、以下に示す（式１）〜（式６）の関数をフィッティングすることで求められる。【００５０】
【数１】
2010035386.tif 000003
【００５１】
ここでx、yは収差図形を直交座標系で表したときの座標で、添え字は次数を表す。αは試料面上の収束角（開き角）、θは絞り上の位相を、したがって５次の収差まで含んだ座標は【００５２】
【数２】
2010035386.tif 000004
【００５３】
と表される。【００５４】
収差係数は３次までで１２個、４次から５次までで１５個ある。このうちC１、C３、C５は周期が同じであるため、C３まで求めるには収束角は少なくとも２種類、５次C５まで求めるには３種類の収束角が必要である。（式６）を連立方程式として解くには、３次収差係数まで解く場合は求める係数が１２個であるため、２種類の収束角を含んだ位相θを３条件=収差図形６座標あれば解ける。５次収差係数まで解く場合は、求める係数が２７個であるため、３種類の収束角を含んだ位相θを７条件=１４座標あれば解ける。【００５５】
以上で収差係数と収差図形の関係を示したが、収差は図５の例だけでなく次数間および次数内で複数の収差が混在している。従って、各収差に応じて絞りの形状や制御方法を選択、変更すれば時間と精度のバランスをとって効率良く収差を求めることができる。【００５６】
例えば、３次までの収差を測る場合は、収差測定用の可動絞り３１の第２の開口群として円環開口２０１（絞りＢ）のみを使用すればよい。すなわち、図３のフローチャートにおいて、まずＳＥＭ画像Ａが取得され（S１０）、さらに可動絞り３１の制御により絞りＢに交換され（S１１）、ＳＥＭ画像Ｂが取得され（Ｓ１２）、このＳＥＭ画像ＢをＳＥＭ画像Ａでデコンボリュートすることで、デコンボリューション画像Ｂ’が得られる（S１３）。その他の処理（S１４〜Ｓ１７）は、実施例１と同じである。【００５７】
なお、円環絞りでは、切抜きおよび、円環上の不透過領域からθと座標の対応がとれ、収差図形のライン上にフィッティングできるため、必要な座標数に足りなくても収差計算することができる。【００５８】
本実施例によれば、収差測定用絞りに設けられた半径（収束角）の異なる複数の多孔絞りにより円周向に複数の画像を一括して取得することができ、また、複数の収束角の画像は多孔絞りの選択により、特定の次数の収差について強調して取り出すことができる。そのため、高次収差の測定を、精度を落とさないで短時間で行える。このため、試料に与えるダメージを少なくしたり、半導体計測装置ではスループットを向上したり、手動補正では操作者への負荷を低減することができる。さらに円環の不透過部分の数や位相を変えることで、周期に対応する収差の測定精度を上げることができる。【００５９】
以上、本実施例により説明した手法により、高次収差すなわち３次収差や５次収差の測定を、精度を落とさないで短時間で行える。
【実施例２】
【００６０】
次に、本発明の第２の実施例を、図１０、図１１を用いて説明する。  
５次までの収差を測る収差測定用の絞り３１の他の実施例として、実施例１の円環開口（第２の絞り）２０１、２０２の代わりに、第２の開口群に図１０に示すような円環開口２０３（第２の絞りＤ）を用いてもよい。この円環開口２０３は、中央の第１の開口２４０と中心を同じくする３つの同心円上に配置される３つの開口群２４１、２４２、２４３で構成されている。さらに、各開口群には位相情報抽出のために、各円環上の特定位相に目印となる不透過領域２４５及び切り抜き２４６が設けられている。第１の開口２４０は、第２の絞りの中央開口を兼ねている。【００６１】
実施例２の絞りＤを用いて５次までの収差を測る場合は、図１１のフローチャートにおいて、まずＳＥＭ画像Ａが取得され（S１０）、さらに可動絞り３１の制御により図１０に示す絞りＤに交換され（S１１）、ＳＥＭ画像Ｄが取得される（Ｓ１２）。そして、このＳＥＭ画像ＤをＳＥＭ画像Ａでデコンボリュートすることで、デコンボリューション画像Ｄ’が得られる（S１３）。その他の処理（S１４〜Ｓ１７）は、実施例１と同じである。【００６２】
本実施例でも、高次収差測定を、精度を落とさないで短時間で行える。このため、試料に与えるダメージを少なくしたり、半導体計測装置ではスループットを向上したり、手動補正では操作者への負荷を低減することができる。さらに円環の不透過部分の数や位相を変えることで、周期に対応する収差の測定精度を上げることができる。
【実施例３】
【００６３】
次に、実施例２の絞りＤを用いて５次までの収差を測る実施例３を、図１０、図１２〜図１４を用いて説明する。本実施例は、実施例１の可動絞りによる収差測定方法に代えて、クロスオーバ位置の変更による収差測定法の例を示すものである。本実施例を適用する走査電子顕微鏡は、実施例１と同じく図１に示した構成を採用するものとする。ただし、収差測定用の絞りとして、可動絞り３１に代えて図１０に示す円環開口２０３の絞り（固定絞り）を採用する。この絞りは、板の中央に第１、第２の絞りに共通する開口２４０を有している。さらに、走査電子顕微鏡はクロスオーバ変更機能を備えている。【００６４】
本実施例による収差測定のフローチャートを、図１２に示す。開始時点は、軸調整等は行われて補正電圧を重畳可能で、ＳＥＭ像が取得可能な状態とする。絞りには円環開口２０３が挿入されており、図１４（a）のように中心の円形開口のみを含む領域に電子ビームが照射されている。この状態のクロスオーバの位置をクロスオーバａとし、図１３（a）で示したクロスオーバａ位置３００にあるものとする。図１３は電子ビームが光源から収差補正器に入射するまでを示した光学系の模式図である。フローチャート中のクロスオーバの変更は第１コンデンサーレンズ６の強度を変えることで行われ、クロスオーバ変更後は電子ビームが開口中心位置である光軸上に照射されるよう偏向器５１を調整し、第２コンデンサーレンズ７を通過したビームが光軸に平行であることを維持するよう第２コンデンサーレンズ７の強度を調整する。  
（S２０）：クロスオーバａにてＳＥＭ画像Ａを取得する。ＳＥＭ画像Ａはデータストレージ７６上に保存される。  
（S２１）：第１コンデンサの励磁を変化し、図１３（b）に示すようクロスオーバｂ位置３０１に変える。クロスオーバｂで電子ビームは図１４（b）に示すよう、円環開口２０３の開口を全て含む。  
（S２２）：ＳＥＭ画像Ｂを取得する。ＳＥＭ画像ＡとＳＥＭ画像Ｂはデータストレージ７６上に保存されており、制御コンピュータ３０を通じて収差演算装置７９が読み込むことができる。  
（S２３）：収差演算装置７９上でＳＥＭ画像ＢはＳＥＭ画像Ａでデコンボリュートされ、デコンボリューション画像Ｂ’が得られ、
（S２４）：画像Ｂ’から各種収差量を算出する。なお、収差演算装置は制御コンピュータ３０内に収差演算プログラムとして組み込むこともできる。  
（S２５）：クロスオーバａに変更する。クロスオーバの変更は画像取得後であれば、（S２３）〜（S２６）などの動作の間や動作中、並行して行ってよい。  
（S２６）：得られた各収差量は、あらかじめ決めておいた閾値と比較され、閾値以下であれば終了、閾値以上ならば（S２７）に進む。（S２７）：収差量に応じた補正量を加え、（S２０）ＳＥＭ画像Ａ取得からの収差測定ループに戻る。ループを繰り返すことで最終的に収差補正される。ここで得られた画像Ｂ’は実施例１で第２の開口群に円環開口２０３を使ったものと同等である。したがって、以降画像Ｂ’からの収差量算出は実施例１と同じ手法で求めることができる。【００６５】
本実施例でも、高次収差測定を、精度を落とさないで短時間で行える。このため、試料に与えるダメージを少なくしたり、半導体計測装置ではスループットを向上したり、手動補正では操作者への負荷を低減することができる。さらに円環の不透過部分の数や位相を変えることで、周期に対応する収差の測定精度を上げることができる。
【実施例４】
【００６６】
本発明の実施例４を、図１５〜図１６を用いて説明する。本発明の手法は、実施例１で使用した収差算出法だけでなく、ビームの試料面上のフォーカス位置を変えて収差測定するものに適用可能である。ここではその例として、発明者等が先に提案した特願２００８-０４０８１５号に記載の収差算出法の発明を、本実施例の収差測定法に適用したものを示す。特願２００８-０４０８１５号に記載の発明は、ビームの試料面上のフォーカス位置を変えて１次から５次までの幾何収差を求める技術である。この技術は、高精度な測定には複数の位相にチルトするビームの画像が必要であり、測定に時間がかかるという問題がある。【００６７】
本実施例ではクロスオーバ位置の変更による収差測定法を用いた例を示す。なお、可動絞りによる収差測定法でも可能である。ただし、絞りは円環開口でなく同心円上の円形開口（固定絞り）を用いる。ここでは例として図１６（a）に示した絞り板３１０に円形開口２５０が形成されたものを用いる。円形開口２０４には最も外側に独立した開口２５２があるが、これは位相確認に用いられ、円環絞りの切抜きと同じ役割をする。絞り以外の基本的な構成と方法は実施例３と同じであり、フローチャートを図１５に示す。クロスオーバａ、クロスオーバｂへの変更と、それに伴うコンデンサーレンズと軸調整は、実施例３と同じ状態である。また、デフォーカスによるＳＥＭ画像Ｂ（n）の取得は、ＳＥＭ画像Ａ取得条件からデフォーカスオフセットjを加えたものを基準として、基準からデフォーカス間隔Δfでマイナス方向にN枚、プラス方向にM枚および基準位置のN+M+１枚画像取得する場合の例を示す。【００６８】
図１５のフローチャートにおいて、開始時点は、軸調整等は行われて補正電圧を重畳可能で、ＳＥＭ像が取得可能な状態とする。絞りには図１６（a）円形開口２０４が挿入されており、クロスオーバａの状態とする。  
（S３０）：まず、ＳＥＭ画像Ａを取得する。ＳＥＭ画像Ａはデータストレージ７６上に保存される。  
（S３１）：第１コンデンサーレンズ及び第２コンデンサーレンズの励磁を変化しクロスオーバｂの状態にする。  
（S３２）：対物レンズのフォーカスを-NΔf+j変化（デフォーカス）させる。  
（S３３）：画像取得状態n=-Nとする。  
（S３４）：ＳＥＭ画像Ｂ（n）を取得する。ＳＥＭ画像Ｂはデータストレージ７６上に保存される。  
（S３５）：収差演算装置７９上でＳＥＭ画像Ｂ（n）はＳＥＭ画像Ａでデコンボリュートされ、デコンボリューション画像Ｂ’（n）が得られる。また、デコンボリューションの演算は（S３９）収差算出の前であれば（S３６）から（S３８）のデフォーカス中など動作と平行して計算してもよい。  
（S３６）：画像取得状態n=Mでない場合、（S３７）に進む。  
（S３７）：画像取得状態n に１加える。  
（S３８）：対物レンズのフォーカスを+Δfずらす。  
画像取得状態n=Mになるまで（S３４）から（S３８）をくりかえす。  
（S３９）：得られたデコンボリューションスポット画像Ｂ（n）’から角方向の非点量を計算し収差量を算出する。スポットからの非点量の算出は公知技術である。  
（S４０）：対物レンズのフォーカスをインフォーカスに変更し(-MΔf-jずらし)、（S３０）で画像取得した状態に戻す。  
（S４１）：第１コンデンサーレンズ及び第２コンデンサーレンズの励磁を変化しクロスオーバａの状態にする。（S４０）および（S４１）は順不動で、（S３９）や（S４１）と並行して動作させても良い。  
（S４２）：得られた各収差量は、あらかじめ決めておいた閾値と比較され、閾値以下であれば終了、閾値以上ならば（S４３）に進む。  
（S４３）：収差量に応じた補正量を加え、（S４０）ＳＥＭ画像Ａ取得の収差測定ループに戻る。ループを繰り返すことで収差補正される。  
本実施例でも、高次収差測定を、精度を落とさないで短時間で行える。このため、試料に与えるダメージを少なくしたり、半導体計測装置ではスループットを向上したり、手動補正では操作者への負荷を低減することができる。さらに円環の不透過部分の数や位相を変えることで、周期に対応する収差の測定精度を上げることができる。
【実施例５】
【００６９】
今まで述べた各実施例の可動絞りや固定絞りでは、円周方向に伸びた円環開口を用いた例を示したが、本発明は円環開口に限らず、同心円上に配置された任意の形状の開口群を用いても良い。ここではそのような絞り形状についての実施例を示す。このような絞り形状としては、図１６で示した各種の形状などがある。図１６の（a）、（b）、（c）については絞り板３１０に設けられた円形開口２５０の数が１４以上あり、３種類の収束角（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）を含んでいる。位相情報については、特に図１６の（b）、（c）では円形開口２５０以外に四角２６０や切れ目２６１、十字２６２を入れた開口を用意し、位相情報を明確にするための工夫を行っている。図１６（c）では開口（２５０，２６０，２６１，２６２）の配置に２、３、４、５周期を含む配置をしている。【００７０】
また、図１６（d）は、３種類の収束角（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）にそれぞれ１つの開口２８０を設け、絞りに回転機構をつけ、任意の位相に回転して画像を取得できる。１回のＳＥＭ画像の取得に３種類の収束角で３座標取得できるので、位相を変えた５つのＳＥＭ画像を取得すれば、充分な座標情報を得ることができる。本実施例でも、高次収差測定を、精度を落とさないで短時間で行える。本実施例の場合、一括して取得できる長所が薄れるが、ビームが重なりあって分離が難しい状況を回避することができる。
【実施例６】
【００７１】
図１７に本発明の可動絞り方式の絞り板形状の別の例を示す。絞り板３１０には円周方向に４分割された領域を有し、各領域のビーム照射領域２０５に異なる種類の開口が配置されている。すなわち、各領域の中央には、一次荷電粒子の光軸上に配置された中央開口（第１の絞り部）２００もしくはそれと同等の中央開口が設けられている。また、第１の絞り部２００だけを有する領域とは異なる３つの領域には、中央開口の外側に同心円状に異なる種類の開口（第２の絞り部）が設けられている。さらに、絞り板３１０には可動絞り微動機構３２として回転機構が備わっており、絞り板３１０がその中心を軸にして回転することで、ビーム照射領域２０５に４種類の開口のいずれかが配置される。このように、本実施例の可動絞りは、絞り板３１０を回転させることで第１の絞りと第２の絞りを光軸に入れ替える機構を持つ。【００７２】
本実施例でも、高次収差測定を、精度を落とさないで短時間で行える。このため、試料に与えるダメージを少なくしたり、半導体計測装置ではスループットを向上したり、手動補正では操作者への負荷を低減することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１…ショットキー電子源、２…サプレッサー電極、３…引き出し電極、４…第１陽極、５…第２陽極、６…第１コンデンサーレンズ、７…第２コンデンサーレンズ、８…偏向器、１０…収差補正器、１５…走査偏向器、１６…下走査コイル、１７…対物レンズ、１８…試料、２０…電子銃電源、２１…制御電圧源、２２…加速電圧源、２３…第１コンデンサーレンズ電源、２４…第２コンデンサーレンズ電源、２５…偏向コイル電源、２６…収差補正器電源、２７…走査コイル電源、２８…対物レンズ電源、２９…リターディング電源、３０…制御コンピュータ、３１…可動絞り、３２…可動絞り微動機構、３３…可動絞り、３５…非点補正コイル電源、３６…非点補正コイル、３７…対物アライナ電源、３８…対物アライナ、５０…偏向器電源、５１…偏向器、６０…光軸、７１…ＥｘＢ偏向器、７２…反射板、７３…２次電子検出器、７４…２次電子検出器電源、７５…ＥｘＢ偏向器電源、７６…データストレージ、７７…モニタ、７８…操作卓、７９…収差演算装置、８０…試料ステージ、８１…試料ステージ制御機構、９０…真空容器、１０１…カラム、１０２…試料室、１０３…制御ユニット、２００…単円形開口、２０１…円環開口、２０２…円環開口、２０３…円環開口、２０４…円径開口、２０５…ビーム照射領域、３００…クロスオーバａ、３０１…クロスオーバｂ、３１０…絞り板。
【図１】
2010035386.tif 000005
【図２Ａ】
2010035386.tif 000006
【図２Ｂ】
2010035386.tif 000007
【図３】
2010035386.tif 000008
【図４】
2010035386.tif 000009
【図５】
2010035386.tif 000010
【図６Ａ】
2010035386.tif 000011
【図６Ｂ】
2010035386.tif 000012
【図７Ａ】
2010035386.tif 000013
【図７Ｂ】
2010035386.tif 000014
【図８Ａ】
2010035386.tif 000015
【図８Ｂ】
2010035386.tif 000016
【図９Ａ】
2010035386.tif 000017
【図９Ｂ】
2010035386.tif 000018
【図９Ｃ】
2010035386.tif 000019
【図１０】
2010035386.tif 000020
【図１１】
2010035386.tif 000021
【図１２】
2010035386.tif 000022
【図１３】
2010035386.tif 000023
【図１４】
2010035386.tif 000024
【図１５】
2010035386.tif 000025
【図１６】
2010035386.tif 000026
【図１７】
2010035386.tif 000027
【国際調査報告】
2010035386.tif 000028
2010035386.tif 000029
2010035386.tif 000030
2010035386.tif 000031