(57)【要約】【課題】  試料上の特徴物を観察する機能を有する走査型電子顕微鏡において、合焦点位置のずれを高速に補正する。【解決手段】  上記目的を解決するために、走査型電子顕微鏡において、電子ビームを走査する試料上の観察対象まで視野を移動させるときに、複数の測定点の内、対象とする観察点の隣接点に関する情報に基づいて、前記試料の表面の高さを測定機構の示す合焦点位置と、実際の合焦点位置との誤差を補正するようにしたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料上の観察対象まで視野を移動させるときに、複数の測定点の内、対象とする観察点の隣接点に関する情報に基づいて、前記試料の表面の高さを測定機構の示す合焦点位置と、実際の合焦点位置との誤差を補正する手段を有することを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項２】
前記隣接点に関する情報は前記誤差を含むことを特徴とする、請求項第１項記載の走査型顕微鏡。
【請求項３】
前記誤差を補正する手段は、前記観察点より以前に観察した点のうち、前記誤差の平均を補正量として演算し、前記観察点の前記誤差を、該補正量を用いて補正することを特徴とする請求項１記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項４】
前記誤差を補正する手段は前記測定点の総移動距離が略最短となるように観察順序を決定し、前記観察点から数えて過去数点での前記誤差の平均値を補正量として演算することにより、前記観察点での前記誤差を補正することを特徴とする請求項１記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項５】
前記誤差を補正する手段は、前記補正量を算出する際に使用する、前記観察点より以前に観察した点の前記誤差を、一定条件に基づき選別する機能を有することを特徴とする請求項３乃至請求項４記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項６】
前記誤差を補正する手段は、前記試料に関する先見情報を利用して、前記観察点の前記誤差の補正に使用する前記補正量を算出する条件又は手法を選択する機能を有することを特徴とする、請求項３乃至請求項５記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項７】
前記誤差を補正する手段は、前記補正量自身に含まれる誤差を推定する機能を有することを特徴とする、請求項３乃至請求項６記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項８】
前記推定された補正量自身に含まれる誤差に基づいて、前記合焦点位置の含まれる範囲を推定又は自動算出することを特徴とした請求項７記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項９】
前記誤差を補正する手段は、前記観察点における前記補正量を、前記推定された補正量自身に含まれる誤差に基づき修正する機能を有することを特徴とする請求項７乃至請求項８記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項１０】
前記誤差を補正する手段は、一定条件のもとで前記補正を一時的に中断又は終了する機能を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９記載の走査型電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は試料表面に存在する微細な測定対象物の観察が可能な走査型電子顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡を初めとする、荷電粒子をプローブとした顕微鏡は多くの研究開発分野で試料の微細な構造を観察するために用いられている。走査型電子顕微鏡は、観察したい観察対象物のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）像を画面上に表示する。この技術は半導体装置の微細構造観察に応用され、製造プロセスには欠かせないものとなっている。近年、半導体デバイスは微細化が進み、現在では半導体装置はパターン幅１００ｎｍ以下で作製されている。このような半導体デバイスでは、数十ｎｍ程度の異物，欠陥が半導体パターンを作製するウェーハ上に存在していただけで障害を発生することがある。障害の元となった異物，欠陥を詳しく調べるために、走査型電子顕微鏡等でこれらの異物，欠陥を観察撮像することがよく行われる。この様な装置として、欠陥検査装置、又はレビューＳＥＭと呼ばれる検査装置がある。
【０００３】
この様な検査装置は半導体装置の製造ラインの中に置かれ、無人で稼動することが前提となっている。また、検査の高速化のために個々の処理時間をできるだけ短縮し、高速に像を撮像する必要がある。フォーカスのぼけのない明瞭な像を撮像する場合、オートフォーカスのような自動でフォーカスを調整する機能を用いてフォーカスをあわせ、撮像するのが一般的である。走査型電子顕微鏡の場合、オートフォーカスは焦点位置を変化させてプローブ電子をディスプレイのスキャンと同期して照射し、得られた２次電子などの信号を元に焦点位置を算出する方法が良く取られる。例えば、焦点位置を照射して各焦点位置での画像を取得し、得られた画像を高周波フィルタにかけ、その画像の強度のグラフを書き、その強度が最大になる所を合焦点位置とする方法が上げられる。この場合、焦点位置を移動させながらデータを取得するため時間を要する。効率良く検査を行うためには、オートフォーカスにかかる時間はできるだけ短縮し、オートフォーカスの回数を削減し、短時間で多くの欠陥を撮像することが必要である。このオートフォーカスの回数を削減する手法として、ウェーハ表面高さを光学式の高さ検出器で検出し、その表面高さをもとに
ＳＥＭの焦点をあわせる手法が知られている（例えば特許文献１参照）。しかし、電子顕微鏡は電子をプローブとして用いるため、ウェーハ表面に帯電を生じることがあり、この帯電の影響で電子の軌道が曲げられ、想定していたところに電子を収束することが出来ずにフォーカスがずれて、画像のぼけの原因となる場合がある。この帯電は高さ検出器で測定することはできないため、撮像の際に大きな問題となる。このフォーカスのずれを補正するために、測定前にウェーハの帯電電位を静電計で測定しておき、その帯電量から予想されるずれ分を補正する、あるいはあらかじめ合焦点位置をウェーハ上の数箇所で測定し、補間曲面を作成することにより、以後その局面に従い対物レンズの電流値を制御し、オートフォーカスの回数を削減する手法が知られている（例えば特許文献２参照）。しかし、これらの場合、経時的に帯電状況が変化し、初めに取得したデータでは補正が上手くいかなくなることがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１０９６２号公報
【特許文献２】特開平５−３０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は試料上の特徴物を観察する機能を有する走査型電子顕微鏡において、走査型電子顕微鏡の合焦点位置のずれを高速に補正することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施態様は、上記目的を解決するために、走査型電子顕微鏡において、電子ビームを走査する試料上の観察対象まで視野を移動させるときに、複数の測定点の内、対象とする観察点の隣接点に関する情報に基づいて、前記試料の表面の高さを測定機構の示す合焦点位置と、実際の合焦点位置との誤差を補正するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、試料上の特徴物を観察する機能を有する走査型電子顕微鏡において、走査型電子顕微鏡の合焦点位置のずれを高速に補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施例による、高さセンサと電子顕微鏡の合焦点位置を高速に補正する方法を提供する。図２は、本発明による走査型電子顕微鏡の構成を示す縦断面図である。なお、以下走査型電子顕微鏡を例にとって説明を行うが、他の荷電粒子を用いた顕微鏡も同様の方法を用いることができる。また、複数の撮像装置を組み合わせて用いることも可能である。例えば、最初の特定の数点を選択する時は、明視野または暗視野光学系の画像を用い、それ以降はＳＥＭ画像を用いることもできる。これらは任意に組み合わせることが可能である。図２に示す走査型電子顕微鏡は電子銃１，電子レンズ２，レンズ制御回路９，偏向器３，偏向制御回路１０，二次粒子検出器２０，アナログ／デジタル変換器
１１，アドレス制御回路１２，画像メモリ１３，制御手段１４，ディスプレイ１５，コンピュータ１６，画像合成手段１７等で構成され、キーボード１８，マウス１９等の入力手段が接続されている。なお、図では真空に維持するためのカラムは省略されている。
【０００９】
電子ビーム発生源である電子銃１から放射された電子ビーム７は電子レンズ２で収束され、偏向器３で２次元的に走査偏向されたのち、対物レンズ４で収束されて試料５に照射される。ここで言う対物レンズとは励磁型でも、静電型のものでもよく、荷電粒子の軌道を偏向し、試料表面に収束する機構であれば他の機構でもかまわない。以下ではそれらを総称して対物レンズとする。
【００１０】
試料５に電子ビーム７が照射されると、試料の形状や材質に従った反射電子や二次電子等の二次粒子８が発生する。この二次粒子８を二次粒子検出器２０で検出，増幅し、アナログ／デジタル変換器１１でデジタル値に変換する。デジタル値に変換されたデータは画像メモリ１３に記憶される。この時の画像メモリ１３のアドレスとして、アドレス制御回路１２が電子線の走査信号に同期したアドレスを生成する。また、画像メモリ１３は、記憶したＳＥＭ像の画像データを随時、画像合成手段１７に転送する。画像合成手段１７は、コンピュータ１６の表示メモリの画面データに画像データを合成してディスプレイ１５にリアルタイムで表示する。
【００１１】
走査型電子顕微鏡で観察される試料５は試料台６によって保持されている。また、移動ステージ２１は制御手段１４からの制御信号により試料台を２次元的に平行移動させることで試料５に対する電子ビーム７が走査する位置を変えることができる。走査型電子顕微鏡には、試料の高さセンサ２２が設置されており、ここではレーザまたは白色光などの光をウェーハ表面に当て、その反射光がウェーハ表面の高さの変位に伴い移動することから、観察部分の物理的なウェーハの表面の高さを測定することができる。なおこの試料高さ測定装置はこの方法によらなくともよい。接触式の高さ検知方式でも、非接触式の高さ検知方式でも、ウェーハ表面の物理的な高さを測定することができる機構であればこの方法に限定しない。
【００１２】
電子顕微鏡のフォーカス調整は対物レンズ４を用いて行う。移動ステージ２１で観察場所に視野を移動させる際、高さセンサ２２によりウェーハ表面の物理的な高さを計測する。そのデータはコンピュータ１６に送られ、計測された位置に電子ビームを収束させるのに必要な対物レンズ４の電流量を計算し、その電流値に設定する。観察する場所に関するデータはコンピュータ１６に蓄積することが出来、その他検出済みか否か、高さ測定機構の算出する高さ，実際の合焦点位置，測定点の座標，観察順位、などのデータを記憶させ、読み出すことができる。その情報は通常あらかじめ他の装置で観察場所を特定しておき、ネットワークなどを経由してその情報を利用することや、観察結果より、またユーザーが任意にマウスやキーボードなどの入力装置や、別装置で作成したデータを写した電子記録媒体などの記録メディアを通じて外部記憶装置などから、コンピュータ１６に入力させることが可能である。
【００１３】
図１（ａ）は本発明の原理を示すもので、ウェーハに電子ビームが照射される部分の側面図、図１（ｂ）はウェーハの平面図である。互いに近接する２点ではウェーハ表面の帯電量はほとんど同じであるため、高さセンサと電子顕微鏡の合焦点位置の誤差がほとんど同じであることを利用する。まず、測定する点（図１の点Ｂ）に移動した場合に、その点から半径Ｒ以内に既測定点（図１の点Ａ）が存在する場合は、その既測定点での高さセンサと電子顕微鏡の合焦点位置の誤差ΔＺa（＝Ｚa−Ｆa）を計算し、その値を測定する点の高さセンサの算出した高さの値に加算し補正を行う。ここで、既測定点とは過去に測定，画像撮像を行い、オートフォーカスを使用して正確な合焦点位置がわかっている点のことを指す。既測定点がない場合はオートフォーカスを実行し、合焦点位置(Ｆb) 計算する。これにより、すべての点でオートフォーカスを実行する必要がなくなり、オートフォーカスの回数を大きく減少させることが出来、時間短縮につながる。特にレビューＳＥＭのように多数の欠陥を検査する場合、欠陥点同士の平均距離が比較的短くなるため、特に有効である。測定する点に複数（ｎ点）の既測定点が近接する場合、その場所での合焦点位置の誤差は各既測定点での合焦点位置の誤差の平均（ΣΔＺi）／ｎ であると推定される。
【００１４】
また、既測定点での合焦点位置の誤差ΔＺを、一定条件の元で選別し、さらに補正の精度を良くすることができる。例えば一定時間より前に取得したデータは使用しない、一定距離離れた点でのデータは使用しない、などの条件を用いることで、より観察点に即した補正値を算出することができる。さらに誤差推定の情報を利用し、誤差の推定値が小さくなるように経路を選択すると補正誤差の信頼性が増し、なお有効な補正を行うことができる。ちなみに、測定点全点を略最短距離で移動できる経路を選択すると、測定点の近傍に既測定点を多く含めるように移動させることができるため、有効な経路の一つとして考えられる。
【００１５】
また、既測定点に付随する情報、また電子顕微鏡，試料に関する先見情報を利用し、補正値の算出方法を選択することで、より適切な補正を行うことができる。例えば既測定点と観察点の密集度合いに応じて、既測定点での合焦点位置の誤差ΔＺに重みをつける、既測定点の合焦点位置の誤差ΔＺについて、その標準偏差が一定を超える場合には偏差の大きいデータを除外して平均を算出する、以下の数１のように、あらかじめ数式で表される物理的な知見を利用して、その式に則して補正値を算出する、等のような例が考えられる。
【００１６】
【数１】
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【００１７】
その他、前記の合焦点位置推定機能と測定点のデータを用い、補正値自身の誤差を算出することができる。つまり、各既測定点では、少なくともオートフォーカスの示す合焦点位置Ｆi，高さセンサの示す合焦点位置Ｚi，合焦点位置推定機能から算出される高さ補正値ΔＺi＝ｆ(Ｆk−Ｚk) （ｋ＜＞ｉ）が分かり、これらの数値から、算出した高さ補正値ΔＺi に実際何％の誤りが含まれていたかを求めることができるため、この情報を利用し、前記の合焦点位置推定機能で算出した推定誤差値をさらに補正することができる。また、推定誤差値の信頼度が低いと判定される場合には、補正を中断する、履歴を全消去してデータ取得をやり直すなど、シーケンスの判定条件として用いることもできる。
【００１８】
ところで、今回の手法は回数を削減できるものの、高さの真値を求める必要から、多少のオートフォーカスは必要となる。このオートフォーカスを前出のシーケンスに基づき実行する際に、前記の合焦点位置補正機能と合焦点位置補正機能の補正値誤差推定機能を使用、又は併用し、オートフォーカスの合焦点位置の検索範囲を絞り込むことが出来る。つまり、オートフォーカスを実行する際に、あらかじめ合焦点位置補正機能により補正した焦点位置に焦点を移動させ、そこから、補正値誤差推定機能により移動した焦点位置からどのくらいの範囲に合焦点位置があるかを推定し、安全率を見込んで検索範囲を決定する。これにより、必要以上に検索範囲を広げる必要がなくなるため、オートフォーカスを使用する際にも時間短縮を図ることができる。
【００１９】
〔実施例１〕
図３はウェーハ上の特徴物を観察する手順を示すフローチャートである。ステップ301より順を追って説明する。まず初めに、ステップ３０２においてコンピュータ１６から測定点に関するデータを読み込む。次にステップ３０３において、測定する場所のリストから、すべての点を回るほぼ最短な経路を計算する。ほぼ最短な経路は様々な算出方法があるが、必ずしも理論上の最短距離とならなくとも、ランダムに選択した場合に比べて総移動距離を短くすることができる方法であればよい。このステップは必須ではないが、精度向上のために実行することが望ましい。
【００２０】
次にステップ３０３で算出した測定順序に基づき、ステップ３０４において各点に移動する。同時にステップ３０５で高さセンサが働き、測定したい個所のウェーハ表面の物理的な高さＺi を測定する。次にステップ３０６において、観察点から一定範囲内にある既測定点を検索する。ステップ３０７において、もし検索の結果、既測定点が存在する場合は、各既測定点での高さ算出機構の出力値Ｚkと、実際の合焦点位置との値Ｚkの差の平均を計算する。該当する既測定点の数をｎとして、ここで言う既測定点とは、オートフォーカスを使用し、合焦点位置の真値がわかっている点を指す。又はあらかじめ計算した値をデータベースに保存しておき、それを引用しても良い。引用する点数は特に限定はしないが、点数が多い場合など、距離の近い順にｎ番目以内までの点を引用するなど、一定の条件を設けておくとより精度が向上し有効であるが、特にこれには限定しない。該当する点が存在しない場合は値を０とするか、観察点より以前に算出したΔＺk に設定するのが望ましい。
【００２１】
次にステップ３０７で求めた平均値をステップ３０８で高さ算出機構の出力値に加算する。そしてその算出された値に基づき、ステップ３０９で対物レンズの電流値を調節する。あらかじめ対物レンズの焦点位置と、高さ算出機構の出力値との関係を算出しておき、それに基づき対物レンズの電流値を算出し、その値を用いる。図１でいうと、Ｚb−ΔＺaに相当する電流値に設定する。これにより、高さ算出機構の出力する合焦点位置と、実際の電子顕微鏡の合焦点位置との誤差を補正する。
【００２２】
次に、ステップ３１０でオートフォーカスを使用するかを判別し、オートフォーカスを使用する場合はステップ３１１へ移り、オートフォーカスを用いて合焦点位置を求める。合焦点位置算出後、ステップ３１２で観察点でのデータをコンピュータ１６に記録する。ステップ３０６で隣接点が一つもなかった場合は必ずオートフォーカスを実行するのが望ましい。記録するデータは合焦点位置，高さ算出機構の算出したウェーハ表面の高さ，当該観察点での補正量，座標値，撮像時の時間などが上げられる。必要に応じ、この中から記録する情報を選択するか、また新たな情報を追加しても良い。データ保存後、ステップ３１３に移り、画像を撮像する。なお、オートフォーカスを使用しない場合は、ステップ３０８で設定した対物レンズの電流値のままステップ３１３に移動し、画像を撮像する。
【００２３】
画像撮像終了後、ステップ３１４に移り、すべての点を撮像したかどうかの判別を行う。まだ撮像する点が残っている場合は、ステップ３０４に戻り、撮像を続ける。すべての点を回った場合は、ステップ３１５に移動し撮像を終了する。
【００２４】
〔実施例２〕
本実施例では、実施例１と比較して、観察点の選択方法が異なる。図４はウェーハ上の特徴物を観察する手順を示すフローチャートである。まず、ステップ４０１から４０５のステップを実行する。詳細は実施例１のステップ３０１から３０５と各々同様であるためここでは省略する。ただし、ステップ４０３は実施例１と異なり、必ず実行する。
【００２５】
次にステップ４０６において、観察点の直前から数え、過去数点分の既測定点を検索する。検索の結果、既測定点が存在する場合は、ステップ４０７で各既測定点での高さ算出機構の出力値Ｚiと、実際の合焦点位置の値Ｆiとの差ΔＺkおよびその平均を計算する。平均は数２より求められる。
【００２６】
【数２】
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【００２７】
実施例１のステップ３０６と同様、あらかじめ計算し、データベースに保存しておいた値を引用しても良い。引用する点数は特に限定はしないが、通例３乃至４点ほどが用いられる。また、これも実施例１のステップ３０６と同様に、必要に応じ補正に使用する点を取捨選択する条件を与えても良い。例えば、一定時間より以前に測定したデータは使用しない、等の条件を加えることにより、より精度を向上させることができる。なお、該当する点が存在しない場合は、値は０とするのが望ましい。
【００２８】
以降、ステップ４０７から４１５を行う。各ステップの詳細は、実施例１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００２９】
〔実施例３〕
図５はウェーハ上の特徴物を観察する手順を示すフローチャートである。図５において、まず、ステップ５０１から５０５のステップを実行する。詳細は実施例１のステップ
３０１から３０５と各々同様であるため省略する。
【００３０】
次にステップ５０６を実行する。詳細は実施例１のステップ３０６と同様であるため省略する。なお、このステップは実施例２のステップ４０６に置き換えることもできる。
【００３１】
次にステップ５０７のステップを実行する。ここで、ステップ５０６で検索した既測定点の高さ算出機構の出力値Ｚi と、実際の合焦点位置の値Ｆiとの差ΔＺkを計算する。このステップは実施例１のステップ３０７，実施例２の４ステップ０７と異なり、平均値は計算しない。
【００３２】
次にステップ５０８で補正量を算出するが、この際、試料に関する先見情報を元に条件分岐を行い、補正値の算出方法を選択することが出来る。試料に関する先見情報とは、既測定点に付随する情報，過去の測定履歴，測定条件，測定データ，既測定点の個数やウェーハの種類，測定履歴から算出されるウェーハ上の一定の領域，電子顕微鏡の偏向器やレンズ，電極の電流値，励磁量等の光学条件などが含まれるが、これらに限定されない。補正量の算出方法は実施例１のステップ３０７で計算する差分値ΔＺk の平均値の他に、数１のような補正式を作成し、この式の係数ａi，ｂiを算出した差分値ΔＺk や座標値ｘ，ｙから最小二乗法などにより求め、その式より観測点での補正値を計算しても良い。また、実施例１のステップ３０６同様に、一定条件に基づき補正値算出に使用する既測定点を取捨選択することもできる。以上のように、補正値を算出する条件又は手法に関する分岐を設けることで、様々な状況に応じた適切な補正を行うことができる。条件分岐の条件，補正式，条件要素など、以上に挙げたものはあくまで一例であり、ここに挙げた手法に限定されるものではない。
【００３３】
以降、ステップ５０９から５１６を実行する。詳細は実施例１のステップ３０８から
３１５と各々同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３４】
〔実施例４〕
図６はウェーハ上の特徴物を観察する手順を示すフローチャートである。図６において、まずステップ６０１から６０５のステップを実行する。詳細は実施例１のステップ301から３０５と同様であるため省略する。
【００３５】
次にステップ６０６を実行する。詳細は実施例１のステップ３０６と同様であるため、ここでは省略する。なお、このステップは実施例２のステップ４０６に置き換えることもできる。
【００３６】
次にステップ６０７を実行し、補正値を計算する。詳細については実施例１のステップ３０７と同様であるため、省略する。また、このステップは実施例３のステップ５０７から５０８に置き換えてもよい。
【００３７】
次にステップ６０８で、コンピュータ１６に記憶されているデータより、前ステップで算出した補正値自身が含む誤差α（％）の推定を行う。これは既測定点のうちの数点または全点での誤差と補正量から算出される。図７は補正値自身に含まれる誤差を推定する方法を説明する相関図である。図７を例に、例えば点Ａでの補正量がｇaμｍ であり、補正後の合焦点位置と実際の合焦点位置との間にｅｇaμｍ の誤差がある場合、点Ａでの補正量自身の誤差はｅｇa／ｇa×１００（％）と計算される。これを利用すると、例えば該当する既測定点について、補正値自身の誤差の平均は数３に示すような値をとる。
【００３８】
【数３】
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【００３９】
これにより補正量自体の持つ誤差はおよそＥi×１００（％）程度と見積もることができる。なお、補正値自身の誤差の算出方法は上記以外に限らず、保存しているデータなどを用い、他の統計的手法を利用して計算してもかまわない。なお、既測定点がない、又は点数が少なく信頼性のあるデータが得られないなどの場合は、αは０とするのが望ましい。
【００４０】
次のステップ６０９では、ステップ６０８で計算されたαが規定値Ａ以上でないかを判別し、その値の大小により処理を分岐させる。ここでは推定誤差αが大きい場合、そのまま補正を行うのは危険であると判断し、オートフォーカスなど別の手段に分岐することを想定している。あくまで一例であるので、実行は任意である。
【００４１】
ステップ６０９で推定誤差αが規定値Ａ未満の場合、ステップ６１０に移動し、オートフォーカスを実行するかの条件分岐を行う。ＹＥＳの場合、ステップ６１１に移動し、オートフォーカスのふり幅、つまり焦点位置を探索する範囲をαから決定する。図８は補正値自身の推定誤差から合焦点位置の探索範囲を算出する方法を示す、電子ビームが照射される部分の側面図である。図８において、例えば補正量自身の誤差がα％と推定され、観察点での補正量がｇiμｍの場合、補正後の焦点位置＋（α／１００）×ｇi（μｍ）の前後に合焦点位置が含まれることが推定できる。ここで図８において、数４に示す範囲を設定する。
【００４２】
【数４】
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【００４３】
数４は図８のＰ点から誤差量（α／１００）×ｇiの倍の（±２α／１００）×ｇiの範囲を取り、計算したものである。この範囲内であれば、合焦点位置はほぼ確実に特定することができる。この様に、αより探索範囲を自動算出でき、いたずらに探索範囲を広げることなく、適切な探索範囲で合焦点位置を探索することができる。なお、上記の数値，数式等はあくまで一例であり、実際には合焦点位置の算出方法や、値の大きさなどにより上記の特定範囲はより適した値に変化させることができる。なお、以上の説明では探索範囲を自動で算出しているが、これとは別に、あらかじめ探索範囲を数種類設定しておき、αの値に応じて選択することもできる。
【００４４】
ステップ６１１で探索範囲を設定後、ステップ６１２を実行する。このステップは実施例１のステップ３０８と同様の計算を行うが、ここでは合焦点位置を出来るだけ探索範囲の中央付近に近づけて探索範囲から外れるのを防ぐ意味を持つ。よってこの位置に探索範囲の中央を設定するのが望ましい。次にステップ６１３でオートフォーカスを実施し合焦点位置を算出する。以降、ステップ６１４から６１７、ステップ６２０を実施する。詳細は実施例１のステップ３１１から３１４、ステップ３１５と各々同様であるのでここでは省略する。
【００４５】
ステップ６０９で推定誤差αが規定値Ａ以上の場合、ステップ６１８に移動し、補正を行うかどうかの条件分岐を行う。中断の条件は例えば、｜α｜＞Ｂ≫Ａのような誤差が極端に大きい場合や、また他の測定データや測定条件などに依存して条件を定めても良い。また、ここでは推定誤差αを判断の基準にしているが、中断の条件はこれに限らない。例えば補正値の変化の大きさなどを判断基準にすることが出来る。ステップ６１８で中断する場合は補正を行わず、そのままステップ６１６に移行し、異物観察を行う。ここでは補正を行わず、高さセンサの値を用いて焦点位置を合わせることにしているが、条件分岐後の焦点位置の処理についてはこれに限らず、前回の補正値をそのまま加算するなど、状況に応じより最適な判断を選択しても良い。補正を行う場合は、ステップ６１９に移行する。なお、ステップ６１８の中断条件は図６に示す場合でなくとも、他の場合において行っても良い。
【００４６】
ステップ６０７において算出された補正値を、ステップ６１９の補正誤差推定機能を用いて補正値自体を修正することもできる。例えば、ステップ６０８でαが５％と推定される場合は、算出した補正値に０.９５ を掛けることで、より精度の高い補正を行うことができる。上記演算は一例であり、他の統計的手法を用いて補正を行っても良い。なお、これについては任意であり、実行してもしなくても良い。
【００４７】
以降、ステップ６２０，ステップ６１５から６１７，ステップ６２１を実行する。ステップ６２０はステップ６１２と同様であり、ステップ６１５から６１７，ステップ６２１は実施例１のステップ３１２から３１４，ステップ３１５と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４８】
以上述べたように、本発明の実施態様によれば、高さ算出機構の出力する合焦点位置と、実際の電子顕微鏡の合焦点位置との誤差を補正して、合焦点位置のずれを高速に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の原理を示し、ウェーハに電子ビームが照射される部分の側面図及びウェーハの平面図。
【図２】走査型電子顕微鏡の主要な構成を示す縦断面図。
【図３】ウェーハ上の異物観察手順を説明するフローチャート。
【図４】ウェーハ上の異物観察手順を説明するフローチャート。
【図５】ウェーハ上の異物観察手順を説明するフローチャート。
【図６】ウェーハ上の異物観察手順を説明するフローチャート。
【図７】補正値自身に含まれる誤差を推定する方法を説明する相関図。
【図８】補正値自身の推定誤差から合焦点位置の探索範囲を算出する方法を示し、電子ビームが照射される部分の側面図。
【符号の説明】
【００５０】
１…電子銃、２…電子レンズ、３…偏向器、４…対物レンズ、５…試料、６…試料台、７…電子ビーム、８…二次粒子、９…レンズ制御回路、１０…偏向制御回路、１１…アナログ／デジタル変換器、１２…アドレス制御回路、１３…画像メモリ、１４…制御手段、１５…ディスプレイ、１６…コンピュータ、１７…画像合成手段、１８…キーボード、
１９…マウス、２０…二次粒子検出器、２１…移動ステージ、２２…高さセンサ。
【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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