(57)【要約】【課題】  高分解能であって、走査領域（観察視野）の広い荷電粒子線装置を提供する。【解決手段】  焦点を調整する手段と、非点を調整する手段４５と、走査位置を制御・検出する手段と、走査位置に連動して、焦点調整と非点調整を同時に制御する手段とを設け、高分解能化と広領域な観察視野の確保とを両立する。【選択図】  図１
2006173035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子線を試料上に集束するための、対物レンズを含むレンズ系と、
前記荷電粒子線を試料上に走査するための偏向制御手段と、
前記対物レンズを制御して前記荷電粒子線の焦点位置を調整する焦点調整手段と、
前記荷電粒子線の非点収差を調整する非点収差調整手段と、
前記偏向制御手段による前記荷電粒子線の偏向位置又は偏向角と前記焦点調整手段による焦点調整値及び前記非点収差調整手段による非点収差調整値との関係を記憶した記憶手段と、
前記偏向制御手段、焦点調整手段、及び非点収差調整手段を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記偏向制御手段による前記荷電粒子線の偏向位置又は偏向角に連動して、前記記憶手段に記憶された関係に従って前記荷電粒子線が試料上に焦点を結ぶように前記焦点制御手段を制御し、かつ前記非点収差調整手段で非点の補正を行うこと特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１記載の荷電粒子線装置において、前記焦点調整手段は静電レンズを制御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記載の荷電粒子線装置において、前記焦点調整手段は電磁レンズを制御することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項１記載の荷電粒子線装置において、前記非点収差調整手段は静電型の非点収差補正器を制御することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１記載の荷電粒子線装置において、前記非点収差調整制御手段は電磁型の非点収差補正器を制御することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項３記載の荷電粒子線装置において、前記対物レンズはメインとなる第１のコイルと焦点補正用の第２のコイルとを備え、前記焦点調整手段は前記第２のコイルを制御することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項１記載の荷電粒子線装置において、前記対物レンズは電磁レンズと焦点補正電極とを備え、前記焦点調整手段は前記焦点補正電極を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１記載の荷電粒子線装置において、電磁型偏向手段を備え、前記偏向制御手段は前記電磁型偏向手段に流す電流値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１記載の荷電粒子線装置において、静電型偏向手段を備え、前記偏向制御手段は前記静電型偏向手段に印加する電圧値を制御することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項９記載の荷電粒子線装置において、前記非点収差調整制御手段による非点収差調整用の電圧値を前記静電型偏向手段に重畳して印加することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項１記載の荷電粒子線装置において、前記偏向制御手段は、記憶手段に記憶してある偏向位置又は偏向角と偏向器の制御量の関係に従って走査領域の周辺部で生じる走査歪を補正することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１２】
請求項１記載の荷電粒子線装置において、前記荷電粒子線の照射によって試料から発生する信号を検出する検出器と、前記検出器の出力を用いて試料像を表示する表示手段を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１３】
請求項１記載の荷電粒子線装置において、複数の領域に分割した前記荷電粒子線の走査領域のそれぞれの領域で調整した前記焦点調整手段の調整値及び前記非点収差調整手段の調整値を、当該領域の位置と関連付けて前記記憶手段に記憶していることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の荷電粒子線装置において、前記焦点調整手段の調整値及び前記非点収差調整手段の調整値を前記荷電粒子線の偏向位置又は偏向角の関数式として記憶していることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１５】
請求項１３記載の荷電粒子線装置において、前記荷電粒子線の照射によって試料から発生する信号を検出する検出器と、表示手段とを備え、
前記表示手段は、前記検出器の出力を用いた試料像を表示する領域と、前記焦点調整手段による調整値及び前記非点収差調整手段による調整値を表示する領域と、前記分割領域を模式的に表示する領域を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１６】
請求項１３記載の荷電粒子線装置において、前記荷電粒子線の照射によって試料から発生する信号を検出する検出器と、表示手段とを備え、
前記表示手段は、前記検出器の出力を用いた試料像を表示する領域と、前記焦点調整手段による調整値、前記非点収差調整手段による調整値及び前記関数式を表示する領域を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１７】
荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子線を試料上に集束するための、対物レンズを含むレンズ系と、
前記荷電粒子線を試料上に走査するための偏向制御手段と、
前記荷電粒子線の照射によって試料から発生する信号を検出する検出器と、
前記検出器からの出力信号を画像信号として記憶する記憶手段と、
前記画像信号に基づいて画像比較を行う画像比較手段と、
前記画像比較手段による比較結果に基づいて試料の欠陥の有無を判断する判断手段と、
前記対物レンズを制御して前記荷電粒子線の焦点位置を調整する焦点調整手段と、
前記荷電粒子線の非点収差を調整する非点収差調整手段と、
前記偏向制御手段による前記荷電粒子線の偏向位置又は偏向角と前記焦点調整手段による焦点調整値及び前記非点収差調整手段による非点収差調整値との関係を記憶した記憶手段と、
前記偏向制御手段、焦点調整手段、及び非点収差調整手段を制御する制御部とを備え、  前記制御部は、前記偏向制御手段による前記荷電粒子線の偏向位置又は偏向角に連動して、前記記憶手段に記憶された関係に従って前記荷電粒子線が試料上に焦点を結ぶように前記焦点制御手段を制御し、かつ前記非点収差調整手段で非点の補正を行うこと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、荷電粒子線を用いて、高精度の検査及び計測、加工等を行う荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子線装置には、試料の観察装置としての走査電子顕微鏡（以下SEM）や、半導体試料の検査装置の１つとしての測長用電子顕微鏡（以下CD-SEM）等がある。更に特開平11-51886号公報に記載されているように、ウエハ上のどこに欠陥があるか、画像比較を用いて全領域をくまなく検査する検査装置がある。この検査装置の検査対象は、パターンの形状欠陥の他、導通・非導通欠陥、異物の付着等多岐にわたる。
【０００３】
顧客のニーズがより高分解能な像を望むのと、半導体試料のパターンの微細化に伴い、前述した装置の高分解能化が進むにつれ、対物レンズと試料との距離が短くなる傾向にある。つまり高分解能化するために対物レンズの短焦点化が進み、荷電粒子線の収差が少なく、高分解能な画像の取得が可能になる。しかし、SEMでは広領域な観察像（低倍率像）で視野探しを行っているため、視野探しに適した倍率像が得られなくなってしまうという問題が発生する。また、検査装置においては、検査速度の向上を阻害する要因にもなっている。特開平11-51886号公報に記載されているように、スループットを向上させるため、電子ビームを走査しながら試料ステージを連続移動させて画像を取得する方法が用いられているが、更にスループットを上げようとすると、必然的に広領域を一度に検査する手法をとらざるをえなくなる。しかし短焦点化したことにより、広領域を荷電粒子線で走査・照射すると周辺部にぼけや歪が発生するといった問題が生じる。よって検査に適した画像の領域は、ぼけや歪の無い領域に限られてしまい、高分解能化することによってスループットの低下を招くことになる。
【０００４】
また、情報信号により画像を形成してパターンの線幅を測定する場合や、パターン画像を比較して欠陥を検出する比較検査の場合、得られる画像の質が検査結果の信頼性に大きな影響を与える。画像の質は電子光学系の収差や、ぼけによる解像度の低下などにより劣化するため、広領域を走査・照射して周辺部にぼけや歪がある画像では、欠陥の検査感度や測長の性能を低下させることになる。特開平10-318950号公報には、この歪を補正して位置ずれを検出し、歪の無い画像を形成することで広領域の視野を確保する方法が記載されている。
【０００５】
通常、焦点や非点収差の調整は、情報信号により形成された画像を見ながら行っているが、ほとんどが荷電粒子線の走査領域の中心部だけを見て行っている。図２に試料面近傍での荷電粒子線の様子を拡大して示す。荷電粒子線３６は光軸４３と試料１３が直交する交点４４を中心に振り子のように弧を描いて試料表面を走査するため、実際は図２のように荷電粒子線が幅ｒ進めば高さがｈだけ変化する。高さがｈ分変化すると荷電粒子線の焦点位置がズレ、破線で示すように試料上では像面湾曲収差となってぼける要因になる。更に、荷電粒子線が光軸から離れることで非点収差も発生する。非点収差を自動で調整する方法に特開2001-68048号公報がある。また、広領域を走査しようとすると、周辺部にいくに従い偏向器の磁場や電場が不均一になり、歪が生じる。これは対物レンズが短焦点になればなるほど顕著に表れ、つまり高分解能化が進むにつれ走査領域の限界が狭くなる傾向にある。従来は、これらのぼけや歪が発生しない、又は許容できる範囲を走査領域の限界として、最大観察視野又は最大検査領域としていた。
【０００６】
【特許文献１】特開平11-51886号公報
【特許文献２】特開平10-318950号公報
【特許文献３】特開2001-68048号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば図３に示すように、視野探しに適した荷電粒子線の走査範囲、あるいはスループットの観点から決めた走査範囲を走査領域210とする。このとき、中心部201で焦点と非点収差の調整を行い、この領域の画質と同程度である範囲、つまりぼけ等が無い、あるいは許容できる範囲を領域211とする。この領域211は対物レンズを短焦点にすればするほど狭くなる傾向になる。よって、高分解能化を目的として対物レンズを短焦点化すると最大有効視野である領域211は狭くなり、その結果、SEMにおいて大きな試料に対して視野探しを行うのが困難になり、検査装置としては、一度に検査に使用できる領域が狭くなるためスループットが低下するといった問題が生じる。特に半導体ウエハ等の製造プロセスの中で検査を行う場合、スループットの低下は致命傷である。
【０００８】
本発明の第一の目的は、高分解能であって、走査領域（観察視野）の広い荷電粒子線装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の第二の目的は、荷電粒子線を用いて検査を行う場合に高速化を図ることができる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】
上記目的を達成するため本発明の荷電粒子線装置は、焦点を調整する手段と、非点収差を調整する手段と、走査位置を制御・検出する手段と、走査位置に連動して焦点調整と非点調整を同時に制御する手段とを設けた。これらの手段によって、高分解能化と広領域な観察視野の確保を両立することで、視野探しに適した倍率像が得られ、また荷電粒子線を用いた検査装置ではスループットの向上が可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高分解能であって、走査領域（観察視野）の広い荷電粒子線が実現でき、荷電粒子線を用いた検査装置の高速化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による荷電粒子線装置の一例を示す概略構成図である。荷電粒子銃１は荷電粒子源２、引出電極３及び加速電極４から構成される。荷電粒子源２と引出電極３の間には引出電圧V1が印加され、これにより荷電粒子源２からは一次荷電粒子線３６が引き出される。加速電極４はアース電位に維持され、加速電極４と荷電粒子源２との間には加速電圧V0が印加される。したがって一次荷電粒子線３６はこの加速電圧V0によって加速される。加速された一次荷電粒子線３６は、絞り１５によって不要な領域を除去され、レンズ制御電源５に接続された集束レンズ７によってクロスオーバ１０が生じるように集束され、次に集束レンズ８によって集束される。更に対物レンズ９によって、試料ステージ１２上の半導体ウエハ等の試料１３に集束される。試料ステージ１２は、ステージ駆動装置２３により、少なくとも水平移動可能である。試料１３は集束された一次荷電粒子線３６によって照射され、一次荷電粒子線３６は非点収差を補正する非点収差補正器４０により非点収差が補正されて、走査信号発生器２４に接続された偏向器１６a、１６bによって走査される。このとき非点収差補正器４０は非点収差補正制御部４５で制御される。偏向器１６と非点収差補正器が電磁型である場合の構成例を図４に示す。一次荷電粒子線３６の照射によって試料１３から発生する情報信号３３は信号検出器２１によって検出される。検出された信号は、CRT等の像表示装置３２の輝度変調信号とすることで、像表示装置３２に試料の拡大像が表示される。図示していないが、以上の構成が電子ビームを照射するのに適した真空容器内に収納される。
【００１３】
焦点と非点収差は一次荷電粒子３６の走査位置に連動してリアルタイムで補正される。走査信号発生器２４によって一次荷電粒子３６の走査位置が制御され、走査位置に関連付けて焦点の変化分が対物レンズ９によって補正され、非点収差が非点収差補正器４０によって調整される。
【００１４】
このとき、非点収差補正器４０は図５に示すような電界を発生する非点収差補正電極５３か、又は図６に示すような磁界を発生する非点収差補正コイル５４で構成することができる。走査位置に連動して非点収差補正器４０が制御される場合、応答性を考慮すると図５の非点収差補正電極５３を用いるとよい。しかし、電極の制御は電圧による制御であるため、回路構成が難しい。それと比較して図６の非点補正コイル５４は応答性の観点では電極型に劣るが、電流値で容易に制御することができるというメリットがある。また、コイルという単純な構成であるため、電極の構成よりも安価で製作ができる。例えば通常の像観察時の非点収差の調整は非点補正コイル５４を用い、走査位置に連動して調整を実施する場合は非点補正電極５３を用いるといったように使い分けすることもできる。この場合の構成例を図７に示す。
【００１５】
対物レンズ９は、磁界を発生する電磁型対物レンズ、又は電界を発生する静電型対物レンズによって構成することができる。更に集束レンズ７、８も同様に磁界型レンズや、静電型レンズで構成される。更に、例えば対物レンズ９が電磁型対物レンズであった場合、図８のように焦点補正用に別に第２のコイル４２を設けてもよい。例えばメインとなる第１のコイル４１には光軸中心位置４４で調整したときの励磁電流が設定され、第２のコイル４２で焦点の変化分を補正する。
【００１６】
また、走査領域の周辺部では、偏向器１６の磁場や電場が不均一になるため、歪が生じる。図９にその一例を示す。例えばメッシュ状の物を観察すると、走査領域210の周辺部では歪が生じ、よって位置がずれる。本来のメッシュ位置を破線で示すと、点301aは点301bに距離ｒだけ移動してしまう。この距離を算出して、本来あるべき位置にくるように偏向器１６を制御する。距離の算出方法として、例えば試料１３を距離（x1,y1）だけ移動するよう、試料ステージ１２の移動を制御する。次に、偏向器１６で距離（x1,y1）だけ偏向位置を移動させる。試料ステージ１２と共に偏向位置も同じだけ移動しているため、歪が無ければ見かけ上、移動していない。しかし実際は点301aの走査領域は点301bに移動していまうため、視野は同一とならない、これを偏向器１６の走査位置を制御することで補正する。走査歪の補正は既知の方法、例えば特開平10-318950号公報に記載された方法を用いて行うことができる。走査歪を補正するための偏向器の制御量は、予め測定して、偏向位置又は偏向角と偏向器の制御量の関係として記憶手段に記憶しておく。
【００１７】
また、試料ステージ１２を移動させずに、荷電粒子線３６だけを偏向して調整を行ってもよい。格子状の試料を使うと、歪量の算出が試料ステージ１２を移動させることなく可能になり、試料ステージ１２の移動時間分だけ歪量の算出時間を短縮することができる。
【００１８】
図１０は、走査位置に連動して焦点と非点収差の調整を行うための手順を示すフローチャートである。
【００１９】
例えば図１１に示すように走査領域210を決め、次に走査領域210内で、中心部から離れた位置で、対象になるよう例えば8点の位置を設定し、走査領域202-209とする。ステップ101において中心部201で焦点と非点収差の調整を行い、各々の調整値を記憶する（ステップ102）。ステップ103では、走査領域202-209で各々焦点と非点収差を調整し、各々の調整値を記憶する（ステップ104）。このときの中心の走査領域201での焦点と非点収差の調整値を０とすると、例えば100μｍ視野で調整を行った場合の焦点の補正量は図１２のようになる。走査領域の端、つまり走査領域が広がるにつれて補正値が大きくなっているが、これは補正する像面湾曲収差量が多くなっていることを意味する。これらの調整値は、例えば制御部３１が備えるメモリに記憶される。
【００２０】
ステップ105では、記憶された調整値からリアルタイムに補正する値を導出する。実際はすべての走査領域の焦点・非点収差の調整値を一次荷電粒子線３６の走査位置(X,Y)の関数におきかえるため、関数式を導出する。走査信号発生器２４によって一次荷電粒子線３６の走査位置が制御され、ある走査位置(X1,Y1)にビームがあるとき、その位置での焦点・非点の補正値が設定されることになる。よって、走査領域210内は焦点・非点収差が全領域で調整されることになり、ぼけや非点収差が無いことなる。このとき導出する関数は１次関数、２次関数あるいは３次関数を用いる。非対称性を考慮すると２次関数以上を使用するのが望ましい。例えば補正関数式を位置（X,Y）の関数とする場合、補正関数F(X,Y)は次式のようになる。ここで、a〜eは係数である。
【００２１】
【数１】
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【００２２】
走査領域202-209で調整を行う場合、偏向器１６で全体の走査領域210を走査しながら各走査領域走査領域202-209の狭領域に注目して調整してもよいが、調整の精度を上げるため、走査領域210内の中心の走査領域201を高倍率で調整し、次に周辺部の走査領域202-209を調整に適した倍率で走査・照射して調整する方法もある。
【００２３】
また、関数式を導出する場合、図示していないが図１１の領域210内を５×５の25点程度に分割して調整すると、補正関数式がより実際に近いものとなり、調整の精度が向上する。領域210が広くなればなるほど、調整する領域を細分割する必要がある。このとき荷電粒子線３６を各走査領域の位置で偏向すると同時に、試料ステージ１２を各走査領域までの荷電粒子線３６の移動量と同じ距離だけ移動させると、試料上の同じ対象物で焦点と非点収差の調整が可能になる。しかし、帯電し易い試料の場合、荷電粒子線の照射量によって変化するため、特に後半の走査領域の調整値が本来の調整値と異なってしまう。こういった場合は、試料ステージは移動させずに、荷電粒子線のみを移動させて調整を行うのがよい。
【００２４】
調整方法の例として、例えばステップ101の走査領域201で行う調整は、焦点の調整を対物レンズ９内のコイル４１で行い、非点収差は非点収差補正器４０で行う。次にステップ103では焦点の調整を対物レンズ９内の補正用コイル４２で行い、非点収差は非点収差補正器４０で行うといった方法がある。
【００２５】
前述した調整は、一次荷電粒子線３６の偏向器１６による走査位置によって調整する方法であるが、図１３に示すように一次荷電粒子線３６の中心からの角度θによって制御することもできる。この場合、補正関数式は偏向角度（θ）の関数となり、補正関数F(θ)は次式で表すことができる。（a’〜c’：係数）
【００２６】
【数２】
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【００２７】
前述した調整は像表示装置３２に表示させながら調整者が手動で行ってもよいが、画像処理部３７によって自動で行うようにしてもよい。調整者が手動で調整する場合、図１４に示すように像表示装置３２上に試料の画像４７を表示させ、その画像を見ながら焦点と非点収差の調整を行う。走査領域のどの部位を調整するかは調整位置指定ボタン４８で指定する。実際に調整している画像が調整位置指定ボタン４８のどの位置に相当するか区別しやすくするため、例えば図１４の領域５５に示すように、色を変える、マスキングする等、調整位置指定ボタン４８の表示方法を変えるとよい。更に調整が終了した位置の調整位置指定ボタンも同様に表示方法を変えることで、未調整位置との区別がつきやすい。例えば表示方法を変えた例を図１４の領域５６に示す。
【００２８】
調整値は確認のため調整値確認表４９によって像表示装置３２上に表示することも可能である。このとき導出した関数式や係数も同時に表示することもできる。また、一連の調整を画像処理部３７で自動で行った場合も、調整値確認表４９を表示させることで、ユーザは調整の状態を確認することができる。図１２に示すような、調整値や補正の関数式の係数等を模式的に表示領域５０に表示することもできる。また、表示領域５０に補正関数式そのものを表示することもできる。
【００２９】
図１５は、本発明による電子ビームを用いた検査装置の一例を示す概略構成図である。電子銃１は電子源２、引出電極３及び加速電極４から構成される。電子源２と引出電極３の間には引出電圧V1が印加され、これにより電子源２からは一次電子線３６が引き出される。加速電極４はアース電位に維持され、加速電極４と電子源２との間には加速電圧V0が印加される。従って、一次電子線３６はこの加速電圧V0によって加速される。加速された一次電子線３６は、絞り１５によって不要な領域を除去され、レンズ制御電源５に接続された集束レンズ７によってクロスオーバ１０が生じるように集束され、次に集束レンズ８によって集束される。更に対物レンズ９によって、試料ステージ１２上に保持された半導体ウエハ等の試料１３に収束される。試料ステージ１２は、ステージ駆動装置２３及び位置モニタ用測定装置１１により、少なくとも水平方向に移動可能である。１７は走査信号発生器１８によって制御されるブランキング偏向器である。
【００３０】
試料１３は収束された一次電子線３６によって照射される。一次電子線３６は、非点収差を電界又は磁界を与えることによって補正する非点収差補正器４０により非点収差が補正され、走査信号発生器２４に接続された偏向器１６a、１６bによって走査される。一次電子線３６の走査位置は走査信号発生器２４で制御される。対物レンズ９よりも試料１３側に、試料１３の帯電電位を制御する電極６が配置されている。試料１３には、一次電子線３６を減速させるリターディング電圧として負の電圧が可変減速電源１４によって印加される。リターディング電圧は、可変減速電源１４を調整することによって任意に変えることができる。図示していないが、以上の構成が電子ビームを照射するのに適した真空容器内に収納される。
【００３１】
試料１３の高さは試料高さ測定装置２２によってリアルタイムで測定され、その測定結果は制御部３１からレンズ制御電源５にフィードバックされて、対物レンズ９の焦点がダイナミックに補正される。また、一次電子線３６の照射位置は位置モニタ用測定装置１１によって検出され、その結果が制御部３１から走査信号発生器２４にフィードバックされて、一次電子線３６の照射位置が制御される。
【００３２】
試料１３が集束された一次電子線３６で照射され、偏向器１６a、１６bで走査されると、試料１３から２次電子及び反射電子の情報信号３３が発生する。試料１３を照射する一次電子線３６に対するリターディング電圧は、発生した情報信号３３に対しては加速電圧として作用し、対物レンズ９の上部（電子銃側）に情報信号３３を輸送することができる。対物レンズ上部には直交電磁界発生器２０が配置されており、各々の電界と磁界の強さは、一次電子線３６に対しては偏向作用を打ち消しあい、対物レンズ９上部に輸送された情報信号３３に対しては、直接、検出器２１方向に、又は変換電極１９に衝突ないし照射するよう偏向作用を発生するように制御される。図示していないが、このとき電極１９は情報信号３３の衝突により、衝突した信号電子の量に応じた二次情報信号電子が発生する物質で構成される。電極１９から発生した二次情報電子は検出器２１によって検出され、電気信号に変換される。
【００３３】
検出器２１によって検出された情報信号３３の電気信号は、増幅回路２５により増幅され、Ａ／Ｄ変換器２６によりデジタル化される。デジタル化された信号は画像信号として記憶部２７及び２８に記憶される。具体的には、まず第一の検査領域の情報信号３３の画像信号を記憶部２７に記憶する。次いで隣接する同一回路パターンの第二の検査領域の情報信号３３の画像信号を記憶部２８に記憶しながら、同時に記憶部２７の第一の検査領域の二次電子画像信号と比較する。更に、第三の検査領域の情報信号３３の画像信号は記憶部２７に上書きされ、同時に記憶部２８の第二の検査領域と比較する。これの繰り返しにより、すべての検査領域について画像信号の記憶及び比較を実行する。なお、記憶部２７、２８に記憶された画像信号をモニタ３２に表示することもできる。
【００３４】
画像比較は演算部２９及び欠陥判定部３０において行われる。すなわち記憶部２７及び２８に記憶された情報信号３３の画像信号については、すでに求めてある欠陥判定条件に基づき、演算部２９で各種統計量、具体的には画像濃度値の平均、分散等の統計量、周辺画素間の差分値、ラングレス統計量、共起行列等を算出する。これらの処理が実行された後、その処理が施された画像信号は欠陥判定部３０に転送され、比較されて差分信号が抽出され、すでに求めて記憶してある欠陥判定条件を参照して欠陥信号とそれ以外の信号に分離される。
【００３５】
また、予め標準となる回路パターンの検査領域の情報信号３３の画像信号を記憶部２７に記憶しておき、試料１３の回路パターンの検査領域の情報信号３３の画像信号を記憶部２８に記憶しながら、記憶部２７の記憶画像信号と比較するようにしてもよい。
【００３６】
前述した構成において、図１０のフローチャート、図１１の走査領域分割図に従って焦点・非点収差の調整値から、各々の調整値をビームの走査位置(X,Y)の関数におきかえることができる。走査信号発生器２４によって一次電子線３６の走査位置が制御され、ある走査位置(X1,Y1)にビームがあるとき、その位置の焦点・非点収差の補正値が関数式に基づいて設定される。よって、走査領域210内は焦点・非点が全領域で調整されることになり、ぼけや非点収差が無いことなる。
【００３７】
検査装置のようにスループットを向上させるため、高速に一次電子線３６を走査する方法がある。この場合、偏向器の応答性を考慮して、偏向器は電極に電圧を印加して制御する静電型偏向器にしてもよい。このとき一次電子線３６を走査信号発生器２４で制御された偏向器１６a、１６bで走査しながら、走査位置に連動してリアルタイムに焦点と非点収差を調整するため、応答性の観点から焦点の補正機構は図１６に示すように、コイル４１による対物レンズ９と焦点補正電極46とを組み合わせた構成を用いるとよい。例えば図１０に示した調整のためのフローチャートにおいて、ステップ101において中心部201の焦点の調整には対物レンズ９内のコイル４１の励磁電流を制御し、非点収差の調整は非点収差補正器４０を用いる。次のステップ103では、応答性を考慮すると、調整には図５に示すような静電型の非点補正電極を用いるとよい。焦点位置の調整においては、図１６で構成するように、ステップ101の中心部201ではコイル４１で調整を行い、ステップ103では、焦点補正電極４６を用いる。
【００３８】
図１７は、偏向器１６と静電型の非点収差補正電極５３を組み合わせた例を示す図である。また偏向器１６が静電型偏向器であって、例えば非点収差補正電極５３と構成が同じである場合、それぞれの制御電圧を重畳して図１８に示すように制御することもできる。図１８に示した例では偏向器１６が２段であるが、非点補正の制御電圧は１６a又は１６bのどちらに重畳させてもよい。１６aと１６bの各々に非点補正の制御電圧を重畳させて使い分けをすることも可能である。また、図１８に示すように、リアルタイムに制御する以外の非点収差補正コイル５４を設けて制御することもできる。
【００３９】
以上の検査装置各部に対する動作命令及び条件設定は制御部３１が行う。従って、制御部３１には加速電圧、電子ビームの偏向幅（走査幅）及び偏向速度（走査速度）、試料ステージの移動速度、検出器の出力信号取り込みタイミング等の条件が予め入力されている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による荷電粒子線装置の一例を示す概略構成図。
【図２】試料近傍の荷電粒子線の軌跡を示す図。
【図３】走査領域の説明図。
【図４】偏向器と非点収差補正器が電磁型である場合の構成例を示す図。
【図５】非点補正電極の一例を示す図。
【図６】非点補正コイルの一例を示す図。
【図７】非点補正コイルと非点補正電極を組み合わせた構成例を示す図。
【図８】対物レンズの構成例を示す図。
【図９】視野内の歪を説明する図。
【図１０】焦点・非点収差調整の手順を示すフローチャート。
【図１１】走査領域の説明図。
【図１２】走査幅と補正量の関係を示す図。
【図１３】光軸と荷電粒子線の角度を示す図。
【図１４】画面表示部の例を示す図。
【図１５】電子ビームを用いた検査装置の概略構成例を示す図。
【図１６】対物レンズの構成例を示す図。
【図１７】偏向器と静電型の非点収差補正電極を組み合わせた例を示す図。
【図１８】偏向器と非点収差補正電極が静電型の例を示す図。
【符号の説明】
【００４１】
１：電子銃、２：電子源、３：引出電極、４：加速電極、５：レンズ電源、６：電極、７：集束レンズ、８：集束レンズ、９：対物レンズ、１０：クロスオーバ、１１：位置モニタ用測定装置、１２：試料ステージ、１３：試料、１４：可変減速電源、１５：絞り、１６a，１６b：偏向器、１７：ブランキング偏向器、１８：走査信号発生器、１９：電極、２０：直交電磁界発生器、２１：検出器、２２：試料高さ測定装置、２３：ステージ駆動装置、２４：走査信号発生装置、２５：増幅回路、２６：A/D変換器、２７：記憶部、２８：記憶部、２９：演算部、３０：欠陥判定部、３１：制御部、３２：像表示装置、３３：情報信号、３４：電極制御部、３６：一次荷電粒子線、３７：画像処理部、４０：非点収差補正器、４１：第１のコイル、４２：第２のコイル、４３：光軸、４４：交点、４５：非点収差補正制御部、４６：焦点補正電極、４７：画像、４８：調整位置指定ボタン、４９：調整値確認表、５０：表示領域、５３：非点収差補正電極、５４：非点収差補正コイル
【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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【図１７】
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【図１８】
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