(57)【要約】【課題】カーボンナノチューブ電子源のエミッション変動や、エミッション特性の個体差による試料表面の帯電不均一を解消する。帯電制御の処理中に試料表面の帯電をリアルタイムで計測する。【解決手段】電子照射密度の不均一に起因した帯電不均一を解消する手段として、照射する電子と試料とを相対的に移動させ、電子照射密度の平均化を行う。また、試料表面の帯電をリアルタイムでモニタする手段として、試料に流れ込む吸収電流や試料より放出される２次電子及び反射電子の数を計測する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査試料を保持する試料台と、
該試料台に保持される試料に対して一次電子線を照射し、発生する二次電子に起因する信号を検出するSEM筐体と、
該SEM筐体を制御するSEM制御部と、
前記試料の帯電状態を制御する帯電制御筐体と、
前記SEM筐体で検出された信号を処理して前記試料を検査する画像形成部とを有し、
前記SEM筐体は、前記一次電子線を発生する第１の電子源を備え、
前記帯電制御筐体は、該第１の電子源とは別の第２の電子源と、前記試料の帯電状態を観測する手段を備えたことを特徴とする試料検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の試料検査装置において、
前記第２の電子源がＣＮＴ電子源であることを特徴とする試料検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の試料検査装置において、
前記第２の電子源は、複数のＣＮＴ電子源で構成されていることを特徴とする試料検査装置。
【請求項４】
請求項２に記載の試料検査装置において、
前記ＣＮＴ電子源より放出された電子は、前記試料に対しておおよそ垂直に入射することを特徴とする試料検査装置。
【請求項５】
請求項３に記載の試料検査装置において、
前記複数のＣＮＴ電子源は、前記試料上の任意の点から見込める角度内には配置されないことを特徴とする試料検査装置。
【請求項６】
請求項２に記載の試料検査装置において、
前記帯電制御筐体は、
前記第２の電子源を内部に格納する真空容器と、前記試料に対抗する位置に配置される帯電制御用電極と、前記第２の電子源と該帯電制御用電極の間に設けられた絞りと、該絞りの位置よりも前記第２の電子源に近い位置に設けられる真空排気用ポートを備えたことを特徴とする試料検査装置。
【請求項７】
請求項２に記載の試料検査装置において、
前記帯電制御筐体は、前記第２の電子源を内部に格納する真空容器を備え、
該真空容器内は、前記試料付近の真空度よりも前記第２の電子源付近の真空度の方が高い差動排気構造を備えることを特徴とする試料検査装置。
【請求項８】
請求項１に記載の試料検査装置において、
前記帯電制御筐体は、前記試料に対抗して設けられる帯電制御電極を備え、
該帯電制御電極で観測される吸収電流の経時変化により前記試料の帯電が飽和状態か否かを判定する帯電制御システムを備えたことを特徴とする試料検査装置。
【請求項９】
請求項８に記載の試料検査装置において、
前記帯電制御電極は、絶縁材料を２枚の接地電極で挟んだ構造を有することを特徴とする試料検査装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の試料検査装置において、
前記帯電制御筐体は、前記試料に流れ込む吸収電流を観測する手段を備え、
該吸収電流の経時変化により前記試料の帯電が飽和状態か否かを判定する帯電制御システムを備えたことを特徴とする試料検査装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の試料検査装置において、
前記帯電制御筐体は、前記第２の電子源からの電子線照射により発生する２次電子または反射電子の検出手段を備え、
該次電子または反射電子の検出量に基づき前記試料の帯電が飽和状態か否かを判定する帯電制御システムを備えたことを特徴とする試料検査装置。
【請求項１２】
請求項３に記載の試料検査装置において、
前記帯電制御筐体は、前記試料に対する前記第２の電子源の相対位置を変化させる手段を備えたことを特徴とする試料検査装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の試料検査装置において、
前記相対位置の変化手段として電子線の走査、電子源の移動、試料の移動のうち少なくとも１つ以上を用いることを特長とする試料検査装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の試料検査装置において、
前記帯電制御筐体は、前記試料の一部の領域の帯電制御を実行する複数の帯電制御ユニットと、該複数の帯電制御ユニットで観測される吸収電流の経時変化により前記試料の帯電が飽和状態か否かを判定する帯電制御システムとを備え、
該帯電制御ユニットは、前記試料に対抗して設けられる帯電制御電極と、第２の電子源とを備えたことを特徴とする試料検査装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の試料検査装置において、
前記試料の帯電制御目標値を設定するためのユーザーインターフェースを備えたことを特徴とする試料検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面が絶縁物を含んだパターンで構成される試料、例えば半導体装置又は液晶等の表面の電位を制御する装置および方法、並びに帯電制御装置を備えた半導体装置又は液晶等の計測装置及び計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体装置の製造ラインでは工程の途中でウェハ上に形成された回路パターンの状態を計測する技術が重要な役割を担っている。従来この計測技術は光学式顕微鏡をベースにしたものが大半であったが、近年の半導体装置の微細化、製造プロセスの複雑化に対応するため、電子顕微鏡をベースにした計測装置が普及しつつある。しかし、回路パターンの表面はSiO2、SiN、レジスト等のポリマーなど絶縁性の膜で構成されているのが一般的であり、電子線等の荷電粒子を用いて回路パターンを計測すると、半導体装置の表面が帯電するため、計測精度が劣化してしまうという問題がある。したがって、半導体装置のような表面が帯電する試料を計測する場合、計測精度の劣化を防ぐため試料表面の帯電を制御することが重要である。また、半導体装置の検査では、光学式の検査装置では検出困難な、導通、非道通などの電気的特性不良に対する検査のニーズが高まり、電子線式の検査装置が普及しつつある。この電子線式検査装置による半導体装置の電気的特性不良の検出は、ウェハ表面に形成された回路パターンを帯電させ、それにより顕在化されるコントラストを用いて行われる。これは電位コントラスト法といわれ、半導体装置の電気的特性不良を検出するのに有効な手段である。そしてこの電位コントラストを用いた検査を再現性良く、且つ高い精度で行うためには、検査対象である回路パターンの帯電を高精度に管理する必要があり、この制御精度の向上が電気的特性不良の検出精度向上にそのままつながる。
【０００３】
特許文献１には、試料表面の帯電を制御する方法として、画像取得の時間以外に被計測領域を含む広範囲の帯電を均一化する処理方法が開示されている。この処理は必ずしも計測で用いる光源と同一のものである必要はなく、均一化の処理用に電子源、イオン源、プラズマ源、光源のような別の光源を配置して処理を行うことができる。
【０００４】
また、特許文献２には、帯電制御電極を用いた帯電制御方法が開示されている。この方法は帯電処理用の光源に電子源を用い、１次電子が試料に入射する数より、試料から放出される２次電子の数が多くなるよう、１次電子のエネルギーが調整される。かつ照射領域の直上に配置した帯電制御電極で、試料と電極の間の電位差を所望の電位に維持することにより帯電の制御を実行する。
【０００５】
特許文献３には、取得した電位コントラスト像の経時変化をモニタすることにより試料の帯電状態の変化を感知し、試料に照射する一次電子線の照射エネルギーを変えることにより帯電制御を行なう帯電制御方法が開示されている。
【０００６】
半導体装置の製造プロセスの効率化を図る観点から、帯電制御の処理は、極力速く実行されることが好ましい。帯電制御の処理速度を上げるためには、大電流でかつ大面積に一括で照射ができる光源が適している。一般的な電子源は実績があり安定な動作が保障されているが、超高真空（<1×10-6[Pa]）環境下（例えばField Emission型電子源やSchottky Emission型電子源、）や1000Ｋ°以上の温度（例えば、LaB6、Ｗフィラメント型電子源）で動作するものが多く、第２の電子源として別に配置するには大掛かりなばかりか、大面積を一括に照射するためにはレンズ等を用いなければならない。このような要求を満たす電子源の1つにCarbon Nano Tube電子源（以下、ＣＮＴ電子源と略す）がある。特許文献４には、ＣＮＴ電子源を用いてウェハの帯電を均一化する技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２９４３４５号公報
【０００８】
【特許文献２】特開２０００−２０８０８５号公報
【特許文献３】特開２０００−１７３５２８号公報
【特許文献４】特開２００３−２０２２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
帯電処理を効率的に実行する上で、帯電の処理中に試料の帯電状態を観測する、ないし検知することが重要なのは言うまでもない。しかしながら、従来は、半導体装置の検査装置用として適当な観測手段が存在しなかった。試料表面の帯電状態を観測する手段として、表面電位計があったが、帯電処理を行う箇所と同一の箇所に電位計を配置することができないため、帯電処理後に電位計測を行うという手順でしか用いることができなかった。この場合、帯電処理と電位計測が同時に行えないため、帯電処理で表面の帯電が飽和状態であるか否かが判定できず、帯電処理が完了したか判定ができない。従って、高精度且つ高速な帯電制御が要求される半導体計測装置にこのシステムを適用するのは不充分である。また、特許文献３には、取得画像の電位コントラストの変化をモニタすることにより帯電状態を検出する技術が開示されているが、帯電状態の解析に一々画像処理を行う必要があり、高速化には不向きである。また、画像を取得する際に試料の帯電が変わってしまう場合があるため、特許文献３の技術を帯電モニタに適用するには注意が必要である。
【００１０】
また、上記特許文献１及び特許文献４には、帯電処理の実現手段として、一次電子とは別の荷電粒子線源を用いて帯電処理を行なう技術が開示されているが、帯電状態を観測して、その結果を基に帯電処理、ないし帯電制御を行なう技術は開示されていない。
【００１１】
そこで、本発明は、所定の観測手段により帯電状態を観測し、観測結果を一次電子線の照射系とは別に設けた荷電粒子線照射系にフィードバックすることにより、帯電処理を効率的に実行することを目的とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の帯電制御装置では照射する電子と試料とを相対的に移動させ、エミッション電流の変動による帯電の不均一を低減し、かつ帯電のモニタを行う。電子と試料とを相対的に移動させる手段は、偏向器を用いた電子線の走査、電子源の移動、試料の移動の最低どれか１つ、もしくは複数の組合せで行う。また、試料の帯電をモニタする手段は、試料に流れ込む吸収電流のモニタ、帯電制御電極を用いる場合はその電極に流れ込む吸収電流のモニタ、試料より放出される２次電子及び反射電子のモニタのうち最低どれか１つ、もしくは複数の組合せで行う。これにより試料に0Ｖを含む任意の帯電を均一、且つ高速に与えることができる。そして、本発明の帯電制御装置を荷電粒子を用いた計測装置に適用させることにより、計測装置の測定精度、再現性の向上が実現できる。また、荷電粒子を用いた半導体の検査装置に適用させた場合は、電気的特性不良の高感度検出が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
本実施例では、帯電処理技術を適用したＳＥＭ式半導体検査装置の１構成例について説明する。本実施例で説明するＳＥＭ式半導体検査装置は、帯電制御用の荷電粒子線照射系とＳＥＭカラムとが試料に対して並列に並んだ構造を有しており、被検査対象である半導体ウェハに対して帯電制御用ビームが垂直に照射されるという特徴を備える。また、本実施例では、帯電制御用の荷電粒子線源として、特にＣＮＴ電子源を用いた場合の実施例について説明する。
【００１５】
帯電制御用の荷電粒子線源としては、大電流且つ大面積での照射が可能で、かつ安定したエミッションが実現できる電子源が好ましい。ＣＮＴ電子源は、大面積を一括で照射でき、かつ、1×10-4[Pa]程度の真空度で、しかも非加熱で動作することから、試料直近に配置しても、試料を汚染やダメージを与えることはない。このような点で、ＣＮＴ電子源は、従来の電子源と比べて、帯電制御用の光源には適していると考えられる。
【００１６】
しかしながら、帯電制御用の荷電粒子線源として、ＣＮＴ電子源を用いる場合、以下のような課題があると考えられる。
（１）ガス分子及びイオンに対しダメージを受けやすい。
（２）エミッションの変動が帯電に影響しないよう工夫が必要。
【００１７】
上記（１）については、電子源より放出された電子がチャンバー内壁に当たることにより発生するイオンで電子源がダメージを受ける場合がある。また、試料が半導体装置や液晶等である場合は、試料からの放出ガス等の影響もある。このような状態ではエミッション電流が不安定になる傾向があり、従って、ＣＮＴ電子源を帯電制御の処理用電子源として安定に動作させるためには、電子源周りのガス分圧を低く維持し、電子源のダメージを極力抑える工夫が必要となる。更に均一性の高い帯電処理を実現するには、エミッションの変動が発生した場合でも、帯電に影響しないよう工夫が必要であり、上記記載の帯電均一化の手段を設ける必要がある。
【００１８】
また、高精度な帯電制御を実現するためには、試料表面の帯電が飽和状態であるか否かを判別する仕組みが必要である。特にエミッション電流の変動が起こりやすいＣＮＴ電子源を用いる場合は、エミッション電流の低下による帯電不足を避けるためこの仕組みが不可欠といえる。
【００１９】
図１は本発明の帯電制御装置を搭載したSEM式半導体パターン検査装置を示したものである。以下は、本実施例のSEM式半導体パターン検査装置の基本的な構成について説明する。検査装置は、大きく分けて、SEM筐体３４、帯電制御筐体１、試料室９、試料準備室４９、SEM制御部３５、帯電制御システム部５８、検査システム制御部４６、真空排気システム部５２、画像形成部６８、ステージ制御部６９で構成され、SEM筐体３４、帯電制御筐体１、試料室９、試料準備室４９は真空排気システム部５２により真空排気されているものとする。後述するが、本実施例の帯電制御筐体１は試料の帯電状態の観測機能を備えている。４８はゲートバルブであり、装置本体側の試料室９と試料準備室４９との境界となる。
（SEM筐体）
SEM筐体３４は、試料に対して一次電子線を照射する照射系と検出系とからなり、電子源５５、コンデンサレンズＡ５６、絞り８、コンデンサレンズＢ５７、検出器４７、偏向器５、対物レンズ５０、帯電制御電極４で構成される。試料室９はステージ４０、絶縁材１７、ウェハ６を載置するウェハホルダ７で構成され、ウェハホルダ７と接地されたステージ４０とは、絶縁材１７で電気的に絶縁されている。また、ウェハホルダ７には、リターディング電源３９で、外部から電圧が印加できるようになっている。また、ステージ４０は、SEM筐体３４の中心軸に対する垂直方向の面内に駆動可能である。つまり、SEM筐体の中心軸をz軸とすれば、ステージ４０は、x,y面内に移動可能である。ウェハホルダ７は、ステージ４０に対して絶縁帯１７を介して固定されており、ステージ４０を駆動することによりウェハホルダ７を動かすことができる。ステージ４０の移動は、ステージ制御部６９内のステージコントローラ３７、ステージ駆動部３８で制御される。本実施例では、リターディング電源３９は、ステージ制御部に含まれるように構成されている。また、ステージ制御部６９には、切替スイッチ１１が備えられており、帯電処理時のモニタの際は、切替スイッチ１１が帯電モニタ部５１へ接続される。
（SEM制御部）
SEM制御部３５は、SEM筐体３４に含まれる電子源や各種のレンズの制御を司っており、SEM用電子銃電源４１、レンズ制御部３６で構成される。電子源５５から放出された１次電子は、コンデンサレンズＡ５６、コンデンサレンズＢ５７、対物レンズ５０を用いてウェハ６上に焦点を結ぶよう調整される。このとき、ウェハに入射する１次電子のエネルギーは、電子源５５に印加した陰極電圧とウェハ６に印加したリターディング電圧の差で決まり、リターディング電圧を変えることで、ウェハ６に入射する１次電子のエネルギーを変えることができる。ウェハ６から発生した２次電子は加速され検出器４７に引き込まれる。
（検出系及び画像形成部）
走査像を形成するためには、１次電子がウェハ６上を走査するよう偏向器５で１次電子を偏向し、検出器４７で取り込まれた２次電子をＡＤコンバータ部５３でデジタル信号に変換し、光ファイバ５４、画像処理部４４へ信号を送る。そして、画像処理部４４では走査信号と同期した２次電子信号のマップとして走査像を形成する。ここで、検出器４７とＡＤコンバータ部５３は正極性の高電圧にフローティングされているものとする。画像処理部４４では、ウェハ６内で場所の異なる同一パターンの画像を比較し、欠陥部を抽出する。そして、抽出した欠陥の座標データと、欠陥部の画像を検査結果として記憶する。この検査結果は随時、画像表示部４５にてウェハ６内の欠陥分布、及び欠陥画像としてユーザが確認することができる。ここに示した半導体パターン検査装置では、常に最適な検査が行われるよう検査システム制御部４６が、検査するウェハのパターン及びプロセスの情報、検査条件、検査領域、欠陥検出の閾値等を記憶し、装置全体を一括に管理及び制御する。これにより半導体パターン検査装置では、オペレータの有無に関わらずウェハの検査を行い、半導体パターンの不良をモニタできる仕組みになっている。
（帯電制御部及び帯電制御筐体）
次に、本実施例のSEM式検査装置の帯電制御方法について説明する。本実施例の帯電制御装置は、帯電制御筐体１と帯電制御システム部５８で構成され、検査システム制御部４６によりその動作が一括に管理及び制御されている。検査システム制御部４６は、帯電の電圧値、帯電処理のフロー等の情報が検査対象のウェハごとに記憶されている。帯電制御システム部５８には帯電制御装置６７、CNT用電子銃電源４２、筐体制御部１０、制御電極電源１２、帯電モニタ部５１が含まれる。帯電制御装置６７は、検査システム制御部４６より送られる帯電の電圧値、帯電処理のフロー等の情報をもとに、CNT用電子銃電源４２、筐体制御部１０、制御電極電源１２、帯電モニタ部５１を制御する。
図２に、図１中の帯電制御筐体１と帯電制御システム部５８を拡大して示す。本実施例の帯電制御システム部５８は、CNT用電子銃電源４２、筐体制御部１０、制御電極電源１２、帯電モニタ部５１で構成されている。また、本実施例の帯電制御筐体１は、試料室９、帯電制御筐体１はCNT電子源２、引き出し電極３、静電レンズ１３、絞り８、偏向器５、帯電制御電極４等で構成されており、試料室９の上に配置されている。試料室９と帯電制御筐体１はCNT電子源２より電子放出が可能な真空に排気されている。なお、図示されてはいないが、本実施例の帯電制御装置には、静電レンズ１３へ駆動電圧を供給するための配線も設けられている。当該配線は、絞り８に設けられた開口部を通り、偏向器５への配線と一緒にフィードスルーを介して帯電制御筐体１の外へ引き回され、筐体制御部１０に接続されている。
【００２０】
ここで、装置小型化の観点から、帯電制御装置用の真空排気装置は１つのみを備える。そこで、試料室９とCNT電子源２の配置される空間を差動排気構造とし、少なくともCNT電子源２の周囲の真空度は所定値内に維持されるようにする。差動排気構造を実現するため、真空排気用のポートは、絞り８よりも上部に設けられる。すなわち、試料室９は、絞り８を境界として、高真空領域と低真空領域とに分かれている。更に、ウェハ６の周囲で発生するガス分子のCNT電子源２に対する影響を低減するため、絞り８には、CNT電子源から放出された電子ビームが通過するための開口部と静電レンズ１３からの配線のみが設けられている。また、電子源のエミッション変動を平均化するため、本実施例の帯電制御装置は、複数のCNT電子源２を備える。但し、ウェハホルダ7や被検査試料が小さく複数のCNT電子源２で照射する必要がない場合や、処理速度を早くする必要がないため、同一箇所をエミッションの変動に対し問題とならない程度の長い時間で照射できる場合は、帯電制御装置を１つのCNT電子源のみで構成しても良い。
【００２１】
CNT用電子銃電源４２は、CNT電子源２より電子放出するために用い、筐体制御部１０は後に述べるCNT電子源２より放出された電子の軌道を制御するために用いる。制御電極電源１２は帯電制御電極４とウェハ６の間に無電界を含む任意の電界強度を形成するために用い、帯電モニタ部５１は帯電制御電極４及びウェハ６に流れ込む吸収電流をモニタする機能を備えている。吸収電流のモニタ手段については、本実施例の後段で詳述する。
【００２２】
試料室９は、ウェハ６を載置するウェハホルダ７で構成され、これらは図中に示されていない試料ステージ上に配置されていることとする。試料ステージは、帯電制御筐体１から照射される電子の入射方向に対して、約垂直な面内で２次元的に動き、ウェハ全面に電子が照射されるよう制御されることとする。なお、図２では試料に照射する電子をウェハに対して相対的に移動させる手段として、ウェハを装着するステージの移動と電子線を偏向器５で偏向させる２種類を例に示したが、本発明を実現するためには、照射する電子を試料に対して相対的に移動させる手段は最低１つ以上でよく、ステージ移動のみでも本発明の効果を実証することは可能である。
【００２３】
本実施例では、予備帯電用の電子源としてCNT電子源を用いた例を説明しているが、安定した特性の得られる電子源である限り、既存の電子源も用いることが出来る。そして電子源がガス分子やイオンなどによりダメージを受けにくい場合は、帯電制御装置を特に差動排気構造にする必要はない。一方、エミッションの変動を押さえるために電子源を複数設ける構成は、CNT電子源以外の電子源に対しても有効である。
【００２４】
図３には、図２に示した帯電制御筐体１のうち１つのCNT電子源２より放出される電子線の軌道を模式的に示す。CNT電子源２よりほぼ平行に放出された電子は、静電レンズ１３の最上段のアノード電極２７とCNT電子源２の電位差で決まるエネルギーに加速され、静電レンズ１３で、おおよそ絞り８の位置に焦点を結ぶ。そして偏向器５により、ウェハ６上をウェハ６の移動方向に対して直角に走査するよう制御される。ここで、絞り８は、CNT電子源２近傍より発生する異物による試料の汚染及び、ウェハ６より放出されるガスがCNT電子源２の劣化を防ぐために設けられている。静電レンズ１３を用いて絞り８に焦点を結ぶ理由は、CNT電子源２より放出される電子をより多く試料に照射するためである。また、図３に示した電子の軌道とは異なるが、この絞り８はCNT電子源２より放出された電子を制限するために用いても良く、静電レンズ１３で収束作用を変えて絞り８でビームを制限することにより照射する電子線の電流を調整することも可能である。ウェハ６に入射する電子のエネルギーは試料に入射する１次電子の数より、試料から放出される２次電子の数が多くなるよう決められる。そしてウェハ６の帯電制御は、ウェハ６直上に配置した帯電制御電極４とウェハ６の電位差で決まり、正バイアス（帯電制御電極４の電位＞ウェハ６の電位）の場合、ウェハ６表面は正帯電に、また負バイアス（帯電制御電極４の電位＜ウェハ６の電位）の場合、ウェハ６表面は負帯電になる。また、ウェハ６と帯電制御電極４を同電位にすることにより、ウェハ６表面の帯電をほぼ０Ｖにすることが可能である。
【００２５】
図４は、８本のCNT電子源a〜hを装備した帯電制御筐体１を用いてウェハ６全面の帯電を制御する場合の、ステージ移動の一例を示したものである。図４（a）では、ウェハ６に電子を照射しながらステージをＸ方向に移動させ帯電制御を行う工程を示し、図４（b）はステージをＹ方向に移動させ帯電制御を行う工程をそれぞれ示している。図４（a）、（b）に示したCNT電子源２の配列はステージ移動と同一方向に２本のCNT電子源２が配置され、帯電制御筐体１内に配置された偏向器５でそれぞれ２Ｌの幅で電子線を走査するものとする。図４（a）、（b）中において、CNT電子源a,b,e,f及びCNT電子源c,d,g,hは、１辺が２Ｌの正方形の頂点にそれぞれ配置され、それぞれの正方形の辺はステージ移動方向とおおよそ平行である。かつ、CNT電子源a,b,e,fとCNT電子源c,d,g,hは、ステージのX方向にＬ、Y方向にＬだけ位相をずらして配置されている。ここで、電子線の走査速度はステージの移動速度に対し充分速いこととする。例えば、図４（a）ステージがＸ方向に移動する場合、CNT電子源c,gが照射領域Ａを、CNT電子源a,eが領域Ｂを照射する。ここで領域Ａと領域Ｂの重なる領域では、４本のCNT電子源c,g,a,eから放出された電子で帯電制御が行われることになる。また、ステージをＹ方向に移動させる場合（図４（b））は、CNT電子源a,bが領域Ａを、領域ＢをCNT電子源c,dが照射する。また、図４（a）、（b）に示した実施例においては、ウェハ６上の同一領域を４本のCNT電子源で帯電制御しており、CNT電子源の個体差、電流密度のばらつきによるウェハ６の帯電の不均一を最小限に抑えることができる。従って、本実施例のように、電子線の偏向とステージ移動を複数のCNT電子源の配置に応じて制御することにより、帯電の不均一性を低減することができる。なお、本実施例では電子の走査の幅と隣り合った電子源の距離が同じになるように電子線の偏向とステージ移動を制御したが、走査の幅≧隣り合った電子源の距離、となるように制御を行えば、問題なく本実施例の効果を実現することができる。これらの制御は、SEM制御部３５、ステージ制御部６９および検査システム制御部４６の共同により実現される。
【００２６】
図５は、図３（a）の工程後にこれから帯電制御する領域へ、ステージを送る工程が示されており、ウェハ６は３Ｌ分Ｙ方向に送られる。そして-Ｘ方向にステージが移動することにより次の領域を帯電制御することになる。
（帯電状態のモニタ方法及びモニタ手段）
ここまでは、試料に対し電子線を均一にあて、試料面内の帯電を均一化する装置構成及び方法について説明した。しかし帯電をより高度に制御するためには、照射した電子により試料表面の帯電が飽和状態であるか否かをモニタする必要がある。本実施例では、帯電制御電極４で観測される電流量の経時変化、及びウェハ６に流れ込む吸収電流の経時変化を観測することにより帯電状態をモニタする。
【００２７】
帯電制御電極４で観測される電流量は、電子源２より放出された電子をウェハ６に照射する際、帯電制御電極４に流れ込む電流と、ウェハ６より放出された２次電子のうち帯電制御電極４に流れ込む電流の和で決まり、電子源より放出される電子の量が一定である場合は、帯電制御電極４に流れ込む２次電子の量のみで電流量が決まる。この２次電子の量をモニタすることで帯電のモニタ機能を実現できる。一方、ウェハ６に流れ込む吸収電流は、ウェハ６の表面を構成する絶縁材料から基板に流れ込む漏洩電流に依存し、ウェハ表面の絶縁材料の帯電が飽和状態であるときは、その経時変化がほぼ０になるため、吸収電流のモニタにより帯電機能を実現することができる。２種類の方法はそれぞれに利点があるが、ウェハ６がウェハホルダ７に対して電気的に絶縁されている場合は、ウェハ６からウェハホルダ７に吸収電流が流れないため、吸収電流のモニタでは帯電の状態を知ることができない。しかし、帯電制御電極４に流れ込む電流をモニタする場合は、ウェハ６より放出される２次電子をモニタするので、ウェハ６がウェハホルダ７に対して電気的に絶縁されている場合でもモニタが可能である。一方、ウェハ６の表面が２次電子放出効率の低い材料で構成されている場合、帯電制御電極４でほとんど２次電子が検出されないため、帯電のモニタには不向きである。しかし、ウェハ６に流れ込む吸収電流をモニタする場合は、ウェハ６とウェハホルダ７が電気的に接触していればモニタが可能なので、帯電のモニタに有効である。本実施例では上記２種類の帯電モニタ方法を併用する構成を記載するが、どちらか一方でも帯電のモニタは可能である。）以下、吸収電流測定により試料の帯電をモニタする構成の１例を示す。
【００２８】
図６(a)は、図２に示した帯電制御装置の帯電制御電極４の部分を拡大した図であり、帯電制御電極４、帯電モニタ部５１、ウェハ６、ウェハホルダ７のみ図示している。ウェハホルダ７にはウェハ６に流れ込む吸収電流がモニタできるよう、電流計１４が接続されている。帯電制御電極４にはそれぞれ、正負両極性に設定可能な制御電極電源１２によりフローティングされた電流計１４が接続されており、帯電制御電極４内のメッシュに流れ込む電流がモニタできる仕組みになっている。なお、以上の説明において、帯電制御電極４は、帯電制御筐体１に備えられた帯電制御用電極を意味するが、同様の帯電制御用電極をSEM筐体３４に備えることにより帯電モニタ機能を実現することも可能である。SEM筐体３４に帯電モニタ機能を実現する場合、図１に示す帯電制御電極４と検査システム制御部４６との間に、図６（a）に示す構造とほぼ同等の電流計を設けて、電流計の計測値を検査システム制御部４６に集めて、試料表面の電位値を導出する演算を行う。
【００２９】
次に、帯電制御電極４の構造を説明する。図６(b)は帯電制御電極４の構成を詳細に示したもので、帯電制御電極４は電極A１５、絶縁材１７、電極B１６の三層構造になっている。電極A１５、電極B１６及び絶縁材１７には、CNT電子源２より放出された電子が通る穴が、CNT電子源２の数に応じて設けられており、いずれの電極も接地されている。
【００３０】
絶縁材１７に設けられた穴には金属性のグリッド１８が張られてあり、それぞれのグリッド１８は流れ込む電流を個々にモニタできるよう、電気的に絶縁されているものとする。
【００３１】
また、絶縁材１７の表面には、各グリッド１８と帯電モニタ部５１とを接続する配線が形成されており、当該配線は、帯電制御筐体１に設けられたフィードスルーを通って試料室９外へ引き回される。なお、図６(a)に示した構成例では、複数のCNT電子源a〜hの数に応じた数の電流計により吸収電流を測定しているが、各グリッド１８で測定される吸収電流を区別できる限りは、一つの電流計で測定しても良い。なお、電極は絶縁材１７とグリッド１８のみで形成することも可能であるが、上記記載の三層構造にすることにより電子線が直接絶縁材１７にあたらないため、絶縁材１７のチャージアップに起因した照射する電子の軌道のズレや、ウェハの帯電電位のムラが発生しないという効果が得られる。
【００３２】
図７(a)は試料に電子を照射し、帯電制御電極４に流れ込む電流をモニタした結果の一例を示す。横軸は電子の照射開始からの経過時間を、縦軸はC番目とG番目のメッシュに流れ込む吸収電流の差の絶対値である。図７(a)に示した例では、ウェハ６の移動方向は、図４（a）に示したように、Ｘ方向であるものとする。Ｘ方向移動の際は、CNT電子源２cより放出された電子で照射した後、CNT電子源２ｇが同一の領域を照射する。-Ｘ方向移動の場合はその逆となる。つまり、ステージの移動方向とほぼ同一方向に配置したそれぞれのメッシュに流れ込む電流の差をモニタすることにより、ウェハの帯電をモニタすることになる。
【００３３】
図７(a)では図４で示した操作でウェハ６全面を３回照射した場合を示しており、回数を重ねるごとにＣ番目のメッシュに流れる電流とＧ番目のメッシュに流れる電流の差が少なくなる。ウェハ６表面の帯電が飽和状態であるか否かは、電流の差がほぼ０であり、且つほぼ時間変化がないことで判定を行う。ここで、判定の基準は処理の対象となるウェハによって異なる場合があるため、判定の許容値はユーザが任意に決められるものとする。図７(a)に示した例では、吸収電流（Ic−Ig）の測定開始時と測定終了時の電流値の差が所定の閾値以下、かつ、ｎ回目の測定開始時の吸収電流値とｎ＋１回目の測定開始時の吸収電流値の差が所定の閾値以下になったことで、帯電が飽和状態になったかどうかを判定している。図７(a)では、３回目の操作で帯電が飽和状態であると判定した。
【００３４】
上の説明では、便宜上、吸収電流の代表値としてIc−Igの絶対値を用いたが、ウェハ全面の帯電が飽和しているか否かを判定するには、原則的には全てのメッシュa〜hについて、吸収電流の差をモニタする必要がある。例えば、メッシュaについては、a−b、a-c、、、、a−g、メッシュbについても、b−a、b−c、、、b−g、といったように全ての組合せについて吸収電流測定を行ない、全ての組合せについて帯電が飽和した場合に、ウェハ全面が均一に帯電されたと判定する。図１の検査システム制御部４６は、帯電飽和判定の制御ソフトウェアを格納するメモリおよび当該ソフトウェアを実行するプロセッサを備えており、帯電モニタ部５１から伝送されてくる各メッシュでの測定電流を基に帯電飽和の判定を行う。
【００３５】
実際には、全てのメッシュの組合せについて吸収電流測定を行う必要は無く、隣接するメッシュのみについて吸収電流測定を行なえば十分な場合が多い。最隣接メッシュから流れ込む電流が所定値以下になっていれば、それよりも遠いメッシュから流れ込んでくる電流は、所定値以下になっている可能性が高いからである。具体的には、メッシュaについては、最隣接メッシュc,dとの電流量の差を観測すれば十分な場合が多い。このような帯電飽和判定アルゴリズムを持つソフトウェアを検査システム制御部４６に実装することにより、予備帯電にかかる時間を低減することが可能である。
【００３６】
また、モニタして得られた試料の帯電電位をSEM筐体３４の制御にフィードバックする場合、計測された電位の測定値情報は、帯電制御装置６７を介して検査システム制御部４６に伝達される。検査システム制御部４６は、伝達された電位計測値を元に、電子源の駆動電圧や各種のレンズ、偏向器等の設定値を計算し、電子源電源４１やレンズ制御部３６、あるいはリターデディング電源３９に、計算した制御目標値を伝達する。制御目標値を伝達された各制御部は、目標値に基づき、SEM筐体の各構成要素を制御する。
【００３７】
なおまた、電位計測結果を帯電制御システム部５８の動作にフィードバックする場合には、CNT用電子銃電源４２や筐体制御部１０の制御目標値を検査システム制御部４６が計算して、各々の制御部へ伝達する。
【００３８】
図７(b)は、帯電制御電極４ではなくウェハ６に流れ込む吸収電流をモニタした図である。図７(b)の横軸は電子の照射開始からの経過時間、縦軸は試料に流れる吸収電流を示している。この場合も図７(a)同様、図４（a）の操作でウェハ６全面を電子照射する工程を３回繰り返した結果を示している。回数を重ねるごとに吸収電流の時間変化がなくなることがわかる。この吸収電流の時間変化がなくなるメカニズムは、試料直上に配置した制御電極４と試料の電位差がほぼ０となり試料に入射する１次電子２３の数と、試料から放出される２次電子２４の数が定常状態になるためであり、この状態が帯電の飽和を示している。
【００３９】
図８では、本実施例の帯電制御装置により帯電制御を実施した結果について説明する。図８(a)は試料に照射した電子ビームの電荷密度[μC/cm2]と表面電位[V]の関係を示したもので、試料を帯電させた状態から、試料直上の帯電制御電極４と試料の電位差を0Vにし、試料表面が約0Ｖになるよう帯電の処理を施した結果である。試料はSiウェハ上にSiNの薄膜を形成し、ラインアンドスペースのパターンをエッチングにより形成したものを用いた。試料表面のSiNが約22Ｖに帯電したＩの状態から、電子照射密度5[μC/cm2]以上の処理で、試料表面のSiNが約0Vになった（IIIの状態）。また、約-23Vに帯電したIIの状態から、電子照射密度10[μC/cm2]以上の処理で、試料表面のSiNが約0Vになった（IIIの状態）。
【００４０】
図８(b)はそれぞれ図８(a)のＩ、II、IIIの状態をＳＥＭ（Scanning Electron Microscopy）で観察した写真を示しており、入射エネルギーが1keV、プローブ電流が50pAで観察を行った。SiNが正に帯電したＩの状態では、SiNがエッチングされSi基板が露出しているライン部が明るいコントラストとして確認できた。また、SiNが負に帯電したIIの状態では、ライン部が暗いコントラストとして確認できた。そして、SiNが約0VのIIIの状態では、SiN部とSi基板が露出した部分のコントラストは最も低くなった。図８では、試料表面の絶縁膜を帯電させた状態から、絶縁膜を0Vにする場合を示したが、絶縁膜が0Vの状態から任意の電位に設定する場合も同様に制御可能であることが確認できた。また、SiN膜以外にも、SiO2、レジストが塗布されたSi基板でも同様の結果が得られ、本発明の帯電制御が有効であることが確認できた。
【００４１】
ここで、従来の帯電モニタ方法に対する本実施例の優位性について説明する。従来、帯電状態の観測手段としては、表面電位計が使用されてきた。しかしながら、表面電位計は、装置サイズの制約から帯電処理を行う箇所と同一の箇所に電位計を配置できない。また表面電位計は、計測用の針を試料表面に近接させて表面電位を計測するため、原理的に、電位計測中は外部電場を試料に印加することができない。よって、表面電位計では、帯電処理を行いながら電位計測を同時に行うことができず、帯電処理の際のリアルタイム帯電モニタができない。このことから、表面電位計を用いて帯電モニタを行う場合、帯電処理により所望の帯電が形成されているか否かは、電子線による帯電処理と表面電位計による帯電計測を交互に繰り返して判定する必要がある。従って、高精度且つ高速な帯電制御が要求される半導体計測装置に、表面電位計を用いたシステムを適用するのは不充分であり、帯電処理が完了したかの正確な判定はできないことになる。
【００４２】
以上、帯電制御筐体及びSEMカラムに備えられた帯電制御電極を用いて試料の帯電電位をモニタする手法について説明した。帯電制御筐体の帯電制御電極を用いて帯電状態を観測する方式は、特に、試料全体の帯電分布を測定する場合に好適であり、SEMカラムの帯電制御電極を用いて試料の帯電状態を測定する方式は、試料の局所的な帯電電位を観測するのに適している。
【００４３】
なお、本実施例では半導体パターン検査装置を例に帯電の制御装置及び方法について示したが、本発明の帯電制御装置及び制御方法は半導体のパターン寸法計測、半導体製造プロセスでの帯電除去処理に適用させることが可能であり、且つ処理の対象となる試料は半導体装置に限らず、試料上の電子線で照射される領域に絶縁膜を備えた試料であれば適用可能である。
【００４４】
以上、本実施例で説明した装置により、特に半導体試料の検査装置に適した帯電制御手段を備えた電子線応用装置が実現される。
【実施例２】
【００４５】
実施例１で示した電子線応用装置では、SEMカラムに隣接して設けられた帯電制御筐体を用いて試料表面の帯電を制御し、電子の走査とステージの移動を併用し、帯電の均一化を行った。実施例２では、試料準備室に帯電制御機能を備えた電子線応用装置について説明する。また、本実施例の帯電制御装置は、その動作原理が、帯電制御電極による帯電制御ではなく、試料に照射する１次電子線の入射エネルギーで試料表面の帯電を制御し、帯電制御装置を試料に対し相対的に移動させ帯電を均一化する点で、実施例１で説明した帯電制御装置と異なる。
【００４６】
図９は上記の帯電制御装置を半導体パターン検査装置に搭載した例を示したものであり、帯電制御筐体１は試料準備室４９上に搭載されている。したがって、本実施例の半導体パターン検査装置では、試料準備室４９で帯電制御の処理を行い、その後ゲートバルブ４８を開き試料室９に試料を搬送し、手順に沿って検査を行う。また、帯電制御システム部５８には、筐体制御部１０、電子銃電源４２、帯電モニタ部５１および台２６の駆動用電源である筐体移動電源３０が備えられており、検査システム制御部４６により動作が一括に管理及び制御されるものとする。
【００４７】
図１０は、図９の帯電制御筐体１内に備えられる帯電制御ユニットの断面図である。帯電制御筐体１の内部構造については、図１１を用いて後述するが、帯電制御筐体１内は、図１０の帯電制御ユニット２８が複数備えられた構造を有している。帯電制御ユニット２８と、帯電制御ユニット２８をウェハ６に対して約平行に移動または回転させる台２６、ウェハ６、ウェハホルダ７で構成されており、これらは電子源２が電子を放出可能な程度に真空度を維持できる真空チャンバ内（図９では試料準備室４９）に配置されているものとする。また、ウェハ６及びウェハホルダ７は図９中に示した絶縁材１７で電気的に絶縁されており、電圧を印加することができる。ここで帯電制御ユニット２８は電子源２とアノード電極２７、電磁偏向器２１、グリッドA１８、グリッドB２２、金属板１９で構成され、帯電制御ユニット２８はウェハ６に対し約平行に移動または回転が可能な台２６の上に取り付けられていることとする。本実施例では、グリッドA１８を用いているが、ウェハとの間に約平行な電界が形成できればグリッドＡは必ずしもグリッドである必要はなく、例えば、導体平板等を使用しても良い。
【００４８】
エミッションの変動を平均化するため、電子源２は、複数の電子放出素子により構成されている。電子源２には、電子銃電源４２が接続されている。本実施例の電子銃電源４２は、３つの電源を備えており、一つが電子源２の駆動電源となる可変電源Vaであり、一端は接地されている。もう一つがウェハホルダと接地電位との間に所定の電位差を供給するための可変電源Vcであり、これにより、ウェハ６にVa＋Vcの電位が供給される。最後の一つが、可変電源Veであり、電子源２と引き出し電極３の間にVeの電位差を作り出し、電子源２より電子を引き出すために用いる。電子銃電源４２は、更に検査システム制御部４６に接続されており、電子銃電源４２に備えられた各電源の設定値は、検査システム制御部４６から供給される。
【００４９】
電子源２より放出された電子は、電子源２に印加された電圧（Va）に相当するエネルギー（E_Va）で進行し、電磁偏向器２１によりウェハ６方向に曲げられる。ウェハ６にはVa+Vcの電圧が印加されており、ウェハ６直上に配置したグリッドA１８とウェハ６の間の減速電界が形成される。つまり、エネルギー(E_Va)の１次電子２３は、この電界で減速され、帯電していないウェハ６の場合、エネルギー（E_Vc）まで減速されウェハ６に入射する。そして、ウェハ６より発生した２次電子２４は約（E_Va+Vc）まで加速され、電磁偏向器２１で電子源２とは逆方向におおよそ同じ角度で偏向され、アースに対し絶縁された金属板１９に入射する。ここで金属板１９の直前にはアースに対してわずかに負の電圧が印加できるグリッドB２２が配置されており、グリッドB２２と金属板１９でファラデーカップの役割を果たすことができる。以下、本実施例では、該ファラデーカップの役割を果たす部分（１９，２２を含む点線で囲まれた部分）をファラデーカップ部２０と称する。
【００５０】
本実施例に記載の帯電制御装置の一つの特徴は、ウェハ６に印加する電圧Vcを制御することによりウェハ６の帯電を制御することであり、Vcは正でなくてはならない。また、初期のウェハ６表面の電位が0Vである場合、１次電子２３の入射エネルギーはVcに相当するので、Vcはウェハ６からの２次電子放出数が１次電子２３の入射数より少なくなるよう決められなければならない。これらの条件を満足する場合、ウェハ６表面が-Vc帯電することで帯電が飽和状態になる。例えば、電子源２の電位が-1ｋＶ、Vc=+10Ｖの場合、電子源より放出された電子は約アノード電極２７の位置で1keVに加速される。そして電磁偏向器２１で曲げられた電子は、ウェハ６直上に配置したグリッドA１８とウェハ６の間に形成される電界で減速され、10eVのエネルギーでウェハ６に入射する。そして、ウェハ６表面が-10Vに帯電すると、１次電子２３はウェハ６に入射することはできず、全て反射され反射電子２５となり先に述べたファラデーカップ部２０に入射する。ファラデーカップ部２０には帯電モニタ部５１が接続されており、図示されてはいないが、帯電モニタ部５１は、更に検査システム制御部４６に接続されている。帯電モニタ部５１は電流計を備えており、当該電流計でファラデーカップ部２０に発生する電流を検出することにより、帯電モニタを行う。この帯電制御装置では、１次電子２３の入射エネルギーに相当する電位にウェハ６が帯電したとき飽和状態となり、このとき入射する１次電子２３のほぼ全てが反射してファラデーカップ部２０で検出される。この帯電が飽和状態であるか否かは、ファラデーカップ部２０で検出される電流の経時変化がほぼ０である場合、または、検出される電流が最大である場合が判定の基準となる。電流の経時変化をモニタする場合は、後に示す実施例５（GUIの実施例）で示した手順で、レシピ作成時にユーザが電流の変化に対する許容量を設定し、その許容量の範囲内に入ったか否かを検査システム部４６が判定する。また、電流量をモニタする場合は、最初にファラデーカップ部２０で検出される電流量の最大値を計測しておく必要があり、この計測はウェハ６に入射する電子が全て反射される、Vcがほぼ０Ｖの条件で計測する。この最大値の定義はファラデーカップ部２０で検出される電流量として検査システム部４６が記憶しても良いし、電子源２より放出される全ての電流とファラデーカップ部２０で検出される電流の比で記憶しても良い。また、記憶した前記最大値に対する許容量は後に示す実施例５（GUIの実施例）と同じ手順で良い。
【００５１】
本実施例で示した帯電制御ユニット２８はウェハ６表面を0Vから負帯電させるための筐体であり、原理的に正帯電させることはできない。しかし、本実施例の帯電制御装置は照射する電子のほぼ全てが帯電に寄与するため、正帯電した試料を0Vまたは-数10Vの帯電にするのに極めて簡便な方法と言える。また、本実施例に示した構成のみで、1〜2Vの精度で設定した電位に帯電させることができることも大きな利点といえる。もし、本実施例の構成でウェハ６表面の帯電を正負の両極性で制御するには、ウェハ６直上に配置したグリッドA１８をアースに対して電気的に絶縁することにより帯電制御電極として用い、且つウェハ６に入射する１次電子２３の入射エネルギーはウェハ６からの２次電子放出数が１次電子の入射数に対して多くなるよう決めることで実現可能である。
【００５２】
図１１は図９に示した帯電制御筐体１の内部構成を示した図であり、図１０で説明した帯電制御ユニット２８が複数並んだ構造を有している。図１０中に示した電子源２、電磁偏向器２１、グリッドB２２はそれぞれ図９中の電子銃電源４２、定電流電源３１、定電圧源３３で制御され、これらは帯電制御システム部６７で一括に管理及び制御される。ここで、電子源２を制御する電子銃電源４２は、複数の電子源２を並列に接続し、１つの電子源として制御しても良いが、電子源２の１つ１つを定電流で制御したほうが電子源２の固体差を補正できるのでより良い。定電流電源３１と定電圧源３３は全て一定で同じ出力で良いため共通とした。金属板１９につながる電流計１４は、帯電制御筐体それぞれについて電流を計測することができ、計測結果を帯電制御システム部２９に送り、帯電制御システム部２９で試料の帯電が飽和しているか否かを判定する。また、電流計１４を個別に設けることにより電子源２の故障等の状態を個別に検知できるようにした。
【００５３】
図１２は図１１の構成でウェハ６の帯電を制御する場合の台２６の動き方を示したもので、図１２（a）は帯電制御筐体１の配列方向に対して直角方向に台２６を一次元的に移動させる場合を示し、図１２（b）は帯電制御筐体１eを中心に回転させる場合を示している。いずれも、ウェハ６と帯電制御筐体１の間の距離はほぼ一定であり、且つウェハ６の面に対して約平行に移動するものとする。また帯電制御筐体１は、上記の操作でウェハ６面内に隈なく電子を照射できるよう配列していることとする。半導体ウェハ、または液晶のような大きな試料の場合は、試料を動かすより電子源を動かす方が装置を小型化できるので、実施例１で説明した装置と比較して、設置面積の低減が実現できる。
【００５４】
なお、本実施例の帯電制御装置の電子源としてCNT実施源を使用する場合には、実施例１と同様、帯電制御筐体１を差動排気構造にすると良い。図１０に示す帯電制御筐体１で差動排気構造を実現する場合には、アノード電極２７の穴径を一次電子線２３が通過できる程度に小さくし、真空排気ポート（図１０には図示されず）をアノード電極２７の上部に設ける。これにより、アノード電極２７の下部領域とCNT実施源の周辺領域との真空度を変えることができる。アノード電極２７の前または後に、アノード電極２７とは別に絞りを設けて差動排気構造を実現しても良い。或いは、グリッドA１８に一次電子線２３通過用の小孔を設けることで、差動排気構造を実現することも可能である。また、帯電制御手段による帯電電位計測結果を装置の制御にフィードバックする場合の装置構成は、実施例１で説明した構成とほぼ同じである。
【実施例３】
【００５５】
実施例１では、帯電制御用の電子銃から放射される電子線が試料に対して平行照射されるSEM式半導体検査装置の例について説明した。本実施例では、SEM式半導体検査装置の別の構成例について説明する。本実施例のSEM式半導体検査装置の特徴は、従来のＳＥＭ筐体に小型の電子銃を搭載することにより、帯電制御処理を実現できることである。このとき電子の照射は電子銃で行い、帯電の制御はＳＥＭ筐体に備え付けられた帯電制御電極を用いて帯電処理を行う。
【００５６】
図１３には、本実施例の半導体検査装置の全体図を示す。本実施例の半導体検査装置は、検査装置は、大きく分けて、SEM筐体３４、帯電制御筐体１、試料室９、試料準備室４９、SEM制御部３５、帯電制御システム部５８、検査システム制御部４６、帯電制御モニタ部５１、真空排気システム部５２、画像形成部６８，ステージ制御部６９で構成され、SEM筐体３４、帯電制御筐体１、試料室９、試料準備室４９は真空排気システム部５２により真空排気されているものとする。４８はゲートバルブであり、装置本体側の試料室９と試料準備室４９との境界となる。検査システム制御部は、装置ユーザとのマン・マシンインタフェースとなるGUI画面や、マウス・キーボードなどのデータ入力手段を備える。ここで、図１と図１３とで、引出番号が同じ構成要素は、機能・動作は同じである。なお、図１３のSEM筐体３４においては、帯電制御電極４直上の偏向器５は図示が省略されている。
【００５７】
図１３中でＣＮＴ電子銃４３は対物レンズ５０の下に取付けられ、被検査領域とほぼ同一またはその近傍を照射できるようになっている。ここで、本実施例での被検査領域とは、ＳＥＭ筐体３４に搭載されている電子源５５より放出された電子が、収束してウェハに照射される領域であり、ＣＮＴ電子銃４３はその領域を照射するよう斜めに取付けられている。ここで、ウェハ６に対し斜めに電子を照射することのメリットは、２次電子の放出効率が垂直入射の場合と比較し高いため、垂直入射の場合に必要となる、入射エネルギーを変えて２次電子放出効率が高い条件を探すという手順が省略できることである。検査及び帯電制御の工程は、ユーザがユーザインタフェースを介して装置に入力する検査条件、帯電制御の処理条件をもとに検査システム制御部４６で一括に管理及び制御を行う。検査の工程では、ステージ制御部６９のリレー回路１１がリターディング電源３９に切換り、ウェハにリターディング電圧が印加される。
【００５８】
次に、電子源５５より放出された電子を用いて、被検査領域の画像を形成する。なお、このときＣＮＴ電子銃４３から放出される電子が前記画像形成の弊害にならないよう、ＣＮＴ電子銃電源４２がＣＮＴ電子銃４３を制御している。具体的な例としては、ＣＮＴ電子源２に高電圧を印加しない。または、引き出し電圧を小さくし、ＣＮＴ電子源２から電子が放出されないようにする。一方帯電制御の工程では、リレー回路１１は帯電モニタ部５１に切換り、帯電制御の工程でウェハ６に流れる吸収電流がモニタできる仕組みになっている。帯電の均一化はＣＮＴ電子銃４３から照射される電子がウェハ６の少なくとも検査領域より広い領域を隈なく照射するようステージ４０が移動し、且つこの処理を少なくとも１回以上行うことにより行われる。
【００５９】
図１４は図１３中に記載したＣＮＴ電子銃４３の構成を詳細に示したものである。ＣＮＴ電子銃４３は、ＣＮＴ電子源２、引き出し電極３、端子６５、電圧導入端子６４、アノード電極２７で構成されており、ＣＮＴ電子源２、引き出し電極３、端子６５は一体化した構造になっている。アノード電極２７は、円筒状であり、CNT電子源２から放出される電子線が通過する開口部を、前面に備える。図１４で、斜めのハッチングを付けた部分は、図１３のSEM筐体３４の真空隔壁の断面を示す。装置動作時において、この真空隔壁の内側が真空状態であり、外側が大気圧である。引出番号６０は、真空シール用のＯリングである。
【００６０】
この一体化されたＣＮＴ電子源は絶縁材１７でアノード電極２７に対し電気的に絶縁されており、電圧導入端子６４と端子６５を真空中で使用可能な被覆線６６で接続することによりＣＮＴ電子源２と引き出し電極３に電圧が印加される。試料に電子を照射した際発生するガス分子、又はイオンによるＣＮＴ電子源２の損傷を防ぐため、アノード電極２７の前部開口部には、ガス分子、又はイオンがCNT電子源２へ到達することを妨げるためのグリッド５９が取付けられる。グリッドの替わりに絞りを設けても良い。アノード電極２７及び絶縁材２７には、ＣＮＴ電子源２近傍を真空排気するための穴を備える。これにより、ＣＮＴ電子源２近傍はＣＮＴ電子銃４３が取付けられる真空チャンバとほぼ同じ真空度に維持される。
【００６１】
次に、図１５、図１６でＣＮＴ電子銃４３を用いてウェハの帯電制御を行う例を説明する。図１５は図１３のウェハ６の近傍を拡大して模式的に示したものであり、ＳＥＭ筐体３４は対物レンズ５０より上の部分の図を省略している。ＣＮＴ電子銃４３は主にＣＮＴ電子源２と引き出し電極３で構成されており、引き出し電極３とＣＮＴ電子源２の間の電位差でＣＮＴ電子源２より引き出された電子は、ＣＮＴ電子源２に印加した陰極電圧に相当するエネルギーでＳＥＭ筐体３４の約中心軸とウェハ６の交点に斜めから照射する。帯電制御電極４は、ウェハ６の電位に対して正または負極性の電圧が印加でき、制御電極電源１２内のスイッチで極性を切り替えることができる。この極性の切り替えにより、ウェハ６の表面を任意の電圧に調整することが可能となる。図１５において、CNT電子銃４３は、ＣＮＴ電源４２に接続される。ＣＮＴ電源４２は、２つの可変電源を備えており、図１０に示された可変電源Ve及びVaに対応する。CNT電源４２は、更に帯電制御装置６７に接続されており、帯電制御装置６７は、可変電源Ve及びVaの設定電圧を制御する。
【００６２】
図１６（a）はウェハ６を負に帯電させる場合を示しており、帯電制御電極４はウェハ６に対して負の電圧が印加されている。破線６１はＣＮＴ電子源２より放出された電子６１を示しており、帯電制御電極４の約直下に照射されているものとする。ウェハ６より放出された２次電子６２は、帯電制御電極４に印加された負の電圧によりウェハに戻される。これによりウェハ６は負に帯電する。また図１６（b）はウェハ６を正に帯電させる場合を示しており、帯電制御電極４はウェハ６に対して正の電圧が印加されている。この場合ウェハ６より発生した２次電子６３は、帯電制御電極４に引っ張られるため、ウェハは正に帯電する。
【００６３】
図１７は、図１３のウェハ６の近傍を拡大して模式的に示した図であり、図１５、図１６とは異なる方式で帯電を制御する例を示すための図である。図１５、図１６では、帯電制御電極４に電圧を印加してウェハ６上に電界を形成し、帯電の制御を行った。図１７では帯電制御電極４を接地電位とし、ウェハに電圧を印加し帯電の制御を行う。
【００６４】
図１７に示す帯電制御方法は、図１３に示した構成の装置に帯電モニタ部５１を設けることで実現可能である。図１７において、CNT電子銃４３は、ＣＮＴ電源４２に接続される。ＣＮＴ電源４２は、２つの可変電源を備えており、図１０に示された可変電源Ve及びVaに対応する。CNT電源４２は、帯電モニタ部５１及び帯電制御装置６７に接続されており、帯電モニタ部５１は、電圧源３３およびウェハホルダ７に接続されている。電圧源３３は、極性の異なる電圧源を２種類備えており、２種類の電圧源を切替えるための切替手段（リレースイッチなど）を備えている。電圧源３３の切替手段は、帯電制御装置６７からの信号により切替られる。なお、図１７において、ＳＥＭ筐体３４は対物レンズ５０より上の部分の図示が省略されて示されている。また、図１７では図示が省略されているが、対物レンズ５０はレンズ制御部３６に、帯電制御電極４は帯電制御システム部５８に、偏向器５は偏向器用の制御部にそれぞれ接続されている。
【００６５】
ＣＮＴ電子銃４３は主にＣＮＴ電子源２と引き出し電極３で構成されており、引き出し電極３とＣＮＴ電子源２の間の電位差でＣＮＴ電子源２より引き出された電子は、ＣＮＴ電子源２に印加した陰極電圧に相当するエネルギーでＳＥＭ筐体３４の約中心軸とウェハ６の交点に斜めから照射する。帯電の制御方法は、帯電制御電極４を接地電位とし、帯電モニタ部５１を介して極性の切替可能な電圧源３３でウェハ６に電圧を印加し、電圧源３３の電圧設定で帯電電圧を制御する。例えば、ウェハ６表面をマイナスに帯電させたい場合は、電圧源３３でプラス極性の電圧を印加し、ウェハ６表面をプラスに帯電させたい場合は、電圧源３３でマイナス極性の電圧を印加する。また、ウェハ表面を徐電したい場合は、電圧源３３をほぼ０ボルトに設定する。ウェハの帯電のモニタ方法は、前記の図６、図７の場合と同様であり、帯電モニタ部５１で計測される吸収電流の時間変化がほぼなくなったとき、飽和帯電の状態であるとする。
【００６６】
飽和帯電を作り出すのに必要な電荷は、ウェハ表面の材質、表面の形状、接合の有無等に依存する。したがって、上記構成で帯電制御を行う場合は、電流計５１で帯電の進行をモニタしながら、照射する電子線の電流と電圧源３３の電圧を調整する必要がある。具体的には、吸収電流の時間変化がなくならない場合は、ウェハに与える電荷が不足しているため、CNT用電子銃電源４２のVeを大きくし、照射する電子線の電流を増加させる。また、吸収電流の時間変化はないが、定常的により多くの吸収電流が流れてしまう場合は、帯電は飽和状態であるが、電圧源３３で設定している電圧に対し、飽和帯電の電圧が低いことを示しているので、電圧源３３の電圧を増加させる。
【００６７】
図１８は図１７の構成で、表面がＳｉＯ２膜で覆われている半導体ウェハに帯電制御の処理をした結果であり、処理前のウェハ表面の電圧と処理後のウエハ表面の電圧を計測したものである。電圧の計測は、図１７に示した構成で実現可能であり、ＣＮＴ電子銃４３から電子照射を行っている状態で、ウェハ６に印加する電圧を連続的に変え、帯電モニタ部５１でウェハ６に流れ込む吸収電流をモニタすることで実現可能である。図１８は、横軸がウェハに印加した電圧で、縦軸がウェハに流れる吸収電流を示している。ＣＮＴ電子銃４３より放出される電子の加速電圧を２００Ｖにし、ウェハ６に印加する電圧を約−２５０Ｖから段階的に０Ｖへ変化させ、その都度ウェハ６に流れる吸収電流を帯電モニタ部５１で計測した結果である。処理前の吸収電流の特性を例に説明すると、ＣＮＴ電子銃４３から照射される電子のエネルギーよりウェハ６に印加する電圧が高い条件、つまり図中では−２４０〜−１６０Ｖではウェハ６に電子が到達しないため、ほとんど吸収電流は計測されない。また、−１４０Ｖより高い電圧では全ての電子がウェハに到達するため、吸収電流が飽和状態になる。この方法で注意すべき箇所はＣＮＴ電子銃４３から放出された電子がウェハ６に到達しない条件から測定することであり（−２５０Ｖから０Ｖへ電圧を変える）、ウェハ６に電子が到達する条件から測定を開始してしまうと（０Ｖから−２５０Ｖへ電圧を変える）、測定中にウェハ表面の帯電が変わってしまうことである。帯電制御は図１７に示した構成でウェハ６に３０Ｖ印加し、ＣＮＴ電子銃４３から１２００Ｖの加速電圧で電子線を照射した。処理の前後で吸収電流の特性曲線が３０Ｖシフトしていることがわかる。このように、吸収電流の特性曲線を測定することにより、処理の前後でウェハが相対的に何Ｖ帯電したかを実測することができる。例えば上記の例ではウェハ６に３０Ｖ印加して、帯電処理を行うことで、ウェハ６表面が約−３０Ｖ帯電していることが確認できる。表面電位の計測結果をSEM筐体やCNT電子銃の制御にフィードバックする場合の方式は、実施例１で説明した方式とほぼ同じである。
【００６８】
以上、本実施例で示した構成の帯電制御手段は、小型電子銃を用いるため、対物レンズと試料の間の狭いワーキングディスタンスにも容易に挿入可能である。従って、特に設計変更を要せずに、既存構成のSEM式ウェハ検査装置への実装が可能であり、実施例１で説明した帯電制御装置と比較して低コストで、帯電制御機能を有する装置を実現することが可能である。また、本実施例の帯電制御装置は小型であり、ウェハ検査装置に限らず他の荷電粒子応用装置へも取り付け可能である。従って、他の荷電粒子応用装置においても、本発明の小型電子銃を搭載し、効果を確認することができる。
【実施例４】
【００６９】
本実施例では、本発明を適用した装置のユーザが行う帯電処理の方法とフローについて説明する。以下に説明する帯電処理フローは、実施例１から３で示した荷電粒子線応用装置のいずれにおいても実行可能である。また、実施例１から３で示した各荷電粒子線応用装置において、検査システム制御部４６は、検査レシピの格納される記憶手段と、所定の制御を実行するための演算手段と、装置ユーザが必要な情報を入力するための入力手段（マウス、キーボード等）とを備えているものとする。また、実施例１から４で示した荷電粒子線応用装置には、GUI画面を表示するためのモニタが備えられているものとする。
（レシピ作成）
まず、新規にレシピを作成する場合のフローについて説明する。図１９には、検査レシピを用いてパターン検査を行う場合のレシピ作成及び検査の工程をフローで示した。ユーザは検査対象となるウェハの品種及び工程の情報を入力し、帯電処理が必要か否かを判断する。処理が不要の場合は直接「(3)パターンの情報を入力」へ行き、レシピの作成を進める。処理が必要な場合は、「(1)設定電圧の入力」で所望の帯電電位、照射回数等を入力する。ここでの入力項目に関する詳細は後の（帯電処理のＧＵＩ画面）で説明する。設定電圧の入力後、「(2)帯電処理の実施」へ進み、実施例１から４で示した帯電のモニタを行い、処理が完了したかどうかを判断する。ここでの処理完了の判断は、それぞれの実施例で述べた判断基準とユーザが決めた判断基準の閾値を元に装置が完了の判断を行う。処理が完了した場合は「(3)パターンの情報を入力」へ進み、パターンを構成するダイ、セル、アライメントマーク等、パターンの設計情報に関する項目を入力する。その後、パターンの情報を元に「(4)検査領域を入力」「(5)光学条件を入力」「(6)画像取得」「(8)閾値を設定し、試し検査」を行う。その結果、欠陥が適切に検出できる場合は、「(8)レシピファイルの保存」を行う。一方、欠陥が検出できない場合、又はパターンのコントラストがクリアでない、検査時の画像がフォーカスのドリフト、画像の明るさムラ等の理由から適切な検査ができない場合は、帯電処理又は光学条件の設定へ再度戻り、上記と同じ作業を繰り返す。検査対象のウェハによっては、帯電が飽和状態にならない。又は飽和状態になるが、検査でフォーカスドリフト、画像の明るさムラ等の問題が発生する場合は、「(9)帯電の計測」へ行き、ウェハ面内の帯電の状態を計測する。ここで、帯電の計測方法は図１８で示した計測方法でも良いし、帯電電位計、対物レンズのフォーカス値から換算しても良い。ここで、帯電を計測する際のユーザが決めるパラメータ及び手順に関しては後に示す（帯電計測のＧＵＩ画面）で説明する。最終的に保存されるレシピファイルの中には、検査に必要なパターンの情報、検査の光学条件、欠陥検出の閾値、画像キャリブレーション等の情報の他に、帯電処理を行った場合は帯電処理条件の情報が、帯電計測を行った場合はその計測条件及び結果の情報が保存される。
（検査）
図１９中で検査のフローは「(10)レシピのファイルをロード」からはじまり、ここで先に述べた検査に必要な情報が読み込まれる。帯電処理を行わない場合は直接「(12)検査を実施」へ進み、帯電処理を行う場合は、（レシピ作成）と同じ手順で処理を行う。ここでレシピファイルにはレシピ作成時、又は以前に同一品種、且つ同一工程の検査の実績があるウェハについては、以前の帯電処理の結果が記憶されており、常に同じ帯電が形成されるよう処理を行うものとする。この処理後、帯電が飽和しない場合、または常に帯電計測の工程を入れる場合は「(15)帯電の計測」へ進み、計測後「(11)帯電処理を実施」又は「(12)検査を実施」へ進む。一方、「(15)帯電の計測」を行わない場合は直接「(12)検査を実施」へ進む。検査結果には通常の検査でも保存される欠陥の座標、欠陥の大きさ、欠陥のコントラストの情報だけでなく、帯電処理を行った場合はその処理に関する結果、帯電計測を行った場合はその計測結果が検査結果に保存される。
（帯電処理のＧＵＩ画面）
帯電処理のＧＵＩ画面の構成とそこに含まれる最低限の機能について図２０を用いて説明する。図２０（a）は帯電処理の設定画面であり、図２０（b）は帯電処理の実行中の画面である。図１９に示したフローチャートにおいて、ステップ(1)の終了後または判定ステップ（12）でYESと判断された場合、図２０(a)に示すGUI画面がモニタに表示される。図２０（a）は、帯電処理の設定画面であり、帯電処理の設定画面はウェハ内のパターンのレイアウト画面８０、帯電処理の設定画面、電子銃照射条件の画面等により構成される。ユーザが操作できる項目は、照射領域の指定等を行うボタンＡ７０、プルダウン機能で装置に記憶されている情報を選択できるボタンＢ７１、ボタンＢ７１のプルダウンの結果を反映、またはユーザが直接、数値またはテキストを入力できる入力欄７３、帯電処理の要、不要を決めるチェックボックス７７等である。照射領域の指定は、レイアウト画面８０に矢印で示されているカーソルにより指定される。この帯電処理の機能が要、不要の選択は帯電処理の設定画面の最上部にあるチェックボックス７７をチェックするか否かで決められ、チェックされている場合は帯電処理の画面全ての入力が可能になり、ここで入力された情報及び処理の結果はレシピファイルに保存され、検査時に自動的に帯電処理を行うことになる。帯電処理が不要の場合はチェックボックス７７のチェックをはずし、機能画面を切り替えるボタンＣ７２を帯電計測またはその他の機能画面に切り替えることにより、レシピ作成を先に進めることができる。
【００７０】
帯電処理を行う場合、設定画面で入力する項目は、パターンレイアウト、処理モード、設定電圧、サンプリング率、照射回数上限、帯電飽和率である。この全ての項目は装置出荷時にデフォルト値が入力されており、デフォルト値を用いるか、カスタマイズするかは、ユーザが自由に決めることができる。パターンレイアウトは帯電処理を行う領域を決めるために設けられており、幾つかの代表的なレイアウトの他に、パターン情報の機能画面で設定できる検査対象であるパターンのレイアウトを読み出すことができる。処理モードには、徐電、帯電の他に、徐電＋帯電等のモードが含まれており、徐電のみを選択した場合、設定電圧は入力不能になる。設定電圧はプラスないしはマイナス極性を指定した電圧値で入力し、プラス極性の場合はウェハを正帯電に、マイナス極性の場合は負帯電させる。サンプリング率は、レイアウト画面８０上で入力した照射領域に対して何パーセントのエリアを照射するかを指定する数値である。１００％の場合は指定した領域を全面、５０％の場合は指定した領域の半分を帯電処理する。設定したサンプリング率の処理領域を帯電処理するために、指定領域内のどの領域を処理するかどうかは、装置ユーザが任意に設定可能である。照射回数上限は指定した処理領域を何回まで照射するかを定め、ここで指定した照射回数以内で、後で説明する帯電飽和率に満たない場合は強制的に処理を中止する。帯電飽和率は、帯電飽和の達成度を示すパラメータであり、装置ユーザにより設定される。具体的には、設定電圧とウェハの実測電位との比で示される。本実施例では、ウェハの実電位は、帯電モニタ時に観測する吸収電流値を適当な関数を用いてウェハの実電位に変換して求めている。吸収電流以外の観測パラメータを用いてウェハの実電位を計算することも可能である。あるいは、表面電位計などを用いてウェハの表面電位を直接測定しても良い。設定電圧とウェハの実測電位との比が帯電飽和率を満たした場合、装置は、ウェハの所定箇所の帯電が飽和したと判断し（図１９，ステップ(2)及び(11)後の判定ステップ）、帯電処理を終了する。帯電飽和率が１００％の場合、試料が完全に飽和状態であることを意味する。ここで、帯電飽和率の設定値が同じであっても、帯電処理終了判定時のウェハの実電位は試料の帯電状態のモニタ方法に依存して変わる。ウェハの実測電位が試料の帯電状態のモニタ方法により異なるためである。
【００７１】
電子銃照射条件の画面ではユーザは帯電処理用の電子銃のエミッション条件と加速電圧を入力することができる。前回照射条件には電子銃照射条件の画面でユーザ入力したエミッション条件に応じて、最近の電子銃動作状況が表示されエミッションは、電子銃照射条件のエミッション条件で設定した数値に対して、実際のエミッションの出力が幾つであったかを表示し、Ｖ１はそのときの引き出し電圧の数値を表示する。この帯電処理の設定画面の左下にある処理実行のボタンを押すことにより、ユーザが指定した帯電処理が実行され、操作画面は次に説明する帯電処理の実行中の画面に切換る。
次に図２０（b）帯電処理の実行中の画面について説明する。図２０(a)のGUI画面で、装置ユーザが画面左下の「処理実行」ボタンを押すと、モニタ画面は、図２０(b)に示すGUI画面に切り替わる。図２０(b)の帯電処理実行中の画面は、ウェハ内のパターンのレイアウト画面８０、帯電モニタの画面、電子銃照射状況の画面で主に構成され、実行中の画面でユーザが操作できる項目は実行中の画面の左下にある処理中止のボタンのみである。パターンのレイアウト画面８０ではウェハ内のどの領域を現在処理しているかが表示され、指定した照射領域８２の色に対し、照射済みの領域８１の色が変わることにより、ユーザはリアルタイムで処理の進行状況を確認することができる。ちなみに、図２０（b）では、ウェハ内の右２列のダイのみ処理するよう指定し、右から２列目のダイ全ての照射が終了し、最右列のダイをこれから照射する状態を示している。帯電モニタ画面では処理中のモニタ結果が表示され、ユーザは設定画面で指定した帯電飽和率により決まる目標帯電に対し、現在の進行状況を確認することができる。図２０（b）では、帯電のモニタ方法としてウェハに流れ込む吸収電流の場合を例に示したものであり、帯電モニタ画面の上に配置しているグラフは吸収電流の時間変化の特性で、下に配置しているグラフは吸収電流の時間微分の時間変化を示したものである。先の帯電処理の設定画面で示した。設定電圧と帯電飽和率の設定値から、吸収電流の目標値７５と吸収電流の時間微分の目標値７６が決められ、ユーザはそれぞれの目標値に対して現在の処理状況の進捗をリアルタイムで確認することができる。また、ユーザは照射状況の画面で、電子銃の照射状況と現在の照射回数、先に述べた帯電モニタの結果から求められる帯電飽和率の現在値をリアルタイムで確認することができる。ユーザは帯電モニタと照射状況の画面の進捗を確認し、正常に帯電処理が行われていないと思われる場合は、処理中止のボタンを押すことによりいつでも処理を中断することができる。
（帯電計測のＧＵＩ画面）
帯電計測のＧＵＩ画面の構成とそこに含まれる最低限の機能について図２１を用いて説明する。図２１（a）は帯電計測の測定箇所の設定画面であり、図２１（b）は帯電計測の測定結果表示の画面である。
まず、図２１（a）帯電計測の測定箇所の設定画面について説明する。図１９に示す処理フローにおいて、帯電計測ステップ(9)又は(15)に処理が移ると、モニタ画面の表示は、図２１(a)に示すGUI画面に切り替わる。測定箇所の設定画面はウェハ内のパターンのレイアウト画面８０、光学画像、ＳＥＭ画像の表示画面、測定結果の表示画面で主に構成され、ユーザが操作できる項目は測定箇所の指定等を行うボタンＡ７０、プルダウン機能で装置に記憶されている情報を選択できるボタンＢ７１、帯電計測の要、不要を決めるチェックボックス７７で構成される。この帯電計測の機能が要、不要の選択は帯電計測の設定画面の左下にあるチェックボックス７７をチェックするか否かで決められ、チェックされている場合は帯電計測の画面全ての入力が可能になり、ここで入力された情報及び処理の結果はレシピファイルに保存され、検査時に自動的に帯電計測を行う。帯電計測が不要である場合は、チェックボックス７７のチェックをはずし、機能画面を切り替えるボタンＣ７２をコントラストまたはその他の機能画面に切り替えることにより、レシピ作成を先に進める。帯電計測を行う場合、ユーザが設定画面で入力する項目は、プルダウン機能を備えたボタンＢ７１で、帯電処理の機能画面で入力した設定電圧に対する許容帯電誤差をユーザが自由に決めることができる。また、帯電処理を行わない場合についても許容電圧誤差は入力可能であり、そのときは０Ｖを基準にした場合の電圧誤差を入力したことになる。パターンのレイアウト画面８０は帯電処理を行った場合はそのときに用いたパターンレイアウト、帯電処理を行わなかった場合は、パターン情報の機能画面で入力した検査対象のパターンレイアウトが表示される。計測領域は１箇所以上の複数を指定することが可能であり、ボタンＡ７０を押し、パターンのレイアウト画面８０上で所望の領域を指定するか、光学画像、またはＳＥＭ画像上で指定することにより、計測領域を指定することができる。
図２１（b）は帯電計測の測定結果表示の画面であり、結果は測定結果画面にグラフまたは表で表示することが可能である。先に決めた許容電圧誤差は、グラフ中で電圧誤差範囲７４に相当し、測定結果がこの範囲に入っていれば問題ないと装置が判断する。この画面で登録されて計測箇所の座標データと測定結果及び許容電圧誤差のデータはレシピファイルに保存され、検査時においても帯電計測を行う場合は随時ここで登録した座標の帯電計測を行い、測定結果が許容電圧誤差の範囲に入るか否か装置が管理するものとする。もし、検査中に帯電計測で測定結果が許容の範囲に入らなかった場合は、帯電処理へ戻り再度処理を行うか、測定結果を無視し検査を続行するか、検査を中断するかの処理を指定することができる。
本実施例で示したフロー及び、ＧＵＩ画面は帯電処理及び帯電計測機能を備えたパターン検査装置に最低限必要となる機能をまとめたものであるが、これらの機能をパターン計測装置等、荷電粒子を用いた装置に応用させることが可能である。本実施例に示すGUI画面及びその制御・処理機能をウェハ検査装置に適用することにより、装置の操作性が向上する。
【実施例５】
【００７２】
本実施例では、測長機能を有する走査型電子顕微鏡への適用例について説明する。測長機能を有する走査型電子顕微鏡は、測長ＳＥＭあるいはＣＤ−ＳＥＭ（Critical Dimension measurement SEM）と呼ばれる場合もある。本実施例で説明する測長ＳＥＭは、除電機能を備えた点に特徴を有する。図２２に、本実施例で説明する測長ＳＥＭの概略図を示す。
【００７３】
図２２に示す測長ＳＥＭは、ＳＥＭ筐体３４、試料室９、試料準備室４９、ＳＥＭ制御部３５、入力部９６、試料像表示部９５、帯電制御システム部５８、真空排気システム部５２で構成される。帯電制御システム部２９が制御する帯電制御筐体１は試料準備室４９の筐体の天井部に取り付けられている。試料準備室４９は、ロードチャンバと呼ばれる場合もある。また、図示されてはいないが、試料準備室４９の外側（図面、引出番号４９の左手）には、ウェハ搬送用の搬送アームを介して、ウェハを格納するウェハストッカーが接続されている。ウェハストッカーに格納されたウェハは、目的に応じて次工程用（測長工程の）の処理装置に搬送される。帯電制御筐体１及び試料準備室４９は、真空排気システム部５２で制御される真空ポンプＡ９７で、真空配管９９を介して帯電制御処理が可能な真空度に保持されているものとする。また、試料室９及びＳＥＭ筐体３４は試料準備室４９の場合と同様に真空ポンプＢ９８で測長を実現可能な真空度に常に真空排気されているものとする。なお、帯電制御システム部５８の内部構造及び機能は、図２に示した構造・機能と同じであるため、説明は省略する。
測長の工程は、大きく「帯電制御処理工程」「測長工程」「除電処理工程」に分けられ、オペレータは試料８９の測長を行う際、入力部９６から「帯電制御処理工程」と「除電処理工程」の有無を自由に選択できるものとする。
「帯電制御処理工程」
この工程はオペレータが設定する0Ｖを含む任意の電圧を試料８９の表面に形成する処理である。処理の手順は、半導体ウェハ等の試料８９を試料準備室４９の中に格納し、試料準備室４９を帯電処理可能な真空度に排気してから帯電制御処理を行う。処理完了後、バルブ４８を開け試料８９をステージ４０の上に装着する。ここで帯電制御処理は前述の実施例と同様の手順で行われ、処理の進行状況、試料８９の処理後の電圧等はＳＥＭ制御部３５で常にモニタされているものとする。例えば、試料８９の表面を約0Ｖにする場合は、図２に記載の帯電制御電極４とウェハホルダ７を同電位にして（例えば、ウェハホルダ７が0Ｖである場合は、帯電制御電極４に約0Ｖに設定する）帯電制御処理を行う。上で説明した帯電制御処理は、試料８９の表面電位を約0Ｖに制御する処理であるが、本実施例の帯電制御装置では、試料８９の表面電位を任意の電位に制御することが可能である。
【００７４】
ＣＤ−ＳＥＭにおいても、除電以外の帯電処理が必要となる場合がある。例えば、エッチングによりコンタクトホールを形成した半導体装置等を試料として測長を行う場合である。ホール底部の形状観察は半導体製造分野で極めて重要な品質管理技術として位置付けられるが、従来は、ＳＥＭ観察で用いる電子線を観察前に照射し、表面の絶縁膜を帯電させてからホール底部の観察を行っている。この技術はホール底部の観察に極めて有効な技術であるが、観察するごとに帯電処理を行うため、観察するまでに時間がかかるという問題があった。しかし、本実施例の帯電制御装置を用いた場合は、大面積を一度に処理できる為、高速に所望の帯電を形成しホール底部の観察をすることができる。
「測長工程」
この工程では、オペレータの指定した箇所のＳＥＭ画像を取得し、画像から試料８９上に形成されたパターンの測長を行う。測長機能を有するＳＥＭの装置構成を以下に示す。電子銃８２はＳＥ電子源５５，引き出し電極３、アノード電極８４で構成される。ＳＥ電子源５５と引き出し電極３の間には引き出し電圧Ｖ1がＳＥＭ用電子銃電源４１により印加され、これによりＳＥ電子源５５からは電子ビーム８３が引き出される。アノード電極８４はアース電位に維持され、アノード電極８４とＳＥ電子源５５との間には加速電圧Ｖacc がＳＥＭ用電子銃電源４１によって印加され、電子ビーム８３はおおよそアノード電極８４の位置で加速電圧Ｖaccに相当するエネルギーまで加速される。加速された電子ビーム８３はＳＥＭ制御部３５に接続されたコンデンサレンズＡ５６によって、コンデンサレンズＡ５６とＳＥＭ制御部３５に接続されたコンデンサレンズＢ５７との間に第1クロスオーバ８５が生じるように集束される。コンデンサレンズＡ５６およびＢ５７は、コンデンサレンズ制御電源３６により駆動される。
【００７５】
また第1クロスオーバ８５とコンデンサレンズＢ５７との間に設置された絞り板８６によって電子ビーム８３の不要な領域が除去される。更にこの電子ビーム８３はコンデンサレンズＢ５７と対物レンズ５０との間に第２クロスオーバ８７が生じるように収束され、最後に対物レンズ５０によって、ステージ駆動装置（図示せず）及び位置モニタ用測長装置８８により水平移動可能にされたステージ４０上の半導体ウエハ等の試料８９に集束される。また、試料８９の高さ位置はZセンサ９０で検出し、この検出値を対物レンズ５０にフィードバックさせて自動で焦点位置合せを行う。第２クロスオーバ８７と対物レンズ５０との間には電子ビーム走査用に偏向器５が配置され、これは集束された電子ビーム８３で試料８９を二次元的に走査するように電子ビーム８３を偏向させる機能をもつ。偏向器５の走査信号は、観察倍率に応じて偏向器制御電源９１により制御される。また、試料８９には電子ビーム８３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９２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９２を調整することにより任意に変えることができる。試料８９が集束された電子ビーム８３で照射され、走査されると、試料８９からは２次電子２４が発生する。発生した２次電子２４は、検出器４７により検出され、信号アンプ９３で増幅される。描画部９４は、検出された二次信号を可視信号に変換して別の平面上に適宜配列するように制御を行うことで、試料像表示部９５に試料の表面形状に対応した画像を試料像として表示する。入力部９６は、オペレータとＳＥＭ制御部３５のインターフェースを行うものである。オペレータは、入力部９６を介して上述の各ユニットの制御を行う他に、測定点の指定や寸法測定の指令を行う。
「除電処理工程」
この工程は、測長工程の次のプロセスで発生する帯電の弊害をできる限り抑制するための処理工程である。測長や帯電制御処理等が施された試料は、ビーム照射や電位の印加などが行われるため、ある程度帯電する従って、試料８９をウェハストッカーに戻す前に除電する必要がある。測長工程を終了した試料８９は試料準備室４９に戻される。このときバルブ４８の開閉動作により試料室９の真空度が劣化しないよう、試料準備室４９内の真空度は試料室９の真空度と概ね同じとする。除電処理の手順は前述の実施例1の記載と同じであり、図２中に記載の帯電制御電極４とウェハホルダ７を同電位にし（ウェハホルダ７が0Ｖである場合は、帯電制御電極４に約0Ｖに設定する）、実施例１と同様に処理を行う。また処理の進行状況は前記の実施例に記載した帯電モニタ５１により管理され、除電の完了と共に試料準備室４９は大気開放され、試料８９は取り出される。
【００７６】
上記の工程の流れはオペレータによる測長の手順を示しており、必要に応じて「帯電処理工程」「除電処理工程」を追加または削除することが可能である。本実施例で示した測長の手順は、レシピによる自動測長にも適用可能であり、その詳細は後に示す実施例７にて記載する。また、本実施例の測長ＳＥＭでは、帯電制御筐体１を試料準備室４９に配置したが、帯電制御筐体１は、ウェハストッカーと試料室９とを結ぶ搬送系の途中であれば、どこに設置することも可能である。例えば、実施例１及び実施例４の構成のように、試料室８９に帯電制御筐体１、ＣＮＴ電子銃４３を配置して帯電制御処理および除電処理を行ってもよい。但し、除電と測長との時間差および装置の省スペース化との双方を勘案すると、試料準備室４９に除電機能を持たせる構成が好ましい。
【００７７】
以上、本実施例で説明した電子線装置により、除電を含む帯電が可能なＣＤ-ＳＥＭが実現できる。
【実施例６】
【００７８】
本実施例では、帯電制御装置を搭載した走査型電子顕微鏡を用いた自動測長について記載する。自動測長は、オペレータによる「レシピ作成の工程」とレシピを用いた「自動測長の工程」に分かれている。以下、それぞれの工程について説明する。なお、説明の便宜上、本実施例のレシピ作成は、図２２に示す測長ＳＥＭ上で実行されているものとし、かつレシピ作成の工程ないし自動測長の工程の各々は、全体がＳＥＭ制御部３５により統御されているものとする。
また、図２２には図示されていないが、本実施例で使用される測長ＳＥＭにおいては、ＳＥＭ制御部３５または描画部９４には、外部サーバが接続されており、レシピ情報など、データサイズが大きな情報は外部サーバに格納されているものとする。
更にまた、ＳＥＭ制御部３５または描画部９４には、サーバとの接続可否に応じて通信機能がそなえられているものとする。ここで、通信機能とは、例えば通信処理を制御するためのソフトウェアやソフトウェアを実行するためのコンピュータ、あるいは通信回線に接続するための端子などを意味するが、以下の説明では、通信処理ソフトウェアにより実現される機能を通信機能と称する場合もある。
「レシピ作成の工程」
図２３を用いてレシピの作成手順を示す。
（試料の基本情報の入力ステップ）
試料の測長を行おうとするオペレータは、まず、測長する試料の情報を入力する。装置オペレータは、例えば、図２２の像表示部９５に示される入力画面を見ながら、入力部９６を用いて測長装置に情報を入力する。ここで、試料が例えば半導体ウェハの場合は、ウェハの品種、製造工程の名称が前述の情報に相当し、オペレータが入力したこれらの情報は複数存在するレシピを分類し管理するために用いられる。
（帯電制御処理要否の判定ステップ）
測長する試料に帯電制御処理が必要な場合は、以下の手順で帯電制御の処理を行う。帯電制御処理が不要の場合、図２３に示される「アライメント用のテンプレート登録ステップ」に飛ぶ。帯電制御処理の要不要は、オペレータが判断し、図２２の入力部９６を介して自由に設定することも可能だが、先に記述した試料の基本情報から、装置が自動的に帯電制御処理の要不要を判断しても良い。装置が自動的に判断する方法には2種類ある。
【００７９】
1つは、過去に作成されたレシピを参照し処理の有無を装置が判断する方式である。レシピは外部サーバに格納されるが、サーバとは別の外部記憶装置をＳＥＭ制御部３５に接続しても良い。あるいは、ＳＥＭ制御部３５あるいは他の装置要素にメモリなどの記憶手段を設け、レシピを格納してもよい。ＳＥＭ制御部３５は、装置オペレータが入力した試料の基本情報に従ってレシピを外部サーバないしは外部記憶装置から呼び出して参照する。
【００８０】
もう１つは、測長ＳＥＭの装置出荷時、装置の製造元が帯電制御処理の有無の対応表を装置に記憶させ、その対応表を元に装置が帯電制御の有無を判断する方式である。例えば、試料が半導体ウェハの場合は、ウェハ表面の構造および材料が工程の名称に反映されるので、その名称ごとに製造元が推奨する帯電制御処理の対応表を作成し、装置に記憶させる。
【００８１】
本方式を実際に装置に実装する場合には、例えば、図２２のＳＥＭ制御部３５に外部記憶装置を接続して対応表を記憶させる。ＳＥＭ制御部３５は、装置オペレータが入力した製造工程の名称を参照キーとして上記対応表を参照し、当該製造工程により製造された試料に帯電制御が必要か不要かを判断する。
【００８２】
本方式を採用した装置の場合、新たな製造工程が開発される毎に対応表を更新する必要がある。このため、外部記憶装置として可搬性の記録媒体を用い、当該可搬性記録媒体に対応表を格納する。これにより、対応表の更新時に記録媒体を交換するだけで対応表が更新できるため、更新作業が容易となる。あるいは、新たな対応表を外部サーバに格納し、対応表の更新時にからサーバからダウンロードできるように測長システム全体を構成すると、対応表の更新作業が更に容易となる。なおここで「測長システム」とは、測長ＳＥＭと外部サーバ及び通信回線により構成されるシステムの意味であり、測長に関係する範囲内で、他のシステム要素も含む。
（設定電圧の入力ステップ）
帯電制御処理が必要な場合は、オペレータが測長に適した設定電圧を入力する。ここで、測長に適した設定電圧は、「フレーム加算等の複数回の画像取得でＳＥＭの画質が劣化」「測長時の弊害となる明るさムラ等の異常コントラスト」が発生しないよう決められる。測長機能付の走査型電子顕微鏡は一般的に撮像時のプローブ電流が少ないため、大部分の試料に対し、帯電制御処理の設定電圧として0V、すなわち除電処理を行えば十分である。この設定電圧も、先に記述した「帯電制御処理の有無の判断」と同じで、作成したレシピごとに装置が設定電圧を記憶する。
（帯電制御処理の実施ステップ）
試料が設定電圧に相当する所望の帯電になるよう帯電制御処理を実施する。帯電制御処理の詳細は、図２または実施例６で説明したものと同じなので省略する。
（光学条件の選定ステップ）
ここでは、測長を行う際に用いる光学条件を選定する。光学条件のパラメータは、試料に入射するプローブ電流、撮像時の視野、入射エネルギー、試料上に形成される電界強度であり、SEM画像の取得で、「フレーム加算等の複数回の画像取得でＳＥＭの画質が劣化」「測長時の弊害となる明るさムラ等の異常コントラスト」が発生しないよう決められる。この作業は、オペレータが光学条件を任意に選んでも良いし、装置出荷時に製造元が帯電制御処理と同様に推奨条件を決め、それを用いても良い。
（アライメント用のテンプレート登録ステップ）
半導体ウェハ等のパターンが形成された試料では、試料を動かすステージの座標と試料上に形成されたパターンの座標との位置関係を正確に計測する必要がある。本実施例では、この位置関係を計測する工程をアライメント工程とする。ここでは、光学画像上及びSEM画像上で認識可能な試料上のパターンの画像を、テンプレートとして外部サーバに登録する。ＳＥＭ制御部３５に外部記憶装置を接続してテンプレートを登録しても良い。このテンプレートには、光学画像とSEM画像の２種類を登録することができ、光学画像のテンプレートは第1のアライメント工程、SEM画像のテンプレートは第２のアライメント工程に用いられる。通常、精度の低い第1のアライメント工程を経てから高精度な第２のアライメント工程を行う手順となる。登録作業は、例えば、像表示部９５上に表示される光学画像とSEM画像とを、装置オペレータが入力部９６により選択することにより実行される。
（アライメント位置の登録ステップ）
ステージの座標と試料上に形成されたパターンの座標との位置関係を正確に補正するためには最低２つの場所でアライメント工程を行う必要がある。ここでは、ここではアライメントを行う場所の登録を行う。登録は、例えば、像表示部９５に表示されるＳＥＭ画像上での適当な位置を、装置オペレータが入力部９６を介して選択することにより実行される。
（アライメントの実行ステップ）
ここでは、テンプレートと上記で登録した場所で撮像した光学画像及びSEM画像の画像比較からステージの座標と試料のパターンの座標の位置関係を計測する。
（測定位置検索用のテンプレート登録ステップ）
次に、測長するパターンの近傍に測定する場所を探すための位置検索用テンプレートを登録する。測定位置検索用のテンプレートは、アライメント用のテンプレートと同様、外部サーバに記憶されるが、ＳＥＭ制御部３５に外部記憶装置を接続してテンプレートを登録しても良い。登録作業自体は、アライメント用のテンプレートの登録時と同様に行う。テンプレートとして登録する情報は、低倍のSEM画像とステージ座標である。測定する箇所を探す処理は、登録したステージ座標に移動した後、低倍のSEM画像を撮像し、登録した画像とパターンマッチングを行うことで位置を決定する。
（測長点のテンプレートを登録）
前記の測定位置検索用のテンプレートを登録後、測長する箇所のテンプレートを外部サーバに登録する。ここで、テンプレートとして登録される画像はパターンの寸法を測定するときの、SEMの撮像倍率とほぼ同じ倍率の画像を登録する。登録時に実行する作業は、アライメント用のテンプレート及び測定位置検索用のテンプレートの登録作業と同じである。
（測長の実施ステップ）
測長点のテンプレートを登録後、測長点の測長を実施し、結果を装置が記憶する。ここで記憶される情報は、測長した寸法だけでも良いが、SEM画像も添付して記憶させても良い。
（除電処理要否の判定ステップ）
全測定地点の測長が終了したと装置が判断すると、除電処理可否の判定ステップに進む。この判断は帯電処理処理の場合と同様に、オペレータが要不要を判断しても良いし、装置が前記の帯電処理同様に判断しても良い。除電処理が不要の場合はそのまま、試料を取り出しレシピ作成が終了となる。
（除電処理を実施）
除電処理は試料の表面電位がほぼ０Vになるように実行される。除電処理の詳細は、実施例６に説明した通りであるので、説明は省略する。除電処理が終了すると試料を排出し、レシピ作成が終了する。
「自動測長の工程」
次に図２４を用いてレシピを用いた自動測長の手順を示す。
（レシピファイルの読み出しステップ）
本ステップの開始に当たって、まず、オペレータは測長する試料の基本情報を入力する。装置は入力された基本情報を元に、外部サーバより適切なレシピを読み出し、自動測長を開始する。基本情報の入力以降の処理は、測長ＳＥＭがレシピを元に自動的に実行するため、オペレータの手を煩わせることはない。
（帯電制御処理要否の判定ステップ）〜（帯電制御処理の実施ステップ）
帯電処理が必要な場合は、レシピに記録された設定電圧（設定電圧）に従い、帯電制御処理を行う。処理が不要の場合は、アライメントの工程に移動する。
（アライメント）
レシピに記録されているアライメント点の情報を元にアライメントを行い、ステージ座標と試料のパターンの座標との位置関係を補正する。
（測定位置への移動ステップ）
次に、測定位置検索用テンプレートとして記録される座標とSEMの低倍画像を元に測長する場所を探す。測長箇所の位置座標が判明すると、ＳＥＭ制御装置３５はステージ駆動装置を動作させ、試料上の測長箇所が一次電子線の照射領域に位置するようにステージ４０を移動する。
（測長ステップ）
レシピに記録された測定点のテンプレートを元に測長を実施する。結果は前記の（測長の実施）と同様、測長した寸法のみ記憶しても良いが、画像を添付して保存しても良い。
測定が終了したら、ステージ４０は試料を次の測長点へ移動させ、上記と同じ手順で測長を実施する。
（除電処理の要否判定ステップ）
全ての測定が終了し、更に除電処理を行う場合は除電処理を行ってから、試料を排出し、自動測長の工程が終了する。一方、除電処理が不要の場合は、測定終了後そのまま試料を排出し自動測長の工程が終了する。
【００８３】
以上説明したステップを、測長装置にソフトウェア実装ないしハードウェア実装することにより、帯電制御処理を伴った測長が実現可能となる。特に、帯電制御処理または除電処理の要否判断をレシピとして格納しておくことにより、必要のない帯電制御処理または除電処理を測長プロセス全体から省くことが可能となる。これは、測長のスループットを向上する上で効果があり、特に、半導体デバイス製造の量産ラインに測長ＳＥＭを設ける場合には、効果が大きい。上記のソフトウェア実装としては、例えば、帯電制御用のソフトウェアを、図２２に示されるＳＥＭ制御部３５内にメモリその他の外部記憶装置を設けて格納する。ハードウェア実装としては、図２３または２４に示すようなステップを実行させるための専用チップをＳＥＭ制御部３５内に組み込んでおけば良い。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明の帯電制御装置では、高速且つ高精度に試料表面の帯電を制御することができる。そして、本発明の帯電制御装置を半導体ウェハの計測装置に適用した場合は、ウェハ表面の帯電が常に均一化できるので、高精度な測定と高い再現性を実現できる。さらに、ＳＥＭ式検査装置に適用した場合は、ウェハ表面に形成されたパターンを所望の電位に帯電させることが出来るので、電気的な特性不良を高感度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】実施例１の帯電制御装置を搭載した半導体パターン検査装置の構成図。
【図２】実施例１の帯電制御装置の概略図。
【図３】帯電制御装置の電子軌道を説明するための図。
【図４】帯電均一化処理を説明するための図。
【図５】帯電均一化処理を説明するための図。
【図６】帯電モニタを実現する構成図。
【図７】吸収電流による帯電モニタの例。
【図８】本発明で帯電制御処理を行った例。
【図９】実施例２の第２の帯電制御装置を搭載した半導体パターン検査装置の構成。
【図１０】第２の帯電制御ユニットを説明するための図。
【図１１】第２の帯電制御システムを説明するための図。
【図１２】第２の帯電均一化処理を説明するための図。
【図１３】実施例３の第３の帯電制御装置を搭載した半導体パターン検査装置の構成。
【図１４】ＣＮＴ電子銃の概略図。
【図１５】第３の帯電制御装置の構成図。
【図１６】帯電制御時の電子軌道の模式図。
【図１７】第３の帯電制御装置の構成図。
【図１８】実施例３の帯電制御処理を行い、帯電測定を行った例。
【図１９】半導体パターン検査の手順を説明するための図。
【図２０】帯電処理のＧＵＩ画面を説明するための図。
【図２１】帯電計測のＧＵＩ画面を説明するための図。
【図２２】実施例５の帯電制御装置を搭載したCD-SEMの構成図。
【図２３】帯電制御機能を搭載したCD-SEMのレシピ作成手順を示す図。
【図２４】レシピを用いた自動測長の手順を示す図。
【符号の説明】
【００８６】
１…帯電制御筐体、２…ＣＮＴ電子源２、３…引き出し電極、４…帯電制御電極、
５…偏向器、６…ウェハ、７…ウェハホルダ、８…絞り、９…試料室、
１０…筐体制御部、１１…電子銃電源、１２…制御電極電源、１３…静電レンズ、
１４…電流計、１５…電極Ａ、１６…電極Ｂ、１７…絶縁材、１８…グリッドＡ、
１９…金属板、２０…ファラデーカップ、２１…ＥｘＢ偏向器、２２…グリッドＢ、
２３…１次電子、２４…２次電子、２５…反射電子、２６…台、２７…アノード電極、
２８…帯電制御ユニット、２９…帯電制御システム部、３０…筐体移動電源、
３１…ＥｘＢ電源、３２…抵抗、３３…定電圧源、３４…ＳＥＭ筐体、
３５…ＳＥＭ制御部、３６…レンズ制御部、３７…ステージ制御部、
３８…ステージ駆動部、３９…リターディング電源、４０…ステージ、
４１…ＳＥＭ用電子銃電源、４２…ＣＮＴ用電子銃電源、４３…ＣＮＴ電子銃、
４４…画像処理部、４５…画像表示部、４６…検査システム制御部、４７…検出器、
４８…バルブ、４９…試料準備室、５０…対物レンズ、５１…帯電モニタ部、
５２…真空排気システム部、５３…ＡＤコンバータ部、５４…光ファイバ、
５５…ＳＥ電子源、５６…コンデンサレンズＡ、５７…コンデンサレンズＢ、
５８…帯電制御システム部、５９…グリッド、６０…Ｏリング、
６１…ＣＮＴ電子源より放出される電子、６２…ウェハに戻る２次電子、
６３…ウェハから放出される２次電子、６４…電圧導入端子、６５…端子、
６６…被服線、６７…帯電制御装置、６８…画像形成部、６９…ステージ制御部、
７０…ボタンＡ、７１…ボタンＢ、７２…ボタンＣ、７３…入力欄、７４…電圧誤差範囲、
７５…吸収電流の目標値、７６…吸収電流の時間微分の目標値、７７…チェックボックス、
７８…帯電計測箇所、７９…照射箇所マーク、８０…パターンのレイアウト画面、
８１…照射済みの領域、８２…指定した照射領域、８４…アノード電極、
８３…電子ビーム、８５…第１クロスオーバ、８６…絞り板、８７…第２クロスオーバ、８８…、試料８９…位置モニタ用測長装置、９０…Ｚセンサ、９１…偏向器制御電源、
９２…可変減速電源、９３…信号アンプ、９４…描画部、９５…試料像表示部、
９６…入力部、９７…真空ポンプＡ、９８…真空ポンプＢ、９９…真空配管、
１００…真空ポンプコントローラ。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図８】
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