(57)【要約】【課題】画像の振動を低減させることで明瞭な画像を生成することができる画像生成装置を提供する。【解決手段】画像生成装置は、電子銃３、偏向器７、集束レンズ４、及び対物レンズ５を有する電子光学鏡筒１と、ＸＹステージ８の変位を検出する変位検出器１２と、変位検出器１２の出力信号に基づいてＸＹステージ８の位置を特定するステージ位置計測装置１４と、電子光学鏡筒１の振動を検出する加速度計１７と、加速度計１７の出力信号を処理する加速度信号処理装置１８と、偏向器７の動作を制御する偏向制御装置１６を備える。偏向制御装置１６は、加速度信号処理装置１８から出力される第１振動信号を、ステージ位置計測装置から出力される第２振動信号に加算して偏向補正信号を生成し、偏向補正信号に基づいて、偏向器７に荷電粒子線の偏向補正を行わせる。【選択図】図１
2018006338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線で試料を走査しながら、試料から放出された二次電子を検出することで試料の画像を生成する画像生成装置であって、
前記試料が載せられるＸＹステージと、
電子銃、偏向器、集束レンズ、及び対物レンズを有する電子光学鏡筒と、
前記二次電子を検出する二次電子検出器と、
前記ＸＹステージの変位を検出する変位検出器と、
前記変位検出器の出力信号に基づいて前記ＸＹステージの位置を特定する前記ステージ位置計測装置と、
前記電子光学鏡筒の振動を検出する加速度計と、
前記加速度計の出力信号を処理する加速度信号処理装置と、
前記二次電子検出器の出力信号を画像に変換する画像化装置と、
前記偏向器の動作を制御する偏向制御装置と、
前記偏向制御装置及び前記加速度信号処理装置の動作を制御する制御コンピュータを備え、
前記偏向制御装置は、前記加速度信号処理装置から出力される第１振動信号を、前記ステージ位置計測装置から出力される第２振動信号に加算して偏向補正信号を生成し、前記偏向補正信号に基づいて、前記偏向器に前記荷電粒子線の偏向補正を行わせることを特徴とする画像生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像生成装置であって、
前記加速度信号処理装置は、前記加速度計の出力信号をフィルタリングするバンドパスフィルタを有しており、
前記バンドパスフィルタの通過帯域は、前記電子光学鏡筒の振動周波数に基づいて予め設定されていることを特徴とする画像生成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像生成装置であって、
前記制御コンピュータは、
前記荷電粒子線の偏向補正を行わずに生成された試料の第１の画像を前記画像化装置から取得し、
前記第１の画像に対して周波数解析を行って第１の周波数スペクトルを生成し、
前記第２振動信号のみに基づいて前記荷電粒子線の偏向補正を行いながら生成された試料の第２の画像を前記画像化装置から取得し、
前記第２の画像に対して周波数解析を行って第２の周波数スペクトルを生成し、
前記第１の周波数スペクトルから前記第２の周波数スペクトルを減算して周波数ごとに差分を算出し、
前記差分がしきい値よりも大きい周波数帯域を決定し、
前記周波数帯域を前記バンドパスフィルタの通過帯域に設定することを特徴とする画像生成装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像生成装置であって、
前記変位検出器は、前記対物レンズに近接して配置されたリファレンスミラーと、前記ＸＹステージに固定された計測ミラーとを有するレーザ干渉計であることを特徴とする画像生成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像生成装置であって、
前記ステージ位置計測装置と前記偏向制御装置との間に配置されたローパスフィルタをさらに備えており、
前記ローパスフィルタは、前記リファレンスミラーが固定される部材の固有振動数より低い周波数のみを通すように構成されることを特徴とする画像生成装置。
【請求項６】
請求項１に記載の画像生成装置であって、
前記ＸＹステージは、試料を保持する静電チャックを備えていることを特徴とする画像生成装置。
【請求項７】
荷電粒子線を試料に走査しながら、試料から放出された二次電子を検出することで試料の画像を生成する画像生成方法であって、
荷電粒子線の偏向補正を行わずにＸＹステージ上の試料の第１の画像を生成し、
前記第１の画像に対して周波数解析を行って第１の周波数スペクトルを生成し、
前記ＸＹステージの振動を除去する方向に荷電粒子線の偏向補正を行いながら前記ＸＹステージ上の試料の第２の画像を生成し、
前記第２の画像に対して周波数解析を行って第２の周波数スペクトルを生成し、
前記第１の周波数スペクトルから前記第２の周波数スペクトルを減算して周波数ごとに差分を算出し、
前記差分がしきい値よりも大きい周波数帯域を決定し、
前記周波数帯域をバンドパスフィルタの通過帯域に設定し、
電子銃、偏向器、集束レンズ、及び対物レンズを有する電子光学鏡筒の振動を示す第１振動信号を生成し、
前記第１振動信号を前記バンドパスフィルタに通し、
前記ＸＹステージの振動を示す第２振動信号を生成し、
前記バンドパスフィルタを通過した前記第１振動信号を、前記第２振動信号に加算して偏向補正信号を生成し、
前記偏向補正信号に基づいて前記偏向器が荷電粒子線の偏向補正を行いながら、前記ＸＹステージ上の試料に荷電粒子線を走査し、試料から放出された二次電子を検出することで試料の画像を生成することを特徴とする画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハなどの試料の画像を生成する画像生成装置に関し、特にサブミクロン領域の微細パターンの検査をなすパターン検査装置に使用される走査型電子顕微鏡に適用することができる画像生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化が進み、走査型電子顕微鏡は半導体検査に常用されるようになった。しかし近年パターンサイズはますます微細化され、それと共に、パターン検査装置に対する検査精度の要求も年々厳しくなって来ている。パターン検査装置では電子光学鏡筒より荷電粒子線をウェーハへ照射し、得られた二次電子信号を画像化している。その画像と基準画像データやＣＡＤデータとの寸法比較、形状比較等でパターンが正しく形成されたかを評価している。
【０００３】
ナノメータオーダーで微細に形成されたパターンを検査するために、検査用画像のピクセルサイズを小さくするとともに、ノイズの少ない二次電子像を得ることが重要である。このため、ウェーハを支持しているＸＹステージ機構の、ナノメータオーダーの振動やドリフトを抑える必要がある。
【０００４】
通常、パターン検査装置の設置環境は半導体製造装置と同じ環境に置かれている。そのため、床振動や音響振動を、従来技術のパッシブ除振台やアクティブ除振台及び音響吸音材で減衰させることは難しい。このような背景から、撮像時のステージの振動を計測し、ステージの変動量を基に荷電粒子線の照射位置を補正することで、荷電粒子線を正確な位置に照射する方法が提案されている。
【０００５】
また、日本国特開昭６０−１１７７２１号公報（特許文献１）及び日本国特開２００５−１６６５３８号公報（特許文献２）のように、電子光学鏡筒に加速度計を搭載し、加速度計の振動信号を荷電粒子線の照射位置の補正に使用する方法も提案されている。日本国特開２０１４−９３１５３号公報（特許文献３）のように、画像振動から電子光学鏡筒の振動を予測し荷電粒子線の照射位置の補正に使用する方法も提案されている。日本国特開２０１２−１５１０５３号公報（特許文献４）では画像振動の周波数解析手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−１１７７２１号公報
【特許文献２】特開２００５−１６６５３８号公報
【特許文献３】特開２０１４−９３１５３号公報
【特許文献４】特開２０１２−１５１０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献は、電子光学鏡筒の下部と中間部、又は上部に取り付けた２個の加速度計の差分で荷電粒子線の照射位置を補正信号とする方法や、電子光学鏡筒の固有振動数をもとにローパスフィルタ、及びバンドパスフィルタの周波数を決める手法を開示する。しかしながら、電子光学鏡筒の固有振動数のうちのどれが設置環境の外乱に影響されているかを決めることができない。また、設置場所の環境に起因する振動の周波数は大きく変動しないが、振動の大きさは常に変化することが問題となっている。
【０００８】
そこで、本発明は、画像の振動を低減させることで明瞭な画像を生成することができる画像生成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】
【０００９】
本発明の一実施形態では、荷電粒子線で試料を走査しながら、試料から放出された二次電子を検出することで試料の画像を生成する画像生成装置であって、前記試料が載せられるＸＹステージと、電子銃、偏向器、集束レンズ、及び対物レンズを有する電子光学鏡筒と、前記二次電子を検出する二次電子検出器と、前記ＸＹステージの変位を検出する変位検出器と、前記変位検出器の出力信号に基づいて前記ＸＹステージの位置を特定する前記ステージ位置計測装置と、前記電子光学鏡筒の振動を検出する加速度計と、前記加速度計の出力信号を処理する加速度信号処理装置と、前記二次電子検出器の出力信号を画像に変換する画像化装置と、前記偏向器の動作を制御する偏向制御装置と、前記偏向制御装置及び前記加速度信号処理装置の動作を制御する制御コンピュータを備え、前記偏向制御装置は、前記加速度信号処理装置から出力される第１振動信号を、前記ステージ位置計測装置から出力される第２振動信号に加算して偏向補正信号を生成し、前記偏向補正信号に基づいて、前記偏向器に前記荷電粒子線の偏向補正を行わせることを特徴とする。
【００１０】
一実施形態では、前記加速度信号処理装置は、前記加速度計の出力信号をフィルタリングするバンドパスフィルタを有しており、前記バンドパスフィルタの通過帯域は、前記電子光学鏡筒の振動周波数に基づいて予め設定されていることを特徴とする。
一実施形態では、前記制御コンピュータは、前記荷電粒子線の偏向補正を行わずに生成された試料の第１の画像を前記画像化装置から取得し、前記第１の画像に対して周波数解析を行って第１の周波数スペクトルを生成し、前記第２振動信号のみに基づいて前記荷電粒子線の偏向補正を行いながら生成された試料の第２の画像を前記画像化装置から取得し、前記第２の画像に対して周波数解析を行って第２の周波数スペクトルを生成し、前記第１の周波数スペクトルから前記第２の周波数スペクトルを減算して周波数ごとに差分を算出し、前記差分がしきい値よりも大きい周波数帯域を決定し、前記周波数帯域を前記バンドパスフィルタの通過帯域に設定することを特徴とする。
【００１１】
一実施形態では、前記変位検出器は、前記対物レンズに近接して配置されたリファレンスミラーと、前記ＸＹステージに固定された計測ミラーとを有するレーザ干渉計であることを特徴とする。
一実施形態では、前記ステージ位置計測装置と前記偏向制御装置との間に配置されたローパスフィルタをさらに備えており、前記ローパスフィルタは、前記リファレンスミラーが固定される部材の固有振動数より低い周波数のみを通すように構成されることを特徴とする。
一実施形態では、前記ＸＹステージは、試料を保持する静電チャックを備えていることを特徴とする。
【００１２】
一実施形態では、荷電粒子線で試料を走査しながら、試料から放出された二次電子を検出することで試料の画像を生成する画像生成方法であって、荷電粒子線の偏向補正を行わずにＸＹステージ上の試料の第１の画像を生成し、前記第１の画像に対して周波数解析を行って第１の周波数スペクトルを生成し、前記ＸＹステージの振動を除去する方向に荷電粒子線の偏向補正を行いながら前記ＸＹステージ上の試料の第２の画像を生成し、前記第２の画像に対して周波数解析を行って第２の周波数スペクトルを生成し、前記第１の周波数スペクトルから前記第２の周波数スペクトルを減算して周波数ごとに差分を算出し、前記差分がしきい値よりも大きい周波数帯域を決定し、前記周波数帯域をバンドパスフィルタの通過帯域に設定し、電子銃、偏向器、集束レンズ、及び対物レンズを有する電子光学鏡筒の振動を示す第１振動信号を生成し、前記第１振動信号を前記バンドパスフィルタに通し、前記ＸＹステージの振動を示す第２振動信号を生成し、前記バンドパスフィルタを通過した前記第１振動信号を、前記第２振動信号に加算して偏向補正信号を生成し、前記偏向補正信号に基づいて前記偏向器が荷電粒子線の偏向補正を行いながら、前記ＸＹステージ上の試料を荷電粒子線で走査し、試料から放出された二次電子を検出することで試料の画像を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の上記実施形態によれば、画像生成装置の設置環境での床振動や音響振動により試料が置かれているＸＹステージ、及び電子光学鏡筒が加振されても、画像振動を周波数解析することで、補正すべき周波数帯域が特定でき、荷電粒子線の照射位置の偏差が補正される。結果として、生成される画像の振動を低減させ、明瞭な画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、画像生成装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】図２は、偏向制御装置によって偏向補正信号が生成される一実施形態を示す模式図である。
【図３】図３は、バンドパスフィルタの通過帯域を決める工程を説明するフローチャートである。
【図４】図４は、画像生成装置によって得られた第１の画像の例を示す図である。
【図５】図５は、第１の画像の周波数解析結果を表す第１の周波数スペクトルの一例を示す図である。
【図６】図６は、第２の画像の周波数解析結果を表す第２の周波数スペクトルの一例を示す図である。
【図７】図７は、第１の周波数スペクトルから第２の周波数スペクトルを減算することで得られた差分スペクトルの一例を示す図である。
【図８】図８は、加速度計の出力信号の周波数解析結果を示す図である。
【図９】図９は、偏向制御装置によって偏向補正信号が生成される一実施形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、画像生成装置１００の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、画像生成装置１００は、電子光学鏡筒１及び試料チャンバー２を備えている。電子光学鏡筒１は、１次電子からなる荷電粒子線を発する電子銃３と、電子銃３から放出された荷電粒子線を集束する集束レンズ４と、荷電粒子線をＸ方向，Ｙ方向に偏向する偏向器７と、荷電粒子線を試料であるウェーハ６上にフォーカスさせる対物レンズ５を有する。
【００１６】
電子銃３、集束レンズ４、二次電子検出器９、偏向器７、対物レンズ５は、この順に配列している。電子光学鏡筒１の下端は、試料チャンバー２に台座１０を介して連結されている。試料チャンバー２は対物レンズ５の下方に配置されている。試料チャンバー２内には、Ｘ方向，Ｙ方向に可動のＸＹステージ８が配置されている。ウェーハ６は、ウェーハ搬送装置２０によって試料チャンバー２に搬出入されるようになっている。ＸＹステージ８は、静電チャック１３を備えており、ウェーハ６は静電チャック１３によりＸＹステージ８に固定される。
【００１７】
電子銃３から放出された荷電粒子線は集束レンズ４で集束された後に、偏向器７で偏向されつつ対物レンズ５により集束されてウェーハ６の表面に照射される。ウェーハ６に荷電粒子の一次電子が照射されると、ウェーハ６からは二次電子が放出される。二次電子は二次電子検出器９により検出される。
【００１８】
集束レンズ４及び対物レンズ５はレンズ制御装置２２に接続され、このレンズ制御装置２２は制御コンピュータ２３に接続されている。二次電子検出器９は画像化装置１９に接続されている。画像化装置１９は二次電子検出器９の出力信号を画像に変換するように構成される。この画像化装置１９も同様に制御コンピュータ２３に接続されている。偏向器７は、偏向制御装置１６に接続されており、偏向器７の偏向動作は偏向制御装置１６によって制御される。この偏向制御装置１６も同様に制御コンピュータ２３に接続されている。
【００１９】
ＸＹステージ８は、ＸＹステージ制御装置１５に接続されており、ＸＹステージ８の位置はＸＹステージ制御装置１５によって制御される。このＸＹステージ制御装置１５は制御コンピュータ２３に接続されている。ウェーハ搬送装置２０も同様に制御コンピュータ２３に接続されている。レンズ制御装置２２、画像化装置１９、偏向制御装置１６、ＸＹステージ制御装置１５、ウェーハ搬送装置２０の動作は制御コンピュータ２３によって制御される。制御コンピュータ２３は、操作コンピュータ２４に接続されている。
【００２０】
レーザ干渉計１２は、ＸＹステージ８の変位を検出するための変位検出器である。レーザ干渉計１２は、試料チャンバー２内に配置されている。レーザ干渉計１２は、対物レンズ５に近接して配置されたリファレンスミラー１２ａと、ＸＹステージ８に固定された計測ミラー１２ｂを有している。
【００２１】
リファレンスミラー１２ａは、ＸＹステージ８の固有振動数より高く、電子光学鏡筒１の対物レンズ５と同期して振動する位置に取り付けられている。本実施形態では、リファレンスミラー１２ａは、電子光学鏡筒１の下端に固定された、剛体からなる台座１０に設置されている。台座１０は、試料チャンバー２内に位置する露出面を有しており、リファレンスミラー１２ａは、この台座１０の露出面に固定されている。
【００２２】
レファレンスミラー１２ａは、剛性の高い部材である台座１０に固定されており、加えて、ウェーハ６は静電チャック１３で保持されている。従って、ＸＹステージ８の位置情報に不要な成分が含まれないようにすることができる。
【００２３】
計測ミラー１２ｂは被測定物であるウェーハ６と同期して振動し、レーザ光線をウェーハ表面と同じ高さで受けることができる位置に取り付けられている。レーザ干渉計１２は、ステージ位置計測装置１４に接続されている。このステージ位置計測装置１４は、レーザ干渉計１２から出力された変位信号に基づいてＸＹステージ８の位置を特定するように構成されている。ステージ位置計測装置１４は、ＸＹステージ制御装置１５及び偏向制御装置１６に接続されている。
【００２４】
ピクセルサイズ、スキャンサイズ、及びスキャン速度などの偏向設定値は、制御コンピュータ２３から偏向制御装置１６に送られる。偏向制御装置１６は、偏向器７への偏向動作信号を生成するように構成されている。偏向器７は、偏向動作信号に従って動作し、荷電粒子線を偏向させる。
【００２５】
電子光学鏡筒１の上部に取り付けられた加速度計１７は、ＸＹＺ軸に沿った３方向の加速度を測定できる素子でできている。本実施形態では、加速度計１７は、電子光学鏡筒１の頂部に取り付けられている。加速度計１７は加速度信号処理装置１８に接続されており、加速度計１７の出力信号は加速度信号処理装置１８によって処理される。加速度信号処理装置１８は、偏向制御装置１６及び制御コンピュータ２３に接続されている。加速度信号処理装置１８の動作は制御コンピュータ２３によって制御される。
【００２６】
１次電子からなる荷電粒子線の偏向補正は、ウェーハ６の変位を検出するレーザ干渉計１２と、レーザ干渉計１２からの変位信号を処理するステージ位置計測装置１４と、電子光学鏡筒１の振動を測定する加速度計１７と、加速度計１７の出力信号を処理する加速度信号処理装置１８と、荷電粒子線を偏向する偏向器７と、偏向器７の動作を制御する偏向制御装置１６と、制御コンピュータ２３によって実行される。
【００２７】
図２は、偏向制御装置１６によって偏向補正信号が生成される一実施形態を示す模式図である。本実施形態では、加速度信号処理装置１８は、加速度計１７に接続されたバンドパスフィルタ２５と、加速度計１７によって測定された加速度の方向を画像振動の方向に一致させるための補正を加速度計１７の出力信号に行う位相補正回路２６と、加速度計１７によって測定された加速度の大きさを画像振動の大きさに一致させるための補正を加速度計１７の出力信号に行うゲインコントロール回路２７とを備えている。
【００２８】
バンドパスフィルタ２５は、制御コンピュータ２３で指定された通過帯域内の周波数のみを通過させるように構成されている。加速度計１７の出力信号は、加速度信号処理装置１８のバンドパスフィルタ２５、位相補正回路２６、及びゲインコントロール回路２７によって処理される。加速度信号処理装置１８から出力される信号は、電子光学鏡筒１の振動、特に電子光学鏡筒１の上部の振動を示す振動信号である。以下の説明では、加速度信号処理装置１８から出力される信号を第１振動信号という。加速度信号処理装置１８から出力される第１振動信号は、偏向制御部１６に入力される。
【００２９】
ステージ位置計測装置１４から出力される信号は、ＸＹステージ８の位置を特定する信号であるのみならず、ＸＹステージ８の振動を示す振動信号でもある。以下の説明では、ステージ位置計測装置１４から出力される信号を第２振動信号という。ステージ位置計測装置１４から出力される第２振動信号は、第１振動信号と同様に、偏向制御部１６に入力される。
【００３０】
偏向制御部１６は、第１振動信号と第２振動信号とを加算して、偏向補正信号を生成する。偏向制御部１６は、この偏向補正信号を、偏向器７への偏向動作信号から減算することによって、ＸＹステージ８の振動及び電子光学鏡筒１の振動を除去する方向に偏向動作信号を補正する。偏向制御部１６は補正された偏向動作信号を偏向器７に送り、偏向器７は補正された偏向動作信号に従って動作する。すなわち、偏向器７は、偏向補正信号に基づいて荷電粒子線の偏向補正を行いながら、予め指定されたピクセルサイズ、スキャンサイズ、及びスキャン速度で荷電粒子線を偏向させる。
【００３１】
図２は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸のうちの一軸に関する加速度信号処理装置１８を示しているが、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸のうちの他の二軸についても同様の構成を持つ加速度信号処理装置がそれぞれ設けられている。バンドパスフィルタ２５の通過帯域は個別に設定できるようになっている。
【００３２】
図３は、バンドパスフィルタ２５の通過帯域を決める工程を説明するフローチャートである。まず、ウェーハ６上のパターン（例えば、ラインパターン）に荷電粒子線の視野が位置付けられるように、ＸＹステージ８によってウェーハ６を移動させる。偏向制御装置１６は、レーザ干渉計１２からの変位信号を用いた荷電粒子線の照射位置補正を行わない非補正動作モードに設定される（ステップ１）。この非補正動作モードへの設定は、操作コンピュータ２４および制御コンピュータ２３を介して行われる。非補正動作モードでは、偏向制御部１６は、上述した偏向補正信号を生成せず、偏向器７への偏向動作信号を補正しない。従って、荷電粒子線の偏向補正は行われない。
【００３３】
ＸＹステージ８は、パターン位置を所定の距離、例えば０．５μmだけ移動させる（ステップ２）。高倍率で画像取得を行うためにピクセルサイズは０．５nm以下へ設定する。１．５KHz以上の周波数解析が行えるようにスキャン速度及びスキャンサイズを決め、画像生成装置１００はパターンの第１の画像を１枚生成する（ステップ３）。これは、振動源となりうる真空排気用ターボポンプの回転周波数である８００Hzの影響を解析できるようにすることを目的としている。制御コンピュータ２３は、第１の画像を画像化装置１９から取得し、第１の画像に対して一次元の周波数解析を行う（ステップ４）。本実施形態では、一次元の周波数解析は、ＦＦＴ解析（高速フーリエ変換解析）である。
【００３４】
図４は、画像生成装置１００によって得られた第１の画像の例を示す図である。周波数解析は、第１の画像を所定間隔で一方向にスキャンしながら、第１の画像上に現れるパターン２００のエッジの波形形状を周波数および振幅に変換することによって行われる。制御コンピュータ２３は、最も大きな振幅が得られたスキャンラインを含む複数本の（例えば、４０本から５０本の）スキャンラインで得られた複数の周波数スペクトルの平均を算出する。この複数の周波数スペクトルの平均は、第１の画像の周波数解析結果を表す第１の周波数スペクトルである（ステップ５）。図５に、第１の周波数スペクトルの一例を示す。図５に示すように、振動をノイズから区別するために、所定の周波数Ｈ１以下の領域は偏向補正の対象とはされない。
【００３５】
図３に戻り、ステップ２からステップ５までの工程は、所定回数繰り返される（ステップ６）。これは、外乱振動が時間と共に変動するため、１回の周波数解析では外乱の特徴を捉えられないためである。また、画像取得の場所を変えることでパターン自身のラフネスの影響を低減することを目的としている。
【００３６】
次に、偏向制御装置１６は、レーザ干渉計１２からの変位信号を用いた荷電粒子線の照射位置補正を行う補正動作モードに設定される（ステップ７）。この補正動作モードでは、偏向制御部１６は、ステージ位置計測装置１４から出力される第２振動信号のみから偏向補正信号を生成し、偏向器７への偏向動作信号を補正する。従って、ＸＹステージ８の振動を除去する方向への荷電粒子線の偏向補正が行われる。
【００３７】
上記ステップ２，３，４，５，６と同様のステップ８，９，１０，１１，１２が行われる。すなわち、ＸＹステージ８は、パターン位置を所定の距離、例えば０．５μmだけ移動させる（ステップ８）。画像生成装置１００はパターンの第２の画像を生成する（ステップ９）。制御コンピュータ２３は、パターンの第２の画像を画像化装置１９から取得し、第２の画像に対して一次元の周波数解析を行う（ステップ１０）。さらに、制御コンピュータ２３は、第２の画像の周波数解析結果を表す第２の周波数スペクトルを生成する（ステップ１１）。第２の画像の周波数解析結果を表す第２の周波数スペクトルの一例を図６に示す。
【００３８】
ステップ８からステップ１１までの工程は、所定回数繰り返される（ステップ１２）。さらに、制御コンピュータ２３は、第１の周波数スペクトルから第２の周波数スペクトルを減算して周波数ごとに差分を算出し、図７に示すような差分スペクトルを生成する（ステップ１３）。さらに、以下に説明するように、差分スペクトルに基づいてバンドパスフィルタ２５の通過帯域を決定する（ステップ１４）。
【００３９】
図７に示す差分スペクトルに現れている振動成分の周波数は、荷電粒子線の照射位置を補正すべき周波数である。より具体的には、補正スペクトルに現れている振動成分の周波数は、バンドパスフィルタ２５の通過帯域とされる周波数である。この通過帯域内の周波数は、電子光学鏡筒１の上部の振動の周波数に相当するものと推測される。
【００４０】
図７に示すように、画像振動を、外乱以外の他の要因（例えば磁場変動）に起因する振動から区別するために、制御コンピュータ２３は、差分がしきい値Ｔ１よりも大きい周波数帯域を決定し、この決定された周波数帯域をバンドパスフィルタ２５の通過帯域に設定する。差分がしきい値Ｔ１よりも小さい周波数は、偏向補正の対象としない周波数である。図７に示す例では、符号ｆ１で示す周波数帯域が、バンドパスフィルタ２５の通過帯域として選択される。
【００４１】
図８は、加速度計１７の出力信号の周波数解析結果を示す図である。バンドパスフィルタ２５の通過帯域は、図３に示すフローチャートに従って決定された周波数帯域ｆ１である。この周波数帯域ｆ１内の振動成分が偏向補正に使用され、周波数帯域ｆ１以外の周波数での振動成分は、偏向補正には使用されない。例えば、周波数ｆ２での振動成分は画像振動に対する影響が小さいため、補正を行う必要がない振動成分である。
【００４２】
前記プロセスは一方向のスキャンについて行ったが、他の方向スキャンも同様に行う。
【００４３】
以上説明した工程に従ってバンドパスフィルタ２５の通過帯域が決定された後に、ウェーハ６の画像が生成される。画像の生成中、図２に示すように、バンドパスフィルタ２５を備えた加速度信号処理装置１８は、電子光学鏡筒１の振動情報を含む第１振動信号を出力し、ステージ位置計測装置１４は、ＸＹステージ８の振動情報を含む第２振動信号を出力する。偏向制御部１６は、第１振動信号と第２振動信号を加算し、偏向補正信号を生成する。偏向制御部１６は、この偏向補正信号を、偏向器７への偏向動作信号から減算することによって、ＸＹステージ８の振動及び電子光学鏡筒１の振動を除去する方向に偏向動作信号を補正する。偏向器７は、補正された偏向動作信号に従って動作し、荷電粒子線のウェーハ６上での照射位置が補正される。
【００４４】
本実施形態では、加速度計１７の信号をフィルタリングするための一つのバンドパスフィルタ２５が使用されているが、図９に示すように、複数のバンドパスフィルタ２５，２５’を使用してもよい。図９に示す実施形態では、加速度信号処理装置１８は、上述したバンドパスフィルタ２５、位相補正回路２６、及びゲインコントロール回路２７に並列する、バンドパスフィルタ２５’、位相補正回路２６’、及びゲインコントロール回路２７’を備えている。
【００４５】
さらに、図９に示す実施形態では、加速度信号処理装置１８は、ステージ位置計測装置１４の出力信号をフィルタリングするためのローパスフィルタ２８が設けられている。このローパスフィルタ２８は、リファレンスミラー１２ａが固定される部材の固有振動数より低い周波数のみを通すように構成される。ローパスフィルタ２８は、ステージ位置計測装置１４と偏向制御装置１６との間に配置されている。ステージ位置計測装置１４の出力信号は、ローパスフィルタ２８を通過した後、第２振動信号として偏向制御装置１６に入力される。
【００４６】
今まで述べた実施形態によれば、画像生成装置の設置環境での床振動や音響振動により試料が置かれているＸＹステージ８、及び電子光学鏡筒１が加振されても、画像振動を周波数解析することで、補正すべき周波数帯域が特定でき、荷電粒子線の照射位置の偏差が補正される。結果として、生成される画像の振動を低減させ、明瞭な画像を生成することができる。
【００４７】
上述した画像生成装置１００は、試料の検査対象パターン画像を取得し、この検査対象パターン画像を基準パターンやＣＡＤデータなどの基準データとの寸法比較、形状比較等を実行することでパターン検査を行うパターン検査装置に適用することができる。
【００４８】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【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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