(57)【要約】【課題】被検査試料の外周部と中心部とで帯電特性が異なることから、被検査試料外周部と中心部とで同等の検査感度を得ることができない。【解決手段】被検査試料を載置する試料ホルダの外周部に試料カバーを設け、被検査試料の帯電特性にあわせて試料カバーの帯電特性を変更する。これにより、試料外周部と中心部とで均質な帯電状態を形成でき、試料外周部の検査・観察が従来よりも高感度に実現可能となる。【選択図】  図５
2011014414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次荷電粒子線を試料に照射して、当該照射により発生する二次荷電粒子を検出する機能を備えた荷電粒子カラムと、
前記荷電粒子カラムの下部に配置された真空試料室と、
前記試料を載置する試料ホルダを格納し、当該試料の載置された試料ホルダを前記真空試料室へ搬出するための第１の試料交換室と第２の試料交換室とを有し、
前記第１の試料交換室は、第１の試料ホルダを格納し、前記第２の試料交換室は、第２の試料ホルダを格納し、
前記第１の試料ホルダおよび第２の試料ホルダは、試料載置面の周囲に形成された試料カバーを有し、
当該試料カバーの材質は、前記第１の試料ホルダと第２の試料ホルダとで異なることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記試料の種類に応じて、前記第１の試料ホルダないし第２の試料ホルダのいずれを使用するか判定する制御装置を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記試料を前記第１の試料交換室または第２の試料交換室に搬入するための搬入装置を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項３に記載の荷電粒子線装置において、
前記試料の種類に応じて、前記第１の試料交換室または第２の試料交換室のいずれに前記試料を搬入するかを判定する制御装置を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の荷電粒子線装置において、
前記試料カバーが絶縁体により構成されたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
一次荷電粒子線を試料に照射して、当該照射により発生する二次荷電粒子を検出する機能を備えた荷電粒子カラムと、
前記荷電粒子カラムの下部に配置され、前記試料を載置する試料ホルダを格納する真空試料室とを有し、
前記試料ホルダは、試料載置面の周囲に形成された試料カバーを有し、
更に、前記試料カバーの電気特性を調整する手段を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項６に記載の荷電粒子線装置において、
前記試料カバーの電気特性を調整することにより、前記試料周辺部の帯電特性を調整することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項６に記載の荷電粒子線装置において、
前記試料カバーの電気特性を調整する手段として、前記試料カバーに接続された抵抗器とコンデンサと、当該抵抗器とコンデンサに対して電圧を印加する手段とを備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項８に記載の荷電粒子線装置において、
前記抵抗器とコンデンサとは、可変抵抗器および可変容量コンデンサであり、
前記試料の帯電特性に応じて当該可変抵抗器および可変容量コンデンサの設定値を調整する制御装置を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記荷電粒子線装置の制御情報を設定するための画面表示手段を備え、
当該画面表示手段には、前記試料の種類を示す識別情報の入力要求と、前記試料に対して使用する試料ホルダの種類を示す識別情報の入力要求とが表示されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項４に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御装置に対して情報を入力するための画面表示手段を備え、
当該画面表示手段には、前記試料の種類を示す識別情報の入力要求と、前記試料に対して使用する試料交換室の種類を示す識別情報の入力要求とが表示されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記第１の試料ホルダに対応した前記試料の帯電状態を示す第１の帯電マップと、前記第２の試料ホルダに対応した前記試料の帯電状態を示す第２の帯電マップとが表示される画面表示手段を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１３】
請求項８に記載の荷電粒子線装置において、
前記試料ホルダの電気特性に対応した前記試料の帯電状態を示す帯電マップが表示される画面表示手段を備えたことを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、荷電粒子線を試料に照射し、試料から二次的に発生する信号を検出して画像を得る荷電粒子線装置、及び画像に基づき試料の検査を行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスやウェハの検査装置として、真空試料室内に保持された試料に荷電粒子線を照射し、試料から二次的に発生する信号を検出して画像を得る荷電粒子線装置を用いた装置が広く用いられている。検査装置の検査対象である被検査試料に欠陥が存在すると、発生する二次電子の量あるいは状態が変化する。荷電粒子線を応用した検査装置においては、欠陥箇所を含む領域の画像を取得し、正常箇所の画像と比較検査することにより、欠陥箇所を特定している。二次電子信号による画像コントラストは、試料の表面電位に敏感であり、従って、荷電粒子線検査装置は、光学式検査装置では検出できない半導体ウェハの回路パターンに存在する電気特性に関わる欠陥、例えば、短絡，切断，ホールの開口不良といった欠陥（以下、電気的欠陥）を検出することができる。
【０００３】
上記の欠陥検査は比較検査による検出方法であるため、欠陥を検出できるためには、欠陥画像と正常箇所の画像とで、画像コントラスト（以下、電位コントラストと呼ぶ）に差がついている必要がある。従って、電気的欠陥を感度よく検出するためには、観察前あるいは観察中に試料表面を帯電させて、欠陥箇所と正常箇所とで表面電位に差をつけておく必要がある。
【０００４】
ウェハの帯電は一種の緩和現象として進行することが知られている。ウェハを帯電させる場合、ウェハ直上に設置された帯電制御電極と称される電極に正または負の電圧を印加し、その状態でウェハに荷電粒子線を照射する。ウェハから発生した二次電子は、制御電極に印加される電圧が正の場合は制御電極に吸収され、制御電極に印加される電圧が負の場合はウェハへ戻されるため、制御電極への印加電圧の極性に応じて、電子の欠乏状態あるいは電子が過剰な状態がウェハ上に形成される。その結果、帯電制御電極への印加電圧の極性に応じて、ウェハを正ないし負の所望の値に帯電させることができる。どちらの極性に帯電させる場合も、ウェハ表面電圧が帯電制御電極の電圧に近づく方向に帯電するため、制御電圧に概ね等しい電圧までウェハが帯電したところで入射電子とウェハから発生する電子とがバランスし、ウェハの表面電圧が安定する。
【０００５】
被検査試料の帯電方法について各種の手法が開発されているが、基本的には上述の原理に基づいて帯電状態を形成している。例えば、特開２００６−２３４７８９号公報（特許文献１）には、検査用ビームとは別の電子源（フラッドガン）から被検査試料に電子線を予備照射し、検査用ビームの照射前に試料を帯電させる発明が開示されている。
【０００６】
半導体ウェハ上の回路パターンに存在する欠陥は、製造プロセスの都合上、ウェハの最外周から数１０mmの範囲（以下、ウェハ外周部と呼ぶ）に集中する場合が多い。従って、このウェハ外周部を高精度に検査することが必要とされる。ところが、ウェハ端部は、ウェハと真空（あるいは大気）との境界面であり、境界面に電界（以下、周辺電界）が形成される。この周辺電界の歪みにより試料に照射される荷電粒子線が曲げられて画像のひずみや位置ずれが起こる。
【０００７】
図１９には、前記フラッドガンを用いる方法でウェハを帯電させた場合に発生するウェハ端部の周辺電界形成メカニズムを模式的に示した。図１９（ａ）が正帯電、図１９（ｂ）が負帯電にそれぞれ対応する。荷電粒子線顕微鏡においては、ウェハ端部の保護のために、通常、ウェハホルダ１９０２の直径はウェハの直径よりも大きく設計される。よって、ウェハを帯電するために照射される照射電子線１９０１の一部はウェハ外側のウェハホルダ周縁部１９０７にも照射される。ところがウェハホルダは通常は金属製であるため、電位差が生じると電流が流れてしまい、ウェハホルダ周縁部には電位変動が起こらない。
【０００８】
制御電極１９０４にウェハ１９０３に対して正の電圧１９０６が印加される場合（図１９（ａ））、ウェハからは二次電子１９０５が発生して正極性に帯電する。一方、ウェハ外側のウェハホルダ周縁部１９０７は電位が変化しないため、ウェハホルダ周縁部１９０７は、正極性に帯電したウェハに対して相対的に負電位となる。その結果、ウェハホルダから発生する二次電子１９０８の一部がウェハ外周部１９０９へ供給され、外周部１９０９の正帯電は弱められる。
【０００９】
制御電極１９０４に、ウェハ１９０３に対して負の電圧１９１０が印加される場合（図１９（ｂ））、ウェハから発生する二次電子１９０５がウェハ自身へ戻され、ウェハが負極性に帯電する。一方、ウェハホルダ周縁部１９０７は電位が変化しないため、ウェハホルダ周縁部１９０７は負極製に帯電したウェハに対して相対的に正電位となる。その結果、ウェハ外周部１９０９へ戻ってきた二次電子ないしウェハ外周部で発生した二次電子１９１１の一部がウェハホルダ周縁部１９０９へ供給され、ウェハ外周部１９０９の負帯電が弱められる。これらの結果から、ウェハ外周部の帯電電位は、ウェハ中心部の帯電電位と異なることになる。
【００１０】
このような周辺電界の効果を抑制する方法として、特開２００４−２３５１４９（特許文献２）には、ウェハを保持するウェハホルダの外側（以下、ウェハホルダ周縁部）にリング状の導電部材を配置し、検査ビームの照射中に導電部材に直流電圧を印加して、ウェハ外周部へ入射する電子ビームに対する電界ひずみの影響を低減する技術が開示されている。本文献に開示される発明は、帯電制御というよりはむしろ、ウェハ端部に形成される周辺電界の勾配をリング状導電部材に印加する電位で緩和し、検査ビームが試料表面にきちんと到達できるようにすることを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−２３４７８９号公報
【特許文献２】特開２００４−２３５１４９号公報（対応米国特許６９０３３３８号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
荷電粒子線検査装置においては、上記の通り、ウェハ端部の検査性能が重要である。このため、ウェハ端部に対してもウェハ中央部と同様な帯電状態を形成することが求められる。しかしながら、従来の予備帯電手法では、ウェハ全面を均一に帯電させることは困難である。例えば、特許文献２に記載されるような、ウェハの外側に配置した部材に直流電圧を印加するような手法を予備帯電に適用しても、均一な帯電を形成することは困難である。以下、図２０（ａ）（ｂ）を用いてその理由について説明する。
【００１３】
今、図１９（ａ）（ｂ）に示されるウェハの外周部に、絶縁材２００２を介して電極２００１を配置し、帯電制御電極と同じ電位を印加すると考える。図２０（ａ）には、正帯電の場合についてこれを示している。この場合、図１９（ａ）に示されるようなウェハホルダ周辺部１９０７から発生する二次電子は、二次電子１９０８と１９０８′に分散してウェハ端部１９０９および電極２００１にそれぞれ到達するため、図１９（ａ）に示されるような正帯電が弱められる効果は抑制されると考えられる。同様に負帯電の場合も、電極２００１に印加された負電位が形成する負の電界により、ウェハホルダ周辺部１９０７の正帯電が形成する正の電界は中和されるため、図１９（ｂ）に示されるような負帯電が弱められる効果は抑制されると考えられる。
【００１４】
ところで、ウェハの帯電は、ウェハに発生した二次電子と帯電制御電極が形成する電界２００３およびウェハの電気特性とが複雑に相互作用しながら進行する現象である。したがって、ウェハ中心部と外周部で均一な帯電状態を形成するためには、ウェハ中心部と周辺部とになるべく同じ帯電形成環境を形成することにより帯電状態を形成することが望ましい。ところが、図２０（ｂ）に示されるように、ウェハ外周部に配置した電極２００１に最終的なウェハ電位にほぼ等しい電圧を印加すると、帯電初期はウェハの帯電量が少ないためにウェハ端部に形成される電界分布はウェハ中心部に形成される電界分布と異なり、従って、ウェハ中心部と外周部で同じ帯電状態を形成することが困難である。
【００１５】
理論的には、電極２００１への印加電圧を適当な値に制御すれば、ウェハ中心部の帯電電位と周辺部の帯電電位が同じになるように制御することも可能かもしれないが、ウェハ上に形成される電界分布自体、現在のウェハの帯電電位と制御電極への印加電圧とのバランスで決まるものであり、帯電の進行とともに時々刻々変動する。したがって、電極２００１への最適な印加電圧は、帯電の進行に合わせて変動させる必要があり、このような複雑な印加電圧の波形を算出することは極めて困難である。
【００１６】
加えて、帯電特性が異なるウェハを検査するという困難がある。検査装置の場合、半導体デバイスの製造ラインを流れてくる多種多様なウェハを検査する必要があり、これらのウェハは、基板上に形成された回路パターンや配線材料あるいは基板材料など、各種の原因により、微妙に帯電特性が異なっている。このような多種多様な帯電特性を持つウェハに対していちいち上記の印加電圧波形の最適値を算出することは煩雑であり、実質的に不可能と言わざるを得ない。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、ウェハ外周部とウェハ中心部を実質的に均一に帯電させることが可能な荷電粒子線検査装置を提供することにある。更にまた、ウェハの種類が変わっても、ウェハ外周部とウェハ中心部を実質的に均一に帯電させることが可能な荷電粒子線検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明においては、一次荷電粒子線を被検査試料に照射して、当該照射により発生する二次荷電粒子を検出して画像化し、当該画像を用いて被検査試料を検査する荷電粒子線装置において、当該被検査試料の周囲に、ウェハとほぼ同様の帯電特性を持つ部材を配置することにより、ウェハ周辺部とウェハ中央部とで実質的に同質の帯電形成環境を形成する。この帯電特性部材は、電気的にウェハホルダと同電位に置かれる。以降、本明細書では、上記の帯電特性部材を試料カバーと呼ぶことにする。
【００１９】
更に、多種多様なウェハに対応するため、本発明においては、試料カバーの電気特性をウェハに応じて変更する点を特徴とする。これにより、ウェハの種類が変わっても、ウェハ外周部とウェハ中心部を実質的に均一に帯電させることが可能な荷電粒子線検査装置を提供することが可能となる。
【００２０】
試料カバーの電気特性をウェハに応じて変更する機能を装置実装する方法は各種あるが、詳細は実施例で説明する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ウェハ外周部もウェハ中心部と同等の検査性能を持つ電子線ウェハ検査装置及びウェハ外周部もウェハ中心部と同等の検査性能を持つ電子線ウェハ検査方法を提供することができる。ウェハ外周部の検査可能領域が拡大することにより、半導体デバイス製造の歩留まり向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１の荷電粒子線検査装置の荷電粒子カラムおよび真空試料室内の内部構成を示す図。
【図２】実施例１の荷電粒子線検査装置の予備帯電装置の内部構成を示す図。
【図３】実施例１の荷電粒子線検査装置の全体構成を示す上面図。
【図４】ウェハホルダ上で試料カバーの配置を示す上面図。
【図５】実施例１の荷電粒子線検査装置の効果を示す図。
【図６】実施例１の荷電粒子線検査装置のウェハホルダ選択フローの構成例。
【図７】実施例１の荷電粒子線検査装置の試料ホルダを選択する操作画面の一例。
【図８】（ａ）（ｂ）実施例１の荷電粒子線検査装置の帯電マップ表示画面の一例。
【図９】実施例１の荷電粒子線検査装置のウェハホルダ選択フローの構成例。
【図１０】（ａ）（ｂ）実施例１の荷電粒子線検査装置の吸収電流マップ表示画面の一例。
【図１１】実施例２の荷電粒子線検査装置のウェハホルダ選択フローの構成例。
【図１２】（ａ）（ｂ）実施例２の荷電粒子線検査装置のコントラストマップ表示画面の一例。
【図１３】実施例３の荷電粒子線検査装置の全体構成を示す上面図。
【図１４】実施例３の荷電粒子線検査装置の試料ホルダ断面を示す模式図。
【図１５】実施例３の荷電粒子線検査装置の試料カバーの電気特性調整フローの構成例。
【図１６】（ａ）（ｂ）試料カバーの電気特性を調整する操作画面の構成例。
【図１７】実施例３の試料カバーの電気特性調整フローの別の構成例。
【図１８】実施例３の試料カバーの電気特性調整フローの別の構成例。
【図１９】（ａ）（ｂ）従来の正帯電・負帯電の問題点を説明する模式図。
【図２０】（ａ）（ｂ）ウェハ外周電極による帯電形成方法の問題点を説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に基づき、本発明の具体構成例について説明する。
【００２４】
（実施例１）
実施例１では、試料カバーをウェハに応じて変更する機能を、ウェハに応じてウェハホルダを変更することで実現した荷電粒子線装置について説明する。本実施例の荷電粒子線装置は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた検査装置である。まず初めに、図１〜図３を用いて、本実施例の荷電粒子線装置のハードウェア構成について説明する。
【００２５】
初めに、図１を用いて走査電子顕微鏡部の内部構成について説明する。図では、主要な構成のみ示しており、ステージ駆動部，真空排気系，予備排気室，操作部などは省略して示している。
【００２６】
ＳＥＭ用電子銃１０１より、１次電子線１０２が放出される。前記電子線は、ビーム制限絞り１０３及び１個あるいは複数個の集束レンズ１０４により集束される。前記１次電子線１０２は、対物レンズ１０５によりウェハ１０６上にフォーカスされ、偏向器１０７により第一の領域を走査される。その結果、ウェハから発生した二次電子と反射電子の両方あるいは一方からなる信号電子１０８は信号電子検出器１０９により検出される。前記１次電子線１０２は、必要に応じてブランカ１１０により偏向され、ウェハ上から退避する。この時、前記プローブはファラデーカップ１１１内に照射され、１次電子線１０２の電流量を計測することができる。前記信号電子検出器１０９は、検出した信号電子１０８の数あるいはエネルギーに応じた量の電気信号に変換し、信号処理部１１２へ伝送する。前記電気信号は信号処理部１１２にて第一の画像に変換され、第一の画像メモリ１１３に保存される。同様に第二の領域から発生した信号電子により、第二の画像が形成され、第二の画像メモリ１１４に保存される。比較演算部１１５にて第一の画像と第二の画像とが比較され、差画像が作られる。欠陥判定部１１６は前記差画像から、欠陥かそうでないかを判定する。予備帯電用電子源１１７は、ＳＥＭ用電子銃１０１とは別に設けられ、前記電子源１１７とウェハ１０６の間に制御電極１１８を持つ。ウェハ１０６の表面電位は表面電位計１１９により計測する。ウェハ１０６はウェハホルダ１２０上に配置された静電吸着板１２１に保持され、移動ステージ１２２により移動する。移動の範囲は、前記ウェハ１０６内の全領域に前記１次電子線１０２が照射できるよう、さらに前記ウェハ１０６内の全領域に前記予備帯電用電子源１１７からの電子ビームが照射できるよう、かつ前記ウェハ１０６内の全領域または一部を表面電位計１１９が計測できるように定まる。電子線の通過する領域は真空容器１２３により封じられていて、真空排気系によって高真空が保たれている。以上で述べた走査電子顕微鏡部は、中央制御部１２４が指令を出し、制御電源１２５から供給される電気信号により行われる。図では１次電子線１０２と予備帯電用電子源１１７がそれぞれ異なる部分に電子を照射する構成を示しているが、同一の場所を照射する構成であっても本発明の効果に変わりはない。
【００２７】
本実施例の荷電粒子線装置は、ウェハの試料室への搬送経路上に、ウェハを帯電させるための予備帯電機構を備えている。図２には、予備帯電機構の詳細を示す。ウェハ２０１の上方に配置された予備帯電用電子源２０２から、面状の電子ビーム２０３を取り出す。面状の電子ビームとなるのは、電子レンズによるフォーカス機構がないためであり、電子ビーム２０３はウェハ２０１上で１０mm〜３０mm程度の広がりをもつ。図２に示す電子源２０２は陰極２０４とグリッド２０５とを含み、カソード電源２０６から供給される陰極電圧が電子ビーム２０３の加速を定め、グリッド電源２０７から供給されるグリッド電圧が電子ビーム２０３の電流量を定める。ウェハ２０１上での電子ビーム２０３のエネルギー（以下、照射エネルギー）は、ウェハ２０１を保持する静電吸着板２０８を搭載したウェハホルダ２０９にウェハホルダ用電源２１０から印加されるホルダ電圧と陰極電圧との差分で定まる。照射エネルギーは０ｅＶ〜５ｋｅＶの間で調節できる。予備帯電用電子源２０２とウェハ２０１の間には制御電極２１１が配置されている。制御電極２１１には、制御電極電源２１２から供給される制御電極電圧（以下、制御電圧）が印加される。制御電圧は、ウェハ２０１に対して正負両極性を取ることができ、その大きさも可変できる。ウェハ２０１に入射する電流量は吸収電流計２１３により計測される。
【００２８】
図３には、本実施例の荷電粒子線装置の全体構成の上面図を示す。本実施例の荷電粒子線装置には検査対象のウェハ３０３が収められたウェハポッド３０４が取り付けられる。前記ウェハ３０３は、搬送アーム３０５によって前記ウェハポッド３０４から取り出され、予備排気室３０６へ搬入される。予備排気室３０６には複数個のウェハホルダが配置されている。図３には、第１の試料カバーを備えた第１の試料ホルダ（ウェハホルダＡ）３０７，第２の試料カバーを備えた第２の試料ホルダ（ウェハホルダＢ）３０８，第３の試料カバーを備えた第３の試料ホルダ（ウェハホルダＣ）３０９の３個のホルダを備える構成について示す。本実施例の荷電粒子線装置には、オペレータが各種の制御条件を入力するための操作画面３０１と操作キーボード３０２が設けられており、設定された条件に従って、装置がウェハホルダの一つ（ここでは３０７とする）を自動的に選択する機能を有する。詳細は後述する。
【００２９】
ウェハの搬送先となるウェハホルダが決定されると、ウェハ３０３は搬送アーム３０５によりウェハホルダ３０７上に移送され、予備排気後に試料室３１１へ移動する。試料室３１１内では、ウェハ３０３はウェハホルダ３０７に保持され、ウェハホルダ３０７は試料ステージ３１０に保持される。試料室３１１上には、一次荷電粒子線を被検査試料に照射して、当該照射により発生する二次荷電粒子を二次荷電粒子信号として検出する機能を備えた荷電粒子カラム３１２が設けられている。本実施例においては、荷電粒子カラム３１２は、ＳＥＭ鏡筒である。ウェハ３０３は荷電粒子カラム３１２の下で画像取得され、画像処理装置３１３により欠陥検査が行われる。画像処理装置３１３には、図１に示す比較演算部１１５と欠陥判定部１１６とが機能実装されており、ハードウェア実装（比較演算部用と欠陥判定部用のプロセッサを独立に設ける）される場合もあれば、ソフトウェア実装（汎用のプロセッサを設けて、比較演算部用のプログラムと欠陥判定部用のプログラムを汎用プロセッサに実行させる）場合もある。本荷電粒子線装置は、装置オペレータが操作画面３０１とキーボード３０２を介して中央制御部３１４に指示を送ることによりその動作が制御される。あるいは、中央制御部３１４が予め記憶しているプログラムに従い、装置を制御する。
【００３０】
予備帯電が実行される場合の移動ステージの動きを図４に示す。図では、ウェハが移動せずに予備帯電ビームがウェハ上を移動するように示しているが、本実施例では、固定された予備帯電ビームに対し、ウェハが移動ステージにより移動するものと考える。ウェハ４０１はウェハホルダ４０２に保持され、予備帯電ビームの照射スポット４０３の下を矢印の順に移動する。部材４０４は試料カバーであり、図５で詳細に説明する。試料カバー４０４の大きさは、予備帯電ビームの照射スポット４０３の広がり程度あれば十分である。この部材が、予備帯電中にウェハと等価な役割を果たすため、ウェハ外周部の予備帯電はウェハ中心部と同等になる。
【００３１】
図５に、ウェハの周辺部と中央部およびウェハホルダの断面を模式的に示す。ウェハホルダ５０１には静電吸着板５０２が固定され、静電吸着板５０２にウェハ５０３が保持される。ウェハ５０３の外側には適当な静電容量と電気抵抗を持つ試料カバー５０４が配置される。本実施例では、試料カバーの材料は、帯電特性がウェハとほぼ等しくなるように予めテストされたものが使用されているものとする。また、試料カバーの材料は、図３に示す試料ホルダ３０７〜３０９で異なっているものとする。試料カバーの材料としては何を用いてもよいが、ウェハの材料であるシリコンが使用される場合が多い。ただし、電気抵抗と静電容量をウェハにあわせて適当に調整するために、金属，酸化物あるいは窒化物などの不純物が添加されている。不純物元素を添加する以外に、シリコン上に適当な元素の膜を形成してもよい。あるいは、シリコン上にウェハと同様なライン＆スペースやプラグなどのパターンが形成された部材を試料カバーとして使用してもよい。もちろん、目的とする帯電特性が得られる限り、シリコン単体を試料カバーの材料としてもよい。
【００３２】
ウェハ外周部５０５を予備帯電する時は、前記試料カバー５０４にも予備帯電ビーム５０７が当たるように予備帯電する。図２に示したように、制御電極５０８には、制御電極用電源５１２が、ウェハホルダ５０１には、ウェハホルダ用電源５１１が接続されており、ウェハホルダと試料カバーは、電気的には同電位である。予備帯電ビーム５０７を照射した結果としてウェハホルダに流れ込む電流（吸収電流）は、吸収電流計５１０により計測される。試料カバー５０４の帯電特性がウェハとほぼ同等であり、かつ試料カバーに印加される電位がウェハホルダに印加される電位と等しいため、試料カバー５０４には、予備帯電ビーム５０７により、ウェハ５０３と同程度の帯電電圧が発生し、ウェハの帯電の進行に追随して変化する。これにより、ウェハ上に形成される電位分布５０９がウェハ外周部と中央部とでほぼ均質になり、よってウェハ外周部５０５とウェハ中心部５０６とで同じ帯電電圧を得ることができる。
【００３３】
装置が備えておくべきウェハホルダの数は限定されないが、ウェハの材質や工程に対応できるだけ多く用意しておく。例えば、絶縁膜の厚みが厚いウェハや、表面に形成された回路パターンの導電性が低い工程のウェハでは、部材として抵抗値が大きいものを選び、絶縁膜の厚みが薄いウェハや、表面に形成された回路パターンの導電性が低い工程のウェハでは、部材として抵抗値が小さいものを選べばよい。
【００３４】
次に、適当なウェハホルダの選択方法について述べる。この方法は、検査レシピの作成手順の中に含まれる。図６にそのフローを示す。検査するウェハの工程や材料に応じて用いるウェハホルダを適切に選び、選択の可否を帯電電位または吸収電流のウェハ面内ばらつきに基づき判定する。また、図３で説明したとおり、本実施例の荷電粒子線装置は複数種類のウェハホルダを備えており、本実施例では、ウェハホルダ選択の初期値がウェハホルダＡに設定されるものとする。
【００３５】
検査レシピの設定途上で、ウェハホルダの選択画面が呼び出されると、図６のステップ６０１に示されるウェハホルダの選択ステップが実行される。この作業は、通常は、レシピ設定画面で入力されたウェハ上のプラグや配線材料などの情報をもとに装置が自動設定するが、装置オペレータがマニュアル入力する場合もある。設定の結果、ウェハホルダＡが選択されたとする。ステップ６０２では、ウェハホルダＡにウェハがロードされる。ステップ６０３では、照射電流量，制御電圧，予備帯電範囲，ステージの連続移動速度，ステージの連続移動経路など、予備帯電条件が入力される。ステップ６０４にて予備帯電が実施される。ステップ６０２，６０３，６０４の指示及び入力は、装置オペレータにより操作画面３０１とキーボード３０２を介して行われるが、事前に定めたプログラムにより中央制御部３１４が自動で行う場合もある。
【００３６】
予備帯電の終了後、ステップ６０５にて表面電位計を使用してウェハ内の帯電電圧分布を取得する。分布を取得する方法は、表面電位計１１９以外であってもウェハ表面の電圧を知る方法であれば制限はしない。また、ウェハ内の電圧分布は、ウェハ外周部を含んでいれば数点であっても良いし、ウェハ中心部の帯電電圧が既知であれば、ウェハ外周部の一点でも良い。この分布測定を行った結果、ウェハ外周部の帯電電圧がウェハ中心部と帯電電圧とのずれが別途定められた許容値よりも大きかったとする。この場合、中央制御部３１４は、ステップ６０６の判定においてウェハ外周部の帯電が最適でないと判断し、ステップ６０７でウェハを装置外へ搬出する。装置オペレータは、再度ステップ６０１にてウェハホルダを選択する。ここでは、ウェハホルダＢを選択したとする。ステップ６０２、６０３，６０４，６０５を経て再度の予備帯電と再度の分布測定の結果、許容値以内にずれが収まったとすれば、ステップ６０６の判定においてウェハ外周部の帯電が最適であると判断し、ウェハホルダＢが適切なホルダであると中央制御部３１４は判断する（ステップ６０８）。工程の異なるウェハを検査する場合、上記選択方法を実施した結果、ウェハホルダＣが選択されることもある。どのウェハホルダも許容値以内に収まることができなかった場合は、中央制御部３１４はエラーと判断し、レシピ作成作業を終了する。
【００３７】
ステップ６０１でウェハホルダをマニュアル設定する場合に、操作画面３０１に表示される画面の一例を図７に示す。オペレータは操作画面のウェハロードタブ７０１を選択したのちに、ホルダ種を定めるプルダウンメニュー７０２からウェハホルダＡを選ぶ。検査するウェハ７０３をウェハポッド７０４内から選択し、ウェハ搬入ボタン７０５を押す。設定された情報は、図１の中央制御部１２４に送信される。
【００３８】
図８（ａ）および（ｂ）には、ステップ６０５の電位測定の実行時に操作画面３０１上に表示される画面の一例を示す。図８（ａ）はウェハ中心部と帯電電圧とのずれが許容値よりも大きかった場合をあらわし、図８（ｂ）はウェハ中心部と帯電電圧とのずれが許容値よりも小さかった場合をあらわす。ステップ６０４の予備帯電実施後、操作画面は図８（ａ）ないし図８（ｂ）に示される画面（帯電計測タブ８０１により示される画面）に遷移する。この時点では、帯電マップ８０５には何も表示されない。ホルダ自動判定の基準パラメータを設定するパラメータ設定手段８０４にて、電圧ばらつきを基準にすることを指定し、許容電圧を予め入力しておく。図８では３Ｖとしてある。次に、帯電計測の開始ボタン／中止ボタンから開始ボタン８０２を押し、ウェハ内の帯電電圧計測を開始する。
【００３９】
計測終了後、結果表示ボタン８０３から電圧マップ表示ボタンを選んで押すと、左側のマップ８０５にウェハ内の帯電電圧を示す等電位線が表示される。図８（ａ）の場合、帯電電圧のウェハ面内ばらつきが設定した許容電圧３.０Ｖよりも大きいので、図６のステップ６０６でウェハホルダが不適切であると判定され、ウェハは搬出され別のウェハホルダが選択される。図８（ｂ）のように許容電圧ばらつき以内に測定結果が収まった時には、ウェハホルダは適切であると判定され、ウェハホルダの選択フローは終了する。以上で本レシピでの使用ホルダが決定され、次のレシピ作成フローへ進む。
【００４０】
次に、図６のステップ６０５で、ホルダ自動判定の基準パラメータとして吸収電流が設定された場合のフローについて説明する。
【００４１】
検査レシピの設定途上でウェハホルダの選択画面が呼び出され、図９に示すウェハホルダ選択フローが呼び出されたものとする。ステップ９０１にて、ウェハホルダＡを選択したとする。ウェハホルダ選択の方法は図７に従う。ウェハホルダＡを使用しステップ９０２にてウェハをロードする。ステップ９０３にて照射電流量，制御電圧，予備帯電範囲，ステージの連続移動速度，ステージの連続移動経路など、予備帯電条件を入力する。ステップ９０４にて予備帯電を実施し、プリチャージ中の吸収電流値を記憶する。予備帯電の終了後、ステップ９０５にて測定した吸収電流のばらつきと、別途定められた許容値の大小を比較する。吸収電流のばらつきが許容値よりも大きかったとする。この場合、ステップ９０５の判定においてウェハ外周部の帯電が最適でないと判断し、ステップ９０６でウェハを装置外へ搬出し、再度ステップ９０１にてウェハホルダを選択する。ここでは、ウェハホルダＢを選択したとする。ステップ９０２，９０３，９０４を経て再度判定の結果、許容値以内にばらつきが収まったとすれば、ステップ９０５の判定においてウェハ外周部の帯電が最適であると判断し、ウェハホルダＢが適切なホルダであると決定する（ステップ９０７）。
【００４２】
吸収電流ばらつきの判定を行う操作画面を図１０に示す。図１０（ａ）は吸収電流のばらつきが許容値よりも大きかった場合をあらわし、図１０（ｂ）は吸収電流のばらつきが許容値よりも小さかった場合をあらわす。予備帯電実施後、帯電計測タブ１００１を選択する。ホルダ判定基準として、吸収電流ばらつきを基準にすることを１００３にて指定し、許容電流ばらつきを予め入力しておく。図８中では１μＡとしてある。電流マップ表示ボタン１００２を押すと、左側のマップ１００４にウェハ内の吸収電流分布を示す図が表示される。図１０（ａ）のように許容電流ばらつき以上に測定結果がばらついた時には、ウェハホルダが不適切であるとして、ウェハを搬出して別のウェハホルダを選択する。図１０（ｂ）のように許容電流ばらつき以内に測定結果が収まった時には、ウェハホルダが適切であるとして本レシピでの使用ホルダを決定し、次のレシピ作成フローへ進む。
【００４３】
吸収電流値は、ウェハ帯電そのものではなくあくまで帯電状態をある程度反映している量である。よって本来は、図８で述べた帯電電位を判定に用いる方法が望ましい。ただし、以下の２通りの利点がある。一つは帯電状態の経時緩和に左右されない計測ができる点である。予備帯電後の表面電位の経時緩和が大きいウェハの場合、ステップ６０５での帯電電位測定中に電圧が変動してしまい、正確な帯電マップが取得できない。吸収電流値は予備帯電している瞬間の値であり経時緩和に左右されないため、予備帯電時の帯電状態を反映した正確な帯電マップを取得することが可能である。二つ目には、帯電電圧を計測する場合に比べてウェハホルダ決定までの時間が短縮される点である。帯電電位を計測する場合、図６ないし図８のステップ６０５の実行に時間を要する。一方、吸収電流測定は予備帯電と同時に実行できるため、予備帯電ステップと帯電状態の計測ステップを分ける必要が無い。かつ、電流測定であるため計測時間も非常に短くてすむ。従って、ウェハホルダ決定までの時間が短縮される。本実施例の荷電粒子線装置は両方の判定手段を備えることで、正確さを重視したレシピ設定モード（帯電電位を計測することでウェハホルダ判定）と、帯電状態の経時変化が大きなウェハに対応できるレシピ設定モード（吸収電流を計測してウェハホルダ判定）の２つが使い分けられることが可能になる。
【００４４】
以上の説明は、予備帯電機構を備えた荷電粒子線装置を用いて行ったが、試料カバーとウェハホルダは一体として試料室内に搬送されるため、本実施例の帯電制御機構は検査画像取得用の一次荷電粒子線を用いて帯電制御を行う荷電粒子線装置に対しても適用可能である。また、本実施例の帯電制御方法は、イオンビーム加工装置やヘリウムイオン顕微鏡を用いた検査装置についても適用可能である。更には、ウェハ検査装置のみならず、荷電粒子線顕微鏡を用いた測長装置や観測装置についても適用可能である。以上、本実施例の帯電制御機構により、ウェハ外周部もウェハ中心部と同等の検査性能ないし観測性能を持つ荷電粒子線装置が実現される。
【００４５】
（実施例２）
実施例１では、帯電電位ないし吸収電流の実測値を用いてウェハホルダの適否を判定する荷電粒子線装置について説明したが、実施例２では、予備帯電後の荷電粒子線画像を用いてウェハホルダを判定する機能を備えた荷電粒子線装置について説明する。なお、本実施例の装置のハードウェハ構成は、実施例１で説明した構成とほぼ同様であるので説明は省略し、相違点のみを説明する。
【００４６】
本実施例の荷電粒子線装置は、ウェハ中心部とウェハ外周部の画像コントラストを比較し、別途定められた許容値よりも違いが大きければ、ウェハホルダを変更する。図１１にそのフローを示す。ステップ１１０１にて、ウェハホルダＡを選択したとする。ウェハホルダ選択の方法は図７に従う。ウェハホルダＡ使用しステップ１１０２にてウェハをロードする。ステップ１１０３にて照射電流量，制御電圧，予備帯電範囲，ステージの連続移動速度，ステージの連続移動経路など、予備帯電条件を入力する。ステップ１１０４にて予備帯電を実施する。
【００４７】
予備帯電の終了後、ステップ１１０５にてウェハ外周部から中心部に向かってウェハの半径方向に沿ってＳＥＭ画像を取得し、画像コントラストを算出する。画像コントラストは、取得した一枚のＳＥＭ画像に含まれる特徴的な第一の部位の平均輝度と、特徴的な第二の部位の平均輝度の差を計算することにより求められる。すなわち、画像コントラストとは、取得したＳＥＭ画像内の異なる二箇所の部分の輝度の差である。計算は、図１の中央制御部１２４により実施される。
【００４８】
前記画像を取得する場所は、ウェハ外周部とウェハ中心部を含んでいれば数点であっても良いし、ウェハ中心部の画像が既知であれば、ウェハ外周部の一点でも良い。ステップ１１０６にて、上記数点で取得した画像の画像コントラストのばらつきを計算する。一点のみで画像取得する場合は、その点の画像コントラストと、既知のウェハ中心部画像のコントラストとの差を計算する。計算したコントラストのばらつきあるいは差を、別途定められたばらつき許容値と比較する。前記ばらつきあるいは差が許容値よりも大きかったとする。この場合、図１の中央制御部１２４は、ステップ１１０６の判定においてウェハ外周部の帯電が最適でないと判断し、ステップ１１０７でウェハを装置外へ搬出し、再度ステップ１１０１にてウェハホルダを選択する。
【００４９】
ここでは、ウェハホルダＢを選択したとする。ステップ１１０２，１１０３，１１０４，１１０５を経て再度判定の結果、許容値以内にばらつきが収まったとすれば、ステップ１１０６の判定においてウェハ外周部の帯電が最適である判断し、ウェハホルダＢが適切なホルダであると決定する（ステップ１１０８）。画像に基づく判定基準は、コントラストの代わりに画像の明るさ（画像を構成する全画素の平均輝度）を使用しても良い。
【００５０】
図１１のステップ１１０５で操作画面３０１上に表示される画面を図１２に示す。図１２（ａ）はコントラストのばらつきが許容値よりも大きかった場合をあらわし、図１２（ｂ）はコントラストのばらつきが許容値よりも小さかった場合をあらわす。予備帯電実施後、明るさ校正タブ１２０１を選択する。ホルダ判定基準として、画像コントラストばらつきを基準にすることを１２０４にて指定し、許容コントラストばらつきを予め入力しておく。図１２中では１０％としてある。画像取得ボタン１２０２を押すと、ウェハ面内でＳＥＭ画像の取得が行われ、コントラストマップ表示ボタン１２０３を押すと左側のマップ１２０５にウェハ内のＳＥＭ画像コントラスト分布が表示される。図１２（ａ）のように許容ばらつき以上に測定結果がばらついた時には、ウェハホルダが不適切であるとして、ウェハを搬出して別のウェハホルダを選択する。図１２（ｂ）のように許容ばらつき以内に測定結果が収まった時には、ウェハホルダが適切であるとして本レシピでの使用ホルダを決定し、次のレシピ作成フローへ進む。
【００５１】
本実施例の荷電粒子線装置は、画像コントラストの代わりに画像明るさのばらつき（ＳＥＭ画像を構成する全ピクセルの平均輝度のばらつき）を判定基準にすることも可能である。その場合は、１２０４部で許容明るさばらつきを指定し、許容値を入力しておく（図１２では２０階調）。本実施例のウェハホルダ選択フローの場合、ウェハ上の局所位置の画像を取得して画像処理を行う必要があり（図１１のステップ１１０５）、この処理に時間を要するため、ウェハホルダ判定に要する時間自体は、実施例１のフローよりは長くなる。しかし、ホルダの選択の良否を画像で行う本実施例の判定フローは、「ウェハ外周部もウェハ中心部と同等の検査性能を持つ電子線ウェハ検査装置」を実現する点では、実施例１よりも直接的で精度が高い。
【００５２】
（実施例３）
実施例１，２の荷電粒子線装置では、物理的に異なる試料カバーを複数備えた構成について説明したが、本実施例では、試料カバーの帯電特性を調節可能な荷電粒子線装置の構成例について説明する。なお、本実施例の荷電粒子線装置は、走査電子顕微鏡を用いたウェハ検査装置（ＳＥＭ式ウェハ検査装置）であり、走査電子顕微鏡の構成自体は、実施例１および２の装置と同様であるので説明は省略する。
【００５３】
図１３には、本実施例の荷電粒子線装置の上面図を示す。操作画面１３０１と操作キーボード１３０２は、装置オペレータにより使用される操作手段であり、装置の制御に必要な情報やデータが入力される。ウェハポッド１３０４，搬送アーム１３０５，予備排気室１３０６，ウェハホルダ１３０７，試料室１３０９，ＳＥＭ鏡筒１３１０および画像処理装置１３１１の構成および機能は、実施例１，２の構成（図３）と同じであるが、本実施例の構成では、予備排気室１３０６は１つのみ設けられている。これは、試料カバーを含むウェハホルダ自体に帯電特性を調整する機能が備わっているため、ウェハホルダ１３０７を複数用意する必要がないためである。詳細については後述する。
【００５４】
図１４に、ウェハホルダの詳細を示す。ウェハホルダ１４０１には静電吸着板１４０２が固定され、静電吸着板１４０２にウェハ１４０３が保持される。ウェハ１４０３の外側に、導電性の試料カバー１４０４が配置されている。前記試料カバー１４０４と前記ホルダ１４０１の間は絶縁材１４０５で絶縁されている。本実施例のウェハホルダは、試料カバー１４０４に加えて、試料カバーの静電容量と抵抗値を調整するための可変コンデンサ１４０７および可変抵抗器１４０６を備えている。前記可変コンデンサ１４０７と可変抵抗器１４０６は図２の２１０，２１２同様に制御回路の一部であり、図１の制御電源１２５内に搭載してある。
【００５５】
可変抵抗体１４０６と可変コンデンサ１４０７は互いに並列接続されており、前記試料カバー１４０４と前記ホルダ１４０１に対して配線で接続されている。試料カバー１４０４は導電性材料により構成されるが、抵抗率や静電容量などの電気特性は検査対象であるウェハに近いほうがよいので、例えば、窒化シリコンなどが使用される。通常のシリコン上に窒化シリコンを製膜した材料を使用してもよい。あるいは、実施例１で説明したように、帯電特性を調整するための不純物元素が添加されたシリコンや、表面に配線パターンやプラグなどが形成されたシリコンを使用してもよい。
【００５６】
ウェハ外周部１４０８を予備帯電する時は、前記部材１４０４にも予備帯電ビーム１４１０が当たるように予備帯電する。試料カバー１４０４の大きさは、図４を用いて述べた部材４０４と同様である。試料カバー１４０４の厚みは、予備帯電ビーム１４１０が貫通しないように十分厚くする。可変抵抗体１４０６と可変コンデンサ１４０７の設定値を適切に選ぶことで、予備帯電ビーム１４１０により、ウェハ１４０３と同程度に試料カバー１４０４にも電圧が発生し、ウェハ外周部１４０８はウェハ中心部１４０９と同じ帯電電圧を得ることができる。１４１１は制御電極である。
【００５７】
図１５には、可変抵抗体１５０６と可変コンデンサ１５０７の設定値（以下、ＲＣ値）の定め方を示すフローの一例を示す。まずステップ１５０１にてウェハをロードする。ステップ１５０２にて仮のＲＣ値を入力し、ステップ１５０３にて照射電流量，制御電圧，予備帯電範囲，ステージの連続移動速度，ステージの連続移動経路など、予備帯電条件を入力する。ステップ１５０４にて予備帯電を実施する。予備帯電の終了後、ステップ１５０５にてウェハ内の帯電電圧分布を取得する。分布測定に関しては、図８を用いて述べた内容に従う。この分布測定を行った結果、ウェハ外周部の帯電電圧がウェハ中心部と帯電電圧とのずれが別途定められた許容値よりも大きかったとする。この場合、ステップ１５０６の判定においてウェハ外周部の帯電が最適でないと判断し、ステップ１５０７でＲＣ値を変更し、ステップ１５０４へ戻る。許容値以内にずれが収まるまで、ステップ１５０４〜１５０６を繰り返す。許容値以内にずれが収まったとすれば、ステップ１５０６の判定においてウェハ外周部の帯電が最適であると判断し、検査に最適なＲＣ値が決定する（ステップ１５０８）。ＲＣ値を試行錯誤で最適化するのは大変なので、実際には、ウェハの配線パターンや配線材料、あるいは配線や絶縁膜の厚みなど、ウェハの特性情報に対するＲＣの最適値がデータベース化され、画像処理装置１３１１内に格納されている。図１５に示すフローの実行時には、当該データベースを参照してＲＣの初期値が設定され、ステップ１５０６の判定ステップを一度で通過するように構成される。
【００５８】
ステップ１５０７でＲＣ値を変更する場合、ＲＣ値の入力作業はオペレータが行う。その操作画面を図１６に示す。図１６（ａ）は、直接ＲＣ値を指定する場合の操作画面である。オペレータは操作画面の予備帯電タブ１６０１を選択したのちに、ホルダ条件として、抵抗値１６０３，容量値１６０４を設定する。予備帯電の条件を１６０２欄に入力し、予備帯電開始ボタン１６０５を押し、予備帯電を開始する。図１６（ｂ）は、検査するウェハの製造工程から間接的にＲＣ値を指定する場合の操作画面である。オペレータは操作画面の予備帯電タブ１６０１を選択したのちに、プロセス条件を１６０６にて選択する。各プロセスにはＲＣ値が予め決められている。予備帯電の条件を１６０２欄に入力し、予備帯電開始ボタン１６０５を押し、予備帯電を開始する。帯電測定結果の判定については、実施例１と同様に、図８に従う。
【００５９】
ＲＣ値を決定する別の方法として、予備帯電実施中に、ウェハに流れる吸収電流を計測し、計測結果に基づいてＲＣ値が適切か不適切か判断しても良い。図１７にそのフローを示す。ステップ１７０１にてウェハをロードする。ステップ１７０２にて仮のＲＣ値を入力し、ステップ１５０３にて照射電流量，制御電圧，予備帯電範囲，ステージの連続移動速度，ステージの連続移動経路なと、予備帯電条件を入力する。ステップ１７０４にて予備帯電を実施し、プリチャージ中の吸収電流値を記憶する。予備帯電の終了後、ステップ１７０５にて測定した吸収電流のばらつきと、別途定められた許容値の大小を比較する。吸収電流のばらつきが許容値よりも大きかったとする。この場合、ステップ１７０５の判定においてウェハ外周部の帯電が最適でないと判断し、ステップ１７０６でＲＣ値を変更する。再度ステップ１７０４にて予備帯電を行い、ステップ１７０５の判定の結果、許容値以内にばらつきが収まったとすれば、ウェハ外周部の帯電が最適である判断し、ＲＣ値が決定する（ステップ１７０７）。吸収電流測定結果の判定については、実施例１と同様に、図１０に従う。
【００６０】
あるいはＲＣ値を決定する別の方法として、予備帯電後に、ウェハ中心部とウェハ周縁部のＳＥＭ画像を取得する。ウェハ中心部とウェハ外周部の画像コントラストを比較し、別途定められた許容値よりも違いが大きければ、ＲＣ値を変更する。図１８にそのフローを示す。ステップ１８０１にてウェハをロードする。ステップ１８０２にて仮のＲＣ値を入力し、ステップ１８０３にて照射電流量，制御電圧，予備帯電範囲，ステージの連続移動速度，ステージの連続移動経路など、予備帯電条件を入力する。ステップ１８０４にて予備帯電を実施する。予備帯電の終了後、ステップ１８０５にてウェハ面内のある場所でＳＥＭ画像を取得する。前記画像を取得する場所は、ウェハ外周部を含んでいれば数点であっても良いし、ウェハ中心部の画像が既知であれば、ウェハ外周部の一点でも良い。ステップ１８０６にて、ウェハ外周部で取得した画像コントラストとウェハ中心部で取得した画像コントラストのずれと、別途定められたばらつき許容値の大小を比較する。ウェハ外周部とウェハ中心部のコントラストのずれが許容値よりも大きかったとする。この場合、ステップ１８０６の判定においてウェハ外周部の帯電が最適でないと判断し、ステップ１８０７でＲＣ値を変更する。再度ステップ１８０４にて予備帯電を行い、ステップ１８０５の判定の結果、許容値以内にばらつきが収まったとすれば、ウェハ外周部の帯電が最適である判断し、ＲＣ値が決定する（ステップ１８０７）。画像に基づく判定基準は、コントラストの代わりに画像明るさを使用しても良い。
【００６１】
実施例１，２で説明した荷電粒子線装置の構成は、物理的に複数の試料ホルダを用意するものであり、帯電特性のかけ離れたウェハを検査する上では実際には困難があったが、本実施例の荷電粒子線装置の場合は、帯電特性が全く異なるウェハであってもウェハ中心部から周辺部にわたり均質な帯電状態を形成することが可能である。また、予備真空排気室が一つですむため、装置の製造コストも低減されるという利点がある。また、ＲＣ値の決定はウェハ搬出を伴わず、かつ連続的に行えるため、実施例１，２と比較して短時間で高精度なウェハホルダ選定が可能となる。
【００６２】
なお、実施例１，２と同様、本実施例の帯電制御機構は、予備帯電用の荷電粒子線源ではなく一次荷電粒子線を用いて帯電制御を行う荷電粒子線装置に対しても適用可能である。また、本実施例の帯電制御方法は、イオンビーム加工装置やヘリウムイオン顕微鏡を用いた検査装置についても適用可能である。更には、ウェハ検査装置のみならず、荷電粒子線顕微鏡を用いた測長装置や観測装置についても適用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１０１  ＳＥＭ用電子銃
１０２  １次電子線
１０３  ビーム制限絞り
１０４  集束レンズ
１０５  対物レンズ
１０６，２０１，３０３，４０１，５０３，１３０３，１４０３  ウェハ
１０７  偏向器
１０８  信号電子
１０９  信号電子検出器
１１０  ブランカ
１１１  ファラデーカップ
１１２  信号処理部
１１３  第一の画像メモリ
１１４  第二の画像メモリ
１１５  比較演算部
１１６  欠陥判定部
１１７，２０２  予備帯電用電子源
１１８，２１１  制御電極
１１９  表面電位は表面電位計
１２０，２０９，４０２，５０１，１３０７，１４０１  ウェハホルダ
１２１，２０８，５０２，１４０２  静電吸着板
１２２  移動ステージ
１２３  真空容器
１２４，３１４，１３１２  中央制御部
１２５  制御電源
２０３  面状の電子ビーム
２０４  陰極
２０５  グリッド
２０６  カソード電源
２０７  グリッド電源
２１０，５１１  ウェハホルダ用電源
２１２，５１２  制御電極電源
２１３，５１０  吸収電流計
３０１，１３０１  操作画面
３０２，１３０２  操作キーボード
３０４，１３０４  ウェハポッド
３０５，１３０５  搬送アーム
３０６，１３０６  予備排気室
３０７  ウェハホルダＡ
３０８  ウェハホルダＢ
３０９  ウェハホルダＣ
３１０，１３０８  試料ステージ
３１１，１３０９  試料室
３１２  ＳＥＭ鏡筒
３１３，１３１１  画像処理装置
４０３  予備帯電ビームの照射スポット
４０４，５０４，１４０４  試料カバー
５０５，１４０８  ウェハ外周部
５０６，１４０９  ウェハ中央部（内周部）
５０７，１４１０  予備帯電用荷電粒子線
５０８，１４１１  帯電制御電極
５０９  電位分布
１３１０  荷電粒子線カラム
１４０５  絶縁材
１４０６  可変抵抗
１４０７  可変コンデンサ
【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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【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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