(57)【要約】      （修正有）【課題】荷電粒子線装置において、測定対象領域を分割し走査する際に、対象パターンを高精度に計測可能なレシピの設定方法及び装置を提供する。【解決手段】試料の撮像領域ＦＯＶを複数の領域に分割する際に、分割領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の境界に測定対象パターン位置が重ならないように設定する。分割領域の設定は、画像メモリに記憶された撮像領域ＦＯＶ画像データをＸ方向又はＹ方向に走査し、走査線上の各画素に対応する輝度分布により生成したラインプロファイルに基づき行う。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に荷電粒子線を照射し、試料から発生する荷電粒子を検出し試料画像を生成する荷電粒子線装置であって、
荷電粒子線を試料に照射し二次元走査する撮像領域を複数の領域に分割し、当該分割領域の境界に前記試料に形成された測定対象パターンが位置することなく前記分割領域を設定す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、
前記測定対象パターンが形成された試料の撮像領域画像データを記憶する画像メモリと、
前記画像メモリに記憶された撮像領域画像データを所定の方向に走査し、得られるラインプロファイルに基づき前記分割領域を設定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に記載の荷電粒子線装置において、
前記測定対象パターンが形成された試料の撮像領域画像データを記憶する画像メモリと、
前記画像メモリに記憶された撮像領域画像データを表示する領域と、前記撮像領域画像データ中の所望の領域を指定可能とするコマンド表示領域を有する表示装置を備え、
前記指定された測定対象パターンを含む領域の座標情報に基づき前記分割領域を設定することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
前記画像メモリに記憶された撮像領域画像データをＸ方向又はＹ方向に走査し、当該走査線上の各画素に対応する輝度分布を前記ラインプロファイルとして生成し、
前記輝度分布における低輝度の画素を抽出し、当該画素の位置を前記分割領域の分割位置として設定することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
前記画像メモリに記憶された撮像領域画像データをＸ方向又はＹ方向に走査し、当該走査線上の各画素に対応する輝度分布を前記ラインプロファイルとして生成し、
前記生成されたラインプロファイルにおいて、所定の閾値の輝度に対応する画素を抽出し、当該抽出された画素の位置に基づき前記分割領域の分割位置を設定することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
前記画像メモリに記憶された撮像領域画像データをＸ方向、Ｙ方向及び傾斜角で規定される方向に走査し、当該各走査線上の各画素に対応する輝度分布を前記ラインプロファイルとして生成し、
前記生成されたラインプロファイルのうち輝度分布の変化が最小となるラインプロファイルを特定し、当該特定されたラインプロファイルに基づいて前記分割領域を設定することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項５に記載の荷電粒子線装置において、
前記抽出された所定の閾値の輝度に対応する画素のうち、相互に隣接する画素の中間位置を前記分割領域の分割位置とすることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の荷電粒子線装置において、
前記画像メモリに記憶される撮像領域画像データは、前記測定対象パターンの測定時に設定される倍率よりも低い倍率にて前記荷電粒子線を試料に照射し検出される試料からの荷電粒子により生成される画像データであることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
荷電粒子線により試料表面上を二次元走査ことで発生する荷電粒子を検出する荷電粒子線装置の動作条件を規定するレシピ設定装置であって、
荷電粒子線を試料に照射し二次元走査する撮像領域を複数の領域に分割し、当該分割領域の境界に前記試料に形成された測定対象パターンが位置することなく前記分割領域を設定することを特徴とするレシピ設定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のレシピ設定装置において、
前記設定された複数の分割領域を交互に前記荷電粒子線で走査するよう走査順を設定することを特徴とするレシピ設定装置。
【請求項１１】
請求項９に記載のレシピ設定装置において、
前記設定された複数の分割領域を交互に前記荷電粒子線で走査すると共に、前記各分割領域内において直前の走査線から離間する位置を走査するよう走査順を設定することを特徴とするレシピ設定装置。
【請求項１２】
請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載のレシピ設定装置において、
画像メモリに記憶された撮像領域画像データをＸ方向又はＹ方向に走査し、当該走査線上の各画素に対応する輝度分布をラインプロファイルとして生成し、
前記輝度分布における低輝度の画素を抽出し、当該画素の位置を前記分割領域の分割位置として設定することを特徴とするレシピ設定装置。
【請求項１３】
請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載のレシピ設定装置において、
画像メモリに記憶された撮像領域画像データをＸ方向又はＹ方向に走査し、当該走査線上の各画素に対応する輝度分布をラインプロファイルとして生成し、
前記生成されたラインプロファイルにおいて、所定の閾値の輝度に対応する画素を抽出し、当該抽出された画素の位置に基づき前記分割領域の分割位置を設定することを特徴とするレシピ設定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料に荷電粒子線を照射し、試料から得られる荷電粒子を検出し試料画像を取得する荷電粒子線装置に関する。また、荷電粒子線装置の動作条件を規定するレシピを設定するレシピ設定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子線装置として、特開２００７−５９３７０号公報（特許文献１）がある。特許文献１では、試料上の二次元領域上で、第１の走査線と第２の走査線を走査し、次いで第１の走査線と第２の走査線の間に第３の走査線を走査すると共に、当該第３の走査線が走査された後に、第１及び第２の走査線との間に、複数の走査線が走査されるように、偏向器を制御することが記載されている。このように走査することで、直前に走査された走査線上に残留する帯電により、走査中の一次電子線及び一次電子線の照射により試料から発生する二次電子の軌道が偏向されることを防止可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−５９３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、荷電粒子線装置では、試料上の測定対象領域の画像を取得する場合、その測定対象領域内で輝度が段階的に変化する。特許文献1では、上記のように試料上の二次元領域を走査するものであるものの、測定対象領域を任意に分割し、分割領域を跨るように一次電子線を走査するものである。従って、分割領域の境界で輝度の急激な変化が生じ、この分割領域の境界が試料上の測定対象パターンを含む場合、測定誤差が生じる可能性がある。
【０００５】
本発明は、測定対象領域を分割し走査する場合においても、計測対象パターンを高精度に計測可能なレシピ設定装置及びそれを有する荷電粒子線装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、試料に荷電粒子線を照射し、試料から発生する荷電粒子を検出し試料画像を生成する荷電粒子線装置であって、荷電粒子線を試料に照射し二次元走査する撮像領域を複数の領域に分割し、当該分割領域の境界に前記試料に形成された測定対象パターンが位置することなく前記分割領域を設定することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、荷電粒子線により試料表面上を二次元走査ことで発生する荷電粒子を検出する荷電粒子線装置の動作条件を規定するレシピ設定装置であって、荷電粒子線を試料に照射し二次元走査する撮像領域を複数の領域に分割し、当該分割領域の境界に前記試料に形成された測定対象パターンが位置することなく前記分割領域を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、測定対象領域を分割し走査する場合においても、計測対象パターンを高精度に計測可能なレシピ設定装置及び荷電粒子線装置を提供することができる。
【０００９】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例に係る荷電粒子線装置の全体構成図である。
【図２】図１に示す荷電粒子線装置の主要部構成図である。
【図３】図２に示すレシピ作成部による領域分割の処理フロー図である。
【図４】撮像領域（ＦＯＶ）の画像データの説明図である。
【図５】図４に示す画像データをＹ方向走査し取得されるラインプロファイルの説明図である。
【図６】Ｙ方向走査により取得される複数のラインプロファイルの積算後のデータの説明図である。
【図７】図６に示すラインプロファイルと閾値の関係の説明図である。
【図８】実施例１による領域分割による撮像領域（ＦＯＶ）の画像データ及び比較例の説明図である。
【図９】分割領域に対する一次電子線の走査方法の説明図である。
【図１０】本発明の他の実施例に係る荷電粒子線装置の表示画面例である。
【図１１】本発明の他の実施例に係るレシピ作成部による領域分割の処理フロー図である。
【図１２】測定対象パターンが密に配された試料の撮像領域（ＦＯＶ）の画像データの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、本発明の荷電粒子線装置として、試料上に一次電子線を照射し二次元走査することで試料から発生する二次電子を検出し画像形成する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を例に説明する。なお、本発明の荷電粒子線装置は、走査電子顕微鏡に限られず、走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｉｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）又は収束イオンビーム（ＦＩＢ：Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）加工装置等も含まれる。
【００１２】
また、レシピ設定装置とは、例えば、走査電子顕微鏡の動作条件を規定するレシピを設定するものである。走査電子顕微鏡の場合、測定対象パターンが形成された試料に対し照射する一次電子線のエネルギーを規定する加速電圧、集束レンズに印加する電圧、試料中の検査対象領域である撮像領域（ＦＯＶ：Ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  Ｖｉｅｗ）の設定、設定された撮像領域内で一次電子線を二次元走査する走査方向及びこの走査方向への走査を可能とするため偏向器に出力される偏向量等がレシピに含まれている。以下では、撮像領域の設定をレシピ設定として説明するが、本発明のレシピ設定装置では、上記加速電圧及び偏向器へ出力される偏向量等他の動作条件も設定可能に構成されている。
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の一実施例に係る荷電粒子線装置の全体構成図である。本実施例における荷電粒子線装置としての走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）１は、図示しない真空排気系により真空状態に維持された筐体２内に、一次電子を放出する電子銃２１、電子銃２１より放出された一次電子を試料保持部２６上の試料２５表面上に集束する集束レンズ２２、集束された一次電子線２８を試料２５上で二次元走査可能に偏向する偏向器２３、対物レンズ２４、一次電子線２８の照射により試料２５より発生する二次電子２７を検出する二次電子検出器６を備えている。
【００１５】
また、集束レンズ２２への印加電圧を制御する集束レンズ制御部３、制御装置７から指令値として供給される一次電子線２８の偏向量に基づき偏向器２３を制御する偏向制御部４、二次電子検出器６からの信号に基づき画像データを生成する検出信号処理部５を備えている。ここで、二次電子検出器６は、試料２５から発生する二次電子２７が衝突することにより発光する蛍光体、光信号を電気信号に変換し増幅する光電子増倍管から構成される。なお、二次電子検出器６として、半導体検出器等を用いてもよい。また、検出信号処理部５は、図示しない光電子増倍管からの電気信号を増幅するアンプ、増幅後の電気信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、Ａ／Ｄ変換器からのディジタル信号及び偏向制御部４から偏向器２３へ出力される偏向量及び走査タイミングに基づいて各画素における輝度を算出し画像データを生成する画像形成部を有している。
【００１６】
更に、走査電子顕微鏡１は、バス１１を介して、集束レンズ制御部３、偏向制御部４、検出信号処理部５及び外部記憶媒体９と接続される制御装置７及び表示装置８を備えている。外部記憶媒体９には、検出信号処理部５により生成された画像データあるいはパターン形状情報（ＣＡＤデータ等）を格納可能となっている。
【００１７】
図２に、本実施例の走査電子顕微鏡１の主要部２０の構成を示す。バス１１には上述のとおり、偏向制御部４及び検出信号処理部５が接続されている。また、バス１１には、制御装置７に備えられたレシピ作成部１０、書き込みアドレス制御部３１、読み出しアドレス制御部３２が接続されており、読み出しアドレス制御部３２により読み出される画像データ、すなわち、検出信号処理部５により生成され、画像メモリ１２に格納された撮像領域（ＦＯＶ）の画像データを表示装置８へ表示可能とする表示制御部３３へ出力される。ここで、画像メモリ１２には、偏向制御部４より偏向器２３へ出力される偏向量及び試料２５上での一次電子線２８の走査タイミングを規定するクロック信号に同期して、検出信号処理部５より入力される画素毎の輝度が、書き込みアドレス制御部３１から出力されるアドレスにより指定される画素に書き込まれている。ここで、画像メモリ１２、書き込みアドレス制御部３１及び読み出しアドレス制御部３２は制御装置７に設けられており、所定の周期で画像メモリ１２に格納された撮像領域（ＦＯＶ）の画像データを外部記憶媒体９にバス１１を介してメモリ転写される。なお、本実施例では、撮像領域（ＦＯＶ）の画像データを画像メモリ１２及び外部記憶媒体９の双方に格納する場合を想定しているが、制御装置７内の画像メモリ１２内のみ、または、外部記憶媒体９の所定の領域内のみに撮像領域（ＦＯＶ）の画像データを格納するようにしてもよい。
【００１８】
図１及び図２において、制御装置７及び制御装置７内に設けられたレシピ作成部１０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶装置にて構成され、ＲＯＭに格納された処理プログラムを読み出し、ＲＡＭに格納されるデータに対しＣＰＵが処理プログラムを実行し、処理後のデータをＲＡＭに格納することで実現される。
【００１９】
走査電子顕微鏡１による撮像領域（ＦＯＶ）の画像データの生成は、所定の単位で行う。例えば、半導体集積回路のウェーハを観察する場合、一度にウェーハ全体の画像を取得することができないため、撮像領域（ＦＯＶ）を指定し、指定された領域を例えば５１２×５１２画素などの画像として取得する。指定された領域を１つの単位として、この範囲、すなわち撮像領域（ＦＯＶ）内で一次電子線２８を走査させて画像を取得する。
【００２０】
以下、レシピ作成部１０が、撮像領域（ＦＯＶ）を測定に適した画像データの取得が可能な複数領域に分割しレシピを作成する処理について説明する。図３に、レシピ作成部１０による領域分割の処理フローを示す。
【００２１】
まず、領域分割用に撮像領域（ＦＯＶ）内を一次電子線２８にて二次元走査する（ステップＳ１０１）。二次元走査により得られる各画素の輝度は、検出信号処理部５により生成され、書き込みアドレス制御部３１より出力されるアドレスにより指定される画像メモリ１２内の画素に書き込まれ、領域分割用の撮像領域（ＦＯＶ）の画像データが画像メモリ１２に格納される（ステップＳ１０２）。この時、画像メモリ１２内に格納される画像データを図４に示す。図４では、撮像領域（ＦＯＶ）内に計測対象パターンである５つのコンタクトホールが半導体基板上に形成された試料２５の画像データを示している。一次電子線２８の照射による試料２５からの二次電子２７の発生量は、試料２５上のパターンエッジ、すなわち、凹凸又は段差の端部で多くなり、平坦部での二次電子２７の発生量は、パターンエッジでの発生量に比べ少なくなる。図４における画像データでは、コンタクトホール端部での二次電子２７の発生量により高輝度の画像データが得られる。
【００２２】
次に、画像メモリ１２内に格納された撮像領域（ＦＯＶ）の画像データをＸ方向又はＹ方向に１画素間隔で走査する（ステップＳ１０３）。本実施例では、画像メモリ１２内をＹ方向（縦方向）に１画素間隔で走査する場合を例に説明する。Ｘ方向又はＹ方向に１画素間隔で走査する毎にラインプロファイルを作成する（ステップＳ１０４）。作成されるラインプロファイルは、走査される１ライン中の各画素アドレスに対する輝度分布として得られる。図４に示す撮像領域（ＦＯＶ）の画像データにおいて、Ｙ方向走査ラインＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’及びＣ−Ｃ’のラインプロファイルは図５に示されるようになる。ステップＳ１０４では、これらＹ方向走査ライン毎に得られるラインプロファイルを合成（加算）することで、図６に示されるようにＹ方向の各画素アドレスの輝度分布が得られる。
【００２３】
次に、得られたラインプロファイルを予め設定された輝度の閾値（Ｔｈ）によりスライスする（ステップＳ１０５）。ここで、輝度の閾値（Ｔｈ）は、予めパターンが形成された試料２５を一次電子線２８で走査し得られるラインプロファイルに基づきノイズ除去可能な値に設定すればよい。このように輝度の閾値（Ｔｈ）を導入することで、輝度のバラつきによりラインプロファイルにおける最小値を一意に決められない場合においても後述する分割位置の設定が可能となる。
【００２４】
ステップＳ１０６では、図７に示されるように、ラインプロファイルと閾値（Ｔｈ）との交点を検出する。図７に示されるラインプロファイルでは、検出される交点は６個である。交点毎に前後のＹ方向画素アドレスにおける輝度から、各交点がラインプロファイル上輝度の増加傾向にある交点か輝度の減少傾向にある交点か判定する。輝度が増加傾向にある交点と減少傾向にある交点間には、輝度のピークを有する画素が存在する。即ち、これら交点間の画素アドレスに対応する試料２５上にはパターンが存在する。逆に、輝度が減少傾向にある交点と増加傾向にある交点間には輝度の最小値を有する画素が存在する。即ち、これら交点間の画素アドレスに対応する試料２５上にはパターンが存在しない。
【００２５】
従って、輝度が減少傾向にある交点Ａ１と増加傾向にある交点Ａ２、輝度が減少傾向にある交点Ａ３と増加傾向にある交点Ａ４の組み合わせ、（Ａ１，Ａ２）、（Ａ３，Ａ４）が検出される。
【００２６】
交点Ａ１及びＡ２間の中間点、交点Ａ３及びＡ４間の中間点に対応するＹ方向画素アドレスをそれぞれ領域分割位置Ｂ１，Ｂ２として設定し、撮像領域（ＦＯＶ）を分割領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を設定する（ステップＳ１０７）。
【００２７】
ステップＳ１０７にて設定された分割領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を含む撮像領域（ＦＯＶ）内の一次電子線２８による走査方法を設定し（ステップＳ１０８）、レシピ作成処理を終了する。これにより、撮像領域（ＦＯＶ）を形成する複数の分割領域（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）の境界に測定対象パターンが含まれないよう、領域分割可能となる。作成されたレシピは、制御装置７内の図示しないメモリまたは、外部記憶媒体９に格納される。
【００２８】
図８に、本実施例による領域分割による撮像領域（ＦＯＶ）の画像データ及び比較例の画像データを示す。図８（ａ）に示される撮像領域（ＦＯＶ）の画像データは、図４において説明した画像データと同一である。図８（ｂ）は比較例であり、撮像領域（ＦＯＶ）を任意の位置で６分割した場合を示している。図８（ｂ）に示されるように、分割領域の境界が測定対象パターンであるコンタクトホールと重なるよう設定されている。各分割領域の境界で輝度が急激に変化しており、コンタクトホールの測定結果に誤差を含む可能性がある。図８（ｃ）は、本実施例による領域分割後の画像データを示している。分割領域（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）の境界Ｂ１、Ｂ２は測定対象パターンであるコンタクトホールと重ならない。これにより、境界Ｂ１、Ｂ２で輝度が急激に変化してもコンタクトホールでの輝度のコントラストに対する影響は軽減され、高精度に計測対象パターンを測定することが可能となる。
【００２９】
ここで、図３に示すステップＳ１０８における走査方法の設定について説明する。図９は、分割領域に対する一次電子線の走査方法の説明図である。図９では、分割領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を点線で示すようにそれぞれ９本の走査線により、試料２５上の撮像領域（ＦＯＶ）を走査する場合を示している。一次電子線２８による走査順を、ａ１（分割領域Ｒ１）、ａ２（分割領域Ｒ２）、ａ３（分割領域Ｒ３）、ｂ１（分割領域Ｒ１）、ｂ２（分割領域Ｒ２）以降同様にｉ３（分割領域Ｒ３）までＸ方向に試料２５を走査するようステップＳ１０８にて設定する。このように複数の分割領域を交互に走査することにより、直前の走査線により試料２５上に残留する帯電による一次電子線の軌道及び二次電子の軌道への影響を低減できる。
【００３０】
なお、走査順の設定は上記に限らず、例えば、ａ１（分割領域Ｒ１）、ａ２（分割領域Ｒ２）、ａ３（分割領域Ｒ３）走査後、ｅ１（分割領域Ｒ１）、ｅ２（分割領域Ｒ２）、ｅ３（分割領域Ｒ３）の順に走査するよう設定してもよい。この場合、複数の分割領域を交互に走査することに加え、各分割領域内で直前の走査線から離間する位置を走査することにより、試料２５上での帯電による影響を更に低減できる。
【００３１】
本実施例においては、図３に示すステップＳ１０３及びステップＳ１０４において、画像メモリ１２内の撮像領域（ＦＯＶ）走査画像をＹ方向に走査し、ラインプロファイルを作成し分割領域を設定する場合を説明した。そして、図９に示すように、分割領域設定後の試料２５上の撮像領域（ＦＯＶ）をＸ方向に一次電子線２８をラスタスキャンする場合を説明したが、画像メモリ１２内の撮像領域（ＦＯＶ）走査画像をＸ方向に走査することでラインプロファイルを作成し、分割領域後の試料２５上の撮像領域（ＦＯＶ）をＹ方向に一次電子線２８をラスタスキャンする場合も同様となる。
【００３２】
本実施例では、図３のステップＳ１０５及びステップＳ１０６に示されるように、ラインプロファイルを予め設定された輝度の閾値（Ｔｈ）によりスライスし、ラインプロファイルと閾値（Ｔｈ）との交点を検出して分割位置を設定するよう構成したがこれに限られるものではない。例えば、図３のステップＳ１０４にて得られる合成後のラインプロファイルを微分することで、ラインプロファイル中の輝度の低い位置（輝度が最小値となる位置）を特定し、その位置を分割位置として設定するようにしてもよい。
【００３３】
本実施例によれば、測定対象領域を分割し走査する場合においても、計測対象パターンを高精度に計測可能なレシピ設定装置及びそれを有する荷電粒子線装置を実現できる。
【００３４】
具体的には、分割領域の境界を測定対象パターンと重ならないよう設定できることにより、分割領域の境界で輝度が急激に変化しても測定対象パターンの輝度のコントラストに対する影響は軽減され、高精度に計測対象パターンを測定することが可能となる。
【実施例２】
【００３５】
図１０は、本発明の実施例２に係る荷電粒子装置の表示画面例である。実施例１では、領域分割用に撮像領域（ＦＯＶ）内を一次電子線２８にて二次元走査し、得られる撮像領域の画像データを走査しラインプロファイルを作成し、試料２５上の測定対象パターンの存在領域（パターンエッジ）を求め、領域分割位置を設定する構成とした。これに対し本実施例では、撮像領域（ＦＯＶ）の画像データを表示装置８の画面（ＧＵＩ画面）上に表示し、表示画面上でオペレータから対話的に指示入力される情報に基づき分割領域を設定するよう構成した点が異なる。本実施例においても、荷電粒子線装置としての走査電子顕微鏡１の全体構成は、図１及び図２と同様であり以下では説明を省略する。
【００３６】
図１０に示されるように、表示装置８のＧＵＩ画面上には、試料２５を一次電子線２８にて走査することで得られる撮像領域（ＦＯＶ）の画像データを表示する領域と、表示される画像データに対しオペレータにより指示入力を受け付けるコマンド表示領域が設けられている。
【００３７】
図１０において、画像データ表示領域には、撮像領域（ＦＯＶ）内に測定対象パターンである５つのコンタクトホールが半導体基板上に形成された試料２５の画像データが表示されている。ここで、表示画面上、右上に位置するコンタクトホール及び左下に位置するコンタクトホールの２つのコンタクトホールを測定対象パターンとする場合を想定する。ＧＵＩ画面中のコマンド表示領域には、オペレータによる測定領域の指定を可能とするための「測定領域カーソル表示」及び「測定領域決定」ボタンが表示されている。「測定領域カーソル表示」ボタンへの指示入力を受け付けると、図１及び図２に示す制御装置７は表示制御部３３を介して、例えば点線矩形枠のカーソルをＧＵＩ画面の画像データ表示領域に表示する。
【００３８】
ＧＵＩ画面上で、点線矩形枠カーソルがオペレータにより所望の位置に移動され、「測定領域決定」ボタンへの指示入力を受け付けると、制御装置７に設けられたレシピ作成部１０は、点線矩形枠カーソルの画像メモリ１２中の座標情報を取り込み、以下に示すように撮像領域（ＦＯＶ）の領域分割を行う。
【００３９】
レシピ作成部１０は、測定領域として２つの点線矩形枠カーソルにて指定された座標情報（Ｘ０、Ｙ０）、（Ｘ１、Ｙ１）及び（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３、Ｙ３）を２つの測定領域の座標情報として取得する。取得した座標情報から、測定領域と分割位置が重ならないように分割位置を決定する。ここで、図１０に示す座標領域を例にとると、分割位置は測定領域１（右上コンタクトホール）と測定領域２（左下コンタクトホール）の中間位置となるため、ＧＵＩ画面上において縦方向に分割する場合には、Ｙ１＋（（Ｙ２−Ｙ１）／２）により分割位置が設定される。分割位置設定後は、図３に示すステップＳ１０８を実施例１と同様に実行し、レシピ作成処理を終了し、作成されたレシピは、制御装置７内の図示しないメモリまたは、外部記憶媒体９に格納される。
【００４０】
本実施例では、２つのコンタクトホールを測定対象パターンとする場合を例としており、２つの分割領域の境界は中央のコンタクトホールと重なる。但し、実施例１と同様に全てのコンタクトホールを測定対象パターンとする場合は、中央のコンタクトホールを上述の点線矩形枠カーソルにて測定領域として指定することにより、実施例１と同様に撮像領域（ＦＯＶ）を３つの分割領域に分割できる。このように、撮像領域（ＦＯＶ）をｎ個の領域に分割する場合、少なくとも測定対象領域をｎ個指定すればよい。
【００４１】
なお、ＧＵＩ画面から取得する測定対象領域情報は、複数の測定対象パターンが同一の繰り返しパターンの場合、一度撮像領域（ＦＯＶ）を領域分割し作成され、外部記憶媒体９又は制御装置７内の図示しないメモリに格納されたレシピを読み出すことで、測定の度に計測対象領域の指示入力を行うことを不要とできる。
【００４２】
本実施例によれば、測定対象領域を分割し走査する場合においても、計測対象パターンを高精度に計測可能なレシピ設定装置及びそれを有する荷電粒子線装置を実現できる。
【００４３】
具体的には、分割領域の境界を測定対象パターンと重ならないよう設定できることにより、分割領域の境界で輝度が急激に変化しても測定対象パターンの輝度のコントラストに対する影響は軽減され、高精度に計測対象パターンを測定することが可能となる。
【００４４】
また、本実施例では、実施例１と比較し、測定対象パターンがラインパターンといったラインプロファイルのみでは適切な分割位置を抽出することが困難なパターンに対しても、最適な分割位置を決定することが可能となる。
【実施例３】
【００４５】
図１１は、実施例３に係るレシピ作成部による領域分割の処理フローであり、図１２に測定対象パターンが密に配された試料の撮像領域（ＦＯＶ）の画像データを示す。実施例１では、図３に示されるように領域分割位置の設定のため撮像領域（ＦＯＶ）の画像データをＸ方向又はＹ方向に走査しラインプロファイル作成したが、本実施例では、撮像領域（ＦＯＶ）の画像データを、Ｘ方向、Ｙ方向及び斜め方向に走査しラインプロファイルを作成する点が実施例１と異なる。本実施例においても、荷電粒子線装置としての走査電子顕微鏡１の全体構成は、図１及び図２と同様であり以下では説明を省略する。
【００４６】
以下、レシピ作成部１０が、撮像領域（ＦＯＶ）を測定に適した画像データの取得が可能な複数領域に分割しレシピを作成する処理について説明する。図１１に、レシピ作成部１０による領域分割の処理フローを示す。
【００４７】
まず、領域分割用に撮像領域（ＦＯＶ）内を一次電子線２８にて二次元走査する（ステップＳ２０１）。二次元走査により得られる各画素の輝度は、検出信号処理部５により生成され、書き込みアドレス制御部３１より出力されるアドレスにより指定される画像メモリ１２内の画素に書き込まれ、領域分割用の撮像領域（ＦＯＶ）の画像データが画像メモリ１２に格納される（ステップＳ２０２）。この時、画像メモリ１２内に格納される画像データを図１２に示す。図１２では、撮像領域（ＦＯＶ）内に計測対象パターンである２０個のコンタクトホールが半導体基板上に密に形成された試料２５の画像データを示している。
【００４８】
次に、画像メモリ１２内に格納された撮像領域（ＦＯＶ）の画像データをＸ方向、Ｙ方向及び傾斜角Θｎで規定される斜め方向に１画素間隔で走査する（ステップＳ２０３）。Ｘ方向、Ｙ方向及び傾斜方向に１画素間隔で走査する毎にラインプロファイルを作成する（ステップＳ２０４）。作成されるラインプロファイルは、走査される１ライン中の各画素アドレスに対する輝度分布として得られる。図１２に示す撮像領域（ＦＯＶ）の画像データにおいて、Ｙ方向走査ラインＡ−Ａ’、Ｘ方向走査ラインＢ−Ｂ’及び傾斜角Θｎで規定される斜め方向走査ラインＣ−Ｃ’のラインプロファイルは、それぞれ図１２に示されるようになる。
【００４９】
Ｙ方向走査ラインＡ−Ａ’から得られるラインプロファイルには、Ｙ方向に配列された５個のコンタクトホールの外周端部の形状を反映し、５つのピークが現れる。また、Ｘ方向走査ラインＢ−Ｂ’から得られるラインプロファイルは、２個のコンタクトホールの外周部の形状を反映したものとなる。また、斜め方向走査ラインＣ−Ｃ’から得られるラインプロファイルは、いずれのコンタクトホールを横切ることなく輝度分布は平坦となっている。なお、傾斜角Θｎで規定される斜め方向走査は、例えば、画像メモリ１２内に格納された撮像領域（ＦＯＶ）の画像データを傾斜角Θｎによりアフィン変換等の画像処理を行い、回転補正後の画像データをＸ方向またはＹ方向に走査することで実現できる。
【００５０】
次に、得られたラインプロファイル毎に輝度の波高値を算出する（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５により算出された波高値のうち波高値が最小となる走査方向を抽出する（ステップＳ２０６）。ステップＳ２０６にて抽出された走査方向のみのラインプロファイルを用いて撮像領域（ＦＯＶ）の分割位置の設定処理（ステップＳ２０７〜ステップＳ２１０）は、図３に示すステップＳ１０５〜ステップＳ１０８と同様であるため説明を省略する。
【００５１】
なお、本実施例では、ステップＳ２０５及びステップＳ２０６にてラインプロファイル毎に輝度の波高値を算出し、算出された波高値が最小となる走査方向を抽出する構成としたが、各ラインプロファイルを微分し、輝度分布の変化が最小となるラインプロファイルを特定し、走査方向を抽出するよう構成してもよい。
【００５２】
本実施例によれば、測定対象領域を分割し走査する場合においても、計測対象パターンを高精度に計測可能なレシピ設定装置及びそれを有する荷電粒子線装置を実現できる。
【００５３】
具体的には、分割領域の境界を測定対象パターンと重ならないよう設定できることにより、分割領域の境界で輝度が急激に変化しても測定対象パターンの輝度のコントラストに対する影響は回避され、高精度に計測対象パターンを測定することが可能となる。
【００５４】
また、本実施例によれば、実施例１と比較し、測定対象パターンが密に配置された試料においても、分割領域の境界が測定対象パターンと重ならないよう、領域分割することができる。
【実施例４】
【００５５】
本実施例では、領域分割用の撮像領域（ＦＯＶ）の画像データを生成するため、測定時の倍率よりも低倍率で試料２５上を一次電子線２８にて二次元走査する点が、実施例１から実施例３と異なる。その他の構成は実施例１から実施例３と同様であり説明を省略する。
【００５６】
本実施例では、図３におけるステップＳ１０１及び図１１におけるステップＳ２０１において領域分割用撮像領域（ＦＯＶ）を走査する際、例えば４倍等の低倍率に設定し、一次電子線２８を試料２５上で二次元走査する領域を拡張し、一次電子線２８の走査による試料２５上での帯電量を低減する。更に、帯電の影響が低減する走査時間、例えば、測定対象パターンのエッジ情報が得られる最小の撮像時間を設定し、集束レンズ制御部３及び偏向制御部４へ出力する。ここで、最小の撮像時間とは、通常、測定時は１フレーム／４０ｍｓｅｃで画像データを生成し、３２フレーム分の画像データを積算することで撮像領域（ＦＯＶ）の画像データとしている。これに対し、１フレーム分の画像データのみから領域分割用の撮像領域（ＦＯＶ）の画像データを生成することで撮像時間である一次電子線２８による試料２５上での走査時間を短縮化する。領域分割用の撮像領域（ＦＯＶ）の画像データ生成以降の処理は、実施例１から実施例３のいずれかと同様の処理を実行する。
【００５７】
本実施例によれば、測定対象領域を分割し走査する場合においても、計測対象パターンを高精度に計測可能なレシピ設定装置及びそれを有する荷電粒子線装置を実現できる。
【００５８】
具体的には、分割領域の境界を測定対象パターンと重ならないよう設定できることにより、分割領域の境界で輝度が急激に変化しても測定対象パターンの輝度のコントラストに対する影響は軽減され、高精度に計測対象パターンを測定することが可能となる。
【００５９】
また、本実施例によれば、実施例１から実施例３と比較し、一次電子線２８による試料２５表面上での帯電量を低減することが可能となる。
【００６０】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【００６１】
また、ある実施例の構成の一部を他の構成の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１  荷電粒子線装置
２  筐体
３  集束レンズ制御部
４  偏向制御部
５  検出信号処理部
６  二次電子検出器
７  制御装置
８  表示装置
９  外部記憶媒体
１０  レシピ作成部
１２  画像メモリ
２１  電子銃
２２  集束レンズ
２３  偏向器
２４  対物レンズ
２５  試料
２６  試料保持部
３１  書き込みアドレス制御部
３２  読み出しアドレス制御部
３３  表示制御部
【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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