(57)【要約】【課題】ＳＥＭにおけるイメージシフト機能は、イメージシフトを行うと、そのイメージシフトの方向にイメージシフト量に対応して収差が発生し、そのままでは分解能低下が生じてしまう。【解決手段】ステージに載置した試料上に集束させた電子ビームを照射して走査する電子光学系を備えて試料を撮像する走査型電子顕微鏡と、この走査型電子顕微鏡を制御すると共に走査型電子顕微鏡で撮像して得た画像を処理する画像処理・制御部とを備えた走査型電子顕微鏡を用いた処理装置において、走査型電子顕微鏡の電子光学系は、ステージを停止させた状態で集束させた電子ビームを試料上に照射する位置を移動させて試料の撮像領域をシフトさせる静電電極で構成されたイメージシフト電極を備えて構成した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージに載置した試料上に集束させた電子ビームを照射して走査する電子光学系を備えて前記試料を撮像する走査型電子顕微鏡と、
該走査型電子顕微鏡を制御すると共に該走査型電子顕微鏡で撮像して得た画像を処理する画像処理・制御部と
を備えた走査型電子顕微鏡を用いた処理装置であって、
前記走査型電子顕微鏡の電子光学系は、前記ステージを停止させた状態で前記集束させた電子ビームを前記試料上に照射する位置を移動させて前記試料の撮像領域をシフトさせる静電電極で構成されたイメージシフト電極を有することを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理装置であって、前記画像処理・制御部は、前記イメージシフト電極で前記試料の撮像領域をシフトさせることにより発生する前記電子ビームの収差を補正すると共に前記停止させたステージの位置ずれを補正する信号を前記イメージシフト電極に印加することを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理装置であって、前記電子光学系は、電子ビームを走査する偏向電極を備え、前記画像処理・制御部は、前記イメージシフト電極を制御するイメージシフト制御部と、前記偏向電極を制御する偏向制御部とを有することを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理装置であって、前記静電電極で構成されたイメージシフト電極は、電子ビームを走査する偏向電極の機能を兼備え、前記画像処理・制御部は、前記イメージシフト電極に対してイメージシフト制御信号と電子ビームを偏向する偏向信号とを重畳させた信号を出力するイメージシフト偏向制御部を備えていることを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理装置であって、前記イメージシフト偏向制御部は、前記イメージシフト制御信号を発生するフローティングされた高速ドライバと、前記電子ビームを偏向する偏向信号をアイソレータを介して前記高速ドライバに入力する偏向信号入力部とを備えていることを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理装置。
【請求項６】
請求項４記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理装置であって、前記イメージシフト偏向制御部は、基板電位が異なる複数の基板上に分割して配置された回路を備えて構成されていることを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理装置。
【請求項７】
ステージに載置した試料上に走査型電子顕微鏡の電子光学系で集束させた電子ビームを照射して走査して前記試料を撮像し、
該走査型電子顕微鏡で撮像して得た画像を処理する
走査型電子顕微鏡を用いた処理方法であって、
前記走査型電子顕微鏡の電子光学系で集束させた電子ビームを照射して走査することが、前記ステージを停止させた状態で静電電極で構成されたイメージシフト電極を用いて前記集束させた電子ビームを前記試料上に照射する位置を移動させて前記試料の撮像領域をシフトさせることを含むことを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理方法。
【請求項８】
請求項７記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理方法であって、前記静電電極で構成されたイメージシフト電極で前記試料の撮像領域をシフトさせることにより発生する前記電子ビームの収差を補正すると共に前記停止させたステージの位置ずれを補正することを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理方法であって、前記イメージシフト電極で前記試料の撮像領域をシフトさせた状態で前記集束させた電子ビームを偏向電極で偏向させて前記試料の撮像領域を走査することにより前記シフトさせた撮像領域を撮像することを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理方法。
【請求項１０】
請求項７又は８に記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理方法であって、前記静電電極で構成されたイメージシフト電極にイメージシフト制御信号と電子ビームを偏向する偏向信号とを重畳させた信号を入力させて、前記イメージシフト電極で前記集束させた電子ビームを制御して前記試料の撮像領域をシフトさせると共に前記偏向信号で前記シフトさせた撮像領域を走査することを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理方法であって、前記イメージシフト制御信号をフローティングされた高速ドライバで発生させ、前記電子ビームを偏向する偏向信号をアイソレータを介して前記高速ドライバに入力し、前記フローティングされた高速ドライバで発生させた前記イメージシフト制御信号とアイソレータを介して前記高速ドライバに入力した偏向信号とを重畳させた信号を前記静電電極で構成されたイメージシフト電極に入力して該静電電極で構成されたイメージシフト電極を制御することを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理方法であって、前記静電電極で構成されたイメージシフト電極を、基板電位が異なる複数の基板上に分割して配置された回路を用いて制御することを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板（ウェハ）などの試料（対象物）の計測、又は観察、または検査などの処理を行う装置（計測検査装置）、及びそれを用いて計測または検査などを行う方法（計測検査方法）、等に関し、特に、走査型電子顕微鏡装置（ＳＥＭ）を用いて試料を撮像し、計測、又は観察、又は検査を行う処理装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおいて、半導体基板（ウェハ）上に形成される回路パターンの微細化が急速に進んでおり、それらのパターンが設計通りに形成されているか否か等を監視するプロセスモニタリングの重要性が益々増加している。例えば、半導体製造プロセスにおける異常や不良（欠陥）の発生を早期に或いは事前に検知するために、各製造工程の終了時に、ウェハ上の回路パターン等の計測及び検査が行われる。
【０００３】
上記計測・検査の際、走査型電子ビーム方式を用いた電子顕微鏡装置（ＳＥＭ）などの計測検査装置及び対応する計測検査方法においては、対象のウェハ（試料）に対して電子ビーム（電子線）を走査（スキャン）しながら照射し、これにより発生する二次電子などのエネルギーを検出する。そしてその検出に基づき信号処理・画像処理などにより画像（計測画像や検査画像）を生成し、当該画像に基づいて計測、観察又は検査が行われる。
【０００４】
例えば、回路パターンにおける欠陥の検査を行う装置（検査装置、検査機能）の場合は、検査画像を用いて、同様の回路パターンの画像同士を比較し、それらの差が大きい箇所を欠陥として判定・検出する。また回路パターンにおける計測を行う装置（計測装置、計測機能）の場合は、二次電子などの発生量が試料の凹凸（表面形状）によって変化するので、その二次電子の信号の評価処理により、試料の表面形状の変化などを捉えることができる。特に、回路パターンのエッジ部で二次電子の信号が急激に増減することを利用して、当該回路パターンの画像内でのエッジ位置を推定することで、回路パターンの寸法値などを計測することができる。そしてその計測結果に基づいて、当該回路パターンの加工の良否などを評価することができる。
【０００５】
更に、他の検査装置で検出した欠陥を詳細に観察する装置（レビュー装置）の場合は、他の検査装置で検出した欠陥の位置座標に基づいて低倍率の二次電子像で欠陥位置を検出し、次に高倍率の二次電子像で欠陥の拡大像を撮像し、この拡大画像で欠陥を観察すると共に、拡大画像から欠陥の画像上の特徴量を抽出して欠陥の分類を行っている。
【０００６】
前記走査型電子ビーム方式を用いた計測装置及び対応する計測方法においては、半導体ウェハ上の数十点の検査・計測位置に高速に観察点を移動しスループットを向上することが必須である。このため、高速移動可能な試料ステージが開発されているが、その位置精度は数ミクロン程度である。
【０００７】
機械的に試料ステージをナノメートルオーダで制御することは、移動速度と製作コストの面で実用的ではない。そこで、通常これ以上高精度な位置合わせは、試料ステージを固定した状態で、電子顕微鏡の低倍率の比較的広い視野の中で高倍率に観察する比較的狭い視野を電子ビームの走査範囲をシフトさせることにより切替える方式、すなわち、電気的に一次電子の走査中心座標を移動するイメージシフト方式が採用されている。
【０００８】
よって、計測画像を取得するために、走査型電子ビーム方式を用いた計測装置には、対象のウェハ（試料）にある計測領域に対して電子ビームを走査できる偏向走査機能と、電子ビームを計測対象範囲の中心に移動するイメージシフト制御機能とを備えることが必要になる。
【０００９】
電子ビームの位置移動と走査制御方式として、電磁偏向と静電偏向の2種類の方式がある．電磁偏向方式は，カラム内に設置されたコイルに電流信号を印加して磁界を生成し，通過する電子ビームをローレンツ力で偏向制御する．一方，静電偏向方式は，円状型に配置した多極電極板に所要の電圧信号を印加して電界を生成し，通過する電子ビームをクーロン力で偏向制御する．両方式を比較すると，容量負荷駆動である静電偏向方式は，インダクタ負荷駆動の電磁偏向方式に比べてスキャン速度が数十倍以上速く，高速スキャンで使用される．一方で，静電偏向方式は実装空間の制約や電気ノイズによる位置ずれの感度を制限するため、偏向感度（単位電圧のビーム移動距離：um/V）が大きくできない。そのため、静電偏向方式で大視野ビーム移動と偏向走査を行う場合は、必要となる偏向電圧が高くなってしまう。
【００１０】
従来例のＳＥＭ等の計測検査装置及び方法における電子ビーム走査方式について以下に説明する。例えばＣＤ−ＳＥＭ（測長ＳＥＭ）における通常の走査を、ＴＶ走査またはラスタ走査などと呼ぶ。またＴＶ走査を基準としてそのｎ倍速とした走査をｎ倍速走査などと呼ぶ。
【００１１】
従来例のラスタ走査方式またはＴＶ走査方式では、電子ビームの走査方向や走査速度、試料上に形成されたパターンの形状などに応じて、試料の帯電量に違いが生じるという課題がある。すなわち、試料の帯電量の違いにより、二次電子を検出して得た画像において、画像コントラストが低下したり、あるいは回路パターンのエッジが消失する等、試料表面状態の観察すなわち測定や検査の精度が低下するまたは不可能となるという課題がある。
【００１２】
上記計測・検査の精度が低下するという課題に関して、単位領域あたりの照射時間を短くし、即ち照射電荷密度を小さくし、試料の帯電量を下げる又は適切にすることが有効である。このためには、電子ビーム照射走査速度をｎ倍速のように速くすること即ち高速走査を実現することが有効である。高速走査を実現するために、電子ビーム偏向走査機能の実現としては静電偏向方式を採用すればよい。
【００１３】
上記計測・検査および電子ビーム制御に係わる先行技術例として、特開２００６−０９３２５１号公報（特許文献１）、再公表特許ＷＯ０１/０３３６０６号公報（特許文献２）、特開２００１−２８３７５９号公報（特許文献３）、特開平８−４５４６０号公報(特許文献４)、特開２０１２−２４９０７８号公報（特許文献５）などに記載された技術がある。
【００１４】
特許文献１では、パターンの断面形状上の所望の位置におけるパターン寸法を計測する技術などが記載されている。特許文献１では、「走査型電子顕微鏡を用いて試料の二次電子画像を取得し、この取得した二次電子画像の中で寸法を計測するパターンの画像プロファイルを二次電子画像を用いて作成し、予め記憶しておいた断面の形状と寸法とが既知で形状が異なる複数のパターンのそれぞれの二次電子画像から得られた複数のパターンのそれぞれに対応する複数のモデルプロファイルの中から作成した画像プロファイルと最も一致するモデルプロファイルを検索し、この検索して得たモデルプロファイルの情報を用いてパターンの寸法を求めるようにした寸法計測方法およびその装置」等が記載されている。
【００１５】
特許文献２及び３には、イメージシフト制御に関して、イメージシフトによる移動量が大きい場合にも分解能および寸法測定精度が高い方法などについて記載されている。
【００１６】
特許文献４には、電子線描画装置の偏向電子ビーム位置の応答遅れを正確かつ高速に補正することについて記載されている。
【００１７】
また、特許文献５には、差動入力回路とレベルシフト回路と出力回路とを、基板電位が異なる３つ以上のチップに分割配置して、プロセス耐圧よりも大きい出力電圧を得ることを可能にしたドライバ集積回路について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００６−０９３２５１号公報
【特許文献２】再公表特許ＷＯ０１/０３３６０６号公報
【特許文献３】特開２００１−２８３７５９号公報
【特許文献４】特開平８−４５４６０号公報
【特許文献５】特開２０１２−２４９０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
従来の走査型電子ビーム方式を用いた計測検査装置(システム)２０の概略の構成を図８に示す。従来の計測検査装置(システム)２０は、大きくは、走査型電子顕微鏡８１００とコンピュータ８２００とで構成されている。
【００２０】
走査型電子顕微鏡８１００は、鏡筒８１２０と試料室８１３０を備え、鏡筒８１２０の内部には、照射系（電子光学系）として、電子ビームＡ２１を射出する電子銃８１０１、射出された電子ビームＡ２１が通る集束レンズ（第１コンデンサレンズ）８１０２、絞り８１０３、集束レンズ（第２コンデンサレンズ）８１０４、ブランキング制御電極８１０５、アパーチャ８１０６、走査電極８１０８、イメージシフト用コイル８１１１、対物レンズ８１０９等が備えられている。また鏡筒８１２０には、検出系として、照射された電子ビームＡ２１（Ａ２４）により試料１１０から発生した二次電子Ａ２１１を検出する検出器８１０７を備える。
【００２１】
コンピュータ８２００には、全体制御部８２１０と、ブランキング（ＢＬＫ）制御回路８２０１と、イメージシフト制御部８２０２、偏向制御部８２０３、機構系制御部８２３０と、信号検出部（二次電子信号検出回路）８２０７、画像処理部（二次電子信号処理回路）８２０８、ステージ位置検出部８２０９、電子光学系制御部８２２０、ＧＵＩ部（ユーザインタフェース部）８２５０、等を備える。
【００２２】
鏡筒８１２０の内部（真空）において、電子銃８１０１より生成・射出された電子ビームＡ２１は、第１コンデンサレンズ（集束レンズ）８１０２，絞り８１０３，第２コンデンサレンズ（集束レンズ）８１０４を通じて集束され、走査電極８１０８とイメージシフト用コイル８１１１を介してビームの照射中心に移動と走査偏向制御され、対物レンズ８１０９等を経て試料１１０上を走査しながら照射される。ビームＡ２１（Ａ２４）が照射されると、試料１１０からは二次電子Ａ２１１が発生し、検出器８１０７で検出される。検出器８１０７で検出された信号（アナログ信号）は、信号検出部８２０７（二次電子信号検出回路）によってデジタル信号に変換される。そしてそのデジタル信号をもとに画像処理部８２０８（二次電子信号処理回路）で二次元の画像が生成処理され、処理された結果がＧＵＩ部８２５０の画面に表示される。この画像内に基づいて回路パターンが計測される（計測機能の場合）。
【００２３】
ＧＵＩ部８２５０は、ユーザ（測定・検査者）に対するインタフェース（ＧＵＩ画面など）を提供する処理を行う。ＧＵＩ部８２５０では、検査条件などを入力（設定）するＧＵＩ画面や、検査結果（二次元の画像など）を表示するＧＵＩ画面などを提供する。
【００２４】
全体制御部８２１０は、ＧＵＩ部８２５０での指示に従い、本システム（装置）の全体を制御する処理を行う。電子光学系制御部８２２０は、全体制御部８２１０からの制御に従い、鏡筒８１２０内の電子光学系（照射系）を制御する。機構系制御部８２３０は、試料室８１３０に設置された試料台１１２を駆動するモータ８１３１等を含む機構系を制御する。モータ８１３１の回転信号はステージ位置検出部８２０９に送られて、ステージ８１１２の位置情報が得られる。
【００２５】
図８に示したような、従来の走査型電子ビーム方式を用いた計測検査装置２０においては、例えば特許文献２にも記載されているように、イメージシフト制御手段としてイメージシフト用コイル８１１１を用いた電磁方式が採用されている。
【００２６】
ここで、走査電極８１０８とイメージシフト用コイル８１１１との関係は、図９に示すような関係になっており、走査電極８１０８は、全体制御部８２１０で制御された偏向制御回路８２０３からの信号ｃ２１とｃ２２を受けてビームＡ２４を偏向させて試料１１０上を走査させる。イメージシフト用コイル８１１１は、全体制御部８２１０で制御されたイメージシフト制御回路８２０２からの信号ｂ２１とｂ２２を受けてビームＡ２４をシフトさせる。
【００２７】
特許文献２に記載されている例では、イメージシフト時の移動量が数十umであり、ビームが従来の位置から次の計測画像取得できる状態までのセットリング時間が10ms以上かかる。これは、半導体プロセスの微細化と450mm大サイズ化に伴い、パターン計測装置に対して計測精度とスループットの向上が求められる状況において、スループット向上の支障になる。
【００２８】
さらに、図８に示したような、従来の走査型電子ビーム方式を用いた計測検査装置２０には、ステージの位置変動が計測精度への影響を低減するため、ステージが停止した状態で計測画像を取得する。計測点が変わるたび、ステージが完全に停止するまで待つ必要がある。この待つ時間もスループット向上の障害になる。さらに、ステージが停止しても、振動やドリフトがあるので、分解能を向上させる上で支障となる。
【００２９】
ステージの移動中の位置及び振動やドリフトをセンサーで観測して、イメージシフト機能を利用してビーム位置を補正することが可能であれば、スループットと分解能とを向上させることが可能であるが、これを実現するためには、イメージシフトの応答速度が数十kHz以上必要である。このような応答速度は、従来の電磁方式イメージシフトでは実現することが困難である。
【００３０】
一次電子線を電気的に偏向して観察視野を任意方向に任意量だけ移動するイメージシフト機能は、観察ポイントの数が多く、高スループット化が要求されるＣＤＳＥＭには欠くことのできない機能であるが、イメージシフトを行うと、そのイメージシフトの方向にイメージシフト量に対応して収差が発生し、分解能低下が生じる。この分解能低下は、高い分解能で高倍率の走査像を得ることが必要なＣＤＳＥＭには無視できない問題となる。
【００３１】
さらに、半導体デバイスの進化に伴い、深い溝パターンを計測するニーズが予測される。深い溝パターンを計測するためは、従来のＣＤＳＥＭと比べて加速電圧の数倍以上の高加速電圧を印加することが必要となる。加速電圧が高くなると、電子ビームの偏向感度が低減し、同じ視野を実現するため数倍以上の偏向電圧を印加することが必須となる。
【００３２】
なお、前記特許文献１には、イメージシフトの応答遅れやステージやドリフトにより計測・検査の精度が劣化するという課題やその解決手段などについては記載されていない。
【００３３】
前記特許文献２、３には、イメージシフトによる移動量が大きい場合にも分解能および寸法測定精度が高い方法などについて記載されているが、イメージシフトの応答遅れ問題に関する解決手段などは開示されていない。
【００３４】
前記特許文献４には、電子ビーム露光の偏向待ち時間を短縮し、電子ビーム描画装置のスループットを高める目的で、主ＤＡＣの出力に主ＤＡＣと比べて出力は小さいがセトリング時間の早い副ＤＡＣのグランドを大気からフローティングして重畳させる構成が開示されているが、原理的に副ＤＡＣの耐圧にも主ＤＡＣの最大出力電圧まで耐えられる必要がある。但し、副ＤＡＣが高耐圧且つ高速化を実現するための具体的な手段は開示されていない。
【００３５】
本発明は、上記した従来技術のイメージシフトの応答遅れ問題を解決して、イメージシフトの大視野ビーム移動により生じた収差を簡単に補正できるビーム制御・補正機能を備えて半導体基板(ウェハ)上に形成されたパターンの計測、観察又は検査などの処理を行う走査型電子顕微鏡を用いた処理装置及び処理方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
上記した課題を解決するために、本発明では、ステージに載置した試料上に集束させた電子ビームを照射して走査する電子光学系を備えて試料を撮像する走査型電子顕微鏡と、この走査型電子顕微鏡を制御すると共に走査型電子顕微鏡で撮像して得た画像を処理する画像処理・制御部とを備えた走査型電子顕微鏡を用いた処理装置において、走査型電子顕微鏡の電子光学系は、ステージを停止させた状態で集束させた電子ビームを試料上に照射する位置を移動させて試料の撮像領域をシフトさせる静電電極で構成されたイメージシフト電極を有することを特徴とする。
【００３７】
また、上記した課題を解決するために、本発明では、ステージに載置した試料上に走査型電子顕微鏡の電子光学系で集束させた電子ビームを照射して走査して試料を撮像し、走査型電子顕微鏡で撮像して得た画像を処理する走査型電子顕微鏡を用いた処理方法において、走査型電子顕微鏡の電子光学系で集束させた電子ビームを照射して走査することを、ステージを停止させた状態で静電電極で構成されたイメージシフト電極を用いて集束させた電子ビームを試料上に照射する位置を移動させて試料の撮像領域をシフトさせることを含むようにした。
【発明の効果】
【００３８】
本発明のうち代表的な形態によれば、走査型電子ビーム方式の半導体（試料）の計測検査装置及び方法において、イメージシフトの応答遅れやステージの停止待ち時間の短縮を実現と伴い、イメージシフトの偏向収差やステージの振動とドリフトが生じたビーム位置ずれをリアルタイムで補正でき、これにより計測・検査の高速度化(高スループット化)と高精度化を実現できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例１に係る静電方式のイメージシフト電極と偏向電極との組合せを示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る静電方式のイメージシフト電極のイメージシフト制御回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係る静電方式のイメージシフト電極を用いた走査型電子顕微鏡で試料を撮像してその画像を処理する作業の流れを示すフロー図である。
【図４】本発明の実施例２に係る静電方式のイメージシフト電極と偏向電極とを一体化した電極を用いた装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例２に係る静電方式のイメージシフト電極と偏向電極とを一体化した電極を用いた装置におけるイメージシフト偏向制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例２に係る静電方式のイメージシフト電極と偏向電極とを一体化した電極を用いた装置におけるドライバ回路の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例３に係る静電方式のイメージシフト電極と偏向電極とを一体化した電極を用いた装置におけるドライバ回路の構成を示すブロック図である。
【図８】従来の走査型電子ビーム方式の半導体の計測検査装置を含んで成るシステム全体の構成を示すブロック図である。
【図９】従来のイメージシフトコイルと静電偏向電極の配置構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお実施の形態を説明するための全図において同一部には原則として同一符号を付しその繰り返しの説明は省略する。以下、計測観察検査装置及び計測観察検査方法とは、計測、観察、検査のうちの何れか一つ又はそれらを組み合わせた場合を含む。  
本発明による計測観察検査装置は、高スループットと高分解能に対応した計測を制御する機能を有すると共に、その際に課題となる、計測点を移動するステージとイメージシフト機能に用いた電子ビームの応答遅れ、イメージシフトに起因する収差とステージの振動やドリフトに起因する分解能劣化問題を解決する手段を提供する。
【００４１】
即ち、本発明では、スループットの向上を図るためにイメージシフトの応答遅れ課題を解決する方策として、イメージシフト手段に静電偏向方式を採用した。またイメージシフトに起因する収差とステージの振動やドリフトに起因する位置ずれを補正する電子ビームの位置補正信号を生成し、前記静電電極を制御する必要な高電圧イメージシフト制御電圧、高速走査制御電圧信号と収差・位置補正信号を重畳させた電圧信号を駆動するドライバ回路を設けた。これにより高速及び高精度な計測を実現した。
【００４２】
以下の実施例においては、電子源から発射された１次電子ビームの軌道を電子光学系の光軸からずらすイメージシフト手段に静電偏向方式を採用した場合の偏向電極との組合せについて、イメージシフト手段と偏向電極とをそれぞれ別の電極で形成した構成と、イメージシフト手段と偏向電極とを一体化した構成とについて説明する。
【実施例１】
【００４３】
本実施例においては、イメージシフト手段に静電偏向方式を採用した場合の偏向電極との組合せについて、イメージシフト手段と偏向電極とをそれぞれ別の電極で形成した構成について説明する。
【００４４】
本実施例における走査型電子顕微鏡を用いた計測観察検査装置の構成は、イメージシフト手段とその制御回路部及び偏向電極とを除いて図２で説明した従来の走査型電子ビーム方式の計測検査装置の構成と同じである。
【００４５】
静電偏向方式においては、直交する２方向(Ｘ方向とＹ方向)への偏向を互いに独立の制御するために、通常最低２段の偏向電極が必要である。電子ビームの偏向走査とイメージシフトとを別々の偏向電極を用いて操作する場合は、最低４段の偏向電極が必要になる。
【００４６】
特許文献２に記載されているような、従来の方式の電磁偏向方式のイメージシフトコイルと静電方式の偏向走査電極との組合せは、図８で説明したように互いに内側と外側との関係で配置できるが、本実施例のように静電方式のイメージシフト電極と静電方式の偏向走査電極とを組み合わせる場合は、互いに内側と外側との関係で配置することができず、図１に示すように互いに上下に配置した構成となる。なお、図１には、表示の都合でイメージシフト電極１１６として対向する電極が上下に２組並んだ構成を示しているが、実施には上側の対と下側の対とは向きが１０８度ずれている。また、上下２対の偏向電極１０８についても同様な構成になっている。
【００４７】
本実施例における走査型電子ビーム方式の計測検査装置は、図８で説明した従来の走査型電子ビーム方式の計測検査装置の構成のうち、走査電極８１０８とイメージシフト用コイル８１１１、及びイメージシフト制御回路８２０２と偏向制御回路８２０３とを、図１に示したような構成と置き換えたものである。
【００４８】
本実施例における走査型電子ビーム方式の計測検査装置の動作を図８に示した装置構成を用いて説明すると、鏡筒８１２０の内部（真空）において、電子銃８１０１より生成・射出された電子ビームＡ４１１は、第１コンデンサレンズ（集束レンズ）８１０２，絞り８１０３，第２コンデンサレンズ（集束レンズ）８１０４を通じて集束され、イメージシフト電極１１６により形成された電界の中を進んで、電子ビームＡ４１1の軌道が電子光学系の光軸（図１の１点鎖線で示した軸）からＡ４１２の位置にシフトし、次に鋸波状の電圧で制御された偏向電極１０８により形成された電界中を進んで偏向電極１０８に印加される鋸波状の電圧に応じて電子ビームはＡ４１３の位置までシフトする走査偏向制御が行われ、対物レンズ８１０９等を経て試料１１０上を走査しながら照射される。
【００４９】
ビームＡ４１３が照射されると、試料１１０からは二次電子Ａ２１１が発生し、検出器８１０７で検出される。検出器８１０７で検出された信号（アナログ信号）は、信号検出部８２０７（二次電子信号検出回路）によってデジタル信号に変換される。そしてそのデジタル信号をもとに画像処理部８２０８（二次電子信号処理回路）で二次元の画像が生成処理され、ＧＵＩ部８２５０の画面に表示される。この画像内に基づいて回路パターンが計測される（計測機能の場合）。このように、イメージシフト機能を用いると、試料を移動させることなく一か所に停止（静止）した状態で試料上の撮像位置を変える（シフトする）ことができる。
【００５０】
図１に示したような構成で、イメージシフト制御回路（ＩＳ制御回路）３０１でイメージシフト駆動回路（ＩＳ駆動回路）３０２を制御してイメージシフト電極１１６に３０２１のような台形状の波形で波高値が数百ボルト（Ｖ）の電圧を印加すると、電子銃２１０１から発射された一次電子ビームＡ４１１は、イメージシフト電極１１６の間に発生した電界によりＡ４１２の位置に軌道がシフトする。この状態で、偏向制御回路（ＤＥＦ制御回路）３０３で偏向駆動回路（ＤＥＦ駆動回路）３０４を制御して偏向電極１０８に３０４１のような鋸歯状の波形で波高値が数十ボルト（Ｖ）の電圧を印加すると、一次電子ビームＡ４１１は偏向電極１０８の間に発生した電界により、Ａ４１２の軌道に対してＡ４１３の位置まで電界に応じてシフトする。
【００５１】
なお、図１に示した構成において、イメージシフト制御回路３０１とイメージシフト駆動回路３０２とを組み合わせたものが、図８に示した構成におけるイメージシフト用コイル８１１１を制御するイメージシフト制御回路８２０２に対応する。また、偏向制御回路３０３と偏向駆動回路３０４とを組み合わせたものが、図８に示した構成の偏向制御回路８２０３に対応する。
【００５２】
イメージシフト電極と走査電極とを上下に配置する場合は、それぞれの偏向支点が異なり、一次電子ビームの偏向により発生する誤差源が２箇所あることになる。本実施例では、この一次電子ビームの偏向により発生する誤差を、図１に示したイメージシフト制御回路（ＩＳ制御回路）３０１でイメージシフト駆動回路（ＩＳ駆動回路）３０２を制御することと、偏向制御回路（ＤＥＦ制御回路）３０３で偏向駆動回路（ＤＥＦ駆動回路）３０４を制御することとを組み合わせて調整する。
【００５３】
なお、図１におけるイメージシフト制御回路（ＩＳ制御回路）３０１とイメージシフト駆動回路（ＩＳ駆動回路）３０２とを組み合わせたものが図８で説明したイメージシフト制御回路８２０２に相当し、偏向制御回路（ＤＥＦ制御回路）３０３と偏向駆動回路（ＤＥＦ駆動回路）３０４とを組み合わせたものが図８で説明した偏向制御回路８２０３に相当する。
【００５４】
このような構成で、イメージシフト電極１１６によるイメージシフトに起因する一次ビームＡ４１１の収差や、ステージ２１１２の振動やドリフトに起因する位置ずれのために、計測の精度が低下（劣化）してしまう。本実施例においては、この計測精度の低下を防止するために、イメージシフト制御回路３０１を、電子ビームの位置補正信号を生成し、イメージシフト電極１１６を制御するのに必要な高電圧イメージシフト制御電圧と収差・位置補正信号を重畳させた電圧信号で駆動するように構成した。
【００５５】
図２に、本実施例によるイメージシフト制御回路３０１の構成を示す。イメージシフト制御回路３０１は、全体制御部からの信号を受けて高電圧イメージシフト制御電圧を発生させるためのイメージシフト制御信号発生回路３０１１と、試料台８１１２を駆動するモータ８１３１からの信号を受けたステージ位置検出部８２０９の検出信号とイメージシフト制御信号発生回路３０１１で発生した制御信号とを受けて電子ビームＡ４１１の収差や試料台１１２の振動やドリフトに起因する位置ずれを補正するための補正信号を発生する収差・ステージ位置補正信号発生回路３０１２とを備えて構成し、イメージシフト制御信号発生回路３０１１と収差・ステージ位置補正信号発生回路３０１２とからの信号を重畳した信号をイメージシフト駆動回路３０２に入力する。
【００５６】
イメージシフト制御回路３０１を上記のように構成したことにより、イメージシフト電極１１６によるイメージシフトに起因する一次ビームＡ４１１の収差や、ステージ８１１２の振動やドリフトに起因する位置ずれのために計測の精度が低下（劣化）してしまうのを防止することが可能になり、静電方式のイメージシフト電極と静電方式の偏向走査電極とを組み合わせた構成において、高精度な計測を実現することができる。
【００５７】
次に、本実施例による走査型電子ビーム方式の計測検査装置を用いた試料の計測又は検査方法について、図３に示したフロー図を用いて説明する。  
まず、機構系制御部８２３０でモータ８１３１を制御して試料台８１１２を移動させて試料１１０の観察したい領域が走査型電子顕微鏡８１００の観察視野の中心に位置させる（Ｓ３０１）。この状態でイメージシフト制御回路８２０２によるイメージシフト電極１１６への印加電圧をゼロにして、偏向制御回路８２０３で偏向電極１０８に鋸波状の波形の電圧信号を印加することにより、電子ビームＡ４１１は走査型電子顕微鏡８１００の観察視野の中心を中心として領域に照射し走査されてこの領域の高倍率な像を撮像し（Ｓ３０２）、この撮像して得られた画像を処理（計測又は検査）する（Ｓ３０３）。
【００５８】
次に、次の観察すべき領域があるかをチェックし（Ｓ３０４）、次の観察領域があるときには（Ｓ３０４でＴＥＳの場合）、次の観察領域が走査型電子顕微鏡８１００の低倍率の比較的広い観察視野の中に次の観察領域が存在するかどうかを判定する（Ｓ３０５）。
その結果、次の観察領域が比較的広い観察視野の中にあると判定した場合にはときには（Ｓ３０５でＹＥＳの場合）、試料台８１１２を移動させずに、次の観察領域が視野の中心になるように電子ビームの走査範囲をシフトさせる（イメージシフト：Ｓ３０６）。すなわち、全体制御部８２１０からの次の観察領域の中心位置情報に基づいて、図１を用いて説明したように、イメージシフト制御回路８２０２によるイメージシフト電極１１６への印加電圧を制御して（イメージシフト駆動回路３０２によりイメージシフト電極１１６に印加する電圧の波高値３０２１を変化させて）電子ビームＡ４１１の軌道を例えば図１のＡ４１２の位置にシフトさせる。
【００５９】
この状態で偏向制御回路８２０３で偏向電極１０８に鋸波状の波形の電圧信号を印加することにより、電子ビームＡ４１１はイメージシフト電極１１６でシフトさせたＡ４１２の位置を中心とした領域に照射し走査されてこの領域の高倍率な像を観察し（Ｓ３０７）、この撮像して得られた画像を処理（計測又は検査）する（Ｓ３０８）。
【００６０】
さらに、走査型電子顕微鏡８１００の低倍率の比較的広い観察視野の中にその次の観察領域が存在するときには、上記と同様にその次の観察領域の中心位置にビームをシフトさせてこの領域の高倍率な画像を取得することができる。
【００６１】
一方、走査型電子顕微鏡８１００の低倍率の比較的広い観察視野の中に次の観察領域が存在しないときには（Ｓ３０５でＮＯの場合）、Ｓ３０１に戻って、全体制御部８２１０からの次の観察領域の位置情報に基づいて機構系制御部８２３０でモータ８１３１を制御して次の観察領域が走査型電子顕微鏡８１００の観察視野の中心に位置するように試料台８１１２を移動させ、上記に説明したような走査型電子顕微鏡２１００による撮像を行う。  
また、Ｓ３０４で次の観察領域が無いと判定された場合は（ＮＯの場合）、作業を終了する。
【００６２】
異常、本実施例によれば、イメージシフトと、電子ビームの走査とを何れも静電電極を用いて実行されるので、イメージシフトの応答遅れという課題を解決でき、スループットの向上を図ることができる。
【実施例２】
【００６３】
図４〜図６を用いて、本発明の実施例２の走査型電子ビーム方式の計測装置及びそれを用いた計測検査方法について、従来例と比較しながら説明する。
【００６４】
本実施例では、イメージシフト電極と走査電極とをそれぞれ静電電極で構成する場合に、イメージシフト電極と走査電極とを一体化した手段を提供する。この一体化した静電電極を用いて、大視野をビーム移動するイメージシフト機能と狭い視野のビーム偏向走査機能とを実現する。
【００６５】
パターン寸法を計測する際の高倍率撮像条件で、イメージシフトのビーム移動距離はビーム走査範囲の10倍ぐらいである。同じ偏向感度であれば、イメージシフトが必要な制御電圧は偏向走査が必要な制御電圧の１０倍である。一方、静電偏向方式の偏向走査波形は数MHz以上必要である。イメージシフトのセットリング時間が、従来10msの100分の一までに短縮した場合は、必要な周波数が数百kHzである。
【００６６】
イメージシフト電極と走査電極とを一体化するためには、一つ大きな問題を解決しなければならない。ビーム走査制御機能とイメージシフト機能とを同じ電極で同時に実現するには、同じ偏向感度で一次電子ビームを制御することが必要である。そのとき、視野が最大10倍ぐらい広いイメージシフトを実現するためには、制御電圧が走査偏向電圧の10倍必要である。一方、最高速度(周波数)は、偏向走査の周波数である数MHz以上を満足しなければいけない。そのため、本実施例における一体化したイメージシフト電極と偏向走査電極とを駆動するドライバ回路には、従来の電子ビームの偏向走査に必要な高速度を維持したまま、従来の10倍以上の高電圧を印加できるように構成した。
【００６７】
以下に、実施例２における構成と差の作用について説明する。
［計測検査装置（システム）］  
本実施例２における計測検査装置を含んで成るシステム全体の構成を図４に示す。実施例２における計測検査装置１０は、対象の半導体ウェハ（試料１１０）の自動計測および自動検査を可能とする適用例である。本計測検査装置１０は、半導体ウェハ（試料１１０）の回路パターンにおける寸法値を計測する計測機能、及び同パターンにおける欠陥（異常や不良）を検出する検査機能を備える。
【００６８】
本計測検査装置（システム）１０は、大きくは、走査型電子顕微鏡１００と、信号処理・制御用のコンピュータ２００で構成されている。
【００６９】
走査型電子顕微鏡１００は、カラム１５０と試料室１３０とを備え、試料室１３０の内部には、測定・検査の対象物である試料１１０を載置する試料台１１２（ステージ）、及び個の試料台を駆動するモータ１３１が設置されている。
【００７０】
走査型電子顕微鏡１００のカラム１５０内（真空）には、照射系（電子光学系）として、電子ビームＡ１を射出する電子銃１０１、射出された電子ビームＡ１が通る集束レンズ（第１コンデンサレンズ）１０２、絞り１０３、集束レンズ（第２コンデンサレンズ）１０４、ブランキング制御電極１０５、アパーチャ１０６、イメージシフトと偏向走査とを制御する一体化偏向器(電極)１２０、対物レンズ１０９等を有する。またカラム１００は、検出系として、照射された電子ビームＡ１（Ａ４）により試料１１０から発生した二次電子Ａ１１を検出する検出器１０７を備える。
【００７１】
コンピュータ２００は、例えば制御ラックにＰＣや制御ボードなどの形態で格納される構成である。コンピュータ２００の各部は、例えばプロセッサ及びメモリ等によるソフトウェアプログラム処理、あるいは専用回路の処理などで実現される。
【００７２】
コンピュータ２００には、全体制御部２１０と、ブランキング（ＢＬＫ）制御回路２０１と、電子ビームの位置シフトと偏向走査とを制御するイメージシフト・偏向制御部２０６と、機構系制御部２３０と、信号検出部（二次電子信号検出回路）２０７と、画像処理部（二次電子信号処理回路）２０８と、ＧＵＩ部（ユーザインタフェース部）２５０、等を備える。
【００７３】
走査型電子顕微鏡１００のカラム１５０内（真空）において、電子銃１０１より生成・射出された電子ビームＡ１は、第１コンデンサレンズ（集束レンズ）１０２，絞り１０３，第２コンデンサレンズ（集束レンズ）１０４を通じて集束され、イメージシフトと走査一体化偏向器１２０を介してビームの照射中心に移動と走査偏向制御され、対物レンズ１０９等を経て試料１１０上を走査しながら照射される。ビームＡ１（Ａ４）が照射されると、試料１１０からは二次電子Ａ１１が発生し、検出器１０７で検出される。検出器１０７で検出された信号（アナログ信号）は、信号検出部５０（二次電子信号検出回路）によってデジタル信号に変換される。そしてそのデジタル信号をもとに画像処理部２０８（二次電子信号処理回路）で二次元の画像が生成処理され、ＧＵＩ画面で表示される。この画像内に基づいて回路パターンが計測される（計測機能の場合）。
【００７４】
ＧＵＩ部２５０は、ユーザ（測定・検査者）に対するインタフェース（ＧＵＩ画面など）を提供する処理を行う。ＧＵＩ部２５０では、検査条件などを入力（設定）するＧＵＩ画面や、検査結果（二次元の画像など）を表示するＧＵＩ画面などを提供する。ＧＵＩ部２５０は、キーボードやディスプレイ等の入出力装置や通信インタフェース部などを含む。ユーザは、ＧＵＩ画面で計測機能や検査機能を選択実行可能である。
【００７５】
全体制御部２１０は、ＧＵＩ部２５０での指示に従い、本システム（装置）の全体（電子光学制御部２２０，機構系制御部２３０，イメージシフト・偏向制御部２０６、信号検出部２０７，画像処理部２０８，ステージ位置検出部２０９等）を制御する処理を行う。例えば全体制御部２１０は、ＧＵＩ部２５０の画面でユーザにより入力された計測・検査条件や指示などに応じて、電子光学制御部２２０、イメージシフト・偏向制御部２０６、機構系制御部２３０などを制御することで、計測の処理を行う。例えば全体制御部２１０は、計測の実行時、信号処理部２０７及び画像処理部２０８を通じて生成された二次元の画像などのデータ情報を受信し、ＧＵＩ部２５０の画面で表示させる。
【００７６】
電子光学制御部２２０は、全体制御部２１０からの制御に従い、カラム１００内の電子銃１０１、第１コンデンサレンズ（集束レンズ）１０２，絞り１０３，第２コンデンサレンズ（集束レンズ）１０４、ブランキング制御電極１０５、対物レンズ１０９等の電子光学系（照射系）を制御する。ブランキング制御回路２０１は、信号ライン（ａ１,a２）を介してブランキング制御電極１０５を制御して、電子ビームＡ１の試料１１０への照射を停止するときには、電子ビームＡ１の軌道を曲げて電子ビームＡ１をアパーチャ１０６に照射させる。
【００７７】
イメージシフト・偏向制御部２０６は、全体制御部２１０からの制御に従い、偏向器１２０に対して信号ライン（ｃ１，ｃ２）を通じて偏向制御信号を印加することにより、電子ビームの位置をシフトさせると共にこのシフトした位置における偏向による走査を制御する。
【００７８】
機構系制御部２３０は、試料室１３０に設置された試料台１１２を駆動するモータ１３１等を含む機構系を制御する。例えば電子ビームの走査制御に対応させてモータ１３１を駆動して、試料台１１２を移動制御することが可能である。このとき、モータ１３１の回転信号はステージ位置検出部２０９に送られて、試料台１１２の位置情報が得られる。
【００７９】
なお、図４のコンピュータ２００（全体制御部２１０等）において、計測機能と検査機能の両方を備えるが、一方のみ備える形態としてもよい。画像処理部２０８は、計測時（計測機能）の場合は、計測画像を生成し、当該画像内のパターン寸法値の計算などを行い、また、検査時（検査機能）の場合は、検査画像を生成し、当該画像内の欠陥を検出・判定する処理などを行う。
【００８０】
［イメージシフト・偏向制御部］
イメージシフト・偏向制御部２０６は、図５に示すように、イメージシフト制御信号発生回路２０６１と、偏向走査制御信号発生回路２０６３と、収差・ステージ位置補正信号発生回路２０６２を備えて構成される。イメージシフト制御信号発生回路２０６１は、試料に対する電子ビームが計測範囲中心点までの移動量と偏向感度により必要なイメージシフト電圧信号波形を生成する。走査信号生成手段２０６３は、電子ビームの走査速度、計測対象パターンの照射範囲および偏向感度により電子ビームが計測画像を取得するためのビーム走査制御電圧波形を生成する。収差・ステージ位置補正信号手段２０６２は、イメージシフトの大視野偏向で発生する収差を撮像倍率や、走査速度、走査範囲など条件に応じて、収差誤差とステージの位置ずれが最小になるように多極静電電極へ印加する電圧信号の補正量を計算する。
【００８１】
前記イメージシフト信号生成手段２０６１と、走査信号生成手段２０６３と、収差・ステージ位置補正信号手段２０６２は生成したイメージシフト電圧信号、走査電圧信号と補正電圧信号をデジタル/アナログ変換器（Ｄ/Ａコンバータ）２０４１〜２０４３でアナログ信号に変換してからイメージシフト・走査偏向ドライバ回路２０５で加算して、この加算した信号２０５１をイメージシフトと走査一体化偏向器１２０へ印加する。
【００８２】
[ドライバ回路]
次に、図６を用いて、本実施例におけるイメージシフトと走査一体化偏向器１２０を駆動するドライバ回路２０５の具体的な例を示す。
【００８３】
前記説明したように電子ビームが計測点まで移動するために必要なイメージシフト電圧制御信号が数十kHz以上、数百Ｖ以上である。一方、計測パターンの画像を取得するための電子ビーム走査を制御する電圧信号が数ＭHz、数十Ｖ以上である。通常のドライバ回路では、数百Ｖ以上、数MHz以上の信号を駆動することは困難である。
【００８４】
図６に示す本実施例におけるドライバ回路２０５は、フローティングされた高速ドライバ２０５３の電源電圧信号およびコモン電圧信号がイメージシフトが必要な制御電圧に応じて可変する構成で、必要な数百Ｖ以上、数MHz以上の高電圧・高速信号を駆動するものである。
【００８５】
図５に示したイメージシフト・偏向制御部２０６の偏向走査制御信号発生回路２０６３および収差・ステージ位置補正信号発生回路２０６２から入力される高速な電子ビーム走査が必要な電圧信号（走査偏向信号）は、光絶縁変換器などのアイソレータ２０５２を経由してフローティングされた高速ドライバ２０５３へ入力する。
【００８６】
一方、イメージシフト・偏向制御部２０６のイメージシフト制御信号発生回路２０６１から出力されたイメージシフト信号は、イメージシフト信号を増幅する増幅器２０５４、フローティング負電源となる増幅器２０５５、フローティング正電源となる増幅器２０５６に入力される。増幅器２０５４により増幅された高電圧イメージシフト制御電圧信号（ＩＳ）は前記高速ドライバ２０５３のコモン電圧、或いはオフセット或いはグランド電圧として入力する。イメージシフト電圧（ＩＳ）と最大走査制御電圧の和より少し大きくした電圧（ＩＳ＋Ｖｐ）を増幅器２０５６で発生させて、高速ドライバ２０５３の正電源として供給する。同じく、イメージシフト電圧（ＩＳ）と最大走査制御電圧の差より少し少ない電圧（ＩＳ−Ｖｐ）を増幅器２０５５で発生させて、高速ドライバ２０５３の負電源として供給する。
【００８７】
ドライバ回路２０５をこのような構成とすることにより、フローティングされた高速ドライバ２０５３の電源電圧とグランド電圧がイメージシフト電圧（ＩＳ）と走査電圧信号の最大・最小値で決められ、イメージシフト電圧信号と走査電圧信号とを重畳させた出力電圧信号（Ｖout）がフローティングされた高速ドライバ２０５３の正負電源電圧の範囲内（（ＩＳ−Ｖｐ）＜Ｖout＜（ＩＳ＋Ｖｐ））に収めるから、耐圧上の問題を発生させることなく、高速な走査信号電圧を出力することが可能になる。  このように、ドライバ回路２０５の高速ドライバ２０５３をフローティング電圧で制御するように構成したことにより、高速ドライバ２０５３の耐電圧の範囲内でイメージシフト制御とビームスキャン（偏向走査）制御とを安定して実現することができるようになった。
【００８８】
本実施例による走査型電子ビーム方式の計測検査装置を用いた試料の計測又は検査方法は、実施例１で図３を用いて説明した処理フローと、Ｓ３０６の工程以外は同じであるので、それら同じ工程の説明を省略する。
【００８９】
本実施例においては、Ｓ３０６の工程で、図５及び図６に示したようなイメージシフト・偏向制御回路２０６とドライバ回路２０５で一体化偏向器１２０を制御してイメージシフトと走査偏向とを行う点において実施例１と異なっている。
【００９０】
本実施例によれば、走査型電子ビーム方式の半導体（試料）の計測検査装置及び方法などに関して、スループットと計測精度の向上を実現するため、イメージシフトの応答遅れやステージの停止待ち時間の短縮を実現と伴い、イメージシフトの偏向収差やステージの振動とドリフトが生じたビーム位置ずれをリアルタイムで補正でき、これにより計測・検査の高速度化と高精度化を実現できる。
【実施例３】
【００９１】
実施例２で説明した構成では、ドライバ回路２０５の高速ドライバ２０５３をフローティング電圧で制御することで、高速ドライバ２０５３の耐電圧の範囲内でイメージシフト制御とビームスキャン（偏向走査）制御とを安定して実現する構成について説明したが、本実施例３においては、ドライバ回路２０５をトランジスタを縦接続に接続した回路で構成し、個々のトランジスタの耐圧よりも高い電圧でイメージシフトとビームスキャンとの制御を行うようにした構成について説明する。
【００９２】
本実施例における走査型電子ビーム方式の計測検査装置の構成は、実施例２で説明した図４に示した構成と、ドライバ回路２０５を除いては同じであるので、それらの説明は省略する。
【００９３】
本実施例においては、実施例２で説明したドライバ回路２０５に替えて、図７に示すように、複数のトランジスタで構成したドライバ回路７０５を採用した。図７に示した例では、３個のトランジスタを用いて回路を構成した場合を示す。このような複数のトランジスタを縦接続に用いて個々のトランジスタの耐圧よりも高い電圧でイメージシフトとビームスキャンとの制御を行う構成としては、例えば特許文献４の図２又は図５に記載されているような構成を採用することで実現できる。
【００９４】
即ち図７に示した構成において、実施例２で説明した図５のイメージシフト制御信号発生回路２０６１及び収差・ステージ値補正信号発生回路２０６２から出力されて、それぞれＤ/Ａコンバータ２０４１，２０４２を介してアナログに変換された信号がトランジスタ７０５１と７０５２に入力する。一方、図５の収差・ステージ値補正信号発生回路２０６２と偏向走査制御信号発生回路２０６３から出力されてそれぞれＤ/Ａコンバータ２０４１，２０４２を介してアナログに変換された信号がトランジスタ７０５２に入力する。
【００９５】
トランジスタ７０５２に入力した信号は、差動入力回路部５２０に入って増幅され、差動入力回路部５２０から出力された信号のうちレベルシフト回路５２１に入った信号はハイレベルのゲート入力としてトランジスタ７０５１の側のレベルシフト回路５１１に入力し、バッファ５１２を介してハイレベル側のトランジスタ５１３のゲート入力となる。一方、レベルシフト回路５２２に入力した信号はローレベルのゲート入力としてトランジスタ７０５３の側のレベルシフト回路５３１に入力し、バッファ５３２を介してローレベル側のトランジスタ５３３のゲート入力となる。
【００９６】
上記ハイレベル側レベルシフト回路とローレベル側レベルシフト回路の信号大きさにより、トランジスタ５１３、５２３、５２４，５３３の動作状態と流れる電流を制御して、出力電圧Voutを制御する。
【００９７】
例えば、差動入力信号が正信号であれば、出力段のトランジスタ５１３、５２３はアン状態になり、トランジスタ５２４，５３３はオフ状態になる。出力電圧Voutは５１３の電源電圧に近づく。一方、差動入力信号が負信号であれば、出力段のトランジスタ５１３、５２３はオフ状態になり、トランジスタ５２４，５３３はアン状態になる。出力電圧Voutは５３３の電源電圧に近づく。
【００９８】
このように、イメージシフト制御信号発生回路２０６１及び収差・ステージ値補正信号発生回路２０６２からの入力信号、および収差・ステージ値補正信号発生回路２０６２と偏向走査制御信号発生回路２０６３からの差動入力信号に応じて、必要なVout信号が出力される。
【００９９】
本実施例によれば、ドライバ回路をトランジスタで形成したのでドライバ回路を比較的コンパクトに形成することができ、回路の実装が容易になった。
【０１００】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０１】
１０…計測検査装置（システム）    １０５…ブランキング制御電極    １００…走査型電子顕微鏡    １０１…電子銃    １０２…第１コンデンサレンズ（集束レンズ）    １０３…絞り    １０４…第２コンデンサレンズ（集束レンズ）    １０６…アパーチャ    １０７…検出器（二次電子検出器）    １０８…偏向電極    １０９…対物レンズ    １１０…試料    １１２…試料台（ステージ）    １１６…イメージシフト電極    １２０…一体化偏向器    ２００…コンピュータ（信号処理系）    ２０１…ブランキング制御回路    ２０２…イメージシフト制御回路    ２０３…偏向制御回路    ２０５…電子信号検出回路    ２０６…イメージシフト・偏向制御部    ２０８…画像処理部（二次電子信号処理回路）    ２０９…ステージ位置検出部    ２１０…全体制御部    ２２０…電子光学制御部    ２３０…機構系制御部    ２５０…ＧＵＩ部    ３０１…イメージシフト制御電圧生成回路    ３０２…イメージシフト制御電圧駆動回路    ３０３…走査制御電圧生成回路    ３０４…走査制御電圧駆動回路    ２０５１…走査電圧信号生成ドライバ    ２０５２…アイソレータ    ２０５３…フローティングドライバ    ２０５４…イメージシフト信号増幅器    ２０５５…フローティングドライバ負電源生成増幅器    ２０５６…フローティングドライバ正電源生成増幅器    ２０６１…イメージシフト信号生成手段    ２０６２…収差・ステージ位置補正信号手段    ２０６３…走査信号生成手段。
【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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