(57)【要約】【課題】実際の粒子線の照射位置が目標位置よりずれることを防止することができる走査型荷電粒子線装置を提供する。【解決手段】ユーザが設定した試料上の走査領域にて、ユーザが設定した走査方向に、ユーザが設定した走査順にて、荷電粒子線を走査する。更に、スキャン座標を２次元ＬＵＴ（Look Up Table）によって補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を集束させる集束レンズと、上記荷電粒子線を走査する偏向レンズと、上記荷電粒子線を集束する対物レンズと、上記荷電粒子線の照射により試料から放出される２次粒子を検出する検出器と、上記検出器からの信号により試料像を表示する表示装置と、上記偏向レンズを制御する偏向制御部と、を有し、上記偏向制御部は、ユーザが設定した試料上の走査領域にて、ユーザが設定した走査方向に、ユーザが設定した走査順にて、荷電粒子線を走査する任意パターンスキャンを行うように上記偏向レンズを制御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記載の荷電粒子線装置において、上記偏向制御部は、上記任意パターンスキャンを行うための座標データを格納した座標メモリと、該座標メモリから座標データを読み出してスキャン座標を生成する任意パターンスキャン座標発生部とを有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項２記載の荷電粒子線装置において、上記座標メモリは、上記試料上における荷電粒子線の走査領域、走査方向及び走査順を含む座標データを記憶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記載の荷電粒子線装置において、上記座標メモリは、座標更新時間データ、Ｘ座標データ、Ｙ座標データ、ビームブランキングデータ、及び、取込みイネーブルデータを含む座標データを画素単位で記憶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記載の荷電粒子線装置において、上記偏向制御部からの座標データと上記検出器からの２次粒子強度データを格納する画像メモリを設け、該画像メモリに格納された２次粒子強度データを読み出すことによって上記表示装置にて試料の像を表示することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項５記載の荷電粒子線装置において、上記座標データは遅延バッファを経由して上記画像メモリに格納されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項２記載の荷電粒子線装置において、上記偏向制御部は、上記任意パターンスキャン座標発生部からのスキャン座標を補正する２次元補正ルックアップテーブルを有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項７記載の荷電粒子線装置において、上記２次元補正ルックアップテーブルは、形状が既知の基準格子の画像から２次元補正量を演算することによって作成されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
電子線を集束させる集束レンズと、上記電子線を走査する偏向レンズと、上記電子線を集束する対物レンズと、上記電子線の照射により試料から放出される２次電子線を検出する検出器と、上記偏向レンズを制御する偏向制御部と、を有し、上記偏向制御部は、ユーザが設定した任意パターンスキャンを行うための座標データを格納する座標メモリと、該座標メモリから座標データを読み出してスキャン座標を生成する任意パターンスキャン座標発生部とを有し、試料上のユーザが設定した所定の走査領域にて、ユーザが設定した所定の走査方向に、ユーザが設定した所定の走査順にて、荷電粒子線を走査する任意パターンスキャンを行うように上記偏向レンズを制御することを特徴とする走査電子顕微鏡装置。
【請求項１０】
請求項９記載の走査電子顕微鏡装置において、上記座標メモリは、上記試料上における荷電粒子線の走査領域、走査方向及び走査順を含む座標データを記憶することを特徴とする走査電子顕微鏡装置。
【請求項１１】
請求項９記載の走査電子顕微鏡装置において、上記座標メモリは、座標更新時間データ、Ｘ座標データ、Ｙ座標データ、ビームブランキングデータ、及び、取込みイネーブルデータを含む座標データを画素単位で記憶することを特徴とする走査電子顕微鏡装置。
【請求項１２】
請求項９記載の走査電子顕微鏡装置において、上記偏向制御部は、上記任意パターンスキャン座標発生部からのスキャン座標を補正する２次元補正ルックアップテーブルを有することを特徴とする走査電子顕微鏡装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の走査電子顕微鏡装置において、上記２次元補正ルックアップテーブルは、形状が既知の基準格子の画像から２次元補正量を演算することによって作成されることを特徴とする走査電子顕微鏡装置。
【請求項１４】
請求項９記載の走査電子顕微鏡装置において、上記偏向制御部からの座標データと上記検出器からの２次電子線強度データを格納する画像メモリを設け、上記座標データは遅延バッファを経由して上記画像メモリに格納されることを特徴とする走査電子顕微鏡装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の走査電子顕微鏡装置において、上記検出器からの２次電子線強度データは、画素単位にてノイズを除去するノイズ除去部を経由して上記画像メモリに格納されることを特徴とする走査電子顕微鏡装置。
【請求項１６】
荷電粒子線を集束させることと、上記荷電粒子線を試料上に走査することと、上記荷電粒子線を集束させることと、上記荷電粒子線の照射により試料から放出される２次粒子を検出することと、上記２次粒子の強度信号により試料像を生成することと、を有する荷電粒子線装置による試料像の生成方法において、
上記荷電粒子線を試料上に走査するステップは、ユーザが設定した試料上の走査領域にて、ユーザが設定した走査方向に、ユーザが設定した走査順にて、荷電粒子線を走査する任意パターンスキャンを行うことを特徴とする荷電粒子線装置による試料像の生成方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の荷電粒子線装置による試料像の生成方法において、
上記荷電粒子線を試料上に走査するステップは、
座標メモリに格納された上記試料上における粒子線の走査領域、走査方向及び走査順を含む座標データを読み出すことと、
該読み出した座標データによって偏向レンズを制御することと、
上記座標メモリから読み出した座標データを画像メモリに格納することと、
を含むことを特徴とする荷電粒子線装置による試料像の生成方法。
【請求項１８】
請求項１６記載の荷電粒子線装置による試料像の生成方法において、
上記２次粒子を検出するステップは、上記２次粒子の強度信号を画像メモリに格納することを含むことを特徴とする荷電粒子線装置による試料像の生成方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の荷電粒子線装置による試料像の生成方法において、上記座標データを上記２次粒子の強度信号に対して遅延させてから上記画像メモリに格納することを特徴とする荷電粒子線装置による試料像の生成方法。
【請求項２０】
請求項１７記載の荷電粒子線装置による試料像の生成方法において、
形状が既知の基準格子の画像から２次元補正量を演算することによって２次元補正ルックアップテーブルを作成することと、
上記座標データを上記２次元補正ルックアップテーブルによって補正することと、を含むことを特徴とする荷電粒子線装置による試料像の生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型荷電粒子線装置における誤差を補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子線を用いた観察装置は微細な構造の試料の観察に使用する。その代表的な装置に走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope : SEM)がある。
【０００３】
走査型電子顕微鏡では、１次電子線を集束し、試料の表面をラスター走査する。試料からの２次電子を検出し、その強度を走査位置に合わせて表示する。電子線によって試料の表面を走査すると、試料の表面は帯電する。ラスター走査の場合、電子線によって、試料の表面を一定の間隔にて順に走査する。従って、電子線の照射によって試料の表面が帯電すると、次の走査によって照射される電子線の軌道に影響を与える。即ち、試料の表面の帯電に起因して、電子線の照射位置は、目標位置よりずれる。これを、ここでは、帯電誤差と称することとする。
【０００４】
また、ラスター走査では、偏向電極の物理的なずれ、電場及び磁場の歪み、偏向信号の誤差等に起因して、実際の試料上の電子線の照射位置は、目標位置よりずれる。これを、ここでは、偏向誤差と称することとする。
【０００５】
荷電粒子線を用いた加工装置として、集束イオンビーム(Focused Ion Beam : FIB)装置がある。また、１次電子線とイオンビームを同時に試料に照射して、観察と加工を同時に行う複合装置もある。例えば、ＳＥＭとＦＩＢ、ＳＥＭとＳＥＭなどの複数の電子粒子線源を有する。このような複合装置では、対物レンズの磁束が干渉しあい、電子線の軌道のずれを発生させ、画像の歪みとなる。これを、ここでは、磁界干渉誤差と称することとする。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１９４１５４号公報
【非特許文献１】田中  敬一、永谷  隆  編集「図説走査電子顕微鏡」朝倉書店  １９８１年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、走査型荷電粒子線装置では、電子線の照射によって試料の表面が帯電するために起きる帯電誤差、偏向制御に起因した偏向誤差、複合装置における磁界干渉誤差、等の誤差に起因して、実際の粒子線の照射位置が目標位置よりずれる。それによって画像に歪みが生ずる。
【０００８】
本発明の目的は、実際の粒子線の照射位置が目標位置よりずれることを防止することができる走査型荷電粒子線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によると、ユーザが設定した試料上の走査領域にて、ユーザが設定した走査方向に、ユーザが設定した走査順にて、荷電粒子線を走査する。更に、スキャン座標を２次元ＬＵＴ（Look Up Table）によって補正する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、実際の粒子線の照射位置が目標位置よりずれることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の荷電粒子線装置の構成概略図である。荷電粒子線装置は、カラム１００、制御ラック１２９、操作卓１３０、入力装置４０１及び表示装置４０２を有する。カラム１００には、エミッタ１０１、引き出し電極１０２、ブランカ１０７、コンデンサレンズ１０３、偏向電極１０４、対物レンズ１０５及び検出器１０９が設けられている。
【００１２】
制御ラック１２９には、排気制御部１１１、レンズ制御部１１２、高圧電源制御部１１３、ブランキング制御部１１４、偏向制御部１１５、画素単位ノイズ除去部１１６、データ送信部１１７、シーケンスコントローラ１１８が設けられている。偏向制御部１１５は、座標発生器２００、座標メモリ２０３、遅延バッファ２０５、及び、２次元補正ＬＵＴ２０６を有する。操作卓１３０は、データ受信部３０１、フレーム単位ノイズ除去部３０２、画像メモリ制御部３０３、及び、ＧＵＩインタフェースコントローラ３０４を有する。
【００１３】
操作者は、表示装置４０２の操作画面の画像と設定値を見ながら、入力装置４０１を介して命令を入力する。ＧＵＩインタフェースコントローラ３０４は、入力装置４０１からの命令を、通信手段１２６を経由して、シーケンスコントローラ１１８に送信する。シーケンスコントローラ１１８は、システムバス１２５を介して、制御ラック１２９内の各制御モジュールを制御する。
【００１４】
以下に、荷電粒子線装置が走査電子顕微鏡であるとして説明する。排気制御部１１１は、カラム１００内の真空を制御し、レンズ制御部１１２は、コンデンサレンズ１０３及び対物レンズ１０５を制御して、１次電子線１０６を集束させる。高圧電源制御１１３は、エミッタ１０１と引き出し電極１０２を制御し、１次電子線１０６を引き出す。ブランキング制御部１１４は、偏向制御部１１５からの制御信号に従って、ブランカ１０７を制御し、１次電子線１０６のブランキング制御を行う。
【００１５】
エミッタ１０１からの１次電子線１０６は、引き出し電極１０２によって引き出され、コンデンサレンズ１０３によって集束され、偏向電極１０４によって偏向走査され、対物レンズ１０５によって集束され、試料１１０に照射される。試料１１０からの２次電子１０８は検出器１０９によって検出される。
【００１６】
検出器１０９からの２次電子検出信号は、プリアンプ１２１によって増幅され、画素単位ノイズ除去部１１６によってノイズが除去され、データ送信部１１７に送られる。データ送信部１１７は、２次電子強度データを、偏向制御部１１５からの座標データと共に、操作卓１３０に送る。
【００１７】
座標データと２次電子強度データは、操作卓１３０のデータ受信部３０１によって受信され、フレーム単位ノイズ除去部３０２によってフレーム単位にてノイズ除去され、Ｓ／Ｎが向上する。画像メモリ制御部３０３は、座標データから算出したアドレスに従って、２次電子強度データを保存し、それを操作画面の更新タイミングで表示する。
【００１８】
図２を参照して偏向制御部１１５の動作を説明する。偏向制御部１１５は、固定パターンスキャン座標発生部２０１、任意パターン座標発生部２０２、座標メモリ２０３、セレクタ２０４、遅延バッファ２０５、２次元補正ＬＵＴ２０６、及び、デジタル−アナログコンバータ２０７を有する。データ送信部１１７は、パケットエンコーダ１１７１、及び、送信器１１７２を有する。
【００１９】
座標メモリ２０３には、任意パターンスキャンを行うための座標データが格納されている。任意パターンスキャンでは、試料表面の所定の領域のみをスキャンする部分スキャンを行う。即ち、試料表面より予め選択した所定の領域のみをスキャンする。この領域は、複数の領域を含んでもよく、領域の形状は任意である。但し、所望の領域を、複数の矩形領域の集合によって置き換えてもよい。更に、任意パターンスキャンでは、所定の領域を、所定の方向及び順にスキャンする。スキャン順は、連続して近接した経路をスキャンしないように設定される。スキャン順はランダムに設定してもよいが規則的に設定してもよい。いずれにしても、スキャンの経路が連続して近接しないように、スキャンの経路の順が設定される。こうして、所定の領域を所定の順にスキャンすることによって、試料表面の帯電が回避され、帯電誤差を回避することができる。ユーザは、試料の撮像対象の像に応じて、任意パターンスキャンを設計する。
【００２０】
ユーザは、入力装置４０１を介して、任意パターンスキャンを設定する。任意パターンスキャンは、ＧＵＩインタフェースコントローラ３０４及びシーケンスコントローラ１１８を介して、座標データとして、座標メモリ２０３に格納される。
【００２１】
２次元補正ＬＵＴ２０６には、座標データを画素毎に補正するための補正値が格納されている。この補正値は、偏向制御に起因した偏向誤差、複合装置における磁界干渉誤差、等の物理的な誤差を補正するためのものであり、シミュレーション等により作成する。
【００２２】
固定パターンスキャン座標発生部２０１は、ラスタースキャン等の固定パターンのスキャン座標を生成する。固定パターンスキャン座標発生部２０１は、固定サイズの範囲を固定した順番で走査する座標を生成するため、固定パターンを生成するには、パラメータの設定のみでよい。任意パターン座標発生部２０２は、座標メモリ２０３に格納された任意パターンのＸＹ座標からスキャン座標を生成する。
【００２３】
固定パターンスキャン座標発生部２０１によって生成された固定パターンのスキャン座標は、セレクタ２０４によってＸ座標データとＹ座標データに分離され、２次元補正ＬＵＴ２０６と遅延バッファ２０５に送られる。同様に、任意パターン座標発生部２０２によって生成された任意パターンのスキャン座標は、セレクタ２０４によってＸ座標データとＹ座標データに分離され、２次元補正ＬＵＴ２０６と遅延バッファ２０５に送られる。
【００２４】
２次元補正ＬＵＴ２０６は、Ｘ座標データとＹ座標データを画素毎に補正する。こうして補正された座標データは、デジタル−アナログコンバータ２０７によってアナログ信号に変換され、図１に示すように、偏向アンプ１２０によって増幅され、偏向電極１０４に送られる。一方、図１に示すように、検出器１０９からの２次電子強度データは、プリアンプ１２１によって増幅され、図２に示すアナログ−デジタルコンバータ１２２によってデジタル信号に変換される。２次電子強度データのデジタル信号は、画素単位ノイズ除去部１１６（ノイズフィルタ）によって画素毎にノイズが除去されて、データ送信部１１７のパケットエンコーダ１１７１に送られる。
【００２５】
遅延バッファ２０５は、セレクタ２０４からの座標データを遅延させてパケットエンコーダ１１７１に送る。こうして、パケットエンコーダ１１７１には、セレクタ２０４からの座標データと画素単位ノイズ除去部１１６からの２次電子強度データを同期して受信する。パケットエンコーダ１１７１は、座標データと２次電子強度データをパケット信号に変換して送信器１１７２に送る。座標データと２次電子強度データは、送信器１１７２から、図１に示すように、操作卓１３０のデータ受信部３０１に送られる。
【００２６】
図３を参照して操作卓１３０の画像メモリ制御部３０３の動作を説明する。画像メモリ制御部３０３は、座標−アドレス変換部３０３１、メモリコントローラ３０３２、画像メモリ３０３３、ラスターアドレス発生部３０３４、及び、デジタル−アナログコンバータ３０３５を有する。データ受信部３０１は、受信器３０１１とパケットデコーダ３０１２を有する。
【００２７】
図２に示したように、データ送信部１１７の送信器１１７２からデータ受信部３０１の受信器３０１１に、座標データと２次電子強度データを含むパケット信号が送られる。パケットデコーダ３０１２は、パケット信号より座標データと２次電子強度データを分離する。２次電子強度データは、フレーム単位ノイズ除去部３０２に送られ、座標データは画像メモリ制御部３０３の座標−アドレス変換部３０３１に送られる。フレーム単位ノイズ除去部３０２は、２次電子強度データよりフレーム単位にてノイズを除去し、それを画像メモリ制御部３０３のメモリコントローラ３０３２に送る。フレーム単位ノイズ除去部３０２は、メモリコントローラ３０３２から前フレームの２次電子強度データを読出し、受信した新しい２次電子強度データとの加算平均を演算することによってフレーム単位のノイズ除去処理を行ってよいが、リカーシブフィルタを用いてもよい。座標−アドレス変換部３０３１は、座標データを画像メモリのアドレスに変換し、メモリコントローラ３０３２に送る。
【００２８】
メモリコントローラ３０３２は、フレーム単位ノイズ除去部３０２からの２次電子強度データを、座標−アドレス変換部３０３１からのアドレスに従って、画像メモリ３０３３に格納する。メモリコントローラ３０３２は、ラスターアドレス発生部３０３４からのアドレスに従って、画像メモリ３０３３から画像データを読み出し、それをデジタル−アナログコンバータ３０３５に送る。デジタル−アナログコンバータ３０３５は、画像データをアナログ信号に変換し、それを、ラスターアドレス発生部３０３４からの同期信号に基づいて、表示装置４０２に送る。
【００２９】
図４を参照して、座標メモリ２０３に格納するデータの例を説明する。座標メモリ２０３には、アドレス毎に、時間データ、Ｘ座標データ、Ｙ座標データ、ブランキングイネーブルデータ、取込みイネーブルデータが格納されている。各アドレスは画素に対応する。タイマ２０９によって座標メモリ２０３の時間データが読み出され、アドレスカウンタ２０８のカウントアップにより、座標メモリ２０３から、１座標データを１単位として、データが読み出される。アドレスカウンタ２０８の更新時間は、座標単位で変更することができる。ブランキングイネーブルデータは、１次電子線のブランキングを座標単位で制御する。また、取込みイネーブルデータは、２次電子強度データの画像メモリ３０３３への書込みを制御する。
【００３０】
図５を参照して、任意パターンスキャンと２次元補正ＬＵＴ２０６による座標データの補正を説明する。図５Ｅは任意パターンスキャンの例を示す。位置決め画像５００には、測長対象であるＴ字形パターン５０１（破線）が含まれる。そこで、Ｔ字形パターン５０１の一部を含む部分スキャン領域５０３を設定し、スキャン方向５０２を設定する。スキャン方向５０２の上の数字は、スキャンの順番である。本例では、１番から５番までは、走査方向は、下から上であるが、６番から９番までは、走査方向は、上から下である。また、１番から９番までのスキャン番号は２つの連続する番号が近接しないように並んでいる。任意パターンスキャンでは、座標メモリ２０３に格納した座標の順番に走査するので、走査位置や方向は、図の様に任意に設定できる。図５Ｅにおいて、矢印の方向にＹ軸をとり、矢印に直交する方向にＸ軸をとる。
【００３１】
任意パターンをスキャンすることにより、試料表面の帯電の影響が大きい領域のスキャンを回避し、試料表面の帯電を平均化することができる。
【００３２】
図５Ａは、２次元補正ＬＵＴ２０６による補正前の電子線照射位置のＹ座標と時間の関係を示し、図５Ｂは、２次元補正ＬＵＴ２０６による補正後の電子線照射位置のＹ座標と時間の関係を示す。図５Ｃは、ブランキングイネーブル信号と時間の関係を示す。図５Ｄは、取込みイネーブル信号と時間の関係を示す。
【００３３】
図５Ａに示すように、２次元補正ＬＵＴ２０６による補正前では、電子線照射位置は、時点ｔ１にて、スキャン領域５０３の上縁より少し上側に戻され、そこからスキャンを開始する。電子線照射位置は、時点ｔ３にて、スキャン領域５０３の上縁を通過し、時点ｔ４にて、スキャン領域５０３の下縁を通過する。時点ｔ６にて、スキャン領域５０３の下縁をより少し下側にて、スキャンを終了し、瞬間的に、スキャン領域５０３の上縁に戻る。図５Ｂに示すように、２次元補正ＬＵＴ２０６による補正後では、電子線照射位置は、時点ｔ１から時点ｔ２までの間に、スキャン領域５０３の上縁より少し上側に戻され、時点ｔ２にて、スキャンを開始する。電子線照射位置は、時点ｔ３にて、スキャン領域５０３の上縁を通過し、時点ｔ４にて、スキャン領域５０３の下縁を通過する。時点ｔ５にて、スキャン領域５０３の下縁をより少し下側にて、スキャンを終了し、時点ｔ５から時点ｔ６までの間に、スキャン終了位置からスキャン領域５０３の上縁に戻る。
【００３４】
図５Ｃに示すように、ブランキングイネーブル信号は、時点ｔ２にて、即ち、電子線照射位置がスキャン領域５０３の上縁より少し上側の位置にあるとき、オンとなる。また、時点ｔ５にて、即ち、電子線照射位置がスキャン領域５０３の下縁より少し下側の位置にあるとき、オフとなる。図５Ｄに示すように、取込みイネーブル信号は、時点ｔ３にて、即ち、電子線照射位置がスキャン領域５０３の上縁の位置にあるとき、オンとなり、時点ｔ４にて、即ち、電子線照射位置がスキャン領域５０３の下縁の位置にあるとき、オフとなる。
【００３５】
偏向アンプ１２０やブランキング制御部１１４の応答速度は有限である。そのため、任意パターンスキャン座標発生部２０２から座標データが出力される時点と電子線が試料上に照射される時点の間にずれが発生する。座標メモリ２０３には、Ｘ、Ｙ座標データと共に、ブランキングイネーブルデータと取込みイネーブルデータが格納されている。取込みイネーブルがオンになる前に、ビームブランキング制御とスキャン制御を開始する。また、取込みイネーブルがオフになった後に、ビームブランキング制御とスキャン制御を停止する。さらに、２次元補正ＬＵＴ２０６によって、座標データを補正するため、任意パターンスキャン座標発生部からの座標データと実際の試料上の電子線の照射位置の間にずれは生じない。
【００３６】
図６に、２次元補正ＬＵＴ２０６の詳細を示す。２次元補正ＬＵＴは、Ｘ，Ｙの２個の２次元変数で構成される。２次元補正ＬＵＴは、座標（Ｘｉ、Ｙｉ）を、座標（Ｘｉｊ、Ｙｉｊ）に変換する変換式を表す。２次元補正ＬＵＴは、帯電誤差以外の誤差、即ち、偏向制御に起因した偏向誤差、複合装置における磁界干渉誤差、等の誤差を除去する。
【００３７】
２次元補正ＬＵＴの設定値は、走査位置や方向、速度を考慮して予め作成し、それを、シーケンスコントローラ１１８から書込む。データの生成は、ＧＵＩ画面から操作者が設定しても良いし、シミュレーション等で算出してもよい。本例によると、２次元補正ＬＵＴによって偏向座標を画素単位で補正するから、電子線の照射位置を画素単位で補正することができる。そのため、画像の歪みを最小化することができる。
【００３８】
図７及び図８を参照して、本発明の荷電粒子線装置によって半導体パターンの寸法を測定する手順を説明する。図８Ａに示すように、ここでは、半導体パターンのＴ字形領域８０２の幅を測定する場合を説明する。ステップＳ１００にて、参照画像を撮像する。試料が半導体ウエハの場合、参照画像は、半導体ウエハに作成された基準パターンの像であってよいが、基準パターンの設計データであってもよい。参照画像は、歪み又は誤差がない正確なパターンを有する。参照画像は、例えば、図８Ａに示すように、測定対象であるＴ字形領域８０２を有する。ステップＳ１０１にて、部分スキャンを行う範囲と、スキャン方向及びスキャン順を設定する。図８Ａに示すように、参照画像、即ち、ラスタースキャン領域には、荷電粒子線によるダメージを受け易い組成の領域８０１と測長対象のＴ字形領域８０２が含まれる。そこで、図８Ｂに示すように、Ｔ字形領域８０２を含み且つそれより少し大きい領域を部分スキャン領域８０５として設定し、スキャン方向８０４を設定する。ここでは、幅方向にスキャン方向を設定した。
【００３９】
ステップＳ１０２にて、測長位置を検出するサーチ用のテンプレートの登録を行う。テンプレートは、参照画像内の像から測長対象を見つけるための目標となる像である。例えば、本例の参照画像の場合、Ｔ字形領域８０２の形状がテンプレートとなる。テンプレートと共に、部分スキャン領域８０５とスキャン方向８０４を登録する。ステップＳ１０３にて、測定する試料に交換する。即ち、測定対象である半導体ウエハを試料台に設置する。このとき、テンプレートを参照して、視野に測長対象が含まれるように、試料の位置決めを行う。ステップＳ１０４にて、こうして位置決めを行った試料を、通常のラスタースキャンによって撮像する。ここでは、こうして得られた画像を位置決め画像と称する。位置決め画像は、固定パターンスキャン座標発生部２０１によって生成された固定パターンのスキャンである。図８Ｄは、位置決め画像の例を示す。図８Ａの参照画像と比較すると、位置決め画像では、Ｔ字形領域８０２の像が変形している。本例では、位置決め画像では、Ｔ字形領域８０２は拡大している。これは、ラスタースキャンの場合、試料の表面が帯電したことに起因して、電子線を目標位置に照射することができなかったために像に誤差が生じたものである。即ち、位置決め画像は、帯電誤差を含む。ステップＳ１０５にて、位置決め画像から測長位置を決めるサーチを行う。ステップＳ１０１からステップＳ１０５までの処理と平行して、ステップＳ１０９にて、２次元補正ＬＵＴデータを作成する。２次元補正ＬＵＴデータは、ステップＳ１０１にてスキャン範囲、及びスキャン方向を設定したとき、シミュレーション等により作成する。ステップＳ１０６にて、２次元補正ＬＵＴデータより２次元補正ＬＵＴを設定する。
【００４０】
ステップＳ１０１からステップＳ１０５までの処理と平行して、ステップＳ１１０にて、スキャン座標の算出を行う。スキャン範囲、及びスキャン方向からスキャン座標を算出する。ステップＳ１０７にて、算出したスキャン座標を座標メモリ２０３へ格納する。
【００４１】
ステップＳ１０８にて、試料の任意パターンスキャンを行う。図８Ｃに示すように、部分スキャン領域８０５に対して所定の方向に且つ所定の順でスキャンを行う。任意パターンスキャンによって得られた画像からＴ字形領域８０２の幅の寸法を計測する。
【００４２】
図９は、複数の荷電粒子線源を持つ複合装置において、互いに漏れ磁場の影響による荷電粒子線の照射位置のずれを２次元補正ＬＵＴによって補正する方法を説明する。
【００４３】
Ｓ２００にて、基準格子を撮影する。基準格子の形状は既知である。Ｓ２０１にて、基準格子の撮像画像を既知である基準格子の形状と比較し、基準格子の像の位置ずれ量と位置ずれ方向を算出する。Ｓ２０２にて、算出した位置ずれ量と位置ずれ方向から、位置ずれをキャンセルするための補正量を計算する。Ｓ２０３にて、計算した補正量を２次元補正ＬＵＴに設定する。Ｓ２０４にて、基準格子を観察する試料に交換する。Ｓ２０５にて、試料に対して撮影を行う。スキャン座標は２次元補正ＬＵＴによって補正されているから、誤差がない正確な像が得られる。尚、本例では、２次元補正ＬＵＴを用いてスキャン座標を補正した。しかしながら、スキャン座標を補正する代わりに、試料の画像を、２次元補正ＬＵＴを用いて補正してもよい。即ち、スキャン座標の補正を行わず、歪みのある画像を得る。この画像を、２次元補正ＬＵＴを用いて補正する。
【００４４】
基準格子から求めた補正量を、シーケンスコントローラ１１８又はインタフェースコントローラ３０４に記憶しておき、撮影時に、それを用いて２次元補正ＬＵＴを再設定してもよい。
【００４５】
また、補正量は、漏れ磁場の磁力線からシミュレーションを行って求めてもよい。更に、局所的な帯電を起こす組成部分に、任意形状の範囲で、積極的に荷電粒子線を照射してから固定パターン座標で、矩形画像の撮影をしてもよい。
【００４６】
以上本発明の例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者により容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による荷電粒子線装置の概略図である。
【図２】本発明による荷電粒子線装置の偏向制御部の構成を示す図である。
【図３】本発明による荷電粒子線装置の画像メモリ制御部の構成を示す図である。
【図４】本発明による荷電粒子線装置の座標メモリの概略図である。
【図５】本発明による荷電粒子線装置の補正を行った部分スキャンを説明する図である。
【図６】本発明による荷電粒子線装置の２次元補正ＬＵＴの詳細図である。
【図７】本発明による荷電粒子線装置によって半導体のＴ字形パターンの線幅を測定する方法を説明する図である。
【図８】本発明による荷電粒子線装置によって半導体のＴ字形パターンの線幅を測定する方法を説明する図である。
【図９】本発明による複数の荷電粒子線源を持つ複合装置において漏れ磁場の影響による荷電粒子線の照射位置のずれを２次元補正ＬＵＴによって補正する方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００…カラム、１０１…エミッタ、１０２…引き出し電極、１０３…コンデンサレンズ、１０４…偏向電極、１０５…対物レンズ、１０６…１次電子線、１０７…ブランカ、１０８…２次電子、１０９…検出器、１１０…試料、１１１…排気制御部、１１２…レンズ制御部、１１３…高圧電源制御部、１１４…ブランキング制御部、１１５…偏向制御部、１１６…画素単位ノイズ除去部、１１７…データ送信部、１１８…シーケンスコントローラ、１２０…偏向アンプ、１２１…プリアンプ、１２２…アナログ−デジタルコンバータ、１２５…システムバス、１２６…通信手段、１２９…制御ラック、１３０…操作卓、２００…座標発生器、２０１…固定パターンスキャン座標発生部、２０２…任意パターンスキャン座標発生部、２０３…座標メモリ、２０４…セレクタ、２０５…遅延バッファ、２０６…２次元補正ＬＵＴ、２０７…デジタル−アナログコンバータ、２０８…アドレスカウンタ、２０９…タイマ、３０１…データ受信部、３０２…フレーム単位ノイズ除去部、３０３…画像メモリ制御部、３０４…インタフェースコントローラ、４０１…入力装置、４０２…表示装置、１１７１…パケットエンコーダ、１１７２…送信器、３０１１…受信器、３０１２…パケットデコーダ、３０３１…座標−アドレス変換部、３０３２…メモリコントローラ、３０３３…画像メモリ、３０３４…ラスターアドレス発生部、３０３５…デジタル−アナログコンバータ
【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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