(57)【要約】【課題】本発明の目的は、走査線間間隔を拡げて荷電粒子線を走査する技術に、荷電粒子線の走査方向を回転させる技術を適用した際に生ずる歪みを抑制するのに好適な方法及び装置の提供にある。【解決手段】所望の走査線間間隔方向の倍率と、走査線方向の倍率との倍率比に基づいた走査領域となるような走査信号を演算し、当該走査信号について、走査方向を回転させるための演算を行う方法、及び装置を提案する。このような構成によれば、走査線間間隔方向と走査線方向の倍率比が反映された走査信号について、回転のための走査信号を演算することができる。【選択図】図１
2008059916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に荷電粒子線を二次元的に走査する際に、走査線間間隔を拡張して前記荷電粒子線を走査して、前記走査線間隔方向の倍率が、走査線方向の倍率より低倍率となる画像を形成する荷電粒子線走査方法において、
所望の走査線間間隔方向の倍率と、前記走査線方向の倍率との倍率比に基づく値を算出するステップと、前記走査線間間隔方向の倍率と前記走査線方向の倍率との比に基づく値を、前記走査線間隔方向、或いは前記走査線方向の走査信号に乗算し、第１の演算された走査信号を計算するステップと、当該第１の演算された走査信号について、走査方向を回転させる計算を行うステップと、当該走査方向を回転させる計算が実施された走査信号について、前記所望の倍率比となるように、前記走査線間隔方向及び前記走査線方向の第２の演算された走査信号を計算するステップを備えたことを特徴とする荷電粒子線走査方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記走査線間間隔方向の倍率と前記走査線方向の倍率との比に基づく値を、前記走査線方向の走査信号に乗算する場合には、前記走査線間間隔方向の倍率に基づく係数に基づいて、前記第２の演算された走査信号を計算し、
前記走査線間間隔方向の倍率と前記走査線方向の倍率との比に基づく値を、前記走査線間間隔方向の走査信号に乗算する場合には、前記走査線方向の倍率に基づく係数に基づいて、前記第２の演算された走査信号を計算することを特徴とする荷電粒子線走査方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記走査線方向の走査信号に乗算される前記走査線間間隔方向の倍率と前記走査線方向の倍率との比に基づく値は、走査線間間隔方向の倍率÷走査線方向の倍率であり、前記走査線間間隔方向の走査信号に乗算される前記走査線間間隔方向の倍率と前記走査線方向の倍率との比に基づく値は、走査線方向の倍率÷走査線間間隔方向の倍率であることを特徴とする荷電粒子線走査方法。
【請求項４】
走査線間間隔を変化させることによって、走査線間間隔方向の倍率を、走査線方向の倍率より低倍率となるように、荷電粒子線を走査する荷電粒子線走査方法において、
所望の走査線方向の倍率と、走査線間間隔の倍率比に基づいて、前記走査線方向、或いは前記走査線間間隔方向の走査信号を計算し、当該走査信号について前記荷電粒子線の走査方向を回転させるための計算を行い、当該回転の計算が行われた走査信号について、前記所望の走査線方向の倍率と、走査線間間隔方向の倍率となるように、前記走査線方向、及び走査線間間隔方向の走査信号を計算することを特徴とする荷電粒子線走査方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記所望の走査線方向の倍率と走査線間間隔方向の倍率比に基づいて計算される走査信号は、前記走査線間間隔方向の倍率／前記走査線方向の倍率、或いは前記走査線方向の倍率／前記走査線間間隔方向の倍率を、走査線方向の走査信号、或いは走査線間間隔方向の走査信号に乗算することによって求められるものであることを特徴とする荷電粒子線走査方法。
【請求項６】
請求項４において、
前記荷電粒子線の走査方向を回転させるための計算は、前記走査線方向の倍率と、走査線間間隔方向の倍率比に基づく計算が施された走査信号に対して行われることを特徴とする荷電粒子線走査方法。
【請求項７】
荷電粒子線源と、当該荷電粒子線源より放出される荷電粒子線を試料上で走査する偏向器と、当該偏向器に供給する信号を制御する制御装置を備えた荷電粒子線装置において、
前記制御装置は、設定された走査線方向の倍率と、走査線間間隔方向との倍率比に基づいた走査領域となるように走査信号を演算し、当該走査信号について前記荷電粒子線の走査方向を回転させるための演算を行い、当該回転の計算が行われた走査信号について、前記設定された走査線方向の倍率と、走査線間間隔方向の倍率に応じた走査信号を演算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において、
前記走査線方向の倍率と、走査線間間隔方向の倍率と、前記走査方向の回転角を設定可能な表示装置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７において、
前記走査線間間隔方向の倍率は、前記走査線方向の倍率より低倍率であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
設定された倍率と設定された走査方向の回転角に基づいて、荷電粒子線装置に供給する走査信号を演算する演算装置において、
当該演算装置は、前記荷電粒子線の走査線方向に設定された倍率Ｍｘと、当該倍率Ｍｘより低倍率に設定される前記荷電粒子線の走査線間間隔方向の倍率Ｍｙとの比に関する値を前記走査線方向の走査信号、或いは前記走査線間間隔方向の走査信号に乗算し、前記ＭｘとＭｙの比に関する値が乗算された走査信号について、前記設定された回転角に基づく回転演算を実施することを特徴とする演算装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記演算装置は、前記乗算の際に、
【数１】
2008059916.tif 000005
或いは
【数２】
2008059916.tif 000006
（Ｈ１…走査線方向の走査信号、Ｈ２…走査線方向の走査信号について演算の結果出力される信号、Ｖ１…走査線間間隔方向の走査信号、Ｖ２…走査線間間隔方向の走査信号について演算の結果出力される信号）
を演算することを特徴とする演算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線走査方法及び荷電粒子線装置に関し、特に荷電粒子線の走査方向を回転させる方法、及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や薄膜磁気ヘッドなど、表面の微細加工により製作される機能素子製品の製造・検査工程では、加工されたパターン幅の測定および外観検査に、走査型電子顕微鏡が広く用いられている。
【０００３】
荷電粒子線装置の１つである走査型電子顕微鏡は、電子源から放出され、磁場あるいは電場と電子線の相互作用を利用した集束レンズおよび対物レンズにより細く絞られた電子線を、偏向器を用いて試料上で一次元あるいは二次元的に走査し、電子線照射によって試料から発生する二次信号（二次電子や反射電子、電磁波）を光電効果等を利用した検出器により検出し、その検出信号を電子線の走査と同期した輝度信号等の可視化可能な信号に変換・処理することで試料像を形成する装置である。
【０００４】
走査型電子顕微鏡では、観察する試料表面に数百エレクトロンボルト以上の到達エネルギーをもつ電子線を照射することになる。
【０００５】
近年、半導体の表面の微細加工は一層の微細化がすすみ、フォトリソグラフィーの感光材料として、例えばフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザ光に反応するフォトレジスト（以下「ＡｒＦレジスト」と呼ぶ）が使われるようになってきた。
【０００６】
ＡｒＦレーザ光は波長が１６０ｎｍと短いため、ＡｒＦレジストはより微細な回路パターンの露光に適している。しかし、電子線照射に対して大変脆弱で、形成されたパターンを走査型電子顕微鏡で観察すると、集束電子線の走査により基材のアクリル樹脂等が縮合反応をおこし体積が減少（以下「シュリンク」と呼ぶ）して、回路パターンの形状が変化してしまうことが知られている。
【０００７】
半導体素子ではその設計性能を実現するために、回路パターンの形状・寸法を厳しく管理することが必要であり、そのために検査工程では微細な寸法を測定できる測長電子顕微鏡が使われている。しかるに、観察・測定工程において測定のための電子線照射でパターン形状が変化してしまう場合、回路パターン寸法として所望の設計値を得られず、素子の特性劣化や破壊を引き起こすという問題がある。
【０００８】
さらに、線幅が変化することから同一寸法を測定しても、測定都度測定値がばらついてしまい、測定精度が上がらないといった問題がある。
【０００９】
この問題に対して、特許文献１では、通常の走査型電子顕微鏡において水平方向の倍率と垂直方向の倍率を一致させるのに対し、水平方向の倍率に対して垂直方向の倍率を低く設定し、走査線間隔を広げて走査することにより、集束電子線の照射密度を下げ、ＡｒＦレジストのシュリンクを抑制する方法が提案されている。
【００１０】
また、特許文献２には、電子線の走査方向を回転させるいわゆるラスターローテーションに関する技術が説明されている。
【００１１】
【特許文献１】ＷＯ２００３／０２１１８６号公報
【特許文献２】特開平１０−３８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献１に示される走査線間隔を拡げて走査する方法において、ラスターローテーションを実施した際に、回転角度が０°，９０°，１８０°，２７０°、およびその近傍以外では、走査領域が平行四辺形に歪むという問題がある。
【００１３】
更に特許文献２には、そのような歪みの問題について何も対策されていない。
【００１４】
本発明の目的は、走査線間間隔を拡げて荷電粒子線を走査する技術に、荷電粒子線の走査方向を回転させる技術を適用した際に生ずる歪みを抑制するのに好適な荷電粒子線走査方法、及び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】
【００１５】
上記目的を達成するための一例として、本発明では所望の走査線間間隔方向の倍率と、走査線方向の倍率との倍率比に基づいた走査領域となるような走査信号を演算し、当該走査信号について、走査方向を回転させるための演算を行う方法、及び装置を提案する。このような構成によれば、走査線間間隔方向と走査線方向の倍率比が反映された走査信号について、回転のための走査信号を演算することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のような構成によれば、走査方向の回転と走査線間間隔の拡張を実行した場合においても、走査領域を歪ませることなく、任意の角度への像回転を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
測長電子顕微鏡（ＣＤ−ＳＥＭ(Critical Dimension-Scanning Electron Microscope）を用いた測定において、高い測定精度を得るためには測定する方向と走査方向を一致させる必要がある。
【００１８】
例えば、図１２（ａ）に示すように斜め４５°方向の配線の幅Ｗを測定する場合において、図１２（ｂ）に示すようにラスターローテーションを実施し走査方向を４５°回転させて測定するか、もしくは、図１２（ｃ）に示すように試料を４５°回転させて測定する方向を走査方向に合わせて測定する必要がある。
【００１９】
ここで、試料を４５°回転させるためには試料ステージに回転機構を設けるか、あるいは、試料を一旦取り出し４５°回転させて再投入するかの何れかの手段が必要である。しかし、試料ステージに回転機構を設けることは試料ステージの大型化とコストアップにつながる。また、一旦試料を取り出し４５°回転させて再投入する方法については試料の測定にかかる時間が長くなってしまう。
【００２０】
したがって、ラスターローテーションを実施し走査方向を回転させ測定する方法は試料ステージの構造を簡略化でき、また、測定にかかる時間を短縮できる良い方法なのである。しかし、走査線間間隔を拡げて電子線を走査する走査法に、ラスターローテーションを適用した場合、走査領域が平行四辺形に歪む。
【００２１】
図６および図７を用いて、ラスターローテーションを実施した際に走査領域が平行四辺形に歪むメカニズムについて説明する。
【００２２】
図６に走査信号の演算フローを示す。また、図７に各々の演算ステップの結果出力される走査信号の軌跡を示す。まず、ステップ３１により水平方向の走査信号が最小値から最大値に変化するごとに、垂直方向の走査信号が１ライン分づつ変化するいわゆるラスタースキャン信号が生成される。ステップ３１の演算の結果出力される走査信号Ｈ１、Ｖ１の軌跡を図７（ａ）に示す。ステップ３１の後、ステップ３３のラスターローテーションの演算により走査方向を回転する。ラスターローテーションの演算は以下の式によって実施される。
【００２３】
【数１】
2008059916.tif 000003
【００２４】
（式１）においてθは走査方向の回転角度である。ステップ３３の演算の結果出力される走査信号Ｘ１、Ｙ１の軌跡を図７（ｂ）に示す。Ｘ１、Ｙ１の軌跡はＨ１、Ｖ１の軌跡に対してθ°回転した形状となる。ステップ３３の後、ステップ３４により倍率を設定する。倍率の設定は以下の式によって実施される。
【００２５】
【数２】
2008059916.tif 000004
【００２６】
（式２）においてＭｘ、および、ＭｙはそれぞれＸ方向の倍率、および、Ｙ方向の倍率である。Ｘ方向の走査信号Ｘ２、および、Ｙ方向の走査信号Ｙ２はそれぞれＸ１、Ｙ１に対して倍率に反比例する係数をかけたものとなる。
【００２７】
ここで、水平方向の倍率と垂直方向の倍率とを一致させる通常の走査方法においては、Ｘ方向の倍率ＭｘとＹ方向の倍率Ｍｙは同じ値に設定する。ステップ３４の演算においてＭｘ＝Ｍｙとした場合に出力される走査信号Ｘ２、Ｙ２の軌跡を図７（ｃ）に示す。Ｘ２、Ｙ２の軌跡はＸ１、Ｙ１の軌跡に対して相似形のまま走査領域が変化する。
【００２８】
しかしながら、走査線間間隔を拡げて、水平方向の倍率に対し垂直方向の倍率を低くし、走査線間隔を広げる走査方法においては、Ｘ方向の倍率ＭｘとＹ方向の倍率Ｍｙを異なる値に設定する。ステップ３４の演算においてＭｘ≠Ｍｙとした場合にに出力される走査信号Ｘ２、Ｙ２の軌跡を図７（ｄ）に示す。Ｘ２、Ｙ２の軌跡は平行四辺形に歪んだ形状となる。走査領域が平行四辺形に歪んだ状態で得られた像は斜め方向に伸びた像となるため、正確な測定ができない。
【００２９】
したがって、走査線間間隔を広げて走査する方法は、ＡｒＦレジスト等の電子線照射に対して形状変化をもたらす試料に対し、形状の変化を抑制する効果があるものの、ラスターローテーションによる任意角度方向の測定ができない。
【００３０】
以下に説明する実施例では、ＡｒＦレジスト等の電子線の照射に対して形状変化をもたらす試料に対し、走査線間隔を広げることにより形状の変化を抑制し、かつ、ラスターローテーションにより任意角度方向の測定の実施が可能な方法、或いは装置について詳述する。
【実施例１】
【００３１】
図１に本例における走査信号の演算フローを示す。また、図２に図１に示す演算フローの結果出力される各走査信号の軌跡を示す。
【００３２】
まず、ステップ３１によりｘ方向（走査線方向）とｙ方向（走査線間間隔方向）の走査領域の大きさが等しいラスタースキャン信号が生成される。このラスタースキャン信号によって走査された電子線の照射によって試料から放出される電子に基づいて画像を形成する際に、表示装置上の表示領域のｘ方向とｙ方向の大きさが同じである場合は、ｘ方向とｙ方向の倍率は等倍となる。
【００３３】
ステップ３１の演算の結果出力される走査信号Ｈ１、Ｖ１の軌跡を図２（ａ）に示す。ステップ３１の後、ステップ３２により垂直方向の倍率と水平方向の倍率の比の値Ｍｙ／Ｍｘを水平方向の走査信号Ｈ１にかける。ステップ３２の演算の結果出力される走査信号Ｈ２、Ｖ２の軌跡を図２（ｂ）に示す。走査信号Ｈ２、Ｖ２の軌跡は矩形形状となりその水平方向と垂直方向の振幅の比の値はＭｙ／Ｍｘとなる。ステップ３２の後、ステップ３３のラスターローテーションの演算により走査方向を回転する。ステップ３３の演算の結果出力される走査信号Ｘ１、Ｙ１の軌跡を図２（ｃ）に示す。Ｘ１、Ｙ１の軌跡は、Ｈ２、Ｖ２の軌跡に対してそのまま４５°回転した形状となる。ステップ３３の後、ステップ３４により倍率を設定する。このとき、Ｘ方向の係数とＹ方向の係数は同じｋ／Ｍｙに設定する。ステップ３４の演算の結果出力される走査信号Ｘ２、Ｙ２の軌跡を図２（ｄ）に示す。Ｘ方向の係数とＹ方向の係数が同じため、Ｘ２、Ｙ２の軌跡はＸ１、Ｙ１の軌跡に対して相似形のまま走査領域が変化する。すなわち、走査領域が平行四辺形に歪むことがない。
【００３４】
尚、上記の演算フローにかえて、図１３に示す演算フローのように、ステップ３２において垂直方向の走査信号Ｖ１にＭｘ／Ｍｙをかけ、ステップ３４においてＸ１、Ｙ１にｋ／Ｍｘをかけてもよい。
【００３５】
これにより走査領域を矩形の形状に保ったまま走査方向を任意の角度に回転させることができる。
【００３６】
本例の走査型電子顕微鏡およびそれを用いた試料寸法測定方法を用いることにより、ＡｒＦレジスト等の電子線の照射に対して形状変化をもたらす試料に対し、走査線間隔を広げることにより形状の変化を抑制し、かつ、ラスターローテーションにより任意角度方向の測定を実施することができる。
【００３７】
図３は走査型電子顕微鏡の構成を示す図である。なお、本例では、荷電粒子線装置の一例である走査電子顕微鏡を例にとって説明するが、これに限られることはなく、例えばイオンビームの走査に基づいて画像を形成する集束イオンビーム（Focused Ion Beam：ＦＩＢ）装置のような他の荷電粒子線装置に、本例にて説明するような走査法を適用することも可能である。
【００３８】
陰極１と第一陽極２の間には、制御演算装置３０で制御される高電圧制御電源２１により電圧が印加され、所定のエミッション電流が陰極１から引き出される。陰極１と第二陽極３の間には高電圧制御電源２１により加速電圧が印加され、陰極１から放出された一次電子線４は加速されて後段のレンズ系に進行する。一次電子線４は、集束レンズ制御電源２２で制御される集束レンズ５で集束され、絞り板８で一次電子線４の不要な領域が除去される。その後、対物レンズ制御電源２３で制御される対物レンズ７により試料９上に微小スポットとして集束される。試料９上に微小スポットとして集束された一次電子線４は、制御演算装置３０より伝送される走査アドレス信号にしたがって、走査コイル制御電源２４、および、走査コイル１１により試料９上を二次元的に走査される。
【００３９】
一次電子線４の照射によって試料９から発生した二次電子１０は二次電子検出器１２により検出される。なお、本実施例装置は二次電子検出器１２を備えているが、これに限られることはなく、反射電子を検出する反射電子検出器や光，電磁波，Ｘ線を検出する検出器を二次電子検出器１２に替えて、或いは一緒に備えることも可能である。二次電子検出器１２により検出された二次電子信号は信号アンプ１３で増幅された後、描画装置２８内の画像メモリに蓄積される。走査コイル制御電源２４に伝送される走査アドレス信号と画像メモリのアドレスとが対応しており、画像メモリには走査コイルによる電子線の走査領域の二次元像が記録される。記録された二次元像が、試料像表示装置２６により表示される。
【００４０】
試料９は二次元的に移動可能な試料ステージ２９上に固定されており、試料ステージ２９はステージ制御装置２５により制御される。
【００４１】
入力装置２７はオペレータと制御演算装置３０のインターフェースを行うもので、オペレータはこの入力装置２７を介して上述の各ユニットの制御を行う他に、測定点の指定や寸法測定の指令を行う。なお、制御演算装置３０には記憶装置が設けられており、得られた測定値等を記憶できるようになっている。
【００４２】
図４に本例の走査信号の演算方法を実現する走査コイル制御電源２４の一実施例を示す。制御演算装置３０より伝送される走査アドレス信号は、走査コイル制御電源２４に伝送され、ＤＡコンバータ４１によりアナログのラスタースキャン信号Ｈ１、Ｖ１が生成される。
【００４３】
水平／垂直倍率比設定回路４２により図１に示すステップ３２の演算が実施され、垂直方向の倍率と水平方向の倍率の比の値Ｍｙ／Ｍｘに対応して走査信号Ｈ２、Ｖ２が出力される。ラスターローテーション演算回路４３により図１に示すステップ３３のラスターローテーションの演算が実施され、回転角度θに対応して走査信号Ｘ１、Ｙ１が出力される。倍率設定回路４４により図１に示すステップ３４の演算が実施され、垂直方向の倍率Ｍｙに対応して走査信号Ｘ２、Ｙ２が出力される。走査コイル駆動回路４５により走査信号Ｘ２、Ｙ２に比例した電流が走査コイル１１に流され、一次電子線４が二次元的に走査される。
【００４４】
図５は本例の走査信号の演算方法を実現する走査コイル制御電源２４の別の実施例である。制御演算装置３０より伝送される走査アドレス信号４７は走査コイル制御電源２４に伝送され、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）４６に入力される。デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）４６により図１に示すステップ３２〜ステップ３４の演算が実施され走査信号Ｘ２、Ｙ２に相当するデジタルの信号Ｘ３、Ｙ３がＤＡコンバータ４１に伝送される。ＤＡコンバータ４１によりアナログの走査信号Ｘ２、Ｙ２に変換され、走査コイル駆動回路４５により走査信号Ｘ２、Ｙ２に比例した電流が走査コイル１１に流され、一次電子線４が二次元的に走査される。
【００４５】
図８に本例の走査方法を実現する操作画面の一実施例を示す。ウィンドウ６２上の入力ボックス５１に水平方向の倍率を入力し、入力ボックス５２に垂直方向の倍率を入力する。尚、水平方向の倍率と垂直方向の倍率が同じとなる通常の走査を実施する場合は垂直方向の倍率を指定する代わりに“Ｓｑｕａｒｅ”ボタン５４を押してもよい。また、入力ボックス５３に回転角度を入力する。頻繁に使用する角度については数値を入力しなくとも角度選択ボタン５６〜５９を押すことにより角度を選択してもよい。
【００４６】
これらの設定についてユーザが確認しやすいよう、走査領域を示した図形６１が同時に示される。
【００４７】
また、図９に本例の走査方法を実現する操作画面の別の実施例を示す。ウィンドウ６２上にあらかじめ採取された画像７１が示され、その上に走査領域が重ねて表示される。ハンドル７３、７９を動かすことにより、水平方向の走査範囲を指定できる。また、ハンドル７６、８２を動かすことにより垂直方向の走査範囲を指定できる。また、ハンドル７５、７８、８１、８３を動かすことにより、水平方向と垂直方向の走査範囲を同時に変更することができる。また、ハンドル８０を動かすことにより走査方向の角度を指定することができる。上記の操作により指定された設定は表示エリア７２に水平方向の倍率、垂直方向の倍率、および、走査方向の角度として表示される。
【００４８】
図１０は本例の走査線間隔を広げて走査する方法においてラスターローテーションを用いた測定方法の一実施例であり、ラインパターンの線幅を測定する場合の走査領域、走査方向、採取画像の一例である。
【００４９】
走査方向をラインパターンに垂直な方向に設定し、水平方向の倍率をラインパターンの幅に合わせて設定し、垂直方向の倍率を走査線間隔が試料形状の変化を引き起こす所定値よりも大きくなるように設定する。
【００５０】
図１０（ａ）はラインパターンが垂直方向のときの該ラインパターンの線幅の測定方法を示している。ラスターローテーションの角度は０°とし、ラインパターンに垂直な方向に走査して該ラインパターンの線幅を測定する。
【００５１】
図１０（ｂ）はラインパターンが斜め４５°方向のときの該ラインパターンの線幅の測定方法を示している。ラスターローテーションにより走査方向を４５°回転させ、ラインパターンに垂直な方向に走査して該ラインパターンの線幅を測定する。
【００５２】
図１０（ｃ）はラインパターンが水平方向のときの該ラインパターンの線幅の測定方法を示している。ラスターローテーションにより走査方向を９０°回転させ、ラインパターンに垂直な方向に走査して該ラインパターンの線幅を測定する。
【００５３】
図１１は本発明の走査線間隔を広げて走査する方法においてラスターローテーションを用いた測定方法の別の実施例であり、ホールパターンの直径を測定する場合の実施例である。
【００５４】
水平方向の倍率をホールパターンＡの直径に合わせて設定し、垂直方向の倍率を走査線間隔が試料形状の変化を引き起こす所定値よりも大きくなるように設定し、図１１（ａ）〜（ｄ）に示すようにホールパターンＡに対し走査方向を回転させながら画像の採取を行う。尚、本実施例では回転角度を４５°ごととしているが、これは、他の角度であってもかまわない。
【００５５】
各走査方向において得られる画像は図１１の“採取画像”の欄に示された画像のように楕円形状の像になるが、楕円の長径を測定しホールパターンＡの直径とする。そして、各走査方向において得られた測定値を平均し最終的なホールパターンＡの直径とする。
【００５６】
上記のように測定することにより、電子線の照射密度がホールパターンＡの円周方向に対して均等になるため、シュリンクの量を円周方向に対して均一化できる。また、ホールパターンの直径を円周方向に平均化して得られるため、測定値のばらつきを低減できる。
【００５７】
尚、図１１に示すように各走査方向において採取される画像は全て等しく水平方向に伸びた楕円形状の像になるため、各走査方向において得られた画像から楕円の長径を測定し測定値を平均するかわりに、各走査方向において得られた画像を重ねて１枚の画像に合成してから楕円の長径の測定しホールパターンＡの直径としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の走査型電子顕微鏡およびそれを用いた試料寸法測定方法により、ＡｒＦレジスト等の電子線の照射に対して形状変化をもたらす試料について、例えば、斜め４５°方向のラインパターンの幅について、形状の変化を抑制し高い精度で測定することができる。また、ホールパターンの直径について、形状の変化を抑制し高い精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】走査型電子顕微鏡における走査信号の演算方法を示すフローチャート。
【図２】走査型電子顕微鏡における走査信号の演算の各ステップにおける走査信号の軌跡を示す図。
【図３】走査型電子顕微鏡の概略を説明する図。
【図４】走査型電子顕微鏡における走査コイル制御電源の一実施例を示す回路ブロック図。
【図５】走査型電子顕微鏡における走査コイル制御電源の別の実施例を示す回路ブロック図。
【図６】ラスターローテーション時の走査信号の演算方法を示すフローチャート。
【図７】走査型電子顕微鏡における走査信号の演算の各ステップにおける走査信号の軌跡を示す図。
【図８】走査型電子顕微鏡における走査方法を実現する操作画面の一実施例を示す図。
【図９】走査型電子顕微鏡における走査方法を実現する操作画面の別の実施例を示す図。
【図１０】走査型電子顕微鏡における試料寸法測定方法においてラインパターンの測定方法の一実施例を示す図。
【図１１】走査型電子顕微鏡における試料寸法測定方法においてホールパターンの測定方法の一実施例を示す図。
【図１２】測長電子顕微鏡において高い測定精度で測定するための測定する方向と走査線方向の関係を示す図。
【図１３】走査型電子顕微鏡における走査信号の演算方法の別の例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６０】
１…陰極、２…第一陽極、３…第二陽極、４…一次電子線、５…集束レンズ、７…対物レンズ、８…絞り、９…試料、１０…二次電子線、１１…走査コイル、１２…二次電子検出器、１３…信号アンプ、２１…高電圧制御電源、２２…集束レンズ制御電源、２３…対物レンズ制御電源、２４…走査コイル制御電源、２５…ステージ制御装置、２６…試料像表示装置、２７…入力装置、２８…描画装置、２９…試料ステージ、３０…制御演算装置、４１…ＤＡコンバータ、４２…水平／垂直倍率比設定回路、４３…ラスターローテーション演算回路、４４…倍率設定回路、４５…走査コイル駆動回路、４６…デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、６２…操作ウィンドウ。
【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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