(57)【要約】【課題】荷電ビームの走査方向の影響を受けることなく高速でのＳＥＭ画像取得を可能にする。【解決手段】パターンＰ２の形状情報からこのパターンのエッジ位置を検出し（ステップＳ１）、荷電ビームを照射する領域としての照射領域Ｒｉ２をパターンＰ２のエッジおよびその周辺領域に設定する（ステップＳ２）。荷電ビームにより走査される走査面における荷電ビームの照射位置を指定する照射位置情報信号を、照射領域Ｒｉ２内で隣接する照射位置を連続して指定されることを避けて順々に出力し（ステップＳ４、Ｓ５）、出力された照射位置情報信号に対応する照射位置に荷電ビームを照射する（ステップＳ６、Ｓ７）。【選択図】  図２
2004207032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンの形状情報から前記パターンのエッジ位置を検出するエッジ位置検出手段と、
荷電ビームを照射する領域としての照射領域を前記パターンのエッジおよびその周辺領域に設定する照射領域設定手段と、
荷電ビームにより走査される走査面における荷電ビームの照射位置を指定する照射位置情報信号を、前記照射領域内で隣接する照射位置が連続して指定されることを避けて順々に出力する照射位置情報出力手段と、
出力された前記照射位置情報信号に対応する照射位置に荷電ビームを照射する照射制御手段と、
を備える荷電ビーム装置。
【請求項２】
パターンの形状情報から前記パターンのエッジ位置を検出するエッジ位置検出手段と、
荷電ビームを照射する領域としての照射領域を前記パターンのエッジおよびその周辺領域に設定する照射領域設定手段と、
荷電ビームにより走査される走査面において連続する複数ピクセルごとに荷電ビームが照射されるように照射位置を指定する照射位置情報信号を、連続する複数ピクセルの最後のピクセルが、次に荷電ビームを照射する連続ピクセルの最初のピクセルに隣接することを避けるように荷電ビームの照射位置を指定して順々に出力する照射位置情報出力手段と、
出力された前記照射位置情報信号に対応する照射位置に荷電ビームを照射する照射制御手段と、
を備える荷電ビーム装置。
【請求項３】
前記照射位置情報出力手段は、前記照射位置情報または前記連続する複数ピクセルごとの照射位置情報をランダムに出力する、請求項１または２に記載の荷電ビーム装置。
【請求項４】
前記照射位置情報出力手段は、乱数発生手段を含み、この乱数発生手段により発生した乱数に従って、前記照射位置情報または前記連続する複数ピクセルごとの照射位置情報をランダムに出力することを特徴とする請求項３に記載の荷電ビーム装置。
【請求項５】
前記照射領域は、前記パターンのエッジ位置を中心に一定の幅を有する帯状の領域である、請求項１または２に記載の荷電ビーム装置。
【請求項６】
前記照射領域の形状およびサイズのうち少なくとも一つは、前記パターンのエッジの局所的な形状に応じて前記パターンのエッジ点ごとに設定される、請求項１または２に記載の荷電ビーム装置。
【請求項７】
前記パターン形状情報は、荷電ビームを前記パターンに照射して得られた画像の情報であり、
前記エッジ位置検出手段は、前記画像を用いて前記パターンのエッジ位置を検出する、請求項１または２に記載の荷電ビーム装置。
【請求項８】
前記パターン形状情報は、前記パターンの設計情報であり、
前記エッジ位置検出手段は、前記設計情報を用いて前記パターンのエッジ位置を検出する、請求項１または２に記載の荷電ビーム装置。
【請求項９】
前記照射位置情報信号は、出力される順序に従って配列される、請求項１または２に記載の荷電ビーム装置。
【請求項１０】
パターンの形状情報から前記パターンのエッジ位置を検出し、
荷電ビームを照射する領域としての照射領域を前記パターンのエッジおよびその周辺領域に設定し、
荷電ビームにより走査される走査面における荷電ビームの照射位置を指定する照射位置情報信号を、前記照射領域内で隣接する照射位置が連続して指定されることを避けて順々に出力し、
出力された前記照射位置情報信号に対応する照射位置に荷電ビームを照射する、荷電ビーム照射方法。
【請求項１１】
パターンの形状情報から前記パターンのエッジ位置を検出し、
荷電ビームを照射する領域としての照射領域を前記パターンのエッジおよびその周辺領域に設定し、
荷電ビームにより走査される走査面において連続する複数ピクセルごとに荷電ビームが照射されるように照射位置を指定する照射位置情報信号を、連続する複数ピクセルの最後のピクセルが、次に荷電ビームを照射する連続ピクセルの最初のピクセルに隣接することを避けるように荷電ビームの照射位置を指定して順々に出力し、
出力された前記照射位置情報信号に対応する照射位置に荷電ビームを照射する、
荷電ビーム照射方法。
【請求項１２】
前記照射位置情報または前記連続する複数ピクセルごとの照射位置情報は、ランダムに出力される、請求項１０または１１に記載の荷電ビーム照射方法。
【請求項１３】
前記照射位置情報または前記連続する複数ピクセルごとの照射位置情報は、乱数に従ってランダムに出力される、請求項１２に記載の荷電ビーム照射方法。
【請求項１４】
前記照射領域は、前記パターンのエッジ位置を中心に一定の幅を有する帯状の領域である、請求項１０または１１に記載の荷電ビーム照射方法。
【請求項１５】
前記照射領域の形状およびサイズのうち少なくとも一つは、前記パターンのエッジの局所的な形状に応じて前記パターンのエッジ点ごとに設定される、請求項１０または１１に記載の荷電ビーム照射方法。
【請求項１６】
前記パターン形状情報は、荷電ビームを前記パターンに照射して得られた画像の情報であり、
前記パターンのエッジ位置は前記画像を用いて検出される、請求項１０または１１に記載の荷電ビーム照射方法。
【請求項１７】
前記パターン形状情報は、前記パターンの設計情報であり、
前記パターンのエッジ位置は前記設計情報を用いて検出される、請求項１０または１１に記載の荷電ビーム照射方法。
【請求項１８】
前記照射位置情報信号は、出力される順序に従って配列される、請求項１０または１１に記載の荷電ビーム照射方法。
【請求項１９】
請求項１０乃至１８のいずれかに記載の荷電ビーム照射方法を用いた計測工程を備える、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は荷電ビーム装置、荷電ビーム照射方法および半導体装置の製造方法に関し、特に、荷電ビームを照射する位置を予め指定して荷電ビームにより物体を走査する荷電ビーム装置、荷電ビーム照射方法およびこの照射方法を用いた計測工程を備える半導体装置の製造方法を対象とする。
【０００２】
【従来の技術】
荷電ビーム照射装置、例えば走査電子顕微鏡（SEM：Scanning Electron Microscope）などを用いて被検物を観察する際には、電子銃から放出された電子ビームの軌道を走査偏向器により制御してラスター走査を行い、電子ビームの照射により被検物の表面から発生する二次電子や反射電子等を検出し、検出された信号から電子ビーム照射による画像を取得する。ラスター走査の特徴は、電子ビームの照射位置が一方向に連続的に移動する点にある。
【０００３】
しかし、ＬＳＩパターン等において凹凸形状や材質の違いがある箇所を電子ビームで走査すると、パターン形状や電子ビームの走査方向に依存して被検物にチャージアップが発生し、このチャージアップに起因して画像内でコントラスト変動が生じる場合がある。さらに、電子ビームの走査方向と直交するエッジと、これに平行なエッジとでは、エッジ部のコントラストや像解像度に違いが生じる場合がある。
【０００４】
従来の配線パターンについては、そのエッジが電子ビームの走査方向と直交するようにして画像を取得していたため、エッジ部のコントラストや解像度が問題になることは特になかった。しかし、近年のＬＳＩパターンの微細化および複雑化により配線パターンなどの一次元計測だけでは十分な形状評価およびプロセス管理が不可能になってきている。そこで、ラスター走査で得られた二次元の画像情報を用いて二次元的な形状評価を行うようになってきている。
【０００５】
しかしながら、上述した通り、ラスター走査ではパターン形状や走査方向に依存したコントラスト変動、および、エッジの向きによる解像度の変化が生じる場合がある。従って、ラスター走査で得られた画像から二次元的な形状計測を行うと走査方向の影響を含んだ計測結果が出力される。このような走査方向の影響を取り除いた画像を得るためには、ラスター走査以外の走査方法が必要になる。
【０００６】
走査方向の影響が少ない走査方法として、例えば特許文献１に開示されたランダム走査が挙げられる。特許文献１の発明は、電子ビームによって走査される走査平面における電子ビーム照射位置を指定する照射位置情報信号を、互いにランダムに照射位置を指定するように順々に出力し、この出力された照射位置情報信号に対応する照射位置に電子ビームを照射することを特徴としている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１５１９２１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、測定倍率に応じた電子ビームの全照射領域をランダム走査すると、測定用の画像を得るために非常に長い時間が必要となる。さらに離散的なビーム照射となるためラスター走査の連続的なビーム照射と比較すると十分なＳ／Ｎが確保できない、という問題があった。
【０００９】
本発明は上記事情によりなされたものであり、その目的は、荷電ビームの走査方向の影響を受けることなく高速に画像を取得することができる荷電ビーム装置、荷電ビーム照射方法およびこの照射方法を用いた計測工程を備える半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の手段により上記課題の解決を図る。
【００１１】
即ち、本発明の第１の側面によれば、
パターンの形状情報から上記パターンのエッジ位置を検出するエッジ位置検出手段と、荷電ビームを照射する領域としての照射領域を上記パターンのエッジおよびその周辺領域に設定する照射領域設定手段と、荷電ビームにより走査される走査面における荷電ビームの照射位置を指定する照射位置情報信号を、上記照射領域内で隣接する照射位置が連続して指定されることを避けて順々に出力する照射位置情報出力手段と、出力された上記照射位置情報信号に対応する照射位置に荷電ビームを照射する照射制御手段と、を備える荷電ビーム装置が提供される。
【００１２】
また、本発明の第２の側面によれば、
パターンの形状情報から上記パターンのエッジ位置を検出するエッジ位置検出手段と、荷電ビームを照射する領域としての照射領域を上記パターンのエッジおよびその周辺領域に設定する照射領域設定手段と、荷電ビームにより走査される走査面において連続する複数ピクセルごとに荷電ビームが照射されるように照射位置を指定する照射位置情報信号を、連続する複数ピクセルの最後のピクセルが、次に荷電ビームを照射する連続ピクセルの最初のピクセルに隣接することを避けるように荷電ビームの照射位置を指定して順々に出力する照射位置情報出力手段と、出力された上記照射位置情報信号に対応する照射位置に荷電ビームを照射する照射制御手段と、を備える荷電ビーム装置が提供される。
【００１３】
また、本発明の第３の側面によれば、
パターンの形状情報から上記パターンのエッジ位置を検出し、荷電ビームを照射する領域としての照射領域を上記パターンのエッジおよびその周辺領域に設定し、荷電ビームにより走査される走査面における荷電ビームの照射位置を指定する照射位置情報信号を、上記照射領域内で隣接する照射位置が連続して指定されることを避けて順々に出力し、出力された上記照射位置情報信号に対応する照射位置に荷電ビームを照射する、荷電ビーム照射方法が提供される。
【００１４】
また、本発明の第４の側面によれば、
パターンの形状情報から上記パターンのエッジ位置を検出し、荷電ビームを照射する領域としての照射領域を上記パターンのエッジおよびその周辺領域に設定し、荷電ビームにより走査される走査面において連続する複数ピクセルごとに荷電ビームが照射されるように照射位置を指定する照射位置情報信号を、連続する複数ピクセルの最後のピクセルが、次に荷電ビームを照射する連続ピクセルの最初のピクセルに隣接することを避けるように荷電ビームの照射位置を指定して順々に出力し、出力された上記照射位置情報信号に対応する照射位置に荷電ビームを照射する、荷電ビーム照射方法が提供される。
【００１５】
本発明の上記第２の側面による荷電ビーム装置および上記第４の側面による荷電ビーム照射方法において、上記連続する複数ピクセルのピクセル数は、上記パターンの形状および複雑度の少なくともひとつに応じて上記照射領域内で変動するように設定することが可能である。
【００１６】
さらに、本発明の第５の側面によれば、上述した荷電ビーム照射方法を用いた計測工程を備える、半導体装置の製造方法が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態のいくつかについて図面を参照しながら説明する。なお、以下では、荷電ビームとして電子ビームを用いる場合について説明するが、本発明はこれに限ることなく、荷電ビームとして例えばイオンビームを用いる場合にも適用できることは勿論である。
【００１８】
（１）第１の実施の形態
図１は、本発明にかかる荷電ビーム装置の第１の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示す電子ビーム装置２は、電子ビーム照射部１０、画像変換部１２、画像メモリ１４、画像処理部１６、メインコンピュータ２０、エッジ位置メモリ２６、ビーム偏向用メモリ２８、ビームシフト制御部３２、および走査偏向制御部３４を備える。ビームシフト制御部３２は、Ｄ／Ａコンバータおよび走査アンプを含む。ビームシフト制御部３２および走査偏向制御部３４は、本実施形態において照射制御手段を構成する。
【００１９】
画像処理部１６は、エッジ位置検出部４２と照射領域設定部４４とを含む。メインコンピュータ２０は、乱数発生部４６を含む。メインコンピュータ２０は、電子ビーム装置２の全体を制御するとともに、本実施形態において照射位置情報出力手段を構成する。
【００２０】
電子ビーム照射部１０は、電子銃５２、コンデンサレンズ５４、絞り５６、走査偏向器５８、対物レンズ６２、ステージ６４および検出器６６を含む。走査偏向器５８は、水平走査用偏向器と垂直走査用偏向器とを有する。ステージ６４の上面には、観察または測定対象であるパターン（図示せず）が上面に形成されたウェーハＷが載置されている。電子銃５２は電子ビームＥＢを発生させ、この電子ビームＥＢは、コンデンサレンズ５４、絞り５６、走査偏向器５８、および対物レンズ６２を通過してウェーハＷの上面のパターンに到達する。
【００２１】
次に、図１に示す電子ビーム装置２の動作について本発明にかかる荷電ビーム照射方法の実施の形態として以下に説明する。
【００２２】
図２は、本実施形態の荷電ビーム照射方法の概略手順を示すフローチャートである。
【００２３】
まず、観察または測定対象であるパターンのエッジ位置を検出する（ステップＳ１）。具体的には、電子ビーム部１０の電子銃５２から電子ビームＥＢを発生させ、走査偏向器５８、または走査偏向器５８およびステージ６４により、ウェーハＷの上面のパターンが設けられた箇所に電子ビームＥＢをラスター走査にて照射し、パターンおよびその周辺から発生した二次電子／反射電子／後方散乱電子（以下、二次電子等という）を検出器６６にて検出する。検出されたアナログ信号である二次電子信号は、画像変換部１２に供給されてディジタル信号に変換され、パターンおよびその周辺の画像データとして画像メモリ１４に格納される。従って、この画像データには被検体であるパターンの形状情報が含まれる。
【００２４】
画像データは、画像処理部１６により画像メモリ１４から引き出され、エッジ位置検出部４２が画像処理によりパターンエッジ位置を探索し検出する。一般的に、パターンエッジを検出する画像処理としては、二値化処理や輪郭抽出などが挙げられるが、他のパターンエッジ検出アルゴリズムを用いてパターンエッジを検出してもよい。
【００２５】
検出されたパターンエッジ位置の情報は、メインコンピュータ２０を介してエッジ位置メモリ２６に格納される。例えば、１フレームが（５１２、５１２）画素のフレーム構成であれば、エッジ位置（ｘ，ｙ）には、ｘ＝１〜５１２、ｙ＝１〜５１２の範囲の数字が割り当てられる。
【００２６】
次に、画像処理部１６の照射領域設定部４４は、上記手順により検出したパターンエッジ位置情報を用いて、電子ビームを照射する照射領域をパターンエッジ位置の近傍領域に設定する（ステップＳ２）。照射領域の設定方法の具体例を図３および図４を用いて説明する。図３に示す方法では、エッジ位置が検出されたあるパターンＰ２（図３（ａ））について、あるエッジ位置（ｘｉ，ｙｉ）の接線に直交する直線を用いてパターンエッジ位置から予め設定した距離だけ離れた位置を照射領域端Ｅｉ２（図３（ｂ））と定義し、この照射領域端の内側を照射領域Ｒｉ２（図３（ｃ））として設定する方法である。このように設定された照射領域内の画素、つまり照射位置は、メインコンピュータ２０によりビーム偏向用メモリ２８に順々に記憶される（図２、ステップＳ３）。例えば照射点数をｎ個とすると、ビーム偏向用メモリ２８には（ｘ１，ｙ１）〜（ｘｎ，ｙｎ）のようなデータが割り当てられる。
【００２７】
また、図４に示す方法は、所定の形状およびサイズを有する画素領域ＲＰＸ２を予め設定しておき、この画素領域ＲＰＸ２の中心を各パターンエッジ位置に当てはめていき（図４（ａ））、これら画素領域ＲＰＸ２で埋められた領域を照射領域Ｒｉ２と設定する（図４（ｂ））方法である。図４では４×４の矩形領域を用いて各パターンエッジ位置に当てはめているが、画素領域の形状およびサイズは、測定や観察の目的に応じてその都度設定することができる。図３および図４に示す手法では、パターンエッジ位置から一定幅を保った領域で照射領域Ｒｉ２が構成されているが、照射領域の幅は、一定に限定されるものではない。例えば、パターン形状が角部を多く含むような複雑な場合や、単なる直線のように単純な場合においては、それぞれ狙いとするパターンの形状に応じて照射領域を調整するような照射領域設定方法を用いることにより、ビーム照射の最適化を図ることが可能である。
【００２８】
次に、ランダムに照射位置が指定されるように、ビーム偏向用メモリ２８に格納された照射位置情報をランダムに出力する。メインコンピュータ２０の乱数発生部４６が１〜ｎまでの乱数を発生させ（ステップＳ４）、メインコンピュータ２０は、発生した乱数にビーム偏向用メモリ内の照射位置情報のアドレスをそれぞれ対応させ、対応づけられた照射位置情報（ｘ，ｙ）をビームシフト制御部３２に順次に供給する。
【００２９】
ビームシフト制御部３２は、供給された照射位置情報（ｘ，ｙ）に対応する照射位置に電子ビームが照射するように、水平走査信号と垂直走査信号を設定して走査偏向制御部３４に供給する。走査偏向制御部３４は、供給された水平走査信号と垂直走査信号のそれぞれについて、照射位置情報（ｘ，ｙ）に対応する偏向電圧を発生させて走査偏向器５８に印加する（ステップＳ６）。これにより、走査偏向器５８は、照射位置情報（ｘ，ｙ）に対応する所定の照射位置に電子ビームを照射する（ステップＳ７）。図５は、このような方法による部分的ランダム走査の一具体例の一部を示す。同図に示すように、パターンＰ２のエッジ周辺にストライプ形状をなすように設定された照射領域Ｒｉ２内で互いに隣接していない照射位置Ａ〜Ｈについて、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈと電子ビームＥＢがランダムに照射される。
【００３０】
このように、パターンエッジおよびその周辺領域のみをランダムに走査することにより、ランダム走査の時間を大幅に短縮することが可能になる。一具体例として、５１２×５１２ピクセルの画像領域に３００×３００ピクセルの矩形パターンがある場合を考える。全面ランダム走査を行う場合には、その照射領域は５１２×５１２＝２６２ｋｐｉｘｅｌ２となるが、本実施形態のランダム走査によれば、照射幅として５０ピクセルを設定すると、５０ｋｐｉｘｅｌ２となり、約１／５の照射時間で画像取り込みが完了する。
【００３１】
なお、電子ビームＥＢをランダムに照射するために、ブランキングをかける必要があるので、電子ビームＥＢが移動するための必要な時間としてブランキング時間を設け、照射位置以外には電子ビームＥＢが照射されないようにする。照射位置での１回当たりの照射時間もこのブランキング時間で設定される。
【００３２】
また、画像のＳ／Ｎを確保するために複数回フレームを取り込む場合には、ｎ箇所のビーム照射が完了した時点で再度乱数発生部４６により乱数を発生させ、フレームを取り込む度に照射順序を変更しても良いし、または１回目に発生させた乱数を常時使用してフレームに取り込むこととしても良い。
【００３３】
さらに、観察または測定対象であるパターンが多数ある場合であっても同一形状のパターンがある場合には、ビーム照射の度に乱数を発生させることなく照射の順番を予め記憶しておき、同一のパターン形状を測定する際に、図示しないメモリから照射順序を呼び出すことも可能である。
【００３４】
以上では、パターン形状からパターンエッジ位置を算出してパターンエッジおよびその近傍領域のみを照射する態様について説明したが、これに限ることなく、パターンエッジに囲まれたパターン形状の全体を照射領域として設定した上で電子ビームＥＢを照射することも可能である。
【００３５】
また、上記説明では、完全にランダムに照射位置情報を出力する方法について述べたが、１ピクセル毎に照射位置を設定するのではなく、数ピクセル連続した照射位置を設定することも可能である。図６（ｂ）に複数ピクセル隣接した照射位置を指定した場合を、１ピクセル毎に設定した場合（同図（ａ））との対比で示す。このように、パターンの形状や複雑度に応じて、連続するピクセル数をｘ方向、ｙ方向別々の方向に設定することにより、照射効率が大幅に向上するという効果が得られる。
【００３６】
（２）第２の実施の形態
図７は、本発明にかかる荷電ビーム装置の第２の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示す電子ビーム装置４の特徴は、乱数発生部４６に加えてパターン形状評価部４８をさらに含むメインコンピュータ２２を備える点にある。パターン形状評価部４８は、画像処理部１６からパターンエッジ位置情報の供給を受けてパターン形状の複雑度を評価する。電子ビーム装置４のその他の構成は、図１に示す電子ビーム装置２と実質的に同一である。
【００３７】
パターン形状の測定などを行う場合、パターンの角部や曲線部、穴形状などはＳ／Ｎが不足すると充分な測定精度が得られない場合がある。この一方、単純な形状、例えば直線などはＳ／Ｎがそれほど高くなくてもエッジ位置を検出しやすいので測定精度は確保できる。以上のように測定等に必要とされるＳ／Ｎは局所的なパターン形状によって異なってくる。
【００３８】
そこで、本実施形態では、メインコンピュータ２２内に設けられたパターン形状評価部４２を用いて、パターンエッジ位置情報から局所的なパターン形状の複雑さを評価し、複雑な箇所のエッジ位置情報を出力する。これにより得られた、パターン形状で複雑な箇所に相当する照射位置（ｘ，ｙ）に対して、メインコンピュータ２２は、ランダムに照射する回数を複数回に設定し、または照射時間を長くするなどの制御を実行する。これにより、検出される信号量が増加してＳ／Ｎが高い画像を得ることができる。パターンの複雑度を評価する手法としては、ウェーハＷ上のパターンが設けられた領域を電子ビームＥＢによりラスター走査して得られたパターン形状情報に含まれるパターンエッジ座標（ｘｉ、ｙｉ）とこれに隣接するパターンエッジ座標（ｘｉ＋１、ｙｉ＋１）との線分の角度を算出する手法、ｔａｎ−１｛（ｙｉ＋１−ｙｉ）／（ｘｉ＋１−ｙｉ）｝を算出する手法、ある区間内の角度変動を以って複雑度とする手法などが挙げられる。その他にも、線分の角度ではなく、（ｉ＋１）−（ｉ）間の線分と（ｉ）−（ｉ−１）間の線分との間の角度がある区間内で変動するときの角度変動分を利用することも可能である。
【００３９】
なお、本実施形態では、メインコンピュータ２２内にパターン形状評価部４８を設けることとしたが、画像処理部１６内に設けることとしても良い。
【００４０】
（３）第３の実施の形態
図８は、本発明にかかる荷電ビーム装置の第３の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示す電子ビーム装置６の特徴は、乱数発生部４６に加えて設計データ変換部７２をさらに含むメインコンピュータ２４を備える点にある。電子ビーム装置６のその他の構成は、図１に示す電子ビーム装置２と実質的に同一である。
【００４１】
第１の実施形態ではパターンエッジ位置を検出するためにラスター走査で照射した画像データを使用したが、本実施形態では、設計データ変換部７２がＣＡＤデータ等のパターンの設計データを取り込んでパターンのエッジ位置を予め検出する。図９は、設計データの取り込みから照射領域設定までの手順を説明する図である。即ち、メインコンピュータ２４の設計データ変換部７２が設計データを取り込んだ後に所定のデータ変換処理によりパターンエッジ情報を取得して画像処理装置１６の照射領域設定部４４に供給する。照射領域設定部４４は、第１の実施形態にて前述した画像処理により照射領域Ｒｉを設定する。このように、設計データ内にパターンエッジ位置情報がある場合には、設計データ変換部７２によりパターンエッジ情報が取得される。これとは代替的に、設計データが画像データそのものである場合には、第１の実施の形態と同様に、画像処理部１６のエッジ位置検出部４２がこれを取り込んでパターンエッジの位置情報を取得する。このように、本実施形態によれば、設計データからパターンのエッジ位置情報を取得するので、パターンにラスター走査を実行することなく電子ビームの照射位置を指定することが可能となる。
【００４２】
（４）半導体装置の製造方法の実施の形態
上述した第１乃至第３の実施の形態における荷電ビーム照射方法を半導体装置の計測工程に適用することにより、高い精度で計測対象の半導体装置の画像を短時間で取得することができる。これにより、高いスループットおよび歩留まりで半導体装置を製造することが可能になる。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明は、以下の効果を奏する。
【００４４】
即ち、本発明によれば、パターンのエッジおよびその周辺領域に荷電ビームの照射領域を設定し、この照射領域内で荷電ビームをランダム走査するので、荷電ビーム照射による被検物のチャージアップを抑制できるとともに、パターン形状や走査方向の影響で発生する像の非対称性を抑えることができる。これにより、パターンエッジ位置の信頼性が向上し、かつ、パターンエッジのシャープさが向上するのでパターン形状を計測する際などに使用する画像の信頼性が大幅に向上する。
【００４５】
また、ランダム走査ではブランキング時間の割合が大きいため、従来の技術により画面全体を照射すると画像取得するまでに相当の時間を要していたが、本発明によれば、パターンエッジおよびその周辺領域のみを照射すれば足りるので、画面全体の照射と比べて画像取得時間が１桁ほど短縮する。この結果、パターン形状の計測など、測定精度と測定時間が従来要求されていた用途においても適用することが可能になる。
【００４６】
さらに、本発明によれば、上記効果を奏する荷電ビーム照射方法を用いた計測工程を備えるので、スループットと歩留まりに優れた半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる荷電ビーム装置の第１の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明にかかる荷電ビーム照射方法の第１の実施の形態の概略手順を示すフローチャートである。
【図３】電子ビームの照射領域の設定方法の一具体例を説明する図である。
【図４】電子ビームの照射領域の設定方法の他の具体例を説明する図である。
【図５】図２に示す手順により荷電ビームをランダムに照射する様子を示す説明図である。
【図６】（ａ）は、一ピクセル毎に照射位置を設定する方法を説明する図であり、また、（ｂ）は、照射位置として、隣接する複数ピクセルを設定する方法の一具体例を説明する図である。
【図７】本発明にかかる荷電ビーム装置の第２の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図８】本発明にかかる荷電ビーム装置の第３の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図９】本発明にかかる荷電ビーム照射方法の第３の実施の形態の説明図である。
【符号の説明】
２，４，６  電子ビーム装置
１０  電子ビーム照射部
１２  画像変換部
１４  画像メモリ
１６  画像処理部
２０，２２，２４  メインコンピュータ
２６  エッジ位置メモリ
２８  ビーム偏向用メモリ
３２  ビームシフト制御部
３４  走査偏向制御部
４２  エッジ位置検出部
４４  照射領域設定部
４６  乱数発生部
４８  パターン形状評価部
５２  電子銃
５４  コンデンサレンズ
５６  絞り
５８  走査偏向器
６２  対物レンズ
６４  ステージ
６６  検出器
７２  設計データ変換部
Ｅｉ２  照射領域端
Ｐ２  パターン
Ｒｉ，Ｒｉ２  照射領域
【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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