(57)【要約】【課題】  オペレータのマニュアル操作によらずに二枚目以降における試料の被分析点の指定を行うことができ、これにより当該被分析点の指定を効率良くかつ再現性良く行うことのできる分析方法及び分析装置を提供する。【解決手段】  電子銃（荷電粒子ビーム源）１と、電子銃１から放出された電子ビーム（荷電粒子ビーム）７を制御して試料５上に照射する電子光学系５０と、試料５を支持する試料ステージ機構５と、電子ビーム７が照射された試料６からの情報に基づいて試料６の分析を行う分析手段とを備える分析装置において、基準座標に対する試料６の回転ずれ量を検出する検出手段と、電子ビーム７を試料６上でスポット照射する際に、当該回転ずれ量に基づいて電子ビーム７のスポット照射位置を補正する補正手段とを有する。【選択図】図１
2005241538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準座標に対する試料の回転ずれ量を求め、当該回転ずれ量に基づいて試料へのスポット照射位置を補正した状態で荷電粒子ビームを当該スポット照射位置に照射し、荷電粒子ビームが照射された試料のスポット照射位置からの情報に基づいて試料の分析を行うことを特徴とする分析方法。
【請求項２】
前記試料のスポット照射位置の垂直方向での変位量を求め、当該変位量に基づいて焦点位置を補正した状態で荷電粒子ビームを前記スポット照射位置に照射することを特徴とする請求項１記載の分析方法。
【請求項３】
前記試料のスポット照射位置からの情報は特性Ｘ線であり、当該特性Ｘ線を波長分散型Ｘ線分光器又はエネルギー分散型Ｘ線分光器により検出することを特徴とする請求項１若しくは２記載の分析方法。
【請求項４】
前記荷電粒子ビームは電子ビームであることを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の分析方法。
【請求項５】
荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを制御して試料上に照射する電子光学系と、試料を支持する試料ステージ機構と、荷電粒子ビームが照射された試料からの情報に基づいて試料の分析を行う分析手段とを備える分析装置において、基準座標に対する試料の回転ずれ量を検出する第１の検出手段と、荷電粒子ビームを試料上でスポット照射する際に、当該回転ずれ量に基づいて荷電粒子ビームのスポット照射位置を補正する第１の補正手段とを有することを特徴とする分析装置。
【請求項６】
前記試料のスポット照射位置の垂直方向での変位量を検出する第２の検出手段と、前記荷電粒子ビームを試料上でスポット照射する際に、当該変位量に基づいて荷電粒子ビームの焦点位置を補正する第２の補正手段とを有することを特徴とする請求項５記載の分析装置。
【請求項７】
前記試料のスポット照射位置からの情報は特性Ｘ線であり、当該特性Ｘ線を検出するための波長分散型Ｘ線分光器又はエネルギー分散型Ｘ線分光器を有することを特徴とする請求項５若しくは６記載の分析装置。
【請求項８】
前記荷電粒子ビームは電子ビームであることを特徴とする請求項５乃至７何れかに記載の分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビームを用いた分析方法及び分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡の構成を備える分析装置として、荷電粒子ビームである電子ビームを試料に照射し、これにより試料から発生した分析情報である特性Ｘ線を検出して分析する電子プローブマイクロアナライザからなる分析装置が知られている。
【０００３】
このような荷電粒子ビームを用いた分析装置においては、試料に電子ビームを照射する際に、電子ビームを２次元走査して、この走査領域に対応する試料の拡大像を得る観察モードと、電子ビームを試料上の一点（スポット照射位置）に固定してスポット照射し、当該スポット照射位置で発生した特性Ｘ線を検出して試料の分析を行う分析モードとを切り換えることができるものがある。
【０００４】
この場合、まず、観察モードにて試料上での所定領域を走査領域として電子ビームで２次元走査することにより、この所定領域の拡大像を取得する。これにより取得された拡大像は、ＬＣＤやＣＲＴ等の表示装置により表示される。
【０００５】
そして、オペレータは、表示装置に表示された拡大像を目視にて確認し、当該拡大像内での分析対象となる被分析点を指定する。この被分析点の指定は、マウスやジョイスティック等のポインティングデバイスを操作することによって行われる。このようにして拡大像内で指定された被分析点の位置は、当該拡大像の画像中心を原点とする像座標での座標位置として検出された後に記憶される。
【０００６】
次に、分析モードに切り換えると、オペレータによって指定された試料上の被分析点に電子ビームが固定されてスポット照射される。このとき、被分析点の位置は、上述のごとく像座標での座標位置として検出されているので、当該座標位置と拡大像の拡大倍率とから試料上での被分析点の位置が算出され、当該算出結果に基づいて電子ビームの試料上での照射位置が制御される。これにより、試料上の被分析点（スポット照射位置）に電子ビームがスポット照射される。
【０００７】
このように電子ビームがスポット照射された試料上の被分析点からは、特性Ｘ線が発生し、発生した特性Ｘ線を検出することにより試料の分析が行われる。
【０００８】
なお、上述のごとく、電子ビームを試料上で２次元走査して試料の拡大像を得る観察モードと、電子ビームを試料上の一点にスポット照射して分析を行う分析モードとを切り換える分析装置において、その切り換えタイミングでもって電子ビームの２次元走査とスポット照射とを反復するものもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−２７９３４５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような分析装置を用いて、同一のパターンを有する複数の試料を分析することが行われている。このような場合において、これら複数の試料上での当該パターン内における同一箇所を被分析点として分析を行うことがある。このときには、このパターンにおける所定箇所を被分析点として指定し、その指定された被分析点に対応する位置を各試料上において検出する必要がある。
【００１１】
例えば、一枚目（参照用）の試料における所定パターンを含む拡大像をオペレータが目視にて確認し、オペレータがポインティングデバイスを操作することによって、当該拡大像内の分析対象となる被分析点を指定する。このとき、拡大像で指定された被分析点の位置は、当該拡大像の画像中心を原点とする像座標での座標位置として検出される。一枚目の試料上において指定された被分析点には、その座標位置に基づいて電子ビームがスポット照射されて分析が行われる。
【００１２】
次いで、試料を二枚目の試料と交換し、この二枚目の試料において、上記一枚目の試料の被分析点と同一の位置を被分析点として指定して分析が行われる。このとき、まず、二枚目の試料における上記パターンを含む拡大像をオペレータが目視にて確認する。そして、一枚目の試料における被分析点の位置と同一の位置を目視で確認し、オペレータがポインティングデバイスを操作して、二枚目の試料での当該位置を被分析点として指定する。この指定された被分析点は、拡大像の画像中心を原点とする像座標での座標位置として検出される。二枚目の試料上において指定された被分析点には、その座標位置及び拡大倍率に基づいて電子ビームがスポット照射されて分析が行われる。
【００１３】
そして、三枚目以降の試料についても、上述と同様に、参照用となる一枚目の試料における被分析点の位置と同一の位置をオペレータが確認するとともに、オペレータによるポインティングデバイスの操作により当該位置が被分析点として指定され、当該被分析点の分析が行われることとなる。
【００１４】
この場合、参照用としての一枚目の試料における被分析点の指定及び分析が行われた後での、二枚目以降における試料の当該被分析点の指定も、オペレータのポインティングデバイスの操作によるマニュアル操作によって行われている。従って、このような操作では手間と時間がかかることとなり、効率が良くなかった。また、マニュアル操作によるので、二枚目以降の試料における各被分析点の位置精度の再現性も良くなかった。
【００１５】
なお、一枚目の試料における被分析点の座標位置をもとに、二枚目以降における試料の被分析点の指定を自動で行うことも考えられる。この場合、試料ステージ上での二枚目以降の試料の配置状態が、一枚目の試料の配置状態と全く同じであれば、一枚目の試料における被分析点の座標位置をそのまま用いて、二枚目以降における試料の被分析点の指定を自動で行うことができる。
【００１６】
しかしながら、試料ステージ上の試料を交換するたびに、交換後の二枚目以降となる試料の配置状態は、必ずしも一枚目の試料の配置状態と同一となるとは限らず、むしろ異なることのほうが多い。よって、二枚目以降における各試料の試料ステージへの配置時における回転ずれ量が、一枚目の試料における回転ずれ量と相違することがあり、この場合には、一枚目の試料における被分析点の座標位置をそのまま用いて、二枚目以降の試料の被分析点の指定を行うことはできない。
【００１７】
従って、このような場合には、上述のように、オペレータのマニュアル操作による被分析点の指定を行う必要があった。
【００１８】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、オペレータのマニュアル操作によらずに二枚目以降における試料の被分析点の指定を行うことができ、これにより当該被分析点の指定を効率良くかつ再現性良く行うことのできる分析方法及び分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に基づく分析方法は、基準座標に対する試料の回転ずれ量を求め、当該回転ずれ量に基づいて試料へのスポット照射位置を補正した状態で荷電粒子ビームを当該スポット照射位置に照射し、荷電粒子ビームが照射された試料のスポット照射位置からの情報に基づいて試料の分析を行うことを特徴とする。
また、本発明に基づく分析装置は、荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを制御して試料上に照射する電子光学系と、試料を支持する試料ステージ機構と、荷電粒子ビームが照射された試料からの情報に基づいて試料の分析を行う分析手段とを備える分析装置であって、基準座標に対する試料の回転ずれ量を検出する第１の検出手段と、荷電粒子ビームを試料上でスポット照射する際に、当該回転ずれ量に基づいて荷電粒子ビームのスポット照射位置を補正する第１の補正手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に基づく分析方法においては、基準座標に対する試料の回転ずれ量を求め、当該回転ずれ量に基づいて試料へのスポット照射位置を補正した状態で荷電粒子ビームを当該スポット照射位置に照射する。
【００２１】
また、本発明に基づく分析装置においては、基準座標に対する試料の回転ずれ量を検出する第１の検出手段と、荷電粒子ビームを試料上でスポット照射する際に、当該回転ずれ量に基づいて荷電粒子ビームのスポット照射位置を補正する第１の補正手段とを有する。
【００２２】
従って、基準座標に対して得られた試料の回転ずれ量に基づいて、荷電粒子ビームのスポット照射位置を補正することとなるので、各試料における被分析点の指定を自動で行うことができ、当該指定を効率良くかつ再現性良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
図１は、本発明における分析装置を示す概略構成図である。同図において、１は電子銃（荷電粒子ビーム源）であり、当該電子銃１からは試料６に向けて電子ビーム（荷電粒子ビーム）７が加速されて放出される。
【００２５】
電子銃１から加速されて放出された電子ビーム７は、集束レンズ２及び対物レンズ４により細く集束されて試料６上に照射される。このとき、偏向コイル３により電子ビーム７が適宜偏向され、これにより電子ビーム７は、試料６上での所定領域を走査領域として２次元走査したり、あるいは試料６上での一点に固定してスポット照射したりするように制御される。なお、集束レンズ２、偏向コイル３、及び対物レンズ４により電子光学系５０が構成されている。
【００２６】
電子ビーム７が試料６上での所定領域を２次元走査している際には、当該所定領域から２次電子もしくは反射電子等の被検出電子が発生する。この被検出電子は検出器８によって検出される。検出器８は、検出した被検出電子の検出結果に基づいて検出信号を出力する。検出器８からの検出信号は増幅されてＡ／Ｄ変換器１０に送られ、ディジタル信号に変換される。
【００２７】
そして、Ａ／Ｄ変換器１０において変換されたディジタル信号は画像形成部１１に送られる。画像形成部１１は、受けたディジタル信号に基づいて画像データを作成し、この画像データをバスライン１４に出力する。
【００２８】
画像形成部１１により作成された画像データは、バスライン１４を介して表示部１７に送られる。表示部１７は、ＬＣＤやＣＲＴ等の表示装置を備えており、画像形成部１１からの画像データに基づいて画像を表示する。
【００２９】
また、試料６の被分析点に電子ビーム７がスポット照射されているときには、当該被分析点から分析情報としての特性Ｘ線が発生する。この発生した特性Ｘ線は、Ｘ線検出器９により検出される。Ｘ線検出器９は、検出した特性Ｘ線の検出結果に基づいて検出信号を出力する。Ｘ線検出器９からの検出信号は、増幅器１２により増幅され、その後スペクトル形成部１３に送られる。
【００３０】
スペクトル形成部１３は、増幅器１２により増幅された検出信号に基づいてスペクトルデータを形成し、当該スペクトルデータをバスライン１４に出力する。このとき、Ｘ線検出器９が波長分散型Ｘ線分光器を備えている場合には、スペクトル形成部１３により形成されるスペクトルデータは、検出された特性Ｘ線の波長に応じたスペクトルデータとなる。また、Ｘ線検出器９がエネルギー分散型Ｘ線分光器を備えている場合には、当該スペクトルデータは、検出された特性Ｘ線のエネルギーに応じたスペクトルデータとなる。なお、Ｘ線検出器９、増幅器１２、及びスペクトル形成部１３により分析手段が構成されている。
【００３１】
ここで、試料６は、試料ステージ機構５上に載置されて支持されている。試料ステージ機構５は、試料６をＸ−Ｙ方向（水平方向）、Ｚ方向（垂直方向）、回転方向、及び傾斜方向に適宜移動できるように構成されている。
【００３２】
上述した電子銃１、集束レンズ２、偏向コイル３、対物レンズ４、及び試料ステージ機構５（被駆動部１〜５）は、各々対応する駆動部１ａ〜５ａによって駆動制御される。これら各駆動部１ａ〜５ａは、それぞれバスライン１４に接続されている。なお、電子銃１から試料ステージ機構５に至るまでの空間は、図示しない真空排気手段により適宜減圧されて、所定の真空状態とされる。
【００３３】
バスライン１４には、入力部１８が接続されている。この入力部１８は、マウス及びジョイスティック等のポインティングデバイスやキーボード等を備えている。オペレータは、入力部１８のポインティングデバイスを操作することにより、この分析装置に対して所定の指示を行ったり、またキーボードを操作することにより分析条件等の入力操作をすることができる。
すなわち、例えばマウスを操作することにより観察モードもしくは分析モードを選択して指示したり、キーボードを操作することにより分析条件の具体的な数値を入力したりすることができる。また、マウスもしくはジョイスティクを操作することにより、表示部１６に表示された画像における任意の位置を指定することができる。
【００３４】
さらに、バスライン１４には、第１の記憶部１９と第２の記憶部２０とが接続されている。第１の記憶部１９には、元素の同定を行うための波長テーブルや検出感度データ等が格納されている。第２の記憶部２０には、後述する行列の行列データが格納される。
【００３５】
そして、バスライン１４には、所定の演算を行うための演算部１６が接続されている。この演算部１６は、第２の記憶部２０に格納された行列データを読み出して、読み出した行列データに基づいた演算を含む後述の各演算を行う。
【００３６】
なお、バスライン１４にはＣＰＵからなる制御部１５が接続されており、上述した各構成要素の制御や、当該制御に必要な演算を行う。
【００３７】
以上が本発明における分析装置の構成であり、以下、当該分析装置を用いた分析方法について説明する。なお、以下においては、同一のパターンを有する複数の試料を分析する場合を取り上げて説明する。
【００３８】
まず、分析装置の試料ステージ機構５上に一枚目の試料６を載置する。そして、電子銃１から試料ステージ機構５に至るまでの上記空間を所定の真空度まで真空引きする。所定の真空度に到達した後、オペレータは入力部１８を操作することにより、始めに観察モードを選択して指示する。
選択された観察モードに従って分析装置内の電子銃１及び電子光学系５０が駆動制御され、電子ビーム７が試料６上に照射される。電子ビーム７は電子光学系５０により制御されて試料６上に照射されることとなり、観察モードにおいては試料６上での所定領域を走査領域として電子ビーム７が２次元走査する。
【００３９】
以下、さらに図２も参照しながら説明する。ここで、図２は、一枚目の試料６の試料ステージ機構５上における配置状態を示す図である。
【００４０】
図２において、試料６は試料ステージ機構５上に載置されており、ここでは簡略化のため、７個のデバイス形成領域３０を有しているものとする。各々のデバイス形成領域３０は、同一のパターン３１を備えている。また、試料６の周囲部には、２個の位置検出用マーク３４が形成されている。
【００４１】
同図において点線で示す領域３２は、試料６上において電子ビーム７が２次元走査する所定領域（走査領域）である。この所定領域３２には、パターン３１の一端部３１ａが含まれており、当該所定領域３２の中心にはこの一端部３１ａの先端３１ｂが位置している。
【００４２】
なお、本実施例においては、電子ビーム７の走査領域となる所定領域の中心が当該先端３１ｂとなるように予め設定されている。また、拡大倍率も予め設定されており、当該拡大倍率に対応して走査領域の大きさが決定される。
【００４３】
そして、電子ビーム７の走査領域の中心に当該先端３１ｂが位置するように試料ステージ機構５が駆動制御されることとなるが、このときには試料６における２個の位置検出用マーク３４を画像として検出し、各位置検出用マーク３４の配置位置から試料ステージ機構７の機械駆動座標（基準座標）における試料６の配置状態を検出し、当該配置状態に基づいて試料ステージ機構５の駆動制御を必要に応じて補正する。ここで、各位置検出用マーク３４は、試料ステージ機構５を対応する各位置検出位置に移動制御させて電子ビーム７の２次元走査領域内に各位置検出用マーク３４を位置させることにより画像検出される。
【００４４】
なお、本実施例においては、この一枚目の試料６の配置状態は、試料ステージ機構５の機械駆動座標に対して平面方向、回転方向、及び傾斜方向に関してのずれはないものとし、当該配置状態と機械駆動座標とは一致しているものとする。
【００４５】
従って、上記駆動制御の際での制御位置データを補正することなく、設定された当初の制御位置データに基づいて試料ステージ機構５は駆動制御され、これにより電子ビーム７の走査領域の中心に先端３１ｂが位置することとなる。
【００４６】
電子ビーム７が所定領域３２を２次元走査すると、この所定領域３２からは２次電子もしくは反射電子等の被検出電子が発生する。発生した被検出電子は検出器８によって検出され、検出器８は検出した被検出電子の検出結果に基づいて検出信号を出力する。検出器８からの検出信号は増幅されてＡ／Ｄ変換器１０に送られ、ディジタル信号に変換される。
【００４７】
Ａ／Ｄ変換器１０において変換されたディジタル信号は画像形成部１１に送られる。画像形成部１１は、このディジタル信号に基づいて画像データを作成し、当該画像データをバスライン１４に出力する。
【００４８】
画像形成部１１により作成された画像データは、バスライン１４を介して表示部１７に送られる。表示部１７は、画像形成部１１からの画像データに基づいて画像を表示する。
【００４９】
図３に、このときに表示部１７によって表示される表示画像３３を示す。ここで、図３は一枚目の試料６における表示画像３３を示す図である。
【００５０】
図３において、表示画像３３は上記所定領域３２内の拡大像となっており、その画像中心Ｐにはパターン３１における一端部３１ａの先端３１ｂが位置している。
【００５１】
オペレータは、表示部１７により表示された表示画像３３を目視にて確認し、試料６の所定領域３２の観察を行う。そして、この観察の際に、表示されている所定領域３２内における被分析点Ｐ１を特定し、この被分析点Ｐ１の位置指定を行う。
【００５２】
具体的には、マウスもしくはジョイスティックを操作し、表示画像３２内に表示されるカーソル（図示せず）を被分析点Ｐ１に位置させることにより、被分析点Ｐ１の位置指定が行われる。このときの表示画像３２内においてカーソルにより指定された被分析点Ｐ１の位置は、画像中心Ｐを原点とした座標上での位置座標データとして検出される。
【００５３】
このようにして所定領域３２に対応する表示画像３２内での被分析点Ｐ１の指定が行われた後、オペレータは再度入力部１８を操作して分析モードを選択して指示する。分析モードが指示されると、分析装置内の制御部１５の制御動作により、指定された被分析点Ｐ１への電子ビーム７によるスポット照射が行われる。
【００５４】
この場合、まず表示画像３２内での被分析点Ｐ１の位置座標データと表示画像３２の拡大倍率とから、試料６上における走査領域中心からの電子ビーム７の変位量と変位方向とを演算部１６により算出する。なお、ここでの変位量及び変位方向は、図３において図示したベクトルＶ１の長さ及び方向に対応する。そして、算出されたこの変位量及び変位方向に基づいて、電子光学系５０の偏向コイル３を駆動制御することにより電子ビーム７を偏向させ、電子ビーム７を試料６上での所定領域における被分析点Ｐ１にスポット照射させる。
【００５５】
このようにして電子ビーム７がスポット照射された試料６上の被分析点Ｐ１からは、特性Ｘ線が発生する。この発生した特性Ｘ線はＸ線検出器９により検出され、Ｘ線検出器９は検出した特性Ｘ線の検出結果に基づいて検出信号を出力する。Ｘ線検出器９からの検出信号は、増幅器１２により増幅されてスペクトル形成部１３に送られる。
【００５６】
スペクトル形成部１３は、この検出信号に基づいてスペクトルデータを形成し、当該スペクトルデータをバスライン１４に出力する。このとき、Ｘ線検出器９が波長分散型分光器を備えている場合には、特性Ｘ線が当該波長分散型分光器により分光された検出信号に応じたスペクトルデータがスペクトル形成部１３によって形成され、分析が実行される。また、Ｘ線検出器９がエネルギー分散型分光器を備えている場合には、特性Ｘ線が当該エネルギー分散型分光器により分光された検出信号に応じたスペクトルデータがスペクトル形成部１３によって形成され、分析が実行される。
【００５７】
このようにして形成されたスペクトルデータはバスライン１４を介して表示部１７に送られ、表示部１７によってスペクトル画像として表示される。オペレータは、表示部１７により表示されたスペクトル画像を目視にて確認することによって、試料６上での被分析点Ｐ１の分析結果の確認をすることができる。
【００５８】
上述のように、１個目のデバイス形成領域３０における被分析点Ｐ１の分析が終了した後には、２個目のデバイス形成領域３０における被分析点Ｐ１の分析を同様にして順次行い、７個のデバイス領域３０全てにおける被分析点Ｐ１の分析を実行する。なお、２個目以降のデバイス領域３０における被分析点Ｐ１の位置は、各デバイス形成領域３０の配置データと、上述した１個目のデバイス形成領域３０における位置座標データとから取得することができる。
【００５９】
これにより、一枚目の試料６についての各デバイス形成領域３０中の被分析点Ｐ１の分析が終了した後には、これに引き続いて二枚目以降の試料についての観察及び被分析点Ｐ１の分析が行われる。この場合には、まず、ステージ駆動機構５に載置された一枚目の試料６を二枚目の試料と交換する。なお、二枚目以降の試料については、観察及び分析を実行するための制御は自動的に行われることとなる。
【００６０】
ここで、二枚目の試料６ａの試料ステージ機構５上における配置状態を図４に示す。図４において、二枚目の試料６ａは、上記一枚目の試料６の配置状態に対して時計方向回りに回転して配置されており、回転ずれが発生している。よって、基準座標である試料ステージ機構５の機械駆動座標に対しても回転ずれ及びこれに伴う位置ずれが生じている。なお、機械駆動座標は、上述した一枚目の試料６の配置状態と一致しているので、一枚目の試料６の試料面座標を基準座標としてとらえることもできる。
【００６１】
上述と同様に、試料６ａの周囲部に形成された２個の位置検出用マーク３４を画像として検出し、各位置検出用マーク３４の配置位置から試料ステージ機構５の機械駆動座標における試料６ａの配置状態を検出する。すなわち、まず試料ステージ機構５を対応する上記各位置検出位置に移動制御し、当該各位置検出位置にて対応する位置検出用マーク３４を電子ビーム７の２次元走査領域内に位置させる。そして、電子ビーム７を２次元走査し、このときの被検出電子を検出器８により検出し、検出結果をＡ／Ｄ変換器１０を介して画像形成部１１が受けて画像データを形成し、制御部１５及び演算部１６により各検出用マーク３４の配置位置及びこれに基づく試料６ａの配置状態を演算により求める。
【００６２】
そして、電子ビーム７の走査領域の中心に上記先端３１ｂが位置するように試料ステージ機構５が駆動制御される。このときには、各位置検出用マークの配置位置から検出した試料６ａの配置状態に基づいて試料ステージ機構５の駆動制御を補正する。
【００６３】
ここで、当該補正について詳述する。Ｘ方向及びＹ方向における補正前の制御位置データをｘ，ｙとし、補正後の制御位置データをＸ，Ｙとすると、
【００６４】
【数１】
2005241538.tif 000003
と表現される。ここで、Ｍ１は変換行列であって３行３列の行列からなる。
【００６５】
そして、試料６ａの配置状態に基づいて、試料ステージ機構５の駆動制御を行う際には、Ｍ１として
【００６６】
【数２】
2005241538.tif 000004
を適用する。ここで、Ｔ１及びＵ１は平行移動に関する変換行列であり、Ｒ１は回転に関する変換行列である。なお、Ｔ１、Ｕ１及びＲ１はともに３行３列の行列からなる。
【００６７】
これらＴ１、Ｕ１及びＲ１の各変換行列は、上述した２個の位置検出用マーク３４の配置位置の検出結果に基づいて求めることができ、制御部１５の制御に基づいて演算部１６によって算出される。従って、ここでは制御部１５及び演算部１６により、試料の回転ずれ量を検出する検出手段（第１の検出手段）が構成されることとなる。
【００６８】
上記式によって求められた補正後の制御位置データＸ，Ｙに基づいて、電子ビーム７の走査領域の中心に上記先端３１ｂが位置するように試料ステージ機構５が移動する。そして、電子ビーム７が、その走査領域に対応する所定領域３２を２次元走査すると、この所定領域からは被検出電子が発生する。そして、上述と同様に、被検出電子の検出結果に基いて画像データが作成され、当該画像データは表示部１７により表示される。
【００６９】
図５に、このとき表示部１７によって表示される表示画像３５を示す。ここで、図５は二枚目の試料６ａにおける表示画像を示す図である。
【００７０】
図５において、表示画像３５は上記所定領域３２の拡大像となっており、その画像中心Ｐにはパターン３１における一端部３１ａの先端３１ｂが位置している。ここで、二枚目の試料６ａは、上述のごとく、一枚目の試料６に対して時計方向回りに回転ずれが生じている。従って、図５に示した二枚目の試料６ａでの表示画像３５中のパターン３１も、図３に示した一枚目の試料６での表示画像３３中のパターン３１に対して時計方向回りに回転ずれが生じている。
【００７１】
試料６ａでの所定領域３２の拡大像の表示が行われた後、この所定領域３２内での被分析点Ｐ１への電子ビーム７によるスポット照射が自動的に行われ、この被分析点Ｐ１の分析が行われることとなる。
【００７２】
この場合、試料６ａ上における走査領域中心からの電子ビーム７の変位量と変位方向を求め、求められた変位量及び変位方向に基づいて電子ビーム７を偏向させることとなる。そして、この変位量及び変位方向は、図５において図示したベクトルＶ２の長さ及び方向に対応する。
【００７３】
ここで、ベクトルＶ２の長さに対応する変位量は、図３に示す一枚目の試料６の場合におけるベクトルＶ１の長さに対応する変位量と同じである。すなわち、一枚目の試料６及び二枚目の試料６ａの双方において被分析点Ｐ１の位置は同じ場所を指定して分析をするので、パターン３１の先端３１ｂから被分析点Ｐ１への距離は双方の場合において等しくなるからである。よって、電子ビーム７の変位量は、上述において算出された変位量をそのまま適用すればよい。
【００７４】
そして、電子ビーム７の変位方向については、図５に示すベクトルＶ２と図３に示すベクトルＶ１との方向の相違である回転ずれ量を求めればよい。この回転ずれ量は、試料６ａの配置状態における機械駆動座標に対する回転ずれ量と同じである。
【００７５】
従って、上述した一枚目の試料６の場合において、電子ビーム７の試料６上でのＸ方向及びＹ方向における変位位置データ（補正前のビーム制御データ）をｘｂ，ｙｂとし、二枚目の試料６ａ上での変位位置データ（補正後のビーム制御データ）をＸｂ，Ｙｂとすると、
【００７６】
【数３】
2005241538.tif 000005
で表現される。ここでのＲ１は、上述した回転に関する変換行列であるＲ１と同じである。すなわち、ベクトルＶ１及びベクトルＶ２間の回転ずれ量は、上述のごとく、試料６ａの配置状態における機械駆動座標に対する回転ずれ量と等しいので、回転に関する変換も同じとなる。
【００７７】
上記式によって求められた補正後のビーム制御データＸｂ，Ｙｂに基づいて、制御部１５により電子光学系５０の偏向コイル３を駆動制御することによって電子ビーム７を偏向させ、電子ビーム７を試料６ａ上での所定領域における被分析点Ｐ１にスポット照射させる。従って、ここでは制御部１５及び偏向コイル３により、電子ビーム７のスポット照射位置を補正する手段（第１の補正手段）が構成されることとなる。
【００７８】
このようにして電子ビーム７がスポット照射された試料６ａ上の被分析点Ｐ１からは特性Ｘ線が発生する。発生した特性Ｘ線は検出され、上述と同様に、この検出結果に基づいてスペクトルデータが形成されて分析が実行される。
【００７９】
二枚目の試料６ａについても、１個目のデバイス形成領域３０における被分析点Ｐ１の分析が終了した後には、２個目のデバイス形成領域３０における被分析点Ｐ１の分析を同様にして順次行い、７個のデバイス領域３０全てにおける被分析点３０の分析を実行する。
【００８０】
これにより、二枚目の試料６ａについての各デバイス形成領域３０中の被分析点Ｐ１の分析が終了した後には、これに引き続いて三枚目以降の試料についての観察及び被分析点Ｐ１の分析が行われる。なお、三枚目の試料についての観察及び分析は、上述した二枚目の試料６ａについての観察及び分析と同様の方法によって実行される。
【００８１】
このように、本発明に基づく分析方法においては、基準座標に対する試料の回転ずれ量を求め、当該回転ずれ量に基づいて試料へのスポット照射位置を補正した状態で荷電粒子ビームを当該スポット照射位置に照射する。
【００８２】
また、本発明に基づく分析装置においては、基準座標に対する試料の回転ずれ量を検出する第１の検出手段と、荷電粒子ビームを試料上でスポット照射する際に、当該回転ずれ量に基づいて荷電粒子ビームのスポット照射位置を補正する第１の補正手段とを有する。
【００８３】
従って、基準座標に対して得られた試料の回転ずれ量に基づいて、荷電粒子ビームのスポット照射位置を補正することとなるので、各試料における被分析点の指定を自動で行うことができ、当該指定を効率良くかつ再現性良く行うことができる。
【００８４】
なお、上述の実施例においては、水平方向であるＸ−Ｙ方向について、ビーム制御データの補正を行う例であった。しかしながら、二枚目以降の試料に、傾斜方向の傾斜ずれが発生している場合には、上述のＸ−Ｙ方向での電子ビーム７の変位位置の補正に加えて、Ｚ方向での焦点位置の補正を行うことが考えられる。
【００８５】
この場合には、電子ビーム７の試料６上でのＸ方向及びＹ方向における変位位置データ及びＺ方向焦点位置データ（補正前のビーム制御データ）をｘｂ，ｙｂ，ｚｂとし、二枚目の試料６ａ上での変位位置データ及びＺ方向焦点位置データ（補正後のビーム制御データ）をＸｂ，Ｙｂ，Ｚｂとすると、
【００８６】
【数４】
2005241538.tif 000006
で表現される。ここでのＲ２は、この場合での回転に関する４行４列の変換行列である。この変換行列Ｒ２は、図２及び図４に示された２個の位置検出用マーク３４に加えて、試料６，６ａにおいて別の場所に形成された位置検出用マーク３４ａを画像として検出し、３個の位置検出用マーク３４，３４ａの配置位置の検出結果に基づいて求めることができ、制御部１５の制御に基づいて演算部１６によって算出される。従って、ここでは制御部１５及び演算部１６により、試料のスポット照射位置の垂直方向での変位量を検出する検出手段（第２の検出手段）が構成されることとなる。
【００８７】
上記式によって求められた補正後のビーム制御データにおけるＸｂ，Ｙｂに基づいて、制御部１５により電子光学系５０の偏向コイル３を駆動制御することによって電子ビーム７を偏向させる。また、補正後のビーム制御データにおけるＺｂに基づいて、制御部１５により電子光学系５０の集束レンズ２及び対物レンズ４を駆動制御することによって、電子ビーム７の焦点位置を制御する。従って、ここでは制御部１５、集束レンズ２、及び対物レンズ４により、電子ビーム７の焦点位置を補正する第２の補正手段が構成されることとなる。
【００８８】
この場合においては、二枚目以降の試料におけるスポット照射位置の垂直方向での変位量をＺｂとして求め、この変位量Ｚｂに基づいて電子ビーム７の焦点位置を補正した状態で、電子ビーム７を試料のスポット照射位置に照射することとなる。従って、垂直方向での電子ビーム７の焦点位置も補正することとなり、二枚目以降の試料が傾斜していた場合においても良好に分析を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明における分析装置を示す概略構成図である。
【図２】一枚目の試料の試料ステージ機構上における配置状態を示す図である。
【図３】一枚目の試料における表示画像を示す図である。
【図４】二枚目の試料の試料ステージ機構上における配置状態を示す図である。
【図５】二枚目の試料における表示画像を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１…電子銃（荷電粒子ビーム源）、２…集束レンズ、３…偏向コイル、４…対物レンズ、５試料ステージ機構、６…試料、７…電子ビーム（荷電粒子ビーム）、８…検出器、９…Ｘ線検出器、１０…Ａ／Ｄ変換器、１１…画像形成部、１２…増幅器、１３…スペクトル形成部、１４…バスライン、１５…制御部、１６…演算部、１７…表示部、１８…入力部、１９…第１の記憶部、２０…第２の記憶部、５０…電子光学系
【図１】
2005241538.tif 000007
【図２】
2005241538.tif 000008
【図３】
2005241538.tif 000009
【図４】
2005241538.tif 000010
【図５】
2005241538.tif 000011