(57)【要約】【課題】接地されているときとリターディング電圧を印加して荷電粒子を照射しているときで帯電電圧が変化する試料に対しても迅速にフォーカスを合わせる。【解決手段】ウェーハを接地して帯電電圧を測定するとともに、ウェーハが試料室内に搬送された後、リターディングフォーカスシステムによりリターディング電圧を印加し、荷電粒子線を照射しているときのウェーハ帯電電圧を測定し、２つのウェーハ帯電電圧の差を求める。この差の大きさにより、その後のフォーカス合わせの方法を変える。【選択図】  図２
2005005151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源から荷電粒子線を引き出すための引出電極と、
前記荷電粒子線を試料上で二次元走査するための偏向器と、
前記荷電粒子線を試料上に収束させるための対物レンズと、
前記荷電粒子線の照射によって試料から発生した二次荷電粒子を検出するための二次荷電粒子検出器と、
試料の高さを検出するための高さ検出器と、
試料に電圧を印加して前記荷電粒子線源からの荷電粒子線を所望の電圧まで減速させるためのリターディング手段と、
前記リターディング手段により電圧を印加して荷電粒子を照射しているときの試料の帯電電圧を測定する試料帯電電圧測定部と、
接地されているときの試料帯電電圧に関する情報と前記高さ検出器によって検出された試料の高さ情報を用いて前記リターディング手段と前記対物レンズを制御しフォーカス合わせを行うフォーカス制御部とを備え、
前記フォーカス制御部は、接地されているときの試料帯電電圧と前記試料帯電圧測定手段によって測定された試料帯電電圧の差が所定の閾値を超えているか否かによってフォーカス合わせの処理を変え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、前記フォーカス制御部は前記リターディング手段によって試料に印加する電圧を、前記差が前記閾値を超えているときは前記接地されているときの試料帯電電圧を中心にして変化させ、前記差が前記閾値以下のときは前記接地されているときの試料帯電電圧に設定することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１記載の荷電粒子線装置において、静電電位計を備え、接地されているときの試料帯電電圧を前記静電電位計で測定することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項３記載の荷電粒子線装置において、前記静電電位計で測定した試料表面の一部の帯電電圧測定結果から試料帯電電圧分布の対称性を利用して試料全体の帯電電圧分布を近似関数で表すことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１記載の荷電粒子線装置において、前記試料帯電電圧測定部は、前記リターディング手段により電圧を印加して荷電粒子を照射しているときの試料帯電電圧を、前記リターディング手段による印加電圧を変化させてフォーカスが合うときの電圧値から算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項１記載の荷電粒子線装置において、前記試料帯電電圧測定部は、前記リターディング手段により電圧を印加して荷電粒子線を照射しているときの試料帯電電圧を、前記引出電極に印加する電圧を変化させフォーカスが合うときの電圧値から算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項１記載の荷電粒子線装置において、前記試料帯電電圧測定部は、前記リターディング手段により電圧を印加して荷電粒子線を照射しているときの試料帯電電圧を、前記対物レンズの励磁電流を変化させフォーカスが合うときの電流値から求めることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項１記載の荷電粒子線装置において、試料帯電電圧測定部は、前記リターディング手段により電圧を印加して荷電粒子線を照射しているときの試料帯電電圧を、接地されているときの試料帯電電圧を基準値とし当該基準値を含む一定幅の範囲内にあると推測して求めることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項４記載の荷電粒子線装置において、前記リターディング手段により電圧を印加して荷電粒子線を照射しているときの試料帯電電圧の測定結果を前記近似関数に反映し補正することを特徴とする荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査電子顕微鏡や集束イオンビーム装置等の荷電粒子線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化および微細化に伴い、光学顕微鏡に代わって走査電子顕微鏡が半導体デバイスの製造工程における半導体素子の形状の評価や寸法の測定に使われるようになった。量産される半導体の測定を自動的にかつ高速に処理するためには、ウェーハ上の各測定点の検出を高速で行う必要があり、そのためには測定点に移動した後、パターン上で高速に電子線のフォーカスを合わせる必要がある。また、集束イオンビーム装置を用いてウェーハから半導体素子の一部を切り出し、透過電子顕微鏡用の試料に加工することも行なわれているが、加工用の集束イオンビームにおいてもフォーカス合わせが必要である。
【０００３】
電子やイオンを扱う荷電粒子光学系において、ウェーハ上へのフォーカス条件はウェーハに照射される荷電粒子の加速電圧、ウェーハ高さによって一意に決まる。そして荷電粒子の加速電圧は、荷電粒子の引出電圧、荷電粒子を減速するためウェーハに印加されるリターディング電圧、及びウェーハ表面の帯電電圧によって定まる。所望の加速電圧を得るため、通常、引出電圧は一定に保たれ、ウェーハの帯電電圧に合わせリターディング電圧を制御する。ここでウェーハ帯電電圧は、例えば特許文献１に記載されているように、試料室外で接地されたウェーハの電位を静電電位計を用いて測定し、その影響を打ち消すようリターディング電圧にフィードバックすることにより、加速電圧を一定に保ちフォーカス条件に与える影響を制御することができる。さらにウェーハ高さを測るためには、例えば特許文献２に記載されているように、レーザ光をウェーハに照射し、その反射光を利用してウェーハの高さを検出し、得られた高さ情報を荷電粒子光学系の一つである対物レンズにフィードバックし、測定点への移動が終了すると同時に、フォーカスするのに必要な励磁を対物レンズに印加する方法がとられている。これら加速電圧、ウェーハ高さに対する制御を同時に行うことにより、任意の測定点への移動が完了すると同時に荷電粒子のフォーカスを合わせることが可能である。
【０００４】
しかし近年になって、接地されているときとリターディング電圧を印加し荷電粒子線を照射しているときで、表面の帯電電圧が変化するウェーハが散見されるようになった。これは例えばウェーハを接地し除電可能な静電気を取り除いたうえでその表面の電位分布を測定すると、中心対称性をもつ固定的な電位分布が確認されるが、そのウェーハにリターディング電圧を印加し、荷電粒子を照射した状態で帯電電圧を測定すると、電位分布の中心対称性は依然として維持されるものの、帯電電圧が接地しているときに比べ数十ボルトから数百ボルトずれるというものである。また別のケースでは、接地した状態で測ると帯電電圧はほとんどないものの、リターディング電圧を印加し、荷電粒子を照射すると数十ボルトから数百ボルトの中心対称性をもつ帯電分布を示すウェーハもある。
【０００５】
この電気的に異なる条件下における帯電量の差は、各ウェーハ固有の製造環境、帯電している層の膜厚等に左右されるため、同一の製造過程を経ているウェーハでも一定ではない。そして異なる条件下で帯電量が変化しても、中心対称性のある電位分布傾向は常に保たれるのが特徴である。このようなウェーハは、接地してその帯電電圧を静電電位計で測定しても、ウェーハ上のパターン観察時にはその帯電電圧が変化するためフォーカス条件も変化してしまい、測定点に移動してもフォーカスが合わず測定点の検出に失敗する。その結果、オペレータによる補助的な操作が必要となるため自動で測定を行うことができない。
【０００６】
このような問題を解決するために、例えばリターディングフォーカスシステムがある。前述したとおりウェーハ上へのフォーカス条件はウェーハに照射される荷電粒子の加速電圧、ウェーハ高さによって決まるが、これはウェーハ高さが正しく測定できればウェーハ上にフォーカスが合うときの荷電粒子の加速電圧は一意に定まることを意味する。したがって、荷電粒子の引出電圧を一定に保ちながらリターディング電圧を変化させることによりフォーカス条件を変化させ、フォーカスがウェーハ上に合ったときの加速電圧と、引出電圧値、リターディング電圧値から測定点のウェーハ表面電位を逆算することができる。また特許文献３に記載されているように、試料室内で試料に近接した場所に複数個の静電電位計を設置し、その測定結果に基づいた値をリターディング電圧にフィードバックする方法などが考案されている。
【０００７】
【特許文献１】
ＷＯ０３／００７３３０
【特許文献２】
特開平１１−１２６５７３号公報
【特許文献３】
特開２００１−５２６４２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の方法にはいくつかの問題がある。まずウェーハの帯電量はたとえ同一の製造過程を経ていても一定ではないため、リターディングフォーカスシステムのリターディング電圧を変化させるときの振り幅は、常に帯電量の大きかった場合を想定して広く設定する必要があり、フォーカスを合わせるのに時間がかかる。また、ウェーハの全測定点についてその測定を繰り返すため、自動測定の高速化という面で多大な影響がある。また特許文献３にあるような試料室内に設置された静電電位計を用いる場合、荷電粒子線と静電電位計が互いにノイズ等の電気的な影響を与えることを避けるため、実際には荷電粒子線の照射と静電電位計による計測を同時には行えず、その結果、荷電粒子線照射時に帯電電圧が変化するウェーハには対応できない。また、ウェーハのエッジ付近の帯電量測定を行いたい場合、観察点の周りに静電電位計プローブを複数個設置しても実際にはウェーハ上から外れるプローブがあるため実用的ではない。さらに、複数個使用する電位計が常に同一の出力をするよう調整する必要がある等の問題がある。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、接地されているときとリターディング電圧を印加して荷電粒子線を照射しているときとで帯電電圧が変化する試料に対しても迅速にフォーカス合わせを行うことのできる荷電粒子線装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の荷電粒子線装置は、前記目的を達成するために、まずウェーハを接地し、その帯電電圧を測定するとともに、ウェーハが試料室内に搬送された後、リターディングフォーカスシステムにより少なくともウェーハ上の１測定点においてリターディング電圧を印加し、荷電粒子線を照射しているときのウェーハ帯電電圧を測定し、これをウェーハ接地下における測定結果と比較することで、電気的に異なる条件下のウェーハ帯電電圧の差を求める。この差の大きさにより、その後のフォーカス合わせの方法を変える。前記帯電電圧の差がフォーカスに影響を与えない範囲の場合は、接地しているときの帯電電圧の測定結果がそのまま適用できるため、その後フォーカス合わせをする必要がなくなりウェーハの処理時間を短くできる。また差が大きい場合でも、その後の処理としては接地しているときの帯電電圧の測定結果を基準値とし、各測定点において従来のリターディングシステムよりも狭いリターディング電圧の振り幅でフォーカスを合わせることが可能となり、フォーカス合わせに必要な処理時間を短くできる。
【００１１】
本発明による荷電粒子線装置は、荷電粒子線源と、荷電粒子線源から荷電粒子線を引き出すための引出電極と、荷電粒子線を試料上で二次元走査するための偏向器と、荷電粒子線を試料上に収束させるための対物レンズと、荷電粒子線の照射によって試料から発生した二次荷電粒子を検出するための二次荷電粒子検出器と、試料の高さを検出するための高さ検出器と、試料に電圧を印加して荷電粒子線源からの荷電粒子線を所望の電圧まで減速させるためのリターディング手段と、リターディング手段により電圧を印加して荷電粒子を照射しているときの試料の帯電電圧を測定する試料帯電電圧測定部と、接地されているときの試料帯電電圧に関する情報と高さ検出器によって検出された試料の高さ情報を用いてリターディング手段と対物レンズを制御しフォーカス合わせを行うフォーカス制御部とを備え、フォーカス制御部は、接地されているときの試料帯電電圧と試料帯電圧測定手段によって測定された試料帯電電圧の差が所定の閾値を超えているか否かによってフォーカス合わせの処理を変えることを特徴とする。具体的には、フォーカス制御部はリターディング手段によって試料に印加する電圧を、前記差が閾値を超えているときは接地されているときの試料帯電電圧を中心にして変化させ、前記差が閾値以下のときは接地されているときの試料帯電電圧に設定する。
【００１２】
接地されているときの試料帯電電圧は、試料室外に設置した静電電位計で測定するようにしてもよい。静電電位計で測定した試料表面の一部の帯電電圧測定結果から試料帯電電圧分布の対称性（中心対称性）を利用して試料全体の帯電電圧分布を近似関数で表すようにしても良い。このとき、リターディング手段により電圧を印加して荷電粒子線を照射しているときの試料帯電電圧の測定結果をその近似関数に反映し補正するのが好ましい。
【００１３】
試料帯電電圧測定部は、リターディング手段により電圧を印加して荷電粒子を照射しているときの試料帯電電圧を求める方法として以下のような方法を採用することができる。
▲１▼リターディング手段による印加電圧を変化させてフォーカスが合うときの電圧値から算出する。
▲２▼引出電極に印加する電圧を変化させフォーカスが合うときの電圧値から算出する。
▲３▼対物レンズの励磁電流を変化させフォーカスが合うときの電流値から求める。
▲４▼接地されているときの試料帯電電圧を基準値とし当該基準値を含む一定幅の範囲内にあると推測して求める。
【００１４】
本発明によると、フォーカス合わせに必要な時間を最小限に抑えることができ、自動測定の高速化が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について述べる。ここでは、試料としてウェーハを用いる場合について説明する。
図１は、本発明による荷電粒子線装置の一例を示す概略図である。引出電極４により荷電粒子源３から引き出された一次荷電粒子線１は、コンデンサレンズ５、走査偏向器７によってウェーハ１２上を二次元走査される。一次荷電粒子線１は、試料室１４の中にある試料ステージ１３を介して電源２３からウェーハ１２に印加された負のリターディング電圧と、ウェーハ１２が内部にもつ固定的な帯電電圧を重畳した減速電圧のため、対物レンズ８とウェーハ１２間で減速され、かつ対物レンズ８のレンズ作用でウェーハ１２上に細く絞られる。引出電極４に印加される引出電圧と減速電圧の差が、一次荷電粒子線１の加速電圧となる。荷電粒子線装置の各部は制御部１９によって制御される。制御部１９は、また、後述する帯電電圧測定部２４及びフォーカス制御部２５を有する。
【００１６】
一次荷電粒子線１がウェーハ１２に照射されると二次荷電粒子２が発生し、二次荷電粒子検出器６によって捕捉され、増幅器を介して二次荷電粒子像表示装置１８の輝度信号として使用される。また二次荷電粒子像表示装置１８の偏向信号と、偏向コイル７の偏向信号は同期しているため、二次荷電粒子像表示装置上にはウェーハ上のパターン形状が忠実に再現される。
【００１７】
ウェーハ上のパターンを高速に検査、観察するためには試料ステージが所望の観察点に移動したときのウェーハ高さを検出し、その高さに応じた対物レンズの励磁電流に合わせることが必要である。そのため、光を用いたウェーハ高さ検出機構が設けられている。所定の観察点近傍に試料ステージ１３が接近した時点から高さ検出用レーザ発光器９がウェーハ１２に向けてレーザ光１０を照射し、その反射光をポジションセンサ１１で受光し、その受光位置からウェーハの高さを検出する。
【００１８】
ウェーハ上にフォーカスを合わせるのに必要な対物レンズの励磁電流は一般的に式（１）に示すような関数で表される。
Ｉｏｂｊ＝Ｆ（Ｖａ，Ｚ）                        （１）
ここでＩｏｂｊは対物レンズの励磁電流、Ｆは対物レンズの励磁電流を計算する関数、Ｖａは荷電粒子の加速電圧、Ｚはウェーハの高さである。また、加速電圧Ｖａは式（２）に示す関係式で求められる。
Ｖａ＝Ｖｏ−（Ｖｒ−Ｖｓ（ｒ））                        （２）
ここでＶｏは荷電粒子源の引出電圧、Ｖｒはウェーハに印加されるリターディング電圧、Ｖｓ（ｒ）はリターディング電圧を印加され、荷電粒子線を照射されているときのウェーハの帯電電圧であり、ほぼ中心対称性をもつためウェーハ中心からの距離ｒの関数で表される。一方、接地されているときのウェーハの帯電電圧の測定結果を用いて加速電圧が概算できる。
Ｖａ’＝Ｖｏ−（Ｖｒ−Ｖｓｏ（ｒ））    （３）
ここでＶａ’は式（３）から定義される概算加速電圧、Ｖｓｏは接地されているウェーハの帯電電圧であり、これも中心対称性をもつためウェーハ中心からの距離ｒの関数で表される。
【００１９】
図３に、Ｖｏ，Ｖｒ，Ｖｓ，Ｖｓｏ，Ｖａ，Ｖａ’の関係を示す。通常Ｖｏは一定に保たれ、Ｖｓｏ（ｒ）が正しく測定されればそれに応じてＶｒを制御することにより、Ｖａ’を一定に保つことが可能となる。Ｖｓ（ｒ）がＶｓｏ（ｒ）と等しいとき、次の式が成り立つ。
Ｖａ＝Ｖａ’                                                （４）
【００２０】
これとウェーハの高さ検出の結果から、式（１）よりジャストフォーカス時の励磁電流を計算することができる。しかし、ＶｓとＶｓｏが異なると式（４）が成り立たず、実際のＩｏｂｊは異なるためフォーカスが合わずに観察点の検出に失敗し、自動での測定が不可能となる。Ｖｓ（ｒ）とＶｓｏ（ｒ）が異なる理由としては、電気的に異なる条件下に置かれたときのウェーハ絶縁層の分極状態の変化であると考えられ、Ｖｓ（ｒ）とＶｓｏ（ｒ）が異なっても、その中心対称性をもつ帯電分布傾向は保たれるのが特徴である。
【００２１】
本発明は、このように中心対称性をもつウェーハの帯電電圧を荷電粒子照射の前にウェーハを接地して測定するとともに、リターディング電圧を印加して荷電粒子を照射しながら少なくともウェーハ上の１点で同じく帯電電圧を測定し、両測定結果を比較することによりその後のフォーカス合わせの処理方法を変えることで、フォーカス合わせに必要な処理時間を短縮し、自動測定の高速化を可能とする。
【００２２】
ウェーハが接地されているときの帯電電圧の測定は、ウェーハの帯電電圧分布が中心対称性をもつことを利用して、ウェーハ上の中心位置を含む直線状で電位分布を計測し、おおよそ試料全体の電位分布を把握する方法を採用する。具体的には、ウェーハ１６をウェーハ搬送装置２０によりゲートバルブ２１を介し試料室１４に搬送する際の搬送経路上に静電電位計プローブ１５を固定し、搬送アーム１７の移動を利用して直線状に測定する方法が適当である。ここで搬送経路は真空外にあっても真空内にあってもよい。静電電位計プローブ１５によって測定されたウェーハ１６の帯電電圧のデータは帯電電圧測定部２４に取り込まれる。
【００２３】
なお、プローブの固定スペースの制限からウェーハ全体の測定が行えなくても、ウェーハの片側のエッジからウェーハ中心までのウェーハの半径距離に相当する分の測定ができれば、中心対称性よりウェーハ全面の電位分布が把握できる。さらに半径距離に相当する部分の測定も不可能であっても、その一部の測定結果から帯電電圧測定部２４において半径ｒについての近似関数を求め、ウェーハ全面に適応すればよい。
【００２４】
図２は、ウェーハ帯電電圧測定後のフォーカス合わせの処理手順を示すフローチャートである。
まず、接地されているときのウェーハ帯電電圧を測定する（Ｓ１１）。その測定結果をもとに、ウェーハ中心からの距離ｒの偶関数（図２では４次関数）で近似関数Ｖｓｏ（ｒ）を求める（Ｓ１２）。次に、帯電電圧測定部２４の制御下にウェーハ上の少なくとも１点において、リターディング電圧を印加し、荷電粒子線を照射しているときのウェーハ帯電電圧を測定する（Ｓ１３）。具体的には、ウェーハ中心から距離Ｒにある測定点に移動するとともに、求めた近似関数Ｖｓｏ（ｒ）からその点におけるウェーハ接地時の帯電電圧Ｖｓｏ（Ｒ）を求める。次に、式（３）から所望のＶａ’となるようなＶｒを求め、リターディング電圧にフィードバックするとともに、Ｉｏｂｊの励磁電流を次の式に基づき設定する。
Ｉｏｂｊ＝Ｆ（Ｖａ’，Ｚ）                    （５）
このときＶａとＶａ’が等しければフォーカスは合うが、接地されているときの帯電電圧Ｖｓｏ（Ｒ）と、リターディング電圧を印加し荷電粒子照射したときのウェーハ帯電電圧Ｖｓ（Ｒ）が異なると、等しくならないため、フォーカスは合わない。
【００２５】
図４は、このときＶｓ（Ｒ）を求める方法を説明する図である。まず所望のＶａ’を得るためのＶｒを基準値とし、その基準値を含む振り幅の範囲内でリターディング電圧を変化させて、二次荷電粒子像のコントラストが最大となるベストフォーカス時のリターディング電圧を求める。このとき次式が成り立つ。
Ｖａ’＝Ｖｏ−（Ｖｒｎ−Ｖｓ（Ｒ））    （６）
ここでＶｒｎはベストフォーカス時のリターディング電圧、Ｖｓ（Ｒ）はウェーハ中心から距離Ｒにある測定点において、リターディング電圧を印加し荷電粒子照射したときのウェーハ帯電電圧である。式（６）からＶｓ（Ｒ）が求まる。
【００２６】
フォーカス制御部２５は、Ｖｓ（Ｒ）とＶｓｏ（Ｒ）の差、すなわち差の絶対値が閾値を下回っているとき（Ｓ１４の判定が“ＮＯ”）、式（４）が成り立つと判断し、その後のフォーカス合わせはステージ移動中に近似関数Ｖｓｏ（ｒ）から次のステージ停止位置のウェーハ帯電電圧を計算し、式（３）から所望のＶａ’が得られるようにリターディング電圧Ｖｒを補正するとともに、式（５）からＶａ’とウェーハ高さに応じたＩｏｂｊを計算し適用しておけば（Ｓ１５）、ステージ移動完了時には既にフォーカスが合っている。
【００２７】
一方、上記差が閾値を上回っているとき（Ｓ１４の判定が“ＹＥＳ”）式（４）は成り立たないため、その後ステージ移動が起こったときには式（５）から計算したＩｏｂｊではフォーカスが合わないことが予想される。そのためフォーカス制御部２５は、ステージ移動完了後に式（３）から求まるＶｒを基準値とし、基準値を含む振り幅の範囲内でリターディング電圧を変化させ、フォーカス合わせを行う（Ｓ１６）。
【００２８】
例えば、式（６）において概算加速電圧Ｖａ’が８００Ｖ、引出電圧Ｖｏが２ｋＶのとき、Ｖｓｏ（Ｒ）が−５００Ｖ、Ｖｓ（Ｒ）が−５５０Ｖの測定点でフォーカスを合わせるには、まず式（３）より求まるＶｒ、すなわち７００Ｖを基準値とし、基準値を含む６００Ｖから８００Ｖ迄等の適当な振り幅でリターディング電圧を変化させてやれば、Ｖｒが６５０Ｖのときにフォーカスが合うことになる。従来のリターディングフォーカスシステムではＶｓｏ（Ｒ）によらず常に式（３）でＶｓｏを０ＶとしたときのＶｒ、すなわち１．２ｋＶを基準値としてリターディング電圧を変化させていたため、本発明によりフォーカス合わせに必要な時間を短縮できる。
【００２９】
また、帯電電圧測定部２４あるいはフォーカス制御部２５は、式（６）においてリターディング電圧Ｖｒを変化させる代わりに、一次荷電粒子線の引出電圧Ｖｏを変化させてフォーカス合わせを行ってもＶｓ（Ｒ）を求めることができる。あるいは、対物レンズの励磁電流を変化させてフォーカスを合わせてもよい。すなわち式（１）を実験、あるいは電子光学シミュレーションによって予め求めておけば、ウェーハ中心から距離Ｒにある測定点でフォーカスが合うときの励磁電流Ｉｏｂｊが定まると、式（１）より正確なＶａが求まり、式（２）よりＶｓ（Ｒ）を求めることができる。
【００３０】
また、リターディング電圧を印加し、荷電粒子線を照射したときのウェーハ帯電電圧Ｖｓの測定点数は、その数が多いほど、その後のフォーカス合わせの処理内容を決める判断の正確性が増す。例えば、ウェーハ中心から半径Ｒ１，Ｒ２，…，ＲＮにある計Ｎ個の測定点におけるＶｓ（Ｒ１）とＶｓｏ（Ｒ１）の差、Ｖｓ（Ｒ２）とＶｓｏ（Ｒ２）の差、…、Ｖｓ（ＲＮ）とＶｓｏ（ＲＮ）の差をそれぞれ閾値と比較し、１点でも閾値を上回る場合は式（４）が成り立たないと判断し、その後はステージ移動完了のたびリターディング電圧を変化させフォーカスを合わせる必要がある。ここで変化させるリターディング電圧の振り幅は、Ｎ個の差のうち最大値の大きさによって振り幅を変化させてもよい。
【００３１】
図５は、図４においてＶｓ（Ｒ１），Ｖｓ（Ｒ２），…，Ｖｓ（ＲＮ）の測定結果を利用し、ステージ移動後のフォーカス合わせをより高速で行う実施例の説明図である。
図示するように、Ｖｓの測定を実施する度にウェーハ帯電分布関数Ｖｓｏ（ｒ）を補正するようにすれば、ＶｓとＶｓｏの差は徐々に小さくなり、その後のステージ移動の後に変化させるリターディング電圧の振り幅も徐々に小さくしていくことができ、自動処理のさらなる高速化が可能となる。Ｖｓｏ（ｒ）の補正方法としては、例えば近似関数Ｖｓｏ（ｒ）を求める際測定したウェーハ帯電電圧の測定結果にＶｓ（Ｒ１）の測定結果を加え、再度近似関数を計算する方法がある。その際、Ｖｓ（Ｒ１）がほかの測定結果に比べ近似関数の計算結果により強い影響を与えるよう各測定データに対し重み付けを行えば、Ｖｓ（ｒ）とＶｓｏ（ｒ）の差はより早く縮まる。ＶｓとＶｓｏの差の絶対値が閾値を下回った時点でＶｓ（ｒ）＝Ｖｓｏ（ｒ）とみなし、それ以降のステージ移動の後はリターディング電圧の変化を行わないようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、これまで接地されているときとリターディング電圧を印加して荷電粒子線を照射しているときで帯電電圧が異なるためにフォーカスずれが発生し、自動測定時のパターン検出の成功率が低下していたウェーハでも高速でフォーカス合わせを行えるようになり、また帯電電圧が一致する場合は従来どおりステージ移動完了と同時にフォーカス合わせを行えるため、自動測定の高速化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による荷電粒子線装置の一例を示す概略図。
【図２】電気的に異なる条件下にあるウェーハの帯電電圧の変化量に応じたフォーカス合わせの処理内容を示す図。
【図３】Ｖｏ，Ｖｒ，Ｖｓ，Ｖｓｏ，Ｖａ，Ｖａ’の関係を示す図。
【図４】リターディング電圧を変化させることによりウェーハ帯電電圧を測定する方法を示す図。
【図５】リターディング電圧を印加して荷電粒子線を照射しているときのウェーハの帯電電圧の測定結果からウェーハ帯電分布関数を補正する方法を示す図。
【符号の説明】
１…一次荷電粒子線、２…二次荷電粒子線、３…荷電粒子源、４…引出電極、５…コンデンサレンズ、６…二次荷電粒子検出器、７…偏向コイル、８…対物レンズ、９…レーザ発光器、１０…レーザ光、１１…ポジションセンサ、１２…ウェーハ、１３…試料ステージ、１４…試料室、１５…静電電位計プローブ、１６…ウェーハ、１７…搬送アーム、１８…二次荷電粒子像表示装置、１９…制御部、２０…ウェーハ搬送装置、２１…ゲートバルブ、２３…電源、２４…帯電電圧測定部、２５…フォーカス制御部、
Ｖｏ…引出電圧、Ｖｒ…リターディング電圧、Ｖｓ…リターディング電圧を印加して荷電粒子線を照射したときのウェーハ帯電電圧、Ｖｓｏ…接地されているときのウェーハ帯電電圧、Ｖａ…加速電圧、Ｖａ’…概算加速電圧、Ｖｒｎ…ジャストフォーカス時のリターディング電圧
【図１】
2005005151.tif 000003
【図２】
2005005151.tif 000004
【図３】
2005005151.tif 000005
【図４】
2005005151.tif 000006
【図５】
2005005151.tif 000007