(57)【要約】【課題】光が適切に照射されているか否かを容易に検出し、また、光を測定対象上の所定の部分に適切に光を照射する。【解決手段】電子ビームを照射する電子銃１６と、電子ビームを所定の焦点に結ぶ電子レンズ系１８、２４、及び３０と、測定対象１２を載置可能な測定対象保持部１４と、所定の観察領域内の測定対象１２についての光による像を検出する光学顕微鏡４８と、観察領域内の測定対象１２に光を照射するとともに、測定対象１２により反射された反射光を受ける変位計４４と、変位計４４が受けた光に基づいて、測定対象１２の位置と、電子レンズ系１８、２４、及び３０の焦点の位置とのずれ量を検出するフォーカス制御部５６とを有するように構成する。【選択図】  図１
2005098703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを用いて、測定対象について所定の測定を行う電子ビーム測定装置であって、
前記電子ビームを照射する電子銃と、
前記電子ビームを偏向する偏向部と、
前記電子ビームを所定の焦点に結ぶ電子レンズ系と、
前記電子ビームに起因して飛散する電子を検出する検出器と、
前記偏向部により前記電子ビームを走査する走査制御部と、
前記測定対象を載置可能な測定対象保持部と、
所定の観察領域内の前記測定対象についての光による像を検出する光学顕微鏡と、
前記観察領域内の前記測定対象に光を照射する照射系と、
前記測定対象により反射された反射光を受ける受光系と、
前記受光系が受けた光に基づいて、前記測定対象の位置と、前記電子レンズ系の前記焦点の位置とのずれ量を検出する位置ずれ量検出部と、
前記検出された前記ずれ量に基づいて、測定対象に前記電子レンズの焦点を合わせる合焦部と、
前記合焦部により前記測定対象に前記電子レンズ系の焦点が合わされている際に所定の測定処理を行う測定部と
を有することを特徴とする電子ビーム測定装置。
【請求項２】
前記測定部は、前記走査制御部により前記電子ビームが走査されている際に、前記検出器により逐次検出される電子の変化状況に基づいて、前記測定対象の所定の部分を測長する測長部
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項３】
前記光学顕微鏡により検出される前記像における前記発光部により照射された光の照射位置を検出する照射位置検出部と、
前記照射位置を前記測定対象の所定の基準部分にあわせる照射位置調整部とを有し、
前記位置ずれ量検出部は、前記照射位置を前記基準部分にあわせた状態において、前記受光系が受けた光に基づいて、前記測定対象の位置と、前記電子レンズ系の前記焦点の位置とのずれ量を検出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項４】
前記合焦部は、前記測定対象を移動させることにより焦点を合わせる
ことを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子ビーム測定装置。
【請求項５】
前記光学顕微鏡に検出された前記像を表示する表示部を更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電子ビーム測定装置。
【請求項６】
ユーザから前記照射位置を調整する指示を受け付ける調整指示受付部と、
前記指示に基づいて、前記測定対象における前記照射位置を調整する照射位置調整部と
を有することを特徴とする請求項５に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項７】
前記照射系は、
光を発生する発光部と、
前記発光部により発光された光を、前記観察領域内の前記測定対象に導くとともに、前記測定対象により反射された反射光が前記光学顕微鏡に検出されるように導く照射側光導部とを有し、
前記受光系は、
光を受ける受光部と、
前記反射光の一部を前記光学顕微鏡に導くとともに、前記反射光の一部を前記受光部に導く受光側光導部とを有する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電子ビーム測定装置。
【請求項８】
前記照射側光導部と、前記受光側光導部とは、それぞれ、一部の光を通過させるとともに、一部の光を反射する一部通過一部反射面を有することを特徴とする請求項７に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項９】
前記照射側光導部の一部通過一部反射面と、前記受光側光導部の一部通過一部反射面とは、同一平面上にある
ことを特徴とする請求項８に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項１０】
前記照射側光導部と、前記受光側光導部とを、前記光学顕微鏡の光軸及びその近傍からはずれた位置に備える
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項１１】
前記照射側光導部と、前記受光側光導部とは、一体に形成され、一部の光を通過させるとともに、一部の光を反射する一部通過一部反射面を有する
ことを特徴とする請求項７に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項１２】
前記照射側光導部及び前記受光側光導部は、前記光学顕微鏡の光軸及びその近傍に開口を有する
ことを特徴とする請求項１１に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項１３】
前記発光部及び前記受光部を、前記光学顕微鏡の光軸の中心と、前記電子レンズ系の光軸の中心とを結ぶ光軸中心間及びその近傍からはずれた位置に配置する
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の電子ビーム測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームを用いて、測定対象における所定の測定処理を行う電子ビーム測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive:巨大磁気抵抗効果）ヘッド素子等の測定対象を光学顕微鏡によって観測し、観測像に基づいて、書き込み磁極の幅、読みとりセンサの幅等といった所定の部分の長さを測長する光学式測定装置が知られている。近年、ＧＭＲヘッド素子における磁極等のパターンが微細化してきており、光学式測定装置では、測長できないようになってきている。そこで、電子ビームを利用して測長を行う電子ビーム測定装置が注目されている。
【０００３】
電子ビーム測定装置においては、電子ビームの焦点を測定対象の所定の部分に合わせる必要がある。電子ビームの焦点を合わせる方法としては、測定対象を電子ビームが照射される所定の場所に位置させ、当該測定対象における電子ビームが照射される所定の部分にレーザ光を照射するとともに、測定対象からの反射光を受け、当該反射光を受けた位置が、予め検出しておいた電子ビームの焦点が合っている場合に反射光を受ける位置になるように、測定対象の高さを調整する方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の電子ビーム測定装置において、電子ビームの焦点を測定対象の所定の部分に適切に合わせるためには、測定対象を電子ビームが照射される場所に位置させ、当該位置において測定対象の焦点を合わすべき所定の部分、例えば、測長するパターンにレーザ光を適切に照射する必要がある。しかしながら、レーザ光を真空中において照射するようにしているので、レーザ光が適切に照射されているか否かを容易に検出できず、また、レーザ光が照射される位置を容易且つ適切に調整することができないという問題が生じる。
【０００５】
特に、測定対象における焦点を合わすべき所定の部分が、小片や細い棒状である場合には、レーザ光が当該部分のふちに照射されて散乱される可能性が高く、反射光の位置を正確に検出できず、焦点合わせが適切に行えないという問題が生じる可能性が高くなる。このため、レーザ光を照射する位置をより詳細に調整できるようにすることが要請される。また、電子ビーム測定装置においては、測長する処理に要する時間を短縮すること、装置サイズを小型化すること等が要請されている。
また、例えば、測定対象における電気的測定を行う電子ビームテスタ等の他の電子ビーム測定装置においても同様な問題が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題を解決することのできる電子ビーム測定装置を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の形態に係る電子ビーム測定装置は、電子ビームを用いて、測定対象について所定の測定を行う電子ビーム測定装置であって、電子ビームを照射する電子銃と、電子ビームを偏向する偏向部と、電子ビームを所定の焦点に結ぶ電子レンズ系と、電子ビームに起因して飛散する電子を検出する検出器と、偏向部により電子ビームを走査する走査制御部と、測定対象を載置可能な測定対象保持部と、所定の観察領域内の測定対象についての光による像を検出する光学顕微鏡と、観察領域内の測定対象に光を照射する照射系と、測定対象により反射された反射光を受ける受光系と、受光系が受けた光に基づいて、測定対象の位置と、電子レンズ系の焦点の位置とのずれ量を検出する位置ずれ量検出部と、検出されたずれ量に基づいて、測定対象に電子レンズの焦点を合わせる合焦部と、合焦部により測定対象に電子レンズ系の焦点が合わされている際に所定の測定処理を行う測定部とを有することを特徴とする。
【０００８】
測定部は、走査制御部により電子ビームが走査されている際に、検出器により逐次検出される電子の変化状況に基づいて、測定対象の所定の部分を測長する測長部を更に有するようにしてもよい。光学顕微鏡により検出される像における発光部により照射された光の照射位置を検出する照射位置検出部と、照射位置を測定対象の所定の基準部分にあわせる照射位置調整部とを有し、位置ずれ量検出部は、照射位置を基準部分にあわせた状態において、受光系が受けた光に基づいて、測定対象の位置と、電子レンズ系の焦点の位置とのずれ量を検出するようにしてもよい。合焦部は、測定対象を移動させることにより焦点を合わせるようにしてもよい。光学顕微鏡に検出された像を表示する表示部を更に有するようにしてもよい。ユーザから照射位置を調整する指示を受け付ける調整指示受付部と、指示に基づいて、測定対象における照射位置を調整する照射位置調整部とを有するようにしてもよい。
【０００９】
照射系は、光を発生する発光部と、発光部により発光された光を、観察領域内の測定対象に導くとともに、測定対象により反射された反射光が光学顕微鏡に検出されるように導く照射側光導部とを有し、受光系は、光を受ける受光部と、反射光の一部を光学顕微鏡に導くとともに、反射光の一部を受光部に導く受光側光導部とを有するようにしてもよい。
【００１０】
照射側光導部と、受光側光導部とは、それぞれ、一部の光を通過させるとともに、一部の光を反射する一部通過一部反射面を有するようにしてもよい。照射側光導部の一部通過一部反射面と、受光側光導部の一部通過一部反射面とは、同一平面上にあってもよい。照射側光導部と、受光側光導部とを、光学顕微鏡の光軸及びその近傍からはずれた位置に備えるようにしてもよい。照射側光導部と、受光側光導部とは、一体に形成され、一部の光を通過させるとともに、一部の光を反射する一部通過一部反射面を有するようにしてもよい。
【００１１】
照射側光導部及び受光側光導部は、光学顕微鏡の光軸及びその近傍に開口を有するようにしてもよい。発光部及び受光部を、光学顕微鏡の光軸の中心と、電子レンズ系の光軸の中心とを結ぶ光軸中心間及びその近傍からはずれた位置に配置するようにしてもよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子ビーム測定装置の構成を示す図である。本電子ビーム測定装置は、例えば、測定対象の一例としてのＧＭＲヘッド素子の所定の部分を測長する電子ビーム測定装置である。なお、図中に示すようにＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸をとるものとする。
【００１３】
ここで、測定対象としては、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large‐Scale Integrated circuit）のような能動素子から成る半導体部品のみならず、受動素子、各種センサー等の部品であってもよく、更に、これら部品を結合して一つのパッケージに収めた部品や、これら部品をプリント基板に装着して所定の機能を実現したブレッドボード等の部品であってもよい。また、ＧＭＲヘッド素子のように磁界によって破損する恐れのある部品であってもよい。
【００１４】
電子ビーム測定装置１００は、電子ビーム鏡筒１０２と、真空チャンバ１０４と、アンプ３８と、アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）４０と、記憶部５０と、制御部５２と、分析電圧印加部４２と、調整指示受付部の一例としての受付部７０と、キーボード７２と、マウス７４と、表示部の一例としての表示装置７６と、光学顕微鏡４８と、照射系及び受光系の一例としての変位計４４及びハーフミラー４６とを有する。電子ビーム鏡筒１０２は、電子銃１６と、偏向板２０と、チョッピングアパーチャ２２と、偏向部の一例としての偏向器２６と、非点補正レンズ２８と、電子レンズ系の一例としての電子レンズ１８、電子レンズ２４、及び対物レンズ３０と、エネルギーフィルタ３４と、検出器３６とを有する。本実施形態では、特許請求の範囲にいう照射側光導部及び受光側光導部は、ハーフミラー４４により構成される。ここで、電子レンズ１８と、偏向板２０と、電子レンズ２４と、偏向器２６と、非点補正レンズ２８と、レンズ３０とのそれぞれは、磁界又は電界のいずれを利用するものであってもよい。本実施形態では、ＧＭＲヘッド素子のような磁界によって破損する部品を測定対象としているので、レンズ３０と、電子レンズ１８と、偏向板２０と、電子レンズ２４と、偏向器２６と、非点補正レンズ２８とのそれぞれは、電界を利用するものが好ましい。
【００１５】
真空チャンバ１０４は、測定対象保持部の一例としてのステージ１４を有する。ステージ１４は、測定対象１２を着脱可能に保持する。ステージ１４は、真空チャンバ１０４内においてＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動できるようになっている。本実施形態では、ステージ１４は、測定対象１２を複数有する試料基板を着脱可能に保持する。ここで、試料基板とは、本実施形態では、複数の測定対象１２が形成されたウェハから切り出された、複数の測定対象１２を有するいわゆるバー（ＢＡＲ）である。
【００１６】
図２は、本発明の１実施形態に係る電子ビーム測定装置の一部の構成を示す図である。図２（ａ）は、電子ビーム測定装置の一部をＸ−Ｙ平面で切断した図であり、図２（ｂ）は、電子ビーム測定装置の一部をＸ−Ｚ平面で切断した図である。光学顕微鏡４８は、図２（ｂ）に示すように、受光面に結ばれた像を取り込むＣＣＤカメラ４８ａと、所定の観察視野内の像をＣＣＤカメラ４８ａの受光面に結ぶ光学レンズ系４８ｂとを有する。ＣＣＤカメラ４８ａは、取り込んだ像の情報を制御部５２に入力する。本実施形態では、光学顕微鏡４８は、グローバルアライメントを行う際において、観察視野内の像を取り込んで制御部５２に入力する。
【００１７】
ハーフミラー４６は、照射される光の一部を通過させるとともに、光の一部を反射する一部通過一部反射面を有する。本実施形態では、ハーフミラー４６は、光学レンズ系４８ｂの検出する対象、例えば測定対象を配置すべき側であり、且つ、検出する対象からＣＣＤカメラ４８ａに到達する光が通過する光路内の少なくとも一部を横切るように配置されている。また、本実施形態では、ハーフミラー４６は、図２（ｂ）に示すようにＸ−Ｙ平面に平行な面にほぼ４５度の角度を挟んで配置されている。
【００１８】
変位計４４は、観察視野内の対象のＺ軸における位置を特定するための情報を検出する。本実施形態では、変位計４４は、光、例えば、レーザ光を発する発光部４４ａと、光を受ける受光部４４ｂとを有する。発光部４４ａ及び受光部４４ｂは、光学顕微鏡４８の光軸の中心と、前記電子レンズ系３０等の光軸の中心とを結ぶ光軸中心間及びその近傍からはずれた位置に配置されている。本実施形態では、発光部４４ａ及び受光部４４ｂは、光学顕微鏡４８の光軸中心に対して、電子レンズ系３０の光軸中心と反対側に配置されている。したがって、電子レンズ３０等の光軸中心と光学顕微鏡４８の光軸中心との間に発光部４４ａ及び受光部４４ｂ等の構成が存在しないので、これらの間隔を短くすることができる。これにより、ステージ１４の移動距離を抑えることができ、電子レンズ３０等の光軸下から光学顕微鏡４８の光軸下にステージ１４を移動させる際における高さ方向に発生する誤差を抑えることができ、真空チャンバ１０４のサイズを小型化できる。本実施形態では、発光部４４ａは、Ｘ−Ｙ平面に平行な面内において、Ｘ軸とわずかな角度を持った方向に光を照射する。
【００１９】
発光部４４ａから発せられた光は、ハーフミラー４６によって観察領域内の対象に導かれるとともに、対象により反射された反射光の一部がハーフミラー４６を通過して光学顕微鏡４８で検出できるように、すなわち、ＣＣＤカメラ４８ａの受光面に導かれるようになっている。また、対象により反射した反射光の一部は、ハーフミラー４６で反射されて受光部４４ｂに導かれるようになっている。
【００２０】
この構成によると、観測領域内の対象のＺ軸における位置が変わると、発光部４４ａから発せられた光が反射するＹ軸における位置が異なる。このために、当該反射光を受光部４４ｂが受ける位置が異なり、当該反射光を受ける位置によりＺ軸における対象の位置等を検出することができる。また、上記したように光学顕微鏡近傍において、測定対象の高さ位置検出するようにしたために、発光部から受光部に至る光路長を抑えることができ、高精度且つ高分解で高さ位置を検出することができる。
【００２１】
図1に戻り、電子ビーム測定装置において、電子銃１６から電子ビームＥＢが照射される。電子銃１６から照射された電子ビームＥＢは、電子レンズ１８を介して偏向板２０の間に導入される。偏向板２０は、電子ビームＥＢを偏向して、チョッピングアパーチャ２２が有する開口を電子ビームＥＢが所定時間通過するようにして電子ビームＥＢをパルス状にする。パルス状にされた電子ビームは、電子レンズ２４、偏向器２６、非点補正レンズ２８、及び対物レンズ３０を介して真空チャンバ１０４内のステージ１４側へ照射される。
【００２２】
偏向器２６は、電子ビームＥＢを偏向して、当該電子ビームが照射される位置を変更する。非点補正レンズ２８は、電子ビームＥＢに発生する非点収差を補正する。電子ビームＥＢが測定対象１２又は基準基板１３に照射されることにより発生する２次電子は、エネルギーフィルタ３４を介して検出器３６により逐次検出される。検出器３６は、検出した２次電子の量（２次電子量）をアンプ３８に入力する。
【００２３】
アンプ３８は、入力された２次電子量を増幅してＡ／Ｄ変換器４０に入力する。Ａ／Ｄ変換器４０は、アンプ３８から入力された２次電子量をデジタル信号に変換して、制御部５２に入力する。分析電圧印加部４２は、制御部５２の制御に基づいて、エネルギーフィルタ３４に分析電圧を印加する。記憶部５０は、電子ビームの走査における時間と長さとの対応関係、例えば、走査における時間から長さを求める演算に用いる係数を記憶する。また、記憶部５０は、電子レンズ系１８、２４及び３０の焦点があっている面を、光学顕微鏡４８の観察領域に位置させた場合において、変位計４４により検出される位置に関する情報（基準高さ情報）を記憶する。
【００２４】
制御部５２は、照射位置検出部及び照射位置調整部の一例としてのアライメント制御部５４と、合焦部の一例としてのフォーカス制御部５６と、測長部及び走査制御部の一例としての測長制御部５８と、表示制御部６０と、ステージ制御部６２と、校正制御部６４とを有する。校正制御部６４は、ステージ制御部６２により、ステージ１４に載置された電子レンズ系３０等の焦点を合わせる基板を複数の高さに調節させ、各高さにおいて、基板の所定のパターンに電子ビームを走査して、検出器３６により検出される２次電子量の変化状況を検出し、２次電子量の変化の割合がもっとも大きい場合における基板の高さを、基板に電子レンズ系の焦点があっている場合における基板の高さとして検出する。次いで、校正制御部６４は、基板を電子レンズ系の焦点が合う高さに調整して、光学顕微鏡４８の観察領域内に移動させ、変位計４４に基板に対して光を照射させるとともに、反射光を受けさせて、当該受けた反射光の位置の情報を検出させる。そして、校正制御部６４は、当該位置の情報を電子レンズ系３０等の焦点が合っている場合の基板の高さを特定する基準高さ情報として記憶部５０に記憶させる。
【００２５】
アライメント制御部５４は、光学顕微鏡４８から入力された像に基づいて、測定対象１２を電子銃１６による電子ビームを照射可能な範囲に移動させることができるように、調整、すなわち、グローバルアライメントを行う。本実施形態では、バーにおける各測定対象１２を、ステージ１４の座標系に合わせる調整を行う。また、アライメント制御部５４は、光学顕微鏡４８から入力された像に基づいて、変位計４４から照射された光の測定対象１２上の照射位置を検出し、当該照射位置を測定対象１２のＺ軸方向の高さを計測すべき基準位置にあわせるようにステージ制御部６２によりステージ１４を移動させる。これによって、基準位置に変位計４４からの光を適切に照射させることができ、基準位置のＺ軸方向の位置を高精度に検出することができる。このため、当該基準位置に電子レンズ系３０等の焦点を適切にあわせることができるようになる。
【００２６】
また、アライメント制御部５４は、受付部７０により受け付けた調整指示に対応する位置に変位計４４からの光が照射させるように、ステージ制御部６２によりステージ１４を移動させる。これによって、ユーザの指示に応じた位置に変位計４４からの光を適切に照射させることができ、当該位置のＺ軸方向の位置を検高精度に検出することができる。このため、ユーザにより指示された位置に電子レンズ系３０等の焦点を適切に合わせることができる。
【００２７】
また、アライメント制御部５４は、グローバルアライメントした後に、ステージ制御部６２により、電子ビームを照射可能な所定の場所に測定対象１２がくるように移動させ、その後ローカルアライメント（ファインアライメント）を行う。すなわち、アライメント制御部５４は、電子ビームを測定対象１２上において走査させ、検出器３６から検出される２次電子の変化状況に基づいて、測定対象１２の２次電子像を形成する。次いで、アライメント制御部５４は、当該２次電子像に基づいて、所定の基準に対するＸ軸方向のずれ量、Ｙ軸方向のずれ量、回転量等を検出し、これらの量等に基づいて、各種調整を行う。本実施形態では、アライメント制御部５４は、測長制御部５８が偏向器２６により電子ビームを走査する位置及び走査する方向の調整を行う。
【００２８】
フォーカス制御部５６は、変位計４４から入力された測定対象の位置の情報と、記憶部５０に記憶されている基準高さ情報とに基づいて、測定対象の位置と電子レンズ系３０等の焦点位置のずれ量を検出し、当該ずれ量に基づいて、ステージ制御部６２により測定対象１２のＺ軸方向の高さを調整させる。これによって、測定対象の高さ位置を電子レンズ系３０等の焦点位置に合わせることができる。測長制御部５８は、偏向器２６により電子ビームを測定対象１２上において走査させるとともに、検出器３６から逐次検出される２次電子の変化状況に基づいて、測定対象１２の所定の部分に電子ビームが照射されている時間を検出し、記憶部５０に記憶されている対応関係に基づいて、当該検出した時間に対応する長さを検出する。
【００２９】
表示制御部６０は、光学顕微鏡４８により検出された画像を表示装置７６に表示させる。この画像により、変位計４４からの光が測定対象１２上に照射される照射位置を把握することができる。表示制御部６０は、測長制御部５８により検出された測定対象の部分の長さを表示装置７６に表示させる。ステージ制御部６２は、ステージ１４の駆動を制御する。例えば、ステージ制御部６２は、ステージ１４に載置された測定対象１２が光学顕微鏡４８の観察視野内に位置するようにステージ１４を移動させる。ステージ制御部６２は、測定対象１２が電子ビームの光軸中心にほぼ位置するようにステージ１４を移動させる。また、ステージ制御部６２は、ステージ１４をＺ軸方向に移動させる。受付部７０は、キーボード７２またはマウス７４によるユーザからの指示を受け付ける。本実施形態では、受付部７０は、ユーザから前記表示装置７６により表示させた像に対して、変位計４４からの光を照射させる位置の調整指示を受け付ける。
【００３０】
次に、本実施形態に係る電子ビーム測定装置の動作を説明する。まず、測定対象の所定の部分を測長する測定処理を行う前に、以下の校正処理を行う。ここで、ステージ１４には、電子レンズ系３０等の焦点を合わせるための基板が載置されているものとする。校正処理においては、校正制御部６４が、ステージ１４に載置されている基板を複数の高さに調節し、各高さにおいて、基板の所定のパターンに電子ビームを走査して、検出器３６により検出される２次電子量の変化状況を検出し、２次電子量の変化の割合が大きい場合における高さを検出して基板に焦点が合う位置を検出する。次いで、校正制御部６４が基板を焦点が合う高さに調整して、光学顕微鏡４８の観察領域内に移動させ、変位計４４により基板に対して光を照射させるとともに、反射光を受けさせ、当該受けた反射光の位置の情報を検出させる。そして、校正制御部６４は、当該位置の情報を受け取り、当該位置を電子レンズ系３０等の焦点が合っている場合の基板の高さを示す基準高さ情報として記憶部５０に記憶させる。
【００３１】
次に、測定対象の所定の部分を測長する測定処理を説明する。ここで、ステージ１４には、測定対象が載置されているものとする。まず、アライメント制御部５４がステージ制御部６２によりステージ１４に載置された測定対象を光学顕微鏡４８の観察領域内に移動させる。この位置において、変位計４４は測定対象１２に光を照射させるとともに、測定対象１２の反射光を受け、これと同時に、光学顕微鏡４８は、測定対象の像を取り込んでアライメント制御部５４に出力する。
【００３２】
アライメント制御部５４は、光学顕微鏡４８から入力された像に基づいて、測定対象１２を電子銃１６による電子ビームを照射可能な範囲に移動できるように、グローバルアライメントを行う。また、アライメント制御部５４は、光学顕微鏡４８から入力された像に基づいて、変位計４４から照射された光の測定対象１２上の照射位置を検出し、当該照射位置が測定対象１２のＺ軸方向の高さを計測すべき基準位置にあわせるようにステージ制御部６２によりステージ１４を移動させる。
【００３３】
そして、変位計４４が測定対象１２に対して光を照射するとともに、反射光を受け、当該受けた反射光の位置の情報を検出し、フォーカス制御部５６に通知する。フォーカス制御部５６は、変位計４４から入力された測定対象の位置の情報と、記憶部５０に記憶されている基準高さ情報とに基づいて、電子レンズ系３０等の焦点が測定対象１２に合うように、ステージ制御部６２に測定対象１２のＺ軸方向の高さを調整させる。これによって電子レンズ系３０等の焦点が測定対象１２に高精度に合うようになる。これとともに、アライメント制御部５４は、ステージ制御部６２により、電子ビームを照射可能な所定の位置に測定対象１２がくるように移動させる。このように、グローバルアライメントと、測定対象の高さ検出処理とを並行して行うことができるので、処理にかかる時間を短縮することができる。
【００３４】
その後、アライメント制御部５４は、電子ビームを測定対象１２上において走査させ、検出器３６から検出される２次電子の変化状況に基づいて、測定対象１２の２次電子像を形成する。次いで、アライメント制御部５４は、当該２次電子像に基づいて、所定の基準に対するＸ軸方向のずれ量、Ｙ軸方向のずれ量、回転量等を検出し、これらの量等に基づいて、測長制御部５８が偏向器２６により電子ビームを走査する位置及び走査する方向の調整を行う。
【００３５】
次いで、測長制御部５８が、偏向器２６により電子ビームを測定対象１２上において走査させるとともに、検出器３６から逐次検出される前記２次電子の変化状況に基づいて、測定対象１２の所定の部分に電子ビームが照射されている時間を検出し、記憶部５０に記憶されている対応関係に基づいて、当該検出した時間に対応する長さを検出する。
【００３６】
図３は、本発明の１実施形態に係るハーフミラーの他の例を示す図である。本例は、１枚のハーフミラー４６に換えて、ハーフミラー８０及びハーフミラー８２を用いるようにしたものである。ハーフミラー８０と、ハーフミラー８２とは、それぞれ照射される光の一部を通過させるとともに、光の一部を反射する一部通過一部反射面を有する。また、ハーフミラー８０及びハーフミラー８２は、光学レンズ系４８ｂの光軸及びその近傍からはずした位置に配置される。これによって、光学レンズ系４８ｂの光軸及びその近傍を通過する光がハーフミラーによる影響を受けないので、観察領域の測定対象の像が劣化してしまうことを適切に抑えることができる。このため、グローバルアライメントを高精度に行うことができる。また、ハーフミラー８０及びハーフミラー８２の一部通過一部反射面は、ハーフミラー４６の一部通過一部反射面が配置されていた平面と同一平面になるように配置される。
【００３７】
図４は、本発明の１実施形態に係るハーフミラーの更に他の例を示す図である。本例は、ハーフミラー４６に換えて、ハーフミラー８４を用いるようにしたものである。ハーフミラー８４は、照射される光の一部を通過させるとともに、光の一部を反射する一部通過一部反射面を有する。また、ハーフミラー８４は、光学レンズ系４８ｂの光軸及びその近傍に開口を有する。これによって、光学レンズ系４８ｂの光軸及びその近傍を通過する光がハーフミラー８４による影響を受けないので、観察領域の測定対象の像が劣化してしまうことを適切に抑えることができる。このため、グローバルアライメントを高精度に行うことができる。また、ハまた、ハーフミラー８４は、一枚のハーフミラーであるので、設置が容易である。
【００３８】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記の実施形態では、２つのハーフミラーの一部通過一部反射面を同一平面上に位置するようにした例を示したが、本発明はこれに限られず、これらハーフミラーの一部通過一部反射面のそれぞれが異なる平面に位置するようにしてもよく、例えば、互いに平行な平面に位置するようにしてもよい。また、上記実施形態では、反射光の位置に基づいてＺ軸方向の位置を検出する変位計を用いていたが、本発明はこれに限られず、光の干渉を用いてＺ軸方向の位置を検出する変位計を用いるようにしてもよく、要は、Ｚ軸方向の位置を検出する変位計であればよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、測定対象の所定の部分の測長を行う電子ビーム測定装置に本発明を適用した例を示したが、本発明は、測定対象の電気的測定を行う電子ビームテスタ等の他の電子ビーム測定装置にも適用することができ、要は、電子レンズの焦点を検出する電子ビーム測定装置に適用することができる。
【００４０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００４１】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、光が適切に測定対象に照射されているか否かを容易に検出することができる。また、測定対象上の所定の部分に適切に光を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の１実施形態に係る電子ビーム測定装置の構成を示す図である。
【図２】  本発明の１実施形態に係る電子ビーム測定装置の一部の構成を示す図である。
【図３】  本発明の１実施形態に係るハーフミラーの他の例を示す図である。
【図４】  本発明の１実施形態に係るハーフミラーの更に他の例を示す図である。
【符号の説明】
１２  測定対象                    １４  ステージ
１６  電子銃                      １８  電子レンズ
２０  偏向板                      ２２  チョッピングアパーチャ
２４  電子レンズ                  ２６  偏向器
２８  非点補正レンズ              ３０  対物レンズ
３４  エネルギーフィルタ          ３６  検出器
３８  アンプ                      ４０  Ａ／Ｄ変換器
４２  分析電圧印加部              ４４  変位計
４６  ハーフミラー                ４８  光学顕微鏡
５０  記憶部                      ５２  制御部
５４  アライメント制御部          ５６  フォーカス制御部
５８  測長制御部                  ６０  表示制御部
６２  ステージ制御部              ６４  校正制御部
７０  受付部                      ７２  キーボード
７４  マウス                      ７６  表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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