(57)【要約】【目的】本発明は、フォーカス調整方法およびフォーカス調整装置に関し、電子線ビームを平坦検査対象物に自動フォーカスするときの時間を極めて短時間に短縮すると共に、平坦検査対象物の種別が違ってチャージなどの条件が異なっても確実に合焦点に自動調整および合焦点時間を短縮してチャージなどによるドリフトを低減してパターンの測定精度を向上させることを目的とする。【構成】平坦検査対象物について予め測定して登録しておいた平面のＸ方向およびＹ方向の傾き、および合焦点の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、ステージに搭載された平坦検査対象物の任意の場所（Ｘ，Ｙ）で電子線ビームをフォーカス合わせしたときのフォーカス情報とをもとに、平坦検査対象物のフォーカス調整情報を算出するステップと、算出した平坦検査対象物のフォーカス調整情報をもとに、電子線ビームを平坦検査対象物の任意の場所（Ｘ，Ｙ）に合焦点に調整するステップとを有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線ビームをステージに搭載する平坦検査対象物にフォーカス調整するフォーカス調整方法において、
平坦検査対象物について予め測定して登録しておいた平面のＸ方向およびＹ方向の傾き、および合焦点の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、ステージに搭載された平坦検査対象物の任意の場所（Ｘ，Ｙ）で電子線ビームをフォーカス合わせしたときのフォーカス情報とをもとに、当該平坦検査対象物のフォーカス調整情報を算出するステップと、
前記算出した平坦検査対象物のフォーカス調整情報をもとに、電子線ビームを当該平坦検査対象物の任意の場所（Ｘ，Ｙ）に合焦点に調整するステップと
を有するフォーカス調整方法。
【請求項２】
前記予め測定して登録しておいた平面のＸ方向およびＹ方向の傾き、および合焦点の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）として、ステージに搭載した平坦検査対象物上の少なくとも３点以上の位置にフォーカス合わせしたときの座標をもとに当該平坦検査対象物を平面とみなして算出した当該平面のＸ方向およびＹ方向の傾き、および所定位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）としたことを特徴とする請求項１記載のフォーカス調整方法。
【請求項３】
前記平坦検査対象物として材料などの異なる種別毎に、前記平面のＸ方向およびＹ方向の傾き、および合焦点の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をそれぞれ測定して登録し、測定時に該当種別のものを用いて合焦点に調整することを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載のフォーカス調整方法。
【請求項４】
前記ステージに搭載された平坦検査対象物の任意の場所（Ｘ，Ｙ）のときのフォーカス座標を検出して当該検出した任意の場所（Ｘ、Ｙ）のフォーカス座標と登録されている平面の同じ任意の場所（Ｘ、Ｙ）のフォーカス座標との差ΔＺを算出し、当該差ΔＺをオフセットとして持つＸ方向およびＹ方向に所定傾きをそれぞれ持つ平面をもとに、前記合焦点に調整することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のフォーカス調整方法。
【請求項５】
電子線ビームをステージに搭載する平坦検査対象物にフォーカス調整するフォーカス調整装置において、
平坦検査対象物について予め測定して登録しておいた平面のＸ方向およびＹ方向の傾き、および合焦点の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、ステージに搭載された平坦検査対象物の任意の場所（Ｘ，Ｙ）で電子線ビームをフォーカス合わせしたときのフォーカス情報とをもとに、当該平坦検査対象物のフォーカス調整情報を算出する手段と、
前記算出した平坦検査対象物のフォーカス調整情報をもとに、電子線ビームを当該平坦検査対象物の任意の場所（Ｘ，Ｙ）に合焦点に調整する手段と
を備えたことを特徴とするフォーカス調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線ビームをステージに搭載する平坦検査対象物にフォーカス調整するフォーカス調整方法およびフォーカス調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、走査型電子顕微鏡でマスク上に形成したパターンの寸法を測長などする場合、Ｘ方向およびＹ方向に精密移動可能なステージ上にマスクを固定し、電子線ビームのフォーカス合わせを行った後、所定倍率の画像を撮影して当該画像上でマスクのパターンの測長を行っていた。
【０００３】
この際、上述の電子線ビームでマスク上に直接に自動フォーカス合わせしたのでは長時間必要となるので、短時間にフォーカス合わせするために、斜めから光をマスクに照射しそれを受光し、当該マスクのＺ軸方向の位置あるいは対物レンズに流す電流をフォーカスするようにプリ調整した後、電子線ビームをマスクに照射して精密に自動フォーカス合わせを行う、いわゆる２段階の焦点合わせを行い、高速化していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、電子線ビームのフォーカスをステージ上に搭載したマスク上のパターンに自動フォーカスしていたのでは長時間必要となるために、上記した２段階の焦点合わせを行う必要があり、フォーカス合わせが煩雑になると共に短時間に焦点合わせが出来ないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、これらの問題を解決するため、マスクなどの平坦検査対象物をステージに搭載してそのときの平面の傾斜情報および合焦点情報を当該平坦検査対象物の種別毎に実測して登録しておき、測定時にステージに搭載した平坦検査対象物の種別に対応する平面の傾斜情報および合焦点情報を読み出し、平坦検査対象物がいずれの位置でも電子線ビームをほぼ合焦点に自動調整するようにしている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、マスクなどの平坦検査対象物をステージに搭載してそのときの平面の傾斜情報および合焦点情報を当該平坦検査対象物の種別毎に実測して登録しておき、測定時にステージに搭載した平坦検査対象物の種別に対応する平面の傾斜情報および合焦点情報を読み出し、平坦検査対象物がいずれの位置でも電子線ビームをほぼ合焦点に自動調整することにより、電子線ビームを平坦検査対象物に自動フォーカスするときの時間を極めて短時間に短縮すると共に、平坦検査対象物の種別が違ってチャージなどの条件が異なっても確実に合焦点に自動調整および合焦点時間を短縮してチャージなどによるドリフトを低減してパターンの測定精度を向上させることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、マスクなどの平坦検査対象物をステージに搭載してそのときの平面の傾斜情報および合焦点情報を当該平坦検査対象物の種別毎に実測して登録しておき、測定時にステージに搭載した平坦検査対象物の種別に対応する平面の傾斜情報および合焦点情報を読み出し、平坦検査対象物がいずれの位置でも電子線ビームをほぼ合焦点に自動調整することを実現した。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明のシステム構成図を示す。
図１において、鏡筒１は、走査型電子顕微鏡などの電子光学系からなる鏡筒であって、電子線ビームを発生する電子銃、発生された電子線ビームを集束する集束レンズ、集束された電子線ビームを試料３の上で細く絞る対物レンズ、微細かつ高速に電子線ビームを試料３の上に細く絞る（フォーカス調整、フォーカス合わせ）するためのダイナミックコイル２、試料３の上で細く絞られた電子線ビームを平面走査（Ｘ方向およびＹ方向に走査）するための２段の偏向系、更に、細く絞った電子線ビームで試料３の上を平面走査したときに放出された２次電子、光、反射された反射電子を検出する検出器などから構成され、試料３の表面の画像（２次電子画像、反射電子画像）などを生成する公知のものである。
【０００９】
ダイナミックコイル２は、電子線ビームを試料２の上に細く絞るものであって、ここでは、高速に電子線ビームを試料３の上にフォーカス調整するものである（図２から４参照）。
【００１０】
試料（マスク）３は、測長対象の試料であって、例えばマスクやＬＳＩなどの測長対象のパターンの形成されたもの（被測定対象物）である。
【００１１】
ステージ４は、試料３を搭載して任意の位置に移動させるものであって、ここでは、Ｚ軸方向に移動させるＺ軸ステージ４１、およびＸ方向とＹ方向に移動させるＸＹステージ４２から構成されるものである。位置は、図示の干渉計（レーザ干渉計）６で精密に測定しつつ当該ステージ４で試料３を移動（Ｘ方向、Ｙ方向に移動）させる。
【００１２】
干渉計６は、レーザ干渉計であって、ステージ４の位置を精密測定する公知のものである。
【００１３】
ＰＣ１１は、パソコンであって、プログラムに従い各種処理を実行するものであり、ここでは、登録手段１２、合焦点手段１３、補正手段１４、移動手段１５、フォーカス調整情報ＤＢ１６、設計データＤＢ１７、表示装置１８、および入力装置１９などから構成されるものである。
【００１４】
登録手段１２は、ステージ４に搭載したマスク（平坦検査対象物）３を平面とみなしたときのＸ方向およびＹ方向の傾斜、および座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）などを登録するものである（図２から図４参照）。
【００１５】
合焦点手段１３は、ステージ４に搭載したマスク３に、電子線ビームを焦点合わせするものである（図２から図４参照）。
【００１６】
補正手段１４は、登録したマスクの平面のＸ方向およびＹ方向の傾斜、および座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）をもとに、ステージ４に搭載したマスク３の任意の場所（Ｘ、Ｙ）のフォーカスを補正するものである（図２から図４参照）。
【００１７】
移動手段１５は、ステージ４に搭載したマスク３を移動させるものである。
フォーカス調整情報ＤＢ１６は、マスの種別（マスクの材質など）に対応づけて当該マスクを平面とみなしたときの当該平面のＸ方向およびＹ方向の傾き、および座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を登録したものである（図３参照）。
【００１８】
設計データＤＢ１７は、マスク３の上に形成したパターンの寸法、位置などの情報（ＣＡＤデータなど）を登録したものである。
【００１９】
表示装置１１は、画像などを表示するものである。
入力装置１２は、データを入力したり、各種指示を入力したりなどするものであって、キーボードやマウスなどである。
【００２０】
次に、図２のフローチャートの順番に従い、図１の構成の動作を詳細に説明する。
図２は、本発明の動作説明フローチャートを示す。
【００２１】
図２の（ａ）は、登録フローチャートを示す。
図２の（ａ）において、Ｓ１は、標準マスクをセットする。これは、図１のステージ４上に試料（マスク）３として、図示外の予備排気室で予備排気した平坦検査対象物である標準マスクを搬入してステージ４の上にセットする。
【００２２】
Ｓ２は、標準パターン（複数点）の（ｘ，ｙ，ｚ）を測定する。これは、Ｓ１で図１のステージ４に標準マスクをセットし、当該Ｓ２でステージ４を予め決めた複数点（例えば標準マスクを１０×１０で分割した各格子点あるいは格子点の近傍の点）にあるパターンに電子線ビームを正確にそれぞれフォーカス合わせしたときの（ｘ，ｙ，ｚ）をそれぞれ測定する。
【００２３】
Ｓ３は、平面の傾きと基準点の座標を算出する。これは、Ｓ２で測定した標準マスクの複数点（例えば１０×１０の格子点の座標’ｘ，ｙ，ｚ））をもとに、当該標準マスクを平面とみなしたときのＸ方向およびＹ方向の傾き（平均の傾き）と、予め定めた基準点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する。
【００２４】
Ｓ４は、登録する。これは、Ｓ３で算出した標準マスクを平面とみなしたときの当該平面のＸ方向の傾き、Ｙ方向の傾き、および基準点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を、後述する図３のフォーカス調整情報ＤＢ１６に、当該標準マスクの種別（例えば材質）毎に登録する。
【００２５】
以上によって、図１のステージ４に搭載した標準マスクについて、複数点で電子線ビームを正確にフォーカス合わせしたときの座標（ｘ，ｙ，ｚ）をそれぞれ実測し、これら実測値をもとに当該標準マスクを平面とみなしたときの当該平面のＸ方向の傾き、Ｙ方向の傾き、および基準点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を、標準マスクの種別毎に図３のフォーカス調整情報ＤＢ１６に登録できたこととなる。
【００２６】
図２の（ｂ）は、測定フローチャートを示す。
図２の（ｂ）において、Ｓ１１は、
Ｓ１は、標準マスクをセットする。これは、図１のステージ４上に試料（マスク）３として、図示外の予備排気室で予備排気した平坦検査対象物である標準マスクを搬入してステージ４の上にセットする。
【００２７】
Ｓ２は、標準パターン（複数点）の（ｘ，ｙ，ｚ）を測定する。これは、Ｓ１で図１のステージ４に標準マスクをセットし、当該Ｓ２でステージ４を予め決めた複数点（例えば標準マスクを１０×１０で分割した各格子点あるいは格子点の近傍の点）にあるパターンに電子線ビームを正確にそれぞれフォーカス合わせしたときの（ｘ，ｙ，ｚ）をそれぞれ測定する。
【００２８】
Ｓ３は、平面の傾きと基準点の座標を算出する。これは、Ｓ２で測定した標準マスクの複数点（例えば１０×１０の格子点の座標’ｘ，ｙ，ｚ））をもとに、当該標準マスクを平面とみなしたときのＸ方向およびＹ方向の傾き（平均の傾き）と、予め定めた基準点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する。
【００２９】
Ｓ４は、登録する。これは、Ｓ３で算出した標準マスクを平面とみなしたときの当該平面のＸ方向の傾き、Ｙ方向の傾き、および基準点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を、後述する図３のフォーカス調整情報ＤＢ１６に、当該標準マスクの種別（例えば材質）毎に登録する。
【００３０】
以上によって、図１のステージ４に搭載した標準マスクについて、複数点で電子線ビームを正確にフォーカス合わせしたときの座標（ｘ，ｙ，ｚ）をそれぞれ実測し、これら実測値をもとに当該標準マスクを平面とみなしたときの当該平面のＸ方向の傾き、Ｙ方向の傾き、および基準点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を、標準マスクの種別毎に図３のフォーカス調整情報ＤＢ１６に登録できたこととなる。
【００３１】
図２の（ｂ）は、測定フローチャートを示す。
図２の（ｂ）において、Ｓ１１は、測定マスクをセットする。これは、図１のステージ４上に試料（マスク）３として、図示外の予備排気室で予備排気した平坦検査対象物である測定マスクを搬入してステージ４の上にセットする。
【００３２】
Ｓ１２は、ある（ｘ１，ｙ１）座標に移動する。これは、これから測定しようとする座標（ｘ１，ｙ１）へ、ステージ４で測定マスクの位置を移動させる。
【００３３】
Ｓ１３は、合焦した時の、ｚ１を測定する。これは、Ｓ１２でステージ４を移動させて測定マスク３を位置づけた座標（ｘ１，ｙ１）で、例えば図１のダイナミックコイル２に電流を流し、表示装置１９の画面上で最もシャープになるように当該電流を調整し、当該調整したときの電流を読み取り、予め測定したＺの位置と当該ダイナミックコイル２に流す電流との関係を較正した較正曲線をもとにＺ軸方向の座標ｚ１を測定する。
【００３４】
Ｓ１４は、登録データを反映する。これは、既述した図２の（ａ）のＳ１からＳ４で登録した標準マスクを平面とみなしたときの当該平面のＸ方向およびＹ方向の傾き、および基準点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）をもとに、Ｓ１２で移動したある（ｘ１，ｙ１）の点におけるＺ方向の座標ｚ’を算出する。
【００３５】
Ｓ１５は、Δｚ＝ｚ１−ｚ’を求める。これは、Ｓ１３で算出した測定マスクのある（ｘ１，ｙ１）の位置でのＺ方向の座標ｚ１からＳ１４で算出した登録データの同じ位置でのＺ方向の座標ｚ’を減算した差Δｚを算出する。
【００３６】
Ｓ１６は、Δｚをオフセットに持たせて登録したｘ，ｙの傾きで移動する。これは、Ｓ１５で算出した測定マスクと登録データの標準マスクとの同じ位置（ｘ１，ｙ１）でのＺ方向の差Δｚをオフセットとし、登録データの標準マスクのＸ方向の傾き、Ｙ方向の傾きを持つ平面に平行に移動させる（図４の（ｂ）参照）。
【００３７】
以上によって、測定マスクをステージ４にセットし、当該測定マスクのある座標（ｘ１，ｙ１）で電子線ビームを測定マスクのパターンの画像が最もシャープとなる例えばダイナミックコイル２に流す電流を自動調整し、当該自動調整した後の電流を予め較正した電流曲線をもとにＺ方向の座標ｚ１を実測し、当該実測したｚ１と同じ位置の登録データ（標準マスク）のＺ方向の座標ｚ’との差Δｚを求め、当該差Δｚをオフセットとし、以降は、登録データ中のＸ方向およびＹ方向の傾きを持つ平面に平行に移動するようにフォーカス調整することにより、測定マスクの全面に渡ってほぼフォーカス調整（プリフォーカス調整）した状態で測定マスクを移動することが可能となる。これらにより、測定マスクをステージ４にセットした後、１回のみ正確に測定マスクの任意の点で電子線ビームのフォーカスを調整するのみで、以降は予め登録した登録データ中のＸ方向およびＹ方向の傾きを持つ平面にオフセットΔＺを持って平行移動するようにフォーカス調整するという簡単かつ短時間のフォーカス調整することが可能となり、
（１）  測定マスク上で移動しても、最初の１回のみ任意の座標（ｘ１，ｙ１）で測定マスクのパターンにフォーカス調整するのみで、２回目以降は不要で、従来の光学式などのプリフォーカス調整を不要とし、極めて短時間に多数の個所のフォーカスされた画像を取得することが可能となる。
【００３８】
（２）  測定マスク上で移動しても、オフセットΔＺをもつ所定の平面（Ｘ方向およびＹ方向の傾きを持つ平面）に平行にフォーカス電流を調整するのみで電子線ビームを測定マスク上のパターンに焦点調整することが可能となる。
【００３９】
（３）  測定マスク上における（２）の焦点調整が短時間に行え、電子線ビームが測定マスク上の測定対象のパターンを照射する時間を短時間にし、電子線ビームの照射によるチャージアップ時間を短時間にし、当該チャージアップによるパターンのドリフト量を低減し、高精度に測長することが可能となる。
【００４０】
図３は、本発明のフォーカス調整情報ＤＢ例を示す。フォーカス調整情報ＤＢ１６は、既述した図２の（ａ）のフローチャートに従い標準マスクを平面とみなしてＸ方向およびＹ方向の傾き、および基準点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を登録したものであって、ここでは、図示の下記の情報を対応づけて登録したものである。
【００４１】
・材料：
・フォーカス調整情報：
ここで、材料は、標準マスクの材料であって、例えば図示の
・マスクＡ（クロム、ネガ）：
・マスクＢ（クロム、ポジ）：
・マスクＣ（モリブデン）：
・・・
などであり、図１の試料３として当該材料の標準マスクを搭載したときに電子線ビームで照射しつつ走査し、当該標準マスクから放出された２次電子などを収集して画像を表示したときに、当該電子線ビームの照射する材料の違いにより電子線ビーム照射時の２次電子の放出割合などが微妙に異なり、結果としてチャージアップの度合いなどが異なって、標準マスクを平面とみなしたときのＸ方向およびＹ方向の傾き、および基準点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）が異なる場合があるので、当該材料毎にフォーカス調整情報（平面のＸ方向およびＹ方向の傾き、および基準点の座標（ｘ，ｙ，ｚ））を実測して登録したものである。フォーカス調整情報は、基準マスクを平面とみなし当該平面を表すＸ方向およびＹ方向の傾き、および基準点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を実測して登録したものである。
【００４２】
図４は、本発明の説明図を示す。
図４の（ａ）は、平面（登録）の例を示す。これは、既述した図２の（ａ）の登録フローチャートに従い、標準マスクを平面とみなして当該平面（基準面）が傾いている様子を示す。この平面（基準面）は、既述したように、Ｘ方向の傾きおよびＹ方向の傾きを測定し、フォーカス調整情報ＤＢ１６に登録する。また、平面（基準面）の所定の位置（基準位置、例えば標準マスクの中央あるいはいずれか指定された位置）の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を実測し、フォーカス調整情報ＤＢ１６に併せて登録する。
【００４３】
図４の（ｂ）は、平面（実測定）の例を示す。ここで、
・下は、標準マスクで実測したときの平面（Ｘ方向およびＹ方向の傾き、および基準点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）で表される平面）の例である。
【００４４】
・上は、測定マスクで１点（ｘ１，ｙ１）のみＺ軸方向の座標ｚ１を実測し、下の標準マスクの平面との差Δｚを算出し、当該Δｚで平行した平面を仮想的に設けた例を示す（図２の（ｂ）のフローチャート参照）。
【００４５】
以上のように、登録された標準マスクの平面（Ｘ方向およびＹ方向の傾き、および基準点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）で表される平面）をもとに、測定しようとする測定マスクで１点（ｘ１、ｙ１）のｚ１を実測して差Δｚを算出して標準マスクの平面を平行移動し、当該平行移動した後の平面に従い、測定マスク上の任意の位置にステージ４で移動させたときに自動的にフォーカス調整を短時間に行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、マスクなどの平坦検査対象物をステージに搭載してそのときの平面の傾斜情報および合焦点情報を当該平坦検査対象物の種別毎に実測して登録しておき、測定時にステージに搭載した平坦検査対象物の種別に対応する平面の傾斜情報および合焦点情報を読み出し、平坦検査対象物がいずれの位置でも電子線ビームをほぼ合焦点に自動調整フォーカス調整方法およびフォーカス調整装置に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のシステム構成図である。
【図２】本発明の動作説明フローチャート(（その１）である。
【図３】本発明のフォーカス調整情報ＤＢ例である。
【図４】本発明の説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１：鏡筒
２：ダイナミックコイル
３：試料（マスク）
４：ステージ
４１：Ｘ軸ステージ
４２：ＸＹステージ
６：干渉計
１１：ＰＣ（パソコン）
１２：登録手段
１３：合焦点手段
１４：補正手段
１５：移動手段
１６：フォーカス調整情報ＤＢ
１７：設計データＤＢ
１８：表示装置
１９：入力装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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