(57)【要約】【課題】形状が同じ試料の任意の位置を複数枚測定する場合において、毎回アドレッシングパターンを検出せずに、正確に所望の測定パターンを検出し、装置のスループットが向上する電子顕微鏡装置および同装置における寸法測定方法を提供することを目的とする。【解決手段】形状が同じ試料の任意の位置を複数枚測定する場合において、１枚目の試料の測定はアドレッシングパターンを用いて正確に測定パターンへの視野移動を行う。この時のアドレッシングパターン、測定パターン検出時に、目標としていた座標と実際の座標との視野ずれ量を計測し、次の試料を測定時に、同座標のパターンを計測する時の目標座標に反映する。【選択図】  図１
2013164356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子源と、当該荷電粒子源から放出される荷電粒子線の照射によって、試料から放出される荷電粒子に基づいて形成される画像データとアドレッシングパターンデータを用いて試料上の目標位置への位置合わせを行う制御装置を備えた荷電粒子線装置において、
当該制御装置は、予め登録されたアドレッシングパターンの位置情報と、当該アドレッシングパターンを検出したときの位置情報との違いに基づいて、前記目標位置の位置情報を求めることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記制御装置は、１つ目、或いは所定の複数の試料に対して、前記アドレッシングパターンデータを用いた位置合わせを実行し、２つ目以降、或いは前記所定の複数の試料の後の試料については、前記求められた目標位置の位置情報に基づく位置合わせを実行する荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記制御装置は、１つ目、或いは所定の複数の目標位置に対して、前記アドレッシングパターンデータを用いた位置合わせを実行し、２つ目以降、或いは前記所定の複数の目標位置の後の目標位置については、前記求められた目標位置の位置情報に基づく位置合わせを実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記制御装置は、前記目標位置の位置情報を用いて、前記位置合わせを行うときには、前記アドレッシングパターンデータを使用しないで位置合わせを実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記アドレッシングパターンは、前記目標位置に存在する測定対象パターンより大きく形成されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記制御装置は、１つ目、或いは所定の複数の試料に対して、前記アドレッシングパターンを用いた位置合わせを実行し、当該１つ、或いは複数の試料の前記予め登録されたアドレッシングパターンの位置情報と、前記アドレッシングパターンを検出したときの位置情報との違いが、しきい値以内であったときに、前記アドレッシングパターンを使用しないで、前記位置合わせを実行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において、
前記制御装置は、１つ目、或いは所定の複数の目標位置に対して、前記アドレッシングパターンを用いた位置合わせを実行し、当該１つ、或いは複数の目標位置について、前記予め登録されたアドレッシングパターンの位置情報と、前記アドレッシングパターンを検出したときの位置情報との違いが、しきい値以内であったときに、前記アドレッシングパターンを使用しないで、前記位置合わせを実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
荷電粒子源と、当該荷電粒子源から放出される荷電粒子線の照射によって、試料から放出される荷電粒子に基づいて形成される画像データとアドレッシングパターンデータを用いて試料上の目標位置への位置合わせを行う制御装置を備えた荷電粒子線装置において、
当該制御装置は、前記アドレッシングパターンデータを用いて試料上の目標位置への位置合わせと、予め登録されたアドレッシングパターンの位置情報と、当該アドレッシングパターンを検出したときの位置情報との違いから求められる前記目標位置の位置情報を用いた位置合わせを切り換えて実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記制御装置は、前記アドレッシングパターンデータを用いて試料上の目標位置への位置合わせと、予め登録されたアドレッシングパターンの位置情報と、当該アドレッシングパターンを検出したときの位置情報との違いから求められる前記目標位置の位置情報が登録されているときに、前記アドレッシングパターンデータを用いることなく位置合わせを実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
荷電粒子線装置から得られた画像を用いて、当該荷電粒子線装置を用いた測定の測定対象パターンへの視野位置合わせを、当該荷電粒子線装置に実行させる荷電粒子線装置の動作条件設定装置において、
前記試料から放出される荷電粒子に基づいて形成される画像データとアドレッシングパターンデータを用いた試料上の目標位置への位置合わせを、予め登録されたアドレッシングパターンの位置情報と、当該アドレッシングパターンを検出したときの位置情報との違いに基づいて得られる前記目標位置の位置情報に基づいて、前記荷電粒子線装置に実行させる演算装置を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置の動作条件設定装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記演算装置は、前記予め登録されたアドレッシングパターンの位置情報と、当該アドレッシングパターンを検出したときの位置情報との違いに基づいて得られる前記目標位置の位置情報に基づいて、前記位置合わせを荷電粒子線装置に実行させるときには、当該荷電粒子線装置に、前記アドレッシングパターンデータを用いたアドレッシングを実行させないことを特徴とする荷電粒子線装置の動作条件設定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線装置、及び荷電粒子線装置のレシピ作成装置に係り、特に、所望のパターンを高速且つ高精度に特定する荷電粒子線装置、及び荷電粒子線装置の動作条件設定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体素子の微細化に伴い、製造装置のみならず、検査や評価装置においてもそれに対応した高精度化が要求されている。半導体ウエハ上に形成したパターンの形状寸法が正しいか否かを評価するための測定装置として、測長機能を備えた走査型電子顕微鏡（以下、測長ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）と称する場合もある）がある。
【０００３】
特許文献１に開示されているように、測長ＳＥＭは、ウエハ上に電子線を照射し、得られた２次電子信号を画像処理し、その明暗の変化からパターンのエッジを判別して寸法を導き出す装置である。
【０００４】
測長ＳＥＭの測定対象は非常に微細であり、直接、電子ビームの照射位置に測定対象パターンを位置付けることが難しい。このような位置合わせを高精度に行う手法として、寸法測定を行うときの倍率より低い倍率の画像（視野が大きい画像）を取得し、得られた画像から測定対象パターンとの位置関係が既知のパターンを用いた位置合わせ法がある。特許文献１、２には、このような位置合わせ用のパターン（以下、アドレッシングパターンと称する場合もある）を用いて視野移動を行う手法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、目的位置との関係が既知の複数のパターンをモデルとして登録し、当該登録されたモデルに類似するパターンを検出し、当該パターン位置と予め登録されているオフセットを用いて、試料上の目的位置を検出する技術が説明されている。
【０００６】
更に、特許文献４には、目的個所に対象物が存在しなかった場合、最初の視野を中心として、目的対象物が見つかるまで、視野が渦巻き状に移動するように、試料ステージを動作させることが説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１６６４２８号公報（段落「００１２」−段落「００１６」、図４）
【特許文献２】特開平３−２９１８４２号公報
【特許文献３】特開平９−２４５７０９号公報
【特許文献４】特開平６−２８３１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１乃至３に開示されているような、アドレッシングパターンを用いた位置合わせ法は、微細な対象パターンに視野を合わせる手法として非常に有効である。しかしながら、測定とは直接関係のないパターンを検出する必要があるため、このような工程を経ない場合と比較して、装置のスループットが低下する。一方、特許文献４のように、対象個所が最初の視野になかった場合、１つ１つ周囲の視野を検索していく手法では、目的のパターンを探すまでに長時間を要する。以上のように、パターンの位置特定を正確に行おうとすると、相応に検索時間が必要となり、パターン測定の高速化と、パターン特定の高精度化はトレードオフの関係にあった。
【０００９】
以下に、装置の高スループット化とパターン特定の高精度化の両立を目的とする荷電粒子線装置、及び荷電粒子線装置の動作条件設定装置を説明する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための一態様として、荷電粒子源と、当該荷電粒子源から放出される荷電粒子線の照射によって、試料から放出される荷電粒子に基づいて形成される画像データとアドレッシングパターンデータを用いて試料上の目標位置への位置合わせを行う制御装置を備えた荷電粒子線装置において、当該制御装置は、予め登録されたアドレッシングパターンの位置情報と、当該アドレッシングパターンを検出したときの位置情報との違いに基づいて、前記目標位置の位置情報を求める荷電粒子線装置を提案する。
【００１１】
また、アドレッシングパターンの位置情報と、当該アドレッシングパターンを検出したときの位置情報との違いに基づいて、目標位置の位置情報を求める荷電粒子線の動作条件設定装置を提案する。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成によれば、高スループット化とパターン特定の高精度化の両立が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電子顕微鏡装置の全体構成を示す図である。
【図２】電子顕微鏡装置における寸法測定方法を説明する図である。
【図３】電子顕微鏡装置における１枚目の試料寸法測定方法の実行手順を示すフローチャートである。
【図４】電子顕微鏡装置における１枚目の試料寸法測定方法の実行手順を示す別のフローチャートである。
【図５】電子顕微鏡装置における１枚目の試料寸法測定方法の実行手順を示す更に別のフローチャートである。
【図６】電子顕微鏡装置における２枚目以降の試料寸法測定方法の実行手順を示すフローチャートである。
【図７】電子顕微鏡装置における２枚目以降の試料寸法測定方法の実行手順を示す別のフローチャートである。
【図８】電子顕微鏡装置における２枚目以降の試料寸法測定方法の実行手順を示す更に別のフローチャートである。
【図９】電子顕微鏡装置における寸法測定方法の実行手順を示すフローチャートの組合せ例である。
【図１０】半導体測定システムの概略構成図である。
【図１１】アドレッシングパターンを用いないで測定位置に到達するための目標位置、或いは目標位置への移動に要する信号の算出法を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
半導体検査、或いは測定装置の１つである測長ＳＥＭでは、ウエハ上に電子線を照射し、得られた２次電子信号を画像処理し、その明暗の変化からパターンのエッジを判別して寸法を導き出している。この際に、３５nmノードのデザインルールに対応するためには、３０万倍以上の観察倍率において寸法測定を行うのが好ましく、この時の試料像表示画面の全体サイズはウエハ上で一辺が５００nm以下の四角形に相当する。この表示画面上の任意の位置に測定対象となるパターン（以下、測定パターンと称す）を位置決めするためには、少なくとも数十nmレベルの視野位置決め精度が必要となる。ここで問題になるのが、試料ステージの位置検出器（例えばレーザ測長機）の分解能が例えサブnmオーダであったとしても、ステージ連続運転、環境温度変化等の影響でステージやステージ位置検出用のミラーが徐々に熱膨張変形すると、ウエハとステージ位置検出用ミラーの相対位置も徐々に変化し、測定パターンが表示画面上の任意の位置に位置決めできなくなることである。
【００１５】
また、同様に温度変化等の影響でレーザ干渉計の位置が徐々にずれた場合も同様である。
【００１６】
アドレッシングパターンを用いた位置特定法では、最初に寸法測定倍率より低倍（例えば１〜２万倍）の画像を取得し、得られた画像データより、測定パターンとの位置関係が既知である特徴的なアドレッシングパターンを検出し、その特徴的なパターンの位置情報に基づいて、試料ステージの移動あるいは電子ビーム走査位置のオフセットを行い、正確に測定パターンを寸法測定倍率で表示画面上の任意の位置に位置決めすることを可能にしている。この技術により、測定パターンと酷似した他のパターンが測定パターンの近辺に多数存在している場合でも、正確に測定パターンを抽出し寸法測定を行うことが可能となる。
【００１７】
本実施例では、高精度な位置合わせを行いつつ、高スループットを実現するために、設計データ上、同じパターンが形成された測定対象を、複数測定する場合に、毎回アドレッシングパターンを検出することなく、測定対象へ視野を位置付ける装置を説明する。
【００１８】
より具体的には、形状が同じ試料の任意の位置を複数枚測定する場合において、１枚目の試料の測定はアドレッシングパターンを用いて正確に測定パターンへの視野移動を行う。この時のアドレッシングパターン、測定パターン検出時に、目標としていた座標と実際の座標との視野ずれ量を計測し、次の試料を測定時に、同座標のパターンを計測する時の目標座標に反映する。その後２枚目以降の試料を測定時は、アドレッシングパターンへの移動を経由せずに直接測定パターンへの移動を行う。この時、１つ前に測定した試料の同位置の測定パターンを測定した時の視野ずれ量を反映した座標に視野移動する。
【００１９】
また、別の一態様では、形状が同じ試料の任意の位置を複数枚測定する場合において、１枚目の試料の測定時にアドレッシングパターンを用いて正確に測定パターンへの視野移動を行う過程で、アドレッシングパターン移動時に、目標としていた座標と実際の座標との視野ずれ量を計測し、その視野ずれ量が設定回数連続で、しきい値内であれば、次の測定点からアドレッシングパターンを経由せずに直接測定パターンに視野移動を行う。また、本測定方法は２枚目以降の試料に適用しても良い。
【００２０】
また、別の一態様では、形状が同じ試料の任意の位置を複数枚測定する場合において、１枚目の試料の測定時にアドレッシングパターンを用いて正確に測定パターンへの視野移動を行う過程で、アドレッシングパターン移動時に、目標としていた座標と実際の座標との視野ずれ量を計測し、その視野ずれ量が設定座標で、しきい値内であれば、次の測定点からアドレッシングパターンを経由せずに直接測定パターンに視野移動を行う。また、本測定方法は２枚目以降の試料に適用しても良い。
【００２１】
以上のような処理に基づいて試料の測定を行うことで、全てのパターンについてアドレッシングパターンを用いて、走査位置の特定を行う技術と比較して、スループット向上が実現できる。
【００２２】
上記構成によれば、測定対象パターンへの電子ビーム走査位置の移動を高速に行うことができ、パターン測定の高速化に効果がある。
【００２３】
以下、図面を参照しながら、より詳細にアドレッシングパターンを選択的に用いる位置特定法について説明する。ここでは、電子顕微鏡の一例として測長ＳＥＭ（Critical Dimension-Scanning Electron Microscope）を例にとって説明する。
【００２４】
図１は、電子顕微鏡装置の全体構成図である。電子銃１０１より放射された電子ビーム１０２は、対物レンズ１０３により細く絞られ、試料１０４に照射される。また、偏向信号発生器１０５によって発生する偏向信号は、コンピュータ１０６により試料１０４上の走査範囲、走査位置を変えることができ、偏向増幅器１０７によって偏向コイル１０８を励磁し、電子ビーム１０２を試料１０４上で２次元走査する。また、試料１０４に入射した電子ビーム１０２により発生した信号（２次電子信号、反射電子信号等）は、検出器１０９により電気信号に変換され、画像制御部１１０により信号処理され、画像表示用ＣＲＴ１１１に送られる。コンピュータ１０６は、画像制御部１１０内の画像データの全部または一部を読み込むことができるほか、図示はされてないが、前記画像データに対応した画像表示用ＣＲＴ１１１上を任意に移動可能なクロスヘアカーソルの位置情報（座標情報）を取得できる。
【００２５】
一方、試料１０４を載せている試料ステージ１１２は、ステージ制御部１１３により移動され、それによって電子ビーム１０２の試料１０４上の走査位置が変化し、視野が移動する。なお、同様の視野移動は、直流増幅器１１４によってイメージシフトコイル１１５が励磁され、電子ビーム１０２の試料１０４上の走査位置がオフセットされることによっても行える。そして、この視野移動の移動量は、コンピュータ１０６（制御装置）によって制御される。
【００２６】
以上の構成において、以下のような処理を行う。初めに、測定パターンとアドレッシングパターンとの登録手続きに関して図１および図２を用いて説明する。まず、測定対象となる測定パターンを含む試料１０４（例えばウエハ）を試料ステージ１１２に載せ、電子ビーム１０２を照射して画像表示用ＣＲＴ１１１に像を表示する。
【００２７】
次に試料ステージ１１２を移動し、表示像中にアドレッシングパターンを表示させ、クロスヘアカーソルを合わせ、コンピュータ１０６に登録の指示を出す。コンピュータ１０６はカーソル位置情報を取得し、保存するとともにカーソル位置を中心とする一部の画像データをアドレッシングパターンとして保存する。この時の表示像の倍率は、寸法測定倍率より低倍（１〜２万倍）で行い、アドレッシングパターンは測定パターンと隣接した位置（数μｍ程度）にあるものを使用する。以上の一連の手続きをアドレッシングパターン登録手続きとする（図２（ａ）参照）。
【００２８】
アドレッシングパターンは、測定パターンと比較して、アドレッシングパターンとしての適格があるパターンを選択すべきであり、測定パターンより大きなパターンを選択することが望ましい。更に形状もよりユニークなものを選択することが望ましい。
【００２９】
次に、測定パターンにクロスヘアカーソルを合わせ、コンピュータ１０６に登録の指示を出す。コンピュータ１０６はカーソル位置情報および測定パターン画像を取得し、保存するとともに、今度はその位置情報とアドレッシングパターン登録手続きの際保存しておいたアドレッシングパターンのカーソル位置情報とから、目的とする測定パターンとアドレッシングパターン間の相対距離を求め、保存する。この時の表示像の倍率は、寸法測定倍率（３０万倍程度）で行う。以上の手続きを測定パターン登録手続きとする（図２（ｂ）参照）。そして、以上の手続きは、検出処理の最初に１度行えばよい。
【００３０】
図１０は、ＳＥＭを含む測定、検査システムをより詳細に示す図である。本システムには、ＳＥＭ本体１００１、Ａ／Ｄ変換機１００４、制御装置（演算装置を含む）１００５が含まれている。
【００３１】
ＳＥＭ本体１００１は電子デバイスが製造されたウエハ等の試料に電子ビームを照射し、試料から放出された電子を検出器１００３で捕捉し、Ａ／Ｄ変換器１００４でデジタル信号に変換する。デジタル信号は制御装置１００５に入力されてメモリ１００７に格納され、画像処理部１００６に内蔵されるＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の画像処理ハードウェアによって、目的に応じた画像処理が行われる。また、画像処理部１００６は、検出信号に基づいて、ラインプロファイルを作成し、プロファイルのピーク間の寸法を測定する機能をも備えている。
【００３２】
更に制御装置１００５は、入力手段を備えた入力装置１０１４と接続され、当該入力装置１０１４に設けられた表示装置には、操作者に対して画像や検査結果等を表示するＧＵＩ（Graphcal User Interface）等の機能を有する。
【００３３】
なお、制御装置１００５における制御や処理の一部又は全てを、ＣＰＵや画像の蓄積が可能なメモリを搭載した電子計算機等に割り振って処理・制御することも可能である。また、入力装置１０１４は、検査等に必要とされる電子デバイスの座標、位置決めに利用するパターンマッチング用のテンプレート、撮影条件等を含む撮像レシピを手動もしくは、電子デバイスの設計データを活用して作成する撮像レシピ作成装置としても機能する。
【００３４】
入力装置１０１４は、設計データに基づいて形成される線図画像、或いはＳＥＭ画像の一部を切り出して、テンプレートとするテンプレート作成部を備えており、作成されたテンプレートは制御装置１００５に内蔵されるマッチング処理部１００８におけるテンプレートマッチングのテンプレートとして、メモリ１００７に登録される。テンプレートマッチングは、位置合わせの対象となる撮像画像と、テンプレートが一致する個所を、正規化相関法等を用いた一致度判定に基づいて特定する手法であり、マッチング処理部１００８は、一致度判定に基づいて、撮像画像の所望の位置を特定する。
【００３５】
ずれ量算出部１００９では、図１１に例示するような原理に基づいて、ずれ量を評価する。アドレッシングパターン１１０１の位置情報（ｘ1，ｙ1）は、アドレッシングパターンが存在する位置としてメモリ１００７に予め登録されている情報である。このような座標情報、或いは座標情報に基づいて予め変換してある視野移動情報（偏向器の偏向量、偏向器に印加する電圧値、或いは電流量）に基づいて、視野移動を行ったとき、実際のアドレッシングパターン１１０３の位置は、（ｘ1，ｙ1）にない場合がある。ずれ量算出部１００９ではこの差分を計測する。具体的には（ｘ1，ｙ1）が存在する位置として画像データ上に設定した基準位置（例えば表示画面中心）と、実際のアドレッシングパターン１１０３が存在する位置との差分（Δｘd1，Δｙd1）から、アドレッシングパターン１１０３が存在する位置（ｘ1＋Δｘd1，ｙ1＋Δｙd1）を求める。更に、（ｘ1＋Δｘd1，ｙ1＋Δｙd1）と、予めアドレッシングパターンと測定対象パターン１１０２との相対距離として記憶されている（Δｘd，Δｙd）から、（ｘ1＋Δｘd1＋Δｘd，ｙ1＋Δｙd1＋Δｙd）を求める。この値が２枚目のウェハでの同座標の測定点に視野を移動させるときの目標位置となる。また、２ヶ所目以降の測定点に対応するアドレッシングパターン１１０１の位置情報（ｘ1，ｙ1）に、先に求めた（Δｘd1＋Δｘd，Δｙd1＋Δｙd）を加えることで、２ヶ所目以降の測定点に視野を移動させるときの目標位置とすることも可能とする。これらの移動時にはアドレッシングパターンデータを用いたアドレッシングを行わないため、２枚目、或いは２ヶ所目以降の位置合わせ時のアドレッシング工程に替えて、当該目標位置を用いた視野移動が行われる。移動信号生成部１０１１ではこの座標情報に基づいて、制御信号（偏向電圧、偏向電流）を生成する。この情報はメモリ１００７に登録される。また座標情報に変えて視野移動量（偏向電流、電圧等）を登録しておくようにしても良い。
【００３６】
測定処理実行部１０１２は、アドレッシング或いはアドレッシングを行うことなく、特定された測定対象パターンの測定を実行する。出力データ作成部１０１３は後述するようなエラーメッセージを入力装置１０１４の表示画面等に出力する。
【００３７】
なお、以下に説明する実施例では、ＳＥＭに搭載された制御装置、或いはＳＥＭに通信回線等を経由して接続される制御装置（入力装置１０１４）を例に採って説明するが、これに限られることはなく、コンピュータープログラムによって、画像処理を実行する汎用の演算装置を用いて、後述するような処理を行うようにしても良い。更に、集束イオンビーム（Focused Ion beam：ＦＩＢ）装置等、他の荷電粒子線装置に対しても、後述する手法の適用が可能である。
【００３８】
以下に説明する実施例は、アドレッシングを行う装置、アドレッシングをコンピュータに実行させるプログラム、及び当該プログラムを記憶する記憶媒体に関するものである。
【００３９】
次に図３、図４および図５を用いて、電子顕微鏡装置を用いた１枚目の試料の寸法測定手順について詳細に説明する。
【００４０】
図３は、電子顕微鏡における１枚目の試料の寸法測定方法の実行手順を示すフローチャートの一例である。図３に示すフローチャートによれば、まず、ステップＳ１０において予め登録されている測定パターンの位置情報をもとに、アドレッシングパターンへの視野移動を行い、ステップＳ２０によりアドレッシングパターンの検出を行い、その後、ステップＳ３０で予め登録されているアドレッシングパターンとの照合判断を行う。アドレッシングパターンは、測長パターンより大きく設定しているため、この時の表示像倍率は低倍であり、視野位置決め精度の要求値も厳しくない。ここで、整合性が取れた場合は（Ｙ）、ステップＳ４０に移行し、目標としていた座標と実際の座標との視野ずれ量（予め登録した画像との視野ずれ量）を計測する。ここで計測した視野ずれ量は、次の試料を測定時に、同座標のアドレッシングパターンを計測する時の目標座標に反映される。
【００４１】
次にステップＳ５０にてアドレッシングパターンと測定パターンの相対距離に基づき測定パターンに視野移動する。この時の移動手段は、試料ステージ１１２、電子ビーム走査位置オフセットのどちらでも良いが、装置スループットを考慮すると後者が望ましい（アドレッシングパターンを測定パターンと隣接した位置に登録するのは、電子ビーム走査位置オフセットで視野移動を可能とするためである）。引き続き、ステップＳ６０の測定パターン検出処理に移行し、ステップＳ７０で予め登録されている測定パターンとの照合判断を行う。この時の表示像倍率は寸法測定倍率である。
【００４２】
ここで、整合性が取れた場合は（Ｙ）、ステップＳ８０に移行し、目標としていた座標と実際の座標との視野ずれ量を計測する。ここで計測した視野ずれ量は、次の試料を測定時に、同座標の測定パターンを計測する時の目標座標に反映される。次にステップＳ９０に移行し、寸法測定処理を行い、寸法測定を終了する。
【００４３】
尚、ステップＳ３０、ステップＳ７０の照合判断で整合性が取れなかった場合は（Ｎ）、試料上にパターンが正しく形成されてないと判断し、それぞれステップＳ１２０、ステップＳ１３０に移行し、エラーメッセージを画像表示用ＣＲＴ１１１に表示し、寸法測定を終了する。
【００４４】
図４は、本実施例に係る電子顕微鏡における１枚目の試料の寸法測定方法の実行手順を示す他の例のフローチャートである。図４に示すフローチャートは、測定の大まかな流れは図３と同じであるが、ステップＳ４１００移行にずれ量がしきい値以内か判断する。更に設定回数連続で、しきい値内であった場合は、次の測定点から後に説明する図６の寸法測定フローチャートに移行する。図４に示すフローチャートの特徴は、１枚目の試料の寸法測定の途中からアドレッシングパターンに視野移動せずに、直接測定パターンに視野移動をするので装置のスループットが向上することである。また、ここで示すしきい値や設定回数は操作者が任意で設定可能とする。
【００４５】
図５は、本実施例に係る電子顕微鏡における１枚目の試料の寸法測定方法の実行手順を示す更に他の例のフローチャートである。
【００４６】
図５に示すフローチャートは、測定の大まかな流れは図４と同じであり、ステップＳ５１００移行にずれ量がしきい値以内か判断する。更に設定座標全てで、しきい値内であった場合は、次の測定点から後に説明する図６の寸法測定フローチャートに移行する。図５に示すフローチャートの特徴は、例えば測定前半に試料全域をカバーする代表的な数点の測定を行い、ステージ連続運転、環境温度変化等によるステージやステージ位置検出用のミラーの熱膨張変形による影響が無いのを確認した後、１枚目の試料の寸法測定の途中からアドレッシングパターンに視野移動せずに、直接測定パターンに視野移動をすることを可能としている。また、ここで示すしきい値や設定座標は操作者が任意で設定可能とする。
【００４７】
次に図６、図７および図８を用いて、本発明実施形態に係る電子顕微鏡装置および同装置における２枚目以降の試料の寸法測定方法について詳細に説明する。
【００４８】
図６は、本実施例に係る電子顕微鏡における２枚目以降の試料の寸法測定方法の実行手順を示すフローチャートの一例である。図６に示すフローチャートによれば、アドレッシングパターンへの視野移動は行わず、ステップＳ６１０の測定パターンへの視野移動時に、１つ前に測定した試料の同位置を測定した時の視野ずれ量を反映した座標に視野移動する。
【００４９】
通常、形状が同じ試料の任意の位置を複数枚測定する場合は、連続して測定されることが多く、且つ１枚当たりの測定時間は数十秒から数分程度であるため、この間のステージ連続運転、環境温度変化等によるステージやステージ位置検出用のミラーの熱膨張変形による視野ずれ量は小さい。即ち、１つ前の試料を測定した時の同座標における測定パターンの視野ずれ量を把握し、これを反映した座標へ視野移動することにより、寸法測定倍率でも測定パターンを画面の任意の場所に位置決め可能となる。
【００５０】
また、ここでもステップＳ６８０により、目標としていた測定パターンの座標（１つ前に測定した試料の同位置を計測した時の視野ずれ量を反映した座標）と実際の座標との視野ずれ量を計測し、ここで計測した視野ずれ量を、次の試料測定時に同座標の測定パターンを計測する時の目標座標に反映させるので、形状が同じ試料の任意の位置を測定している間は、徐々に発生する熱膨張変形による視野ずれにも対応可能となる。
【００５１】
図７は、本実施例に係る電子顕微鏡における２枚目以降の試料の寸法測定方法の実行手順を示す他の例のフローチャートである。図７に示すフローチャートは、測定の大まかな流れは図４と同じであるが、ステップＳ７１０のアドレッシングパターンへの視野移動時に、１つ前に測定した試料の同位置を計測した時の視野ずれ量を反映した座標に視野移動することを特徴としている。本手順を踏むことによりステップＳ７４０での視野ずれ量を１つ前に測定した試料より低減させることが可能となり、図６の寸法測定フローチャートへの移行を確実にすることができる。
【００５２】
また、図８は、本実施例に係る電子顕微鏡における２枚目以降の試料の寸法測定方法の実行手順を示す更に他の例のフローチャートである。図８に示すフローチャートは、測定の大まかな流れは図５と同じであるが、ステップＳ８１０のアドレッシングパターンへの視野移動時に、１つ前に測定した試料の同位置を計測した時の視野ずれ量を反映した座標に視野移動することを特徴としている。本手順を踏むことによりステップＳ８４０での視野ずれ量を１つ前に測定した試料より低減させることが可能となり、こちらも図７と同様に図６の寸法測定フローチャートへの移行を確実にすることができる。
【００５３】
例えば、１枚当たりの測定時間が数時間に及ぶような長い測定を行う場合は、熱膨張変形による視野ずれも考慮し、２枚目以降の試料の測定に図７、図８を使用すると良い。
【００５４】
図９は、形状が同じ試料の任意の位置を複数枚測定する場合に適用されるフローチャートの組合せ例である。これらの組合せは操作者が任意に設定可能とする。
【００５５】
また、２枚目以降の試料を測定する時は、図１には図示されていないが、試料ステージ１１２や装置周囲の環境温度等をモニタする温度計を用いて温度変化を計測し、コンピュータ１０６により必要な時に図７、図８のフローチャートに従い測定を行うようにしても良い。
【００５６】
また、本実施例では、便宜上形状が同じ試料の任意の位置を複数枚測定する場合について説明してきたが、形状が異なった試料を測定する場合でも、測定座標が同じであれば同様に装置スループットが向上する。
【００５７】
また、図５や図８のフローチャートを用いるような場合は、形状が異なる試料において、試料上の特定座標に数点のアドレッシングパターンおよび測定パターンを作成しておけば、例えその他の測定座標位置は同じでなくても同様の効果を奏でる。
【符号の説明】
【００５８】
１０１  電子銃
１０２  電子ビーム
１０３  対物レンズ
１０４  試料
１０５  偏向信号発生器
１０６  コンピュータ
１０７  偏向増幅器
１０８  偏向コイル
１０９  検出器
１１０  画像制御部
１１１  画像表示用ＣＲＴ
１１２  試料ステージ
１１３  ステージ制御部
１１４  直流増幅器
１１５  イメージシフトコイル
２０１  アドレッシングパターン
２０２  測定パターン
２０３  クロスヘアカーソル
【図１】
2013164356.tif 000003
【図２】
2013164356.tif 000004
【図３】
2013164356.tif 000005
【図４】
2013164356.tif 000006
【図５】
2013164356.tif 000007
【図６】
2013164356.tif 000008
【図７】
2013164356.tif 000009
【図８】
2013164356.tif 000010
【図９】
2013164356.tif 000011
【図１０】
2013164356.tif 000012
【図１１】
2013164356.tif 000013