(57)【要約】【課題】コンタミネーションによる計測誤差を精度よく特定する。【解決手段】本実施形態に係る誤差評価方法は、パターンが形成された試料に設定される複数の領域それぞれを、電子線を用いてＮ回スキャンする工程と、領域それぞれについて、スキャンごとに、試料からの二次電子に基づいて、Ｎ個の画像を形成する工程と、領域それぞれについて、Ｎ個の画像それぞれから、領域に形成されたパターンの線幅を求める工程と、画像から求めた線幅の平均値を、それぞれの領域へのスキャンごとに求める工程と、を含む。【選択図】図５
2016114473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンが形成された試料に設定される複数の領域それぞれを、電子線を用いてＮ回スキャンする工程と、
前記領域それぞれについて、前記スキャンごとに、前記試料からの二次電子に基づいて、Ｎ個の画像を形成する工程と、
前記領域それぞれについて、Ｎ個の前記画像それぞれから、前記領域に形成されたパターンの線幅を求める工程と、
前記画像から求めた線幅の平均値を、それぞれの前記領域への前記スキャンごとに求める工程と、
を含む評価方法。
【請求項２】
前記スキャンごとの前記線幅の平均値の変化量に基づいて、前記スキャンによる計測誤差を特定する工程を更に含む請求項１に記載の評価方法。
【請求項３】
前記スキャンによる前記計測誤差を特定する工程では、前記スキャンの回数と、前記誤差との関係を示す関数に基づいて、前記計測誤差を特定する請求項２に記載の評価方法。
【請求項４】
前記試料に形成された前記パターンは、ライン・アンド・スペースパターンを含む請求項１乃至３のいずれか一項に記載の評価方法。
【請求項５】
コンピュータに、
パターンが形成された試料に設定される複数の領域それぞれを、電子線を用いてＮ回スキャンすることにより、前記領域それぞれについて、得られたＮ個の画像それぞれから、前記領域に形成されたパターンの線幅を求める手順と、
前記画像から求めた線幅の平均値を、それぞれの前記領域への前記スキャンごとに求める手順と、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、評価方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＥＭ(Scanning Electron Microscope)などに代表されるように、電子線を利用した電子顕微鏡を用いて、試料を観察すると、試料に入射する電子線の影響で、観察対象となる試料にコンタミネーションが付着する。コンタミネーションによる試料の汚染は、試料の周りに存在するハイドロカーボンが、電子線に引き寄せられ、試料の表面に堆積することにより引き起こされる。
【０００３】
このため、試料からの二次電子に基づいて観察画像を表現する電子顕微鏡では、試料に堆積したコンタミネーションによって、二次電子が遮られ、観察画像のコントラストが低下してしまうことがある。また、電子顕微鏡でライン・アンド・スペースパターンを観察した場合には、ラインパターンとスペースパターンの境界にコンタミネーションが堆積することで、ラインパターンの幅が見かけより大きくなってしまうこともある。
【０００４】
そこで、従来は、電子顕微鏡を用いて試料のパターンを測定する際に、当該パターンの測定の他に、別途コンタミネーションの影響を測るための計測も行っていた。しかしながら、同一の試料に対して、複数の計測を行うと、試料１つあたりの測定に時間を要し、結果的にスループットが低下するという問題が生じる。
【０００５】
また、試料を観察することにより得られる画像は、コンタミネーションの影響を大きく受けることにはなるが、試料のスキャン回数を増やすほど鮮明になる。このため、電子顕微鏡の画像を用いて、パターンの線幅などを正確に計測するためには、試料に実際に形成されたパターンの線幅と、画像に写るパターンの線幅との誤差が、スキャンの回数に応じてどのように変化するかを正確に把握する必要がある。
【０００６】
そこで、電子顕微鏡を用いて試料のパターンを正確に計測するための技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された電子顕微鏡では、観察対象となる試料への電子線の照射時間と、試料を観察した結果得られた画像に基づいて計測したパターンの線幅の変化との関係を示す近似曲線が特定される。そして、特定された近似曲線を利用して、電子線の照射時間が零のときのパターンの線幅が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３５０９３４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された電子顕微鏡では、近似曲線を用いることで、コンタミネーションによる誤差の影響を排除し、正確にパターンの線幅を計測することができる。しかしながら、試料の種類や、試料が置かれる雰囲気によっては、適当な近似曲線が得られない場合がある。この場合には、コンタミネーションによる誤差によって、正確にパターンの線幅等を計測することが困難になることが考えられる。
【０００９】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、計測時のスループットを向上するとともに、コンタミネーションによる計測誤差を精度よく特定することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本実施形態に係る誤差評価方法は、パターンが形成された試料に設定される複数の領域それぞれを、電子線を用いてＮ回スキャンする工程と、領域それぞれについて、スキャンごとに、試料からの二次電子に基づいて、Ｎ個の画像を形成する工程と、領域それぞれについて、Ｎ個の画像それぞれから、領域に形成されたパターンの線幅を求める工程と、画像から求めた線幅の平均値を、それぞれの領域へのスキャンごとに求める工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、試料に規定される複数の領域ごとに行われるスキャンごとに、パターンの線幅が求められ、スキャン回数に比例して変化する線幅の平均値に基づいて、計測誤差を特定することが可能となる。これにより、複雑な演算を行うことなく、短時間に、計測誤差を精度よく特定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る電子顕微鏡のブロック図である。
【図２】制御装置のブロック図である。
【図３】試料の平面図である。
【図４】試料の断面図である。
【図５】制御装置のＣＰＵが実行する一連の処理を示すフローチャートである。
【図６】矩形領域を模式的に示す図である。
【図７】矩形領域の観察画像を模式的に示す図である。
【図８】輝度の積算値を示すグラフである。
【図９】輝度の積算値の変化を示すグラフである。
【図１０】計測誤差とスキャン回数の関係を示す図である。
【図１１】各データ群に基づいて算出される計測誤差を模式的に示す図である。
【図１２】スキャン回数と平均誤差との関係を示す図である。
【図１３】変形例に係る矩形領域を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。説明には、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなるＸＹＺ座標系を適宜用いる。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る電子顕微鏡１０の概略構成を示すブロック図である。電子顕微鏡１０は、電子線を試料に照射することにより発生する二次電子を利用して、試料の観察画像を形成する走査型電子顕微鏡（SEM: Scanning Electron Microscope）である。
【００１５】
図１に示されるように、電子顕微鏡１０は、電子線を試料１２０に照射する照射装置２０、試料１２０が載置されるステージ装置５１、ステージ装置５１を収容する真空チャンバ５０、照射装置２０及びステージ装置５１を制御する制御系１００を備えている。
【００１６】
照射装置２０は、長手方向をＺ軸方向とする鏡筒２１と、鏡筒２１の内部上方から下方に向かって順番に配置される電子銃２２、コンデンサレンズ２３，２４、対物レンズ２５、走査コイル２６を備えている。また、鏡筒２１の内部には不図示のアパーチャなども配置されている。
【００１７】
鏡筒２１は、下方が開放された円筒状のケーシングである。鏡筒２１は、例えばステンレスからなり、接地されている。この鏡筒２１は、真空チャンバ５０の上方に設置され、真空チャンバ５０の内部に位置する部分は、その直径が下方（−Ｚ方向）に向かって小さくなるテーパー形状となっている。
【００１８】
電子銃２２は、鏡筒２１の内部上方に配置されている。電子銃２２は、例えば、熱陰極型の電子銃である。電子銃２２は、陰極と、陰極を包囲するように設けられるウェネルト電極と、陰極の下方に配置される陽極などから構成されている。電子銃２２は、高電圧が印加されると下方（図１における−Ｚ方向）へ電子線を射出する。
【００１９】
コンデンサレンズ２３は、環状のレンズである。コンデンサレンズ２３は、電子銃２２から射出され、下方に向かう電子線をコンデンサレンズ２４の上方で集束させる。電子線は、コンデンサレンズ２３を通過してから一旦集束した後に、コンデンサレンズ２４へ入射する。
【００２０】
コンデンサレンズ２４も、コンデンサレンズ２３と同様に、環状のレンズである。コンデンサレンズ２４は、コンデンサレンズ２３を通過した電子線を、対物レンズ２５の上方で集束させる。電子線は、コンデンサレンズ２４を通過した後に一旦集束した後に、対物レンズ２５へ入射する。上記コンデンサレンズ２３，２４は、電子線のスポット径の調整に用いられる。
【００２１】
対物レンズ２５は、環状のレンズであり、入射する電子線を、試料１２０の表面に集束させる。
【００２２】
走査コイル２６は、電子線をＸ軸方向及びＹ軸方向に偏向するためのコイルである。走査コイル２６による電子線の偏向量によって、試料１２０表面の観察領域が決まる。例えば、試料１２０の表面におけるＸ軸方向の偏向量がｄｆＸであり、Ｙ軸方向の偏向量がｄｆＹである場合には、観察領域は、Ｘ軸方向の大きさがｄｆＸ、Ｙ軸方向の大きさがｄｆＹの矩形領域となる。
【００２３】
真空チャンバ５０は、直方体状の中空部材であり上面には円形の開口が形成されている。上述した照射装置２０の鏡筒２１は、真空チャンバ５０の上面に形成された開口に挿入されている。
【００２４】
ステージ装置５１は、真空チャンバ５０の内部に配置されている。ステージ装置５１は、電子顕微鏡１０の観察対象となる試料１２０を、ほぼ水平に保持した状態で、少なくともＸＹ平面内で移動することが可能なステージである。
【００２５】
ステージ装置５１の近傍には、二次電子検出器２７が配置されている。二次電子検出器２７は、試料１２０に電子線が入射することにより生じる二次電子を検出する。そして、検出した二次電子の量に応じた信号を出力する。二次電子検出器２７としては、例えば、シンチレータと光電子増倍管を有するＥＴ検出器などが用いられる。
【００２６】
制御系１００は、照射装置２０及びステージ装置５１を制御するためのシステムである。この制御系１００は、制御装置１０１、高圧電源装置１０２、レンズ駆動装置１０３、ステージ駆動装置１０４を有している。
【００２７】
図２は、制御装置１０１のブロック図である。図２に示されるように、制御装置１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１ａ、主記憶部１０１ｂ、補助記憶部１０１ｃ、入力部１０１ｄ、表示部１０１ｅ、インタフェース部１０１ｆ、及び上記各部を接続するシステムバス１０１ｇを有するコンピュータである。
【００２８】
ＣＰＵ１０１ａは、補助記憶部１０１ｃに記憶されたプログラムを読み出して実行する。そして、プログラムに応じて、制御系１００を構成する機器を統括的に制御する。
【００２９】
主記憶部１０１ｂは、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリを有している。主記憶部１０１ｂは、ＣＰＵ１０１ａの作業領域として用いられる。
【００３０】
補助記憶部１０１ｃは、ＲＯＭ（Read Only Memory）、磁気ディスク、半導体メモリなどの不揮発性メモリを有している。補助記憶部１０１ｃは、ＣＰＵ１０１ａが実行するプログラム、及び各種パラメータなどを記憶している。また、ＣＰＵ１０１ａによる処理結果などを含む情報を順次記憶する。
【００３１】
入力部１０１ｄは、キーボードや、マウスなどのポインティングデバイスを有している。ユーザの指示は、入力部１０１ｄを介して入力され、システムバス１０１ｇを経由してＣＰＵ１０１ａに通知される。
【００３２】
表示部１０１ｅは、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示ユニットを有している。表示部１０１ｅは、例えば、電子顕微鏡１０のステータスや、二次電子検出器２７に基づいて生成された観察画像などを表示する。
【００３３】
インタフェース部１０１ｆは、ＬＡＮインタフェース、シリアルインタフェース、パラレルインタフェース、アナログインタフェースなどを備えている。高圧電源装置１０２、レンズ駆動装置１０３、ステージ駆動装置１０４、二次電子検出器２７は、インタフェース部１０１ｆを介して、制御装置１０１に接続される。
【００３４】
上述のように構成される制御装置１０１は、高圧電源装置１０２、レンズ駆動装置１０３、ステージ駆動装置１０４を統括的に制御する。
【００３５】
図１に戻り、高圧電源装置１０２は、制御装置１０１からの指示に基づいて、電子銃２２に電圧を印加する。これにより、電子銃２２から試料１２０へ向かって、電子線が射出される。
【００３６】
レンズ駆動装置１０３は、制御装置１０１の指示に基づいて、電子線に対するコンデンサレンズ２３，２４のパワー（屈折力）を制御して、電子線のスポット径や、焦点深度などを調整する。また。レンズ駆動装置１０３は、対物レンズ２５のパワーを制御して、電子線を試料１２０の上面に集束させる。そして、走査コイル２６を駆動して、試料１２０に入射する電子線をＸ軸方向及びＹ軸方向へ偏向させる。これにより、試料１２０に規定される観察領域内で、電子線による試料１２０のスキャンが行われる。
【００３７】
ステージ駆動装置１０４は、制御装置１０１の指示に基づいて、ステージ装置５１を駆動し、試料１２０の移動や位置決めなどを行う。
【００３８】
上述のように構成される電子顕微鏡１０では、入力部１０１ｄを介して、ユーザからの観察開始指令が制御装置１０１へ入力されると、制御装置１０１を構成するＣＰＵ１０１ａが、補助記憶部１０１ｃに記憶されたプログラムを読み出す。そして、ＣＰＵ１０１ａは、読みだしたプログラムに基づいて、試料１２０の観察を行う。
【００３９】
図３は、電子顕微鏡１０によって観察される試料１２０を示す平面図である。試料１２０は、例えば一辺の長さが６インチであり、上面には、例えばライン・アンド・スペースパターンが形成されている。なお、図３では、ライン・アンド・スペースパターンが模式的に示されているが、電子顕微鏡の観察対象となるライン幅は、ｎｍオーダーである。
【００４０】
図４は、試料１２０のＸＺ断面を示す図である。図４に示されるように、試料１２０は、基板１２１と、基板１２１に形成された金属パターン１２２から構成される。
【００４１】
例えば、基板１２１は、厚さ０．２５インチ程度の石英ガラスである。また、金属パターン１２２は、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形のパターンであり、厚さ１０００ｎｍ程度のクロムからなる。金属パターン１２２の線幅Ｄ１は、２００ｎｍ程度である。この金属パターン１２２は、ライン・アンド・スペースパターンを構成するラインパターンであり、間隔Ｄ２でＸ軸方向へ等間隔に配列されている。間隔Ｄ２は、例えば３０ｎｍ程度である。上述のように構成される試料１２０は、金属パターン１２２が形成された面が上面となった状態で、ステージ装置５１に載置される。
【００４２】
次に、ＣＰＵ１０１ａの動作について、図５に示されるフローチャートに基づいて説明する。図５のフローチャートに示される一連の処理は、試料１２０がステージ装置５１に載置され、ＣＰＵ１０１ａが、ユーザからの観察開始指令を受け付けることにより、実行される。
【００４３】
まず、ＣＰＵ１０１ａは、試料１２０がステージ装置５１に載置されると、図６に示されるように、試料１２０の上面に、例えば８つの矩形領域Ａ１〜Ａ８を規定する（ステップＳ１０１）。この矩形領域Ａ１〜Ａ８は、Ｘ軸方向の寸法がｄｆＸで、Ｙ軸方向の寸法がｄｆＹである。このため、矩形領域Ａ１〜Ａ８は、電子顕微鏡１０の観察領域と大きさが等しい。矩形領域Ａ１〜Ａ８は、任意の位置に規定することができるが、例えば、試料１２０のコーナー部分の近傍４か所と、試料１２０の中央部に４か所規定される。
【００４４】
次に、ＣＰＵ１０１ａは、ステージ駆動装置１０４を介して、ステージ装置５１を駆動し、試料１２０に規定された矩形領域Ａ１を、電子顕微鏡１０の観察領域に位置決めする（ステップＳ１０２）。これにより、電子線を用いて、矩形領域Ａ１のスキャンが可能となる。
【００４５】
次に、ＣＰＵ１０１ａは、矩形領域Ａ１のスキャンを行う（ステップＳ１０３）。具体的には、ＣＰＵ１０１ａは、高圧電源装置１０２を駆動して、電子銃２２に電圧を印加する。これにより、電子銃２２から電子線が射出される。照射装置２０の電子銃２２から電子線が射出されると、ＣＰＵ１０１ａは、レンズ駆動装置１０３を介して、コンデンサレンズ２３，２４、及び対物レンズ２５を駆動して、電子線をステージ装置５１に保持された試料１２０の表面に結像させる。次に、ＣＰＵ１０１ａは、走査コイル２６を駆動して、電子線による矩形領域Ａ１のスキャンを行う。
【００４６】
試料１２０のスキャンが行われている間は、試料１２０から生じる二次電子が順次二次電子検出器２７に入射する。これにより、二次電子検出器２７からは、入射する二次電子に応じた値の信号が、制御装置１０１へ出力される。
【００４７】
ＣＰＵ１０１ａは、二次電子検出器２７から出力される信号を、所定のサンプリングレートでサンプリングする。そして、データＤ１１として、時系列的に補助記憶部１０１ｃに記憶する。
【００４８】
ＣＰＵ１０１ａは、矩形領域Ａ１のスキャンを、例えば６４回実行する。これにより、矩形領域Ａ１について、データＤ１１〜Ｄ１６４が、補助記憶部１０１ｃに蓄積される。以下、データＤ１１〜Ｄ１６４を、データ群Ｄ１ともいう。
【００４９】
次に、ＣＰＵ１０１ａは、矩形領域のスキャンが終了すると、スキャンが終了していない矩形領域Ａ１〜Ａ８があるか否かを判断し（ステップＳ１０４）、すべての矩形領域Ａ１〜Ａ８のスキャンが終了していないと判断した場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１０２へ戻る。そして、ＣＰＵ１０１ａは、ステージ駆動装置１０４を介して、ステージ装置５１を駆動し、試料１２０に規定された矩形領域Ａ２〜Ａ８を、電子顕微鏡１０の観察領域に順次位置決めする。そして、矩形領域Ａ１のときと同様に、矩形領域Ａ２〜Ａ８のスキャンを行う。これにより、補助記憶部１０１ｃには、矩形領域Ａ１〜Ａ８をそれぞれスキャンすることにより得られたデータ群Ｄ１〜Ｄ８が蓄積される。
【００５０】
一方、ＣＰＵ１０１ａは、矩形領域Ａ１〜Ａ８のスキャンが終了すると（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、補助記憶部１０１ｃから、まず、矩形領域Ａ１についてのデータＤ１１〜Ｄ１６４を読み出す（ステップＳ１０５）。
【００５１】
そして、ＣＰＵ１０１ａは、データＤ１１に基づいて、矩形領域Ａ１の観察画像Ｐ１１を形成する（ステップＳ１０６）。この観察画像Ｐ１１は、Ｘ軸方向の数がＭｘでＹ軸方向の数がＭｙのマトリクス状に配列される画素からなる。ここで、観察画像を構成する画素を画素Ｐｘ（ｘ，ｙ）とし、画素Ｐｘ（ｘ，ｙ）の輝度を輝度Ｂ（ｘ，ｙ）とする。なお、ｘ及びｙは、観察画像におけるＸ座標及びＹ座標である。
【００５２】
図７は、矩形領域Ａ１の観察画像Ｐ１１を模式的に示す図である。試料１２０に入射した電子線は、基板１２１と金属パターン１２２の境界で散乱する。このため、図７に示されるように、観察画像Ｐ１１では、基板１２１と金属パターン１２２の境界が高輝度の画素によって示される。図７では、矢印に示されるＹ軸に平行な白いラインが形成された部分が、金属パターン１２２の外縁に相当する。
【００５３】
次に、ＣＰＵ１０１ａは、観察画像Ｐ１１を構成する画素について、Ｘ座標が等しい画素の輝度の積算値Ｉ（ｘ）を、ｙの値を１からＭｙまで変化させながら、次式（１）を用いて、Ｘ座標ごとに算出する（ステップＳ１０７）。
【００５４】
Ｉ（ｘ）＝Σ（Ｂ（ｘ，ｙ））
＝Ｂ（ｘ，１）＋Ｂ（ｘ，２）＋…＋Ｂ（ｘ，Ｍｙ）…（１）
図８は、輝度の積算値Ｉ（ｘ）を示すグラフである。図８に示されるように、Ｉ（ｘ）は、図７に示される白色のラインに相当する位置にピークが現れる。このため、Ｉ（ｘ）のピークからピークまでの距離ｄ１〜ｄ３をそれぞれ計測することで、金属パターン（ラインパターン）１２２の線幅ＬＷがわかる。しかしながら、図９に示されるように、Ｉ（ｘ）を示すグラフは、種々のノイズ成分を含む。このため、ピークの位置と金属パターン１２２の外縁の位置が必ず一致するとは限らない。そこで、ＣＰＵ１０１ａは、例えば収差などの影響や、ノイズの影響の少ない矩形領域Ａ１の中心に近いところに位置する金属パターン１２２の線幅ＬＷ１１を、Ｉ（ｘ）に基づいてｄ２と算出する（ステップＳ１０８）。
【００５５】
ＣＰＵ１０１ａは、データＤ１１について、金属パターン１２２の線幅ＬＷ１１を算出すると、同様にデータＤ１２〜Ｄ１６４について、線幅ＬＷ１２〜ＬＷ１６４を算出する（ステップＳ１０８）。これにより、データ群Ｄ１の６４のデータそれぞれについて、線幅ＬＷ１１〜ＬＷ１６４が算出される。
【００５６】
図１０は、線幅ＬＷ１ｎとスキャン回数ｎとの関係を示す図である。矩形領域Ａ１の観察画像Ｐ１１〜Ｐ１６４それぞれから算出された線幅ＬＷ１１〜ＬＷ１６４の大きさは、スキャン回数との相関が低く、スキャン回数ｎに対してほぼランダムな値となる。このため、矩形領域Ａ１のスキャンだけでは、コンタミネーションによる影響の度合いや傾向を判断するのは困難である。
【００５７】
次に、ＣＰＵ１０１ａは、すべての矩形領域Ａｎ（Ａ１〜Ａ８）についてのデータＤｎ１〜Ｄｎ６４の読み出しが終了したか否かを判断し（ステップＳ１０９）、読み出しが終了していないデータＤｎ１〜Ｄｎ６４がある場合には（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、ステップＳ１０５へ戻る。そして、ＣＰＵ１０１ａは、データＤ１１について、金属パターン１２２の線幅ＬＷ１１〜ＬＷ１６４を算出したときと同様に、順次、データＤ２１〜Ｄ２６４についての線幅ＬＷ２１〜ＬＷ２６４、データＤ３１〜Ｄ３６４についての線幅ＬＷ３１〜ＬＷ３６４、データＤ４１〜Ｄ４６４についての線幅ＬＷ４１〜ＬＷ４６４、データＤ５１〜Ｄ５６４についての線幅ＬＷ５１〜ＬＷ５６４、データＤ６１〜Ｄ６６４についての線幅ＬＷ６１〜ＬＷ６６４、データＤ７１〜Ｄ７６４についての線幅ＬＷ７１〜ＬＷ７６４、データＤ８１〜Ｄ８６４についての線幅ＬＷ８１〜ＬＷ８６４、を算出する（ステップＳ１０８）。
【００５８】
図１１は、各データ群Ｄ１〜Ｄ８について算出される線幅ＬＷ１ｎ〜ＬＷ８ｎを模式的に示す図である。図１１に示されるように、ステップＳ１０５〜ステップＳ１０８までの処理が繰返し実行されることで、矩形領域Ａ１〜Ａ８ごとに金属パターン１２２の線幅ＬＷ１ｎ〜ＬＷ８ｎが算出される。
【００５９】
ＣＰＵ１０１ａは、すべての矩形領域Ａｎ（Ａ１〜Ａ８）についてのデータＤｎ１〜Ｄｎ６４の読み出しが終了したと判断すると（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、各線幅ＬＷ１ｎ〜ＬＷ８ｎについて、スキャン回数ｎ（１〜６４）ごとの平均線幅ＬＷＡｎ（ＬＷＡ１〜ＬＷＡ６４）を算出する（ステップＳ１１０）。具体的には、ＣＰＵ１０１ａは、次式（２）を用いて、平均線幅ＬＷＡ１〜ＬＷＡ６４を算出する。
【００６０】
ＬＷＡｎ＝ＬＷ１ｎ＋ＬＷ２ｎ＋ＬＷ３ｎ＋…＋ＬＷ８ｎ…（２）
（ｎ＝１，２…６４）
次に、ＣＰＵ１０１ａは、図１２に示されるように、算出した平均線幅ＬＷＡｎを、横軸をスキャン回数ｎとする座標上にプロットする。そして、ＣＰＵ１０１ａは、プロットした点によって規定される線と一致する関数ｆ（ｎ）を算出する（ステップＳ１１１）。この関数ｆ（ｎ）は、スキャン回数ｎに応じた平均線幅を示すものである。このため、例えば、まず、関数ｆ（ｎ）にスキャン回数１と６４を代入して、１回目のスキャンにおける平均線幅ＬＷＡ１の値ｆ（１）と、６４回目のスキャンにおける平均線幅ＬＷＡ６４の値ｆ（６４）算出する。次に、値ｆ（６４）から値ｆ（１）を減じ、これを６３（＝６４−１）で除することで、１回のスキャンによって生じるコンタミネーションの影響を特定することができる。また、関数ｆ（ｎ）の形状からコンタミネーションによる影響の傾向を把握することができる。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態では、試料１２０に規定された矩形領域Ａ１〜Ａ８それぞれについて、複数回（例えば６４回）のスキャンが行われる。そして、このスキャンの結果に基づいて、各矩形領域Ａｎ（Ａ１〜Ａ８）それぞれについて、６４枚の観察画像Ｐｎ１〜Ｐｎ６４が形成される。次に、矩形領域Ａｎ（Ａ１〜Ａ８）ごとに、スキャン回数ｎ（１〜６４）に対応した線幅ＬＷｎ１〜ＬＷｎ６４が算出される。そして、スキャン回数ｎに対する線幅ＬＷｎ１〜ＬＷｎ６４それぞれから、スキャン回数ごとの平均線幅ＬＷＡ１〜ＬＷＡ６４が算出される。この平均線幅ＬＷＡｎ（ＬＷＡ１〜ＬＷＡ６４）は、スキャン回数ｎにほぼ比例した値になる。そのため、スキャン回数ｎと平均線幅ＬＷＡｎとによって規定される点を通る線に一致する関数ｆ（ｎ）を求めることにより、例えば、１回のスキャンによって生じるコンタミネーションの影響などを特定することが可能となる。これにより、試料１２０に形成されたパターンの線幅を計測したときの計測誤差を算出することが可能となる。
【００６２】
上記実施形態では、試料１２０に対して、図５に示されるステップＳ１０１〜Ｓ１１１までの処理を施す場合について説明した。これに限らず、試料１２０について、予め、領域Ａ１〜Ａ８について、線幅計測が予め行われている場合には、当該線幅計測におけるデータを用いて、ステップＳ１０５〜Ｓ１１１までの処理を実行することで、１回のスキャンによって生じるコンタミネーションの影響を特定することができる。そのため、試料１２０について、予め何らかの計測が行われている場合には、コンタミネーションの影響を測るために、あえて再度の試料１２０のスキャンを行う必要がなく、スループットを向上を図ることが可能となる。
【００６３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、金属パターン１２２の線幅、つまり、ライン・アンド・スペースパターンのうちのラインパターンの線幅を計測する場合について説明した。これに限らず、金属パターン１２２相互間の距離、すなわち、スペースパターンの線幅を計測することとしてもよい。
【００６４】
上記実施形態では、図６に示されるように、試料１２０の上面に８つの矩形領域Ａ１〜Ａ８を規定する場合について説明した。これに限らず、試料１２０の上面には、９つ以上の複数の矩形領域が規定されていてもよい。
【００６５】
また、試料１２０に規定される矩形領域の位置は任意に決定することができる。例えば、図１３に示されるように、矩形領域ＸをＸ軸方向及びＹ軸方向へ数センチ間隔で規定することとしてもよい。
【００６６】
上記実施形態では、矩形領域Ａ１〜Ａ８それぞれを６４回スキャンする場合について説明した。これに限らず、矩形領域Ａ１〜Ａ８をスキャンする回数は任意である。各矩形領域Ａ１〜Ａ８それぞれを、６４回以上スキャンすることによって、十分な精度で計測誤差を算出することができるが、６４回のスキャンによっても必要かつ十分な精度で、計測誤差を算出することができる。
【００６７】
上記実施形態では、輝度の積算値Ｉ（ｘ）のピークからピークまでの距離ｄ１〜ｄ３をそれぞれ計測することで、金属パターン１２２の線幅を求めることとした。これに限らず、ソーベルフィルタを用いて、観察画像から金属パターン１２２と基板１２１との境界を示すエッジを求め、求めたエッジ間の距離を計測することで、金属パターン１２２の線幅を求めることとしてもよい。
【００６８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６９】
１０  電子顕微鏡
２０  照射装置
２１  鏡筒
２２  電子銃
２３，２４  コンデンサレンズ
２５  対物レンズ
２６  走査コイル
２７  二次電子検出器
５０  真空チャンバ
５１  ステージ装置
１００  制御系
１０１  制御装置
１０１ａ  ＣＰＵ
１０１ｂ  主記憶部
１０１ｃ  補助記憶部
１０１ｄ  入力部
１０１ｅ  表示部
１０１ｆ  インタフェース部
１０１ｇ  システムバス
１０２  高圧電源装置
１０３  レンズ駆動装置
１０４  ステージ駆動装置
１２０  試料
１２１  基板
１２２  金属パターン
Ａ１〜Ａ８  矩形領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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