荷電粒子線装置
【課題】
倍率色収差の影響を考慮し、精度を落とすことなく色収差の測定およびに補正にかかる時間を短縮することができる荷電粒子ビーム装置を提供する。
【解決手段】
色収差を補正する収差補正器を備えた荷電粒子線装置において、倍率色収差量と色収差量とを所定の閾値以下となるまで、夫々の収差を補正する制御部を備え、倍率色収差量の閾値を、測定した色収差量を元に設定又は更新する。
倍率色収差の影響を考慮し、精度を落とすことなく色収差の測定およびに補正にかかる時間を短縮することができる荷電粒子ビーム装置を提供する。
【解決手段】
色収差を補正する収差補正器を備えた荷電粒子線装置において、倍率色収差量と色収差量とを所定の閾値以下となるまで、夫々の収差を補正する制御部を備え、倍率色収差量の閾値を、測定した色収差量を元に設定又は更新する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビームを試料に対して走査照射して、この試料からの二次荷電粒子または反射荷電粒子または透過荷電粒子を取得する荷電粒子線装置に関し、色収差を補正する色収差補正器を備えた、荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの電子顕微鏡をはじめとする荷電粒子線装置では、荷電粒子ビームを集束するため電場若しくは磁場を用いたレンズが必ず使用される。電場若しくは磁場レンズでは、各種収差が不可避的に発生する。したがって、縮小率を高くして荷電粒子ビーム線を絞ろうとしても、収差が大きくてはスポット径を小さくできず、微細構造の観察や寸法測定精度の向上ができない。
【０００３】
荷電粒子線装置では、分解能を向上するために、収差補正器の導入が進められている。この収差補正器は、通常、多段に設置された多極子レンズにより構成され、多極子レンズ内に電場ないし磁場を発生することにより、内部を通過する荷電粒子線に含まれる収差を除去する。
【０００４】
この収差補正器に関しては、例えば、以下の非特許文献１に開示されているもののように、多極子レンズを４段用いたものがある。
【０００５】
荷電粒子線装置では加速電圧が完全に一定でなくエネルギー幅をもつことによって発生する収差がある。この収差の代表的なものとして、色収差と倍率色収差がある。色収差はエネルギーの違いによるフォーカスのズレとして現れるもので、試料に荷電粒子ビームを垂直に入射させた場合、加速電圧を変更すると垂直方向の集束位置が変化する。倍率色収差は、エネルギーの違いによる倍率のズレで、試料に荷電粒子ビームを入射させた場合、加速電圧を変更すると水平方向に集束位置が移動する。非特許文献１の収差補正器においては、色収差が補正される。また、倍率色収差に関しては主にレンズのアライメントのズレや傾きが原因であり、一般的にビームの偏向などの方法によって補正されている。しかしながら非特許文献１のレンズでは電場と磁場の４極子を重畳する部分があり、電場と磁場の４極子の軸は必ずしも一致しないため、単純に軸をあわせることができない状況がある。なお、ここでは加速電圧とは電子源への印加電圧を指すものとしＶaccで表す。別途試料への入射電圧はＥで表し、リターディング電圧がかけられていない場合はＶacc＝Ｅとなる。
【０００６】
荷電粒子線装置の色収差を検出し、これを補正する技術としては、例えば、以下の特許文献１に開示されている技術がある。この技術は、加速電圧Ｖaccを現在値から±ΔＥ変えて複数の画像を取得し、各画像データのそれぞれに対してフーリエ変換を施し、画像データからビームプロファイルデータを取得している。そして、このビームプロファイルデータに基づいて、色収差量を求め、求められた色収差量に応じて収差補正器を動作させて、色収差を除去している。
【０００７】
荷電粒子線装置において、複数の収差を検出し、これらを補正する技術として、特許文献２に開示されている技術がある。ここでは、軸ズレ、色収差、幾何収差など異なる種類の複数の収差について、これらの補正を行う手順を開示している。この技術では、軸ずれ量と色収差量毎に閾値を設け、それぞれの閾値よりも求めた軸ずれ量、色収差量が小さくなった時点で、処理を完了することでそれぞれの収差を補正している。
荷電粒子線装置の倍率色収差を検出し、これを補正する技術としては、例えば、以下の特許文献３に開示されている技術がある。この技術は、加速電圧を現在値から変化させた場合の軸ずれにともなう移動を補正するようにしてある。しかし、色収差の補正については何ら開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１１４３０３号公報
【特許文献２】特開２００６−１１４３０４号公報
【特許文献３】特開２００８−１８１７７８号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Nuclear Instruments and Methods in Physics Research 、 A363(1995)、 第316〜325頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の方法で色収差を求める場合、倍率色収差について考慮した補正を行っていないため、倍率色収差のために想定通りの分解能にならない課題がある。また、色収差測定では倍率色収差量が大きい場合、色収差量が正しく判定できず色収差補正自体ができなくなる課題もある。また、特許文献１に特許文献３の処理を加えた場合若しくは特許文献２の処理の場合では、色収差と倍率色収差を独立した補正として単独で行うことになるが両者を最適化した処理でないため、最高分解能に達するための収差測定と補正の繰り返し数が増大し、収差補正に時間がかかるという課題がある。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題に着目し、精度を落とすことなく色収差測定にかかる時間を短縮することができる荷電粒子線装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、試料を載置する試料ステージと、試料ステージに載置された試料に一次荷電粒子線を走査し、該一次荷電粒子線の収差を補正する収差補正器を備えた照射光学系と、 該一次荷電粒子線の走査により発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、検出器により検出された該二次荷電粒子の信号を画像処理して画像を形成し、該画像から倍率色収差と色収差を測定し、測定された収差に基づき、収差を補正するよう照射光学系を制御する制御部と、倍率色収差の補正の終了の可否を判定する閾値を格納する記憶部を備え、制御部は、測定された色収差を元に閾値を設定する荷電粒子線装置、に関する。 このような制御部を備えることで、色収差を元に倍率色収差の閾値を設定することができる。
【００１３】
また、本発明は、試料を載置する試料ステージと、試料ステージに載置された試料に一次荷電粒子線を走査し、該一次荷電粒子線の収差を補正する収差補正器を備えた照射光学系と、該一次荷電粒子線の走査により発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、検出器により検出された該二次荷電粒子の信号を画像処理して画像を形成し、該画像から倍率色収差と色収差を測定し、測定された収差に基づき、収差を補正するよう照射光学系の制御を行う制御部と、倍率色収差の補正の終了の可否を判定する第１の閾値と、色収差補正の補正の終了の可否を判定する第２の閾値を格納する記憶部を備え、制御部は、測定された倍率色収差が第１の閾値以下となるまで倍率色収差の補正を行うよう照射光学系を制御し、測定された倍率色収差が第１の閾値以下となった後、色収差の補正の可否の判定を行い、測定された色収差が第２の閾値以下の条件を満たさない場合には、色収差の補正を行うよう照射光学系を制御し、第１の閾値を第１の閾値より小さい第３の閾値に変更し、倍率色収差の測定を行い、測定された倍率色収差が第３の閾値以下となるまで倍率色収差の補正を行うよう照射光学系を制御する荷電粒子線装置、に関する。 このような制御部を備えることで、倍率色収差補正と色収差補正とを従来よりも高速に行うことができる。
【００１４】
また、本発明は、試料を載置する試料ステージと、試料ステージに載置された試料に一次荷電粒子線を走査し、該一次荷電粒子線の収差を補正する収差補正器を備えた照射光学系と、該一次荷電粒子線の走査により発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、検出器により検出された該二次荷電粒子の信号を画像処理して画像を形成し、該画像から色収差を算出する制御部を備え、制御部は、該一次荷電粒子線の該試料の表面に対するエネルギーを制御し、異なるエネルギー毎に画像を取得し、該画像の少なくとも異なる２つの方向に対し、デフォーカス量を算出し、該エネルギーと該デフォーカス量との関係から色収差を算出することを特徴とする荷電粒子線装置。このような制御部を備えることで、色収差の補正を自動化することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、色収差補正の程度に応じて倍率色収差補正量の閾値を決定するため、段階毎に適切な補正手順を踏むことができ、色収差補正ならびに倍率色収差補正を最終的に高い精度で高速に補正することができる。このため、試料に与えるダメージを少なくしたり、半導体計測装置ではスループットを向上させることができる。また、自動的に収差を補正することができるので、従来の手動補正よりも操作者への負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を応用した走査電子顕微鏡の概略構成図である。
【図２】本発明による収差補正器調整のフローチャートである。
【図３】本発明による倍率色収差量閾値設定のフローチャートである。
【図４】本発明による色収差測定のフローチャートである。
【図５】加速電圧変更に伴うデフォーカス量変化図である。
【図６】本発明によるデフォーカス量測定のフローチャートである。
【図７】微分フィルタの例である。
【図８】励磁量変更に伴う鮮鋭度変化図である。
【図９】イメージシフトを伴うデフォーカス量測定のフローチャートである。
【図１０】画像切り出しを行うデフォーカス量測定のフローチャートである。
【図１１】本発明による収差補正器調整のフローチャートである。
【図１２】本発明による色収差、倍率色収差測定のフローチャートである。
【図１３】本発明に対する比較例である。
【図１４】本発明の効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施形態として、本発明を走査電子顕微鏡に応用した例を説明する。他の電子線応用装置や陽子やイオンなど他の荷電粒子線装置についてもレンズや収差補正器の構成はその種類に応じて変わるが、本実施例と基本的に同一の手法が適用できる。その場合においては、以下の文章の電子を荷電粒子と置き換えればよい。また、本願明細書で説明する収差補正器は色収差と倍率色収差を補正するものである。なお、色収差と記載した場合には、軸上色収差のことを指し、倍率色収差と異なる収差であるものとする。
【実施例１】
【００１８】
図１に本発明の実施例の一つである走査電子顕微鏡の概略構成を示す。本実施例の走査電子顕微鏡は、大まかに、電子線を試料上に照射ないし走査させるＳＥＭカラム１０１、試料ステージが格納される試料室１０２、ＳＥＭカラム１０１や試料室１０２の各構成部品を制御するための制御ユニット１０３等により構成されている。制御ユニット１０３には、更に、所定の情報を格納するための記憶部７６や取得画像を表示するモニタ７７、装置と装置ユーザとのマン・マシンインタフェースとなる操作卓７８が接続されている。操作卓は、例えば、キーボードやマウスなどの情報入力手段により構成される。
【００１９】
はじめに、ＳＥＭカラム１０１内部の構成要素について説明する。ショットキー電子源１はタングステンの単結晶に、酸素とジルコニウムなどを拡散させショットキー効果を利用する電子源で、その近傍にサプレッサー電極２、引き出し電極３が設けられる。ショットキー電子源１を加熱し、引き出し電極３との間に＋２ＫＶ程度の電圧を印加することにより、ショットキー電子を放出させる。サプレッサー電極２には負電圧が印加されショットキー電子源１の先端以外からの電子放出を抑制する。引き出し電極３の穴を出た電子は第１陽極４、第２陽極５で形成される静電レンズにより加速、集束された電子は、光軸６０に沿って後段の構成要素へ入射する。電子ビームは第１コンデンサーレンズ６で集束され、可動絞り９にてビーム電流を制限され、第２コンデンサーレンズ７および偏向器８を通り、収差補正器１０に入射する。偏向器８は、コンデンサーレンズ７の軸と収差補正器１０の軸が一致するように調節される。本実施例では４極−８極子系の収差補正器１０を例に説明する。
【００２０】
収差補正器１０の各段で４極子、８極子を形成するがこれには１２極の電極（磁極を兼ねてもよい）を用いると、４極子、８極子のほか、２極子、６極子、１２極子も形成可能で電極、磁極の組み立て誤差、磁極材料の不均一性により生じる場の歪みを電気的に補正するためにそれらを使用する。収差補正器１０により対物レンズ１７と相殺する色収差、球面収差を与えられた電子ビームは、対物アライナ１２によって対物レンズ軸を通るように偏向され、対物レンズ１７にて試料１８上に集束し、そのスポットは走査偏向器１５にて試料上を走査される。
【００２１】
試料室１０２内部には、試料１８を載置する試料載置面を備えた試料ステージ８０が格納されている。電子線照射により発生する２次電子は、対物レンズ１７を抜けて、反射板７２に当たり電子を発生させる。発生した電子は、２次電子検出器７３で検出されるが、ＥｘＢ偏向器７１により、反射板７２に２次電子の当たる位置を調整することもできる。検出された２次電子信号は、走査と同期した輝度信号として制御コンピュータ３０に取り込まれる。制御コンピュータ３０は、取り込んだ輝度信号情報に対して適当な処理を行い、モニタ７７上にＳＥＭ画像として表示される。検出器はここでは１つしか図示していないが、反射電子や２次電子のエネルギーや角度分布を選別して画像取得できるように、複数配置することもできる。ＥｘＢ偏向器７１により直接２次電子検出器７３に２次電子を集める、あるいは中心に穴のあいた同軸円板状の２次電子検出器を光軸６０上に配置すれば反射板７２は必ずしも必要ではない。
【００２２】
制御ユニット１０３は、電子銃電源２０、制御電圧源２１、加速電圧源２２、第１コンデンサーレンズ電源２３、第２コンデンサーレンズ電源２４、偏向コイル電源２５、収差補正器電源２６、走査コイル電源２７、対物レンズ電源２８、リターディング電源２９、可動絞り微動機構３１、非点補正コイル電源３２、対物アライナ電源３３、２次電子検出器電源７４、ＥｘＢ偏向器電源７５、試料ステージ制御機構８１等により構成され、それぞれＳＥＭカラム内の対応する構成要素と、信号伝送路や電気配線等で接続されている。
【００２３】
色収差測定について、まず全体の流れを図２に示すフローチャートで説明し、次に個別処理の詳細を図３から図８を用いて説明する。
【００２４】
全体の流れについて図２で説明する。開始時点は、軸調整等は行われておりＳＥＭ像が取得可能な状態とする。また、対物レンズ１７に対する軸調整は適宜行うものとする。目標分解能や色収差の終了条件はあらかじめ設定されているものとする。
【００２５】
（Ｓ１０）：倍率色収差量の閾値を設定する。ここで、倍率色収差量とは、倍率色収差を定量的に数値化した量である。具体例は後に説明するが、これは色収差測定に必要な倍率色収差量の許容値である。閾値の設定は制御コンピュータ３０で計算され、閾値の値は記憶部７６に保存される。
【００２６】
（Ｓ１１）：制御コンピュータ３０は、倍率色収差量を測定する。測定された倍率色収差量は記憶部７６などに保存される。
【００２７】
（Ｓ１２）：制御コンピュータ３０は、ステップ（Ｓ１１）で測定された倍率色収差量がステップ（Ｓ１０）で設定された閾値以下かを判定する。閾値以下であった場合はステップ（Ｓ１４）に進み、閾値以下の条件を満たさなかった場合はステップ（Ｓ１３）に進む。
【００２８】
（Ｓ１３）：制御コンピュータ３０は、倍率色収差を補正する。倍率色収差は偏向器８を調整しても補正可能であるが、色収差補正時に発生する新たな倍率色収差は収差補正器１０が原因であるため、収差補正器１０中の２極子場を重畳することで補正できる。２極子場の位相と大きさは倍率色収差の位相と大きさに１対１で対応しており、あらかじめ倍率色収差補正用のテーブルを作成しておき、そのテーブルに基づいて倍率色収差の補正制御を行うようにしておくと効率よく収差補正器１０で倍率色収差を補正できる。
【００２９】
（Ｓ１４）：制御コンピュータ３０は、色収差量を測定する。ここで、色収差量とは、色収差を定量的に数値化した量である。測定された色収差量は記憶部７６などに保存される。なお、色収差の測定は後述する方法により倍率色収差と同時に測定可能であるため、ステップ（Ｓ１１）の処理であらかじめ色収差量の測定を行うと本ステップ（Ｓ１４）を行ったとみなして、このステップを省略することもできる。
【００３０】
（Ｓ１５）：制御コンピュータ３０は、ステップ（Ｓ１４）で測定された色収差量があらかじめ設定された条件、つまり所定の閾値を満たすかを判定する。条件を満たせば（閾値以下であれば）終了し、満たさない場合（閾値以下でない場合）はステップ（Ｓ１６）に進む。
【００３１】
（Ｓ１６）：制御コンピュータ３０は、色収差を補正する。色収差補正は収差補正器１０中の電場４極子と磁場４極子の値を変えることで補正できる。詳細については非特許文献１に記載されている。色収差補正量と電圧、電流との関係はあらかじめテーブルを作成しておき、そのテーブルに基づいて色収差の補正制御を行うようにしておくと効率よく補正できる。そして、色収差を補正した後、再度Ｓ１０の倍率色収差の補正閾値の設定を行い、Ｓ１１以降のフローを繰り返す。
以上、（Ｓ１０）から（Ｓ１６）の工程を図２に示すフローチャートのように繰り返すことで倍率色収差と色収差の収差補正が行われるこのように、倍率色収差補正と色収差補正とを行い、色収差補正を行った後に、再度倍率色収差補正の閾値の設定を行うことで、倍率色収差補正と色収差補正とを効率的に行うことができる。この点についての詳細は後述する。
【００３２】
次に上で示した全体の中から個別処理である倍率色収差量の閾値設定（Ｓ１０）について図３のフローチャートを用いて説明する。図３のフローは図２中のステップ（Ｓ１０）処理を詳細に示したものである。
【００３３】
（Ｓ２０）：まず、制御コンピュータ３０は、色収差測定結果（Ｃｃ測定結果）があるかを判定する。装置の動作開始直後やワーキングディスタンスや加速電圧など光学系を変更後のように、色収差測定がない場合および色収差測定を長時間行わなかった場合は色収差測定結果がないと判断しステップ（Ｓ２１）に進み、色収差測定結果ある場合（例えば、図２のＳ１６からＳ１０にフローが流れた場合）はステップ（Ｓ２２）に進む。
【００３４】
（Ｓ２１）：制御コンピュータ３０が（Ｓ２０）でＮｏと判定した場合には、制御コンピュータ３０は、光学系の光学条件に対してあらかじめ決めておいた値あるいは、同一光学系の光学条件の過去に使用された値などの初期値となる記憶部７６に格納されたデータから色収差量の目標値（初期値）をロードする。
【００３５】
以下、（Ｓ２２）〜（Ｓ２４）では、倍率色収差の判定閾値を決定するフローについて、説明する。本発明においては、図３が特徴的なフローであるため、これらのステップについて詳細に説明する。収差補正では補正のステップとして、現在値から５０％補正や８０％補正といった形で段階的に補正したり、段階的に補正する場合であっても補正結果は目標値±ｎ％といった形でばらつきが発生したりする。そして、一度、色収差の補正を行うと、色収差と倍率色収差は互いに独立に補正可能な収差ではないため倍率色収差量も変動し、Ｓ１２の閾値を大きく上回る収差が発生する場合があり、さらに、Ｓ１３、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３のフローを繰り返さなくてはＳ１２の判定をパスしない場合がある。そのため、初期値から１、２回程度、色収差補正を行った後の色収差量がそれほど小さくない段階（比較的初期の段階）では、倍率収差補正の精度についても、それほど高い精度が必要ないことを発明者は見出した。そこで、比較的初期の段階では、最終的に目標とする倍率色収差の閾値よりも大きい閾値を設定し、徐々にその目標とする閾値に近づけるように閾値を下げることで、色収差があまり補正されていない段階での高精度な倍率色収差の補正フローを省略することにした。これにより、補正の繰り返し回数が削減でき、色収差補正ならびに倍率色収差補正を最終的に高い精度で高速に補正することができる。詳細については以下で説明する。
【００３６】
（Ｓ２２）：色収制御コンピュータ３０は、差測定精度（Ｃｃ測定精度）を計算する。これは現在の色収差測定の精度がどの程度かを計算するものである。先に、説明したとおり、色収差補正の補正状況によって色収差測定のための光学系の精度は変化する。そして、色収差の補正は一度で完全に補正する手法ではなく、徐々に目標とする閾値まで数回補正を繰り返しながら補正を行う手法である。つまり、装置側では、次に補正される色収差は、必ずしも目標閾値以下を狙って補正するとは限らず、初期の段階では、ある程度の色収差が残ることを前提に色収差補正を行う。そのため、次に行われる色収差補正の色収差量に応じた、倍率色収差の閾値を設定することで、無駄な倍率色収差の補正を省略することができる。例えば、前の色収差補正で、それほど高精度な色収差補正を行わない場合には、次回の色収差の測定精度もそれほど高い精度でなくても高精度な色収差測定が行えるので、倍率色収差の閾値についても、予め高精度な閾値を設定する必要がない。そこで、Ｓ２２では、次に補正する倍率色収差量のＳ１２の閾値を決定するために、次回の色収差補正の目標値に対して、どの程度の閾値があれば、正確な色収差を測定することができるのかという目安となる、色収差測定精度値を求める。色収差測定精度値は例えば
Ｃpre×（１−Ｃｑ＋Ｃｑ×ｋ）ｈ・・・・・・・[数１]
を精度値として算出できる。
Ｃpreは過去の色収差測定値、Ｃｑは過去の色収差測定値に対して今回どの程度の補正を行うかという補正割合（＜＝１） 、k補正後ばらつき（＜１）、h有効精度（＜１、目安として０．１）である。例えば、補正割合を０．５、補正後のばらつきｋを無視し、有効精度を０．１とした場合には、この精度値は０．０５×Ｃpreとなる。
【００３７】
（Ｓ２３）：色収差測定精度値を求めた後、この精度値に対する測定パラメータの許容測定誤差△ｆを計算する。例えば、後述する方法の色収差測定において、測定時の加速電圧のふり幅を仮に±ΔＥとしその２点間を直線近似して色収差測定を行った場合、色収差測定精度は（Δｆ/ΔＥ）×Ｅとなる。(Ｅはランディングエネルギー、Δｆは許容測定誤差)。つまり、Ｓ２２で導出した色収差測定精度は、許容測定誤差Δｆと加速電圧のふり幅ΔＥとランディングエネルギーＥに依存する。そして、加速電圧のふり幅ΔｆとランディングエネルギーＥは予め決められた値であるため、これらの数値から許容測定誤差Δｆは、算出できる。ここでＥ＝３ｋＶで色収差測定精度を0.1ｍｍとした場合、ΔＥを１０Ｖとして測定するならば、△ｆ＝（１０／３０００）×０．１＝３３３ｎｍとなり、許容測定誤差を３３３ｎｍ内に抑える必要があることが算出される。
【００３８】
（Ｓ２４）：制御コンピュータ３０は、倍率色収差閾値を決定する。色収差測定精度に対する許容測定誤差Δfから倍率色収差に必要な閾値を計算する。このときのスポット径の変化はΔf×α（αはビームの開き角）で表され、Δf×αに対して倍率色収差が小さい必要がある。先ほどの例でα＝１０ｍｒａｄとすると、３３３ｎｍ×１０＾−２＝３．３ｎｍとなり、この値が倍率色収差量の閾値となる。そして、制御コンピュータ３０は、この数値を、Ｓ１２を判定するための閾値として設定し、過去の倍率色収差の判定を行った閾値は、今回求められた閾値に更新される。つまり、上記の数１の過去の色収差測定値、補正割合が分かれば、次に設定すべき倍率色収差の閾値を求めることができ、色収差補正を行う度に、この更新作業を行う。また、Ｓ２１を経由した場合には、制御コンピュータ３０は、ロードされた目標値（初期値）を倍率色収差の閾値として設定する。 なお、倍率色収差の閾値は取得されたＳＥＭ画像のＸ方向、Ｙ方向のそれぞれについて満たしていれば良く、それぞれについて、閾値を決定する。
【００３９】
以上で倍率色収差の閾値決定、更新のフローを示したが、Ｓ２３で加速電圧のふり幅ΔＥの値は任意に設定できるため、この値を大きくすると、測定精度値に対する測定許容値を大きくできるが、倍率色収差による軸ずれや像移動への影響が大きくなる。これについて測定精度維持と高速化の両立のために、許容値の計算段階および閾値決定ではΔＥを数Ｖずつ変えた数種類のパターンについて計算しておき、図２のＳ１２において現在の倍率色収差を考慮してそれぞれのパターンで、ΔＥが小さくて倍率色収差補正の必要性が最も少ないΔＥの条件を用いて算出された閾値を選択するようにプログラムを組むことで、さらに効率的にＳ１３のループを最小限の回数に抑えることもできる。
【００４０】
上記方法では、あらかじめ加速電圧のふり幅ΔＥを設定しておき補正閾値を算出、設定、測定値とこの設定閾値との大小を判定する方法を示したが、倍率色収差補正をスキップするために、Ｓ２３ではΔＥは加速電圧の１％以内といった範囲で可変にしておき、倍率色収差測定後にこの閾値を算出、設定する方法もある。この場合Ｓ２４において補正閾値はΔＥの関数として表すことができる。得られた関数から、図２のＳ１２において、ΔＥを閾値内で倍率色収差補正を必要としない値に選択できる。こうすることで、Ｓ１３のステップを省略することができ、色収差補正前もしくはΔＥが大きくなり過ぎない範囲で、倍率色収差を補正することなく、測定の精度維持と高速化が両立可能となる。
【００４１】
次に、倍率色収差測定について説明する。倍率色収差測定にはいろいろな測定方法あるが、ここでは本質でないため一例の概略だけ説明する。倍率色収差測定では、加速電圧をΔＥだけ変えた画像と変えない画像を取得し、両者の画像の移動量ΔｘからΔｘ/ΔＥとして倍率色収差量が測定できる。なお、移動量は、ＳＥＭ画像のＸ方向とＹ方向でそれぞれ独立に測定される。画像の移動量の算出方法は相関法など公知の技術が利用可能である。なお、色収差測定についても、いろいろな測定方法があるが、次で説明する測定法は、新規かつ有用なものであるため、独立した発明であり次の段落で詳細に説明する。
【００４２】
次に、図２フロー中の色収差測定について図４を用いて説明する。図４のフローは図２中のＳ１４を詳細に示したものである。
【００４３】
（Ｓ３０）：制御コンピュータ３０は、加速電圧Ｖaccを基準電圧Ｖ０から−△Ｅ変化させる。基準電圧とはもともと設定してある加速電圧のことである。また、ΔＥは予め設定された値である。
【００４４】
（Ｓ３１）：制御コンピュータ３０は、まず、色収差測定に必要な、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれについてデフォーカス量を測定する。デフォーカス量とそのデフォーカス量を求めた加速電圧の条件は記憶部などに保存される。デフォーカス量の測定の詳細については後述する。
【００４５】
（Ｓ３２）：制御コンピュータ３０は、測定終了条件を満たすか判定する。ここでは加速電圧を-ΔＥから＋ΔＥまで変更して測定するため、＋ΔEになったか判定している。終了条件を満たさなければＳ３３に進み、終了条件を満たす場合はＳ３４に進む。
【００４６】
（Ｓ３３）：制御コンピュータ３０は、加速電圧を基準電圧+ΔＥ／Ｎ変更する。なお、Ｎは自然数である。この例では加速電圧の変動２ΔＥを均等に２Ｎ分割し、測定は２Ｎ＋１回行われることになる。（Ｓ３４）：制御コンピュータ３０は、加速電圧Ｖaccを基準電圧Ｖ０にもどす。この処理は測定後であれば、次のＳ３５の後もしくは、Ｓ３５と並行して行っても良い。
【００４７】
（Ｓ３５）：制御コンピュータ３０は、Ｘ方向とＹ方向の色収差量を算出する。色収差量はＳ３１で求めるデフォーカス量とそのときの加速電圧と変更値から算出できる。図５では横軸に加速電圧の変動（加速電圧の変更値）、縦軸にデフォーカス量をとっている。実線５０１がＸ方向を、破線５０２がＹ方向のデフォーカス量を結んだ線である。この例ではＮ＝３、 ΔＥ＝１２の場合の例である。Ｘ方向、Ｙ方向についてそれぞれ１次ないしは２次関数で近似した場合の１次の係数kcが求まり、kc×Ｅから色収差係数Ccを算出できる。色収差量は、色収差係数Ｃｃと開き角αの積およびエネルギー幅ΔεからＣｃ×α×Δε/Ｅとして計算できる。
【００４８】
上記フローでは簡単のためΔＥの符号やステップは均等としたが、加速電圧を複数変えてあれば、大きさや順番には特に制限なく、例えば符号を変えながらジグザグにふるやり方をしても良い。
【００４９】
図４フロー中のＳ３１のデフォーカス量の測定について図６のフローで説明する。ここではデフォーカス量の測定として磁場型対物レンズ１７の励磁量を変更しているが、デフォーカス量を測定できるものであれば、コンデンサーレンズの励磁や静電型レンズの電圧、リターディング電圧、試料高さ変更などから測定しても良い。また途中取得する画像の倍率や位置は同一となるように揃える。画像の倍率に関しては、１ピクセルのサイズが現在の分解能もしくは目標分解能に対して同一か半分以下となる条件を選ぶのが望ましい。
【００５０】
（Ｓ４０）：制御コンピュータ３０は、対物レンズの励磁量ＯＢＪを基準値Ｂ０から−ΔＢ変化させる。基準値はもともと設定してある励磁量のことである。励磁量は制御上のＤＡＣ値や励磁電流などで、デフォーカス量との対応関係のテーブルが作成されている。
【００５１】
（Ｓ４１）：制御コンピュータ３０は、画像を取得しＸ方向、Ｙ方向それぞれについて鮮鋭度を測定する。鮮鋭度とは画像の方向微分値であり、画像データに対して図７で示すようなマスクを画像の各ピクセルデータ及びその周囲のピクセルデータにかけた結果の二乗和から算出できる公知の技術である。図７（ａ）はＸ方向の微分用マスクの例であり、図７（ｂ）はＹ方向の微分用マスクの例である。鮮鋭度と対物レンズの励磁条件は記憶部７６などに保存される。
【００５２】
（Ｓ４２）：制御コンピュータ３０は、測定終了条件を満たすか判定する。ここでは励磁量を−ΔＢから＋ΔＢまで変更して測定するため、＋ΔＢになったかを判定している。終了条件を満たさなければＳ４３に進み、終了条件を満たす場合はＳ４４に進む。
【００５３】
（Ｓ４３）：制御コンピュータ３０は、励磁量を＋ΔＢ／Ｍ変更する。なお、Ｍは自然数である。この例では励磁量の変動２ΔＢを均等に２Ｍ分割し、測定は２Ｍ＋１回行われる。
【００５４】
（Ｓ４４）：制御コンピュータ３０は、励磁量ＯＢＪを基準値Ｂ０にもどす。この処理は測定後であれば、次のＳ４５の後もしくは、Ｓ４５と並行して行っても良い。
【００５５】
（Ｓ４５）：制御コンピュータ３０は、Ｘ方向とＹ方向のデフォーカス量を算出する。デフォーカス量はＳ４１で求めた鮮鋭度とそのときの励磁量から算出できる。図８では横軸に励磁量の変更値、縦軸に鮮鋭度をとっている。実線８０１がＸ方向を、破線８０２がＹ方向の鮮鋭度を結んでいる。この鮮鋭度のピークＰｘ、Ｐｙと基準値との励磁量の差を変換した数値がデフォーカス量として算出される。
【００５６】
以上でデフォーカス量の算出法を示した。ΔＢの符号やステップは均等としたが、励磁量を複数変えてあれば、大きさや順番には特に制限なく、例えば符号を変えながらジグザグにふるやり方をしても良い。
【００５７】
以上より、色収差測定を、精度を落とさないで短時間で行うフローの代表的なものを説明した。次に、図１３と図１４とを用いて、得られる効果について説明する。
【００５８】
図１３は比較例である。横軸は繰り返し回数を示し、Ｓ１３の倍率色収差補正を行う回数を示している。縦軸は収差量を示し、色収差量と倍率色収差量との双方を規格化した量である。また、実線１３０１は色収差量を示し、破線１３０２は倍率色収差量を示している。一点鎖線１３０３は色収差量の閾値を示し、点線１３０４は倍率色収差量の閾値を示している。図１３では、予め色収差閾値と倍率色収差閾値とを一定値に設定し、倍率色収差の閾値を一定としたまま、色収差量と倍率色収差量が夫々、これらの閾値以下となるまで、夫々の収差を補正する場合である。１回〜４回目までは、図２のＳ１３の補正を行い、倍率色収差の補正を行う。４回目で初めて、倍率色収差量が倍率色収差の閾値１３０４以下となるため、Ｓ１２の判定でＹＥＳとなり、４回目で色収差量を求めるＳ１４に移行する。しかし、色収差量が色収差閾値１３０３よりも大きいため、Ｓ１５の判定でＮＯとなり、Ｓ１６で色収差補正を行う。ここで、色収差の補正を行ったため、倍率色収差量もこの補正に影響され、倍率色収差量も変動する。これを示したのが、５回目の倍率色収差量である。さらに６回 〜８回目まで、Ｓ１３の補正を行い、再度８回目で、倍率色収差量が倍率色収差の閾値１３０４以下となるため、Ｓ１２の判定でＹＥＳとなり、８回目で色収差量を求めるＳ１４に移行する。しかし、やはり色収差量が色収差閾値１３０３よりも大きいため、Ｓ１５の判定でＮＯとなり、Ｓ１６で色収差補正を行う。このようにして、１５回目で倍率色収差量および色収差量が共に夫々の閾値以下となりＳ１５の判定でＹＥＳとなり、収差補正を終了する。
【００５９】
一方、図１４は本願発明に係る収差補正を行った場合の説明図である。本願発明では、色収差補正を行う毎に、Ｓ１０の倍率色収差の閾値設定を行うため、倍率色収差の閾値を閾値１、閾値２、閾値３と、徐々に閾値が下がり、最終的には図１３の比較例の倍率色収差の閾値と同等の値である閾値３となる場合である。比較のため、倍率色収差の補正量と、色収差の補正量は、同じ量補正するものとしている。１回〜２回目までは、図２のＳ１３の補正を行い、倍率色収差の補正を行う。２回目で初めて、倍率色収差量が閾値１以下となるため、Ｓ１２の判定でＹＥＳとなり、２回目で色収差量を求めるＳ１４に移行する。なお、閾値１は、図３のＳ２１、Ｓ２４とフローが流れることで設定された閾値である。しかし、色収差量が色収差閾値１３０３よりも大きいため、Ｓ１５の判定でＮＯとなり、Ｓ１６で色収差補正を行う。ここで、色収差の補正を行ったため、倍率色収差量もこの補正に影響され、倍率色収差量も変動する。これを示したのが、３回目の倍率色収差である。さらに、ここで図２のＳ１０により、倍率色収差の閾値が新たに閾値２と求まり、閾値２が倍率色収差の閾値として新たに設定される。４回、５回と倍率色収差の補正を繰り返し、５回目で初めて、倍率色収差が閾値２以下となるため、Ｓ１２の判定でＹＥＳとなり、色収差量を求めるＳ１４に移行する。しかし、やはり色収差量が閾値１３０３よりも大きいため、Ｓ１５の判定でＮＯとなり、Ｓ１６で色収差補正を行う。そして、さらにＳ１０により、倍率色収差の閾値が新たに閾値３と求まり、閾値３が倍率色収差の閾値として新たに設定される。このようにして、１２回目で倍率色収差量および色収差量が共に夫々の閾値以下となりＳ１５の判定でＹＥＳとなり、収差補正を収差する。
【００６０】
このように、比較例の技術では、倍率色収差の閾値が一定であったため、補正繰り返し回数が比較的多かったが、本願発明のように、倍率色収差の閾値を、色収差補正量を元に適切な数値を算出して設定することで、繰り返し回数が１５回から１２回と大幅に減少させることができる。これにより、補正にかかる時間を短縮することができる。
【実施例２】
【００６１】
本実施例の構成は実施例１と同じものを用いる。本実施例では特に、実施例１で倍率色収差補正を省略または少ない量で補正した際に生じる軸ずれの対処法について、二つの方法を説明する。ここでの方法は特に、図６のフローを改良したものを示す。それ以外のフローについては断わりがない限りは実施例１のフローを行っているものとする。
【００６２】
図６でのデフォーカス量算出Ｓ４０〜Ｓ４５の際、対物レンズの励磁などを変更するが、これらの算出では図４での加速電圧が＋ΔＥなど変化した状態を含んでいる。この状態で倍率色収差が存在すると、軸ずれにより励磁の変化に伴い像移動が発生する。倍率色収差は色収差測定時の精度を落とさないよう最適化されているが、測定時の分解能についてのみ考慮されており、励磁の変更に付随して発生する像移動の影響については必ずしも充分に対処できていない場合がある。しかし、以下の方法により、充分に対処することができる。
【００６３】
図９に図６フローを変更したものを示す。注意点や処理内容は図６フローと同じであるが、いくつかの処理が追加されている。追加、変更した処理についてのみ説明する。
【００６４】
（Ｓ５０）：制御コンピュータ３０は、低倍率でシフト演算用に画像Ａを取得する。低倍率とは色収差測定用画像の倍率を基準として、低倍率なものをさす。初期設定としては１倍から２分の１程度が目安である。
【００６５】
（Ｓ５１）：制御コンピュータ３０は、低倍率でシフト演算用に画像Ｂを取得する。画像Ａと画像Ａは同じ倍率であることが望ましい。但し、演算時にスケールを合わせられれば必ずしも同じ倍率でなくともよい。
【００６６】
（Ｓ５２）：制御コンピュータ３０は、励磁の変化に対する像移動量、つまり、イメージシフト量を算出する。ここでは、制御コンピュータ３０は、画像Ａ、画像Ｂをの位置ズレ量を計算し、位置ズレ量を励磁量の変化で割ることで励磁の変化に対する画像の移動量を演算する。像の移動量とイメージシフト量の関係はあらかじめテーブルを作っておくことで、励磁の変化に対するイメージシフト量が見積もれる。なお、励磁に対するイメージシフト量は、画像間に同一領域が８０％も含まれていれば充分なため、励磁に対するイメージシフトは１０％程度の精度が確保されれば充分である。
【００６７】
（Ｓ５３）：制御コンピュータ３０は、シフト量が演算できたか判断する。励磁に対する移動量が大きく、画像Ａと画像Ｂで同一領域が存在しなかった場合の処理である。Ｓ５２でのイメージシフト量の演算では相関法などが用いられるが、この処理には相関の度合いを示す指標が出力されており、この指標から相関が低い場合はシフト量算出ができない、あるいは信頼性が低いと判断できる。この場合はシフト量の演算を失敗したとみなしＳ５４にすすみ、シフト量が算出できた場合、あるいは信頼性が高い場合はＳ５６に進む。
【００６８】
（Ｓ５４）：制御コンピュータ３０は、励磁量を一旦元に戻す。
【００６９】
（Ｓ５５）：制御コンピュータ３０は、画像Ａ、画像Ｂの両方もしくはいずれかの倍率を下げる。これにより、Ｓ５３でシフト量の演算が失敗した場合であっても、画像Ａ、画像Ｂ間に含まれる同一領域が増加するため、次回のＳ５３でシフト量を演算できる可能性が高くすることができる。
【００７０】
（Ｓ５６）：制御コンピュータ３０は、現在の励磁量に対して、像移動をキャンセルするイメージシフトを加える。なお、イメージシフトは走査偏向器１５の値を変えることで行える。
【００７１】
以上で加速電圧変更後の軸ずれによる励磁の変化時の像移動の対処法を説明した。シフト量演算処理（Ｓ５３）で失敗した場合、シフト演算用画像の取得条件を低倍化した（Ｓ５５）が、倍率は変えないで励磁量の変化を小さくして再測定する方法も可能である。図１０が図９のＳ５４、Ｓ５５の処理の代替方法である。ここではＳ５４ａでシフト計測失敗回数jに対してシフト測定用の励磁量を変化している。ここでは励磁の変化量をΔＢ／（ｊ＋１）としたが、ΔＢ／（２＾Ｊ）などにしても良い。つまり、励磁量を小さくすることで、像移動量を小さくし、次回のＳ５３でシフト量を演算できる可能性を高くすることができる。
【００７２】
上記方法では、励磁の変化時の像移動をイメージシフトによってキャンセルしたが、図9ステップ（Ｓ５６）において±ΔＢに対する像移動に対して、鮮鋭度測定に必要な情報量（例１２８×１２８ピクセルなど）分の同一領域を必ず含むサイズの画像を取得するようにし、その領域を取得画像として切り出しても良い。これは上の方法が、偏向によるイメージシフトに対して、画像データに対するデジタル的なイメージシフトと言える。
【００７３】
本実施例で説明した手法により、実施例１の効果に加え、励磁の変更に付随して発生する像移動の影響についても対処することができ、色収差測定を、精度を落とさないで行うことができる。
【実施例３】
【００７４】
本実施例の構成は実施例１と同じものを用いる。本実施例では、実施例１の図２および図４フローでの倍率色収差測定と色収差測定を同時に行う場合について示す。それ以外のフローについては、特に断わりがない限り実施例１のフローを行うものとする。
【００７５】
図２のフローからの変更したものを図１１に示す。図２のＳ１４の処理がＳ１１に統合され、Ｓ１１ｂになっている。Ｓ１１ｂの詳細については図１２に示す。図１２は図４フローに倍率色収差測定用の処理を付加したものである。変更点についてのみ説明する。
【００７６】
（Ｓ３１ａ）：制御コンピュータ３０は、加速電圧Ｖacc を基準電圧Ｖ０から変更した値での画像を取得する。この処理の順序はＳ３１と入れ替えても良い。取得した画像と加速電圧などの条件は記憶部７６などに保存され、Ｓ３５ｂでの収差計算で使用される。
【００７７】
（Ｓ３５ｂ）：色収差量と倍率色収差量が測定される。色収差の測定法はステップＳ３５に準じ、倍率色収差はＳ３１ａで取得した画像間の加速電圧の変化量に対する移動量から見積もられる。算出方法は実施例１の通りとなる。なお、ここで算出された色収差量の情報はＳ１２で倍率色収差が所定の閾値を満たさない場合には、精度不足と判断され破棄される。
【００７８】
以上で倍率色収差と色収差を同時に測定する方法について、実施例を示した。同時測定は色収差測定の時間とほぼ同じであるが、倍率色収差測定単体に比べて同時測定にかかる時間は相対的に長くなってしまう。しかしながら、図２のＳ１１とＳ１４のように別フローで行うよりも時間は短縮できるため、倍率色収差が補正された後に色収差補正の微調整を行う場合など、Ｓ１２の倍率色収差の判定を通過することが予想でき、倍率色収差補正は不要と思われるが確認を必要する場合において同時測定を行うと、短時間で測定することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は走査型電子顕微鏡、半導体検査装置、走査透過型電子顕微鏡、集束イオンビーム装置などへ利用できる。
【符号の説明】
【００８０】
１…ショットキー電子源、２…サプレッサー電極、３…引き出し電極、４…第１陽極、５…第２陽極、６…第１コンデンサーレンズ、７…第２コンデンサーレンズ、８…偏向器、９…可動絞り、１０…収差補正器、１１…非点補正コイル、１２…対物アライナ、１５…走査偏向器、１６…下走査コイル、１７…対物レンズ、１８…試料、２０…電子銃電源、２１…制御電圧源、２２…加速電圧源、２３…第１コンデンサーレンズ電源、２４…第２コンデンサーレンズ電源、２５…偏向コイル電源、２６…収差補正器電源、２７…走査コイル電源、２８…対物レンズ電源、２９…リターディング電源、３０…制御コンピュータ、３１…可動絞り微動機構、３２…非点補正コイル電源、３３…対物アライナ電源、５０…、５１…、６０…光軸、７１…ＥｘＢ偏向器、７２…反射板、７３…２次電子検出器、７４…２次電子検出器電源、７５…ＥｘＢ偏向器電源、７６…記憶部、７７…モニタ、７８…操作卓、７９…収差演算装置、８０…試料ステージ、８１…試料ステージ制御機構、１００…真空容器、１０１…カラム、１０２…試料室、１０３…制御ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビームを試料に対して走査照射して、この試料からの二次荷電粒子または反射荷電粒子または透過荷電粒子を取得する荷電粒子線装置に関し、色収差を補正する色収差補正器を備えた、荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの電子顕微鏡をはじめとする荷電粒子線装置では、荷電粒子ビームを集束するため電場若しくは磁場を用いたレンズが必ず使用される。電場若しくは磁場レンズでは、各種収差が不可避的に発生する。したがって、縮小率を高くして荷電粒子ビーム線を絞ろうとしても、収差が大きくてはスポット径を小さくできず、微細構造の観察や寸法測定精度の向上ができない。
【０００３】
荷電粒子線装置では、分解能を向上するために、収差補正器の導入が進められている。この収差補正器は、通常、多段に設置された多極子レンズにより構成され、多極子レンズ内に電場ないし磁場を発生することにより、内部を通過する荷電粒子線に含まれる収差を除去する。
【０００４】
この収差補正器に関しては、例えば、以下の非特許文献１に開示されているもののように、多極子レンズを４段用いたものがある。
【０００５】
荷電粒子線装置では加速電圧が完全に一定でなくエネルギー幅をもつことによって発生する収差がある。この収差の代表的なものとして、色収差と倍率色収差がある。色収差はエネルギーの違いによるフォーカスのズレとして現れるもので、試料に荷電粒子ビームを垂直に入射させた場合、加速電圧を変更すると垂直方向の集束位置が変化する。倍率色収差は、エネルギーの違いによる倍率のズレで、試料に荷電粒子ビームを入射させた場合、加速電圧を変更すると水平方向に集束位置が移動する。非特許文献１の収差補正器においては、色収差が補正される。また、倍率色収差に関しては主にレンズのアライメントのズレや傾きが原因であり、一般的にビームの偏向などの方法によって補正されている。しかしながら非特許文献１のレンズでは電場と磁場の４極子を重畳する部分があり、電場と磁場の４極子の軸は必ずしも一致しないため、単純に軸をあわせることができない状況がある。なお、ここでは加速電圧とは電子源への印加電圧を指すものとしＶaccで表す。別途試料への入射電圧はＥで表し、リターディング電圧がかけられていない場合はＶacc＝Ｅとなる。
【０００６】
荷電粒子線装置の色収差を検出し、これを補正する技術としては、例えば、以下の特許文献１に開示されている技術がある。この技術は、加速電圧Ｖaccを現在値から±ΔＥ変えて複数の画像を取得し、各画像データのそれぞれに対してフーリエ変換を施し、画像データからビームプロファイルデータを取得している。そして、このビームプロファイルデータに基づいて、色収差量を求め、求められた色収差量に応じて収差補正器を動作させて、色収差を除去している。
【０００７】
荷電粒子線装置において、複数の収差を検出し、これらを補正する技術として、特許文献２に開示されている技術がある。ここでは、軸ズレ、色収差、幾何収差など異なる種類の複数の収差について、これらの補正を行う手順を開示している。この技術では、軸ずれ量と色収差量毎に閾値を設け、それぞれの閾値よりも求めた軸ずれ量、色収差量が小さくなった時点で、処理を完了することでそれぞれの収差を補正している。
荷電粒子線装置の倍率色収差を検出し、これを補正する技術としては、例えば、以下の特許文献３に開示されている技術がある。この技術は、加速電圧を現在値から変化させた場合の軸ずれにともなう移動を補正するようにしてある。しかし、色収差の補正については何ら開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１１４３０３号公報
【特許文献２】特開２００６−１１４３０４号公報
【特許文献３】特開２００８−１８１７７８号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Nuclear Instruments and Methods in Physics Research 、 A363(1995)、 第316〜325頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の方法で色収差を求める場合、倍率色収差について考慮した補正を行っていないため、倍率色収差のために想定通りの分解能にならない課題がある。また、色収差測定では倍率色収差量が大きい場合、色収差量が正しく判定できず色収差補正自体ができなくなる課題もある。また、特許文献１に特許文献３の処理を加えた場合若しくは特許文献２の処理の場合では、色収差と倍率色収差を独立した補正として単独で行うことになるが両者を最適化した処理でないため、最高分解能に達するための収差測定と補正の繰り返し数が増大し、収差補正に時間がかかるという課題がある。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題に着目し、精度を落とすことなく色収差測定にかかる時間を短縮することができる荷電粒子線装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、試料を載置する試料ステージと、試料ステージに載置された試料に一次荷電粒子線を走査し、該一次荷電粒子線の収差を補正する収差補正器を備えた照射光学系と、 該一次荷電粒子線の走査により発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、検出器により検出された該二次荷電粒子の信号を画像処理して画像を形成し、該画像から倍率色収差と色収差を測定し、測定された収差に基づき、収差を補正するよう照射光学系を制御する制御部と、倍率色収差の補正の終了の可否を判定する閾値を格納する記憶部を備え、制御部は、測定された色収差を元に閾値を設定する荷電粒子線装置、に関する。 このような制御部を備えることで、色収差を元に倍率色収差の閾値を設定することができる。
【００１３】
また、本発明は、試料を載置する試料ステージと、試料ステージに載置された試料に一次荷電粒子線を走査し、該一次荷電粒子線の収差を補正する収差補正器を備えた照射光学系と、該一次荷電粒子線の走査により発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、検出器により検出された該二次荷電粒子の信号を画像処理して画像を形成し、該画像から倍率色収差と色収差を測定し、測定された収差に基づき、収差を補正するよう照射光学系の制御を行う制御部と、倍率色収差の補正の終了の可否を判定する第１の閾値と、色収差補正の補正の終了の可否を判定する第２の閾値を格納する記憶部を備え、制御部は、測定された倍率色収差が第１の閾値以下となるまで倍率色収差の補正を行うよう照射光学系を制御し、測定された倍率色収差が第１の閾値以下となった後、色収差の補正の可否の判定を行い、測定された色収差が第２の閾値以下の条件を満たさない場合には、色収差の補正を行うよう照射光学系を制御し、第１の閾値を第１の閾値より小さい第３の閾値に変更し、倍率色収差の測定を行い、測定された倍率色収差が第３の閾値以下となるまで倍率色収差の補正を行うよう照射光学系を制御する荷電粒子線装置、に関する。 このような制御部を備えることで、倍率色収差補正と色収差補正とを従来よりも高速に行うことができる。
【００１４】
また、本発明は、試料を載置する試料ステージと、試料ステージに載置された試料に一次荷電粒子線を走査し、該一次荷電粒子線の収差を補正する収差補正器を備えた照射光学系と、該一次荷電粒子線の走査により発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、検出器により検出された該二次荷電粒子の信号を画像処理して画像を形成し、該画像から色収差を算出する制御部を備え、制御部は、該一次荷電粒子線の該試料の表面に対するエネルギーを制御し、異なるエネルギー毎に画像を取得し、該画像の少なくとも異なる２つの方向に対し、デフォーカス量を算出し、該エネルギーと該デフォーカス量との関係から色収差を算出することを特徴とする荷電粒子線装置。このような制御部を備えることで、色収差の補正を自動化することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、色収差補正の程度に応じて倍率色収差補正量の閾値を決定するため、段階毎に適切な補正手順を踏むことができ、色収差補正ならびに倍率色収差補正を最終的に高い精度で高速に補正することができる。このため、試料に与えるダメージを少なくしたり、半導体計測装置ではスループットを向上させることができる。また、自動的に収差を補正することができるので、従来の手動補正よりも操作者への負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を応用した走査電子顕微鏡の概略構成図である。
【図２】本発明による収差補正器調整のフローチャートである。
【図３】本発明による倍率色収差量閾値設定のフローチャートである。
【図４】本発明による色収差測定のフローチャートである。
【図５】加速電圧変更に伴うデフォーカス量変化図である。
【図６】本発明によるデフォーカス量測定のフローチャートである。
【図７】微分フィルタの例である。
【図８】励磁量変更に伴う鮮鋭度変化図である。
【図９】イメージシフトを伴うデフォーカス量測定のフローチャートである。
【図１０】画像切り出しを行うデフォーカス量測定のフローチャートである。
【図１１】本発明による収差補正器調整のフローチャートである。
【図１２】本発明による色収差、倍率色収差測定のフローチャートである。
【図１３】本発明に対する比較例である。
【図１４】本発明の効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施形態として、本発明を走査電子顕微鏡に応用した例を説明する。他の電子線応用装置や陽子やイオンなど他の荷電粒子線装置についてもレンズや収差補正器の構成はその種類に応じて変わるが、本実施例と基本的に同一の手法が適用できる。その場合においては、以下の文章の電子を荷電粒子と置き換えればよい。また、本願明細書で説明する収差補正器は色収差と倍率色収差を補正するものである。なお、色収差と記載した場合には、軸上色収差のことを指し、倍率色収差と異なる収差であるものとする。
【実施例１】
【００１８】
図１に本発明の実施例の一つである走査電子顕微鏡の概略構成を示す。本実施例の走査電子顕微鏡は、大まかに、電子線を試料上に照射ないし走査させるＳＥＭカラム１０１、試料ステージが格納される試料室１０２、ＳＥＭカラム１０１や試料室１０２の各構成部品を制御するための制御ユニット１０３等により構成されている。制御ユニット１０３には、更に、所定の情報を格納するための記憶部７６や取得画像を表示するモニタ７７、装置と装置ユーザとのマン・マシンインタフェースとなる操作卓７８が接続されている。操作卓は、例えば、キーボードやマウスなどの情報入力手段により構成される。
【００１９】
はじめに、ＳＥＭカラム１０１内部の構成要素について説明する。ショットキー電子源１はタングステンの単結晶に、酸素とジルコニウムなどを拡散させショットキー効果を利用する電子源で、その近傍にサプレッサー電極２、引き出し電極３が設けられる。ショットキー電子源１を加熱し、引き出し電極３との間に＋２ＫＶ程度の電圧を印加することにより、ショットキー電子を放出させる。サプレッサー電極２には負電圧が印加されショットキー電子源１の先端以外からの電子放出を抑制する。引き出し電極３の穴を出た電子は第１陽極４、第２陽極５で形成される静電レンズにより加速、集束された電子は、光軸６０に沿って後段の構成要素へ入射する。電子ビームは第１コンデンサーレンズ６で集束され、可動絞り９にてビーム電流を制限され、第２コンデンサーレンズ７および偏向器８を通り、収差補正器１０に入射する。偏向器８は、コンデンサーレンズ７の軸と収差補正器１０の軸が一致するように調節される。本実施例では４極−８極子系の収差補正器１０を例に説明する。
【００２０】
収差補正器１０の各段で４極子、８極子を形成するがこれには１２極の電極（磁極を兼ねてもよい）を用いると、４極子、８極子のほか、２極子、６極子、１２極子も形成可能で電極、磁極の組み立て誤差、磁極材料の不均一性により生じる場の歪みを電気的に補正するためにそれらを使用する。収差補正器１０により対物レンズ１７と相殺する色収差、球面収差を与えられた電子ビームは、対物アライナ１２によって対物レンズ軸を通るように偏向され、対物レンズ１７にて試料１８上に集束し、そのスポットは走査偏向器１５にて試料上を走査される。
【００２１】
試料室１０２内部には、試料１８を載置する試料載置面を備えた試料ステージ８０が格納されている。電子線照射により発生する２次電子は、対物レンズ１７を抜けて、反射板７２に当たり電子を発生させる。発生した電子は、２次電子検出器７３で検出されるが、ＥｘＢ偏向器７１により、反射板７２に２次電子の当たる位置を調整することもできる。検出された２次電子信号は、走査と同期した輝度信号として制御コンピュータ３０に取り込まれる。制御コンピュータ３０は、取り込んだ輝度信号情報に対して適当な処理を行い、モニタ７７上にＳＥＭ画像として表示される。検出器はここでは１つしか図示していないが、反射電子や２次電子のエネルギーや角度分布を選別して画像取得できるように、複数配置することもできる。ＥｘＢ偏向器７１により直接２次電子検出器７３に２次電子を集める、あるいは中心に穴のあいた同軸円板状の２次電子検出器を光軸６０上に配置すれば反射板７２は必ずしも必要ではない。
【００２２】
制御ユニット１０３は、電子銃電源２０、制御電圧源２１、加速電圧源２２、第１コンデンサーレンズ電源２３、第２コンデンサーレンズ電源２４、偏向コイル電源２５、収差補正器電源２６、走査コイル電源２７、対物レンズ電源２８、リターディング電源２９、可動絞り微動機構３１、非点補正コイル電源３２、対物アライナ電源３３、２次電子検出器電源７４、ＥｘＢ偏向器電源７５、試料ステージ制御機構８１等により構成され、それぞれＳＥＭカラム内の対応する構成要素と、信号伝送路や電気配線等で接続されている。
【００２３】
色収差測定について、まず全体の流れを図２に示すフローチャートで説明し、次に個別処理の詳細を図３から図８を用いて説明する。
【００２４】
全体の流れについて図２で説明する。開始時点は、軸調整等は行われておりＳＥＭ像が取得可能な状態とする。また、対物レンズ１７に対する軸調整は適宜行うものとする。目標分解能や色収差の終了条件はあらかじめ設定されているものとする。
【００２５】
（Ｓ１０）：倍率色収差量の閾値を設定する。ここで、倍率色収差量とは、倍率色収差を定量的に数値化した量である。具体例は後に説明するが、これは色収差測定に必要な倍率色収差量の許容値である。閾値の設定は制御コンピュータ３０で計算され、閾値の値は記憶部７６に保存される。
【００２６】
（Ｓ１１）：制御コンピュータ３０は、倍率色収差量を測定する。測定された倍率色収差量は記憶部７６などに保存される。
【００２７】
（Ｓ１２）：制御コンピュータ３０は、ステップ（Ｓ１１）で測定された倍率色収差量がステップ（Ｓ１０）で設定された閾値以下かを判定する。閾値以下であった場合はステップ（Ｓ１４）に進み、閾値以下の条件を満たさなかった場合はステップ（Ｓ１３）に進む。
【００２８】
（Ｓ１３）：制御コンピュータ３０は、倍率色収差を補正する。倍率色収差は偏向器８を調整しても補正可能であるが、色収差補正時に発生する新たな倍率色収差は収差補正器１０が原因であるため、収差補正器１０中の２極子場を重畳することで補正できる。２極子場の位相と大きさは倍率色収差の位相と大きさに１対１で対応しており、あらかじめ倍率色収差補正用のテーブルを作成しておき、そのテーブルに基づいて倍率色収差の補正制御を行うようにしておくと効率よく収差補正器１０で倍率色収差を補正できる。
【００２９】
（Ｓ１４）：制御コンピュータ３０は、色収差量を測定する。ここで、色収差量とは、色収差を定量的に数値化した量である。測定された色収差量は記憶部７６などに保存される。なお、色収差の測定は後述する方法により倍率色収差と同時に測定可能であるため、ステップ（Ｓ１１）の処理であらかじめ色収差量の測定を行うと本ステップ（Ｓ１４）を行ったとみなして、このステップを省略することもできる。
【００３０】
（Ｓ１５）：制御コンピュータ３０は、ステップ（Ｓ１４）で測定された色収差量があらかじめ設定された条件、つまり所定の閾値を満たすかを判定する。条件を満たせば（閾値以下であれば）終了し、満たさない場合（閾値以下でない場合）はステップ（Ｓ１６）に進む。
【００３１】
（Ｓ１６）：制御コンピュータ３０は、色収差を補正する。色収差補正は収差補正器１０中の電場４極子と磁場４極子の値を変えることで補正できる。詳細については非特許文献１に記載されている。色収差補正量と電圧、電流との関係はあらかじめテーブルを作成しておき、そのテーブルに基づいて色収差の補正制御を行うようにしておくと効率よく補正できる。そして、色収差を補正した後、再度Ｓ１０の倍率色収差の補正閾値の設定を行い、Ｓ１１以降のフローを繰り返す。
以上、（Ｓ１０）から（Ｓ１６）の工程を図２に示すフローチャートのように繰り返すことで倍率色収差と色収差の収差補正が行われるこのように、倍率色収差補正と色収差補正とを行い、色収差補正を行った後に、再度倍率色収差補正の閾値の設定を行うことで、倍率色収差補正と色収差補正とを効率的に行うことができる。この点についての詳細は後述する。
【００３２】
次に上で示した全体の中から個別処理である倍率色収差量の閾値設定（Ｓ１０）について図３のフローチャートを用いて説明する。図３のフローは図２中のステップ（Ｓ１０）処理を詳細に示したものである。
【００３３】
（Ｓ２０）：まず、制御コンピュータ３０は、色収差測定結果（Ｃｃ測定結果）があるかを判定する。装置の動作開始直後やワーキングディスタンスや加速電圧など光学系を変更後のように、色収差測定がない場合および色収差測定を長時間行わなかった場合は色収差測定結果がないと判断しステップ（Ｓ２１）に進み、色収差測定結果ある場合（例えば、図２のＳ１６からＳ１０にフローが流れた場合）はステップ（Ｓ２２）に進む。
【００３４】
（Ｓ２１）：制御コンピュータ３０が（Ｓ２０）でＮｏと判定した場合には、制御コンピュータ３０は、光学系の光学条件に対してあらかじめ決めておいた値あるいは、同一光学系の光学条件の過去に使用された値などの初期値となる記憶部７６に格納されたデータから色収差量の目標値（初期値）をロードする。
【００３５】
以下、（Ｓ２２）〜（Ｓ２４）では、倍率色収差の判定閾値を決定するフローについて、説明する。本発明においては、図３が特徴的なフローであるため、これらのステップについて詳細に説明する。収差補正では補正のステップとして、現在値から５０％補正や８０％補正といった形で段階的に補正したり、段階的に補正する場合であっても補正結果は目標値±ｎ％といった形でばらつきが発生したりする。そして、一度、色収差の補正を行うと、色収差と倍率色収差は互いに独立に補正可能な収差ではないため倍率色収差量も変動し、Ｓ１２の閾値を大きく上回る収差が発生する場合があり、さらに、Ｓ１３、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３のフローを繰り返さなくてはＳ１２の判定をパスしない場合がある。そのため、初期値から１、２回程度、色収差補正を行った後の色収差量がそれほど小さくない段階（比較的初期の段階）では、倍率収差補正の精度についても、それほど高い精度が必要ないことを発明者は見出した。そこで、比較的初期の段階では、最終的に目標とする倍率色収差の閾値よりも大きい閾値を設定し、徐々にその目標とする閾値に近づけるように閾値を下げることで、色収差があまり補正されていない段階での高精度な倍率色収差の補正フローを省略することにした。これにより、補正の繰り返し回数が削減でき、色収差補正ならびに倍率色収差補正を最終的に高い精度で高速に補正することができる。詳細については以下で説明する。
【００３６】
（Ｓ２２）：色収制御コンピュータ３０は、差測定精度（Ｃｃ測定精度）を計算する。これは現在の色収差測定の精度がどの程度かを計算するものである。先に、説明したとおり、色収差補正の補正状況によって色収差測定のための光学系の精度は変化する。そして、色収差の補正は一度で完全に補正する手法ではなく、徐々に目標とする閾値まで数回補正を繰り返しながら補正を行う手法である。つまり、装置側では、次に補正される色収差は、必ずしも目標閾値以下を狙って補正するとは限らず、初期の段階では、ある程度の色収差が残ることを前提に色収差補正を行う。そのため、次に行われる色収差補正の色収差量に応じた、倍率色収差の閾値を設定することで、無駄な倍率色収差の補正を省略することができる。例えば、前の色収差補正で、それほど高精度な色収差補正を行わない場合には、次回の色収差の測定精度もそれほど高い精度でなくても高精度な色収差測定が行えるので、倍率色収差の閾値についても、予め高精度な閾値を設定する必要がない。そこで、Ｓ２２では、次に補正する倍率色収差量のＳ１２の閾値を決定するために、次回の色収差補正の目標値に対して、どの程度の閾値があれば、正確な色収差を測定することができるのかという目安となる、色収差測定精度値を求める。色収差測定精度値は例えば
Ｃpre×（１−Ｃｑ＋Ｃｑ×ｋ）ｈ・・・・・・・[数１]
を精度値として算出できる。
Ｃpreは過去の色収差測定値、Ｃｑは過去の色収差測定値に対して今回どの程度の補正を行うかという補正割合（＜＝１） 、k補正後ばらつき（＜１）、h有効精度（＜１、目安として０．１）である。例えば、補正割合を０．５、補正後のばらつきｋを無視し、有効精度を０．１とした場合には、この精度値は０．０５×Ｃpreとなる。
【００３７】
（Ｓ２３）：色収差測定精度値を求めた後、この精度値に対する測定パラメータの許容測定誤差△ｆを計算する。例えば、後述する方法の色収差測定において、測定時の加速電圧のふり幅を仮に±ΔＥとしその２点間を直線近似して色収差測定を行った場合、色収差測定精度は（Δｆ/ΔＥ）×Ｅとなる。(Ｅはランディングエネルギー、Δｆは許容測定誤差)。つまり、Ｓ２２で導出した色収差測定精度は、許容測定誤差Δｆと加速電圧のふり幅ΔＥとランディングエネルギーＥに依存する。そして、加速電圧のふり幅ΔｆとランディングエネルギーＥは予め決められた値であるため、これらの数値から許容測定誤差Δｆは、算出できる。ここでＥ＝３ｋＶで色収差測定精度を0.1ｍｍとした場合、ΔＥを１０Ｖとして測定するならば、△ｆ＝（１０／３０００）×０．１＝３３３ｎｍとなり、許容測定誤差を３３３ｎｍ内に抑える必要があることが算出される。
【００３８】
（Ｓ２４）：制御コンピュータ３０は、倍率色収差閾値を決定する。色収差測定精度に対する許容測定誤差Δfから倍率色収差に必要な閾値を計算する。このときのスポット径の変化はΔf×α（αはビームの開き角）で表され、Δf×αに対して倍率色収差が小さい必要がある。先ほどの例でα＝１０ｍｒａｄとすると、３３３ｎｍ×１０＾−２＝３．３ｎｍとなり、この値が倍率色収差量の閾値となる。そして、制御コンピュータ３０は、この数値を、Ｓ１２を判定するための閾値として設定し、過去の倍率色収差の判定を行った閾値は、今回求められた閾値に更新される。つまり、上記の数１の過去の色収差測定値、補正割合が分かれば、次に設定すべき倍率色収差の閾値を求めることができ、色収差補正を行う度に、この更新作業を行う。また、Ｓ２１を経由した場合には、制御コンピュータ３０は、ロードされた目標値（初期値）を倍率色収差の閾値として設定する。 なお、倍率色収差の閾値は取得されたＳＥＭ画像のＸ方向、Ｙ方向のそれぞれについて満たしていれば良く、それぞれについて、閾値を決定する。
【００３９】
以上で倍率色収差の閾値決定、更新のフローを示したが、Ｓ２３で加速電圧のふり幅ΔＥの値は任意に設定できるため、この値を大きくすると、測定精度値に対する測定許容値を大きくできるが、倍率色収差による軸ずれや像移動への影響が大きくなる。これについて測定精度維持と高速化の両立のために、許容値の計算段階および閾値決定ではΔＥを数Ｖずつ変えた数種類のパターンについて計算しておき、図２のＳ１２において現在の倍率色収差を考慮してそれぞれのパターンで、ΔＥが小さくて倍率色収差補正の必要性が最も少ないΔＥの条件を用いて算出された閾値を選択するようにプログラムを組むことで、さらに効率的にＳ１３のループを最小限の回数に抑えることもできる。
【００４０】
上記方法では、あらかじめ加速電圧のふり幅ΔＥを設定しておき補正閾値を算出、設定、測定値とこの設定閾値との大小を判定する方法を示したが、倍率色収差補正をスキップするために、Ｓ２３ではΔＥは加速電圧の１％以内といった範囲で可変にしておき、倍率色収差測定後にこの閾値を算出、設定する方法もある。この場合Ｓ２４において補正閾値はΔＥの関数として表すことができる。得られた関数から、図２のＳ１２において、ΔＥを閾値内で倍率色収差補正を必要としない値に選択できる。こうすることで、Ｓ１３のステップを省略することができ、色収差補正前もしくはΔＥが大きくなり過ぎない範囲で、倍率色収差を補正することなく、測定の精度維持と高速化が両立可能となる。
【００４１】
次に、倍率色収差測定について説明する。倍率色収差測定にはいろいろな測定方法あるが、ここでは本質でないため一例の概略だけ説明する。倍率色収差測定では、加速電圧をΔＥだけ変えた画像と変えない画像を取得し、両者の画像の移動量ΔｘからΔｘ/ΔＥとして倍率色収差量が測定できる。なお、移動量は、ＳＥＭ画像のＸ方向とＹ方向でそれぞれ独立に測定される。画像の移動量の算出方法は相関法など公知の技術が利用可能である。なお、色収差測定についても、いろいろな測定方法があるが、次で説明する測定法は、新規かつ有用なものであるため、独立した発明であり次の段落で詳細に説明する。
【００４２】
次に、図２フロー中の色収差測定について図４を用いて説明する。図４のフローは図２中のＳ１４を詳細に示したものである。
【００４３】
（Ｓ３０）：制御コンピュータ３０は、加速電圧Ｖaccを基準電圧Ｖ０から−△Ｅ変化させる。基準電圧とはもともと設定してある加速電圧のことである。また、ΔＥは予め設定された値である。
【００４４】
（Ｓ３１）：制御コンピュータ３０は、まず、色収差測定に必要な、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれについてデフォーカス量を測定する。デフォーカス量とそのデフォーカス量を求めた加速電圧の条件は記憶部などに保存される。デフォーカス量の測定の詳細については後述する。
【００４５】
（Ｓ３２）：制御コンピュータ３０は、測定終了条件を満たすか判定する。ここでは加速電圧を-ΔＥから＋ΔＥまで変更して測定するため、＋ΔEになったか判定している。終了条件を満たさなければＳ３３に進み、終了条件を満たす場合はＳ３４に進む。
【００４６】
（Ｓ３３）：制御コンピュータ３０は、加速電圧を基準電圧+ΔＥ／Ｎ変更する。なお、Ｎは自然数である。この例では加速電圧の変動２ΔＥを均等に２Ｎ分割し、測定は２Ｎ＋１回行われることになる。（Ｓ３４）：制御コンピュータ３０は、加速電圧Ｖaccを基準電圧Ｖ０にもどす。この処理は測定後であれば、次のＳ３５の後もしくは、Ｓ３５と並行して行っても良い。
【００４７】
（Ｓ３５）：制御コンピュータ３０は、Ｘ方向とＹ方向の色収差量を算出する。色収差量はＳ３１で求めるデフォーカス量とそのときの加速電圧と変更値から算出できる。図５では横軸に加速電圧の変動（加速電圧の変更値）、縦軸にデフォーカス量をとっている。実線５０１がＸ方向を、破線５０２がＹ方向のデフォーカス量を結んだ線である。この例ではＮ＝３、 ΔＥ＝１２の場合の例である。Ｘ方向、Ｙ方向についてそれぞれ１次ないしは２次関数で近似した場合の１次の係数kcが求まり、kc×Ｅから色収差係数Ccを算出できる。色収差量は、色収差係数Ｃｃと開き角αの積およびエネルギー幅ΔεからＣｃ×α×Δε/Ｅとして計算できる。
【００４８】
上記フローでは簡単のためΔＥの符号やステップは均等としたが、加速電圧を複数変えてあれば、大きさや順番には特に制限なく、例えば符号を変えながらジグザグにふるやり方をしても良い。
【００４９】
図４フロー中のＳ３１のデフォーカス量の測定について図６のフローで説明する。ここではデフォーカス量の測定として磁場型対物レンズ１７の励磁量を変更しているが、デフォーカス量を測定できるものであれば、コンデンサーレンズの励磁や静電型レンズの電圧、リターディング電圧、試料高さ変更などから測定しても良い。また途中取得する画像の倍率や位置は同一となるように揃える。画像の倍率に関しては、１ピクセルのサイズが現在の分解能もしくは目標分解能に対して同一か半分以下となる条件を選ぶのが望ましい。
【００５０】
（Ｓ４０）：制御コンピュータ３０は、対物レンズの励磁量ＯＢＪを基準値Ｂ０から−ΔＢ変化させる。基準値はもともと設定してある励磁量のことである。励磁量は制御上のＤＡＣ値や励磁電流などで、デフォーカス量との対応関係のテーブルが作成されている。
【００５１】
（Ｓ４１）：制御コンピュータ３０は、画像を取得しＸ方向、Ｙ方向それぞれについて鮮鋭度を測定する。鮮鋭度とは画像の方向微分値であり、画像データに対して図７で示すようなマスクを画像の各ピクセルデータ及びその周囲のピクセルデータにかけた結果の二乗和から算出できる公知の技術である。図７（ａ）はＸ方向の微分用マスクの例であり、図７（ｂ）はＹ方向の微分用マスクの例である。鮮鋭度と対物レンズの励磁条件は記憶部７６などに保存される。
【００５２】
（Ｓ４２）：制御コンピュータ３０は、測定終了条件を満たすか判定する。ここでは励磁量を−ΔＢから＋ΔＢまで変更して測定するため、＋ΔＢになったかを判定している。終了条件を満たさなければＳ４３に進み、終了条件を満たす場合はＳ４４に進む。
【００５３】
（Ｓ４３）：制御コンピュータ３０は、励磁量を＋ΔＢ／Ｍ変更する。なお、Ｍは自然数である。この例では励磁量の変動２ΔＢを均等に２Ｍ分割し、測定は２Ｍ＋１回行われる。
【００５４】
（Ｓ４４）：制御コンピュータ３０は、励磁量ＯＢＪを基準値Ｂ０にもどす。この処理は測定後であれば、次のＳ４５の後もしくは、Ｓ４５と並行して行っても良い。
【００５５】
（Ｓ４５）：制御コンピュータ３０は、Ｘ方向とＹ方向のデフォーカス量を算出する。デフォーカス量はＳ４１で求めた鮮鋭度とそのときの励磁量から算出できる。図８では横軸に励磁量の変更値、縦軸に鮮鋭度をとっている。実線８０１がＸ方向を、破線８０２がＹ方向の鮮鋭度を結んでいる。この鮮鋭度のピークＰｘ、Ｐｙと基準値との励磁量の差を変換した数値がデフォーカス量として算出される。
【００５６】
以上でデフォーカス量の算出法を示した。ΔＢの符号やステップは均等としたが、励磁量を複数変えてあれば、大きさや順番には特に制限なく、例えば符号を変えながらジグザグにふるやり方をしても良い。
【００５７】
以上より、色収差測定を、精度を落とさないで短時間で行うフローの代表的なものを説明した。次に、図１３と図１４とを用いて、得られる効果について説明する。
【００５８】
図１３は比較例である。横軸は繰り返し回数を示し、Ｓ１３の倍率色収差補正を行う回数を示している。縦軸は収差量を示し、色収差量と倍率色収差量との双方を規格化した量である。また、実線１３０１は色収差量を示し、破線１３０２は倍率色収差量を示している。一点鎖線１３０３は色収差量の閾値を示し、点線１３０４は倍率色収差量の閾値を示している。図１３では、予め色収差閾値と倍率色収差閾値とを一定値に設定し、倍率色収差の閾値を一定としたまま、色収差量と倍率色収差量が夫々、これらの閾値以下となるまで、夫々の収差を補正する場合である。１回〜４回目までは、図２のＳ１３の補正を行い、倍率色収差の補正を行う。４回目で初めて、倍率色収差量が倍率色収差の閾値１３０４以下となるため、Ｓ１２の判定でＹＥＳとなり、４回目で色収差量を求めるＳ１４に移行する。しかし、色収差量が色収差閾値１３０３よりも大きいため、Ｓ１５の判定でＮＯとなり、Ｓ１６で色収差補正を行う。ここで、色収差の補正を行ったため、倍率色収差量もこの補正に影響され、倍率色収差量も変動する。これを示したのが、５回目の倍率色収差量である。さらに６回 〜８回目まで、Ｓ１３の補正を行い、再度８回目で、倍率色収差量が倍率色収差の閾値１３０４以下となるため、Ｓ１２の判定でＹＥＳとなり、８回目で色収差量を求めるＳ１４に移行する。しかし、やはり色収差量が色収差閾値１３０３よりも大きいため、Ｓ１５の判定でＮＯとなり、Ｓ１６で色収差補正を行う。このようにして、１５回目で倍率色収差量および色収差量が共に夫々の閾値以下となりＳ１５の判定でＹＥＳとなり、収差補正を終了する。
【００５９】
一方、図１４は本願発明に係る収差補正を行った場合の説明図である。本願発明では、色収差補正を行う毎に、Ｓ１０の倍率色収差の閾値設定を行うため、倍率色収差の閾値を閾値１、閾値２、閾値３と、徐々に閾値が下がり、最終的には図１３の比較例の倍率色収差の閾値と同等の値である閾値３となる場合である。比較のため、倍率色収差の補正量と、色収差の補正量は、同じ量補正するものとしている。１回〜２回目までは、図２のＳ１３の補正を行い、倍率色収差の補正を行う。２回目で初めて、倍率色収差量が閾値１以下となるため、Ｓ１２の判定でＹＥＳとなり、２回目で色収差量を求めるＳ１４に移行する。なお、閾値１は、図３のＳ２１、Ｓ２４とフローが流れることで設定された閾値である。しかし、色収差量が色収差閾値１３０３よりも大きいため、Ｓ１５の判定でＮＯとなり、Ｓ１６で色収差補正を行う。ここで、色収差の補正を行ったため、倍率色収差量もこの補正に影響され、倍率色収差量も変動する。これを示したのが、３回目の倍率色収差である。さらに、ここで図２のＳ１０により、倍率色収差の閾値が新たに閾値２と求まり、閾値２が倍率色収差の閾値として新たに設定される。４回、５回と倍率色収差の補正を繰り返し、５回目で初めて、倍率色収差が閾値２以下となるため、Ｓ１２の判定でＹＥＳとなり、色収差量を求めるＳ１４に移行する。しかし、やはり色収差量が閾値１３０３よりも大きいため、Ｓ１５の判定でＮＯとなり、Ｓ１６で色収差補正を行う。そして、さらにＳ１０により、倍率色収差の閾値が新たに閾値３と求まり、閾値３が倍率色収差の閾値として新たに設定される。このようにして、１２回目で倍率色収差量および色収差量が共に夫々の閾値以下となりＳ１５の判定でＹＥＳとなり、収差補正を収差する。
【００６０】
このように、比較例の技術では、倍率色収差の閾値が一定であったため、補正繰り返し回数が比較的多かったが、本願発明のように、倍率色収差の閾値を、色収差補正量を元に適切な数値を算出して設定することで、繰り返し回数が１５回から１２回と大幅に減少させることができる。これにより、補正にかかる時間を短縮することができる。
【実施例２】
【００６１】
本実施例の構成は実施例１と同じものを用いる。本実施例では特に、実施例１で倍率色収差補正を省略または少ない量で補正した際に生じる軸ずれの対処法について、二つの方法を説明する。ここでの方法は特に、図６のフローを改良したものを示す。それ以外のフローについては断わりがない限りは実施例１のフローを行っているものとする。
【００６２】
図６でのデフォーカス量算出Ｓ４０〜Ｓ４５の際、対物レンズの励磁などを変更するが、これらの算出では図４での加速電圧が＋ΔＥなど変化した状態を含んでいる。この状態で倍率色収差が存在すると、軸ずれにより励磁の変化に伴い像移動が発生する。倍率色収差は色収差測定時の精度を落とさないよう最適化されているが、測定時の分解能についてのみ考慮されており、励磁の変更に付随して発生する像移動の影響については必ずしも充分に対処できていない場合がある。しかし、以下の方法により、充分に対処することができる。
【００６３】
図９に図６フローを変更したものを示す。注意点や処理内容は図６フローと同じであるが、いくつかの処理が追加されている。追加、変更した処理についてのみ説明する。
【００６４】
（Ｓ５０）：制御コンピュータ３０は、低倍率でシフト演算用に画像Ａを取得する。低倍率とは色収差測定用画像の倍率を基準として、低倍率なものをさす。初期設定としては１倍から２分の１程度が目安である。
【００６５】
（Ｓ５１）：制御コンピュータ３０は、低倍率でシフト演算用に画像Ｂを取得する。画像Ａと画像Ａは同じ倍率であることが望ましい。但し、演算時にスケールを合わせられれば必ずしも同じ倍率でなくともよい。
【００６６】
（Ｓ５２）：制御コンピュータ３０は、励磁の変化に対する像移動量、つまり、イメージシフト量を算出する。ここでは、制御コンピュータ３０は、画像Ａ、画像Ｂをの位置ズレ量を計算し、位置ズレ量を励磁量の変化で割ることで励磁の変化に対する画像の移動量を演算する。像の移動量とイメージシフト量の関係はあらかじめテーブルを作っておくことで、励磁の変化に対するイメージシフト量が見積もれる。なお、励磁に対するイメージシフト量は、画像間に同一領域が８０％も含まれていれば充分なため、励磁に対するイメージシフトは１０％程度の精度が確保されれば充分である。
【００６７】
（Ｓ５３）：制御コンピュータ３０は、シフト量が演算できたか判断する。励磁に対する移動量が大きく、画像Ａと画像Ｂで同一領域が存在しなかった場合の処理である。Ｓ５２でのイメージシフト量の演算では相関法などが用いられるが、この処理には相関の度合いを示す指標が出力されており、この指標から相関が低い場合はシフト量算出ができない、あるいは信頼性が低いと判断できる。この場合はシフト量の演算を失敗したとみなしＳ５４にすすみ、シフト量が算出できた場合、あるいは信頼性が高い場合はＳ５６に進む。
【００６８】
（Ｓ５４）：制御コンピュータ３０は、励磁量を一旦元に戻す。
【００６９】
（Ｓ５５）：制御コンピュータ３０は、画像Ａ、画像Ｂの両方もしくはいずれかの倍率を下げる。これにより、Ｓ５３でシフト量の演算が失敗した場合であっても、画像Ａ、画像Ｂ間に含まれる同一領域が増加するため、次回のＳ５３でシフト量を演算できる可能性が高くすることができる。
【００７０】
（Ｓ５６）：制御コンピュータ３０は、現在の励磁量に対して、像移動をキャンセルするイメージシフトを加える。なお、イメージシフトは走査偏向器１５の値を変えることで行える。
【００７１】
以上で加速電圧変更後の軸ずれによる励磁の変化時の像移動の対処法を説明した。シフト量演算処理（Ｓ５３）で失敗した場合、シフト演算用画像の取得条件を低倍化した（Ｓ５５）が、倍率は変えないで励磁量の変化を小さくして再測定する方法も可能である。図１０が図９のＳ５４、Ｓ５５の処理の代替方法である。ここではＳ５４ａでシフト計測失敗回数jに対してシフト測定用の励磁量を変化している。ここでは励磁の変化量をΔＢ／（ｊ＋１）としたが、ΔＢ／（２＾Ｊ）などにしても良い。つまり、励磁量を小さくすることで、像移動量を小さくし、次回のＳ５３でシフト量を演算できる可能性を高くすることができる。
【００７２】
上記方法では、励磁の変化時の像移動をイメージシフトによってキャンセルしたが、図9ステップ（Ｓ５６）において±ΔＢに対する像移動に対して、鮮鋭度測定に必要な情報量（例１２８×１２８ピクセルなど）分の同一領域を必ず含むサイズの画像を取得するようにし、その領域を取得画像として切り出しても良い。これは上の方法が、偏向によるイメージシフトに対して、画像データに対するデジタル的なイメージシフトと言える。
【００７３】
本実施例で説明した手法により、実施例１の効果に加え、励磁の変更に付随して発生する像移動の影響についても対処することができ、色収差測定を、精度を落とさないで行うことができる。
【実施例３】
【００７４】
本実施例の構成は実施例１と同じものを用いる。本実施例では、実施例１の図２および図４フローでの倍率色収差測定と色収差測定を同時に行う場合について示す。それ以外のフローについては、特に断わりがない限り実施例１のフローを行うものとする。
【００７５】
図２のフローからの変更したものを図１１に示す。図２のＳ１４の処理がＳ１１に統合され、Ｓ１１ｂになっている。Ｓ１１ｂの詳細については図１２に示す。図１２は図４フローに倍率色収差測定用の処理を付加したものである。変更点についてのみ説明する。
【００７６】
（Ｓ３１ａ）：制御コンピュータ３０は、加速電圧Ｖacc を基準電圧Ｖ０から変更した値での画像を取得する。この処理の順序はＳ３１と入れ替えても良い。取得した画像と加速電圧などの条件は記憶部７６などに保存され、Ｓ３５ｂでの収差計算で使用される。
【００７７】
（Ｓ３５ｂ）：色収差量と倍率色収差量が測定される。色収差の測定法はステップＳ３５に準じ、倍率色収差はＳ３１ａで取得した画像間の加速電圧の変化量に対する移動量から見積もられる。算出方法は実施例１の通りとなる。なお、ここで算出された色収差量の情報はＳ１２で倍率色収差が所定の閾値を満たさない場合には、精度不足と判断され破棄される。
【００７８】
以上で倍率色収差と色収差を同時に測定する方法について、実施例を示した。同時測定は色収差測定の時間とほぼ同じであるが、倍率色収差測定単体に比べて同時測定にかかる時間は相対的に長くなってしまう。しかしながら、図２のＳ１１とＳ１４のように別フローで行うよりも時間は短縮できるため、倍率色収差が補正された後に色収差補正の微調整を行う場合など、Ｓ１２の倍率色収差の判定を通過することが予想でき、倍率色収差補正は不要と思われるが確認を必要する場合において同時測定を行うと、短時間で測定することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は走査型電子顕微鏡、半導体検査装置、走査透過型電子顕微鏡、集束イオンビーム装置などへ利用できる。
【符号の説明】
【００８０】
１…ショットキー電子源、２…サプレッサー電極、３…引き出し電極、４…第１陽極、５…第２陽極、６…第１コンデンサーレンズ、７…第２コンデンサーレンズ、８…偏向器、９…可動絞り、１０…収差補正器、１１…非点補正コイル、１２…対物アライナ、１５…走査偏向器、１６…下走査コイル、１７…対物レンズ、１８…試料、２０…電子銃電源、２１…制御電圧源、２２…加速電圧源、２３…第１コンデンサーレンズ電源、２４…第２コンデンサーレンズ電源、２５…偏向コイル電源、２６…収差補正器電源、２７…走査コイル電源、２８…対物レンズ電源、２９…リターディング電源、３０…制御コンピュータ、３１…可動絞り微動機構、３２…非点補正コイル電源、３３…対物アライナ電源、５０…、５１…、６０…光軸、７１…ＥｘＢ偏向器、７２…反射板、７３…２次電子検出器、７４…２次電子検出器電源、７５…ＥｘＢ偏向器電源、７６…記憶部、７７…モニタ、７８…操作卓、７９…収差演算装置、８０…試料ステージ、８１…試料ステージ制御機構、１００…真空容器、１０１…カラム、１０２…試料室、１０３…制御ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置する試料ステージと、
前記試料ステージに載置された試料に一次荷電粒子線を走査し、該一次荷電粒子線の収差を補正する収差補正器を備えた照射光学系と、
該一次荷電粒子線の走査により発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、
前記検出器により検出された該二次荷電粒子の信号を画像処理して画像を形成し、該画像から倍率色収差と色収差を測定し、測定された収差に基づき、収差を補正するよう前記照射光学系を制御する制御部と、
倍率色収差の補正の終了の可否を判定する閾値を格納する記憶部を備え、
前記制御部は、測定された色収差を元に前記閾値を設定す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、
前記制御部は、倍率色収差を測定した後、前記閾値と比較し、測定された倍率色収差が前記閾値以下の場合に、色収差を測定し、色収差が予め設定された数値以下の場合に、色収差の補正を終了することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項２記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、色収差が予め設定された数値以下とならない場合に、色収差を補正するよう前記照射光学系を制御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、
前記制御部は、測定された色収差の中で最も新しい色収差を元に閾値を算出し、前記閾値を算出された新たな閾値に更新し、色収差を補正するよう前記照射光学系を制御した後の倍率色収差を測定し、測定された倍率色収差と更新された新たな閾値と比較し、測定された倍率色収差が更新された新たな閾値以下の場合に、色収差を測定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記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、該一次荷電粒子線の該試料の表面に対するエネルギーを所定のエネルギーを中心に所定量を増減させるよう制御することで色収差を測定し、
前記制御部は、測定された色収差と前記所定量を元に前記閾値を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５記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、色収差を測定する前に、前記所定量を増減させた場合の画像の像移動量を算出し、前記像移動量が算出できない場合には、画像の倍率を下げる制御を行う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、
前記制御部は、前記収差補正器に印加される電圧又は電流を制御することで、倍率色収差及び色収差を補正す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、
前記閾値は、該画像のＸ方向とＹ方向の２つの閾値からなることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
試料を載置する試料ステージと、
前記試料ステージに載置された試料に一次荷電粒子線を走査し、該一次荷電粒子線の収差を補正する収差補正器を備えた照射光学系と、
該一次荷電粒子線の走査により発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、
前記検出器により検出された該二次荷電粒子の信号を画像処理して画像を形成し、該画像から倍率色収差と色収差を測定し、測定された収差に基づき、収差を補正するよう前記照射光学系の制御を行う制御部と、
倍率色収差の補正の終了の可否を判定する第１の閾値と、色収差補正の補正の終了の可否を判定する第２の閾値を格納する記憶部を備え、
前記制御部は、測定された倍率色収差が前記第１の閾値以下となるまで倍率色収差の補正を行うよう前記照射光学系を制御し、測定された倍率色収差が前記第１の閾値以下となった後、色収差の補正の可否の判定を行い、測定された色収差が前記第２の閾値以下の条件を満たさない場合には、色収差の補正を行うよう前記照射光学系を制御し、前記第１の閾値を前記第１の閾値より小さい第３の閾値に変更し、倍率色収差の測定を行い、測定された倍率色収差が前記第３の閾値以下となるまで倍率色収差の補正を行うよう前記照射光学系を制御することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項９記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、測定された色収差が前記第２の閾値以下の場合に、該色収差の補正を終了することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項９記載の荷電粒子線装置において、
前記第３の閾値は、測定された色収差を元に算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１２】
請求項９記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、測定された倍率色収差が前記第３の閾値以下となるまで、倍率色収差の補正を行うよう前記照射光学系を制御した後、色収差の測定を行い、測定された色収差が前記第２の閾値以下の条件を満たさない場合には、色収差の補正を行うよう前記照射光学系を制御し、前記第２の閾値以下の条件を満たす場合に、色収差の補正を終了することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、該一次荷電粒子線の該試料の表面に対するエネルギーを所定のエネルギーを中心に所定量を増減させるよう制御することで色収差を測定し、
前記制御部は、測定された色収差と前記所定量を元に前記第３の閾値を算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、色収差を測定する前に、前記所定量を増減させた場合の画像の像移動量を算出し、前記像移動量が算出できない場合には、画像の倍率を下げる制御を行うことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１５】
請求項９記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記収差補正器に印加される電圧又は電流を制御することで、倍率色収差及び色収差を補正することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１６】
請求項９記載の荷電粒子線装置において、
前記第１〜第３の閾値の夫々は、該画像のＸ方向とＹ方向の２つの閾値からなることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１７】
試料を載置する試料ステージと、
前記試料ステージに載置された試料に一次荷電粒子線を走査し、該一次荷電粒子線の収差を補正する収差補正器を備えた照射光学系と、
該一次荷電粒子線の走査により発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、
前記検出器により検出された該二次荷電粒子の信号を画像処理して画像を形成し、該画像から色収差を算出する制御部を備え、
前記制御部は、該一次荷電粒子線の該試料の表面に対するエネルギーを制御し、異なるエネルギー毎に画像を取得し、該画像の少なくとも異なる２つの方向に対し、デフォーカス量を算出し、該エネルギーと該デフォーカス量との関係から色収差を算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、横軸に該エネルギー、縦軸に該デフォーカス量としたデータを線形近似した直線の傾きを色収差として算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１９】
請求項１７記載の荷電粒子線装置において、
前記照射光学系は、対物レンズを含み、
前記制御部は、前記対物レンズの励磁量を変更するよう制御し、変更された励磁量毎に画像を取得し、得られた複数の画像に対し方向微分を行い、該励磁量と該方向微分から前記異なるエネルギー毎のデフォーカス量を算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１】
試料を載置する試料ステージと、
前記試料ステージに載置された試料に一次荷電粒子線を走査し、該一次荷電粒子線の収差を補正する収差補正器を備えた照射光学系と、
該一次荷電粒子線の走査により発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、
前記検出器により検出された該二次荷電粒子の信号を画像処理して画像を形成し、該画像から倍率色収差と色収差を測定し、測定された収差に基づき、収差を補正するよう前記照射光学系を制御する制御部と、
倍率色収差の補正の終了の可否を判定する閾値を格納する記憶部を備え、
前記制御部は、測定された色収差を元に前記閾値を設定す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、
前記制御部は、倍率色収差を測定した後、前記閾値と比較し、測定された倍率色収差が前記閾値以下の場合に、色収差を測定し、色収差が予め設定された数値以下の場合に、色収差の補正を終了することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項２記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、色収差が予め設定された数値以下とならない場合に、色収差を補正するよう前記照射光学系を制御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、
前記制御部は、測定された色収差の中で最も新しい色収差を元に閾値を算出し、前記閾値を算出された新たな閾値に更新し、色収差を補正するよう前記照射光学系を制御した後の倍率色収差を測定し、測定された倍率色収差と更新された新たな閾値と比較し、測定された倍率色収差が更新された新たな閾値以下の場合に、色収差を測定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記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、該一次荷電粒子線の該試料の表面に対するエネルギーを所定のエネルギーを中心に所定量を増減させるよう制御することで色収差を測定し、
前記制御部は、測定された色収差と前記所定量を元に前記閾値を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５記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、色収差を測定する前に、前記所定量を増減させた場合の画像の像移動量を算出し、前記像移動量が算出できない場合には、画像の倍率を下げる制御を行う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、
前記制御部は、前記収差補正器に印加される電圧又は電流を制御することで、倍率色収差及び色収差を補正す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、
前記閾値は、該画像のＸ方向とＹ方向の２つの閾値からなることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
試料を載置する試料ステージと、
前記試料ステージに載置された試料に一次荷電粒子線を走査し、該一次荷電粒子線の収差を補正する収差補正器を備えた照射光学系と、
該一次荷電粒子線の走査により発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、
前記検出器により検出された該二次荷電粒子の信号を画像処理して画像を形成し、該画像から倍率色収差と色収差を測定し、測定された収差に基づき、収差を補正するよう前記照射光学系の制御を行う制御部と、
倍率色収差の補正の終了の可否を判定する第１の閾値と、色収差補正の補正の終了の可否を判定する第２の閾値を格納する記憶部を備え、
前記制御部は、測定された倍率色収差が前記第１の閾値以下となるまで倍率色収差の補正を行うよう前記照射光学系を制御し、測定された倍率色収差が前記第１の閾値以下となった後、色収差の補正の可否の判定を行い、測定された色収差が前記第２の閾値以下の条件を満たさない場合には、色収差の補正を行うよう前記照射光学系を制御し、前記第１の閾値を前記第１の閾値より小さい第３の閾値に変更し、倍率色収差の測定を行い、測定された倍率色収差が前記第３の閾値以下となるまで倍率色収差の補正を行うよう前記照射光学系を制御することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項９記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、測定された色収差が前記第２の閾値以下の場合に、該色収差の補正を終了することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項９記載の荷電粒子線装置において、
前記第３の閾値は、測定された色収差を元に算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１２】
請求項９記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、測定された倍率色収差が前記第３の閾値以下となるまで、倍率色収差の補正を行うよう前記照射光学系を制御した後、色収差の測定を行い、測定された色収差が前記第２の閾値以下の条件を満たさない場合には、色収差の補正を行うよう前記照射光学系を制御し、前記第２の閾値以下の条件を満たす場合に、色収差の補正を終了することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、該一次荷電粒子線の該試料の表面に対するエネルギーを所定のエネルギーを中心に所定量を増減させるよう制御することで色収差を測定し、
前記制御部は、測定された色収差と前記所定量を元に前記第３の閾値を算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、色収差を測定する前に、前記所定量を増減させた場合の画像の像移動量を算出し、前記像移動量が算出できない場合には、画像の倍率を下げる制御を行うことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１５】
請求項９記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記収差補正器に印加される電圧又は電流を制御することで、倍率色収差及び色収差を補正することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１６】
請求項９記載の荷電粒子線装置において、
前記第１〜第３の閾値の夫々は、該画像のＸ方向とＹ方向の２つの閾値からなることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１７】
試料を載置する試料ステージと、
前記試料ステージに載置された試料に一次荷電粒子線を走査し、該一次荷電粒子線の収差を補正する収差補正器を備えた照射光学系と、
該一次荷電粒子線の走査により発生する二次荷電粒子を検出する検出器と、
前記検出器により検出された該二次荷電粒子の信号を画像処理して画像を形成し、該画像から色収差を算出する制御部を備え、
前記制御部は、該一次荷電粒子線の該試料の表面に対するエネルギーを制御し、異なるエネルギー毎に画像を取得し、該画像の少なくとも異なる２つの方向に対し、デフォーカス量を算出し、該エネルギーと該デフォーカス量との関係から色収差を算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、横軸に該エネルギー、縦軸に該デフォーカス量としたデータを線形近似した直線の傾きを色収差として算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１９】
請求項１７記載の荷電粒子線装置において、
前記照射光学系は、対物レンズを含み、
前記制御部は、前記対物レンズの励磁量を変更するよう制御し、変更された励磁量毎に画像を取得し、得られた複数の画像に対し方向微分を行い、該励磁量と該方向微分から前記異なるエネルギー毎のデフォーカス量を算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２５１２１８（Ｐ２０１０−２５１２１８Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０１５４１（Ｐ２００９−１０１５４１）
【出願日】平成２１年４月２０日（２００９．４．２０）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２０日（２００９．４．２０）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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