JP2001236915A - 集束方法およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 対物レンズの電流変化に関連するヒステリシ
ス現象を回避し、高速応答の焦点調整を提供する。 【解決手段】本発明の実施の形態によれば、試験片上に
存在する電位を補償するために荷電粒子ビームを制御す
る方法が提供され、この方法は、試験片上に存在する電
位を補償するために試験片上で荷電粒子ビームを移動す
る段階と、少なくとも１つの副産物および／または映像
信号を生成するために試験片からの後方散乱粒子を測定
する段階と、映像信号を測定する段階と、ビームエネル
ギーを変更する段階と、異なるビームエネルギーを用い
てスコアを解析する段階と、解析に基づいたビームエネ
ルギーを調節する段階と備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子ビームを
自動的に集束する方法に関する。さらに本発明は、検査
試験片の荷電状態下での荷電粒子ビームの自動焦点に関
する。

【０００２】

【従来技術】負あるいは正の荷電粒子ビームは高解像力
であるので試験片の検査に使用される。光学系光線と比
べると前記荷電粒子ビームの解像力は数等級高く、極め
て精巧で細部にわたる検査を行うことができる。従っ
て、荷電粒子ビーム、特に、電子ビームは相当高い解像
力を要求する半導体技術用のマスクやウェーハの検査に
使用される。

【０００３】試験片の鮮明な映像を得るために、試験片
上に荷電粒子ビームを集束する必要がある。多くの試験
片は表面の高さに多少の変動があるので、一定の映像品
質を維持するように、時々刻々と荷電粒子ビームを再集
束する必要がある。荷電粒子ビームの集束は、通常、対
物レンズに供給される電流を変化させて焦点距離を変化
させるか、あるいは、Ｚステージを用いて試験片までの
作動距離を変化させることによってなされる。

【０００４】対物レンズに供給される電流の変更により
自動焦点を行うことには多少問題がある。磁気レンズコ
イルのインダクタンスが大きいので、応答がとても遅
く、焦点の迅速な変化が起こり得ない。さらに、対物レ
ンズ電流の変化により、倍率の変化および荷電粒子ビー
ムの走査方向の回転が起こり、その変化によって、各作
動状況の正確な特定が困難になる。従って、改良された
荷電粒子ビームの自動焦点方法が必要となる。

【０００５】電子ビームを集束する別の方法が米国特許
第４，９９９，４９６号に説明されている。米国特許第
４，９９９，４９６号は、焦点距離あるいは作動距離の
変化が同時に倍率の変化をもたらすことを教示してい
る。倍率の変化を補償するために、焦点が合うまで前記
ビーム電圧を変化させて、倍率の変化を補償する変化量
を使用するよう教示している。

【０００６】表面の構造は別として、試験片表面の電位
の存在も映像品質および焦点の重大な劣化をもたらすこ
とが分かっている。試験片表面の電位は、試験片の意図
的ではなく回避できない電荷によって引き起こされる場
合がある。試験片表面の電位はまた、意図的に電圧を試
験片に印加することによって引き起こされる場合があ
る。例えば、回路の短絡を検出するために使用される電
圧コントラスト結像を得るために、電圧がウェハーに印
加されることがある。これらの影響は未だ効果的に解消
されていない。

【０００７】例えば、半導体ウェハーのように、検査さ
れるべき複数の異なるターゲット領域を含む試験片もあ
る。ほとんどの試験片は反っており、通常、表面の高さ
がうねりを呈するので、しばしば各ターゲット領域で荷
電粒子ビームを再集束する必要がある。残念ながら、各
ターゲット領域の荷電粒子ビームの再集束は、かなりの
時間を費やす作業である。一般的に、光学系装置を各タ
ーゲット領域に集束し、各々のターゲット領域の高さを
識別する方法が使用される。一旦、各々のターゲット領
域の高さが分かると、電子ビーム焦点に対するターゲッ
ト領域の高さの関数が分かれば前記電子ビームを特定の
ターゲット領域の正確な焦点に移動できる。しかし、か
なりの時間を費やす作業である以外に、前述のプロセス
は別の欠点をもたらす。光学系装置が不正確にターゲッ
ト領域の高さを測定する可能性があるので、ターゲット
領域の透明度は前記電子ビームの集束時に重大な誤差を
もたらす。さらに、ターゲット領域に存在する電位は、
通常、映像品質に重大な劣化をもたらすことがある。従
って、ターゲット領域上にビーム、特に荷電粒子ビーム
を集束する、より高速でより正確な方法もまた必要であ
る。

【０００８】荷電粒子ビームを集束する従来技術の方法
は、多くの場合、焦点設定のための焦点検索範囲の限定
を必要とし、焦点検索範囲をカバーするよう異なるビー
ム焦点状態で、対応する映像信号を形成する。焦点スコ
アが映像ごとに算定され、映像のすべてのスコアが比較
される。最も高いスコアを有する映像に対応するパラメ
ータ値が実際の測定のために選択される。しかし、多く
の場合、所定の検索範囲は、最良の焦点状態を含んでい
ないので、従来技術のアプローチでは最良の焦点状態を
見い出すことができない。さらに、例え所定の検索範囲
が最良の焦点状態を含んでいたとしても、映像信号を前
記検索範囲全体に亘って形成する必要があるので、通
常、多大な時間が費やされる。従って、所定の検索範囲
を必要としない、電荷粒子ビームを集束するためのより
高速な装置もまた必要である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記課題を
解決するためになされたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、表面の構造お
よび試験片の電荷の両者を補償する荷電粒子ビームを自
動的に集束する方法を提供する。本発明の１つの実施の
形態によれば、Ｚステージを使用して「全体的な」集束
が行われるが、特に電荷はビームのエネルギーを変更す
ることによって補正される。つまり、倍率あるいは走査
方向の変化を回避しながら、荷電作用のための高速応答
が提供される。本発明の１つの特徴によれば、試験片表
面上に存在する電位の負の影響が、異なるビームエネル
ギーを使って得られる映像のスコアを解析し、この解析
によりビームエネルギーを調節することによって解消さ
れる。その結果、例えば静電荷を帯びたウェハーによ
り、＋１００から−４００ボルトといった数百ボルトの
範囲で表面電位を呈することによって引き起こされる映
像品質の問題は、全く映像が回転することなく補正でき
る。さらに、スティグメーションあるいは他のビームア
ラインメントを補正する必要もない。さらに、本発明の
解決方法によれば、倍率は一定のままである。従って、
倍率の補償を行う必要はない。対物レンズを通る電流の
調節と比べると、応答速度が相当速くなり、通常対物レ
ンズの電流の変化に関連するヒステリシス現象を回避で
きる。さらに、本発明は、この改良方法を実行できる試
験片の試験装置を提供する。

【００１１】別の態様によれば、本発明は、試験片表面
上に荷電分布をマップ化する方法を提供する。この方法
は、試験片の電荷を補償するためにビームエネルギーを
変化させることによってなされる補正に含まれる情報を
使用する。各々の走査位置について、ビームエネルギ
ー、または前記ビームエネルギーの変化が走査位置の座
標とともに記録され、電荷分布を示すマップおよび／ま
たは試験片表面上の領域分布が作成される。例えば、回
路設計の欠陥を見つける必要がある場合、このマップは
極めて高い値になる。本発明はさらに、試験片表面上に
電荷分布のマップを供給する装置を提供する。

【００１２】さらに別の態様によれば、本発明は、試験
片のターゲット領域上にビームを集束する改良された方
法を提供する。この方法は、実際のターゲット領域に至
る途中のビームパスにある繰り返しパターンの映像を使
用する。一旦ビームがターゲット領域に到達すると、異
なる焦点設定で得られた映像スコアが解析され、その
後、正確な焦点設定が使用される。この方法は、試験片
および／またはビームが実際のターゲット位置に移動さ
れる間に、正確な焦点に関する情報が収集されるという
利点を有する。さらに、このことはビーム自体が生成す
る映像によって得られる情報の解析を通じて行われる。
ビームは、ターゲット領域に到達するときに基本的に焦
点が合っている。従って、通常、各ターゲット領域の表
面高さに関する情報をすべて収集するために費やす必要
がある多大な時間を節約でき、処理能力が高まる。本発
明はさらに、改良された焦点方法を実行可能な試験片の
試験装置を提供する。

【００１３】また別の態様によれば、本発明は、荷電粒
子ビームを自動的に集束する、さらに改良された方法を
提供する。この方法は、２つの連続する焦点状態の映像
スコアを使用し、スコアの改善を生み出す方向に焦点状
態を変化させる。スコアが所定値に達するかあるいは、
スコア（あるいは焦点状態）の変化が所定値より小さく
なる、例えば、ビームの焦点の深さより小さくなるか等
しくなるまで繰り返される。この方法は、事前に焦点検
索範囲を限定する必要がないという利点を有しており、
ほとんどの場合、この方法は、従来技術で用いる方法よ
りもかなり速く収束する。本発明の、前述の態様あるい
は別の更に詳細な態様の幾つかが図面を参照して以下に
説明され、部分的に例示されている。

【００１４】

【発明の実施の形態】まず、当業者であれば、本発明は
いかなる荷電粒子装置においても使用できることが理解
できる。しかし、便宜上、本発明は、走査電子顕微鏡
（ＳＥＭ）での実施に関して説明されている。当業者に
は、電圧および電位に関する本明細書での全ての検討
は、絶対的な用語ではなく相対的な用語を言及している
ことは明らかである。例えば、カソードを「グランド」
に接続して、９キロボルトを試料に印加することによっ
てビーム加速させることは、負の９キロボルトをカソー
ドに印加して、試験片をグランドに配置することに等し
い。従って、便宜上特定の電圧に関して検討がなされて
いるが、基準は相対電位であることを理解されたい。

【００１５】本発明による、第１の実施の形態が図１に
概略的に示されている。電子ビーム４が、タングステン
Ｕ字型ガン、ランタン・ヘキサホウ化物ガンあるいは電
界放出ガン等の電子ソース２から放出される。電子ソー
スからの電子を加速するために、電子ソースは高電圧供
給ユニットによって供給される。電子ソース２の後に
は、ビームを縮小して試験片８へビームを誘導する集光
レンズ５がある。荷電粒子ビーム４は、試験片８のター
ゲット領域上に電子ビーム４を移動するための走査コイ
ル１２Ａおよび１２Ｂに入る。走査コイル１２Ａおよび
１２Ｂの後には、試験片の支持部１１上の試験片８に、
粒子ビームを集束するための対物レンズ１０がある。対
物レンズは、磁気式あるいは静電気式であってもよい。
試験片の支持部１１は、全ての方向に試験片８を移動で
きる。

【００１６】電子が試験片８の表面に衝突する時、この
電子は試験片の原子の原子核と電子のために一連の複雑
な相互作用を受ける。入射電子と試験片の原子との間の
相互作用は弾性があってもよく、弾性がなくてもよい。
相互作用は、後方散乱電子と同様に、異なるエネルギー
の電子、Ｘ線、光線および熱等のある種の副産物を生成
する。これらの副産物および／または後方散乱した電荷
粒子の多くは、試験片の映像を生成し、試験片８から追
加的な情報を収集するために使用される。

【００１７】主として検査または試験片の映像形成に重
要な副産物は、種々の角度で試験片８から出る比較的低
エネルギー（３から５０ｅＶ）の二次電子である。これ
らの二次電子は、検出器１６に達して検出される。試験
片８上に電子ビーム４を走査して検出器１６の出力を表
示／記録することによって、試験片８の表面の映像が形
成される。

【００１８】装置の別の部分が、対応する供給ユニッ
ト、高電圧供給ユニット２１、集光レンズ供給ユニット
２２、走査コイル供給ユニット２３、対物レンズ供給ユ
ニット２４、試験片電圧供給ユニット２５およびステー
ジ供給ユニット２６に接続されており、これらは、パラ
メータ調節ユニット３１によって制御される。パラメー
タ調節ユニット３１は、基本的な一連のパラメータをパ
ラメータ調節ユニット３１に供給する標準設定ユニット
３５に接続されている。従来技術で良く知られているよ
うに、レンズが試験片８の表面上に電子ビームを集束す
るよう、対物レンズ供給ユニット２４は、パラメータ設
定ユニット３５によって供給されるパラメータに応じて
対物レンズを制御する。パラメータは、従来技術で良く
知られている「本質的な」自動焦点装置（図せず）によ
り選択され、試験片のトポグラフィーに応じてビームを
集束する。

【００１９】しかし、電位が試験片表面上に存在する場
合、パラメータ設定ユニット３５によって供給されるデ
フォルト値は、通常、悪い映像品質をもたらす。試験片
は、例えば不意に静電荷を帯びて＋１００から−４００
ボルトの範囲の表面電位を呈する場合がある。この問題
は、試料が映像化のために走査される同時に、試料上の
電荷が変化することで悪化してしまう。つまり、電荷を
もたない試料の最適な映像を得るよう焦点が調節される
間に、試料が撮像のために走査されると同時に益々電荷
を帯びてしまい焦点は変化して映像が劣化する。

【００２０】試験片表面の電位は、作為的に電圧を試験
片８に印加することで生じることもある。そうするため
に、パラメータ調節ユニット３１は、対応する電圧を試
験片支持部１１と試験片８とに印加する試験片電圧供給
ユニット２５に対して信号を生成する。試験片８に印加
される電圧は、例えば、一定エネルギー以下の二次電子
にフィルターをかけたり、電子がホールやバイア等の高
アスペクト形態を回避するアシストのために使用でき
る。

【００２１】図２は、試験片８に印加される正電位の作
用を例示しており、これにより電子の引力フィールドを
生成する。電子ビーム４は試験片８に衝突し、二次電子
は比較的低エネルギー（３〜５０ｅＶ）で、種々の角度
で試験片８の表面上から出る。２０ボルトといった所定
のエネルギー以下の二次電子６は、引力フィールドから
逃れて検出器１６に達することができない。

【００２２】結果として、この二次電子は試験片８へ戻
る湾曲パスに追随する。所定のエネルギー以上の二次電
子７のみが、結果として生じる引力フィールドから逃れ
て検出器１６に達することができる。従って、試験片８
に印加される正電圧は、所定のエネルギー以下の二次電
子にフィルターにかけるために使用できる。一方で、負
電位を試料に供給することによって、電子を試料から逃
がすことをアシストする反発フィールドが生成される。
また、試験片に供給される電圧は、電圧コントラスト映
像を得るためにも使用できる。電圧コントラスト映像
は、しばしば半導体ウェハー上に作られる回路の短絡を
検出するのに使用される。

【００２３】しかし、これらの正の作用は別として、試
験片の表面上に表れる電位は、電子ビーム４にも作用す
る。残念ながら、一般に電子ビーム４の作用は映像品質
の劣化をもたらす。特に、試験片８の電位が変化する場
合、映像は焦点がずれて変形してしまう。

【００２４】従って、本発明の有利な実施の形態によれ
ば、対物レンズのパラメータは表面トポグラフィに応じ
て設定される。しかし、試験片電荷を補償できるよう
に、追加の自動焦点出力がビームエネルギーを変化させ
るために使用される。つまり、対物レンズは全体的な焦
点設定に設定されるが、ビームエネルギーは表面トポグ
ラフィまたは試験片電荷に起因する焦点設定の変化を補
償するために制御される。このように、レンズの作動パ
ラメータが一定値に維持されるので、ビーム焦点の微調
整をすばやく行うことができる。さらに、焦点変化を補
償する間、前記ビームエネルギーの変化は映像を回転さ
せない。その上、ビームエネルギーの変化は試験片電荷
量と等価なので倍率の変化は起こらず、倍率変化を補償
する必要がない。

【００２５】作動において、まず最初に、自動焦点は、
対物レンズおよび／またはＺステージの基本的な焦点パ
ラメータを決定するために使用される。その後、レンズ
のパラメータが固定されて、自動焦点装置により指示さ
れる如何なる変化もビームエネルギー変化に変換され
る。このようなビームエネルギー集束を利用する１つの
有利な実施の形態を以下に説明する。

【００２６】対物レンズの電流は、所定の作動距離にビ
ームを集束するよう一定値に設定される。光学系自動焦
点装置（図示せず）は、試験片のトポグラフィや、その
上に選択されたターゲットをマップ化するために使用さ
れる。このような光学系自動焦点装置は従来技術として
良く知られている。例えば、このような装置の１つは、
カルフォルニア州サンタクララのアプライド・マテリア
ル社から入手可能なＣＤ−ＳＥＭ９０００Ｓｉシステム
のグローバル・プリアライナ（global pre-aligner）に
組み込まれている。電子ビームのもとでの試料の高さを
測定する他の光学系自動焦点が、米国特許第５，３１
１，２８８号に開示されている。いずれの装置も、検査
表面を対物レンズの焦点になるよう正確な作動距離にす
るよう使用される。

【００２７】ステージ供給ユニット２６によって作動さ
れる試験片支持部１１（Ｚステージ）は、各々の位置／
ターゲットを対物レンズから適切な作動距離にするよう
使用される。つまり、光学系自動焦点およびＺステージ
に誤差がない場合、試験片の各々の位置／ターゲット
は、対物レンズの焦点におかれる。しかし、よく知られ
ているように、自動焦点装置およびＺステージには常に
僅かな誤差がつきまとう。これらの僅かな誤差はビーム
エネルギーの変化を利用して補正される。以下はこれら
の微調整を行う１つの方法の実施例である。

【００２８】解析ユニット３２は、電子ビームが試験片
および所定部分を走査するよう、パラメータ調節ユニッ
ト３１に、対応する信号を走査コイル供給ユニット２３
に伝送させる。電子ビームは試験片８に衝突し、試験片
８からの二次電子が検出器１６によって検出される。従
って、映像信号が生成され、この映像信号は、映像品質
を確定するために映像をスコア化するスコアユニット３
３に伝達される。その結果として生じたスコアは解析ユ
ニット３２に送出され、所定の時間経過後に、解析ユニ
ット３２は、パラメータ調節ユニット３１にビームエネ
ルギー変更信号を生成させる。ビームエネルギー変更信
号に基づき、電圧供給ユニット２１は、所定量だけ加速
電圧を高くして、さらなるビームエネルギー変更信号が
来るまでこの新しい加速電圧を維持する。さらに、解析
ユニット３２は、パラメータ調節ユニット３１に対応信
号を走査コイル供給ユニット２３へ伝送させ、電子ビー
ムは試験片上でその動作を繰り返す。

【００２９】検出器１６は、継続的に映像信号を生成す
るために試験片表面からの二次電子の測定を行い、スコ
アユニット３３は、映像信号をスコア化し、スコアを解
析ユニット３２に送出し続ける。さらなる所定時間経過
後に、解析ユニット３２は、パラメータ調節ユニット３
１に再度ビームエネルギー変更信号を生成させる。ビー
ムエネルギー変更信号に基づいて、電圧供給ユニット２
１は、所定量だけ加速電圧を低くして、ビームエネルギ
ー変更信号が来るまでこの新しい加速電圧を維持する。
さらに、解析ユニット３２は、再度パラメータ調節ユニ
ット３１に対応信号を走査コイル供給ユニット２３へ伝
送させ、電子ビームは試験片上でその動作を繰り返す。

【００３０】最後の時間間隔で結果として生じた映像信
号をスコア化し、その結果を解析ユニット３２に送出す
ることによって、解析ユニット３２は、ビームエネルギ
ー値を算定するための十分な情報を有し、試験片上の電
位が補償される。その後、解析ユニット３２は、パラメ
ータ調節ユニット３１にビームエネルギー変更信号を生
成させることができ、適切なビームエネルギーがその後
の測定のために用いられる。一般的に加速電圧は、数十
ボルト（±）内、例えばパラメータ設定ユニット３５に
よって供給される標準値の±６０ボルトで変化する。こ
の僅かな変化が、倍率の極く僅かな変化をもたらす。

【００３１】前述の方法の代替方法として、解析ユニッ
ト３２は、パラメータ調節ユニット３１に所定のステッ
プにおけるビームエネルギーを変更することができ、実
際のスコアが実行される前に対応する映像がスコアユニ
ット３３に格納される。スコアユニット３３が格納映像
をスコア化した後に、スコアは解析ユニット３２に送ら
れる。解析ユニット３２は、ビームエネルギー値を算定
するのに十分な情報を有し、試験片８上の電位が補償さ
れる。その後、解析ユニット３２は、パラメータ調節ユ
ニット３１にビームエネルギー変更信号を生成させ、適
切なビームがその後の測定のために用いられる。

【００３２】映像をスコア化するために、種々の方法を
利用できる。映像品質をスコア化するための好適な方法
を図３と図４を参照して説明する。半導体ウェハー等
の、ある試験片８は表面上に鋭利なエッジを呈する。好
適なスコア方法は、エッジ形態を表す映像部分の鋭利さ
に基づき映像品質をスコア化する。最も高いスコアが最
も鋭利なエッジを表す映像に与えられるのは明らかであ
る。

【００３３】図３は、電子ビームが、ＳｉＯ₂層４９の
上面にあるアルミニウム配線４７の１つのエッジ４８上
を移動する状態を示す。従って、電子ビームは、中間ポ
ジションIIを経由してポジションＩからポジションIII
まで移動する。ポジションＩにおいて、全ての電子ビー
ムはアルミニウム配線４７のエッジ４８に衝突しない。
二次電子がダイス表面近くの小領域からのみ逃げること
ができるので、僅か数個の二次電子のみがダイス表面上
から放出される。ポジションIIにおいて、電子ビームは
アルミニウム配線４７のエッジ４８に衝突する。エッジ
４８の垂直面のため、二次電子が逃げることができる表
面領域は拡大する。従って、ダイス表面上から放出され
る二次電子の数は増加する。ポジションIIIにおいて、
全ての電子ビームはアルミニウム配線４７の平面に衝突
し二次電子の数が減少する。異なる材料は異なる二次放
出効率を示すので、検出器で収集される信号は種々の材
料に応じて変化する。アルミニウムはＳｉＯ₂より高い
二次放出効率を有するので、ポジションIIIの二次電子
の数はポジションＩでの二次電子の数より多い。

【００３４】図４は、中間ポジションIIを経由してポジ
ションＩからポジションIIIを移動する間の、二次電子
の数を表す電流Ｉ_sの変化を説明するグラフである。図
４で示されるグラフＩｓは、エッジ強調と材料コントラ
ストと同様の、検出信号の全体的な態様を説明すること
を目的としている。しかし、グラフＩｓの実際の形状は
複数のパラメータに依存するので、図４で示すグラフＩ
ｓの形状とは異なる場合がある。

【００３５】特に、グラフＩｓの厳密な形状は、電子ビ
ームのスポットザイズに依存し、電子ビームのスポット
サイズは、基本的に映像品質を決定する。より小さいス
ポットサイズは、より高品質の映像、特により高解像度
の映像をもたらす。従って、図４で示されるグラフＩｓ
の鮮鋭度をスコア化することによって、映像の品質がス
コア化できる。例えば、グラフＩｓの一次導関数を検査
するか、または鋭利なエッジに対応する高周波数の重み
をもたらすグラフＩｓのフーリエ変換を使用することに
よって、グラフＩｓの鮮鋭度をスコア化できる。

【００３６】異なるビームエネルギーを用いて映像スコ
アを解析し、この解析に従ってビームエネルギーを調節
することによって、例えば、数百ボルトの範囲の表面電
位によって生じる映像品質の問題を、如何なる映像回転
を伴うことなく補正できる。さらに、スティグメーショ
ンや他のビームアラインメントを補正する必要がない。
多くの場合、倍率は一定のままである。従って、倍率を
補償する必要はない。対物レンズを通る電流の調節に比
べて、応答速度が相当高くなり、通常、対物レンズの電
流変化に関連する如何なるヒステリシス現象も回避でき
る。

【００３７】焦点が微調整される時に、撮像を開始でき
る。しかし、依然として電荷の問題が残る場合がある。
つまり、荷電粒子ビームを帯びたウェハーを走査すると
電荷が持ち込まれたり、電荷が走査前に試験片の内部に
存在し、および／または移動する場合がある。このよう
な場合に映像品質の劣化が起こる。この劣化を補正する
ために、自動的またはユーザーの手動指示のいずれか
で、焦点の微調整のため前述の詳細なプロセスが繰り返
される。つまり、種々のビームエネルギーの映像がスコ
ア化されて、最良の映像に対応するビームエネルギーが
最終的な撮像に利用される。

【００３８】また、前述のように電圧コントラストの撮
像あるいは高アスペクト比の撮像といった特定の撮像作
用をもたらす目的で、電荷が意図的に持ち込まれる場合
がある。この場合、試験片電圧供給ユニットは、電位を
試験片に印加するのに利用される。また、映像劣化を回
避する目的で、先端と試験片との間の電位が一定のまま
であるように、高電圧供給ユニット２１によってビーム
エネルギーに対応する電位が印加される。

【００３９】本発明の別の有利な特徴は、試験片の電荷
のマップ化を提供することにある。特に、前述のよう
に、多くの環境で半導体ウェハー等の試験片は種々の無
関係なプロセスによって事前に荷電される場合がある。
表面上の電荷分布を解析できることが大変望ましい。さ
らに、試験片表面の電荷をマップ化できることは、ウェ
ハー上に作られた素子の検査をアシストできる。例え
ば、ウェハーに電荷を与えてマップ化することは、素子
の性能を調べたり、短絡や断線等の欠陥を検証したりす
ることをアシストできる。

【００４０】本発明の１つの方法に従って、電荷のマッ
プ化を行うために、試験片は、適切な作動距離に置かれ
て、電圧供給装置２１および２４は、基準的な作動電位
に設定される。その後、試験片の表面は走査されるが、
解析ユニット３２は、継続的にパラメータ調節ユニット
３１に各々の走査位置が最良の焦点になるようビームエ
ネルギーの変更を行わせる。基準作動からのビームエネ
ルギーの変化量は、その後、撮像位置に対応する座標と
ともに記憶される。このデータから電荷分布マップが作
成される。ＳＥＭの解像度がとても高いので、電荷分布
マップはミクロンの精度になることが可能である。補助
バイアスが試料に印加されない場合は、収率が１になる
ようにＳＥＭが調節される。つまり、試料を出入りする
電子の数がほぼ同数になるように標準ビームエネルギー
が調節される。

【００４１】図５は、本発明のこの態様に対応する装置
のブロック図を示す。この実施の形態は以下の点を除い
て図１の実施の形態と同じである。解析ユニット３２に
加えて記録ユニット３７が備えられている。記録ユニッ
ト３７は、走査位置の座標とともに、各々の走査位置で
のビームエネルギーや、ビームエネルギーの変化を保存
する目的で解析ユニット３２に接続されている。走査位
置は、試験片のターゲット領域の所定の下位区分からも
たらされるか、または、走査位置は、試験片の表面上に
存在する特徴点に対応することができる。各々の位置を
走査することによって、解析ユニット３２は、走査位置
の焦点が合うように適切なビームエネルギーを確定す
る。その後、走査位置の座標と共にこの情報は記録ユニ
ット３７に送出されて、電荷分布のマップが作成され
る。

【００４２】図６は、本発明のさらに別の態様による装
置のブロック図を示す。この実施の形態もまた、以下点
を除いて図１の実施の形態と同じである。ここでは高電
圧供給ユニット２１、集光レンズ供給ユニット２２、走
査コイル供給ユニット２３、対物レンズ供給ユニット２
４、試験片電圧供給ユニット２５およびステージ供給ユ
ニット２６は、パラメータ調節ユニット６１によって制
御される。パラメータ調節ユニット６１は、測定要求に
基づいて、基本的な一連のパラメータをパラメータ調節
ユニット６１に供給する標準設定ユニット６５に接続さ
れている。標準設定ユニット６５によって供給されるビ
ームエネルギー、集光レンズ電流および対物レンズ電流
等のパラメータ値は、開始値として使用され、その後、
この開始値は試験片８の別のターゲット領域上の電子ビ
ームを集束するプロセスで変更され得る。

【００４３】さらに、パラメータ調節ユニット６１は、
解析ユニット６２に接続されており、解析ユニット６２
によって行われる解析に基づいて、装置パラメータは、
良好な性能を得るために調節できる。また、解析ユニッ
ト６２は、検出器からの映像信号を受信するスコアユニ
ット６３に接続されている。一方で、映像信号をコンピ
ュータ画面６４に表示するために、スコアユニット６３
は映像信号を補正する。他方で、スコアユニット６３
は、少なくとも映像信号部を検査しスコア化し、映像信
号の品質がスコアユニット６３から供給されるスコアに
基づいて解析ユニット６２によって確定される。

【００４４】図７は、４つのダイス４２、４３、４４、
４５のみ有する半導体ウェハー４０の概略図を示す。ダ
イスは、例えば、金属被覆の所定部分のような構造を備
え、これは構造を準備するために利用されるプロセスの
品質を制御するために検査する必要がある。従って、各
ダイスは、例えば、アルミニウム配線の面積を確定する
必要があるターゲット領域５２、５３、５４、５５を含
んでいる。ビーム４もまた、欠陥を再検査するために使
用でき、ここではビーム４（あるいはステージ１１）
は、ウェハーの表面上にランダムにある欠陥から欠陥ま
で駆動される。

【００４５】別のターゲット領域に達するために、電子
ビームは、ウェハーの出発点５１からパス５６に沿って
第１のターゲット領域５２まで移動する。測定が第１の
ターゲット領域５２で完了した後に、電子ビームは、第
２のターゲット領域５３に移動し、全ての測定が完了す
るまでこれを続ける。電子ビームの移動は、電子ビーム
を固定スポットに向けたままにしておいて、電子ビーム
に対してウェハーを移動させることによって達成される
（スポットモード）。ウェハーの移動は、ＸあるいはＹ
方向のステージ１１の対応する移動によってなされる。
もしくは、ウェハーがの適切な位置に保持されている間
に、電子ビームをウェハー対して走査移動させることも
できる（走査モード）。ステージ１１と電子ビーム４の
移動を組み合わせて利用することができる。

【００４６】各々のターゲット領域５２、５３、５４、
５５についての適切なパラメータ設定を見出すために、
従来技術では、光学系距離測定ユニットが各ターゲット
領域の表面高さを測定するために利用されている。その
後、この情報は、パラメータの標準設定が各ターゲット
領域について確定されるように、標準設定ユニット６５
に伝送できる。このプロセスは、実際の測定が始まり、
相当の時間遅れが測定プロセス全体に加えられる前に行
われる。以下にこの時間遅れを回避できる方法について
説明する。

【００４７】電子ビームをパス５６に沿って第１のダイ
ス４２上に移動させることによって、電子ビームは、ダ
イス４２の領域に存在するかあるいは、ダイス４２を囲
んでいる領域に存在する、特徴点あるいは構造に衝突す
る。従って、絶縁層のエッジ、フォトレジスト層のエッ
ジ、金属被覆のエッジ等の特徴点エッジは、電子ビーム
の集束特性をスコア化するために繰り返しパターンとし
て使用できる。電子ビームの移動方向に垂直に延びる特
徴点エッジを使用することが好ましい。半導体ウェハー
上に存在する特徴点には、例えば金属被覆のエッジとい
った、特定の形式の全ての特徴点エッジが、基本的に同
寸であるという利点がある。従って、同種の２つ離間し
た特徴点エッジ上で電子ビームを移動させることによっ
て、基本的に同一の映像信号が発生する。一方の特徴点
エッジから他方の特徴点エッジに移動する間に電子ビー
ムの集束特性が変化する場合、異なる映像信号が発生す
る。しかし、映像信号におけるこれらの差異が、集束特
性の変更によってのみ引き起こされるので、正確なビー
ム焦点を確定することができる。

【００４８】図８は、電子ビーム４が、パス５６に沿っ
てアルミニウム配線４７Ａ、４７Ｂ、４７Ｃの複数個の
エッジ上を移動するときの状態を示す。電子ビーム４は
左から右に移動する。図３に関連して説明したように、
電子ビーム４がエッジ上を移動する毎に二次電子の数が
増加する。図９は、アルミニウム配線４７Ａ、４７Ｂ、
４７Ｃ上で電子ビームを移動させる間の、二次電子の数
を表す電流Ｉｓの変化を示すグラフある。

【００４９】電子ビームが第１のターゲット領域５２へ
移動する間に、電子ビーム集束するのに必要な情報を収
集するために、ビームの集束特性に影響を及ぼす少なく
とも１つのパラメータの値が変更される。ビームエネル
ギーが、電子ビームの集束特性に影響を及ぼすよう変更
されることが好ましい。しかし、電子ビームの集束特性
に作用するために、対物レンズ電流、Ｚ方向のステージ
１１の位置あるいはウェハー８の電位も同様に変更され
てもよい。ビームの集束特性を変えることによって、電
子ビームのスポットサイズは変化し、グラフＩｓの形状
が変化する。

【００５０】図８で示される状態において、電子ビーム
４は、アルミニウム配線４７Ａ上を所定のビームエネル
ギーでもって移動する。結果としての二次電子の電流が
図９に示されている。電子ビーム４が、配線４７Ａ上に
移動した後に、ビームエネルギー（あるいは、例えばレ
ンズ電流）は増加する。図８で示される状態において、
ビームエネルギーあるいは対物レンズ電流が増加する
と、ウェハーに衝突する電子ビーム４のスポットサイズ
が減少する。従って、電子ビーム４は、以前より小さい
スポットサイズで配線４７Ｂ上を移動する。結果として
の二次電子の電流が再度図９に示されている。電子ビー
ム４のより小さいスポットサイズにより、より尖ったグ
ラフＩｓになる。電子ビーム４が、配線４７Ｂ上に移動
した後に、ビームエネルギーは減少する。従って、電子
ビーム４は、大きなスポットサイズでもって配線４７Ｃ
上を移動し、グラフＩｓの頂点の幅が広がる。

【００５１】ビームエネルギーの変更により、グラフの
鋭利さに関して異なるスコアをもたらす、グラフＩｓの
異なる形状に帰着する。所定のデフォルト値に関する負
の方向と同様に、正の方向のビームエネルギー値を変更
することによって、集束誤差の方向が確定される。正の
方向（より高いビームエネルギー）のビームエネルギー
の変更により、負の方向（より低いビームエネルギー）
のビームエネルギーの変更よりも高いスコアを有するグ
ラフになる場合、ターゲット領域上に電子ビームを集束
するために、ビームエネルギーの値は正の方向に変化さ
れる必要があることを意味する。さらに、スコアの差異
を解析することによって、誤差の方向だけでなく誤差の
大きさも算出できる。

【００５２】正確な焦点パラメータ（例えば、ビームエ
ネルギー、対物レンズ電流、ステージの高さ等）を見い
出すために、パラメータの焦点検索範囲を限定し、その
後、焦点検索範囲がカバーされるように、ビームの異な
る焦点状態における対応する映像信号を形成することも
できる。全ての映像信号のスコアが比較され、最も高い
スコアを有する映像信号に対応するパラメータ値が実際
の測定のために選択される。

【００５３】図６で示す装置の作動を以下に説明する。
測定要求に基づき、標準設定ユニット６５は、基本的な
一連のパラメータをパラメータ調節ユニット６１に供給
する。従って、パラメータ調節ユニット６１は、対応す
る信号を高電圧供給ユニット２１、集光レンズ供給ユニ
ット２２および対物レンズ電流供給ユニット２４に送出
して、デフォルト加速電圧、デフォルト集光レンズ電流
およびデフォルト対物レンズ電流を使用する。さらに、
パラメータ調節ユニット６１は、対応する信号を走査コ
イル供給ユニット２３およびステージ供給ユニット２６
に送出し、電子ビームが固定点（スポットモード）に指
向されて、ステージ１１が出発点から第１のターゲット
領域に対応する位置までウェハーを移動する。

【００５４】ウェハーが移動する間に、電子ビーム４は
ウェハーに衝突し、ウェハーの二次電子が検出器１６に
よって検出される。従って、映像信号が生成され、この
映像信号は前述のようにアルミニウム配線内のエッジに
属する映像信号部分をスコア化するスコアユニット６３
に送られる。その結果としてのスコアは、解析ユニット
６２に送出されて、例えば、２００μ秒といった所定の
時間経過後に、パラメータ調節ユニット６１がビームエ
ネルギー変更信号を生成する。ビームエネルギー変更信
号に基づき、電圧供給ユニット６１は、加速電圧を所定
値だけ高くして、さらなるビームエネルギー変更信号が
来るまでこの新しい加速電圧を維持する。

【００５５】検出器１６は、継続的にウェハー表面から
の二次電子を測定し、映像信号が生成される。スコアユ
ニット６３は継続的にアルミニウム配線内のエッジに属
する映像信号部分をスコア化し、スコアを解析ユニット
６２に送出する。さらなる２００μ秒後、解析ユニット
６２は、パラメータ調節ユニット６１に再度ビームエネ
ルギー変更信号を生成させる。ビームエネルギー変更信
号に基づき、電圧供給ユニット２１は、加速電圧を所定
値だけ減少させて、さらなるビームエネルギー変更信号
が来るまでこの新しい加速電圧を維持する。

【００５６】別の２００μ秒の間に結果としての映像信
号をスコア化し、その結果を解析ユニット６２に送出す
ることによって、解析ユニット６２は、通常、ビームエ
ネルギー値またはビームの集束特性に作用する他のすべ
てのパラメータ値を算定するための十分な情報を有する
ので、電子ビームが第１のターゲット領域５２に達する
ときに、この電子ビームは第１のターゲット領域５２に
正確に集束される。その後、解析ユニット６２は、パラ
メータ調節ユニット６１にビームエネルギー変更信号
（あるいは、例えば対物レンズ電流変更信号）を生成さ
せるので、正確なビームエネルギー（あるいは、例えば
の正確な対物レンズ電流）が第１のターゲット領域５２
内におけるその後の測定に使用できる。一旦、第１のタ
ーゲット領域５２内での測定が完了すると、電子ビーム
は、第２のターゲット領域５３に移動され、前述の方法
が繰り返され、ここでは第１のターゲット領域５３が出
発点として使用できる。第２のターゲット領域５３に達
する途中で、ビーム４が、主として第２のダイス４３上
を延びるパスを使用できる。しかし、電子ビームができ
るだけ長くダイスから離れたままにしておきたい用途が
ある。従って、ビーム４は、主としてダイス４２と４３
との間の領域上を延びるパス５７も使用できる。一般的
に、スクライブラインと呼ばれるこの領域もまた、試験
回路あるいはアラインメントマークと同様に、多数の構
造や特徴点を含んでいるので、特徴点エッジは再度、映
像信号をスコア化するために繰り返しパターンとして使
用できる。

【００５７】試験片および／またはビームが新しいター
ゲット位置に移動され間に、電子ビームを焦点に駆動す
ることは、電子ビームがターゲット領域に達する時に、
基本的にビームの焦点が合っているという利点がある。
従って、実際の測定は如何なる追加的な集束手順も必要
とすることなくすぐに開始できる。従って、システムお
よび生産プロセス全体のスループットが高くなる。さら
に、このことは、撮像システム自体によって得られる情
報解析を通じて行われる。従って追加的な装置は必要な
い。

【００５８】図１０は、荷電粒子ビームを自動的に集束
するための別の改良された方法に関するフローチャート
である。この方法は、ビームが実際のターゲット領域上
を走査する間に荷電粒子ビームを集束するために使用で
きる。さらに、この方法は、ビームが、上述の実施例と
同様に、実際のターゲット領域に達する途中にある時
に、電荷粒子ビームを集束するためにも使用できる。

【００５９】この方法は、特定の測定要求に適応する所
定パラメータの設定とともに開始する。荷電粒子ビーム
は、試験片上を移動し、少なくとも１つの副産物および
／または試験片からの後方散乱粒子が、第１の信号（ス
テップａ）を生成するために測定される。第１の信号
は、スコア化（ステップｂ）されてビームの集束特性に
影響を及ぼす少なくとも１つの値が、所定値δ（ステッ
プｃ）によって変えられる。適当なパラメータとして
は、ビームエネルギー、対物レンズ電流、試験支持部の
高さあるいは試験片に供給される電圧を挙げることがで
きる。パラメータの新しい値を使って、ビームは再度、
試験片上を移動して第２の信号が生成される（ステップ
ｄ）。この信号も同様にスコア化される（ステップ
ｅ）。

【００６０】良好なスコアに帰着するパラメータ値の方
向に、パラメータ値を量Δだけ調節するために、２つの
スコアの差異が算出され、量Δがこの差異に比例するよ
うに選択される（ステップｆ）。さらに、ステップｃで
のパラメータ値の変化量δが適用される。量δも同様に
２つのスコアの差異に比例して選択される。好ましい実
施の形態では、量δが常に量Δよりも小さいように、こ
れらの比例定数が選択される。

【００６１】２つのスコア（ステップｂおよびｅ）の差
異が所定値以下、つまり例えばビームの焦点の深さより
小さくなるか又は同等になるまでステップａ，ｂ，ｃ，
ｄ、およびｆは繰り返される（ステップｇ）。一旦、２
つのスコアの差異がビームの焦点の深さ以下になると、
正確な集束設定が見出されて、荷電粒子ビームは試験片
上に集束される。

【００６２】図１０の実施例では、変化量δおよびΔ
は、例えばビームエネルギーのような同一のパラメータ
に適用される。しかし、これらの変化量を荷電粒子ビー
ムの集束特性に影響を与える別のパラメータにも適用で
きる。例えば、ステップｃの量δによるビームを変化さ
せたり、ステップｇの量Δによる対物レンズ電流を変化
させることができる。さらに、図１０の実施例では、正
確な焦点に達したか否かの決定（ステップｇ）の前に、
変化量Δが選択されたパラメータに適用される。しか
し、この決定がなされた後に、変化量Δをパラメータに
適用することもできることは明らかである。ビームが、
実際のターゲット領域に移動する間に、この新しい方法
が、荷電粒子ビームを集束するために使用され、実際の
ターゲットに達するまでプロセス全体が繰り返される。
従って、この方法を１回実行する間に決定されたパラメ
ータ値は、次の実行のための初期値として使用される。

【００６３】この方法は、事前に焦点検索範囲を限定す
る必要がないという利点を有し、多くの場合、この方法
は従来技術で使用してきた方法より相当高速に収束す
る。

【００６４】本発明は、４つの例示的な実施の形態によ
り説明されているが、当業者であれば、添付の請求の範
囲で定義された本発明の範囲および精神から逸脱するこ
となく、種々の実行および変更が可能であることを理解
できる。例えば、図１で示された解析ユニット３２が、
図６で示された解析ユニット６２のタスクを実行できる
ようプログラムできることは明らかである。さらに、図
１で示された解析ユニット３２および図６で示された解
析ユニット６２が、図１０で示されたステップｃ）、
ｆ）およびｇ）を実行できるようにプログラムできるこ
とは明らかである。同様に、種々の供給ユニットは、実
施例としてのみ提供されており、別の組合せや別の形式
の供給ユニットを使用できる。また、スコアユニット
は、１つまたはそれ以上の複数の別のスコア化アルゴリ
ズムを使用でき、これらのアルゴリズムは本明細書に開
示された例示的な実施の形態のいずれにも容易に適用で
きる。さらに、解析ユニットも同様に１つまたはそれ以
上の複数の別の解析アルゴリズムを使用でき、これらの
アルゴリズムは、本明細書に開示された例示的な実施の
形態のいずれにも容易に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による装置のブロック図で
ある。

【図２】図１で示す装置の下側部分の拡大図である。

【図３】電子ビームがアルミニウム配線のエッジ上を移
動する時の状態を示す。

【図４】電子ビームが図３のポジションＩからポジショ
ンIIIまで移動する間の、二次電子数を表す電流Ｉ_sの変
化を示すグラフである。

【図５】本発明の別の実施の形態による装置のブロック
図である。

【図６】本発明のさらに別の実施の形態による装置のブ
ロック図である。

【図７】４個のダイスを有する半導体ウェハーを示す概
略ブロック図である。

【図８】電子ビームがアルミニウム配線のいくつかのエ
ッジ上を移動する場合の状態を示す。

【図９】図８で示される状態に対応する、二次電子数を
表す電流Ｉ_sの変化を説明するグラフである。

【図１０】荷電粒子ビームを自動的に集束する、さらに
改良された方法のフローチャートを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーヴン アール ロジャーズ イスラエル 76880 ディーエヌ エメク ソレク モシャヴ ベイト ガムリール 49 (72)発明者 アレクサンダー リビンソン イスラエル 58421 ホーロン エイラト ストリート 56−47

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子ビームを自動的に集束する方法
   であって、 ａ）所定の焦点設定を有する対物レンズからの適切な作
   動距離を試験片にもたらす段階と； ｂ）前記試験片上で荷電粒子ビームを移動する段階と； ｃ）少なくとも１つの副産物および／または信号を生成
   するために前記試験片からの後方散乱粒子を測定する段
   階と； ｄ）前記信号をスコア化する段階と； ｅ）前記ビームエネルギーを変更する段階と； ｆ）異なるビームエネルギーを用いて前記スコアを解析
   する段階と； ｇ）前記解析に基づいてビームエネルギーを調節する段
   階と；を備えることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 前記ビームエネルギーが、所定の段階で
   変更され、前記スコア化が実行される前に、前記対応す
   る映像信号が格納されることを特徴とする、請求項１に
   記載の方法。
3. 【請求項３】 前記試験片の表面上に存在する電荷を補
   償するために、前記荷電粒子ビームの加速電圧が、標準
   値の数十ボルト（±）内で変更されることを特徴とす
   る、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
4. 【請求項４】 さらに、電圧を前記試験片に印加する段
   階を備えることを特徴とする、前記請求項のいずれか１
   項に記載の方法。
5. 【請求項５】 さらに、前記試験片に印加される電圧に
   対応する量によって、前記ビームエネルギーを変更する
   段階を備えることを特徴とする、請求項４に記載の方
   法。
6. 【請求項６】 試験片の表面上の電荷分布をマップ化す
   る方法であって、 ａ）所定の焦点設定を有する対物レンズからの適切な作
   動距離を試験片にもたらす段階と； ｂ）試験片上で荷電粒子ビームを移動する段階と； ｃ）少なくとも１つの副産物および／または信号を生成
   するために前記試験からの後方散乱粒子を測定する段階
   と； ｄ）前記信号をスコア化する段階と； ｅ）前記ビームエネルギーを変更する段階と； ｆ）異なるビームエネルギーを用いて前記スコアを解析
   する段階と； ｇ）各々の走査位置の焦点を合わせるために、前記各々
   の走査位置について、前記解析に基づいてビームエネル
   ギーを調節する段階と； ｈ）各々の走査位置について、前記走査位置の座標とと
   もに前記ビームエネルギーまたは前記ビームエネルギー
   の変化を記録する段階と；を備えることを特徴とする方
   法。
7. 【請求項７】 前記試験片を出入りする電子の数が略同
   一になるように前記ビームエネルギーが選択されること
   を特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】 ターゲット領域上に荷電粒子ビームを集
   束する方法であって、 ａ）少なくとも１つのターゲット領域および少なくとも
   １つの繰り返しパターンを有する試験片を供給する段階
   と； ｂ）前記試験片の出発点から前記試験片のターゲット領
   域まで、前記ビームを移動する段階と； ｃ）信号を生成するために、少なくとも１つの副産物お
   よび／または前記試験片からの前記ビームの後方散乱部
   を測定する段階と； ｄ）少なくとも前記パターンを示す信号部分をスコア化
   する段階と； ｅ）前記ビームの集束特性に影響を及ぼす少なくとも１
   つのパラメータ値を変更する段階と； ｆ）前記ビームが、前記ターゲット領域上に集束される
   ように、前記パラメータの異なる値を用いて前記スコア
   を解析し、前記解析に基づいて前記ビームの焦点を調節
   する段階と；を備えることを特徴とする方法。
9. 【請求項９】 前記スコア化の段階が、前記信号の一次
   導関数あるいは前記信号のフーリエ変換を用いることに
   より実行されることを特徴とする、前記請求項のいずれ
   か１項に記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記ビームが前記ターゲット領域上に
    集束されるよう、前記ターゲット領域に達するまで、段
    階ｄ）からｆ）が繰り返されることを特徴とする、請求
    項８および９のいずれか１項に記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記荷電粒子ビームの集束特性に影響
    を及ぼすために、段階ｅ）および／またはｆ）は、前記
    ビームエネルギーを変更することを備える、請求項８か
    ら１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 【請求項１２】前記荷電粒子ビームの集束特性に影響を
    及ぼすために、段階ｅ）および／またはｆ）は、前記対
    物レンズ電流を変更することを備える、請求項８から１
    １のいずれか１項に記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記ビームの集束特性に影響を及ぼす
    ために、段階ｅ）および／またはｆ）は、前記試験片の
    支持部の高さを変更することを備える、請求項８から１
    ２のいずれか１項に記載の方法。
14. 【請求項１４】 前記ビームの集束特性に影響を及ぼす
    ために、段階ｅ）および／またはｆ）は、前記試験片に
    印加される電圧を変更することを備える、請求項８から
    １３のいずれか１項に記載の方法。
15. 【請求項１５】 段階ｅ）は、負の方向と同様に正の方
    向に前記ビームの集束特性に影響を及ぼす、少なくとも
    １つのパラメータ値を変更することを備える、請求項８
    から１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 【請求項１６】 段階ｅ）は、所定の段階で前記ビーム
    の集束特性に影響を及ぼすなくとも１つのパラメータ値
    を変更し、前記対応する映像信号が、前記スコア化が実
    行される前に格納されることを備える、請求項８から１
    ５のいずれか１項に記載の方法。
17. 【請求項１７】 荷電粒子ビームを自動的に集束する方
    法であって、 ａ）試験片上で荷電粒子ビームを移動して、少なくとも
    １つの副産物および／または信号を生成するために前記
    試験片からの後方散乱粒子を測定する段階と； ｂ）前記信号を測定する段階と； ｃ）前記ビームの集束特性に影響を及ぼす少なくとも１
    つのパラメータ値を量δだけ変更する段階と； ｄ）試験片上で荷電粒子ビームを移動して、少なくとも
    １つの副産物および／または信号を生成するために、前
    記試験片からの後方散乱粒子を測定する段階と； ｅ）前記信号をスコア化する段階と； ｆ）前記１つのパラメータの最終的な２つの値で得られ
    るスコアを用いて、前記パラメータ値あるいは前記ビー
    ムの集束特性に影響を及ぼす他のパラメータ値を量Δだ
    け調節する段階と； ｇ）所定のスコアが前記スコアの差異および／または前
    記調節量Δが所定の値以下になるまで、段階ａ）、
    ｂ）、ｃ）、ｄ）、ｅ）およびｆ）を繰り返す段階と；
    を備えることを特徴とする方法。
18. 【請求項１８】 段階ｅ）の調節量Δが、前記パラメー
    タの最終的な２つの値で得られる前記スコアの差異に依
    存することを特徴とする、請求項１７記載の方法。
19. 【請求項１９】 段階ｄ）の前記パラメータ値の変化量
    δが、前記パラメータの最終的な２つの値で得られる前
    記スコアの差異に依存することを特徴とする、請求項１
    ７から１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 【請求項２０】 段階ｄ）の前記パラメータ値の変化量
    δが、段階ｅ）の前記パラメータ値の調節量Δと比例す
    ることを特徴とする、請求項１７から１９のいずれか１
    項に記載の方法。
21. 【請求項２１】 前記比例定数が１より小さいことを特
    徴とする、請求項２０記載の方法。
22. 【請求項２２】 前記スコア化の段階が、前記信号の一
    次導関数あるいは前記信号のフーリエ変換をを用いるこ
    とにより実行されることを特徴とする、請求項１７から
    ２０のいずれか１項に記載の方法。
23. 【請求項２３】 前記荷電粒子ビームの集束特性に影響
    を及ぼすために、段階ｃ）および／またはｆ）は、前記
    ビームエネルギーを変更することを特徴とする、請求項
    １７から２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 【請求項２４】 前記荷電粒子ビームの集束特性に影響
    を及ぼすために、段階ｃ）および／またはｆ）は、前記
    対物レンズ電流を変更することを特徴とする、請求項１
    ７から２３のいずれか１項に記載の方法。
25. 【請求項２５】 前記ビームの集束特性に影響を及ぼす
    ために、段階ｃ）および／またはｆ）は、試験片支持部
    の高さを変更することを特徴とする、請求項１７から２
    ４のいずれか１項に記載の方法。
26. 【請求項２６】 前記ビームの集束特性に影響を及ぼす
    ために、段階ｃ）および／またはｆ）は、前記試験片に
    印加する電圧を変更することを特徴とする、請求項１７
    から２５のいずれか１項に記載の方法。
27. 【請求項２７】 ａ）荷電粒子（４）のビームを供給す
    るための粒子ソース（２）と； ｂ）焦点上に前記荷電粒子ビームを集束するための対物
    レンズ（１０）と； ｃ）試験片（８）に前記対物レンズからの適切な作動距
    離をもたらす試験片支持部（１１）と； ｄ）少なくとも１つの副産物および／または前記試験片
    からの後方散乱粒子を測定するための検出器（１６）
    と； ｅ）信号が生成されるように、前記試験片のターゲット
    領域上で前記荷電粒子ビームを走査するための走査器
    （１２）と； ｆ）前記信号をスコア化するためのスコアユニット（３
    ３）と； ｇ）異なるスコアを解析するための解析ユニット（３
    ２）と； ｈ）ビームエネルギー変更信号を生成して、前記焦点を
    変更するパラメータ調節ユニット（３１）と；を備える
    ことを特徴とする試験片検査用荷電粒子装置。
28. 【請求項２８】 前記ビームエネルギーを変更するため
    に、前記パラメータ調節ユニットが、信号を変化させる
    加速電圧を生成することを特徴とする、請求項２７記載
    の装置。
29. 【請求項２９】 ａ）荷電粒子ビームを供給するための
    粒子ソース（２）と； ｂ）焦点上に前記荷電粒子ビームを集束するための対物
    レンズ（１０）と； ｃ）前記試験片（８）に前記対物レンズからの適切な作
    動距離をもたらすための試験片支持部（１１）と； ｄ）少なくとも１つの副産物および／または前記試験片
    からの後方散乱粒子を測定するための検出器（１６）
    と； ｅ）信号が生成されるように、前記試験片のターゲット
    領域上で前記荷電粒子ビームを走査するための走査器
    （１２）と； ｆ）前記信号をスコア化するためのスコアユニット（３
    ３）と； ｇ）異なるスコアを解析するための解析ユニット（３
    ２）と； ｈ）各々の走査位置の焦点が合うように、各々の走査位
    置についてのビームエネルギー変更信号を生成するため
    のパラメータ調節ユニット（３１）と； ｉ）各々の走査位置について、前記走査位置の座標とと
    もに前記ビームエネルギーあるいは前記ビームエネルギ
    ーを記録するための記録ユニット（３７）と；を備える
    ことを特徴とする試験片表面上に電荷分布マップをもた
    らす装置。
30. 【請求項３０】 ａ）試験片検査用のビームを供給する
    ためのビームソース（２）と； ｂ）前記試験片上に前記ビームを集束するための少なく
    とも１つのレンズと； ｃ）少なくとも１つの副産物および／または前記試験片
    からの前記ビームの後方散乱部を測定するための検出器
    （１６）と； ｄ）前記試験片を支持して、映像信号が生成されるよう
    に前記ビームに対して試験片を移動するための試験片支
    持部（３３）； ｅ）少なくとも前記映像信号部をスコア化するためのス
    コアユニット（３２）と； ｆ）異なるスコアを解析するための解析ユニット（３
    ２）と； ｇ）前記ビームの焦点特性に影響を及ぼすために、少な
    くとも１つの信号を変更するパラメータを生成し、前記
    スコアの解析に基づいて焦点補償信号を生成するパラメ
    ータ調節ユニット（３１）と；を備えることを特徴とす
    る試験片検査装置。