JP2021190407A - 電子顕微鏡および電子顕微鏡のフォーカス調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の検査箇所で電子顕微鏡のフォーカス調整に要する時間を短縮する。【解決手段】電子顕微鏡を用いてウエハ上の複数の検査箇所を連続して検査するために各検査箇所で試料の表面の高さに応じてフォーカス調整を行う際、検査箇所の高さのばらつきが所定の範囲より大きく、高速に調整可能な静電レンズによるフォーカス調整と低速な電磁レンズによる調整を併用する必要がある場合にも、検査箇所の高さの変化、検査順序、および静電フォーカス可能な範囲の関係を用いて電磁レンズによる調整の回数を低減したフォーカス調整のフローを実現し、高スループットな検査を可能にした。【選択図】図６

Description

本発明は、電子ビームを用いて試料の画像を取得して検査、計測、観察等を行う電子顕微鏡等の電子線応用装置、および電子顕微鏡等のフォーカス調整方法に関する。

電子顕微鏡は、試料に電子線を照射して試料から発生する信号を検出して画像を取得し、試料の検査、計測、観察等を行う装置である。この中で、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ: Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）は、電子源から放出された電子ビームを加速し、電磁レンズや静電レンズ等のレンズによって微小なスポット径に収束（フォーカス）させて試料表面上を走査しながら照射する。試料に照射する電子ビームを一次電子ビーム（一次電子線）と呼ぶ。一次電子ビームの入射によって試料からは信号電子が放出される。一次電子ビームを偏向して走査しながら試料に照射し、試料から放出される信号電子を一次電子ビームが照射した位置に対応させて検出することで、試料上の微細パターン等の画像を得ることができる。取得する画像において高い空間分解能を得るためには、一次電子ビームを試料に照射する際に試料上で十分に微小なスポット径に収束させることが求められる。

一次電子ビームの試料上での収束（フォーカス）は、上記の電磁レンズや静電レンズ、および試料を保持するステージの高さ等で調整することができる。すなわち、電磁レンズのコイルの電流量、静電レンズの電極の電圧、および試料ステージの高さを変化させることで、一次電子ビームの収束点の高さ（フォーカス位置、またはフォーカス高さと称する）と試料面の高さを調整して一致させることができる。これをフォーカス調整と呼ぶ。フォーカス調整を実施することで、分解能の高いＳＥＭ画像を得ることができる。

特許文献１には、フォーカスの粗調整を試料の高さの調整等により行い、精調整を静電レンズにより行う方法が開示されている。

特開２０１３−１２５５８３号公報

半導体デバイスの検査などに電子顕微鏡を応用する場合、同一試料（ウエハ）の複数の観察点を観察する必要があり、ウエハ内の多数の観察点の観察を高スループットで実施することが求められる。異なる観察点は後述するように試料の高さも異なるために観察点毎にフォーカス調整が必要となり、ウエハ内の全観察点の観察のシーケンスを高スループットで行うためには、このフォーカス調整時間の短縮が非常に重要となる。

一般的に、電磁コイルが生成する磁場を利用する電磁レンズを用いたフォーカス調整（電磁フォーカス）は、コイルのインダクタンスによりレンズ電流の変化が遅いために低速であり、一方、電極による電界を利用する静電レンズを用いたフォーカス調整（静電フォーカス）は、電圧変化により行うため高速である。したがって、フォーカス調整時間を短縮するには極力静電レンズによる調整を行うことが望ましい。しかし、静電レンズによって調整可能な高さの範囲（フォーカス調整幅）が、一次電子ビームの加速電圧が高い場合等に小さく限定されてしまうような場合、試料内の全観察点の高さのばらつきがフォーカス調整幅より大きくなる場合がある。その場合、ウエハ内の全観察点を静電フォーカスのみでは調整できず、フォーカス調整幅がより大きいよう設計された電磁レンズによる電磁フォーカスとの併用が必要となる。したがって、高スループットに検査を実施するためには、低速な電磁フォーカスの回数を最小限に削減する必要がある。

特許文献１に記載の方法は、複数のフォーカス調整手段（種類）を組み合わせる方法であるが、特定のフォーカス調整手段（種類）の回数を削減してスループットを向上させる点は考慮されていない。

本発明の実施の形態である電子顕微鏡は、一次電子線を放出する電子源と、一次電子線をフォーカスさせるレンズと、一次電子線のフォーカス位置の高さを調整する第１のフォーカス調整部と、一次電子線のフォーカス位置の高さを調整する、第１のフォーカス調整部とは異なる第２のフォーカス調整部と、試料を載置するステージと、試料へ一次電子線を照射して試料から発生する信号を検出する検出器と、制御部を備え、制御部は、検出器で取得した信号から画像を生成する画像生成部と、試料の複数の画像取得箇所における表面の高さ情報を記憶する画像取得箇所高さ情報記憶部と、第１のフォーカス調整部によって調整可能なフォーカス調整幅を記憶するフォーカス調整幅記憶部を備え、試料の前記高さ情報と、フォーカス調整幅にもとづいて、第２のフォーカス調整部によるフォーカス調整量を決定することを特徴とする電子顕微鏡として構成する。

電子顕微鏡を用いてウエハ等の試料の複数の画像取得（検査）箇所を連続して画像取得（検査）するために各画像取得（検査）箇所で試料の表面の高さに応じてフォーカス調整を行う際、一次電子ビームが高加速条件である場合等に静電レンズによるフォーカス調整が可能な幅が限定的となってウエハ内の全画像取得（検査）箇所の高さのばらつきがフォーカス調整幅よりも大きくなる場合においても、低速な電磁レンズによる調整の回数を低減し、高スループットな検査、計測、観察等を実現できる。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

実施例１から実施例６に係る電子顕微鏡の全体構成図である。 実施例１から実施例６に係る画像取得箇所高さ情報記憶部に記憶される情報の例を示す図である。 実施例１から実施例５に係るフォーカス調整幅記憶部に記憶される情報の例を示す図である。 実施例１から実施例６に係る画像取得順序記憶部に記憶される情報の例を示す図である。 実施例１から実施例６に係る結果蓄積データベースに記憶される情報の例を示す図である。 実施例１に係る検査方法のフローチャートである。 実施例１における画像取得（検査）箇所の高さと画像取得（検査）順序の関係を示す模式図である。 実施例１に係るスルーフォーカス調整の説明図である。 実施例１に係るスルーフォーカス調整の説明図である。 実施例２に係る検査方法のフローチャートである。 実施例２における小グループの分類方法の説明図である。 実施例２における大グループの分類方法の説明図である。 実施例２における大グループの分類結果と検査順序の説明図である。 実施例２における大グループの他の例を示す図である。 実施例４における高さ変化量とフォーカス調整時間の較正曲線を示す図である。 実施例４における視野移動量とステージ移動時間の較正曲線を示す図である。 実施例５におけるＧＵＩの表示内容を示す図である。 実施例５におけるＧＵＩの表示内容を示す図である。 実施例５におけるＧＵＩの表示内容を示す図である。 実施例５におけるＧＵＩの表示内容を示す図である。 実施例５におけるＧＵＩの表示内容を示す図である。 実施例６に係るスルーフォーカス調整の説明図である。 実施例６に係るフォーカス調整幅記憶部に記憶される情報の例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を例にとって図面を用いて詳細に説明する。ただし、以下の実施例に示す技術はＳＥＭ以外の電子線装置にも適用可能である。

なおこの後説明するＳＥＭの構成を示す図１については、実施例１において詳細に説明を行うが、実施例1のみではなく実施例１から実施例６に用いる構成要素を合わせて示した図となっている。そのため、実施例によっては、必ずしも全ての構成要素が必要であるわけではない。

図１に、実施例１における走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の全体構成を示す。上述のように、図１のＳＥＭの構成は実施例２から実施例６においても用いられるものと同様である。ＳＥＭはハード構成である鏡体部１１０とそれを制御する制御部１２６を備える。

電子源１０１は一次電子ビーム１０２を放出し、放出された一次電子ビーム１０２は、偏向器１０４、対物レンズ１０５、静電レンズ１０６を通過して収束・走査されて半導体ウエハ等の試料１０７に照射される。ここで、対物レンズ１０５は電磁レンズとしている。電子源１０１、偏向器１０４、対物レンズ１０５、静電レンズ１０６はそれぞれ制御部１２６の電子源制御部１１１、偏向器制御部１１３、対物レンズ制御部１１４、静電レンズ制御部１１５により制御される。一次電子ビーム１０２の照射に起因して試料１０７から信号電子１０３が放出されて検出器１０９にて検出され、検出信号処理部１１２にて処理される。一次電子ビーム１０２は偏向器１０４によって偏向され試料１０７の表面上を走査しており、画像生成部１１７は検出信号処理部１１２の出力信号をこの偏向器１０４に印加する偏向器制御部１１３の制御信号に同期させて画像を生成し、出力装置１１８にＳＥＭ画像として出力したり、画像記憶部１２０に画像データとして記憶させたりすることを可能としている。

試料１０７はステージ１０８に保持され、ステージ１０８はステージ制御部１１６により移動することができる。これにより、試料１０７の視野を移動して表面上の所望の箇所を一次電子ビーム１０２で照射してＳＥＭ画像を取得することができる。以下、試料１０７上の電子ビーム１０２の照射箇所を画像取得箇所と称する。画像取得箇所は、この後説明する検査、計測等の用途に対しては検査箇所、計測箇所等を意味するものである。なお、一次電子ビーム１０２の視野移動はステージ１０８のみではなく、視野移動用の偏向器（図示せず）を用いて一次電子ビーム１０２を偏向することでも実現できる。

制御部１２６はさらにフォーカス制御部１１９を備える。フォーカス制御部１１９は、対物レンズ制御部１１４により対物レンズ１０５のコイルの電流を変化させて、あるいは、静電レンズ制御部１１５により静電レンズ１０６の電極の電圧を変化させて、一次電子ビーム１０２の収束する高さ方向の位置（以下、フォーカス位置、またはフォーカス高さと称する）を試料１０７の表面の高さに一致させる。対物レンズ１０５の電流、あるいは静電レンズ１０６の電圧の設定値は、試料１０７の表面の高さが推定できる場合には、予め作成した較正曲線を用いて試料表面高さから算出することができる。ただし、通常は十分な精度で試料表面高さを推定することが困難なためフォーカス高さと試料表面高さが一致せず誤差（フォーカス誤差）が生じる。また、試料に帯電が存在する場合にも、帯電により一次電子ビーム１０２のフォーカス高さが変化し、フォーカス誤差が生じる。

試料１０７の表面の高さが推定できない場合や、フォーカス誤差が生じる場合には、以下のスルーフォーカス調整を実施する。スルーフォーカス調整とは、対物レンズ制御部１１４により対物レンズ１０５の電流を変化させながら、あるいは、静電レンズ制御部１１５により静電レンズ１０６の電圧を変化させながら、ＳＥＭ画像を取得し、ＳＥＭ画像が最もシャープになる最適電流、あるいは最適電圧を決定し、対物レンズ１０５の電流を最適電流に、あるいは静電レンズ１０６の電圧を最適電圧に設定するものである。これにより、十分な精度で一次電子ビーム１０２のフォーカス高さを試料１０７の表面の高さに一致させることができ、試料表面での一次電子ビーム１０２のスポット径を最小とし、高分解能なＳＥＭ画像を取得することができる。

制御部１２６はさらに画像・データ処理部１２７を備えている。画像・データ処理部１２７は、取得したＳＥＭ像や検出信号等のデータを処理して試料の検査、計測、観察、分析等を行うものである。さらに、その他の画像信号やデータを用いた演算や出力を行うための処理を行うこともできる。また、制御部１２６は、図示しないが、検査、計測等の一連の動作を制御する動作制御部等も備えている。

制御部１２６は、さらに、画像取得箇所高さ情報記憶部１２１、フォーカス調整幅記憶部１２２、画像取得順序記憶部１２３、結果蓄積データベース１２４、動作所要時間推定演算部１２５を備える。以下、順次これらの構成要素の機能を説明する。

上記のＳＥＭを用いて半導体ウエハ等を試料１０７として検査、計測等を行う場合には、ウエハ内の多数の画像取得箇所を高いスループットで検査、計測することが求められる。そのため、通常、検査、計測等においては制御部１２６内に画像取得箇所（検査箇所）の情報を記憶して、自動的または半自動的に順次画像取得箇所（視野とも称する）の位置を移動して連続して画像を取得する一連の動作（シーケンス）を行う。

この画像取得箇所の情報として、画像取得箇所高さ情報記憶部１２１に、試料１０７の表面上の複数の画像取得箇所の情報を記憶する。図２にこの画像取得箇所高さ情報記憶部１２１に記憶する情報（データ）の構成例を示す。画像取得箇所の情報として、識別番号（検査箇所番号）、試料上の位置情報（Ｘ、Ｙ）とその位置における試料表面の高さ情報（Ｚ）を記憶している。

ここで、試料表面の高さ情報について説明する。試料１０７の複数の画像取得箇所において、試料上の位置によって表面の高さは変化しうるため、高い分解能で観察するためには表面の高さの変化に応じた電子ビームのフォーカス制御が必要になる。特に、半導体ウエハを試料とする場合、大面積のウエハ上で試料の表面の高さが大きく変化しうる状況で微細パターンを高い分解能で観察する必要があり、試料の表面の高さ情報の管理と高さに応じたフォーカス制御は非常に重要となる。ウエハ等の試料上の位置に応じた表面の高さの変化の要因は、ウエハのそり、ウエハ自体の厚み分布、ウエハ上の成膜等の厚み分布、ステージの高さの分布、ステージ上の異物等の影響等が考えられる。

図２に示した試料１０７の画像取得箇所の位置情報（Ｘ、Ｙ）は、所望の検査、計測等を実施するためにオペレータが指定してもよいし、別の装置の結果を入力して指定してもよい。高さ情報（Ｚ）は、別の装置の結果を入力して指定してもよいし、位置情報と、予め取得した試料表面の高さ分布情報にもとづいて算出した値で決定してもよい。ここで、試料表面の高さ分布情報としては、ＳＥＭに高さ計測器を搭載して試料のロードの際に計測した結果を用いてもよいし、試料のそりや厚さ分布が小さい場合には、事前に計測したステージの高さ分布情報を用いてもよい。あるいは、ステージの高さ分布と、別途計測あるいは推定した試料のそりや厚さ分布を加算した結果を用いてもよい。

次に、フォーカス調整幅記憶部１２２には、静電レンズ１０６によりフォーカス調整を行う際にフォーカス調整が可能になる試料表面の高さの範囲であるフォーカス調整幅を記憶する。このフォーカス調整幅とは、静電レンズ１０６のフォーカス調整において十分に高分解能な画像や高精度な検査・計測結果を得ることができる試料表面の高さの範囲、すなわち所望のフォーカス状態を得ることが可能な試料表面の高さの範囲の幅（以下、フォーカス調整幅、あるいはｈと表記する。）である。このフォーカス調整幅ｈを超えるような試料の高さの範囲においては、静電レンズ１０６のみでは十分なフォーカス調整を行うことができない。フォーカス調整幅は、所望の画像分解能や検査、計測の精度等に応じて決定することができる。

図３に、フォーカス調整幅記憶部１２２に記憶する情報（データ）の構成の一例を示す。フォーカス調整幅ｈは、一次電子ビーム１０２の条件によって変化する可能性があるため、例えばフォーカス調整幅が一次電子ビーム１０２の加速電圧に依存する場合には、図３に示すように、加速電圧毎の値を保存すればよい。あるいは、その他の条件に依存する場合には、その情報を含めて保存すればよいし、図３のような数値データではなく計算式として保存してもよい。

画像取得順序記憶部１２３には、試料表面上の複数の画像取得箇所の検査、計測等の画像取得を実行する順序が記憶されている。図４に画像取得順序記憶部１２３に記憶する情報（データ）の構成の一例を示す。画像取得箇所の識別番号（検査箇所番号）と画像取得順序が記憶されている。画像取得順序記憶部１２３には予め所定の画像取得順序が記憶されていたり、新たな画像取得順序が作成されて記憶されたりしている。この画像取得順序と図２の画像取得箇所の位置情報にもとづき、ステージ１０８を移動させながら試料１０７の表面の画像取得箇所をＳＥＭで画像取得することで１つの試料１０７に対する一連の検査、計測、あるいは観察等の画像取得シーケンスを実施する。

結果蓄積データベース１２４には、ＳＥＭで実施した検査、計測、あるいは観察等の画像取得シーケンスにおける諸情報を記憶する。図５に結果蓄積データベース１２４に記憶する情報（データ）の構成の一例を示す。記憶する諸情報としては、画像取得（検査）日時、画像取得（検査）順序、画像取得箇所の識別番号（検査箇所番号）、画像取得箇所高さ情報記憶部１２１に予め記憶されていた位置情報、フォーカス調整の結果から算出される試料表面の高さの実測値、予め記憶されていた画像取得箇所の高さ情報と高さ実測値の差（高さ誤差）、各画像取得箇所で実行したフォーカス調整の手段（種類）、各画像取得箇所の検査、計測、観察等に要した所要時間等である。これらの諸情報は検査、計測、観察等において逐次記憶され、さらに、複数回、検査、計測、観察等の画像取得シーケンスを実施するたびに情報が適宜追加して記憶される。

動作所要時間推定演算部１２５は、画像取得順序記憶部１２３に記憶された順序で画像取得箇所を検査、計測等する一連の動作（シーケンス）で必要となる時間を推定する。少なくとも、画像取得箇所の高さ情報、フォーカス調整幅、および画像取得順序にもとづいて、検査、計測、観察等の画像取得シーケンスを行う際の一連の動作の所要時間を算出するものである。動作所要時間推定演算部１２５については、実施例４で詳述する。

なお、実施例１では、フォーカス調整部として静電レンズ１０６と対物レンズ１０５とを備えた電子顕微鏡を説明したが、これに限らず、 ステージ１０８の昇降によってフォーカスを調整するステージフォーカス機能を備える電子顕微鏡でもよい。また、静電レンズ１０６を対物レンズ１０５と試料１０７との間に設置する例を説明したが、これに限らず、対物レンズ１０５の内部や上部に設置したり、対物レンズ１０５を構成する磁極を静電レンズの電極として一体として構成したり、試料１０７に電圧を印加することにより静電レンズを形成してもよい。

以上、実施例１のＳＥＭの構成について説明した。このあとは、上記のＳＥＭを用いて複数の画像取得箇所を検査、計測等するための制御方法について説明する。ここからは、画像取得の目的として、検査、計測、観察等のうち代表例として検査を行う場合について記載するが、計測、観察も同様に行うことができる。

図６に、図１のＳＥＭを用いて実施例１で試料表面上の複数の画像取得（検査）箇所を検査する方法におけるフローチャートの例を示す。図７には、実施例１の検査における画像取得（検査）箇所の高さと画像取得（検査）順序の関係を模式的に示す。実施例１では、画像取得順序記憶部１２３に予め記憶された画像取得順序にしたがって画像取得（検査）を行う。

図６において、ステップＳ６０１では、まず次の画像取得（検査）箇所の画像取得（検査）順序をｎ番目とする。ｎは１以上、検査箇所総数以下の自然数である。検査開始時の最初のループであれば、ｎ＝１である。そして、図７に示すように、画像取得順序記憶部１２３に記憶された画像取得（検査）順序と、画像取得（検査）箇所高さ情報記憶部１２１に記憶した高さ情報を参照し、ｎ番目から連続してｍ番目までの画像取得（検査）箇所の高さの最大値と最小値の差（レンジ）７０１がフォーカス調整幅記憶部１２２に記憶された静電レンズ１０６のフォーカス調整幅７０３以下となる最大のｍを求める。ｍはｎ以上、検査箇所総数以下の自然数である。また、試料表面が帯電している場合には、本ステップ以降で用いる高さ情報として次の方法により補正した値を用いることができる。予め画像取得（検査）箇所の各点の帯電電圧を計測、あるいは推定して帯電電圧記憶部（図では省略）に記憶しておき、別途定めた帯電電圧とフォーカスずれとの換算係数を用いて、帯電によるフォーカスずれ量を求め、画像取得（検査）箇所における高さ情報に帯電によるフォーカスずれ量を加算する。これにより、帯電の影響も考慮した実施が可能となる。

図６のステップＳ６０２では、ｎ番目からｍ番目の画像取得（検査）箇所の高さのレンジの中央（最大値と最小値の平均）の高さに一次電子ビーム１０２が収束するよう対物レンズ１０５の電流を設定する。図７に示すように、ｎ番目からｍ番目の検査箇所の高さのレンジ７０１の中央の高さ７０２に収束するよう対物レンズ１０５の電流を設定する。これにより、ｎ番目からｍ番目の画像取得（検査）箇所について、対物レンズ１０５の電流条件を一定にしたまま、静電レンズ１０６の調整のみでフォーカス高さを調整することが可能になる。ここで、上記では対物レンズ１０５により一次電子ビーム１０２のフォーカス高さをレンジ中央の高さと設定したが、必要となる条件は、対物レンズ１０５の電流条件を一定にしたまま、ｎ番目からｍ番目の画像取得（検査）箇所の高さが静電レンズ１０６のみでフォーカス調整が可能となることである。したがってその条件を満たすのであれば、対物レンズ１０５のフォーカス高さの条件は必ずしもレンジの中央としなくてもよい。また、ここでは、対物レンズ１０５の電流値を変化させてフォーカス位置を変化させる例を説明したが、試料表面高さとフォーカス高さの相対的な位置関係が同様な状態を実現できるのであれば、対物レンズ１０５ではなくステージ１０８を昇降させることでこのステップを実行したり、両者を併用して実行したりしてもよい。

図６のステップＳ６０３では、ステージ１０８を移動させて、画像取得（検査）順序記憶部１２３に記憶された検査順序と、画像取得（検査）箇所高さ情報記憶部１２１に記憶した検査箇所の位置情報にしたがい、次の検査箇所にＳＥＭの視野を移動させる。

なお、ステップＳ６０１、および／またはＳ６０２とステップＳ６０３はスループット向上のため、並行して実施することができる。

ステップＳ６０４では、静電レンズ１０６を用いてスルーフォーカス調整する。スルーフォーカス調整とは、静電レンズ１０６の電圧を変化させながら最適なフォーカス条件となる最適電圧を探索することである。

図８と図９にスルーフォーカスの説明図を示す。静電レンズ１０６の電圧を変化させると、一次電子ビーム１０２の収束点の高さが変化し、図８に示すように試料１０７の表面における一次電子ビーム１０２のスポット径が変化する。静電レンズ１０６の電圧をスポット径が最小値２１０２となる最適電圧２１０１に設定することで、フォーカス高さが試料表面と一致してジャストフォーカスの状態になり、高い分解能のＳＥＭ画像を得ることができる。実際の動作では、図９に示すように、静電レンズ１０６の電圧を変えながらＳＥＭ画像を取得し、各ＳＥＭ画像のシャープさを評価する。ＳＥＭ画像が最もシャープになった電圧２２０１を最適電圧とし、静電レンズ１０６の電圧を最適電圧に設定することでフォーカス調整を実施できる。画像取得する電圧は離散的であるため、フィッティングによりデータ点間を補間して最適電圧をより高精度に求めることが望ましい。

なお、高分解能なＳＥＭ画像が必要ない検査箇所では、スルーフォーカス調整で実際のフォーカス状態によって調整するのではなく、画像取得（検査）箇所高さ情報記憶部１２１に記憶した高さ情報と、ステップＳ６０２で設定した対物レンズ１０５の電流に対応する一次電子ビーム１０２のフォーカス高さ（例えばｎ番目からｍ番目の検査箇所の高さのレンジの中央）の差分から、静電レンズ１０６で調整すべき高さを計算によって求め、対応する電圧を設定することでフォーカス調整してもよい。また、高分解能な画像による検査が必要な場合においても、前記のスルーフォーカス調整を用いない方法でフォーカス調整した後に画像を取得してみて、その画像が十分シャープでない場合にのみフォーカスずれが生じていると判断してスルーフォーカス調整を実施するフローとしてもよい。

ステップＳ６０５では、ステップＳ６０４で調整した静電レンズ１０６の条件でＳＥＭ画像を取得して検査を実施する。

ステップＳ６０６では、ステップＳ６０５によってｍ番目までの検査を完了したかを判定し、完了していない場合にはステップＳ６０３に戻る。

ステップＳ６０７では、ステップＳ６０６までに全検査箇所の検査を完了したかを判定し、完了していない場合にはステップＳ６０１に戻る。

以上の方法により、ステップＳ６０３からステップＳ６０６のループを繰り返す。このループの繰り返し中は、すなわちｎ番目の検査箇所からｍ番目の検査箇所までの間は対物レンズ１０５の電流を変化させる必要がない。したがって、全検査箇所の検査を完了するまでの対物レンズ１０５の電流を変化させる回数を最小限に削減でき、静電フォーカス調整よりも低速な電磁フォーカス調整の回数を低減させて検査（画像取得）シーケンスのスループットを向上できる。

実施例２として、図１のＳＥＭを用いて試料表面上の複数の箇所を検査する別の方法を実施する。実施例１では、複数の検査箇所の検査順序について、予め記憶していた検査順序をそのまま用いて検査したが、実施例２では、検査箇所の高さの情報と静電レンズのフォーカス調整幅を用いて検査順序を適切な順序に更新する。以下、実施例２で実施例1と異なる部分について説明し、実施例1と共通する部分については説明を省略する。また、実施例１と共通する装置構成等については同じ名称と符号（番号）を用いる。

図１０に実施例２のフローチャートを示す。まず、ステップＳ８０１で、画像取得（検査）箇所高さ情報記憶部１２１に記憶された検査箇所の位置情報（Ｘ、Ｙ）にもとづき、互いに近い位置にある画像取得（検査）箇所をまとめて、複数の小グループに分類する。図１１に、小グループへの分類の具体的な方法の一例を示す。試料１０７が半導体デバイスのウエハである場合には、通常、ウエハ９０１内のパターンレイアウトは同一のパターンレイアウトをもつチップ９０２の繰り返しであり、画像取得（検査）箇所９０３も各チップで同一である。従って、同一チップ内の検査箇所９０３をまとめて同一の小グループ９０４に分ける方法が簡便である。これに限らず、複数の隣接したチップを１単位としてその中の検査箇所を小グループにまとめてもよいし、チップをさらに分割した領域を１単位としてもよい。あるいは、チップに依存せず、予め定めた距離で正方メッシュ状に試料を区切って小グループに分けてもよい。なお、このステップは検査箇所の総数が多い場合に、後述するステップＳ８０３での処理を簡便にするためのステップであり、検査箇所の総数が小さい場合には、全ての検査箇所を別の小グループに分類することで、事実上省略してもよい。

ステップＳ８０２では、画像取得（検査）箇所高さ情報記憶部１２１に記憶された検査箇所の高さ情報と、フォーカス調整幅記憶部１２２に記憶された静電レンズ１０６のフォーカス調整幅にもとづき、ステップＳ８０１で分類した小グループをさらにまとめた大グループに分類する。図１２に、大グループへの分類の具体的な方法の一例を示す。このグループ分けは、同一グループ内での検査箇所の高さのレンジ（最大値と最小値の差）が、静電レンズ１０６のフォーカス調整幅より小さくなるように分けるものである。まず、全ての検査箇所の高さの最大値を第１の大グループ用の高さの最大値１００１として求め、その最大値から静電レンズのフォーカス調整幅１００２を差し引いた閾値を第１の大グループ用の高さの最小値１００３として求める。各小グループに属する全ての検査箇所の高さが閾値（第１の大グループ用の高さの最小値１００３）よりも高くなる小グループを選択し、これらの小グループに属する検査箇所を第１の大グループに属する画像取得（検査）箇所１００４としてまとめて１番目の大グループとする。次に、１番目の大グループを除いた全ての検査箇所について同様に高さの最大値を第２の大グループ用の高さの最大値１００５として求め、以降も同様の手順を適用し、２番目の大グループに属する検査箇所を選定する。この手順を繰り返し、全ての検査箇所がいずれかの大グループに属するように分類する。図１３に、この分類の結果の一例を示す。半導体ウエハ９０１内の同一チップ９０２内の検査箇所を小グループ１１０７として分類し、さらにウエハ内全体の小グループを太線で示す４つの大グループ１１０１〜１１０４に分類するものである。

ステップＳ８０３では、同一の大グループに属する検査箇所は連続して検査するよう、画像取得（検査）順序記憶部１２３に記憶された検査順序を変更する。この際、検査シーケンスの高スループット化のためには、複数の検査箇所の間を視野移動するためのステージ移動の時間は短いほど望ましく、そのため、同一の大グループ内の検査箇所の検査順序は移動経路の長さが短いほど望ましい。通常は、同一の大グループ内の検査箇所数が多く、現実的な時間で経路を最適化するのは難しいため、次のように二段階の方法を用いることが望ましい。まず同一の小グループ内の検査箇所を連続して検査することとし、小グループ内の検査順序は検査箇所間の移動経路が最短となるように決定する。そして、小グループ間の検査順序は小グループ間の移動経路が最短となるように決定する。また、異なる大グループ間の順序についても同様に、ステージ移動の時間を短縮するため、隣接する大グループは連続して検査することが望ましい。図１３に、このように決定した検査順序と移動経路の一例を示す。半導体ウエハ９０１においてチップ９０２を一つの小グループ１１０７として、チップ９０２内の順序は最短経路１１０５とし、チップ間の順序は大グループ１１０１等の内部では最短経路として連続で検査し、隣接する大グループの間は隣接する順に大グループ１１０１、１１０２、１１０３、１１０４を順次検査する経路１１０６とする。

なお、ステップＳ８０３では検査順序を変更すると記載したが、変更前の検査順序を第１の検査順序、変更後の検査順序を第２の検査順序として、両方を画像取得（検査）順序記憶部１２３に記憶しておき、任意に選択可能としてもよい。

ステップ８０４以降、これまでのステップＳ８０１〜Ｓ８０３で定めた検査順序で検査を開始する。

ステップＳ８０４では次の大グループ（検査開始時は１番目の大グループ）に属する検査箇所の高さのレンジの中央（最大値と最小値の平均）の高さに一次電子ビーム１０２が収束するよう対物レンズ１０５の電流を設定する。これにより、同一の大グループに属する検査箇所について、対物レンズ１０５の電流条件を一定にしたまま、静電レンズ１０６の調整のみでフォーカス高さを調整することが可能になる。ここで、ステップＳ６０２と同様に、一次電子ビーム１０２のフォーカス高さをレンジの中央の高さと設定したが、対物レンズ１０５の電流条件を一定にしたまま同一の大グループ内の検査箇所の高さを静電レンズ１０６のみでフォーカス調整可能となる条件であれば、対物レンズ１０５によるフォーカス高さの条件は必ずしもレンジの中央としなくてもよい。

ステップＳ８０５では、ステップＳ６０３と同様に、ステージを移動させて、画像取得（検査）順序記憶部１２３に新たに記憶された検査順序と、画像取得（検査）箇所高さ情報記憶部１２１に記憶した位置情報にしたがい、次の検査箇所にＳＥＭの視野を移動させる。

なお、ステップＳ８０４、Ｓ８０５はスループット向上のため、並行して実施することができる。

ステップＳ８０６では、ステップＳ６０４と同様に、静電レンズを用いてスルーフォーカス調整する。

ステップＳ８０７では、ステップＳ６０５と同様に、ＳＥＭ画像を取得し、検査を実施する。

ステップＳ８０８では、ステップＳ８０７までに同一の大グループに属する全ての検査箇所の検査を完了したかを判定し、完了していない場合にはステップＳ８０５に戻る。

ステップＳ８０９では、ステップＳ８０８までに全検査箇所の検査を完了したかを判定し、完了していない場合にはステップＳ８０４に戻る。

これにより、同一の大グループ内では対物レンズ１０５の電流を変化させる必要がなく、全検査箇所の検査を完了するまでの対物レンズ１０５の電流を変化させる回数を最小限に削減でき、かつ、検査箇所間の移動経路を最適化しているのでステージの移動に要する時間も短縮でき、検査のスループットを向上できる。

なお、ステップＳ８０２で定めた大グループにおいて、図１４の例に示すように、互いに位置の離れた領域１２０１と領域１２０２が同じ大グループに属している場合には、対物レンズ電流の調整に要する時間と、領域間のステージ移動に要する時間を比較し、後者が大きい場合には、大グループを２つの大グループに分割し、位置の離れた領域を別の大グループとすることで、さらにスループットを向上することもできる。

実施例３として、図１のＳＥＭを用いる実施例１あるいは実施例２に記載した方法に対して、後述するフォーカス調整の失敗を低減させる方法を実施する。以下、実施例３について、実施例１、２と異なる点について説明し、共通する点については説明を省略する。また、実施例１、２と共通する装置構成等については同じ名称と符号（番号）を用いる。

まず、上記のフォーカス調整の失敗について説明する。フォーカス調整の失敗とは、静電レンズ１０６のフォーカス調整の際、フォーカス調整幅の範囲に実際の試料１０７の高さが含まれず、フォーカス調整幅に対応する範囲の静電レンズ１０６の電圧変化では一次電子ビーム１０２のフォーカスを合わせきれずスポット径を十分小さくできない事象を指す。例えば、実施例２にて説明したように、同一の大グループに含まれる検査箇所はすべて静電レンズ１０６によりフォーカス調整可能な高さであるはずである。しかし、画像取得（検査）箇所高さ情報記憶部１２１に記憶された検査箇所の高さ情報に誤差がある場合には実際の検査箇所の高さが静電レンズ１０６のフォーカス調整範囲を超えてしまう可能性がある。フォーカス調整に失敗すると、一次電子ビーム１０２のフォーカスを十分に合わせきれず画像の分解能が低下し、検査精度が低下するという影響がある。

実施例３は、この事象を低減するため、フォーカス調整幅ｈに対してマージンΔｈを導入し、実際にフォーカス調整できる幅ｈからマージンΔｈを差し引いた値（ｈ−Δｈ）を、実施例１のステップＳ６０１、あるいは実施例２のＳ８０２においてフォーカス調整幅ｈ（図７の７０３、図１２の１００２）の代わりに用いるものである。これにより、フォーカス調整幅の範囲に入る検査箇所を探索する際に、より狭いフォーカス調整幅に限定して検査箇所を探索することになり、実際の検査シーケンスにおいてフォーカス調整に失敗する可能性を低減することができる。

以下、上記のフォーカス調整幅のマージンΔｈの決定について説明する。

図１に示した結果蓄積データベース１２４において、図５に例示するように、各検査箇所の検査を行うたびにその検査箇所について画像取得（検査）箇所高さ情報記憶部１２１に記憶された位置情報（Ｘ、Ｙ）、高さ情報（Ｚ_０）（図示せず）、さらに、高さ実測値（Ｚ_１）、記憶していた高さ情報Ｚ_０と高さ実測値Ｚ_１の差（高さ誤差（ΔＺ＝Ｚ_１−Ｚ_０））、実行したフォーカス調整の手段（種類）、検査に要した所要時間等の検査の諸情報を記憶し、蓄積している。さらに、検査シーケンスを複数回行った際にその都度上記の検査諸情報を蓄積している。なお、実施例３では、予め記憶した高さ情報と高さの実測値を区別するため、前者をＺ_０、後者をＺ_１と記載する。結果蓄積データベース１２４は個々のＳＥＭにおいて独立に運用してもよいし、複数のＳＥＭでデータを共有してもよいものとしている。

ここで、高さ実測値Ｚ_１とは、各検査箇所における実際の試料表面の高さの実測値である。Ｓ６０４の実行を完了した際の対物レンズ１０５の設定電流と静電レンズ１０６の設定電圧から、予め定めた較正曲線等を用いて算出することができる。本来、画像取得（検査）箇所高さ情報記憶部１２１に記憶された検査箇所の高さ情報Ｚ_０は高さ実測値Ｚ_１と同一となるはずであるが、高さ情報Ｚ_０は前述のように検査箇所の位置情報（Ｘ、Ｙ）と試料表面の高さ分布情報にもとづいて計算で求めたり、別の装置の結果を入力したもの等であったりするため、実際の高さの実測値Ｚ_１とずれが生じてしまう場合がある。このずれが上記の高さ誤差ΔＺとなっている。

これらの結果蓄積データベース１２４のデータから、フォーカス調整値のマージンΔｈを決定すればよい。上記のフォーカス調整の失敗は、前述したように検査箇所について記憶された高さ情報Ｚ_０と実際の高さ（実測値）Ｚ_１の差（高さ誤差）ΔＺにより検査箇所の高さがフォーカス調整幅ｈを超えてしまうものであるから、それを解決するためのフォーカス調整幅ｈのマージンΔｈは、結果蓄積データベース１２４に蓄積された高さ誤差ΔＺの量として設定すればよい。具体的には、マージンΔｈとしては、高さ誤差ΔＺのばらつきを表す統計指標を用いればよく、例えば、高さ誤差ΔＺのばらつきの絶対値の最大値、最大値と最小値の差、標準偏差の３倍などが適切である。

このようにして求めたマージンΔｈの量をフォーカス調整幅記憶部１２２にフォーカス調整幅ｈとともに記憶し、検査時にこれらの量を参照してフォーカス調整幅を（ｈ−Δｈ）として読み出してその後の調整、制御を行えばよい。また、フォーカス調整幅として、ｈをｈ_１として、（ｈ−Δｈ）をｈ_２として記憶しておき、検査時に任意にｈ_１かｈ_２を選択して使用することを可能にしてもよい。

また、結果蓄積データベース１２４に蓄積された位置情報（Ｘ、Ｙ）と高さ実測値Ｚ_１との関係から、画像取得（検査）箇所高さ情報記憶部１２１に記憶された検査箇所の高さ情報Ｚ_０自体をより精度の高い高さ情報に更新する、いわゆる学習機能を持たせることもできる。これにより、フォーカス調整幅ｈを変更したりマージンΔｈを差し引いたりすることなく、上記のフォーカス調整の失敗を回避することができる。

実施例４として、図１のＳＥＭを用いて実施例１〜３の検査を実施する前に、検査時間を推定する演算部を用いて、試料表面上の複数の検査箇所を検査するための時間を推定する検査方法を実施する。以下、実施例４について、実施例１〜３と異なる点を説明する。実施例１〜３と共通する部分については説明を省略する。

実施例４では、図１に示す動作所要時間（検査時間）推定演算部１２５を用いて、検査シーケンス（動作）に必要となる動作所要時間（検査時間）を推定演算する。検査シーケンスの所要時間は、各検査箇所において実施するフォーカス調整時間、各検査箇所の間の視野移動（ステージ移動）時間、各検査箇所におけるＳＥＭの画像取得時間と検査に必要なデータ処理等の時間（検査時間）等の和として求めることができる。

このうち、フォーカス調整時間とステージ移動時間は、以下のように算出する。画像取得箇所高さ情報記憶部１２１に記憶された検査箇所の位置情報（Ｘ、Ｙ）と高さ情報（Ｚ）と、画像取得（検査）順序記憶部１２３に記憶された検査順序にもとづき、連続する２つの検査箇所の間の高さの変化量と実施するフォーカス調整の手段（種類）、フォーカス調整の所要時間、および位置変化量すなわち視野移動（ステージ移動）量を求める。

フォーカス調整手段については、例えば実施例１のステップＳ６０１を実施し、Ｓ６０２からＳ６０５の検査フローは実施せずに、Ｓ６０６およびＳ６０７の判定を仮想的に行うことで、静電レンズ調整のみか、対物レンズ調整も実施するかどうか判定することができる。あるいは、実施例２のステップＳ８０１〜Ｓ８０３を実施し、Ｓ８０４〜Ｓ８０７の検査フローは実施せずに、Ｓ８０８およびＳ８０９の判定を仮想的に行うことで、静電レンズ調整のみか、対物レンズ調整も実施するかどうか判定することができる。あるいは、同種の検査を実施した結果が結果蓄積データベース１２４に蓄積されている場合には、結果蓄積データベース１２４に蓄積された、各検査箇所で実行したフォーカス調整の手段を参照して判定することができる。

次いで、各検査箇所におけるフォーカス調整時間を算出する。フォーカス調整時間は、図１５に示すような静電レンズと対物レンズのそれぞれについて予め定められた高さ変化量とフォーカス調整時間（１３０１、１３０２）の関係を示す較正曲線を利用して、前述した連続する２つの検査箇所の間の高さ変化量と実施するフォーカス調整手段の情報から求める。

その後、各検査箇所の間におけるステージ移動時間を算出する。ステージ移動時間は、図１６に示すような予め定められた視野移動量とステージ移動時間（１４０１）の関係を示す較正曲線を利用して、前述した視野移動量から求める。

これらのフォーカス調整時間とステージ移動時間に、別途定められたＳＥＭ画像取得時間と検査に必要な画像・データ処理等の検査時間を加算することで、各検査箇所の移動、調整を含めた検査に要する時間を算出できる。その結果を全検査箇所について算出して総和をとることで、一つの試料の検査シーケンス（動作）に要する所要時間を推定できる。

あるいは、同種の検査を実施した結果が結果蓄積データベース１２４に蓄積されている場合には、結果蓄積データベース１２４に蓄積された、各検査箇所の検査に要した時間を参照して検査時間を推定することもできる。

以上のように検査シーケンスの動作所要時間を予め推定してから実施例１〜実施例３に示す検査を実行する。これにより、検査を実行する前に実施例１〜実施例３の検査時間やスループット短縮効果を定量的に把握することができる。

実施例５として、図１のＳＥＭを用いて実施例１〜４を実施する際に、ＳＥＭオペレータにより実施例１〜４の検査における種々の条件について選択を可能とする方法を実施する。以下、実施例５で実施例１〜４と異なる点を説明する。

実施例５では、ＳＥＭは表示装置を備え、グラフィック・ユーザー・インターフェース（ＧＵＩ）のようにＳＥＭのオペレータに対して入出力を可能にする機能を備えている。この表示装置は、図１の出力装置１１８と統合されたものであっても、独立したものであってもよい。

図１７に、検査箇所について検査順序を変更するか否かを選択させるＧＵＩ画面の例を示す。図１７のような表示を出力しオペレータにＡｕｔｏかＭａｎｕａｌかを選択させ、Ａｕｔｏが選択された場合には実施例２に記載の方法で検査順序を変更し、Ｍａｎｕａｌが選択された場合には、実施例１に記載の方法で予め記憶された検査順序のまま変更せず、検査を実施する。この方法により、なんらかの理由により検査順序の変更が望ましくない場合には検査順序を変更しないことが可能になる。あるいは、図１８に示すように、検査順序を変更する場合と、変更しない場合それぞれについて、実施例４に記載の方法を用いて算出した検査に必要な推定時間を併せて表示させ、検査推定時間を考慮してオペレータが選択できるものであってもよい。あるいは、図１９に示すように、検査順序を変更する場合と変更しない場合の移動経路や、グループ分けの結果、試料内の高さ分布（例えばチップ内の検査箇所の高さの平均値をカラーマップとした表示）を併せて表示させてもよい。これにより、グループ分けや移動経路の妥当性の確認等が可能になりオペレータにより適切な判断を促すことも可能である。

あるいは、表示装置に、図２０に示すような、学習機能を利用するか利用しないかを選択させる表示を出力し、実施例３に記載の学習機能を実施するかをオペレータに選択させることもできる。その他にも、図示しないが、実施例３に記載したマージンΔｈを考慮するか否か等の検査における種々のその他の条件を選択させることも可能である。

以上のような選択は、試料の種類毎に検査箇所を記憶したレシピがＳＥＭに記憶されている場合には、レシピ毎に選択させてもよいし、図２１に示したような表示を出力して、複数のレシピをオペレータに選択させ、一括で設定させてもよい。

実施例６として、図１のＳＥＭを用いて試料表面上の複数の検査箇所を検査する他の方法を実施する。実施例６は、実施例１〜５の検査方法において、フォーカス調整幅を複数持たせて制御するものである。実施例６が実施例１〜５と異なる点について、以下説明する。実施例１〜５と共通する部分については省略する。

実施例６は、実施例１〜５の検査方法において、フォーカス調整幅ｈを２種類以上記憶しておくものである。この機能について、その必要性から説明する。

実施例１のステップＳ６０４（図６）や実施例２のステップＳ８０６（図１０）において、静電レンズ１０６を用いたスルーフォーカス調整を行う際には、図９のよう静電レンズの電圧をフォーカス調整幅に対応する電圧範囲で変化させてＳＥＭ画像を取得し、取得したＳＥＭ画像の中で画像が最もシャープになる最適電圧を探索する。

しかし、例えば図２２に示すように、フォーカス調整幅に対応する静電レンズの電圧幅２３０２の範囲で探索した最適電圧２３０１が静電レンズの電圧幅２３０２の上限に位置するような場合には、さらに高電圧側を探索することができないために電圧２３０１においてシャープさが最大となっているか判断できず、最適電圧を決定することができない。電圧幅の下限が最適電圧である場合も同様である。このように、厳密な意味では、フォーカス調整幅ｈについて、その全領域を検査に活用することができない。このような問題は、図３に示すように、フォーカス調整幅ｈが加速条件等の条件に対して単一の値しか設定されない場合に生じてしまう。

これに対して、図２３に示すように、フォーカス調整幅記憶部１２２に静電レンズのフォーカス調整幅ｈを用途に応じて複数の値をもつ形式として記憶することで、この問題を解決できる。すなわち、フォーカス調整幅ｈに加え、ｈより広い範囲であるスルーフォーカス許容幅ｈ’を記憶しておく。

以下、フォーカス調整幅ｈとスルーフォーカス許容幅ｈ’について説明する。静電レンズのフォーカス調整幅ｈは例えば一次電子ビームや信号電子への影響が生じて検査の精度が劣化しない範囲等として規定されているのに対し、スルーフォーカス許容幅ｈ’は、より広く、スルーフォーカス時にフォーカス変化が設定できる幅であればよく、例えば静電レンズの電源のダイナミックレンジで制限されるフォーカス変化幅であってよい。あるいは、フォーカス変化に伴って生じる視野ずれが図９、または図２２に示すスルーフォーカス動作時のＳＥＭ画像のシャープさの評価に影響せず最適電圧の決定が妨げられない範囲として規定される場合や、信号電子への影響によりＳＥＭ画像の取得自体が困難にならない範囲として規定されてもよい。

このように、フォーカス調整幅記憶部１２２に、検査実施可能なフォーカス調整幅ｈとは別に、スルーフォーカスを実施する際の高さ変化範囲の設定幅を定めるスルーフォーカス許容幅ｈ’（ただしｈ＜ｈ’）を記憶しておけば、図２２において、静電レンズのスルーフォーカスの電圧設定範囲をフォーカス調整幅ｈではなくスルーフォーカス許容幅ｈ’に対応する拡張された電圧幅２３０３として設定し、スルーフォーカスを行う際に常にｈ’に対応する拡張された電圧幅２３０３で電圧を変化させて最適電圧を探索することができ、上記の問題は解決する。また、別の方法として、通常はフォーカス調整幅ｈに対応する静電レンズの電圧幅２３０２でスルーフォーカスを行い、図２２に示すように電圧範囲の上限または下限において最適電圧となってしまうような場合のみ、ｈよりも大きいｈ’の範囲に相当する拡張された電圧幅２３０３まで拡張して電圧を変化させて、フォーカス調整幅ｈの範囲における上限または下限の電圧が真の最適電圧であるかを確認することもできる。

このようにフォーカス調整幅として２種類の幅を利用することで、検査可能なフォーカス幅の上限や下限に近い高さの検査箇所に対しても、精度よく最適電圧を決定でき、高精度な検査が可能となる。すなわち、フォーカス調整幅ｈの全範囲にわたり最適電圧を探索することができる。

なお、上記のフォーカス調整幅ｈとスルーフォーカス許容幅ｈ’は、それぞれ、第１のフォーカス調整幅ｈ_１、第２のフォーカス調整幅ｈ_２として取り扱ってもよいし、第２のフォーカス調整値としてさらに複数の種類のフォーカス調整幅を設定して活用してもよい。

以上、本発明における実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能なものである。例えば、電子顕微鏡の例としては走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を例として説明したが、これに限定することなく、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等の他の電子顕微鏡や電子線応用装置にも適用できる。また、実施例では検査装置を中心として説明したが、試料上の予め規定した複数の箇所における試料の形状や寸法の計測を目的とした測長装置等の計測装置や他の観察・分析装置等にも適用可能である。

１０１…電子源、１０２…一次電子ビーム、１０３…信号電子、１０４…偏向器、１０５…対物レンズ、１０６…静電レンズ、１０７…試料、１０８…ステージ、１０９…検出器、１１０…鏡体部、１１１…電子源制御部、１１２…検出信号処理部、１１３…偏向器制御部、１１４…対物レンズ制御部、１１５…静電レンズ制御部、１１６…ステージ制御部、１１７…画像生成部、１１８…出力装置、１１９…フォーカス制御部、１２０…画像記憶部、１２１…画像取得箇所高さ情報記憶部、１２２…フォーカス調整幅記憶部、１２３…画像取得順序記憶部、１２４…結果蓄積データベース、１２５…動作所要時間推定演算部、１２６…制御部、１２７…画像・データ処理部、７０１…画像取得（検査）箇所の高さのレンジ、７０２…高さレンジの中央の高さ、７０３…フォーカス調整幅、９０１…ウエハ、９０２…チップ、９０３…画像取得（検査）箇所、９０４…小グループの例、１００１…第１の大グループ用の高さの最大値、１００２…フォーカス調整幅、１００３…第１の大グループ用の高さの最小値、１００４…第１の大グループに属する画像取得（検査）箇所、１００５…第２の大グループ用の高さの最大値、１１０１、１１０２、１１０３、１１０４…大グループ、１１０５…チップ内の経路、１１０６…チップ間の経路、１１０７…小グループの例、１２０１、１２０２…同一の大グループに属する領域、１３０１…静電レンズのフォーカス調整時間、１３０２…対物レンズのフォーカス調整時間、１４０１…ステージ移動時間、２１０１…最適電圧、２１０２…スポット径の最小値、２２０１…最適電圧、２３０１…最適電圧、２３０２…静電レンズの電圧幅、２３０３…拡張された電圧幅

Claims (17)

1. 一次電子線を放出する電子源と、
   前記一次電子線をフォーカスさせるレンズと、
   前記一次電子線のフォーカス位置の高さを調整する第１のフォーカス調整部と、
   前記一次電子線のフォーカス位置の高さを調整する、前記第１のフォーカス調整部とは異なる第２のフォーカス調整部と、
   試料を載置するステージと、
   前記試料へ前記一次電子線を照射して前記試料から発生する信号を検出する検出器と、
   制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記検出器で取得した前記信号から画像を生成する画像生成部と、
   前記試料の複数の画像取得箇所における表面の高さ情報を記憶する画像取得箇所高さ情報記憶部と、
   前記第１のフォーカス調整部によって調整可能なフォーカス調整幅を記憶するフォーカス調整幅記憶部を備え、
   前記試料の前記高さ情報と、前記フォーカス調整幅にもとづいて、
   前記第２のフォーカス調整部によるフォーカス調整量を決定することを特徴とする電子顕微鏡。
2. 請求項１において、
   前記第１のフォーカス調整部による調整は、前記第２のフォーカス調整部による調整よりも高速に行うことが可能であることを特徴とする電子顕微鏡。
3. 請求項１において、
   前記第１のフォーカス調整部によって調整可能なフォーカス調整幅は、前記第２のフォーカス調整部によって調整可能なフォーカス調整幅よりも小さいことを特徴とする電子顕微鏡。
4. 請求項１において、
   前記レンズとして静電レンズおよび電磁レンズを備え、
   前記第１のフォーカス調整部は前記静電レンズの電圧調整部であり、
   前記第２のフォーカス調整部は前記電磁レンズの電流量調整部、および／または前記ステージの昇降を調整するステージ昇降調整部であることを特徴とする電子顕微鏡。
5. 請求項４において、
   前記制御部は、
   前記試料の前記複数の画像取得箇所で画像を取得する順序を記憶する画像取得順序記憶部をさらに備え、
   前記第２のフォーカス調整部による前記フォーカス調整量を、
   前記画像取得順序がｎ番目（ｎは１以上、画像取得箇所数以下の自然数）の前記画像取得箇所から、
   前記画像取得順序にしたがって連続して前記試料の前記高さ情報が前記フォーカス調整幅の範囲内に収まるｍ番目（ｍはｎ以上、画像取得箇所数以下の自然数）までの前記画像取得箇所に対して一定とすることを特徴とする電子顕微鏡。
6. 請求項５において、
   前記第２のフォーカス調整部による前記フォーカス調整量は、
   前記ｎ番目から前記ｍ番目までの前記画像取得箇所の前記高さ情報における最小値と最大値の平均値である中央の高さに前記一次電子線の前記フォーカス位置の高さを調整する量であることを特徴とする電子顕微鏡。
7. 請求項４において、
   前記制御部は、
   前記試料の前記複数の画像取得箇所で画像を取得する順序を記憶する画像取得順序記憶部をさらに備え、
   前記画像取得順序記憶部には予め第１の画像取得順序を記憶し、
   前記試料の前記高さ情報と、前記フォーカス調整幅と、にもとづいて、
   第２の画像取得順序を作成し、
   前記画像取得順序記憶部に前記第１および／または前記第２の画像取得順序を記憶することを特徴とする電子顕微鏡。
8. 請求項７において、
   前記第２の画像取得順序は、
   前記試料の前記画像取得箇所を、前記画像取得箇所における前記高さ情報のばらつきが同一グループにおいて前記フォーカス調整幅以下となるように複数のグループに分類し、
   前記同一グループに分類された前記画像取得箇所を連続して画像取得する順序であることを特徴とする電子顕微鏡。
9. 請求項８において、
   前記制御部は、
   前記同一グループに分類された前記画像取得箇所のうち、前記同一グループ内で前記第２の画像取得順序が２番目以降である前記画像取得箇所においては前記第２のフォーカス調整部によるフォーカス調整を実施しないことを特徴とする電子顕微鏡。
10. 請求項７において、
    前記制御部は、
    前記画像および／または前記検出信号を含むデータを処理して前記試料の検査、計測、観察、分析、演算および／または出力を行う画像・データ処理部と、
    前記画像取得順序にしたがう前記画像取得箇所における画像取得および前記画像・データ処理部の処理を行う一連の動作の所要時間を推定する動作所要時間推定演算部と、
    をさらに備えることを特徴とする電子顕微鏡。
11. 請求項７において、
    前記電子顕微鏡は、ＧＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インターフェース）をさらに備え、
    前記ＧＵＩは、
    前記第１および第２の画像取得順序に関連する情報を表示する表示機能と、
    前記第１または第２の画像取得順序を選択する入力を受け付ける選択入力機能を備えることを特徴とする電子顕微鏡。
12. 請求項１において、
    前記制御部は、
    少なくとも前記画像取得箇所の高さの計測結果を蓄積する結果蓄積データベースを備え、
    前記結果蓄積データベースにもとづいて、
    前記画像取得箇所高さ情報記憶部に記憶された、前記画像取得箇所の前記高さ情報を更新することを特徴とする電子顕微鏡。
13. 請求項１において、
    前記制御部は、
    少なくとも前記画像取得箇所の高さの計測結果を蓄積する結果蓄積データベースを備え、
    前記結果蓄積データベースにもとづいて、
    前記フォーカス調整幅を変更することを特徴とする電子顕微鏡。
14. 請求項１において、
    前記フォーカス調整幅記憶部に、前記フォーカス調整幅として、第１のフォーカス調整幅と、
    前記第１のフォーカス調整幅と異なる第２のフォーカス調整幅を記憶することを特徴とする電子顕微鏡。
15. 一次電子線を放出する電子源と、
    前記一次電子線をフォーカスさせるレンズと、
    前記一次電子線のフォーカス位置の高さを調整する第１のフォーカス調整部と、
    前記一次電子線のフォーカス位置の高さを調整する、前記第１のフォーカス調整部とは異なる第２のフォーカス調整部と、
    試料を載置するステージと、
    前記試料へ前記一次電子線を照射して前記試料から発生する信号を検出する検出器と、
    制御部と、
    を備える電子顕微鏡を用いる電子顕微鏡のフォーカス調整方法において、
    前記制御部は、
    前記試料の複数の画像取得箇所における表面の高さ情報と、
    前記第１のフォーカス調整部によって調整可能なフォーカス調整幅にもとづいて、
    前記第２のフォーカス調整部によるフォーカス調整量を決定することを特徴とする電子顕微鏡のフォーカス調整方法。
16. 請求項１５において、
    前記制御部は、
    前記試料の複数の画像取得箇所で画像を取得する順序を記憶し、
    前記第２のフォーカス調整部による前記フォーカス調整量を、
    前記画像取得順序がｎ番目（ｎは１以上、画像取得箇所数以下の自然数）の前記画像取得箇所から
    前記画像取得順序にしたがって連続して前記試料の前記高さ情報が前記フォーカス調整幅の範囲内に収まるｍ番目（ｍはｎ以上、画像取得箇所数以下の自然数）までの前記画像取得箇所に対して一定とすることを特徴とする電子顕微鏡のフォーカス調整方法。
17. 請求項１５において、
    前記制御部は、
    前記試料の複数の画像取得箇所で画像を取得する第１の画像取得順序を記憶し、
    前記試料の前記高さ情報と、前記フォーカス調整幅と、にもとづいて、
    第２の画像取得順序を作成し、
    前記第１および／または前記第２の画像取得順序を記憶することを特徴とする電子顕微鏡のフォーカス調整方法。

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