JP3424512B2 - 粒子ビーム検査装置および検査方法並びに粒子ビーム応用装置 - Google Patents

粒子ビーム検査装置および検査方法並びに粒子ビーム応用装置

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は粒子ビーム走査型顕
微鏡に関わり、特に半導体装置等の微小寸法や外観形状
の観察または検査を行うに好適な粒子ビーム検査装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】粒子線ビームである電子ビームを半導体
試料上で走査して2次電子による試料像を取得し、この
中の特徴パターンについて寸法を検査する電子ビーム測
長装置として、特開昭60-161514が知られている。ま
た、走査電子顕微鏡の像を基準パターンと比較して試料
の異常を検査する電子ビーム外観検査装置として、特開
平5−258703が知られている。これらの方法は、光を使
う検査方法に比べ像分解能が高く、今日のサブミクロン
の半導体パターンの検査に大変有効である。
【0003】上記の従来の装置では、電子ビームで試料
像を取得する前に、電子レンズ系の焦点をずらした状態
で試料上を電子ビームで走査して得られた少なくとも3
枚の異なる試料像の信号をもとに最適な電子レンズ系の
焦点合わせを行っている。この焦点合わせ時間を短縮す
るために、特開平8-273575では、光を用いた高さセンサ
(Zセンサ)により試料高さを検出して、この高さ変化
分をあらかじめ作成したテーブルに基づいて電子レンズ
系を調整して焦点合わせする手段が示されている。ただ
し、Zセンサで測定した試料表面と試料の最表面とは完
全には一致しないこと、電子レンズ系の帯磁ヒステリシ
スにより焦点調整の再現性に劣化があること等の理由か
ら、電子ビーム走査を伴う焦点合わせを省略すると試料
像の分解能が劣化した。
【0004】一方、あらかじめ計測しておいたビーム分
布を使って試料像を数学的に変換(積分変換)すること
により、この試料像を高分解能化する方法が特開平2-18
1639に記載されている。しかし、この方法は、試料像を
取る場所毎に焦点ずれのためビーム分布が変化すること
が考慮されていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような検査装置
では、分解能が向上した分だけ検査量が増えるため、ス
ループットを向上させる必要がある。しかし、上記従来
技術では、電子ビーム走査を伴う焦点合わせの時間が検
査スループットを大幅に低下させることが考慮されてい
なかった。また、電子ビーム照射により試料の寸法変化
が発生することが考慮されていなかった。
【0006】本発明の課題は、高分解能で高スループッ
トの粒子ビーム検査装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、粒子ビー
ムを試料上で走査して試料像を得る手段と、該試料像を
演算処理する試料検査手段とを備えた粒子ビーム検査装
置において、該試料像から焦点ずれ量を検出する手段
と、該焦点ずれ量から粒子ビームの広がりに相当する焦
点ずれビーム分布関数を生成する手段と、該試料像また
はその一部に対して該焦点ずれビーム分布関数の成分を
除去または低減した分離像を生成する手段とを備え、上
記試料検査手段により該分離像を演算処理することによ
って課題が解決される。
【0008】ここで、上記の粒子線ビーム検査装置にお
いて、上記焦点ずれ量を検出する手段が、上記試料像の
フーリエスペクトルにおける任意の空間周波数を焦点ず
れ量として検出することによって確実に課題が解決され
る。
【0009】さらに、上記の粒子ビーム検査装置におい
て、上記試料像と上記焦点ずれビーム分布関数と上記分
離像とを関連づけて記憶する手段と、該試料像と焦点ず
れビーム分布関数と分離像の組みを同時に表示する手段
を備えたことによって確実に課題が解決される。
【0010】また、上記の粒子ビーム検査装置を用いた
検査方法において、粒子線ビームの非点調整を終了した
後に、試料を試料の検査位置に移動し、該試料の各検査
位置毎に粒子線ビームを走査して異なる2枚以下の試料
像を取得し、該試料像に基づき試料を検査することによ
って課題が解決される。
【0011】また、粒子ビームで試料上を走査して得ら
れる第1の画像を形成する手段と、前記第1の画像に基
づいて焦点ずれ量を求める手段と、前記焦点ずれ量と前
記第1の画像とにより第2の画像を形成する手段と、前
記第2の画像にもとづいて試料を検査する粒子ビーム検
査装置によって課題が解決される。
【0012】
【発明の実施の形態】はじめに、上記の解決手段の作用
について説明する。走査電子顕微鏡において試料像i
は、試料表面の2次粒子放出率分布をSとし、最適焦点
での粒子ビームの強度分布をbとして、次式のようにSと
bのコンボリューションで表される。
【0013】
【数1】
【0014】ここで、(x, y)は2次元座標である。ま
た、コンボリューション演算は次のような積分変換で定
義される。
【0015】
【数2】
【0016】ここで、焦点合わせを行わなかった場合の
粒子ビームの強度分布をBとして、得られる試料像Iは、
次式のようにSとBのコンボリューションで表される。
【0017】
【数3】
【0018】ここで、粒子ビームBは粒子ビームbをある
量だけボカしたものであるとする。このボケ(広がり)
を表す焦点ずれビーム分布関数をDとすると、Bは次式の
ようにbとDのコンボリューションで表される。
【0019】
【数4】
【0020】ここで、コンボリューション演算には結合
法則がなりたつので、数1、数4、および数4から次式
が求められる。
【0021】
【数5】
【0022】数5から、焦点ずれビーム分布関数Dが分
かればコンボリューションの逆演算、すなわちデコンボ
リューション演算によりボケが除去された最適焦点での
試料像iが得られることが分かる。また、数3から、Dの
代わりにBに近い量を使えばより分解能の高い像が得ら
れるのが分かる。
【0023】ここで、予め種々の焦点ずれのある試料像
の周波数スペクトル形状と焦点ずれビーム分布関数Dの
関係のテーブルを求めてあれば、任意の試料像について
焦点ずれビーム分布関数を生成できる。さらに、焦点ず
れビーム分布関数D自身は、例えば予め基準試料につい
て種々の焦点ずれ状態の像を取得し、これらと最適焦点
での像とを比較する(数5を使ってデコンボリューショ
ン演算する)ことによって求めることができる。したが
って、本発明によれば、導入した手段により粒子ビーム
走査型顕微鏡の試料像の焦点ずれを除去できるので、粒
子ビーム走査による焦点合わせ時間をはぶいて、検査時
間を短縮できる。なお、上記演算処理の時間は、並列化
した計算機により試料像取得時間程度まで短縮可能であ
る。
【0024】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【0025】実施例1 図1は本発明の第1の実施例である電子ビーム測長装置の
構成図である。装置本体1は、主にFE電子源2、可変の制
限絞り4、電子レンズ5、5'、偏向器7、試料6を可動に保
持する試料ステージ9、および二次粒子検出器8で構成さ
れる。さらに、装置本体1には試料6の高さを検出するた
めにレーザ10、レンズ系11、11'、レーザ位置検出器13
が備えられている。ここで、これらを収納している真空
容器は省略してある。また、二次粒子検出器8は蛍光板
とフォトマルチプライヤーで構成され、二次電子を検出
する。装置本体1は、偏向制御系20と二次粒子信号制御
系21を介して制御回路30に接続されている。ここで、電
子源2、可変絞り4、電子レンズ5、および試料ステージ7
等の制御系は省略してある。焦点合わせレンズ制御器14
にはレーザ位置検出器13と電子レンズ5'が接続されてい
る。制御回路30には、ディスプレイ31、試料像メモリ3
2、および検査部を構成する測定位置検出器70、一次元
像メモリ71、測長演算器72が接続されている。
【0026】次にこの装置の動作を説明する。電子源2
から放出された電子ビーム3を、可変の制限絞り4でその
ビーム量を制御し、電子レンズ5、5'で集束して、試料6
上に照射する。電子ビーム3'は、電子レンズ5'で減速し
ており、試料上での電子ビーム3'の加速電圧は800Vであ
る。また電子ビーム3'のビーム径は5nmで、電流は10nA
である。試料6に電子ビーム3'が照射されると、照射さ
れた部分から試料の材質や形状に応じた二次電子や反射
電子が発生する。二次粒子検出器8は二次電子を検出し
て電気信号(二次電子信号)に変える。偏向制御系20内
のスキャン回路の発生する走査偏向信号によって、偏向
器7は電子ビーム3'を偏向して試料6上を走査させる。制
御回路30は、走査偏向信号と連動して二次粒子検出系21
内のバッファメモリに蓄えられた二次電子信号を、試料
像メモリ32に記憶させるとともに、ディスプレイ31に送
って二次電子信号を輝度信号とする試料のSEM像(走査
電子顕微鏡像)として表示させる。また、制御回路30
は、上記試料像を検査部に送り、あらかじめ設定した場
所を選択的に寸法測定する。この検査部では、あらかじ
め測定場所のパターンを持つ測定位置検出器70が試料像
メモリ32に記憶された試料像を調べ、測定に必要な場所
を制御回路30に指示して拡大した試料像をもう一度取得
させ、その中から測定に必要な一次元像を生成し、一次
元像メモリ71に記憶させる。測長演算器72は一次元像メ
モリ71に記憶された一次元像から特徴的な位置を抽出し
て寸法を演算する。制御回路30はこれらの演算結果を図
示しない記憶装置に記憶し、必要に応じてディスプレイ
31に表示する。また、試料6の高さの変化はレーザ10か
ら放出光12の反射光12'がレーザ位置検出器13に入射す
る位置の変化から検出される。焦点合わせレンズ制御器
14はレーザ位置検出器13からの信号に基づき電子レンズ
5'の強度を調整して、常に電子ビーム3'が試料6上に焦
点を結ぶように制御する。しかし、この方法では、光の
感じる試料表面と電子ビームの感じるが完全に一致しな
いため、一定しない誤差を含む。したがって、通常は電
子ビームを走査して電子レンズ5'の強度の異なる数枚の
試料像を取得して、それらを比較して電子レンズ5'の最
適な強度を求める。
【0027】本実施例で特徴的なことは、(1)試料像か
ら焦点ずれ量を検出し、(2)焦点ずれに対応する焦点ず
れビーム分布関数を生成して、(3)試料像から焦点ずれ
ビーム分布関数の影響を除去する手段を持たせたことに
ある。具体的には、図1に示すように、制御回路30に像
分離部が接続してあることが特徴である。焦点ずれ演算
器60は、前記電子ビーム3'によって得られた試料像を試
料像メモリ32から呼び出し、この像のフーリエ・スペク
トルの形状から焦点ずれ量を検出してビーム分布発生器
61に送る。ビーム分布発生器61は焦点ずれ量に対応する
焦点ずれビーム分布関数を予め保持しているテーブルの
データを補間して生成し、ビーム分布メモリ50に記憶さ
せる。デコンボリューション演算器51は、一次元像から
焦点ずれビーム分布関数の成分を除去するデコンボリュ
ーション演算を行うことによって最適焦点での試料の一
次元像を生成し、これを分離像メモリ52に記憶する。従
来は、試料上の微小寸法を測定するために検査部におい
て試料像メモリ32に記憶された試料像から切り出した一
次元像を直接使った。しかし、本実施例では、焦点ずれ
の影響を除去して分離像メモリ52に記憶された一次元像
を使って、微小寸法の測定を行う。これによって、最適
焦点を探すために余分に試料上で電子ビームを走査する
必要がなくなる。
【0028】図2にはこれらの一連の処理の流れが分か
るような表示画面を示した。まず、焦点が若干ずれてい
る試料像132から焦点ずれビーム分布関数150を生成す
る。次に、試料像132から切り出された一次元像170か
ら、前記焦点ずれビーム分布関数150の成分をデコンボ
リューション演算により除去して分離像152を生成す
る。最終的に、この分離像152の特徴位置を使って試料
の微小寸法(ここでは、ホールの直径)を測定する。図
2に示したデータは、使用者の確認のために図示しない
記憶装置に一組にまとめて記憶することができる。
【0029】図10にはこれら一連の処理での信号の流れ
を示した。ここでは、計算時間を短縮するため、試料像
から抽出した一次元像に対してデコンボリューション演
算処理を行った。計算時間は増加するがより正確な処理
を行うには、図11に示すような方法が適している。すな
わち、2次元像である試料像に対してデコンボリューシ
ョン演算処理を行って、それにたいして測定位置を抽出
して一次元像を作り測長する。
【0030】ここで、図3に測定の一連の流れを示す。
ここで特徴的なのは、最初に電子ビームの焦点調整と非
点調整を試料ステージ上に設置された基準試料を用いて
行うことである。また逆に、この調整を行わなければ寸
法測定ができないようにしてあることが特徴である。こ
れは、非点調整が行われていないと、焦点ずれビーム分
布関数が正常に生成されず、デコンボリューション演算
によって生成された分離像の精度が低下することに対す
る対策である。本実施例の電子ビーム測長装置では、通
常の自動測定において上記調整を行って失敗した場合は
異常終了して使用者に表示するようにプログラムしてあ
る。上記調整が正常に行われると、あらかじめ登録され
た試料上の任意位置を電子ビーム直下に置くように試料
を移動する。この移動と同時にZセンサによって試料高
さを検出して電子レンズの焦点調整を行う。次に試料上
を電子ビームで走査して試料像を取得し、これを記憶し
た後、寸法測定に必要な一次元像を切り出し、これを記
憶する。ここで、試料像の取得の段階では、必要な倍率
に調整するためにもう一度拡大した試料像を取得し直す
場合が多い。したがって、以下の寸法測定までの手順の
中で、電子ビーム走査によって取得する試料像の数は1
枚か2枚である。次に記憶された試料像と一次元像から
分離像を生成して、この分離像において寸法測定を行
う。これら一連の作業が終われば、次の試料位置に移動
してこの作業を繰り返す。なお、図3では、試料像の取
得と寸法の測定を一気にやっているが、これらを別々に
まとめて行うことも可能である。
【0031】従来は試料の一箇所の測長に10秒かかって
いた。その内訳は、試料の移動およびZセンサによる焦
点合わせに2秒、ビーム走査による焦点合わせに5秒、試
料像の取得および特徴位置検出に2秒、一次元像の生成
および検査に1秒である。本実施例では、ビーム走査に
よる焦点合わせが不要になる変わりに分離像生成までの
時間1秒が加わるため、全体で6秒で測定が完了する。分
離像の生成時間は計算の並列化によりさらに短縮の可能
性がある。
【0032】図3での分離像を生成する部分の流れを図4
に示す。ここで、試料像から焦点ずれ量を検出するこ
と、すなわち図1の焦点ずれ演算器60の内容をもう少し
詳しく説明する。まず、試料像メモリから呼び出した試
料像を一次元方向に全て積算する。次にこの信号をフー
リエ変換する。ただし、その強度は全信号量で規格化す
る。フーリエ変換した像(すなわち、フーリエ・スペク
トル)は図5に示すようになる。ここで、ノイズレベル
に近い適当な強度を設定しておく。図5の線1がそれであ
る。さらに図5の線2のようなフーリエ・スペクトルの変
化する部分に漸近する直線を求める。最終的に線1と線2
の交点から求められる空間周波数F0を焦点ずれ量として
検出する。なお、ここでは試料像に対して焦点ずれ演算
を行ったが、一次元像に対して行っても良い。その場
合、少し信号のSN(信号対ノイズ比)が悪くなるので計
算精度は落ちるが計算時間は早くできる。
【0033】図6には、基準試料について作為的に種々
の焦点ずれを設定した場合の試料像とそのフーリエ・ス
ペクトルを示す。ここで、試料像は既に一次元的に積算
し強度を規格化したものである。また、この焦点ずれ量
は、Zセンサで補正できないレベルであり、小さなもの
である。空間周波数F0は焦点ずれに対応して変化するの
で、これを焦点ずれ量に読み変えることが可能なことが
分かる。また任意の焦点での試料像から最適焦点での試
料像をデコンボリューション演算することによって焦点
ずれビーム分布関数を求め、空間周波数F0との関係をテ
ーブルとして作成することが可能なことが分かる。(な
お、焦点ずれビーム分布関数をできるだけ正確に求める
ためには、試料像のSNを高めダイナッミクレンジを大き
くすることが必要である。)図1のビーム分布発生器61
は、このテーブルを保持しており、任意の空間周波数に
対して、テーブルにあるデータを補間することによって
焦点ずれビーム分布関数を生成する。ところで、図6に
おける線1の高さや線2の傾きやは電子ビーム測長装置の
機種毎に大きく異なり、また装置毎にわずかに異なる。
このため、本実施例の電子ビーム測長装置では、図1の
焦点ずれ演算器60とビーム分布発生器61の内部に保持す
るデータを共通規格部分と補正部分とに分けてあり、補
正部分のデータは機種毎に入れ直すようにしてある。こ
のような校正作業を行うために試料ステージ上には基準
試料が設置しており、この基準試料を使って校正作業を
自動的に行えるようなプログラムを制御回路30に搭載し
ている。なお、ここでは、焦点ずれビーム分布の生成を
テーブルに基づいて行ったが、適当な近似関数を用いて
生成することも可能である。その場合計算時間を短縮で
きる。
【0034】ここで、図1のデコンボリューション演算
器51で行っているデコンボリューション演算の内容をも
う少し詳しく説明する。本実施例では、単純なデコンボ
リューション演算ではなく、コンボリューション演算と
繰り返し比較を使った方法を用いたことが特徴である。
この方法はノイズに強いので採用した。図7にこの処理
の流れを示す。まず(1)初期に適当な分離像(第1分離
像)を仮定して、(2)第1分離像と焦点ずれビーム分布関
数とのコンボリューションを演算した結果を求め、(3)
この結果と実際の試料像とを比較してこれらの差分像を
求め、(3)差分像の強度が小さくなるように第1分離像を
補正して(2)の処理に戻る、ということを繰り返し行
う。なお、本演算は数10回の繰り返しで収束し、その演
算時間は、積和演算を並列化した専用回路を用いて約10
0msである。
【0035】以上、本実施例によれば、電子ビーム走査
による焦点合わせをはぶけるので、寸法測定時間を短縮
できるとともに、試料すなわち半導体素子等の電子ビー
ム照射によるダメージを低減できる効果がある。
【0036】実施例2 図8は本発明の第2の実施例である電子ビーム外観検査装
置の構成図である。全体の構成は図1に示した電子ビー
ム測長装置とほぼ同じであり、制御回路30に接続された
検査部の内部構成、および制御回路30に内蔵されたプロ
グラムの構成が異なる。電子光学系や二次粒子検出器の
細部の設計も異なるが、ここではその差が重要ではない
ので説明を省略する。電子ビーム3'のビーム径は100nm
で、電流は100nAである。検査部は、基準像メモリ40、
画像差分演算器41、差分像メモリ42で構成される。制御
回路30は、試料6上を電子ビーム3'で走査して得られた
試料像を試料像メモリ32から呼び出し、検査部に送っ
て、基準像との比較により異物などの試料異常を検出さ
せる。この検査部では、試料像メモリ32に記憶した試料
像とあらかじめ基準像メモリ40に記憶した基準画像とを
画像差分演算器41によって比較して、その結果を差分像
メモリに42に記憶するとともに、差分像が任意の基準を
満たせば異常として図示しない記憶装置に記憶し、ディ
スプレイ31に表示する。
【0037】本実施例で特徴的なことは、(1)試料像か
ら焦点ずれ量を検出し、(2)焦点ずれに対応する焦点ず
れビーム分布関数を生成して、(3)試料像から焦点ずれ
ビーム分布関数の影響を除去する手段を持たせたことに
ある。具体的には、図8に示すように、制御回路30に像
分離部が接続してあることが特徴である。焦点ずれ演算
器60は、試料像を試料像メモリ32から呼び出し、試料像
のフーリエ・スペクトルの形状から焦点ずれ量を検出し
てビーム分布発生器61に送る。ビーム分布発生器61は焦
点ずれ量に対応する焦点ずれビーム分布関数を予め保持
しているテーブルのデータを補間して生成し、ビーム分
布メモリ50に記憶させる。デコンボリューション演算器
51は、試料像から焦点ずれビーム分布関数の成分を除去
するデコンボリューション演算を行うことによって最適
焦点での試料像を生成し、これを分離像メモリ52に記憶
する。試料の外観検査は、焦点ずれの影響を除去して分
離像メモリ52に記憶された試料像と、基準像メモリ40に
記憶された基準像の比較により行う。これによって、余
分に試料上で電子ビームを走査することなく、最適焦点
の試料像を用いて検査が行える。
【0038】図9に測定の一連の流れを示す。実施例1と
同様に、最初に電子ビームの焦点調整と非点調整を行わ
なければ外観検査ができないようにしてある。上記調整
が正常に行われると、あらかじめ登録された試料上の任
意位置を電子ビーム直下に置くように試料を移動する。
この移動と同時にZセンサによって試料高さを検出して
電子レンズの焦点調整を行う。次に試料上を電子ビーム
で走査して試料像を取得し、これを記憶する。次に記憶
された試料像から分離像を生成して、この分離像におい
て試料の外観検査を行い試料上の異物を検出する。これ
ら一連の作業が終われば、次の試料位置に移動してこの
作業を繰り返す。なお、図9では、試料像の取得と外観
検査を一気にやっているが、これらを別々にまとめて行
うことも可能である。
【0039】従来は試料の一箇所の外観検査に100msか
かっていた。この時間は、ステージを移動させながら試
料像を取得しているために、ほぼ試料像の取得時間に等
しい。電子ビームを実際に何度も走査して得た最適焦点
での試料像の分解能は100nmであるが、Zセンサによる焦
点合わせだけの場合の試料像の分解能は平均的に200nm
である。本実施例では、実効的最適焦点での試料像が得
られ、これに対して外観の検査が行われるので、検査分
解能が倍に向上する。なお、図9に示した像分離部での
演算にかかる時間は、積和演算を並列化した専用回路を
用いて100msであるが、実際にはこの部分を2チャンネル
だけ並列に用意して多重化してあるので、実質の検査時
間への影響は完全に除去されている。
【0040】以上、本実施例によれば、実効的に最適焦
点での試料像を使って外観検査が行えるので、検査の分
解能を向上させる効果がある。
【0041】
【発明の効果】本発明によれば、粒子線ビーム走査によ
る焦点合わせ時間をはぶけるので、半導体素子等の寸法
や外観異常の検査時間を短縮できる効果がある。また、
本発明により半導体集積回路の不良解析を短時間に行え
るので、その歩留まりを早期に向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子ビーム測長装置を示すブロック
図。
【図2】表示画面の例を示す図。
【図3】寸法を測定する流れを示す図。
【図4】分離像を生成する流れを示す図。
【図5】試料像のフーリエ・スペクトルの例を示す図。
【図6】種々の焦点ずれにおける試料像とそのフーリエ
・スペクトルの例を示す図。
【図7】デコンボリューション演算の流れを示す図。
【図8】本発明の電子ビーム外観検査装置を示すブロッ
ク図。
【図9】外観検査を行う流れを示す図。
【図10】本発明の電子ビーム測長装置における信号の
流れを示す図。
【図11】本発明の電子ビーム測長装置における信号の
流れの別方法を示す図。
【符号の説明】
1…電子ビーム装置本体、2…電子源、3、3'…電子ビー
ム、4…絞り、5、5'…電子レンズ、6…試料、7…2段静
電偏向器、8…二次電子検出器、9…試料ステージ、10…
レーザ光源、11、11'…レーザ光、12、12'…レンズ系、
13…レーザ位置検出器、14…焦点合わせレンズ制御器、
20…偏向制御系、21…二次粒子検出系、30…制御回路、
31…デイスプレイ、32…試料像メモリ、40…基準像メモ
リ、41…画像差分演算器、42…差分像メモリ、50…ビー
ム分布メモリ、51…デコンボリューション演算器、52…
分離像メモリ、60…焦点ずれ演算器、61…ビーム分布発
生器、70…測定位置検出器、71…一次元像メモリ、72…
測長演算器、132…試料像、140…基準像、142…差分
像、150…ビーム分布、152…分離像、170…一次元像、1
52…分離像。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−341741(JP,A) 特開 平1−204342(JP,A) 特開 平10−227750(JP,A) 特開 平2−181639(JP,A) 特開 平5−258703(JP,A) 特開 昭58−137948(JP,A) 特開 昭57−80648(JP,A) 特開 昭63−202835(JP,A) 特開 昭57−17549(JP,A) 特開 昭48−52467(JP,A) 特開 昭61−290640(JP,A) 特開 昭60−161514(JP,A) 特開 平11−31472(JP,A) 特開 平8−273575(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/21 G01B 15/00 H01J 37/22 502

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】粒子線ビームを試料上で走査して試料像を
    得る手段と、前記粒子線ビームを走査することによって
    得られた試料像から焦点ずれ量を検出する手段と、前記
    焦点ずれ量から粒子線ビームの広がりに相当する焦点ず
    れビーム分布関数を生成する手段と、前記試料像または
    その一部に対して前記焦点ずれビーム分布関数の成分を
    除去または低減した分離像を生成する手段と、前記分離
    像を演算処理する検査部と、焦点ずれを含むビームで観
    察された基準試料像上のずれ量とずれ量に対応する焦点
    ずれビーム分布関数とが格納されたテーブルと、を有
    し、 前記ずれ量は、前記基準試料像を一次元方向に積算、フ
    ーリエ変換することによって求まるフーリエ・スペクト
    ル上のノイズレベル強度とフーリエ・スペクトルの変化
    部分に漸近する直線との交点である空間周波数FOにより
    定義されることを特徴とする粒子線ビーム検査装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の粒子線ビーム検査装置に
    おいて、前記焦点ずれ量を検出する手段は、前記試料像
    のフーリエ・スペクトルにおける任意の空間周波数を焦
    点ずれ量として検出することを特徴とする粒子線ビーム
    検査装置。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の粒子線ビーム検査装置に
    おいて、上記試料像と上記焦点ずれビーム分布関数と上
    記分離像とを関連づけて記憶する手段と、該試料像と焦
    点ずれビーム分布関数と分離像の組みを同時に表示する
    手段とを備えたことを特徴とする粒子線ビーム検査装
    置。
  4. 【請求項4】請求項1に記載の粒子線ビーム検査装置に
    おいて、粒子線ビームを試料上で走査して試料像を得る
    手段は、該試料の検査位置毎に粒子線ビームを走査して
    1枚あるいは2枚の試料像を取得し、前記ずれ量検査手
    段によって、前記取得した試料像のずれ量を検出するこ
    とを特徴とする粒子線ビーム検査装置
  5. 【請求項5】請求項1に記載の粒子線ビーム検査装置に
    おいて、前記焦点ずれビーム分布関数を生成する手段
    は、前記テーブルにあるずれ量のデータを用いて焦点ず
    れビーム分布関数を補間することにより、前記試料像の
    焦点ずれビーム分布関数を求めることを特徴とする粒子
    線ビーム検査装置。
  6. 【請求項6】粒子線ビームを発生する荷電粒子源と、前
    記荷電粒子ビームを試料に照射する荷電粒子光学系と、
    前記照射によって試料像を得る手段と、を少なくとも有
    する荷電粒子ビーム応用装置において、 前記試料像から焦点ずれ量を検出する手段と、前記焦点
    ずれ量から粒子線ビームの広がりに相当する焦点ずれビ
    ーム分布関数を生成する手段と、前記試料像またはその
    一部に対して前記焦点ずれビーム分布関数の成分を除去
    または低減した分離像を生成する手段と、前記分離像を
    演算処理する検査部と、焦点ずれを含むビームで観察さ
    れた基準試料像上のずれ量とずれ量に対応する焦点ずれ
    ビーム分布関数とが格納されたテーブルと、を有し、 前記ずれ量は、前記基準試料像を一次元方向に積算、フ
    ーリエ変換することによって求まるフーリエ・スペクト
    ル上のノイズレベル強度とフーリエ・スペクトルの変化
    部分に漸近する直線との交点である空間周波数FOにより
    定義されることを特徴とする荷電粒子ビーム応用装置。
  7. 【請求項7】前記荷電粒子線が電子線であることを特徴
    する請求項記載の荷電粒子ビーム応用装置。
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