JP6821471B2

JP6821471B2 - 光軸調整方法および電子線検査装置

Info

Publication number: JP6821471B2
Application number: JP2017036584A
Authority: JP
Inventors: 渡辺　賢治; 賢治渡辺; 涼田島; 畠山　雅規; 雅規畠山; 健一末松; 健二寺尾
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2037-02-28
Also published as: JP2018142472A

Description

本発明は、電子線検査装置の光軸調整方法および電子線検査装置に関する。

従来の半導体検査装置は、１００ｎｍデザインルールに対応した装置と技術であった。しかし、検査対象の試料は、ウエハ、露光用マスク、ＥＵＶマスク、ＮＩＬ（ナノインプリントリソグラフィ）マスクおよび基板と多様化しており、現在は試料が５〜３０ｎｍのデザインルールに対応した装置および技術が求められている。すなわち、パターンにおけるＬ／Ｓ（ライン／スペース）またはｈｐ（ハーフピッチ）のノードが５〜３０ｎｍの世代に対する対応が求められている。このような試料を検査装置で検査する場合、高分解能を得ることが必要になる。

ここで試料とは、露光用マスク、ＥＵＶマスク、ナノインプリント用マスク（およびテンプレート）、半導体ウエハ、光学素子用基板、光回路用基板などである。これらは、パターンを有するものとパターンが無いものとがある。パターンが有るものは、凹凸の有るものと無いものとがある。凹凸の無いパターンは、異なった材料によるパターン形成がなされている。パターンが無いものには、酸化膜がコーティングされているものと、酸化膜がコーティングされていないものとがある。

本件出願人は、試料の表面の性状に応じて変化する二次荷電粒子を捕捉して画像データを形成し、その画像データに基づいて試料の表面に形成されたパターン等を高いスループットで検査する写像投影方式による電子線検査装置を既に提案している（特許文献１参照）。

特開２０１２−２５３００７号公報

ところで、写像投影方式による電子線検査装置では、複数のレンズが使用されており、光軸調整の作業に長い時間がかかっていた。たとえば、１０個のレンズが使用されている電子線検査装置では、その光軸調整の作業は、経験豊富な技術者であっても２０〜３０時間という長い時間がかかるものであった。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたものである。本発明の目的は、電子線検査装置において光軸調整の作業に要する時間を大幅に短縮できる光軸調整方法および電子線検査装置を提供することにある。

本発明の第１の態様に係る光軸調整方法は、
電子線検査装置の光軸調整方法であって、
レンズをウォブリングしたときに検出器にて撮像される電子像のシフト量とアライナに供給される補正電流または補正電圧との相関関係が予め測定されて記憶装置に記憶されており、
（ａ）コラム内に電子ビームを生成し、前記レンズをウォブリングし、前記検出器にて撮像される電子像のシフト量を測定し、
（ｂ）測定されたシフト量を予め定められた収束条件と比較し、
（ｃ）測定されたシフト量が前記収束条件より大きい場合には、前記記憶装置に記憶された相関関係に基づいて、前記シフト量が小さくなるような補正電流または補正電圧を算出し、算出された補正電流または補正電圧を前記アライナに供給し、（ａ）からやり直す。

このような態様によれば、レンズをウォブリングしたときに検出器にて撮像される電子像のシフト量が徐々に小さくなるように、アライナに供給される補正電流または補正電圧が、記憶装置に記憶された相関関係に基づいて自動的に調整され得る。これにより、レンズの光軸調整に要する時間を大幅に短縮することができる。さらに、経験豊富な技術者でなくてもだれでも光軸調整を行うことが可能となる。

本発明の第２の態様に係る光軸調整方法は、第１の態様に係る光軸調整方法であって、
前記記憶装置には、前記相関関係が近似曲線で記憶されており、
（ｃ）では、前記測定されたシフト量における前記近似曲線の接線の傾きを算出し、算出された傾きの逆数と前記測定されたシフト量との積を、前記アライナの前回の補正電流または補正電圧に加えることで、前記アライナに供給すべき補正電流または補正電圧を算出する。

このような態様によれば、記憶装置に記憶された相関関係に基づいて、シフト量が小さくなるような補正電流または補正電圧を適切に算出することができる。

本発明の第３の態様に係る光軸調整方法は、
電子線検査装置の光軸調整方法であって、
アパーチャで吸収される吸収電流または前記アパーチャを通過する通過電流とアライナに供給される補正電流または補正電圧との相関関係が予め測定されて記憶装置に記憶されており、
（ａ）コラム内に電子ビームを生成し、前記アパーチャで吸収される吸収電流または前記アパーチャを通過する通過電流を測定し、
（ｂ）測定された吸収電流または通過電流を予め定められた収束条件と比較し、
（ｃ）測定された吸収電流が前記収束条件より大きい場合または測定された通過電流が前記収束条件より小さい場合には、前記記憶装置に記憶された相関関係に基づいて、前記吸収電流が小さくなるような補正電流または補正電圧もしくは前記通過電流が大きくなるような補正電流または補正電圧を算出し、算出された補正電流または補正電圧を前記アライナに供給し、（ａ）からやり直す。

このような態様によれば、アパーチャで吸収される吸収電流が徐々に小さくなるように、アライナに供給される補正電流または補正電圧が、記憶装置に記憶された相関関係に基づいて自動的に調整され得る。これにより、アパーチャの光軸調整に要する時間を大幅に短縮することができる。さらに、経験豊富な技術者でなくてもだれでも光軸調整を行うことが可能となる。

本発明の第４の態様に係る光軸調整方法は、第３の態様に係る光軸調整方法であって、
前記記憶装置には、前記相関関係が近似曲線で記憶されており、
（ｃ）では、前記測定された吸収電流または通過電流に対する前記近似曲線の接線の傾きを算出し、算出された傾きの逆数と前記測定された吸収電流または通過電流との積を、前記アライナの前回の補正電流または補正電圧に加えることで、前記アライナに供給すべき補正電流または補正電圧を算出する。

このような態様によれば、記憶装置に記憶された相関関係に基づいて、吸収電流が小さくなるような補正電流または補正電圧を適切に算出することができる。

本発明の第５の態様に係る光軸調整方法は、
対物レンズをウォブリングしたときに検出器にて撮像される電子像のシフト量とステージの位置との相関関係が予め測定されて記憶装置に記憶されており、
（ａ）コラム内に電子ビームを生成し、前記レンズをウォブリングし、前記検出器にて撮像される電子像のシフト量を測定し、
（ｂ）測定されたシフト量を予め定められた収束条件と比較し、
（ｃ）測定されたシフト量が前記収束条件より大きい場合には、前記記憶装置に記憶された相関関係に基づいて、前記シフト量が小さくなるようなステージの位置を算出し、算出された位置に前記ステージを移動し、（ａ）からやり直す。

このような態様によれば、対物レンズをウォブリングしたときに検出器にて撮像される電子像のシフト量が徐々に小さくなるように、ステージの位置が、記憶装置に記憶された相関関係に基づいて自動的に調整され得る。これにより、対物レンズの光軸調整に要する時間を大幅に短縮することができる。さらに、経験豊富な技術者でなくてもだれでも光軸調整を行うことが可能となる。

本発明の第６の態様に係る光軸調整方法は、第５の態様に係る光軸調整方法であって、
前記記憶装置には、前記相関関係が近似曲線で記憶されており、
（ｃ）では、前記測定されたシフト量に対する前記近似曲線の接線の傾きを算出し、算出された傾きの逆数と前記測定されたシフト量との積を、前記ステージの前回の位置に加えることで、前記ステージを移動させるべき位置を算出する。

このような態様によれば、記憶装置に記憶された相関関係に基づいて、シフト量が小さくなるようなステージの位置を適切に算出することができる。

本発明の第７の態様に係る光軸調整方法は、第２、第４、第６のいずれかの態様に係る光軸調整方法であって、
前記近似曲線は、２次曲線である。

このような態様によれば、（ｃ）での計算量を低減できる。

本発明の第８の態様に係る電子線検査装置は、
電子発生源から放出された電子を試料に導く１次光学系と、
前記試料から放出される２次放出電子を検出器に結像させる２次光学系と、
前記１次光学系および前記２次光学系の動作を制御する制御部と、
を備え、
レンズをウォブリングしたときに検出器にて撮像される電子像のシフト量とアライナに供給される補正電流または補正電圧との相関関係が予め測定されて記憶装置に記憶されており、
前記制御部は、
（ａ）コラム内に電子ビームを生成し、前記レンズをウォブリングし、前記検出器にて撮像される電子像のシフト量を測定し、
（ｂ）測定されたシフト量を予め定められた収束条件と比較し、
（ｃ）測定されたシフト量が前記収束条件より大きい場合には、前記記憶装置に記憶された相関関係に基づいて、前記シフト量が小さくなるような補正電流または補正電圧を算出し、算出された補正電流または補正電圧を前記アライナに供給し、（ａ）からやり直す。

本発明の第９の態様に係る電子線検査装置は、第８の態様に係る電子線検査装置であって、
前記記憶装置には、前記相関関係が近似曲線で記憶されており、
前記制御部は、（ｃ）では、前記測定されたシフト量における前記近似曲線の接線の傾きを算出し、算出された傾きの逆数と前記測定されたシフト量との積を、前記アライナの前回の補正電流または補正電圧に加えることで、前記アライナに供給すべき補正電流または補正電圧を算出する。

本発明の第１０の態様に係る電子線検査装置は、
電子発生源から放出された電子を試料に導く１次光学系と、
前記試料から放出される２次放出電子を検出器に結像させる２次光学系と、
前記１次光学系および前記２次光学系の動作を制御する制御部と、
を備え、
レンズをウォブリングしたときに検出器にて撮像される電子像のシフト量とアライナに供給される補正電流または補正電圧との相関関係が予め測定されて記憶装置に記憶されており、
前記制御部は、
（ａ）コラム内に電子ビームを生成し、前記アパーチャで吸収される吸収電流または前記アパーチャを通過する通過電流を測定し、
（ｂ）測定された吸収電流または通過電流を予め定められた収束条件と比較し、
（ｃ）測定された吸収電流が前記収束条件より大きい場合または測定された通過電流が前記収束条件より小さい場合には、前記記憶装置に記憶された相関関係に基づいて、前記吸収電流が小さくなるような補正電流または補正電圧もしくは前記通過電流が大きくなるような補正電流または補正電圧を算出し、算出された補正電流または補正電圧を前記アライナに供給し、（ａ）からやり直す。

本発明の第１１の態様に係る電子線検査装置は、第１０の態様に係る電子線検査装置であって、
前記記憶装置には、前記相関関係が近似曲線で記憶されており、
前記制御部は、（ｃ）では、前記測定された吸収電流または通過電流に対する前記近似曲線の接線の傾きを算出し、算出された傾きの逆数と前記測定された吸収電流または通過電流との積を、前記アライナの前回の補正電流または補正電圧に加えることで、前記アライナに供給すべき補正電流または補正電圧を算出する。

本発明の第１２の態様に係る電子線検査装置は、
電子発生源から放出された電子を試料に導く１次光学系と、
前記試料から放出される２次放出電子を検出器に結像させる２次光学系と、
前記１次光学系および前記２次光学系の動作を制御する制御部と、
を備え、
対物レンズをウォブリングしたときに検出器にて撮像される電子像のシフト量とステージの位置との相関関係が予め測定されて記憶装置に記憶されており、
前記制御部は、
（ａ）コラム内に電子ビームを生成し、前記対物レンズをウォブリングし、前記検出器にて撮像される電子像のシフト量を測定し、
（ｂ）測定されたシフト量を予め定められた収束条件と比較し、
（ｃ）測定されたシフト量が前記収束条件より大きい場合には、前記記憶装置に記憶された相関関係に基づいて、前記シフト量が小さくなるようなステージの位置を算出し、算出された位置に前記ステージを移動し、（ａ）からやり直す。

本発明の第１３の態様に係る電子線検査装置は、第１２の態様に係る電子線検査装置であって、
前記記憶装置には、前記相関関係が近似曲線で記憶されており、
前記制御部は、（ｃ）では、前記測定されたシフト量に対する前記近似曲線の接線の傾きを算出し、算出された傾きの逆数と前記測定されたシフト量との積を、前記ステージの前回の位置に加えることで、前記ステージを移動させるべき位置を算出する。

本発明の第１４の態様に係る光軸調整方法は、第９、第１１、第１３のいずれかの態様に係る光軸調整方法であって、
前記近似曲線は、２次曲線である。

本発明の第１５の態様に係るプログラムは
コンピュータを、第８〜第１４のいずれかの態様に係る電子線検査装置の制御部として機能させるためのプログラムである。

本発明によれば、電子線検査装置において光軸調整の作業に要する時間を大幅に短縮できる。

図１は、一実施の形態に係る電子線検査装置の概略構成を示す図である。図２は、コラムに生成される電子ビームを説明するための概略図である。図３は、記憶装置に記憶された相関関係であって、レンズをウォブリングしたときに検出器にて撮像される電子像のシフト量とアライナに供給される補正電圧との相関関係の一例を示すグラフである。図４は、レンズの光軸調整方法の一例を示すフローチャートである。図５は、レンズの光軸調整方法の一例に係る装置構成を示す概略図である。図６は、レンズをウォブリングしたときに検出器にて撮像される電子像のシフト量を測定する工程を説明するための図である。図７は、記憶装置に記憶された相関関係に基づいてシフト量が小さくなるような補正電圧を算出する工程を説明するための図である。図８は、本件発明者らによる実際の検証により得られたグラフであって、レンズをウォブリングしたときに検出器にて撮像される電子像のシフト量を測定した回数と測定されたシフト量との関係を示すグラフである。図９は、アパーチャの光軸調整方法の一例を示すフローチャートである。図１０は、アパーチャの光軸調整方法の一例に係る装置構成を示す概略図である。図１１は、アパーチャの光軸調整方法の変形例を示すフローチャートである。図１２は、アパーチャの光軸調整方法に変形例に係る装置構成を示す概略図である。図１３は、対物レンズの光軸調整方法の一例を示すフローチャートである。

以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

＜電子線検査装置の構成＞
図１は、一実施の形態に係る電子線検査装置１０の概略構成を示す概略図である。

図１に示すように、電子線検査装置１０は、コラム１１と、電子発生源１３と、検出器１５と、画像処理装置１６と、真空チャンバ１４と、ステージ１７と、トランスファーチャンバ３１と、ロードロック３２と、大気搬送系３３と、を備えている。これらの各ユニットは、電源／制御系１２に接続されている。電源／制御系１２は、ＣＰＵ２１に接続されている。ＣＰＵ２１は、メモリからプログラムを読み出して実行することにより、制御部２０として機能する。

図示された例では、電子線検査装置１０は、さらに、位置合わせ用の光学顕微鏡３６と、レビュー用の電子顕微鏡３７と、ターボ分子ポンプ３４と、ドライポンプ３５とを備えている。

図１に示すように、電子発生源１３は、コラム１１の一端に設けられており、コラム１１内に電子を放出する。電子発生源１３としては、たとえば、特開２０１２−２５３００７に記載されたような、レーザ光源と光電面とを有する光電子源を使用することができる。光電子源に使用される光電面構造は、高効率を実現できる。なお、電子発生源１３としては、コラム１１内に電子を放出できるものであれば、光電子源に限定されず、たとえば、ＬａＢ₆などの電子銃を使用することもできる。

図２は、コラム１１に生成される電子ビームを説明するための概略図である。なお、図２では、コラム１１内に配置される複数のレンズのうち、２次光学系１１ｂに配置される１つのレンズ４１と対物レンズ４３とが代表して図示されており、コラム１１内に配置される複数のアパーチャのうち、１次光学系１１ａに配置される１つのアパーチャ４２が代表して図示されている。

図２に示すように、電子発生源１３から放出された電子は、コラム１１の１次光学系１１ａによりステージ１７上の試料１８（図２では図示しない）表面に導かれる。照射された電子ビームにより試料１８から発生した２次放出電子は、コラム１１の２次光学系１１ｂにより検出器１５に結像される。検出器１５からの画像信号は、画像処理装置１６に送られ、画像処理により試料１８表面の欠陥検出または欠陥判定が行われる。

これらの動作では、電源／制御系１２により機器動作および信号送受などのコントロールが行われる。この電源／制御系１２の動作は、制御部２０によるコマンド通信・データ送受などにより行われる。制御部２０は、画像フィルタ、差分像作成・比較、画像アライメント、欠陥検出、欠陥分類などの機能を備えた画像処理エンジンを有している。また、制御部２０は、画像処理の数量が増加することにより、蓄積されたデータを用いて自動学習する機能を有している。

検出器１５は、電子線直接入射型の静止像取得型センサおよびそれを用いたカメラ機器である。検出器１５としては、たとえば、ＥＢＣＣＤセンサ（カメラ）またはＥＢＣＭＯＳセンサ（カメラ）を用いることができる。これらは、シャッタ機能を有しており、たとえば、ＥＢＣＭＯＳカメラの場合、グローバルシャッタ機能を有している。

コラム１１は、高エネルギー電子の結像を行うため内部に高圧基準管を有している。高圧基準管と検出器１５との電圧差によるレンズ効果の影響を避けるために、検出器１５のセンサおよび周囲のフランジの電圧と検出器１５前部の高圧基準管の電圧とは等しくされている。これにより、レンズ効果による画像歪みの影響を無くして、高精度の電子画像、すなわち２次元の電子画像を得ることができる。

図１および図２に示すように、ステージ１７には、試料１８の画像調整条件を求めるために、ファラデーカップおよび調整パターンチップ１９が搭載されている。ファラデーカップおよび調整パターンチップ１９の表面の高さが試料１８表面と同一になるように設置されている。これにより、試料１８表面とコラム１１との間の電圧分布およびフォーカスとほぼ同じ条件にて、ファラデーカップおよび調整パターンチップ１９を用いて、試料１８の画像調整条件を求めることができる。

１次光学系１１ａのエネルギー、照射位置、照射サイズは、このファラデーカップおよび調整パターンチップ１９を用いて求められる。

記憶装置２２には、レンズ４１をウォブリングしたときに検出器１５にて撮像される電子像のシフト量と、該レンズ４１の直前のアライナ５１に供給される補正電流または補正電圧との相関関係が、予め測定されて記憶されている。

図３は、記憶装置２２に記憶された相関関係であって、レンズ４１をウォブリングしたときに検出器１５にて撮像される電子像のシフト量ΔＸ［ピクセル］と、静電レンズからなるアライナ５１に供給される補正電圧Ｘ［Ｖ］の相関関係の一例を示すグラフである。

本実施の形態では、記憶装置２２には、レンズ４１に係る上記相関関係が近似曲線（たとえば、２次曲線）で記憶されている。

また、記憶装置２２には、アパーチャ４２で吸収される吸収電流またはアパーチャ４２を通過する通過電流と、該アパーチャ４２の直前のアライナ５２に供給される補正電流または補正電圧との相関関係が、予め測定されて記憶されている。

本実施の形態では、記憶装置２２には、アパーチャ４２に係る上記相関関係が近似曲線（たとえば、２次曲線）で記憶されている。

また、記憶装置２２には、対物レンズ４３をウォブリングしたときに検出器１５にて撮像される電子像のシフト量と、ステージ１７の位置との相関関係が予め測定されて記憶されている。

本実施の形態では、記憶装置２２には、対物レンズ４３に係る上記相関関係が近似曲線（たとえば、２次曲線）で記憶されている。

また、記憶装置２２には、以下に説明する光軸調整方法で用いられる収束条件が記憶されている。

＜レンズの光軸調整方法の一例＞
次に、図４〜図８を参照し、制御部２０によるレンズ４１の光軸調整方法の一例を説明する。図４は、レンズ４１の光軸調整方法の一例を示すフローチャートである。図５は、レンズ４１の光軸調整方法の一例に係る装置構成を示す概略図である。図６は、レンズ４１をウォブリングしたときに検出器１５にて撮像される電子像のシフト量を測定する工程を説明するための図である。図７は、記憶装置２２に記憶された相関関係に基づいてシフト量が小さくなるような補正電圧を算出する工程を説明するための図である。図８は、本件発明者らによる実際の検証により得られたグラフであって、レンズ４１をウォブリングしたときに検出器１５にて撮像される電子像のシフト量を測定した回数と測定されたシフト量との関係を示すグラフである。

図４および図５に示すように、まず、制御部２０は、静電レンズからなるアライナ５１に補正電圧Ｘ₁、Ｙ₁を印加しないで（ステップＳ１０、Ｘ₁、Ｙ₁＝０Ｖ）、コラム１１内に電子ビームを生成し、レンズ４１をウォブリングし、検出器１５にて撮像される電子像のシフト量を測定する（ステップＳ１１）。

具体的には、たとえば、図６に示すように、制御部２０は、磁界レンズからなるレンズ４１にＡＴ＋ΔＡＴの電流を供給し、検出器１５にてファラデーカップ１９の電子像を撮像する。次に、制御部２０は、レンズ４１にＡＴ−ΔＡＴの電流を供給し、検出器１５にてファラデーカップ１９の電子像を撮像する。そして、制御部２０は、レンズ４１にＡＴ＋ΔＡＴの電流を供給したときに撮像された画像と、ＡＴ−ΔＡＴの電流を供給したときに撮像された画像とのパターンマッチングを行い、ファラデーカップ１９の電子像の中心位置のシフト量（ΔＸ、ΔＹ）を算出する。

そして、制御部２０は、測定されたシフト量θ＝√（ΔＸ²＋ΔＹ²）を予め定められた収束条件と比較する（ステップＳ１２）。具体的には、たとえば、収束条件が２ピクセルと予め定められている場合、制御部２０は、測定されたシフト量θが２ピクセル以下か否かを判定する。

なお、ΔＸ、ΔＹのそれぞれに収束条件が定められている場合には、ΔＸ、ΔＹのそれぞれを対応する収束条件と比較してもよい。

測定されたシフト量θが収束条件以下の場合には（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、制御部２０は、レンズ４１が光軸調整されていると判定し、処理を終了する。

一方、測定されたシフト量θが収束条件より大きい場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、記憶装置２２に記憶された相関関係に基づいて、シフト量θが小さくなるような補正電圧Ｘ₂、Ｙ₂を算出する（ステップＳ１４）。

より詳しくは、図７に示すように、制御部２０は、Ｘ方向について、測定されたシフト量ΔＸに対応する近似曲線上の点Ｐの接線Ｌの傾きＫを算出し、算出された傾きＫの逆数（＝１／Ｋ）と測定されたシフト量ΔＸとの積（＝ΔＸ／Ｋ）を、アライナ５１の前回の補正電圧Ｘ₁に加えることで、アライナ５１に印加すべき補正電圧Ｘ₂を算出する。

たとえば、測定されたシフト量ΔＸ＝１５ピクセル、それに対応する近似曲線（たとえば２次曲線）上の点Ｐの接線Ｌの傾きＫ＝５、アライナ５１の１回目の補正電圧Ｘ₁＝０Ｖの場合、アライナ５１に２回目に印加すべき補正電圧Ｘ₂は、Ｘ₂＝０＋１５／５＝３Ｖと求められる。

Ｙ方向についても同様にして、制御部２０は、測定されたシフト量ΔＹに対応する近似曲線上の点の接線の傾きを算出し、算出された傾きの逆数と測定されたシフト量ΔＹとの積を、アライナ５１の前回の補正電圧Ｙ₁に加えることで、アライナ５１に印加すべき補正電圧Ｙ₂を算出する。

そして、制御部２０は、算出された補正電圧Ｘ₂、Ｙ₂をアライナ５１に印加し（ステップＳ１５）、ステップＳ１１から処理をやり直す。

図８は、本件発明者らによる実際の検証により得られたグラフであって、レンズ４１をウォブリングしたときに検出器１５にて撮像される電子像のシフト量ΔＸ、ΔＹを測定した回数と測定されたシフト量ΔＸ、ΔＹとの関係を示すグラフである。

図８に示すように、本件発明者らの実際の検証によれば、上述した光軸調整方法により、ステップＳ１１の処理を繰り返すことでシフト量θ＝√（ΔＸ²＋ΔＹ²）が徐々に小さくなっていき、８回目でシフト量θが収束条件以下に到達し、すなわちレンズ４１を光軸調整できたことが確認された。なお、シフト量θが収束条件以下に到達するまでに要した時間は、２分４５秒であり、これは、経験豊富な技術者が手動で光軸調整を行う場合に要する時間の１０分の１以下であった。

以上のように、本実施の形態によれば、レンズ４１をウォブリングしたときに検出器１５にて撮像される電子像のシフト量θが徐々に小さくなるように、アライナ５１に供給される補正電圧が、記憶装置２２に記憶された相関関係に基づいて自動的に調整され得る。これにより、レンズ４１の光軸調整に要する時間を大幅に短縮することができる。さらに、経験豊富な技術者でなくてもだれでも光軸調整を行うことが可能となる。

なお、上述した実施の形態では、アライナ５１が静電レンズからなるため、アライナ５１に供給すべき補正電圧が求められたが、アライナ５１が磁界レンズからなる場合には、同様にして、アライナ５１に供給すべき補正電流が求められ得る。

＜アパーチャの光軸調整方法の一例＞
次に、図９および図１０を参照し、制御部２０によるアパーチャ４２の光軸調整方法の一例を説明する。図９は、アパーチャ４２の光軸調整方法の一例を示すフローチャートである。図１０は、アパーチャ４２の光軸調整方法の一例に係る装置構成を示す概略図である。

図９および図１０に示すように、まず、制御部２０は、静電レンズからなるアライナ５２に補正電圧Ｖ₁を印加しないで（ステップＳ２０、Ｖ₁＝０Ｖ）、コラム１１内に電子ビームを生成し、アパーチャ４２で吸収される吸収電流Ｉ_NAを測定する（ステップＳ２１）。

そして、制御部２０は、測定された吸収電流Ｉ_NAを予め定められた収束条件と比較する（ステップＳ２２）。

測定された吸収電流Ｉ_NAが収束条件以下の場合には（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、制御部２０は、アパーチャ５１が光軸調整されていると判定し、処理を終了する。

一方、測定された吸収電流Ｉ_NAが収束条件より大きい場合には（ステップＳ２３：ＮＯ）、記憶装置２２に記憶された相関関係に基づいて、吸収電流Ｉ_NAが小さくなるような補正電圧Ｖ₂を算出する（ステップＳ２４）。

より詳しくは、制御部２０は、測定された吸収電流Ｉ_NAに対応する近似曲線（たとえば２次曲線）上の点Ｐの接線Ｌの傾きＫを算出し、算出された傾きＫの逆数（＝１／Ｋ）と測定された吸収電流Ｉ_NAとの積（＝Ｉ_NA／Ｋ）を、アライナ５２の前回の補正電圧Ｖ₁に加えることで、アライナ５２に印加すべき補正電圧Ｖ₂を算出する（Ｖ₂＝Ｖ₁＋Ｉ_NA／Ｋ）。

そして、制御部２０は、算出された補正電圧Ｖ₂をアライナ５２に印加し（ステップＳ２５）、ステップＳ２１から処理をやり直す。

以上のような本実施の形態によれば、アパーチャ４２で吸収される吸収電流Ｉ_NAが徐々に小さくなるように、アライナ５２に供給される補正電圧が、記憶装置２２に記憶された相関関係に基づいて自動的に調整され得る。これにより、アパーチャ４２の光軸調整に要する時間を大幅に短縮することができる。さらに、経験豊富な技術者でなくてもだれでも光軸調整を行うことが可能となる。

なお、上述した実施の形態では、アライナ５２が静電レンズからなるため、アライナ５２に供給すべき補正電圧が求められたが、アライナ５２が磁界レンズからなる場合には、同様にして、アライナ５２に供給すべき補正電流が求められ得る。

＜アパーチャの光軸調整方法の変形例＞
次に、図１１および図１２を参照し、制御部２０によるアパーチャ４２の光軸調整方法の変形例を説明する。図１１は、アパーチャ４２の光軸調整方法の変形例を示すフローチャートである。図１２は、アパーチャ４２の光軸調整方法の変形例に係る装置構成を示す概略図である。

図１１および図１２に示すように、まず、制御部２０は、アライナ５２に補正電圧Ｖ₁を印加しないで（ステップＳ３０、Ｖ₁＝０Ｖ）、コラム１１内に電子ビームを生成し、アパーチャ５１を通過する通過電流Ｉ_FCをファラデーカップ１９で吸収される電流により測定する（ステップＳ３１）。

そして、制御部２０は、測定された通過電流Ｉ_FCを予め定められた収束条件と比較する（ステップＳ３２）。

測定された通過電流Ｉ_FCが収束条件以上の場合には（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、制御部２０は、アパーチャ５１が光軸調整されていると判定し、処理を終了する。

一方、測定された通過電流Ｉ_FCが収束条件より小さい場合には（ステップＳ２３：ＮＯ）、記憶装置２２に記憶された相関関係に基づいて、通過電流Ｉ_FCが大きくなるような補正電圧Ｖ₂を算出する（ステップＳ２４）。

より詳しくは、制御部２０は、測定された通過電流Ｉ_FCに対応する近似曲線（たとえば２次曲線）上の点Ｐの接線Ｌの傾きＫを算出し、算出された傾きＫの逆数（＝１／Ｋ）と測定された通過電流Ｉ_FCとの積（＝Ｉ_FC／Ｋ）を、アライナ５２の前回の補正電圧Ｖ₁に加えることで、アライナ５２に印加すべき補正電圧Ｖ₂を算出する（Ｖ₂＝Ｖ₁＋Ｉ_FC／Ｋ）。

以上のような本実施の形態によれば、アパーチャ４２を通過する通過電流Ｉ_FCが徐々に大きくなるように、アライナ５２に供給される補正電圧が、記憶装置２２に記憶された相関関係に基づいて自動的に調整され得る。これにより、アパーチャ４２の光軸調整に要する時間を大幅に短縮することができる。さらに、経験豊富な技術者でなくてもだれでも光軸調整を行うことが可能となる。

＜対物レンズの光軸調整方法の一例＞
次に、図１３を参照し、制御部２０による対物レンズ４３の光軸調整方法の変形例を説明する。図１３は、対物レンズ４３の光軸調整方法の変形例を示すフローチャートである。

図１３に示すように、まず、制御部２０は、ステージ１７を初期位置Ｘ₁、Ｙ₁に配置し（ステップＳ４０、Ｘ₁、Ｙ₁＝０μｍ）、コラム１１内に電子ビームを生成し、対物レンズ４３をウォブリングし、検出器１５にて撮像される電子像のシフト量を測定する（ステップＳ４１）。

具体的には、たとえば、図６に示すように、制御部２０は、対物レンズ４３にＡＴ＋ΔＡＴの電流を供給し、検出器１５にてファラデーカップ１９の電子像を撮像する。次に、制御部２０は、対物レンズ４３にＡＴ−ΔＡＴの電流を供給し、検出器１５にてファラデーカップ１９の電子像を撮像する。そして、制御部２０は、対物レンズ４３にＡＴ＋ΔＡＴの電流を供給したときに撮像された画像と、ＡＴ−ΔＡＴの電流を供給したときに撮像された画像とのパターンマッチングを行い、ファラデーカップ１９の電子像の中心位置のシフト量（ΔＸ、ΔＹ）を算出する。

そして、制御部２０は、測定されたシフト量を予め定められた収束条件と比較する（ステップＳ４２）。具体的には、たとえば、収束条件が２ピクセルと予め定められている場合、制御部２０は、算出されたシフト量θ＝√（ΔＸ²＋ΔＹ²）が２ピクセル以下か否かを判定する。

測定されたシフト量θが収束条件以下の場合には（ステップＳ４３：ＹＥＳ）、制御部２０は、対物レンズ４３が光軸調整されていると判定し、処理を終了する。

一方、測定されたシフト量θが収束条件より大きい場合には（ステップＳ４３：ＮＯ）、記憶装置２２に記憶された相関関係に基づいて、シフト量θが小さくなるようなステージの位置Ｘ₂、Ｙ₂を算出する（ステップＳ４４）。

より詳しくは、制御部２０は、Ｘ方向について、測定されたシフト量ΔＸに対応する近似曲線上の点Ｐの接線Ｌの傾きＫを算出し、算出された傾きＫの逆数（＝１／Ｋ）と測定されたシフト量ΔＸとの積（＝θ／Ｋ）を、ステージ１７の前回の位置Ｘ₁に加えることで、ステージ１７を移動させるべき位置Ｘ₂を算出する。

たとえば、測定されたシフト量ΔＸ＝１５ピクセル、それに対応する近似曲線（たとえば２次曲線）上の点Ｐの接線Ｌの傾きＫ＝５、ステージ１７の１回目に配置された位置Ｘ₁＝０μｍの場合、ステージ１７を２回目に配置すべき位置Ｘ₂は、Ｘ₂＝０＋１５／５＝３μｍと求められる。

Ｙ方向についても同様にして、制御部２０は、測定されたシフト量ΔＹに対応する近似曲線上の点の接線の傾きを算出し、算出された傾きの逆数と測定されたシフト量ΔＹとの積を、ステージ１７の前回の位置Ｙ₁に加えることで、ステージ１７を移動させるべき位置Ｙ₂を算出する。

そして、制御部２０は、算出された位置Ｘ₂、Ｙ₂にステージ１７を移動し（ステップＳ４５）、ステップＳ４１から処理をやり直す。

以上のような本実施の形態によれば、対物レンズ４３をウォブリングしたときに検出器１５にて撮像される電子像のシフト量θ＝√（ΔＸ²＋ΔＹ²）が徐々に小さくなるように、ステージ１７の位置が、記憶装置２２に記憶された相関関係に基づいて自動的に調整され得る。これにより、対物レンズ４３の光軸調整に要する時間を大幅に短縮することができる。さらに、経験豊富な技術者でなくてもだれでも光軸調整を行うことが可能となる。

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。また、各実施の形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

１０電子線検査装置
１１コラム
１１ａ１次光学系
１１ｂ２次光学系
１２電源／制御系
１３電子発生源
１４真空チャンバ
１５検出器
１６画像処理装置
１７ステージ
１８試料
１９ファラデーカップおよび調整パターンチップ
２０制御部
２１ＣＰＵ
２２記憶装置
３１トランスファーチャンバ
３２ロードロック
３３大気搬送系
３４ターボ分子ポンプ
３５ドライポンプ
３６光学顕微鏡
３７電子顕微鏡
４１レンズ
４２アパーチャ
４３対物レンズ
５１アライナ
５２アライナ

Claims

電子線検査装置の光軸調整方法であって、
レンズをウォブリングしたときに検出器にて撮像される電子像のシフト量とアライナに供給される補正電流または補正電圧との相関関係が予め測定されて、横軸を前記補正電流または補正電圧、縦軸を前記シフト量としたグラフの近似曲線で記憶装置に記憶されており、
（ａ）コラム内に電子ビームを生成し、前記レンズをウォブリングし、前記検出器にて撮像される電子像のシフト量を測定し、
（ｂ）測定されたシフト量を予め定められた収束条件と比較し、
（ｃ）測定されたシフト量が前記収束条件より大きい場合には、前記記憶装置に記憶された相関関係に基づいて、前記測定されたシフト量における前記近似曲線の接線の傾きを算出し、算出された傾きの逆数と前記測定されたシフト量との積を、前記アライナの前回の補正電流または補正電圧に加えることで、前記シフト量が小さくなるような補正電流または補正電圧を算出し、算出された補正電流または補正電圧を前記アライナに供給し、（ａ）からやり直す
ことを特徴とする光軸調整方法。
電子線検査装置の光軸調整方法であって、
アパーチャで吸収される吸収電流または前記アパーチャを通過する通過電流とアライナに供給される補正電流または補正電圧との相関関係が予め測定されて、横軸を前記補正電流または補正電圧、縦軸を前記吸収電流または通過電流としたグラフの近似曲線で記憶装置に記憶されており、
（ａ）コラム内に電子ビームを生成し、前記アパーチャで吸収される吸収電流または前記アパーチャを通過する通過電流を測定し、
（ｂ）測定された吸収電流または通過電流を予め定められた収束条件と比較し、
（ｃ）測定された吸収電流が前記収束条件より大きい場合または測定された通過電流が前記収束条件より小さい場合には、前記記憶装置に記憶された相関関係に基づいて、前記測定された吸収電流または通過電流に対する前記近似曲線の接線の傾きを算出し、算出された傾きの逆数と前記測定された吸収電流または通過電流との積を、前記アライナの前回の補正電流または補正電圧に加えることで、前記吸収電流が小さくなるような補正電流または補正電圧もしくは前記通過電流が大きくなるような補正電流または補正電圧を算出し、算出された補正電流または補正電圧を前記アライナに供給し、（ａ）からやり直す
ことを特徴とする光軸調整方法。
電子線検査装置の光軸調整方法であって、
対物レンズをウォブリングしたときに検出器にて撮像される電子像のシフト量とステージの位置との相関関係が予め測定されて、横軸を前記ステージの位置、縦軸を前記シフト量としたグラフの近似曲線で記憶装置に記憶されており、
（ａ）コラム内に電子ビームを生成し、前記対物レンズをウォブリングし、前記検出器にて撮像される電子像のシフト量を測定し、
（ｂ）測定されたシフト量を予め定められた収束条件と比較し、
（ｃ）測定されたシフト量が前記収束条件より大きい場合には、前記記憶装置に記憶された相関関係に基づいて、前記測定されたシフト量に対する前記近似曲線の接線の傾きを算出し、算出された傾きの逆数と前記測定されたシフト量との積を、前記ステージの前回の位置に加えることで、前記シフト量が小さくなるようなステージの位置を算出し、算出された位置に前記ステージを移動し、（ａ）からやり直す
ことを特徴とする光軸調整方法。
前記近似曲線は、２次曲線である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光軸調整方法。
電子発生源から放出された電子を試料に導く１次光学系と、
前記試料から放出される２次放出電子を検出器に結像させる２次光学系と、
前記１次光学系および前記２次光学系の動作を制御する制御部と、
を備え、
レンズをウォブリングしたときに検出器にて撮像される電子像のシフト量とアライナに供給される補正電流または補正電圧との相関関係が予め測定されて、横軸を前記補正電流または補正電圧、縦軸を前記シフト量としたグラフの近似曲線で記憶装置に記憶されており、
前記制御部は、
（ａ）コラム内に電子ビームを生成し、前記レンズをウォブリングし、前記検出器にて撮像される電子像のシフト量を測定し、
（ｂ）測定されたシフト量を予め定められた収束条件と比較し、
（ｃ）測定されたシフト量が前記収束条件より大きい場合には、前記記憶装置に記憶された相関関係に基づいて、前記測定されたシフト量における前記近似曲線の接線の傾きを算出し、算出された傾きの逆数と前記測定されたシフト量との積を、前記アライナの前回の補正電流または補正電圧に加えることで、前記シフト量が小さくなるような補正電流または補正電圧を算出し、算出された補正電流または補正電圧を前記アライナに供給し、（ａ）からやり直す
ことを特徴とする電子線検査装置。
電子発生源から放出された電子を試料に導く１次光学系と、
前記試料から放出される２次放出電子を検出器に結像させる２次光学系と、
前記１次光学系および前記２次光学系の動作を制御する制御部と、
を備え、
レンズをウォブリングしたときに検出器にて撮像される電子像のシフト量とアライナに供給される補正電流または補正電圧との相関関係が予め測定されて、横軸を前記補正電流または補正電圧、縦軸を前記吸収電流または通過電流としたグラフの近似曲線で記憶装置に記憶されており、
前記制御部は、
（ａ）コラム内に電子ビームを生成し、前記アパーチャで吸収される吸収電流または前記アパーチャを通過する通過電流を測定し、
（ｂ）測定された吸収電流または通過電流を予め定められた収束条件と比較し、
（ｃ）測定された吸収電流が前記収束条件より大きい場合または測定された通過電流が前記収束条件より小さい場合には、前記記憶装置に記憶された相関関係に基づいて、前記測定された吸収電流または通過電流に対する前記近似曲線の接線の傾きを算出し、算出された傾きの逆数と前記測定された吸収電流または通過電流との積を、前記アライナの前回の補正電流または補正電圧に加えることで、前記吸収電流が小さくなるような補正電流または補正電圧もしくは前記通過電流が大きくなるような補正電流または補正電圧を算出し、算出された補正電流または補正電圧を前記アライナに供給し、（ａ）からやり直す
ことを特徴とする電子線検査装置。
電子発生源から放出された電子を試料に導く１次光学系と、
前記試料から放出される２次放出電子を検出器に結像させる２次光学系と、
前記１次光学系および前記２次光学系の動作を制御する制御部と、
を備え、
対物レンズをウォブリングしたときに検出器にて撮像される電子像のシフト量とステージの位置との相関関係が予め測定されて、横軸を前記ステージの位置、縦軸を前記シフト量としたグラフの近似曲線で記憶装置に記憶されており、
前記制御部は、
（ａ）コラム内に電子ビームを生成し、前記対物レンズをウォブリングし、前記検出器にて撮像される電子像のシフト量を測定し、
（ｂ）測定されたシフト量を予め定められた収束条件と比較し、
（ｃ）測定されたシフト量が前記収束条件より大きい場合には、前記記憶装置に記憶された相関関係に基づいて、前記測定されたシフト量に対する前記近似曲線の接線の傾きを算出し、算出された傾きの逆数と前記測定されたシフト量との積を、前記ステージの前回の位置に加えることで、前記シフト量が小さくなるようなステージの位置を算出し、算出された位置に前記ステージを移動し、（ａ）からやり直す
ことを特徴とする電子線検査装置。
前記近似曲線は、２次曲線である
ことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の電子線検査装置。
コンピュータを、請求項５〜８のいずれかに記載の電子線検査装置の制御部として機能させるためのプログラム。