特開 2023-173681 荷電粒子線装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023173681

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】荷電粒子線装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/28 20060101AFI20231130BHJP

   H01J 37/10 20060101ALI20231130BHJP

   H01J 37/147 20060101ALI20231130BHJP

   H01J 37/22 20060101ALI20231130BHJP

   G01B 15/00 20060101ALI20231130BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

H01J37/28 B

H01J37/10

H01J37/147 B

H01J37/22 502H

G01B15/00 K

H01L21/66 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022086108

(22)【出願日】2022-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】門脇 哲郎

(72)【発明者】

【氏名】大橋 健良

(72)【発明者】

【氏名】山本 琢磨

【テーマコード（参考）】

2F067

4M106

5C101

【Ｆターム（参考）】

2F067AA23

2F067AA51

2F067CC17

2F067EE10

2F067HH06

2F067KK04

2F067LL16

2F067NN01

2F067RR25

2F067SS01

4M106AA01

4M106BA02

4M106CA39

4M106DB05

4M106DB20

4M106DH12

4M106DH14

5C101AA03

5C101BB03

5C101EE14

5C101EE22

5C101EE45

5C101EE59

5C101FF02

5C101GG22

5C101HH17

5C101HH61

5C101JJ02

5C101JJ06

5C101KK18

(57)【要約】

【課題】試料の計測に要する時間を短縮し、高スループットで試料を計測することを可能にする。
【解決手段】この荷電粒子線装置は、レシピに対応する補正値テーブルを記憶する記憶装置と、レシピで定められた測定順番に従って試料の複数の測定点に対して測定を実行するコンピュータシステムとを備える。コンピュータシステムは、第１の試料に対してレシピを実行する場合に、第１の試料の複数の測定点の各々における、１以上の撮像条件の調整結果を前記補正値テーブルに記憶させ、第１の試料とは別の第２の試料に対して前記レシピを実行する場合に、複数の測定点の各々において、補正値テーブルに記憶された１以上の撮像条件の調整結果に基づいて撮像条件を調整する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料に荷電粒子ビームを照射することによって前記試料を測定する荷電粒子線装置において、
レシピに対応する補正値テーブルを記憶する記憶装置と、
前記レシピで定められた測定順番に従って前記試料の複数の測定点に対して測定を実行するコンピュータシステムと
を備え、
前記コンピュータシステムは、
第１の試料に対して前記レシピを実行する場合に、前記第１の試料の複数の測定点の各々における、１以上の撮像条件の調整結果を前記補正値テーブルに記憶させ、
前記第１の試料とは別の第２の試料に対して前記レシピを実行する場合に、前記複数の測定点の各々において、前記補正値テーブルに記憶された１以上の撮像条件の調整結果に基づいて、前記撮像条件を調整する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。

【請求項2】

前記コンピュータシステムは、前記第１の試料に対して前記レシピを実行する場合に、前記複数の測定点における前記荷電粒子ビームのフォーカスの補正値を前記補正値テーブルに記憶し、
前記コンピュータシステムは、前記第２の試料に対して前記レシピを実行する場合に、補正値テーブルに記憶されたフォーカスの補正値に基づいて、前記荷電粒子ビームのフォーカスを調整する、請求項１に記載の荷電粒子線装置。

【請求項3】

前記コンピュータシステムは、前記補正値テーブルに記憶された前記フォーカスの補正値に基づいて、前記第２の試料に対し前記荷電粒子ビームのフォーカスを調整する場合に、高速オートフォーカスを実行する、請求項２に記載の荷電粒子線装置。

【請求項4】

前記コンピュータシステムは、前記高速オートフォーカスによるフォーカス調整前後の焦点高さの差分を、前記補正値の誤差として表示手段上に表示させるよう構成されている、請求項３に記載の荷電粒子線装置。

【請求項5】

前記コンピュータシステムは、前記補正値の誤差に基づいて、前記補正値テーブルを更新する、請求項４に記載の荷電粒子線装置。

【請求項6】

前記コンピュータシステムは、前記補正値テーブルに記憶された前記レシピの実行開始からの経過時間に基づいて、フォーカスの補正値の第１修正項を算出し、前記第１修正項に基づいてフォーカス調整を実行する、請求項２に記載の荷電粒子線装置。

【請求項7】

前記コンピュータシステムは、前記補正値テーブルに記憶された前記レシピの実行開始からの温度変化に基づいて、フォーカスの補正値の第２修正項を算出し、前記第２修正項に基づいてフォーカス調整を実行する、請求項２に記載の荷電粒子線装置。

【請求項8】

前記コンピュータシステムは、第１の試料に対して前記レシピを実行した場合に、前記複数の測定点におけるＡＢＣＣの調整結果を前記補正値テーブルに記憶し、
前記第１の試料とは異なる第２の試料に対して前記レシピを実行した場合に、前記補正値テーブルに記憶されたＡＢＣＣの調整結果に基づいて、前記第２の試料におけるＡＢＣＣを調整する、請求項１に記載の荷電粒子線装置。

【請求項9】

前記コンピュータシステムは、第１の試料に対して前記レシピを実行した場合に、前記複数の測定点におけるビームチルト角の調整結果を前記補正値テーブルに記憶し、
前記第１の試料とは異なる第２の試料に対して前記レシピを実行した場合に、前記補正値テーブルに記憶されたビームチルト角の調整結果に基づいて、ビームチルト角を調整する、請求項１に記載の荷電粒子線装置。

【請求項10】

複数の荷電粒子線装置が、ネットワークを介して接続され、
前記コンピュータシステムは、前記複数の荷電粒子線装置のうちの第１の荷電粒子線装置で算出された補正値テーブルを、前記第１の荷電粒子線装置とは別の第２の荷電粒子線装置の記憶装置に前記ネットワークを介して提供し、
前記第２の荷電粒子線装置は、提供された前記補正値テーブルに含まれる補正値に基づいて、前記撮像条件を調整する、請求項１に記載の荷電粒子線装置。

【請求項11】

前記複数の荷電粒子線装置と前記ネットワークを介して接続されるデータステーションを更に備え、
前記データステーションは、前記第１の荷電粒子線装置で算出された前記補正値テーブルを記憶すると共に、前記第２の荷電粒子線装置に提供するよう構成されている、請求項１０に記載の荷電粒子線装置。

【請求項12】

前記コンピュータシステムは、前記補正値テーブルを前記レシピ毎に記憶し、前記レシピを実行した場合に、該当するレシピの補正値テーブルに記憶されたビームチルト角の調整結果に基づいて、前記試料に入射する荷電粒子ビームのビームチルト角を調整する、請求項９に記載の荷電粒子線装置。

【請求項13】

前記コンピュータシステムは、前記レシピ毎の補正値テーブルを、前記試料の加工に使用された製造装置毎に記憶し、前記レシピを実行した場合に、該当する前記製造装置の補正値テーブルに記憶されたビームチルト角の調整結果に基づいて、前記ビームチルト角を調整する、請求項１２に記載の荷電粒子線装置。

【請求項14】

前記コンピュータシステムは、前記製造装置のメンテナンスからの経過時間に対する関数として補正値テーブルを記憶し、前記試料が前記製造装置で加工された時の前記メンテナンスからの経過時間を前記関数に入力して得られるビームチルト角の調整結果に基づいて、前記ビームチルト角を調整する、請求項１３に記載の荷電粒子線装置。

【請求項15】

前記コンピュータシステムは、複数の測定点を測定する場合において、１つ前の測定点と現在の測定点との間の移動距離に従って、前記１つ前の測定点における前記ビームチルト角が設定されるよう、前記ビームチルト角を調整する、請求項１２に記載の荷電粒子線装置。

【請求項16】

前記補正値テーブルは、前記試料の加工に使用された製造装置毎に記憶される第１の補正値テーブル、及び荷電粒子線装置毎に記憶される第２の補正値テーブルを含む、請求項１に記載の荷電粒子線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、荷電粒子線装置に関する。

【背景技術】

【0002】

試料の各種形状を計測するためのデバイスとして、走査型電子顕微鏡等の荷電粒子線装置が知られている。試料は、一例としては、複数層を重ね合わせて形成される半導体デバイスである。半導体デバイスは一般に、フォトマスクに形成されたパターンをリソグラフィ処理やエッチング処理によりウェハ上に転写する工程を繰り返し、複数の層を重ね合わせることにより製造される。このような製造プロセスにおいて、複数層間の重ね合わせ誤差の管理が歩留まりを向上するために重要となっている。

【0003】

半導体デバイスの近年の微細化の進展に伴い、半導体デバイスの上層と下層の重ね合わせ誤差を高精度に計測する必要性が高まっている。高精度な重ね合わせ誤差の計測の実現のために、走査型電子顕微鏡を用いた検査においても、ウェハ一枚あたりに必要な測定点数が年々増加しており、一測定点あたりの測定時間短縮の要請が高まってきている。

【0004】

測定時間の短縮の要請に応える技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。この特許文献１には、オートフォーカスに要する時間の短縮のため、光学式高さ検出器を用いてウェハの高さ分布を予め取得しておき、各計測点の合焦高さを予測してオートフォーカスを実行する技術が開示されている。しかし、この手法は、ベアウェハを用いて高さ分布を予め取得するものであり、計測時間の短縮のためには十分ではない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第３５４２４７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示は、試料の計測に要する時間を短縮し、高スループットで試料を計測することを可能にする荷電粒子線装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するため、試料に荷電粒子ビームを照射することによって前記試料を測定する荷電粒子線装置において、レシピに対応する補正値テーブルを記憶する記憶装置と、前記レシピで定められた測定順番に従って前記試料の複数の測定点に対して測定を実行するコンピュータシステムとを備える。前記コンピュータシステムは、第１の試料に対して前記レシピを実行する場合に、前記第１の試料の複数の測定点の各々における、１以上の撮像条件の調整結果を前記補正値テーブルに記憶させ、前記第１の試料とは別の第２の試料に対して前記レシピを実行する場合に、前記複数の測定点の各々において、前記補正値テーブルに記憶された１以上の撮像条件の調整結果に基づいて、前記撮像条件を調整する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、試料の計測に要する時間を短縮し、高スループットで試料を計測することを可能にする荷電粒子線装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図2】記憶装置１２０に記憶される補正値テーブルの一例を示す。

【図3】第１の実施の形態の荷電粒子線装置における補正値テーブルの補正値の取得・及び補正値の反映のための動作を説明するフローチャートである。

【図4】第１の実施の形態の荷電粒子線装置における補正値テーブルの補正値の取得・及び補正値の反映のための動作を説明するフローチャートである。

【図5】第１の実施の形態の荷電粒子線装置における補正値テーブルの補正値の取得・及び補正値の反映のための動作を説明する概略図である。

【図6】第１の実施の形態の荷電粒子線装置における補正値テーブルの補正値の取得・及び補正値の反映のための動作を説明するフローチャートである。

【図7】第２の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図8】第２の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図9】第６の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図10】第７の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図11】第７の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図12】第７の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図13】第７の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図14】第７の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図15】第７の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置の動作を説明するフローチャートである。

【図16】第７の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置の動作を説明するフローチャートである。

【図17】第８の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図18】第９の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図19】第９の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図20】第９の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して本実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。

【0011】

本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。

【0012】

以下の実施の形態では、荷電粒子線装置の一例として走査電子顕微鏡を用いた例を説明するが、これは本開示の単なる一例であって、本開示は以下説明する実施の形態に限定されるものではない。本開示において荷電粒子線装置とは、荷電粒子線を用いてウェハ等の試料の画像を撮像する装置を広く含むものとする。荷電粒子線装置の一例として、走査型電子顕微鏡を用いた検査装置、レビュー装置、パターン計測装置が挙げられる。また、汎用の走査型電子顕微鏡や、走査型電子顕微鏡を備えたウェハ加工装置やウェハ解析装置にも適用可能である。また、以下で荷電粒子線装置とは、上記の荷電粒子線装置がネットワークで接続されたシステムや上記の荷電粒子線装置の複合装置も含むものとする。

【0013】

［第１の実施の形態］
図１の概略図を参照して、第１の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する。第１の実施の形態の走査電子顕微鏡は、撮像装置１０１を有すると共に、撮像装置１０１を制御する制御部１１８、制御のための各種データを記憶する記憶装置１２０を備える。

【0014】

撮像装置１０１は、その内部に電子源１０２、収束レンズ１０３、偏向コイル１０４、対物レンズ１０５、検出器１０６、検出器１０７、静電チャック１０９、ステージ可動部１１０、光源１２１、高さセンサ１２２、温度センサ１２３、１２４を含む。

【0015】

電子源１０２から射出された一次電子は、収束レンズ１０３及び対物レンズ１０５によって収束され、偏向コイル１０４によってウェハ１０８（試料）上を二次元的に走査される。電子源１０２は、高電圧電源１１１から供給される高電圧により一次電子を発生・射出させる。収束レンズ１０３は収束レンズ制御部１１２により制御され、偏向コイル１０４は偏向コイル制御部１１４により制御される。また、対物レンズ１０５の焦点位置は、焦点高さ制御部１１５により制御される。

【0016】

一次電子の照射によりウェハ１０８上から発生した信号電子は、運動エネルギーに応じて、二次電子と反射電子に分類され、それぞれ検出器１０６及び１０７によって検出される。検出器１０６及び１０７からの出力は、画像演算部１１３に供給され、二次電子及び反射電子に基づく画像の演算・生成が行われる。画像演算部１１３は、一次電子の走査位置を画素に対応付けられることにより画像を生成する。生成された画像は、制御部１１８を経て、入出力部１１９（例えばモニターなど）に送られ、ウェハ１０８のＳＥＭ画像が表示される。

【0017】

静電チャック１０９及びステージ可動部１１０は、ウェハ１０８を搭載するためのステージを構成する。静電チャック１０９は、検査対象物（試料）であるウェハ１０８を静電吸着して保持するよう構成される。ステージ可動部１１０は、ステージ制御部１１６による制御により制御され、静電チャック１０９と共にウェハ１０８を２次元方向に移動可能に構成される。静電チャック１０９上に静電吸着されたウェハ１０８の高さは、光源１２１から照射されウェハ１０８の表面で反射して高さセンサ１２２に受光される光に基づいて計測される。また、温度センサ１２３、１２４の検出信号は、Ａ／Ｄ変換器１２５でディジタル信号に変換されて制御部１１８に供給される。

【0018】

制御部１１８は、高電圧電源１１１、収束レンズ制御部１１２、偏向コイル制御部１１４、焦点高さ制御部１１５、ステージ制御部１１６、高さ演算部１１７を制御するように構成されている。また、制御部１１８は、画像演算部１１３、高さ演算部１１７、及びＡ／Ｄ変換器１２５から得られた演算データに従い、ウェハ１０８のパターン等の形状を計測すると共に、ウェハ１０８の高さや温度等を演算する。撮像装置１０１は、ＳＥＭを構成している。なお、走査型電子顕微鏡には真空容器、ウェハ搬送システム等も搭載されているが、図１では説明の簡単のため図示を省略している。

【0019】

さらに、ウェハ１０８への一次電子の入射角（ビームチルト角）が所望の角度となるように、一次電子が走査される場合もある。電子源１０２では高電圧電源１１１を用いて電子銃の陰極と陽極の間に掛けられた電圧を変更することもでき、加速された電子が放出される。この電圧を加速電圧と呼ぶ。第１の実施の形態の荷電粒子線装置でも、複数の加速電圧条件で一次電子を照射することが可能である。

【0020】

記憶装置１２０には、レシピ、及びレシピと紐づいた補正値テーブル、ベアウェハ高さ情報Ｚｍａｐ等が記憶される。レシピとは、ウェハ１０８等の測定を実施する場合において、その測定の実行手順を、測定点の座標や測定条件と共に指定するデータ群である。測定条件とは、視野サイズ、撮像倍率、パターンの設計寸法等を含む情報を指す。以降では、レシピにしたがって１枚のウェハに対して一連の測定を実施することを、単に「レシピを実行する」と記述する。ベアウェハ高さ情報Ｚｍａｐは、レシピ実行より前に取得されるウェハ１０８（ベアウェハ）の表面の高さ分布に関する情報である。ベアウェハ高さ情報Ｚｍａｐの取得方法や活用方法については後述する。

【0021】

図２に、記憶装置１２０に記憶される補正値テーブルの例を示す。補正値テーブルとは、レシピを実行した際の測定点の順番、座標、焦点高さの調整結果、経過時間、ウェハ温度等を集約したデータ群である。図２に示した項目は一例であり、運用方法によっては、図示以外の項目を追加しても良いし、図示の項目を削除してもよい。

【0022】

次に、図３～図６のフローチャート及び概略図を参照して、第１の実施の形態の荷電粒子線装置における補正値テーブルの補正値の取得・及び補正値の反映のための動作を説明する。

【0023】

まず、レシピに登録されている補正値取得設定データを読み出す（ステップＳ３０１）。この設定についての詳細な説明は後述する。

【0024】

次に、ステップＳ３０２において、補正値テーブルを取得するか否かが判定される。例えば、ステップＳ３０１で読み出した補正値取得設定データにおいて、補正値テーブルを取得する選択となっていた場合、もしくは実行するレシピに紐づく補正値テーブルが記憶装置１２０中に存在しない場合、補正値テーブルを取得するフロー（ステップＳ３０３）に移行する。一方、補正値テーブルを取得する設定になっていない場合は、既に取得されている補正値テーブルを、レシピに従った測定の結果に反映させる補正値反映フロー（ステップＳ３０４）を実行する。

【0025】

図４のフローチャートを参照して、補正値取得フロー（ステップＳ３０３）の詳細を説明する。ここでは、補正値（ΔＯＢＪ（ｉ））を算出するために必要な処理について説明する。以降の説明において、レシピに登録された測定点の数をｎ点とし、説明に使用する変数ｉ（＝１、２、３…、ｎ）は、レシピ内の任意の測定点の順番を示す。

【0026】

まず、レシピに登録されているｉ番目の測定点に、一次電子が照射できるよう、ステージ可動部１１０を駆動する（ステップＳ４０１）。ステージ可動部１１０は、ステージ制御部１１６からの制御信号により所望の位置に移動させることできる。ウェハ１０８は静電チャック１０９により静電吸着されて強力に保持されているため、ウェハ１０８はステージ可動部１１０を移動させてもステージ可動部１１０から離れることはない。

【0027】

次に、ステップＳ４０１で移動した測定点において適切な明るさの画像を取得するために、明るさ及びコントラストの制御（ＡＢＣＣ：Automatic Brightness and Contrast Control）を実施する（ステップＳ４０２）。このＡＢＣＣは、画像演算部１１３における画像信号の増幅率を調整する処理として実行され得る。ＡＢＣＣの調整は、明るさ調整値（ブライトネス値）とコントラスト調整値（コントラスト値）を、ウェハ１０８の材料や、ウェハ１０８の帯電状態等によって決定することによって行うことができる。

【0028】

次に、ｉ番目の測定点の測定が終了する時刻Ｔ（ｉ）のデータを取得する（ステップ４０３）。そして、１番目の測定点の測定が終了してからｉ番目の測定点の測定が終了するまでの経過時間ΔＴ（ｉ）（＝Ｔ（ｉ）－Ｔ（１））を計測する。

【0029】

次に、ウェハ１０８の温度Ｗ（ｉ）を測定する（ステップＳ４０４）。ウェハ１０８の温度は、センサ１２３、１２４で計測することができ、温度の計測信号（アナログ信号）は、Ａ／Ｄ変換器１２５にてデジタルデータに変換される。

【0030】

次に、ベアウェハ高さ情報Ｚｍａｐを読み出して、ｉ番目の測定点でのウェハ高さＺ（ｉ）を予測し、一次電子の焦点高さを調整する（ステップＳ４０５）。ベアウェハ高さ情報Ｚｍａｐの取得方法を以下に示す。ウェハ１０８（ベアウェハ）の面内の任意の点の高さを計測する場合、光源１２１からウェハ１０８の当該任意の点に対して斜めに光を照射する。当該任意の点で反射した照射光は高さセンサ１２２に入射する。この高さセンサ１２２で得られた信号を高さ演算部１１７でウェハ１０８の高さ情報に変換する。このような計測をウェハ１０８の全面において、平面上に任意の間隔で実施することにより、ウェハ１０８の面内の高さ分布を取得し、その測定結果の集合をベアウェハ高さ情報Ｚｍａｐとして取得することができる。ベアウェハ高さ情報Ｚｍａｐは記憶装置１２０に記憶され、レシピ実行の際に読み出される。ベアウェハ高さ情報Ｚｍａｐの取得の際に計測の対象とされるウェハ１０８は、何の加工もされていないベアウェハである。ベアウェハを用いる理由としては、光源１２１から照射された光が表面パターンにより散乱され、正確に高さを計測することが困難になるためである。

【0031】

次に、オートフォーカスを実行して、一次電子がウェハ１０８上に合焦するよう焦点高さＯＢＪ（ｉ）を調整する（ステップＳ４０６）。オートフォーカスとは、ウェハ１０８の表面に一次電子が合焦するように、例えば焦点高さ制御部１１５の制御により、対物レンズ１０５の焦点位置を自動的に制御する動作である。ベアウェハ高さ情報Ｚｍａｐに従った一次電子の焦点高さＺ（ｉ）から距離ｄ１だけ離れた位置を初期位置として、焦点高さを変えながら複数枚の画像を取得する。それらの複数の画像の先鋭度を比較し、最適な焦点高さを算出し、焦点高さ制御部１１５により対物レンズの電流を制御しウェハ１０８に合焦する焦点高さＯＢＪ（ｉ）を設定する。

【0032】

次に、ベアウェハ高さ情報Ｚｍａｐ反映後の一次電子の焦点高さＺ（ｉ）と、オートフォーカス実行後の一次電子の焦点高さＯＢＪ（ｉ）の差分としての調整値ΔＯＢＪ（ｉ）（＝ＯＢJ（ｉ）－Ｚ（ｉ））を算出する（ステップＳ４０７）。

【0033】

次に、ｉ番目の測定点の座標（Ｘ（ｉ）、Ｙ（ｉ））を取得する（ステップＳ４０８）。そして、そのｉ番目の測定点についての得られた各種データ（座標、調整値ΔＯＢＪ（ｉ）、経過時間ΔＴ（ｉ）、ウェハ温度Ｗ（ｉ））を、補正値テーブルに書き込む（ステップＳ４０９）。

【0034】

続いて、レシピに登録された測定条件に従ってウェハ１０８を撮像し、及び各種測定、例えばウェハ１０８の上層と下層の間の重ね合わせ誤差の測定を実施する（ステップＳ４１０）。全部の測定点に関し終了するまで上記の手順が繰り返される（ステップＳ４１１）。

【0035】

図５は、レシピ内のｉ－１番目の測定点とｉ番目の測定点の測定中における焦点高さＯＢＪの変化の一例を示す模式図である。図５の上段の図はウェハ１０８と静電チャック１０９の平面図を示しており、中段の図はその縦断面図を示している。また、下段のグラフは、ｉ－１番目の測定点と、ｉ番目の測定点との間での焦点高さＯＢＪの変化を示すグラフである。

【0036】

図５の中段の図に示すように、ウェハ１０８は、製造工程中のＣＭＰやエッチングなどにより、その面内の高さ分布が均一ではないことがあり得る。また、静電チャック１０９は、撮像装置１０１への組付け時に完全に水平に組付けられていないことがあり得る。

【0037】

図５の下段の図に示すように、ｉ番目の測定点では、ベアウェハ高さ情報Ｚｍａｐの反映により静電チャック１０９に起因する高さ変化が補正されて焦点高さＺ（ｉ）が得られるが、ウェハ１０８に起因する高さ変化は補正されずに残る。これは、オートフォーカス動作が実行されることにより補正され、焦点高さＯＢＪ（ｉ）が得られ、調整値ΔＯＢＪ（ｊ）が計算される。

【0038】

図６のフローチャートを参照して、図３のステップＳ３０４の補正値反映フローの詳細を説明する。ここでは、図３のステップＳ３０３により取得された補正値を反映させる処理について説明する。

【0039】

まず、レシピに登録されているｉ番目の測定点に、一次電子が照射できるようにステージ可動部１１０を移動させる（ステップＳ６０１）。次に、ｉ番目の測定点において適切な明るさの画像を取得するために、ＡＢＣＣを実施する（ステップＳ６０２）。

【0040】

続いて、ｉ番目の測定点の測定が終了する時刻Ｔ’（ｉ）のデータを取得する（ステップ６０３）。経過時間Ｔ’（ｉ）は、通常、ステップＳ４０３で取得した経過時間Ｔ（ｉ）とすることができる。そして、１番目の測定点の測定が終了してからｉ番目の測定点の測定が終了するまでの経過時間ΔＴ’（ｉ）（＝Ｔ’（ｉ）－Ｔ’（１））を計測する。

【0041】

次に、ウェハ温度Ｗ’（ｉ）を取得する（ステップＳ６０４）。ウェハ温度Ｗ’（ｉ）は、通常、ステップＳ４０４で取得したウェハ温度データＷ（ｉ）とすることができる。

【0042】

次に、ｉ番目の測定点に関し、記憶装置１２０から読み出されたベアウェハ高さ情報Ｚｍａｐに従い、ｉ番目の測定点のウェハ高さを予測し、その予測に従い、一次電子の焦点高さをＺ’（ｉ）に調整する（ステップＳ６０５）。続いて、記憶装置１２０から補正値テーブルを読み出し、ｉ番目の測定点に対応する調整値ΔＯＢＪ（ｉ）を特定し、これを一次電子の焦点高さに反映する（ステップＳ６０６）。調整値ΔＯＢＪ（ｉ）を反映後の焦点高さＯＢＪ＿ｘ（ｉ）が得られる。

【0043】

このようにして得られた、調整値ΔＯＢＪ（ｉ）の反映後の焦点高さＯＢＪ＿ｘ（ｉ）に従って、高速オートフォーカスを実行し、一次電子の焦点高さをＯＢＪ’（ｉ）に調整する（ステップＳ６０７）。このオートフォーカス動作は、図４のステップＳ４０３のオートフォーカス動作と比べて、初期位置を現在の一次電子の焦点高さからｄ２（＜ｄ１）だけ離すことで実行され得る。初期位置が近い分だけ、より高速に合焦位置に到達することが可能になる。換言すれば、製造プロセスに起因する調整値ΔＯＢＪ（ｉ）を焦点高さに加算した位置からオートフォーカス動作を開始するため、失敗によるオートフォーカスの再実行のリスクを低減し、高速オートフォーカス動作を実現することができる。

【0044】

このようにして補正値テーブルによる補正値を反映した状態で、レシピに登録された測定条件に従って撮像及び測定が実施される（ステップＳ６０８）。上記の処理が、レシピに登録された全ての測定点に関し繰り返される（ステップＳ６０９）。

【0045】

以上説明したように、第１の実施の形態の走査型電子顕微鏡によれば、製造プロセスに起因する調整値ΔＯＢＪ（ｉ）を焦点高さに加算した位置からオートフォーカス動作を開始するため、失敗によるオートフォーカスの再実行のリスクを低減し、高速オートフォーカス動作を実現することができる。

【0046】

［第２の実施の形態］
次に、図７を参照して第２の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する。装置の全体構成、及び基本動作は第１の実施の形態（図１～図６）と同一であるので、重複する説明は省略し、相違点のみについて説明する。

【0047】

この第２の実施の形態では、補正値テーブルを更新可能に制御部１１８が構成されている。具体的には、第１の実施の形態と同様にして補正値の反映フロー（図６）を実行した後、調整値ΔＯＢＪ（ｉ）を反映後の焦点高さＯＢＪ＿ｘ（ｉ）と、高速オートフォーカス動作実行後の焦点高さＯＢＪ’（ｉ）の差分を誤差Ｅ（ｉ）（＝ＯＢＪ’（ｉ）－ＯＢＪ＿ｘ（ｉ）として算出する（換言すれば、高速オートフォーカスによるフォーカス調整前後での焦点高さの差分（＝ＯＢＪ’（ｉ）－ＯＢＪ＿ｘ（ｉ））を、調整値ΔＯＢＪ（ｉ）の誤差として算出する）。そして、図７に示すように、この誤差Ｅ（ｉ）をディスプレイ等において表示する。例えば、図７に示すように、ウェハ１０８における複数の測定点の位置を示すグラフィック表示と、その複数の測定点の各々におけるドット表示により、誤差Ｅ（ｉ）を表示することができる。誤差Ｅ（ｉ）の大きさは、図７のように色分けされたドットにより表示することができる。これに替えて、数値やドットの形状の違いにより誤差Ｅ（ｉ）を表示することも可能である。この図７の画面の表示のように、誤差Ｅ（ｉ）を測定点毎に表示することで、誤差Ｅ（ｉ）の分布を確認することができる。

【0048】

オペレータは、このディスプレイの表示により、補正値テーブルの補正値を反映後において生ずる誤差Ｅ（ｉ）を確認し、記憶装置１２０に記憶されている補正値テーブルの補正値の良否を判断する。調整値ΔＯＢＪ（ｉ）が正確でないと判断される場合には、既存の補正値テーブルを破棄し、誤差ΔＥ（ｉ）を反映した新たな補正値テーブルを取得し直す（更新する）ことができる。図７の画面右下の更新「Ｙｅｓ」のアイコンを押すことで、保存済の補正値テーブルに替えて、測定された誤差ΔＥ（ｉ）を反映した補正値テーブルを取得することができる。逆に「Ｎｏ」のアイコンが押されることで、保存済の補正値テーブルが引き続き使用され得る。

【0049】

図７は、補正値テーブルの更新の決定をオペレータに選択させる場合の画面を例示したものであるが、この補正値テーブルの更新を、オペレータの選択によらず自動的に実行させるようにしてもよい（自動更新）。また、補正値テーブルは更新せず、最初に生成された補正値テーブルが継続的に使用されるようにしても良い（更新無し）。

【0050】

図８（ａ）に補正値テーブルの設定に関するＧＵＩ画面の一例を示す。このＧＵＩ画面は、補正値テーブルの補正値を反映させた後における誤差が所定値以上となった場合に補正値テーブルを自動更新するか（自動更新）、更新前にオペレータに更新するか否かを選択させるか（更新前に確認）、または補正値テーブルを更新しないか（更新しない）を選択させるための画面である。なお、図示の３つ以外の選択肢を追加で表示することもできる。「更新前に確認」が選択されると、図７の画面が表示され、補正値テーブルを更新するか否かをオペレータに選択（Ｙｅｓ又はＮｏ）させることができる。「自動更新」が選択される場合、図７の画面は表示されるが、Ｙｅｓ／Ｎｏのアイコンが押されることなく、補正値テーブルが自動的に更新され、更新がされた旨がディスプレイ画面上に表示される。

【0051】

図８（ｂ）は、補正値テーブルの設定に関するＧＵＩ画面の別の例を示す。このＧＵＩ画面では、補正値テーブルの「自動更新」、「更新確認」、「更新無し」を選択することに加え、補正項目を選択する画面も表示している。この図示の例では、フォーカスに加え、ＡＢＣＣ、ビームチルト角に関する補正も実施するか否かを選択可能にされている。

【0052】

以上説明したように、この第２の実施の形態によれば、補正値テーブルを自動的に、またはオペレータの選択を介して更新可能とされており、第１の実施の形態と比較して更にオートフォーカス動作の高速化を図ることが可能になる。

【0053】

［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する。装置の全体構成、及び基本動作は第１の実施の形態（図１～図６）と同一であるので、重複する説明は省略し、相違点のみについて説明する。

【0054】

この第３の実施の形態では、１つのレシピに対して補正値取得フローが複数回実行され、記憶装置１２０には、１つのレシピについて補正値テーブルが複数個記憶されており、この点において前述の実施の形態と異なっている。ｊ個の補正値テーブルを持っている場合、図６のステップＳ６０６で反映する調整値ΔＯＢＪ＿ａｖｅ（ｉ）は、次の［数１］のように、ｊ個の調整値ΔＯＢＪ（ｉ）の加算平均により算出することができる。

【0055】

［数１］
ΔＯＢＪ＿ａｖｅ（ｉ）＝（ΔＯＢＪ＿１（ｉ）＋ΔＯＢＪ＿２（ｉ）＋・・・＋ΔＯＢＪ＿ｊ（ｉ））／ｊ
ここで、ΔＯＢＪ＿ｋ（ｉ）（ｋ＝１，２、…ｊ）は、ｋ個目（ｋ＝１、２、・・・、ｊ）の補正値テーブルのｉ番目の測定点における補正値を示している。均一な平均値とする代わりに、加重平均や中間値を計算することも可能である。

【0056】

このような調整値ΔＯＢＪ＿ａｖｅ（ｉ）を、ウェハ１０８上の複数の測定点に関して取得し、補正値テーブルが取得され、記憶装置１２０に記憶される。この補正値テーブルを使用することにより、前述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、レシピ実行の開始前に調整値ΔＯＢＪ＿ａｖｅ（ｉ）を予め作成し、記憶装置１２０に記憶してもよいし、調整値ΔＯＢＪ＿ａｖｅ（ｉ）は予め計算せず、個々の測定点における処理の途中で並行して調整値ΔＯＢＪ＿ａｖｅ（ｉ）を計算し、適用してもよい。

【0057】

［第４の実施の形態］
次に、第４の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する。装置の全体構成、及び基本動作は第１の実施の形態（図１～図６）と同一であるので、重複する説明は省略し、相違点のみについて説明する。

【0058】

第４の実施の形態は、補正値テーブルに含まれる調整値ΔＯＢＪ（ｉ）に加え、レシピの実行開始からの経過時間Ｔ（ｉ）やウェハ温度Ｗ（ｉ）を加味した修正項を用いて焦点高さを算出する構成とされており、この点で前述の実施の形態と異なっている。レシピ実行開始からの経過時間Ｔ（ｉ）が異なると、対物レンズ１０５や各制御部、撮像装置１０１の温度も変化する。このような温度変化が生じると、一次電子の焦点高さが変化する。

【0059】

経過時間Ｔ（ｉ）が複数の測定の間で略同一するのであれば、第１の実施の形態のように、固定の調整値ΔＯＢＪ（ｉ）で十分に補正がなされる。しかし、経過時間Ｔ（ｉ）は、オートフォーカスのリトライ回数や計測エラー回数などによって複数の測定間で異なる。このため、固定の調整値ΔＯＢＪ（ｉ）を複数の測定間で用いる場合、高速オートフォーカスの実行が不可能になり、測定の失敗に繋がる虞がある。そこで、調整値ΔＯＢＪ（ｉ）を取得した際の経過時間Ｔ（ｉ）と、調整値ΔＯＢＪ（ｉ）を反映させる際の経過時間ΔＴ’（ｉ）との差分を入力とする関数Ｆ（Ｔ）を用いて、経過時間による高さ変化の修正項ΔＺ＿Ｔ（ｉ）を以下の［数２］のように算出する。算出したΔ修正項Ｚ＿Ｔ（ｉ）は、ステップＳ６０６の調整値ΔＯＢＪ（ｉ）の反映時において、調整値ΔＯＢＪ（ｉ）に加えて焦点高さに反映され得る。

【0060】

［数２］
ΔＺ＿Ｔ（ｉ）＝Ｆ（ΔＴ’（ｉ）－ΔＴ（ｉ））

【0061】

経過時間Ｔ（ｉ）の違いによる温度変化と同様に、ウェハ１０８や静電チャック１０９は温度によって反りの状態が変化するため、反りを補正する必要がある。そこで、各測定点の処理中に取得しているウェハ温度Ｗ（ｉ）を用いて、高さ変化を把握する必要がある。ウェハ１０８の中心の座標（Ｘ０、Ｙ０）、測定点の座標（Ｘ、Ｙ）、ウェハ温度Ｗを入力とする関数Ｇ（Ｘ、Ｙ、Ｗ、Ｘ０、Ｙ０）を用いて、ウェハ１０８の温度による高さ変化の修正項ΔＺ＿Ｗ（ｉ）を算出する。

【0062】

［数３］
ΔＺ＿Ｗ（ｉ）＝Ｇ（（Ｘ’（ｉ）－Ｘ（ｉ））、（Ｙ’（ｉ）－Ｙ（ｉ））、（Ｗ’（ｉ）－Ｗ（ｉ））、Ｘ０、Ｙ０）

【0063】

算出した修正項ΔＺ＿Ｗ（ｉ）は、ステップＳ６０６の調整値ΔＯＢＪ反映時において、調整値ΔＯＢＪ（ｉ）や修正項ΔＺ＿Ｔ（ｉ）に加えて焦点高さに反映され得る。

【0064】

なお、上述の関数Ｆ及びＧは、シミュレーションなどを用いて予め決定しても良いし、複数の補正値テーブルの値を用いて最適となるように決定してもよい。また、修正項ΔＺ＿Ｔ（ｉ）やΔＺ＿Ｗ（ｉ）の算出には、ディープラーニングや機械学習等の手法によるＡＩが用いられてもよい。

【0065】

加えて、上記の説明では、経過時間Ｔ（ｉ）の関数Ｆと、ウェハ温度Ｗ（ｉ）及び座標の関数Ｇとを分けて説明したが、補正値テーブルに記憶される全て、あるいは一部のデータを用いて最適な焦点位置の補正値を算出しても良い。このような多数のパラメータからの最適値の推定には、ディープラーニングや機械学習などの手法によるＡＩが用いられてもよい。

【0066】

以上説明したように、第４の実施の形態によれば、レシピ中の経過時間Ｔ（ｉ）やウェハ温度Ｗ（ｉ）を加味した修正項を用いて焦点高さを算出するため、前述の実施の形態に比べても更に高速なオートフォーカス動作を実行することが可能になる。

【0067】

［第５の実施の形態］
次に、第５の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する。装置の全体構成、及び基本動作は第１の実施の形態（図１～図６）と同一であるので、重複する説明は省略し、相違点のみについて説明する。

【0068】

この第５の実施の形態では、補正値テーブルに基づき、焦点高さの補正に加え、ＡＢＣＣ（ブライトネス値とコントラスト値）や、ビームチルト角についても補正するよう構成されており、この点において前述の実施の形態と異なっている。

【0069】

この第５の実施の形態でも、補正値テーブルを第１の実施の形態と同様に取得し、これを他のウェハでの高速オートフォーカス動作時に反映させる（図３、図６）。ＡＢＣＣの調整結果は、第１の実施の形態と同様に、ステップＳ４０２において取得され得る。ただし、この第５の実施の形態では、ステップＳ４０２で取得されたＡＢＣＣのブライトネス値とコントラスト値が、ステップＳ４０９におけるデータ書き込み時に補正値テーブルに書き込まれる。その後、図６のステップＳ６０２では、補正値テーブルから読み出したブライトネス値とコントラスト値を反映させてＡＢＣＣを実行する。ＡＢＣＣの調整結果は、主に試料の帯電状態によって変化することが知られている。そのため、同一の測定順番でレシピを実行する場合には、試料の帯電状態は再現される。したがって、上記のように、同一のウェハで実行され補正値テーブルに書き込まれたＡＢＣＣの調整の結果を、他のウェハの測定の際に用いることが可能になる。これにより、ＡＢＣＣに要する時間を短縮することができる。

【0070】

ビームチルト角の補正についても同様である。温度変化によるウェハ１０８の反りや、測定点の位置の相違によって、最適な入射一次電子のビームチルト角が決まる。ウェハ１０８のウェハ温度Ｗ’（ｉ）、測定点の座標（Ｘ、Ｙ）、及びウェハ１０８の中心の座標（Ｘ０、Ｙ０）を入力とする関数Ｈ（Ｘ、Ｙ、Ｗ、Ｘ０、Ｙ０）を用いて、基準角度からのビームチルト角調整量ΔＴｉｌｔ（ｉ）を算出することができる。算出した最適ビームチルト角ΔＴｉｌｔ（ｉ）は、例えば図６のステップＳ６０２におけるＡＢＣＣ実行時において反映させることができる。

【0071】

［数４］
ΔＴｉｌｔ（ｉ）＝Ｈ（（Ｘ’（ｉ）－Ｘ（ｉ））、（Ｙ’（ｉ）－Ｙ（ｉ））、（Ｗ’（ｉ）－Ｗ（１））、Ｘ０、Ｙ０）

【0072】

ＡＢＣＣ調整結果やビームチルト角の算出には、ディープラーニングや機械学習等の手法によるＡＩが用いられてもよい。また、ＡＢＣＣ調整結果やビームチルト角は、他の方法で算出された調整結果を記憶してもよい。また、補正値テーブルが複数ある場合、第３の実施形態で説明した複数の調整値ΔＯＢＪの算出平均と同様に、ＡＢＣＣやビームチルト角についても算術平均により算出することが可能である。

【0073】

［第６の実施の形態］
次に、図９を参照して、第６の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する。装置の全体構成、及び基本動作は第１の実施の形態（図１～図６）と同一であるので、重複する説明は省略し、相違点のみについて説明する。

【0074】

この第６の実施の形態は、複数台の荷電粒子線装置（例えば装置Ａ～Ｃの３台）を備えている点で、前述の実施の形態と異なっている。装置Ａ～Ｃは、ネットワークを介してデータステーション２００と接続されている。

【0075】

データステーション２００は、装置Ａ～Ｃの間の通信を制御する。例えば、装置Ａについて保存されている任意のレシピを装置Ｂに移動もしくはコピーする場合において、すでに装置Ａで算出した補正値テーブルが存在するなら、レシピのデータと同様に、当該補正値テーブルも移動又はコピーすることができる。

【0076】

第１の実施の形態で取得した補正値テーブルは、半導体の製造プロセスに起因するウェハの反りや面内高さ分布の偏りであるため、異なる装置Ａ～Ｃの間でも同じ補正値テーブルの利用が可能である。また、補正値テーブルは、それを取得した装置Ａ～Ｃにおいて管理することも可能であるが、データステーション２００において管理し、適宜装置Ａ～Ｃに供給することも可能である。

【0077】

［第７の実施の形態］
次に、図１０～図１６を参照して、第７の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する。図１０は、第７の実施の形態の走査電子顕微鏡の全体構成を示す概略図である。図１０において、図１と同一の構成要素については図１と同一の参照符号を付しているので、重複する説明は省略する。

【0078】

ここの第７の実施の形態の走査型電子顕微鏡は、撮像装置１０１が、電子源１０２から発せられた一次電子ビームのチルト角を調整するための傾斜制御コイル１２６を備えると共に、傾斜制御コイル１２６を制御するための傾斜制御部１２７を備えている。また、記憶装置１２０は、後述するように、ウェハ１０８を用いた半導体デバイスの製造に使用される半導体製造装置毎に異なるビームチルト角の補正値データを、補正値テーブル内に有している。第７の実施の形態は、第１の実施の形態のような、一次電子ビームのフォーカス位置の調整値ΔＯＢＪ（ｉ）に加え、又はこれに代えて、このようなビームチルト角の補正値データを備えたものである。

【0079】

三次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリに代表されるように、三次元化による高集積化が半導体デバイスの分野で進展している。このような三次元デバイスにおいては、深い穴や溝のパターン形状を高精度に計測することのニーズが高まっている。このため、形成された深穴や溝に合わせてビームを傾斜させることにより、穴の底部の観察が可能とされた走査型電子顕微鏡が求められている。例えば、図１１左図に示すように、傾斜した深穴６０１が半導体デバイス（ウェハ１０８）に形成されている場合、チルト角が略垂直な一次電子ビーム６０２を使用したのでは、図１１右上図のように、底部の一部が隠れてしまうＳＥＭ像が得られてしまう。これに対し、深穴６０１の傾斜に合わせて傾斜したチルト角を有する一次電子ビーム６０２を用いることで、正確な底部形状計測が可能なＳＥＭ像６０５を得ることができる。

【0080】

深穴の傾斜角は、ウェハ１０８内の位置に依存して変化する。図１２はウェハ１０８中の異なる位置に形成された深穴６１１～６１３の傾斜角の違いを模式的に示している。ウェハ１０８の中心付近の深穴６１２は、傾斜角が小さく、一次電子の入射角がほぼ垂直だとしても、深穴６１２の底部は明瞭に観察することができる（６１５）。一方、ウェハ１０８の周縁部に形成された深穴６１１、６１３は一般に傾斜角が大きく、一次電子の入射角がほぼ垂直の場合、その底部の全体に一次電子が入射せず、その反射電子も外部に射出しないため、底部の画像を明瞭に観察することができない（６１４、６１６）。

【0081】

一般に、半導体工場においては、図１３に示すように、通常同一の加工プロセスに対して複数の製造装置（例えばＤ、Ｅの２つ）を使用しているが、製造装置Ｄ、Ｅのいずれが使用されたかにより、ウェハ１０８の表面に形成された深穴の傾斜の分布に違いが生じる。このため、この第７の実施の形態においては、図１４に例示するように、各レシピにおいて、異なる製造装置Ｄ，Ｅ毎に一次電子のビームチルト角（Ｔｉｌｔ＿Ｘ、Ｔｉｌｔ＿Ｙ）の調整結果を補正値テーブルの一部として記憶しておく。図１４の例では、ビームチルト角としてＸ方向のチルト角Ｔｉｌｔ＿ＸとＹ方向のチルト角Ｔｉｌｔ＿Ｙを記憶しているが、チルト角の記憶の形態はこれに限られるものではない。例えば、一次電子のチルト量とチルト方向とを極座標表現により記憶することもできる。

【0082】

次に、図１５、図１６のフローチャートを参照して、第７の実施の形態の荷電粒子線装置における一次電子ビームのチルト角の補正手順を説明する。レシピの実行が開始されると、そのレシピに対応するチルト角の補正値データが記憶装置１２０中に存在するか（記憶されているか）否かが判断される（ステップＳ７０１）。補正値データが無いと判断されれば（Ｎｏ）、そのレシピに設定されている一次電子ビームのチルト角が設定され、当該ウェハ１０８の計測が開始される（ステップＳ７０２）。

【0083】

一方、ステップＳ７０１において、そのレシピに対応するチルト角の補正値データが存在すると判断される場合には（Ｙｅｓ）、そのウェハ１０８が加工された製造装置の補正値が補正値データとして記憶されているか否かを判断する（ステップＳ７０３）。該当する製造装置の補正値データが存在する場合には（Ｙｅｓ）、該当製造装置の補正値データを読み出して、そのウェハ１０８の測定時における一次電子ビームのチルト角の調整に用いる（ステップＳ７０４）。一方、該当する製造装置の補正値データが記憶装置１２０中に存在しないと判断される場合には（Ｎｏ）、他の全ての製造装置の補正値データの平均値が演算され、その平均値に従って、一次電子ビームのチルト角の補正がなされる（ステップＳ７０５）。

【0084】

次に、図１６を参照して、ステップＳ７０２の詳細を説明する。前述のように、選択されたレシピにおいて一次電子ビームのチルト角のための補正値データが存在しない場合には、原則としてそのレシピに設定された設定値に従い、一次電子ビームのチルト角が設定されて当該ウェハ１０８の測定がなされるが、図１６に示すように、複数の測定点の間における移動距離に従い、ビームチルト角を変更することも可能である。すなわち、ある測定点において、１つ前の測定点からの移動距離が閾値未満であるか否かが判定される（ステップＳ８０１）。Ｎｏの場合には、原則通りレシピの設定値に従い一次電子ビームのチルト角が設定されるが（ステップＳ８０２）、Ｙｅｓの場合には、１つ前の測定点において設定された一次電子ビームのチルト量が設定される（ステップＳ８０３）。これは、測定点間の距離が十分に近い場合は、パターン傾斜の差が小さいと考えられるためである。ステップＳ８０１の判定がＹｅｓ、Ｎｏのどちらの場合でも、設定されたビームチルト角によるパターン計測を実行し（ステップＳ８０４）、測定されたパターンの傾斜を補正値として補正値テーブルに記憶する（ステップＳ８０５）。全測定点の測定が完了していればレシピを終了し、測定点が残っていれば次の測定点に移動する（ステップＳ８０６）。

【0085】

［第８の実施の形態］
次に、図１７を参照して、第８の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する。図１０は、第７の実施の形態の走査電子顕微鏡の全体構成を示す概略図である。図１０において、図１と同一の構成要素については図１と同一の参照符号を付しているので、重複する説明は省略する。

【0086】

この第８の実施の形態は、第７の実施の形態と同様に、一次電子ビームのチルト角の調整を、補正値データに従って実行するように構成されている。ただし、第８の実施の形態では、製造装置のメンテナンスからの経過時間Ｔｍと、その経過時間Ｔｍにおいて形成される深穴の傾斜角ＴｉｌｔＨとの関係を示す関数（ＴｉｌｔＨ＝Ａ×Ｔｍ＋Ｂ、Ａ、Ｂは定数）に従って定まる深穴の傾斜角ＴｉｌｔＨを判断し、その判断に従って一次電子のビームのチルト角を調整する。補正値テーブルには、補正値データとして、今までの深穴の傾斜角ＴｉｌｔＨの計測結果（ＴｉｌｔＨ（１）～（Ｎ－１））と、そのときのメンテナンスからの経過時間Ｔｍとが格納されている。この補正値データに従って、上記の関係式が、例えば最小二乗法等を用いて定められる。製造装置のメンテナンスからの経過時間がＴ（Ｎ）となった場合に、この関係式から定まる深穴の傾斜角ＴｉｌｔＨ（Ｎ）に従い、一次電子ビームのチルト角が調整される。なお、関係式は、上記のような一次式であってもよいが、それ以外の式であってもよい。

【0087】

［第９の実施の形態］
次に、図１８～図２０を参照して、第９の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する。装置の全体構成、及び基本動作は前述の実施の形態と同様で良く、その重複した説明は省略する。この第９の実施の形態は、ウェハ１０８の加工に使用された製造装置毎に記憶される補正値テーブル、及び荷電粒子線装置毎の補正値テーブルの両方を用いて、レシピ実行時のビームチルト角を補正するものであり、この点において前述の実施の形態と異なっている。なお、製造装置毎の補正値テーブル、荷電粒子線装置毎の補正値テーブルを用いて、ビームチルト角を補正することに代えて、又はそれに加えて、焦点高さの補正やＡＢＣＣの補正を実行することも可能である。

【0088】

ウェハ１０８に深穴や深溝の加工を行う場合においては、前述したように、製造装置毎にウェハ１０８の面内での深穴の傾斜角の分布に違いが生じることがある。このため、第７の実施の形態では、各レシピにおいて、異なる製造装置Ｄ，Ｅ毎に一次電子のビームチルト角（Ｔｉｌｔ＿Ｘ、Ｔｉｌｔ＿Ｙ）の調整結果を補正値テーブルの一部として記憶する（図１４参照）。通常、静電チャック１０９がウェハ１０８の反りに与える影響は、製造装置の加工におけるパターン傾斜に比べて小さいと考えられる。しかしながら、高精度な測定が要求される場合には、静電チャック１０９の影響が無視できなくなる。このため、この第９の実施の形態では、製造装置毎の補正値テーブルに加え、図１８に示すような計測装置（荷電粒子線装置）起因の補正値テーブルを記憶装置１２０に記憶させ、２通りの補正値テーブルに基づき、ビームチルト角の補正を実行する。レシピを実行した場合の、各測定点におけるビームチルト角の補正量（Ｔｉｌｔ＿ｘ、Ｔｉｌｔ＿Ｙ）は、図１９に示すように、製造装置毎の補正量（ＴＸ‐Ａ、ＴＹ－Ａ）と、計測装置（荷電粒子線装置）毎の補正量（ＴＸ－Ｚ、ＴＹ－Ｚ）とを合算した値となる。

【0089】

図２０のフローチャートを参照して、第９の実施の形態の荷電粒子線装置における一次電子ビームのチルト角の補正手順を説明する。レシピの実行が開始されると、該当レシピに対応する、当該荷電粒子線装置毎の補正値が記憶装置１２０中に存在するか否かが確認され（ステップＳ７０１）、補正値がなければ（Ｎｏ）、レシピに設定された標準のビームチルト角に一次電子ビームのチルト角が調整される（ステップＳ７０２）。

【0090】

一方、該当レシピに対応する当該荷電粒子線装置毎の補正値が記憶装置１２０中に存在すると判断がされた場合には（Ｙｅｓ）、更にステップＳ７０３において、ウェハ１０８が加工された製造装置に対応する補正値が記憶装置１２０中に存在するか否かが判断される。そのような補正値が存在すると判断される場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ７０６に移行し、当該製造装置毎の補正値に、当該荷電粒子線装置毎の補正量を加算した値を補正値として使用して一次電子ビームのチルト角の補正を実行する（ステップＳ７０６）。一方、当該製造装置に対応する補正値が記憶装置１２０中に存在しないと判断される場合には、全製造装置のチルト角の補正値の平均値を演算し、この平均値と、荷電粒子線装置毎のチルト角の補正値とを加算した値を補正値とする（ステップＳ７０７）。そして、レシピに従って得られたウェハ１０８の深穴の傾斜角の測定値から、荷電粒子線装置毎の補正量を減算した値に従って、記憶装置１２０に記憶されている製造装置毎の補正値テーブルを更新する（ステップＳ７０８）。

【0091】

以上説明したように、この第９の実施の形態によれば、製造装置毎の補正値テーブルと、荷電粒子線装置毎の補正値テーブルとの両方を一次電子ビームのチルト角の調整に用いることができるので、製造装置毎のバラつきを吸収することが出来る。

【0092】

以上、本開示の種々の実施形態を説明したが、本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0093】

１０１…撮像装置、 １０２…電子源、 １０３…収束レンズ、 １０３…収束レンズ、 １０４…偏向コイル、 １０５…対物レンズ、 １０６、１０７…検出器、 １０８…ウェハ、 １０９…静電チャック、 １１０…ステージ可動部、 １１１…高電圧電源、 １１２…収束レンズ制御部、 １１３…画像演算部、 １１４…偏向コイル制御部、 １１５…焦点高さ制御部、 １１６…ステージ制御部、 １１８…制御部、 １１９…入出力部、 １２０…記憶装置、 １２１…光源、 １２２…高さセンサ、 １２３、１２４…温度センサ、 １２５…Ａ／Ｄ変換器、 １２６…傾斜制御コイル、 １２７…傾斜制御部、 ２００…データステーション、 ６０１…深穴、 ６０２…一次電子ビーム、 ６１１、６１２、６１３…深穴。

【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15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【手続補正書】

【提出日】2023-05-16

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0009】

【図1】第１の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図2】記憶装置１２０に記憶される補正値テーブルの一例を示す。

【図3】第１の実施の形態の荷電粒子線装置における補正値テーブルの補正値の取得・及び補正値の反映のための動作を説明するフローチャートである。

【図4】第１の実施の形態の荷電粒子線装置における補正値テーブルの補正値の取得・及び補正値の反映のための動作を説明するフローチャートである。

【図5】第１の実施の形態の荷電粒子線装置における補正値テーブルの補正値の取得・及び補正値の反映のための動作を説明する概略図である。

【図6】第１の実施の形態の荷電粒子線装置における補正値テーブルの補正値の取得・及び補正値の反映のための動作を説明するフローチャートである。

【図7】第２の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図8】第２の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図9】第６の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図10】第７の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図11】第７の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図12】第７の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図13】第７の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図14】第７の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図15】第７の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置の動作を説明するフローチャートである。

【図16】第７の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置の動作を説明するフローチャートである。

【図17】第８の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図18】第９の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図19】第９の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置を説明する概略図である。

【図20】第９の実施の形態の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた荷電粒子線装置の 動作を説明するフローチャートである。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0025】

図４のフローチャートを参照して、補正値テーブル取得フロー（ステップＳ３０３）の詳細を説明する。ここでは、補正値（ΔＯＢＪ（ｉ））を算出するために必要な処理について説明する。以降の説明において、レシピに登録された測定点の数をｎ点とし、説明に使用する変数ｉ（＝１、２、３…、ｎ）は、レシピ内の任意の測定点の順番を示す。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0028】

次に、ｉ番目の測定点の測定が終了する時刻Ｔ（ｉ）のデータを取得する（ステップＳ４０３）。そして、１番目の測定点の測定が終了してからｉ番目の測定点の測定が終了するまでの経過時間ΔＴ（ｉ）（＝Ｔ（ｉ）－Ｔ（１））を計測する。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0037】

図５の下段の図に示すように、ｉ番目の測定点では、ベアウェハ高さ情報Ｚｍａｐの反映により静電チャック１０９に起因する高さ変化が補正されて焦点高さＺ（ｉ）が得られるが、ウェハ１０８に起因する高さ変化は補正されずに残る。これは、オートフォーカス動作が実行されることにより補正され、焦点高さＯＢＪ（ｉ）が得られ、調整値ΔＯＢＪ（ｉ）が計算される。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0040】

続いて、ｉ番目の測定点の測定が終了する時刻Ｔ’（ｉ）のデータを取得する（ステップＳ６０３）。経過時間Ｔ’（ｉ）は、通常、ステップＳ４０３で取得した経過時間Ｔ（ｉ）とすることができる。そして、１番目の測定点の測定が終了してからｉ番目の測定点の測定が終了するまでの経過時間ΔＴ’（ｉ）（＝Ｔ’（ｉ）－Ｔ’（１））を計測する。

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0047】

この第２の実施の形態では、補正値テーブルを更新可能に制御部１１８が構成されている。具体的には、第１の実施の形態と同様にして補正値の反映フロー（図６）を実行した後、調整値ΔＯＢＪ（ｉ）を反映後の焦点高さＯＢＪ＿ｘ（ｉ）と、高速オートフォーカス動作実行後の焦点高さＯＢＪ’（ｉ）の差分を誤差Ｅ（ｉ）（＝ＯＢＪ’（ｉ）－ＯＢＪ＿ｘ（ｉ））として算出する（換言すれば、高速オートフォーカスによるフォーカス調整前後での焦点高さの差分（＝ＯＢＪ’（ｉ）－ＯＢＪ＿ｘ（ｉ））を、調整値ΔＯＢＪ（ｉ）の誤差として算出する）。そして、図７に示すように、この誤差Ｅ（ｉ）をディスプレイ等において表示する。例えば、図７に示すように、ウェハ１０８における複数の測定点の位置を示すグラフィック表示と、その複数の測定点の各々におけるドット表示により、誤差Ｅ（ｉ）を表示することができる。誤差Ｅ（ｉ）の大きさは、図７のように色分けされたドットにより表示することができる。これに替えて、数値やドットの形状の違いにより誤差Ｅ（ｉ）を表示することも可能である。この図７の画面の表示のように、誤差Ｅ（ｉ）を測定点毎に表示することで、誤差Ｅ（ｉ）の分布を確認することができる。

【手続補正7】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0059】

経過時間Ｔ（ｉ）が複数の測定の間で略同一するのであれば、第１の実施の形態のように、固定の調整値ΔＯＢＪ（ｉ）で十分に補正がなされる。しかし、経過時間Ｔ（ｉ）は、オートフォーカスのリトライ回数や計測エラー回数などによって複数の測定間で異なる。このため、固定の調整値ΔＯＢＪ（ｉ）を複数の測定間で用いる場合、高速オートフォーカスの実行が不可能になり、測定の失敗に繋がる虞がある。そこで、調整値ΔＯＢＪ（ｉ）を取得した際の経過時間Ｔ（ｉ）と、調整値ΔＯＢＪ（ｉ）を反映させる際の経過時間ΔＴ’（ｉ）との差分を入力とする関数Ｆ（Ｔ）を用いて、経過時間による高さ変化の修正項ΔＺ＿Ｔ（ｉ）を以下の［数２］のように算出する。算出した修正項ΔＺ＿Ｔ（ｉ）は、ステップＳ６０６の調整値ΔＯＢＪ（ｉ）の反映時において、調整値ΔＯＢＪ（ｉ）に加えて焦点高さに反映され得る。

【手続補正8】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0061】

経過時間Ｔ（ｉ）の違いによる温度変化と同様に、ウェハ１０８や静電チャック１０９は温度によって反りの状態が変化するため、反りを補正する必要がある。そこで、各測定点の処理中に取得しているウェハ温度Ｗ（ｉ）を用いて、高さ変化を把握する必要がある。ウェハ１０８の中心の座標（Ｘ０、Ｙ０）、測定点の座標（Ｘ、Ｙ）、ウェハ温度Ｗ（ｉ）を入力とする関数Ｇ（Ｘ、Ｙ、Ｗ、Ｘ０、Ｙ０）を用いて、ウェハ１０８の温度による高さ変化の修正項ΔＺ＿Ｗ（ｉ）を算出する。

【手続補正9】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0070】

ビームチルト角の補正についても同様である。温度変化によるウェハ１０８の反りや、測定点の位置の相違によって、最適な入射一次電子のビームチルト角が決まる。ウェハ１０８のウェハ温度Ｗ’（ｉ）、測定点の座標（Ｘ、Ｙ）、及びウェハ１０８の中心の座標（Ｘ０、Ｙ０）を入力とする関数Ｈ（Ｘ、Ｙ、Ｗ、Ｘ０、Ｙ０）を用いて、基準角度からのビームチルト角調整量ΔＴｉｌｔ（ｉ）を算出することができる。算出した最適ビームチルト角調整量ΔＴｉｌｔ（ｉ）は、例えば図６のステップＳ６０２におけるＡＢＣＣ実行時において反映させることができる。

【手続補正10】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0072】

ＡＢＣＣ調整結果やビームチルト角の算出には、ディープラーニングや機械学習等の手法によるＡＩが用いられてもよい。また、ＡＢＣＣ調整結果やビームチルト角は、他の方法で算出された調整結果を記憶してもよい。また、補正値テーブルが複数ある場合、第３の実施形態で説明した複数の調整値ΔＯＢＪの算術平均と同様に、ＡＢＣＣやビームチルト角についても算術平均により算出することが可能である。

【手続補正11】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0093】

１０１…撮像装置、 １０２…電子源、 １０３…収束レンズ、 １０４…偏向コイル、 １０５…対物レンズ、 １０６、１０７…検出器、 １０８…ウェハ、 １０９…静電チャック、 １１０…ステージ可動部、 １１１…高電圧電源、 １１２…収束レンズ制御部、 １１３…画像演算部、 １１４…偏向コイル制御部、 １１５…焦点高さ制御部、 １１６…ステージ制御部、 １１８…制御部、 １１９…入出力部、 １２０…記憶装置、 １２１…光源、 １２２…高さセンサ、 １２３、１２４…温度センサ、 １２５…Ａ／Ｄ変換器、 １２６…傾斜制御コイル、 １２７…傾斜制御部、 ２００…データステーション、 ６０１…深穴、 ６０２…一次電子ビーム、 ６１１、６１２、６１３…深穴。

【手続補正12】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図4】