特許 7449198 荷電粒子ビーム装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-05

(45)【発行日】2024-03-13

(54)【発明の名称】荷電粒子ビーム装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/28 20060101AFI20240306BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20240306BHJP

   H01J 37/20 20060101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

H01J37/28 B

H01L21/68 R

H01J37/20 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020139062

(22)【出願日】2020-08-20

(65)【公開番号】P2022035026

(43)【公開日】2022-03-04

【審査請求日】2023-02-28

(73)【特許権者】

【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】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】門井 涼

(72)【発明者】

【氏名】李 ウェン

(72)【発明者】

【氏名】石垣 直也

【審査官】鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２４３９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２２４２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３３０２２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／２８

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｊ ３７／２０

Ｇ０１Ｎ ２３／２２０４

Ｈ０２Ｎ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査対象物を吸着する静電チャックと、
前記静電チャックに供給する電圧を生成する第１電圧生成部と、
前記検査対象物に関する状態を判別する第１状態判別部と、
を備え、
前記第１状態判別部は、
前記静電チャックが、正常に前記検査対象物を吸着した時に、前記第１電圧生成部を流れる静電チャック電流の時系列変化を模擬する、第１電流波形模擬部と、
前記第１電流波形模擬部により生成される模擬電流の時系列変化と、前記第１電圧生成部を流れる静電チャック電流の時系列変化との間の差分の積分値を取得する第１差分積分部と、
前記差分の積分値に基づいて、吸着時における前記検査対象物の状態と、前記検査対象物の形状的特徴とを判別する、第１判定部と、
を備える、荷電粒子ビーム装置。

【請求項2】

請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
前記検査対象物の形状的特徴を表示またはログ出力する表示部を、さらに備える、荷電粒子ビーム装置。

【請求項3】

請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
前記第１電流波形模擬部は、ＣＲ微分回路またはＲＬ微分回路を備え、前記模擬電流の時系列変化は、前記ＣＲ微分回路またはＲＬ微分回路によって生成され、
前記第１差分積分部は、ＲＣ積分回路またはＬＲ積分回路を備え、前記差分の積分値は、前記ＲＣ積分回路またはＬＲ積分回路によって生成される、荷電粒子ビーム装置。

【請求項4】

請求項３に記載の荷電粒子ビーム装置において、
前記差分の積分値は、一定時間ごとに取得される、荷電粒子ビーム装置。

【請求項5】

請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
前記第１電流波形模擬部および前記第１差分積分部は、デジタル回路によって構成されている、荷電粒子ビーム装置。

【請求項6】

請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
前記第１電圧生成部が生成する電圧の極性とは異なる極性の電圧を生成し、前記静電チャックに供給する第２電圧生成部と、
前記検査対象物に関する状態を判別する第２状態判別部と、
を、さらに備え、
前記第２状態判別部は、
前記静電チャックが、正常に前記検査対象物を吸着した時に、前記第２電圧生成部を流れる静電チャック電流の時系列変化を模擬する、第２電流波形模擬部と、
前記第２電流波形模擬部により生成される模擬電流の時系列変化と、前記第２電圧生成部を流れる静電チャック電流の時系列変化との間の差分の積分値を取得する第２差分積分部と、
前記差分の積分値に基づいて、吸着時における前記検査対象物の状態と、前記検査対象物の形状的特徴とを判別する、第２判定部と、
を備える、荷電粒子ビーム装置。

【請求項7】

請求項６に記載の荷電粒子ビーム装置において、
前記検査対象物は、半導体ウェハである、荷電粒子ビーム装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、荷電粒子ビーム装置に関し、特に対象物を吸着（チャック）する静電チャックを備えた荷電粒子ビーム装置に関する。

【背景技術】

【0002】

静電チャックを備えた装置は、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１では、静電チャックを備えた装置として、真空処理装置が示され、静電チャックは静電チャックプレートとして述べられている。

【0003】

特許文献１では、予め、静電チャックプレート上に基板を配置しない状態で、静電チャックプレートに電圧を印加し、その際に流れた第一のパルス電流の値と、静電チャックプレート上に正常な状態で基板を配置し、静電チャックプレートに電圧を印加し、吸着を開始したときに流れた第二のパルス電流の値を測定する。測定で求めた第一のパルス電流の値と第二のパルス電流の値の差を基準電流値とする。実際に処理においては、静電チャックプレートに電圧を印加し、吸着を開始したときに流れた第三のパルス電流の値を測定し、第三のパルス電流の値と第一のパルス電流の値の差を測定電流値とし、測定電流値と基準電流値とから、基板が正常に吸着されたか否かを判断することが、特許文献１には記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第４００９００９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

荷電粒子ビーム装置は、対象物の測定や加工に用いられるが、対象物の状態により、測定や加工の精度が変化する。例えば対象物の状態が異常であると、精度は悪化する。異常の種類としては、例えば対象物の歪み（例えば対象物の反り等）、対象物を吸着した静電チャックと対象物との間に異物が挟み込まれる異物かみこみ、対象物の主面に酸化膜が形成されること等がある。

【0006】

このことから、測定や加工の精度を向上させるためには、予め対象物の状態を判別し、状態に応じた測定や加工を行うことが望ましい。

【0007】

なお、特許文献１では、対象物の状態は考慮されていない。

【0008】

本発明の目的は、測定や加工の精度を向上させることが可能な荷電粒子ビーム装置を提供することにある。

【0009】

本発明の他の目的と新規な特徴は、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。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本願において開示される実施の形態のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

【0011】

すなわち、荷電粒子ビーム装置は、検査対象物を吸着する静電チャックと、静電チャックに供給する電圧を生成する第１電圧生成部と、検査対象物に関する状態を判別する第１状態判別部とを備えている。ここで、第１状態判別部は、静電チャックが、正常に検査対象物を吸着した時に、第１電圧生成部を流れる静電チャック電流の時系列変化を模擬する、第１電流波形模擬部と、第１電流波形模擬部により生成される模擬電流の時系列変化と、第１電圧生成部を流れる静電チャック電流の時系列変化との間の差分の積分値を取得する第１差分積分部と、差分の積分値に基づいて、吸着時における検査対象物の状態と、検査対象物の形状的特徴とを判別する、第１判定部とを備えている。

【発明の効果】

【0012】

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すると、測定や加工の精度を向上させることが可能な荷電粒子ビーム装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の全体的な構成を示すブロック図である。

【図2】実施の形態１に係る高電圧発生装置の構成を示す回路図である。

【図3】（Ａ）から（Ｃ）は、実施の形態１に係る計測信号と模擬信号の時系列変化を示す波形図である。

【図4】実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の動作を示すフローチャート図である。

【図5】実施の形態１に係るエッジ電界調整を説明するための図である。

【図6】実施の形態１の変形例１に係る高電圧発生装置の構成を示す回路図である。

【図7】実施の形態１の変形例２に係る高電圧発生装置の構成を示す回路図である。

【図8】（Ａ）および（Ｂ）は、実施の形態１の変形例２に係る高電圧発生装置の動作を説明するための図である。

【図9】実施の形態２に係る荷電粒子ビーム装置の構成を示す回路図である。

【図10】実施の形態２に係る高電圧発生装置および負高電圧発生装置を説明するための図である。

【図11】対象物に関する状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施の形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0015】

以下の説明では、荷電粒子ビーム装置の対象物（試料）として、半導体ウェハを例にし、荷電粒子ビーム装置として、半導体ウェハを検査する半導体検査装置を例として説明するが、これに限定されるものではない。

【0016】

（実施の形態１）
＜荷電粒子ビーム装置の全体構成、対象物に関する状態＞
図１は、実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の全体的な構成を示すブロック図である。荷電粒子ビーム装置は、複数の機能ブロックを備えているが、図１には説明に必要な機能ブロックのみが描かれている。同図において、１は荷電粒子ビーム装置を示している。荷電粒子ビーム装置１は、荷電粒子源２、表示部５、高電圧発生装置１０および静電チャック１１＿２１を備えている。また、図１において、４は対象物を示しており、図１には、対象物４が荷電粒子ビーム装置１に固定された状態が示されている。

【0017】

荷電粒子ビーム装置１においては、荷電粒子源２から荷電粒子ビーム３が出力される。出力された荷電粒子ビーム３は、照射対象である対象物４に照射される。静電チャック１１＿２１は、高電圧発生装置１０からの高電圧を静電気源として、静電気力を発生し、対象物４である試料を静電気力によって吸着し、静電チャック１１＿２１上に固定する。表示部５は、高電圧発生装置１０に接続され、高電圧発生装置１０からの情報に基づいて、アラート表示やログ出力を行う。

【0018】

ここでは、荷電粒子ビーム装置１として、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用い、対象物（試料）４として、前記したように半導体ウェハを用いた場合を例として説明するが、勿論これに限定されるものではない。

【0019】

次に、対象物４に関する状態を、図面を用いて説明しておく。図１１は、対象物に関する状態を示す図である。図１１には、対象物４が正常に静電チャック１１＿２１に吸着された時の状態（正常時）と、対象物４が正常に静電チャック１１＿２１に吸着されていない時の状態（異常時）とが描かれている。

【0020】

静電チャック１１＿２１は、吸着時に正極性の高電圧が供給される＋電極（正極性電極）１１ｐと、吸着時に負極性の高電圧が供給される－電極（逆極性電極）２１ｐと、＋電極１１ｐおよび－電極２１ｐ上に配置された絶縁体とを備えている。

【0021】

正常時においては、吸着により、対象物４の主面が絶縁体と密着するように吸着される。これにより、荷電粒子源２と対象物４との間の距離は、ほぼ均等になる。

【0022】

これに対して、異物かみこみ時として示されているように、異物ＤＳＴが、対象物４と絶縁体との間に挟み込まれると、異物ＤＳＴが挟み込まれている部分において、荷電粒子源２と対象物４との間の距離が変わり、測定や加工の精度が低下することになる。また、対象物４が、歪み（反り）時として示されているように、変形している（形状的特徴）と、対象物４の中心部と周辺部とで、荷電粒子源２との間の距離が変わり、測定や加工の精度が低下することになる。

【0023】

実施の形態１によれば、高電圧発生装置１０によって、どのような状態の異常が発生しているのかを判別することが可能となる。次に、高電圧発生装置１０を、図面を用いて説明する。

【0024】

＜高電圧発生装置＞
図２は、実施の形態１に係る高電圧発生装置の構成を示す回路図である。図２では、１１および２１が静電チャック１１＿２１を示している。すなわち、静電チャック１１＿２１が、２個の直列接続されたコンデンサにより構成された等価回路として描かれている。ここで、コンデンサの電極１１ｐは、図１１で示した＋電極１１ｐを示し、コンデンサの電極２１ｐは、図１１で示した－電極２１ｐを示している。

【0025】

高電圧発生装置１０は、正極性の電圧生成部（第１電圧生成部）１００と、状態判別部（第１状態判別部）１１０と、負極性（逆極性）の電圧生成部３００と、出力電圧制御部１２０とを備えている。

【0026】

正極性の電圧生成部１００は、電流計側部１０１と、出力抵抗１０２と、電圧源１０３とを備えている。電圧源１０３の正極は、電流計側部１０１および出力抵抗１０２を介して、静電チャック１１＿２１の＋電極１１ｐに接続され、電圧源１０３の負極は、接地電圧Ｖｓに接続されている。電圧源１０３は、出力電圧制御部１２０によって制御される。対象物４を静電チャック１１＿２１に吸着させるとき、出力電圧制御部１２０によって、電圧源１０３は正極性の高電圧を電流計測部１０１および出力抵抗１０２を介して、静電チャックの＋電極１１ｐに供給するように制御される。これにより、電流計側部１０１および出力抵抗１０２には、対象物４を吸着させるような電流（静電チャック電流）Ｉ１００が流れる。すなわち、静電チャック１１＿２１によって、対象物４を吸着するとき、電圧生成部１００を静電チャック電流Ｉ１００が流れることになる。電流計測部１０１は、この静電チャック電流Ｉ１００を計測し、静電チャック電流Ｉ１００に応じた値の計測信号（計測電流）ＤＴ１００を形成する。すなわち、静電チャック電流Ｉ１００が、時間の経過に伴って時系列的に変化すると、計測信号ＤＴ１００の値も、静電チャック電流Ｉ１００の時系列変化に応じて、時系列変化する。なお、出力抵抗１０２は、電流制限用の抵抗である。

【0027】

状態判別部１１０は、電流波形模擬部（第１電流波形模擬部）１１１と、差分出力部（第１差分出力部）１１５と、差分積分部（第１差分積分部）１１６と、差分判別部（第１判定部）１１９とを備えている。

【0028】

電流波形模擬部１１１は、電圧源１１２と、コンデンサ１１３と、抵抗１１４とを備えている。電圧源１１２の負極は、接地電圧Ｖｓに接続され、正極は、コンデンサ１１３および抵抗１１４を介して、接地電圧Ｖｓに接続されている。コンデンサ１１３と抵抗１１４とを接続する接続ノードｎ１１１が、電流波形模擬部１１１の出力となり、模擬信号（模擬電流）ＤＴ１１１を出力する。

【0029】

電圧源１１２は、電圧源１０３と連動するように出力電圧制御部１２０によって制御される。すなわち、電圧源１０３が正極性の高電圧を出力するとき、電圧源１１２も実質的に同時に電圧を出力するように、電圧源１１２は出力電圧制御部１２０によって制御される。電圧源１０３は、対象物４を吸着するために用いられるため、高電圧を出力するが、電圧源１１２は、対象物４を吸着するのに用いられないため、電圧源１０３が出力する電圧よりも低い電圧（絶対値の小さい電圧）を出力する。電圧源１１２からの電圧がコンデンサ１１３を介して抵抗１１４に供給され、コンデンサ１１３と抵抗１１４との間の接続ノードｎ１１１が出力となるため、コンデンサ１１３と抵抗１１４とによって、ＣＲ微分回路が構成されていることになる。なお、この微分回路はコンデンサ１１３を抵抗、抵抗１１４をコイルとして構成してもよい。すなわち、微分回路としてＲＬ微分回路を用いてもよい。

【0030】

電流波形模擬部１１１は、静電チャック１１＿２１が、対象物４を正常に吸着したときの静電チャック電流Ｉ１００を模擬する。より具体的に述べると、静電チャック電流Ｉ１００の時系列変化に応じて時系列に変化をする計測信号ＤＴ１００を模擬する模擬信号ＤＴ１１１を形成するように、ＣＲ微分回路の定数（コンデンサ１１３および抵抗１１４の値）が設定されている。

【0031】

計測信号ＤＴ１００と模擬信号ＤＴ１１１は、差分出力部１１５に供給される。この差分出力部１１５は、計測信号ＤＴ１００と模擬信号ＤＴ１１１の差分を出力する。すなわち、計測信号ＤＴ１００の時系列変化と模擬信号ＤＴ１１１の時系列変化の差分が、時系列的に、差分出力部１１５から出力されることになる。

【0032】

差分出力部１１５の出力は、抵抗１１７とコンデンサ１１８を備えた差分積分部１１６に供給される。ここで、抵抗１１７とコンデンサ１１８は、この順番で、差分出力部１１５の出力と接地電圧Ｖｓとの間で直列的に接続され、抵抗１１７とコンデンサ１１８とを接続する接続ノードｎ１１６が、差分積分部１１６の出力となっている。すなわち、抵抗１１７とコンデンサ１１８によって、ＲＣ積分回路が構成されている。その結果、差分出力部１１５から出力された値は、差分積分部１１６によって、時間的に積分され、積分された値が、差分積分部１１６から、差分判別部１１９に供給される。差分判別部１１９は、差分積分部１１６から供給される時系列的に変化する値を基にして、対象物４の状態を判別する。差分判別部１１９によって判別された状態は、表示部５によって例えばアラートとして表示される。また、判別された状態によって、荷電粒子ビーム装置１の状態が調整される。なお、抵抗１１７とコンデンサ１１８による積分回路部分は、抵抗１１７をコイル、コンデンサ１１８を抵抗としたＬＲ積分回路で構成してもよい。

【0033】

図２において、負極性の電圧生成部３００は、電圧源３０３と出力抵抗３０２とを備えている。電圧源３０３の正極は、接地電圧Ｖｓに接続され、負極は出力抵抗３０２を介して静電チャック１１＿２１の－電極２１ｐに接続されている。電圧源３０３も、出力電圧制御部１２０によって、電圧源１０３および１１２と連動するように制御される。すなわち、電圧源１０３が正極性の高電圧を＋電極１１ｐに出力するとき、実質的に同時に電圧源３０３が負極性の高電圧を－電極２１ｐへ出力するように、電圧源３０３は、出力電圧制御部１２０によって制御される。なお、出力抵抗３０２は、電流制限用の抵抗である。

【0034】

＜計測信号ＤＴ１００と模擬信号ＤＴ１１１＞
次に、計測信号ＤＴ１００と模擬信号ＤＴ１１１について、図面を用いて説明する。計測信号ＤＴ１００は、静電チャック電流Ｉ１００の時系列変化に応じて変化するため、計測信号ＤＴ１００は、静電チャック電流Ｉ１００の時系列変化を示していると見なすことができる。

【0035】

図３は、実施の形態１に係る計測信号（電流計測部１０１の出力）と模擬信号（電流波形模擬部１１１の出力）の時系列変化を示す波形図である。ここで、図３（Ａ）には、正常時の波形が示され、図３（Ｂ）には、異物かみこみ時の波形が示され、図３（Ｃ）には、歪み時の波形が示されている。ここで、正常時、異物かみこみ時および歪み時における対象物の状態は、一例が先に説明した図１１に描かれている。図３（Ａ）～図３（Ｃ）には、各状態における計測信号ＤＴ１００、模擬信号ＤＴ１１１および差分積分部１１６の出力波形が示されている。

【0036】

計測信号ＤＴ１００の時系列変化は、対象物４の状態に応じて変わる。これに対して、模擬信号ＤＴ１１１は、対象物４の状態に依存せずに、正常時の時系列変化を維持する。

【0037】

図３（Ａ）に示す正常時では、時間経過に伴う計測信号ＤＴ１００の時系列変化（波形形状）と模擬信号ＤＴ１１１の時系列変化（波形形状）は、ほぼ等しくなる。差分積分部１１６は、この２つの波形間の差分を微小時間ごとに積分して求めた値を、出力波形として出力する。正常時では、計測信号ＤＴ１００と模擬信号ＤＴ１１１との間の差分がほとんどないため、差分積分部１１６の出力波形は、０に近い値となる。

【0038】

これに対して、異物かみこみ時および歪み時では、差分積分部１１６の出力波形が、異なる形状を示すことになる。

【0039】

先ず、図３（Ｂ）に示す異物かみこみ時では、電圧生成部１００を流れる静電チャック電流Ｉ１００の振幅が、正常時よりも小さくなる。その結果、計測信号ＤＴ１００も、正常時よりも振幅が小さな波形形状となる。このため、差分積分部１１６の出力波形は、時間が経過するごとに振幅が増大する波形形状となる。

【0040】

一方、図３（Ｃ）に示す歪み時では、電圧生成部１００を流れる静電チャック電流Ｉ１００の振幅がピークとなる時刻（ピーク出現時間）が、正常時に比べると遅くなる。このため、差分積分部１１６の出力波形は、最初は振幅が増大していき、その後振幅が減少する波形形状となる。このように、対象物４の状態によって、差分積分部１１６出力波形の特徴が異なっている。

【0041】

そのため、図３に示すような一定の閾値を設定し、差分判別部１１９において差分積分部１１６の出力波形と閾値とを比較することにより、正常時、異物かみこみ時および歪み時の状態を判別することが可能である。すなわち、差分積分部１１６の出力波形が、閾値を超えなければ、正常時の状態であると判定することが可能である。これに対して、差分積分部１１６の出力波形が、閾値を超えた状態を継続している場合、異物かみこみ時の状態であると判定することが可能である。さらに、差分積分部１１６の出力波形が、一度閾値を超え、その後閾値以下に低下する場合には、歪み時の状態であると判定することが可能である。

【0042】

＜動作例＞
図４は、実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の動作を示すフローチャート図である。

【0043】

ステップＳ１０１において、静電チャック動作を開始する。ステップＳ１０２においては、計測信号ＤＴ１００と模擬信号ＤＴ１１１との間の差分を積分する。ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で求められた積分値が、閾値を超えたか否かの判定が実行される。積分値が閾値を超えていないと判定された場合、対象物４である半導体ウェハは正常な状態と判定され、次にステップＳ１０８が実行される。

【0044】

ステップＳ１０８では、荷電粒子ビーム装置１によって、通常の検査・計測処理が実行され、ステップＳ１１０で、静電チャック動作および荷電粒子ビーム装置１を用いた処理が終了する。

【0045】

これに対して、ステップＳ１０３において、積分値が閾値を超えたと判定された場合、次にステップＳ１０４が実行される。ステップＳ１０４では、積分値が閾値を一度超えたままか否かの判定が実行される。積分値が閾値を超えたままの状態の場合、次に、ステップＳ１０５が実行される。ステップＳ１０５では、異物かみこみの状態が発生していると判別する。この場合、異物の存在によって、対象物４である半導体ウェハの一部分が、図１１に示したように、静電チャック１１＿２１の上から浮き上がっているため、荷電粒子源２（図１）との距離が所定のものから変わることになる。そのため、ステップＳ１０５では、半導体ウェハの高さの計測と、半導体ウェハにおける電位分布の計測が行われる。

【0046】

ステップＳ１０５に続くステップＳ１０７において、表示部５（図１）によりアラート表示とログの出力を実行する。この場合、異物かみこみの状態であることと、計測した半導体ウェハの高さおよび電位分布が、例えばアラート表示およびログとして出力される。

【0047】

ステップＳ１０７に続いて、ステップＳ１０９が実行される。ステップＳ１０９においては、ステップＳ１０５で計測された半導体ウェハの高さおよび電位分布に従って、荷電粒子ビーム装置１を調整する処理が実行される。ステップＳ１０５で調整された荷電粒子ビーム装置１により、ステップＳ１０８で検査・計測処理が実行され、ステップＳ１１０で終了する。

【0048】

ステップＳ１０４において、積分値は、閾値を超えたままではなく、時間の経過により閾値以下に低下したと判定された場合、次にステップＳ１０６が実行される。この場合、ステップＳ１０６では、歪みの状態が発生していると判定される。歪みの状態においても、半導体ウェハの一部分が、図１１に示したように、静電チャック１１＿２１の上から浮き上がっているため、ステップＳ１０５と同様に、ステップＳ１０６においても、半導体ウェハの高さが計測される。また、ステップＳ１０６では、後で図５を用いて説明するエッジ電界調整が実行される。

【0049】

ステップＳ１０６の後のステップＳ１０７において、アラート表示およびログ出力が実行される。この場合には、歪みの状態が発生していること、半導体ウェハの高さ、エッジ電界調整の結果等が、例えばアラート表示およびログとして出力される。その後、ステップＳ１０６で計測された結果等に従って、荷電粒子ビーム装置１の調整処理がステップＳ１０９において実行され、ステップＳ１０８において、検査・計測処理が実行され、ステップＳ１１０で終了する。

【0050】

以上の動作により、対象物４である半導体ウェハに異物かみこみや歪みの状態が発生している場合でも、それぞれの状態が判別され、状態に応じた調整が行われ、正常の状態の場合と同様に、検査・計測処理を実行することが可能である。その結果、対象物４が異常な状態になっていても、測定や加工の精度を向上させることが可能である。

【0051】

＜＜エッジ電界調整＞＞
次に、ステップＳ１０６で実行されるエッジ電界調整を説明する。図５は、実施の形態１に係るエッジ電界調整を説明するための図である。図５には、静電チャック１１＿２１において、電極１１ｐに関わる部分が描かれている。電極１１ｐには、図２で説明したように電圧生成部１００から高電圧が供給される。なお、図５では、図１に示した電流計測部１０１は省略されている。図５において、１００３は、静電チャック１１＿２１の絶縁体の周辺部に配置されたエッジ電界調整電極を示し、１００４は、エッジ電界調整電極用電源を示している。エッジ電界調整電極用電源１００４は、電圧源１００１と電流制限用の出力抵抗１００２とによって構成され、電圧源１００１と出力抵抗１００２は、エッジ電界調整電極１００３と接地電圧Ｖｓとの間で直列的に接続されている。なお、出力抵抗を介して電極１１ｐに接続される電圧源１０３の極性と、出力抵抗を介してエッジ電界調整電極１００３に接続される電圧源１００１の極性とは逆になっている。

【0052】

図５では、対象物４である半導体ウェハが、静電チャック１１＿２１に密着するように描かれているが、歪みが発生していると、図１１に示したように、例えば半導体ウェハの端の部分（周辺部）が、静電チャック１１＿２１から浮き上がる。これにより、半導体ウェハの端の部分では、電界に偏りが生じることになる。エッジ電界調整電極用電源１００４からエッジ電界調整電極１００３に電圧を供給することにより、半導体ウェハの端の部分で生じる電界の偏りが一様になるように、電界を制御する。すなわち、ステップＳ１０６では、半導体ウェハの歪みに応じた値となるように、エッジ電界調整電極用電源１００４の出力電圧を制御する。これにより、歪みにより生じる電界の偏りを低減することが可能である。

【0053】

＜変形例１＞
図２では、電流波形模擬部１１１等をアナログ回路で構成する例を示したが、これに限定されるものではない。変形例１においては、デジタル回路により構成された状態判別部が提供される。

【0054】

図６は、実施の形態１の変形例１に係る高電圧発生装置の構成を示す回路図である。図６は、図２と類似している。主な相違点は、状態判別部が変更され、符号が１１０＿１となっている点と、状態判別部の変更に伴って高電圧発生装置の符号が１０＿１となっている点である。

【0055】

状態判別部１１０＿１は、デジタル演算回路によって構成された電流波形模擬部１１１＿１と、デジタル加減算回路によって構成された差分出力部１１５＿１と、デジタル演算回路によって構成された差分積分部１１６＿１と、デジタル回路によって構成された差分判別部１１９とを備えている。

【0056】

電流波形模擬部１１１＿１を構成するデジタル演算回路は、図６に示されている演算を実行する。ここで、Ａは定数を示し、τは時定数を示し、ｔは時間を示している。定数Ａを調整することにより、電流波形模擬部１１１＿１は、正常時の計測信号ＤＴ１００と同様に時系列的に変化する模擬信号ＤＴ１１１を出力する。差分出力部１１５＿１を構成するデジタル加減算回路は、計測信号ＤＴ１００と模擬信号ＤＴ１１１との間で減算を実行し、差分を差分積分部１１６＿１に供給する。差分積分部１１６＿１を構成するデジタル演算回路によって、供給された差分の積分を実行し、その結果を差分判別部１１９＿１に供給する。差分判別部１１９＿１では、予め定められたデジタルの閾値と、積分結果とを比較する。これにより、デジタル回路で構成された状態判別部１１０＿１によっても、対象物４の状態（異物かみこみ、歪み等）を判別し、状態に応じた調整処理を実行して、正常時と同様に、検査・計測処理を実行することが可能である。

【0057】

図６では、電流波形模擬部１１１＿１としてデジタル演算回路を用いる例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、電流波形模擬部１１１＿１をデジタルのメモリによって構成するようにしてもよい。この場合、正常時の計測信号ＤＴ１００と同様な時系列変化をする波形をメモリに格納しておき、計測信号ＤＴ１００と同期して、模擬信号ＤＴ１１１として読み出すようにすればよい。

【0058】

また、図６で述べたデジタル演算等は、プログラムのようなソフトウェアによって実現されるようにしてもよい。この場合、例えばプログラムを実行する１個のプロセッサが、電流波形模擬部１１１＿１、差分出力部１１５＿１、差分積分部１１６＿１および差分判別部１１９＿１として機能する。

【0059】

＜変形例２＞
図２に示した構成では、差分積分部１１６から出力される積分値と閾値との比較は連続時間で行われていた。変形例２においては、一定時間間隔で、積分値と閾値との比較が行われる。

【0060】

図７は、実施の形態１の変形例２に係る高電圧発生装置の構成を示す回路図である。図７は、図２と類似している。図７と図２との主な相違点は、差分積分部１１６が変更され、符号が１１６＿２となっている点と、差分積分部１１６＿２の変更に伴って、状態判別部の符号が１１０＿２となり、高電圧発生装置の符号が１０＿２となっている点である。

【0061】

変形例２に係る差分積分部１１６＿２には、接続ノードｎ１１６と接地電圧Ｖｓとの間にリセット用のスイッチ１２１が追加されている。このスイッチ１２１を一定時間ごとにオン状態とすることにより、差分積分部１１６＿２の出力を一定時間ごとに区切り、一定時間ごとに閾値と比較することが可能となる。

【0062】

図８は、実施の形態１の変形例２に係る高電圧発生装置の動作を説明するための図である。ここで、図８（Ａ）は、異物かみこみ時の動作を示し、図８（Ｂ）は、歪み時の動作を示している。

【0063】

図８において、ｔｒは、スイッチ１２１をオン状態にして、リセットするタイミング（リセットタイミング）を示している。リセットタイミングｔｒで、スイッチ１２１をオン状態にすることにより、コンデンサ１１８の電荷が放電または充電されるため、接続ノードｎ１１６の電圧、すなわち差分積分部１１６＿２の出力は、０にリセットされる。スイッチ１２１がオフ状態に変化すると、差分出力部１１５からの出力に従って、差分積分部１１６＿２は、０から再び積分を開始し、その出力が変化することになる。

【0064】

差分判別部１１９は、リセットタイミングｔｒで区切られた時間ごとに、閾値と比較を行う。

【0065】

図８（Ａ）に示す異物かみこみ時の場合、計測信号ＤＴ１００と模擬信号ＤＴ１１１の振幅が、時系列変化において、逆転しない。すなわち、図８（Ａ）では、時間が経過しても、模擬信号ＤＴ１１１の振幅が、計測信号ＤＴ１００の振幅よりも大きくなっている。そのため、差分積分部１１６＿２の出力は、リセットタイミングｔｒで、０にリセットされた後、常に＋側（一方側）にしか変化しないと言う特徴がある。

【0066】

これに対して、図８（Ｂ）に示す歪みの時の場合、計測信号ＤＴ１００と模擬信号ＤＴ１１１の振幅が、時系列変化において、逆転する。そのため、差分積分部１１６＿２の出力は、リセットタイミングｔｒで、０にリセットされ、＋側（一方側）に変化した後、次のリセットタイミングｔｒで、０にリセットされた後は、－側（他方側）に変化すると言う特徴がある。これらの特徴により、差分判別部１１９は、供給された積分値が１回以上＋閾値を超え、－閾値を１回も超えない場合は、異物かみこみが発生していると判断する。一方、積分値が１回以上＋閾値を超え、その後１回以上－閾値を超える場合は歪みが発生していると、差分判別部１１９は判断する。

【0067】

このように、変形例２によれば、２個の閾値を用いて、より確実に対象物４の状態を判断することが可能である。

【0068】

（実施の形態２）
図９は、実施の形態２に係る荷電粒子ビーム装置の構成を示す回路図である。実施の形態２に係る荷電粒子ビーム装置は、実施の形態１で説明した高電圧発生装置１０に加えて負極性の高電圧を発生する負高電圧発生装置２０を備えている。

【0069】

負高電圧発生装置２０の構成は、高電圧発生装置１０と類似している。すなわち、負高電圧発生装置２０は、電圧生成部１００に相当し、電圧源２０３、電流計側部２０１および出力抵抗２０２を備える電圧生成部（第２電圧生成部）２００と、状態判別部１１０に相当する状態判別部（第２状態判別部）２１０と、出力電圧制御部１２０に相当する出力電圧制御部２２０を備えている。

【0070】

ここで、状態判別部２１０は、電流波形模擬部１１１に相当し、電圧源２１２、コンデンサ２１３および抵抗２１４を備えた電流波形模擬部（第２電流波形模擬部）２１１と、差分出力部１１５に相当する差分出力部（第２差分出力部）２１５とを備えている。さらに、状態判別部２１０は、差分積分部１１６に相当し、抵抗２１７およびコンデンサ２１８を備えた差分積分部（第２差分積分部）２１６と、差分判別部１１９に相当する差分判別部（第２差分判別部）２１９とを備えている。また、負高電圧発生装置２０のからの負極性の高電圧は、負極性の電圧生成部３００（図２）の代わりに、静電チャック１１＿２１の－電極２１ｐに供給される。なお、高電圧発生装置１０と負高電圧発生装置２０によって、静電チャック１１＿２１に正負の高電圧を供給する高電圧発生装置が構成されていると見なしてもよい。

【0071】

高電圧発生装置１０と負高電圧発生装置２０との主な相違点は、電圧源２０３および２１２の極性が、電圧源１０３および１１２と逆になっていることである。すなわち、電圧源２０３の負極が、電流計側部２０１を介して－電極２１ｐに接続され、電圧源２１２の負極が、コンデンサ２１３を介して接続ノードｎ１１１に相当する接続ノードｎ２１１に接続されている。

【0072】

高電圧発生装置１０における模擬信号ＤＴ１１１と同様に、負高電圧発生装置２０における模擬信号ＤＴ２１１は、正常時の計測信号ＤＴ２００と正負反転した形で同様な時系列変化をする。

【0073】

図１０は、実施の形態２に係る高電圧発生装置および負高電圧発生装置を説明するための図である。図１０には、対象物４である半導体ウェハの裏面に意図しない膜が形成されている場合が示されている。ここで、裏面とは、静電チャック１１＿２１の絶縁体に接する半導体ウェハの主面を示している。この場合、図１０に示すように、正電圧を出力する高電圧発生装置１０と負電圧を出力する負高電圧発生装置２０で電流波形のピーク出現タイミングが異なる。すなわち、模擬信号ＤＴ１１１と計測信号ＤＴ１００は、ほぼ等しくなるため、閾値を超えるようなピークは発生しない。これに対して、模擬信号ＤＴ２１１と計測信号ＤＴ２００との間では、ピークの発生するタイミングが異なっている。

【0074】

これにより、実施の形態１の述べた対象物４の状態に加えて、裏面に膜が形成されている状態も判別することが可能である。

【0075】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態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変更可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0076】

１ 荷電粒子ビーム装置
２ 荷電粒子源
３ 荷電粒子ビーム
４ 対象物
５ 表示部
１０ 高電圧発生装置
１１＿２１ 静電チャック
１００、３００ 電圧生成部
１０１ 電流計測部
１０２ 出力抵抗
１１０ 状態判別部
１１１ 電流波形模擬部
１１５ 差分出力部
１１６ 差分積分部
１１９ 差分判別部
１２０ 出力電圧制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】