JPS61502486A - 精密ｓｅｍ測定のための方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 精密ＳＥＭ測定のための方法と装置 ［技術分野］ 本発明は、装置の視野の中にある対象物を、そのような対染物の見掛は上の大き ざを変えることで高精度の測定をするための方法と装置に関し、特に非光学顕微 鏡装置の視野の中の対象物を測定するための方法と装置に関する。

［背景技術］ 顕微鏡分析を利用する多くの産業では、微細構造の測定に際し、高精度で、高い 繰返し安定性を必要としている。例えば、半導体技術分野では、集積化された回 路または装置の製造のためにシリコンウェハの構造あるいは設計されたマスクの 測定が、しばしば必要である。精密測定の必要性に答えて、光学装置および電子 ビーム走査型装置を用いた種々の直接測定技術が開発されてきた。しかしながら 、そのようなシステムでは固有なファクタのために、調べられるべき対象物が小 さくなるとそれにつれて、測定誤差が増加してしまう。特に半導体産業では、さ らに微細な幾何学的処理ができるように技術上の発展が期待されているので、既 知の技術における欠点を解決する別の技術が必要である。

知られている直接測定法の中で最も馴染みがあるのは、た・ぶんに−ザービーム か、メカニカルスリットを用いて作られた他の単色光を使用した光学技術である 。どちらの場合も、段階的な知られているステップで実体構造を横切ってスキャ ンされる。そのスキャンの間のシーケンシャルなステップの数は簡単に計数され 、例えば、半導体産業に応用された場合には、ライン幅はそれによって計算され る。光学システムに対する最近の改善は測定の制御能力のアップに関してである 。

コンピュータは、メカニカルスリットを実体構造の基本的形状に合せ、精度が増 加するようにそのスリットをそれの直ぐ上に持ってくる。また、ビデオディスプ レイは知られている大きさのエリアに分割された画像をＣＲＴ上に表示するのに 使用される。そのようなエリアはＣＲＴ上で手動的に、あるいはコンピュータに よって自動的に計数される。これらの改善にかかわらず、全ての光学的システム では分解能は０．４−０．５μｍ以下の形状に最終的に制限されている。

０．５μｍ以下のライン幅を測定する８Ｆは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が必 要である。従来知られているＳＥＭシステムは低エネルギ（１−２ｋｅＶ　）の 電子ビームをステージ上の構造物を横切るようにスキャンさせて動作する。電子 ビームと実体構造物との物理的相互作用の結果得られる反射電子（ｂａｃｂｓｃ ａｔｔｅｒｅｄｅｌｆＩＣｔｒＯｎ）や二次電子は検出器によって検出され、そ の結果測定対象物の波形特性を持つ信号が発生される。その信号はデジタル化さ れ、ビデオ信号として処理され、ビデオディスプレイ画面上に画像を描く。ＳＥ Ｍを使用したライン幅測定の通常の方法では、予め距離の分っている標準試料の 距離を測定し、その測定結果と、同じルーチンで調べて得られた未知試料の結果 とを比較する。それで、試料の大きさは標準試料の大きさと同程度であることが 必要であ米国特許４．２２１，９６５に開示されでいるようなＳＥＭを使用した ライン幅測定法では、また測定されるべきライン幅と画像面に関する未知の角度 θを含めて、半導体ウェハの傾きに対する補正をすることができる。その方法で は、試料上の距離を定義するために２つのカーソルがビデオディスプレイ上に現 われて、２つのウェハマークに手動で合せられる。次に、ステージ自体が、ある アジマス角度だけ実際に傾けられる。

再びそれらのカーソルが２つのウェハマークに手動で合せられ、それから距離測 定回路またはコンピュータが（簡単な幾何学的関係式を用いて）それらのカーソ ルの位置、アジマス角Δθ、現在の倍率ファクタにもとずいてウェハマーク（未 知のライン幅）間の実際の距離を計算する。

これら従来のＳＥＭを使用する方法の全ては、注意深い調整と倍率に影響するい くつかのパラメータをモニタすることに非常に依存することを特徴としている。

これらのパラメータには、ＳＥＭの加速電圧、焦点用コイルの励磁、ワーキング ディスタンスが含まれる。各測定を行なうまえに、不充分なモニタリングと加速 電圧あるいは焦点用コイルの励磁の制御のために標準的な調整が必要である。正 確なワーキングディスタンスを精度よく知ることは決して出来ない。その上、従 来の方法ではさらに、標準試料と未知試料のどちらかの焦点調整のミスによる誤 差と画面上の距離の設定ミスに起因する誤差を避けられない。

このように、不正確さと繰返しの不安定さをもたらす、ライン幅測定技術におけ る倍率と人的要因への依存を無くすために、改善された方法と相当する装置が開 示される。

［発明の開示］ 本発明の第１の目的は、微細な対象物について正確精密な測定ができる方法と装 置を提供することである。

本発明の他の目的は、加速電圧の不確かさ、スキャンシステムのドリフト、ワー キングディスタンスに関する不正確な情報により倍率の実質的変化に関係なく電 子装置を使用して精密正確な測定ができる上記のような方法と装置を提供するこ とである。

本発明の他の目的は、信頼性のない倍率パラメータから独立した調整手順を使用 することで、測定が行われると同時に、ライン幅の測定を行なうための装置がキ ャリブレイションされる、上記のような方法と装置を提供することである。

本発明の他の目的は、約０．１μｍから少なくとも１００μｍの範囲内で正確で 繰返し安定性のある測定を行なうことができる、上記のような方法と装置を提供 することである。

本発明の他の目的は、走査型電子顕微鏡または他の画像装置を利用している測定 システムの精度を改善する、上記のような、方法と装置を提供することである。

本発明の他の目的は、ビデオカーソルの設定時に人的要因による誤差を実質的に 排除できる、上記のような、方法と装置を提供することである。

これらと他の目的と、本発明の従来技術に優る長所が、添附図面と関連する以下 の記述によって明らかになり完全に理解されるであろう。

一般に、本発明の方法と装置は対染物すなわち測定されるべき試料を運ぶ可動型 のステージを含む。ＳＥＭのような装置が、対象物の最初のスキャン画像を得る ために使用される。

それからステージは、対象物が測定されるべき距離の方向に移動されるように、 知られている参照方向に知られている距離だけ移動される。それから、装置は第 ２のスキャン画像を得るために使用される。第１と第２の画像は演算手段によっ て格納され、その演算手段は任意の装置内で対象物の移動の見掛は上の大きさを 決定するためにそれらの画像を比較する。

それから移動の見掛は上の大きさは、任意の装置によって表わされる距離を決定 するために、知られているステージの移ｖＪ量と等しくされる。それから演算手 段は第１あるいは第２のスキャン画像を使用して、対象物のある部分の正確な測 定値を計算することができる。

［図面の簡単な説明］ 第１図は本発明の概念によって対象物を測定するためのシステムのブロックダイ アグラムであり、第２図（ａ）は対象物の測定前に本発明で使用されるビデオデ ィスプレイ上に示されるような視野の画像であり、第２図（ｂ）は対象物につい ての測定途中で本発明で使用されるビデオディスプレイ上に示されるような視野 の画像であり、第３図（ａ）は、ビデオディスプレイに供給される、第２図（ａ ）で現われる画像を作り出す典型的な信号の像を示し、第３図（ｂ）は、ビデオ ディズブ１ノイに供給される、第２図（ｂ）で現われる画像を作り出す典型的な 信号の像を示し、第４図は、試料を正確に測定される距離だけ移動させるための 通常の機械的ステージ付で干渉計が使用されている、対象物を測定するためのシ ステムの部分的ブロックダイアグラムである。

［発明の実施例］ 第１図は、そのブロック図で、本発明の概念を実現する装置を示している。実施 例についての記述はＸ軸方向のスキャンについてのみであるが、実際に使用され る装置はＹ軸およびＺ軸のスキャンを行なう能力も持っているということは明ら かである。

通常のＳＥＭが番号１０で示されている。ＳＥＭＩＯは放射された電子ビームプ ローブ１２の焦点を合せるための焦点用コイルすなわちレンズ１１を含み、その 電子ビームは試料１３に導かれる。試料１３は半導体シリコンウェハのような走 査型電子顕微鏡試験に適する任意の材料である。スキャンコイル１４は、電子ビ ーム１２の偏向な、そのビームがスキャンコイル１４の励磁によって決定される 方向に沿って試料１３の表面上をスキャンスルように、制御する。検出器１５は 、電子ビーム１２が試料に衝突するとき試料から放射される反射電子および二次 電子１６を収集する。ＳＥＭｌｏのこれらの基本的要素は全て、電子プローブを 作ることができるように真空至１７に納められている。

試料・１３はステージ１８上に置かれている。ステージ１８は、第１図に示され るピエゾ電気によって駆動されるステージのような通常の装置であり、そのステ ージ１８によって１μｍ以下の幅で、または１０μｍの幅で正確に動かされる。

ステージ１８は、プログラム可能な通常のマイクロプロセッサ２０から出力され た望ましい移動量を表わすデジタル信号を受取って、通常のピエゾ電気駆動回路 １９によって動作させられる。

ここで述べられる方法による正確さは、最終的にステージ１８の移動量の、知る ことができる正確さに依存しているので、付加的なステージ移動調整を用いてこ の距離を決定することが大変望ましく、必須であるということは明らかである。

その様なステージ移動調整は、第４図に示されるレーザ干渉計３２のような高精 度光学的手段によって、移動距離を独立して測定することを単純に含む。代わり に、これ以降説明されるように回折格子がこれ以降の説明では利用される。

マイクロプロセッサ２０は、ステージ１８の移動のためのデジタル制御信号を供 給覆る他に、電子ビームを制御し、ビデオ信号を取込み格納し、試料１３の大き さのパラメータを計算するためにビデオ信号を処理する。

電子ビームスキャンの制御に際し、マイクロプロセッサ２０はカウンタ２１にク ロックを出力する。そのカウンタ２１のデジタルカウンタ信号出力はカウンタ２ １と同じビットサイズのデジタルーア°ナログコンバータ（以下Ｄ／Ａコンバー タという）２２に入力され、Ｄ／Ａコンバータ２２はデジタルカウンタ信号を電 子ビームのスキャンパターンを決定するリニアアナログスキャン信号に変換する 。以下に述べられるアライメント補正の後、スキャン信号は連続的な倍率制御の ために、１２ビツトの掛算Ｄ／Ａコンバータ２３によって減衰される。そのよう なυＪ御は、本実施例では、２０から１の因子まで適当になるように変更ｒきる 。減衰されたスキャン信号はスキャン増幅器２４によって増幅され、スキャンコ イル１４に加えられる。スキャンコイル１４はスキャン信号に答えて、電子ビー ムの直線スキャンを発生する。倍率制御！Ｉｌ装置はスキャン増幅器２４と結合 して、２０μｍ　（Ｘ　５０００）から１　ａ　ｍ　（ｘ　１０００００）のラ インスキ鏡警囲を作り出す。カウンタ２１は通常の１０ごットカウンタで、この 例では、各ラインスキャンは１０２４個の画素からなる。

カウンタ２１に出力されるマイクロプロセッサからのクロック信号は画素の表示 時間を決定し、このようにして１つのラインスキャンを発生するのにかかる時間 を決定する。画素の表示時間が５０μ秒のとき、ラインスキャンの時間は約５０ ｍ秒である。

ラインスキャンの方向はしばしば、ステージ１８のＸ軸と呼ばれる、ステージ１ ８の移動方向の軸とは一致しない。デジタル回転回路２８は、Ｄ／Ａコンバータ ２２と掛算Ｄ／Ａコンバータ２３の間にあり、ディスプレイ２７によって示され る視野から観測されるように、電子ビームスキャンを±９０°回転させるための ものである。検出器１５はよく知られている方法によって各ラインスキャンのア ナログビデＡ画像信号を発生する。

このビデオ信号は通常のビデオ増幅器２５によって増幅され、以’ＦＡ／Ｄコン バータと呼ばれる８ビツトのアナログデジタルコンバータ２６によってデジタル 化される。また、ビデオ画像信号はディスプレイ２７に入力され、通常の方法に よってラインスキャンの画像を提供する。調べられるべき試料１３の領域を同定 できるようにするために、ディスプレイ２７は、対をどなる境界にカーソルを手 動で動かすための少なくとも１つの、しかしできれば２つのポテンショメータあ るいは他の制御器２７Ａを含む。

マイクロプロセッサ２０は、前に述べたように、カウンタ２１に直接クロックを 出力することによって各ラインスキャンを初期化する。各クロックパルスが出力 された後、そのマイクロプロセッサは、予め決められた遅延時間の後、Ａ／Ｄコ ンバータ２６から対応する８ビットビデオ信号を入力し、ラインスキャン方向の 、画素単位としての水平距離を直接表わすメモリアドレスに、その値をシーケン シャルに格納する。その遅延時間は、検出器１５から安定した信号を発生させる ために十分な画素表示時間をとることが望ましい。１０２４個の各メモリアドレ スがラインスキャンの特定の画素位置に対応している。

残りの特徴および発明の要素は、半導体ウェハにおけるライン幅測定のような標 準的なキャリブレイションおよび測定過程の説明によって最も分りやすく述べら れる。

篩単に言えば、ここで開示される方法は、キャリブレビシ３ンフアクタと呼ばれ るものを決定するために、ステージ１８の正確な移ｖＪ壜と観測されたビデオデ ィスプレイ上の移動量とを関連づけることを含む。そのキャリブレイションファ クタは装置の倍率についての正確な知識を与え、それによって、Ｉ！測されたビ デオディスプレイ上の距離を測定し、さらに続いて、簡単な代数計算をすること によって、ステージ１８上の対象物の２点間の正確な距離を測定できる。

最初に、ステージ１８によって移動された距離が正確に知られていることを独立 して確めることが望ましく、ある種のステージ１８では、そのことは必須である 。この例では、ピエゾ電気的に駆動されるステージが使用されているが、回折格 子（以下格子という）が利用されている。この例では、格子はステージ１８の上 に置かれ、２つのカーソルは、少なくとも２つの格子ライン間隔離れた格子ライ ンに設定される。これら２つの格子ライン間の実際の距離はギーボードからマイ クロプロセッサ２０に入力される。マイクロプロセッサ２０は関連技術を使用し て、カーソルによって定義された２点間のビデオ上の距離（画素における）を決 定する。格子端の不明瞭な部分は格子ラインに沿って数回測定をして平均化する ことによりめられる。次にマイクロプロセッサ２０は、ビデオ上の画素単位での 距離を実際のμｍ単位での距離と等しくするように、スケールキャリブレイショ ンファクタを決定する。マイクロプロセッサ２０により数回僅かずつ移動させて ステージを１μｍ移動させ、ビデオ上の画素単位の平均の移動量が計算される。

スケールキャリブレイションファクタはビデオ上の移動距離に働かされ、μｍ単 位のステージ移動キャリブレイションファクタがめられ、そのステージ移動キャ リブレイションファクタは後の全ての測定で使用される。ステージの他の移動量 についてもステージ移動キャリブレイションを行なうことが望ましい。

キャリブレイションが完了した後、格子は除かれ、代わりに、パターン、フォト レジストライン、または酸化物ラインを含むところまで処理された半導体つｌハ のような試料１３がそのステージ１８上に置かれる。Ｓ　Ｅ　ｌｖｌ　１０はよ く知られている方法によって、動作状態にさせられ、ディスプレイ２７上にスキ ャンしたいエリアの像を合せられる。

その視野の標準的なラスタ画像３１がディスプレイ２７上に表示され、それは第 ２図に示される。測定されるべき特定のライン幅３０が第２図（ａ−）のラスタ ３１の右半分のように示されている。Ｄ／Ａコンバータ２３により倍率は分解能 を最大にするためにラスタの右半分のライン幅の範囲を最大にするように制御さ れる。デジタルスキャン回転回路２８は、電子ビームの水平ラインスキャン方向 が、この例ではライン幅の方向と直交づるように、第２図（ａ）に示されるライ ン幅を向けるために使用される。カーソル制御器２７Ａは、ラインスキャンがな されているライン幅３０の上にカーソルが来るように調整される。

それからマイクロプロセッサ２０は前に述べたように、ラインスキャンを初期化 する。最初のラインスキャンがなされたとき、Ａ　／’　Ｄ　〕ンバータ２６か らの１０２４個のデジタル化されたビデオザンブリングデータはマイクロプロセ ッサによって一時記憶用メモリに格納される。９回以上のラインスキャンが行わ れ、そのたびごとに１０２４個のビデオ信号はその一時記憶用メモ・りに加算さ れる。１０回のスキャンが完了したとき、一時記憶用メモリの１０２４個のメモ リアドレスの各々には１０回のデータの合計値がある。一時記憶用メモリの６値 は１０で割られ、平均のビデオ信号が得られる。これはノイズ成分を減少させる ための通常のビデオ信号処理技術である。１０２４個の平均値はマイクロプロ、 セッサによって順番にビデオメモリにロードされる。

初期スキャンが、すなわち１０回の平均をめるためのスキャンが完了したとき、 マイクロプロセッサ２０はステージ１８を移動させるために、ピエゾ電気駆動回 路１９にデジタル信号を出力する。その移動は、測定されているライン幅が第２ 図（ｂ）に示されるように、ラスタ３１の範囲内にあるように行われなければな らない、、述べられている例では、５０００から１ｏｏｏｏまでのイ８率では、 ステージの移動量は僅かに４μｍであり、　＋ｏｏｏｏから２００００までの倍 率では、ステージの移動Φは僅かに２Ｉ１ｍである。、２００００から４０００ ０までの倍率では、ステージの移動値は僅かに１ｆ１ｍであり、モして　４００ ００から１０００００までの倍率では、ステージの移動値は僅かに０．５μｍで ある。

ステージが動いた後、マイクロプロセッサ２０は第２回目の１０回のラインスキ ャンを始める。前に述べたように、１０２４個の平均化されたビデオサンプリン グ信号が発生され、マイクロプロセッサ２０の第２のビデオメモリに格納される 。それから分析はマイクロプロセッサ２０によって、ビデオ上のラインの見掛は 上の移動ｆｉｉ’Ｅ決定するために、２つのビデオメモリのデータについて行わ れる。第３図の（ａ）と（ｂ）は、それぞれステージ１８の移動の前後に格納さ れた典型的なビデオ信号を示している。ビデオ上のラインの見掛は上の移動量が 通常のスレッシュホールド技術によって決定される。そのスレッシュホールド技 術では、ビデオメモリの内容が予め選択されたトリガレベルＣに関して調べられ 、ラインの見掛は上の移動量は、このトリガレベルを含むビデオメモリの位置Ａ と８の間の差をめることによりめらねる。ビデオメモリ内のビデオ信号の相関を めることにより、ビデオ上のラインの見掛は上の移動量は、実質的に有害なｌｌ ！１１哩因子から独立して決定されることができることを見付けた。

て−の自動相関技術は、移動前の位置で測定されたライン幅の少なくとも１つの 端を含む第１のビデオメモリの少なくとも１つの部分（ウィンドウと言う）と、 同じライン幅の端の移ｔｌＩ後のビデオ画像を含む第２のビデオメモリの対応す る幅のウィンドウとを、比較することを含む。この比較は、２つのビデオメモリ に格納されているビデオ信号間の差が最少値になるまで、各画素について繰返さ れる。その結果、２つのプロファイルは関連付けられ、２つの比較されｔいるウ ィンドウ間の距離はビデオ上のラインの見掛は上の移ｖＪ用と等しくなる。各ビ デオ信号の大きさは、予め選択されたビット長のバイトデータによって表わされ ているので、調べられる差は、２つのウィンドウの各対応するビット対に対する 差の大きさの合計から最も簡単に決定されるということは明らかである。

この時点で、ピエゾステージによって動かされた実際の距離はキャリブレイショ ン手順からμｍ単位で知られ、ビデオ上のラインの見掛は上の移動量が自動相関 によって見つけられる。それから画素当りのμｍ単位のキャリブレイションファ クタは、動かされたごニジステージの距離をビデオ上のライン移動距離で割るこ とで計算される。このように、ビデオ画像の見掛は上の移動量と、ピエゾステー ジの移動にもとすく正確に知られている移動量との相関をとることにより、ＳＥ Ｍ画像の正確なキャリブレイションが、ワーキングディスタンス、倍率などのパ ラメータに独立して得られる。したがって、これにり前に行われたＳＥＭ画像の キャリブレイションは信頼性がない。

一度キヤリブレイションファクタが決定されると、次にライン幅の測定が計算さ れる。第１または第２のビデオメモリのデータ、あるいは両方のビデオメモリの データはライン幅を決定するために分析される。この例では、第１のメモリ内の データについての分析が述べられる。第３図（ａ）を再び参照（）て、ライン幅 Ｗは距離りと距離Ａの数学的差である。

これらの距離は、再びＣであってもかまわない適当なトリが値を最初に選択づる ことにより決定される。試料１３の別の構造部が測定される場合には、調べられ る別の構造部の間に固有のプロファイルの差を考慮するように、選択されるトリ ガ値が調整される。そのようなトリがレベルは、測定下の構造プロファイルの理 論的近似にもとすいている。第１のメモリに格納されたカーソル境界間の値は、 トリガ値以上のビデオ信号値を持つ第１のメモリアドレスが見付かるまで、第１ のカーソル境界から第２のカーソル境界の方へシーケシャルにスキャンされる。

そのようにして決定されたメモリアドレスは画素単位の距離Ａと距ｌ！ＩＤを表 わす。それから、ライン幅Ｗは画素単位の距ＭＡと距離り間の差として計算され る。その差に、μｍ／画素の単位でキャリブレイションファクタが掛算され、そ の結果、μｍ単位でライン幅がまる。長さＷを表わす信号はマイクロプロセッサ ２０によって送信され、通常のプリンタまたはＣＲＴである長さ表示器２つに受 信される。

本発明の動作に制限は無いが、他の前もっての測定のキャリブレイションルーチ ンが望ましいということが指摘されるべきである。これは、例えば画素単位でス テージの移動距離を知るために、特別のワーキングディスタンスと電圧設定にお けるＳＥＭの倍率のキャリブレイションを与える。

倍率キャリブレイションルーチンは、それが実行されたとき、移動された端のプ ロフィルの位置を決めるために、ビデオバッフ７メモリの大部分な調べる必要が なくなるので、例えば、処理時間を大幅に短縮できる。ＳＥＭシステムの倍率フ ァクタは、ある移動をしても視野内にあるように適当なステージ移動距離を決定 する。画素単位での画像の移動距離は、そのルーチンが実行されたとき（ＣＡＬ ＭＡＧ）　、ある倍率におけるキャリブレイションされた移動ｉｔ　（Ｃ８ＨＩ 　ＦＴ）となる。倍率の変化はキャリプレイシコンされた移動となり、それであ る倍率における評価される画像の画素単位での移動距離は： 評価された画像の移動値 ＝　（、ＭＡＧ）（Ｃ３ＨＩ　ＦＴ）／ＣＡＬＭＡＧ〈画素単位で） ここで、ＣＡＬＭＡＧは倍率キャリブレイションルーチンが実行されるとき使用 される倍率であり、Ｃ３ＨＩＦＴは倍率キャリアレイシコンルーチンの間に測定 されるとき、画素単位での画像移動距離であり、ＭＡＧはスキャンのための現在 の倍率プログラミング値である。

このように、任意の倍率に対して、評価される画素単位での移動距離は、第２の ビデオメモリに関する調査を簡単にするためにプロセッサに供給される。

ここで述べられた装置に対して可能ないくつかの改造例を当業考は思付くだろう 。×平面、Ｙ平面での測定に加えて、正確な上下方向の移動に適するステージを 開発することによって、高さ測定はＺ軸方向で行われる。また、メモリ容量はよ り高い分解能と、より大きな測定エリアのために増加されることができる。

本発明は、ここに述べられてきたように多くの変形例、改造例、詳細部分の変更 などをすることができ、従って本発明は、この明細書全体を通して述べられた全 ての事柄、あるいは添附図面に示された事柄が実施例として説明されたが、それ だけに限定されるわけではない。このように本発明の概念によって構成された装 置および合理的に等しいと思われる装置は、本発明の目的を達成するということ は明らかである。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．対象物の第１の表示画像信号を発生するステップと、ある参照方向に沿って 、正確に、ある距離だけ移動された対象物、すなわち測定されるべき距離の方向 に移動された対象物の表示画像信号を発生するステップと、任意の装置で対象物 の前記移動の見掛け上の大きさを決定するために前記第１の表示画像信号と前記 第２の表示画像信号を比較するステッブと、対象物の前記移動の正確に知られて いる距離と前記移動の見掛け上の大きさを等しくすることによって前記任意の装 置によって表わされた距離を決定するステップと、前記第１の表示画像信号また は前記第２の表示画像信号の１つから選択的に対象物の正確な距離を計算するス テップとからなる対象物の正確な距離を測定する方法。
2. ２．前記第１の表示画像信号を発生する前記ステップと前記第２の表示画像信号 を発生する前記ステップとは各々、対象物の表示画像信号が決定されることがで きる電子ビームで対象物を照射するステップを含む請求の範囲第１項に記載の方 法。
3. ３．前記第１の表示画像信号または前記第２の表示画像信号をディスプレイ上に 表示し、測定されるべき距離を設定するためのカーソルを発生するステップとか ら更に構成された請求の範囲第２項に記載の方法。
4. ４．前記ディプレイ上の前記第１の表示画像信号または前記第２の表示画像信号 の位置を調整するステップからさらに構成された請求の範囲第３項に記載の方法 。
5. ５．前記第１の表示画像信号を発生する前記ステップと前記第２の表示画像信号 を発生する前記ステップとは各々、対象物の複数のスキャンを行なうステップと 、前記第１の表示画像信号と前記第２の表示画像信号とを得るために前記複数の ステップを平均化するステップとを含む請求の範囲第１項に記載の方法。
6. ６．前記複数のスキャンの合計値を一時的に格納するステッブからさらに構成さ れた請求の範囲第１項に記載の方法。
7. ７．対象物の前記移動をキャリブレイションするステップをさらに含む請求の範 囲第１項に記載の方法。
8. ８．対象物の前記移動は対象物が位置合せされるステージよって実行され、対象 物の前記移動をキャリブレイションする前記ステップは、前記ステージには独立 に前記移動を正確に測定し、ステージ移動キャリブレイションファクタを計算す るステップを含む請求の範囲第７項に記載の方法。
9. ９．前記ステージには独立して前記移動を正確に測定する前記ステップは、レー ザ干渉計によって前記移動を測定するステップを含む請求の範囲第８項に記載の 方法。
10. １０．前記第１の表示画像信号と前記第２の表示画像信号を比較する前記ステッ プは、前記第１の表示画像信号を前記第２の表示画像信号と相関関連づけるステ ップを含む請求の範囲第１項に記載の方法。
11. １１．前記第１の表示画像信号を前記第２の表示画像信号と相関関連づける前記 ステップは、前記第１の表示画像信号または前記第２の表示画像信号のうちの１ つを、他の１つに関して前記任意の装置の知られている量だけ繰返し移動させ、 前記移動させられた前記第１の表示画像信号または前記第２の表示画像信号を他 の１つと繰返し比較するステップを含む請求の範囲１０項に記載の方法。
12. １２．前記移動させられた第１の表示画像信号または前記第２の表示画像信号と 他の１つを繰返し比較する前記ステップは、前記第１の表示画像信号と前記第２ の表示画像信号の差の大きさが最少になるように、前記任意の装置で前記移動の 大きさを決定するステップを含む請求の範囲１１項に記載の方法。
13. １３．対象物を運ぶためのステージ手段と、知られている参照方向に沿って、正 確に知られている距離だけ、測定されるべき距離の方向に対象物を移動させるた めの手段と、電子ビームを対象物の方に導くための、および第１の位置で対象物 の第１の表示画像信号を、前記第１の位置から前記ステージによって移動された 第２の位置で対象物の第２の表示画像信号を供給するために対象物をスキャンす るための走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）手段と、前記ＳＥＭ手段からの第１の表示 画像信号と第２の表示画像信号を受取るための、および任意の装置で対象物の前 記移動の見掛け上の大きさを決定するために前記第１の表示画像信号と前記第２ の表示画像信号を比較するための、および前記移動の見掛け上の大きさを対象物 の前記移動の正確に知られている距離と等しくするための、および前記第１の表 示画像信号または前記第２の表示画像信号の内の１つから選択的に対象物の正確 な距離を計算するためのプロセッサ手段とからなる対象物の正確な距離を測定す るための装置。
14. １４．前記ステージ手段はピエゾ電気的に駆動される請求の範囲１３項に記載の 装置。
15. １５．前記移動させるための手段は、前記移動の大きさを正確に設定するための レーザ干渉計的手段を含む請求の範囲１３項に記載の装置。
16. １６．前記プロセッサ手段は倍率制御信号を発生し、前記ＳＥＭ手段は、前記Ｓ ＥＭ手段の倍率を可変的に選沢するための前記プロセッサ手段から前記倍率制御 信号を受取る倍率手段と、対象物を叩いた後電子を受取り、前記第１の表示画像 信号と前記第２の表示画像信号を発生するための検出手段と、前記検出手段から の前記第１の表示画像信号と前記第２の表示画像信号を受取り、同じものを表示 するためのディスプレイ手段と、前記画面上の前記第１の表示画像信号と前記第 ２の表示画像信号の位置を調整するために前記倍率制御信号を受取る手段とを含 む請求の範囲１４項および１５項のいずれか１項に記載の装置。