(57)【要約】      （修正有）【課題】画像補正により精度よく機差を低減させる電子線観察装置を提供する。【解決手段】電子源と、電子源から放出された電子線を集束する対物レンズと、を有して、電子線を試料に照射することによって試料から発生する二次信号から画像を生成する電子線観察装置であって、特定のパターンを有する基準試料の画像を複数回撮像して複数の画像を生成し、複数の画像のそれぞれについて周波数特性を算出する制御部を有し、制御部は、複数の周波数特性を保持する。【選択図】図２
2020181629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子源と、
前記電子源から放出された電子線を集束する対物レンズと、を有して、
前記電子線を試料に照射することによって前記試料から発生する二次信号から画像を生成する電子線観察装置であって、
特定のパターンを有する基準試料の画像を複数回撮像して複数の画像を生成し、前記複数の画像のそれぞれについて周波数特性を算出する制御部を有し、
前記制御部は、
前記複数の周波数特性を保持することを特徴とする電子線観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子線観察装置であって、
前記画像の周波数特性は、前記画像を周波数空間画像に変換した際の振幅を含むことを特徴とする電子線観察装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電子線観察装置であって、
前記制御部は、
前記複数の周波数特性から補正係数を算出することを特徴とする電子線観察装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電子線観察装置であって、
前記複数の周波数特性は、
他の電子線観察装置から取得した前記基準試料の画像の第１の周波数特性と、当該電子線観察装置で算出した前記基準試料の画像の第２の周波数特性と、を含むことを特徴とする電子線観察装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電子線観察装置であって、
前記制御部は、
当該電子線観察装置で撮像した画像を、前記補正係数で補正することを特徴とする電子線観察装置。
【請求項６】
請求項３に記載の電子線観察装置であって、
前記複数の周波数特性は、
当該電子線観察装置で過去に撮像した前記基準試料の第１の画像の第１の周波数特性と、前記第１の画像よりも新しく当該電子線観察装置で撮像した前記基準試料の第２の画像の第２の周波数特性と、を含み、
前記制御部は、
当該電子線観察装置で撮像した画像を、前記補正係数で補正することを特徴とする電子線観察装置。
【請求項７】
請求項２に記載の電子線観察装置であって、
前記周波数特性の算出は、前記画像を周波数空間画像に変換した際に生成される係数のそれぞれについて係数の乗算または除算で行うことを特徴とする電子線観察装置。
【請求項８】
請求項３に記載の電子線観察装置であって、
前記複数の周波数特性は、
第１の光学条件で撮像した前記基準試料の第１の画像の第１の周波数特性と、第２の光学条件で撮像した前記基準試料の第２の画像の第２の周波数特性と、を含むことを特徴とする電子線観察装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電子線観察装置であって、
前記第１の画像と第２の画像は、総ドーズ量が所定の基準を満たす画像であることを特徴とする電子線観察装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の電子線観察装置であって、
前記制御部は、
前記第１の画像と第２の画像を複数回撮像して、前記第１の周波数特性と第２の周波数特性を複数算出して、複数の前記補正係数を算出し、前記複数の補正係数の平均値を用いることを特徴とする電子線観察装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の電子線観察装置であって、
前記制御部は、
前記周波数特性が所定の基準から外れる場合には、保持する対象から除外することを特徴とする電子線観察装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の電子線観察装置であって、
前記制御部は、
当該電子線観察装置の周波数特性を示す数値列を保持することを特徴とする電子線観察装置。
【請求項１３】
電子源と、
前記電子源から放出された電子線を集束する対物レンズと、を有して、
前記電子線を試料に照射することによって前記試料から発生する二次信号から画像を生成する電子線観察装置と、
複数の前記電子線観察装置に接続されたコントローラと、を含む電子線観察システムであって、
前記電子線観察装置は、
特定のパターンを有する基準試料の画像を複数回撮像して複数の画像を生成し、前記複数の画像のそれぞれについて周波数特性を算出する制御部を有し、
前記制御部は、
前記複数の周波数特性を保持し、
前記コントローラは、
基準となる周波数特性を前記複数の電子線観察装置に提供することを特徴とする電子線観察システム。
【請求項１４】
電子源と、前記電子源から放出された電子線を集束する対物レンズと、を有して、前記電子線を試料に照射することによって前記試料から発生する二次信号から画像を生成する電子線観察装置の制御方法であって、
前記電子線観察装置が、特定のパターンを有する基準試料の画像を複数回撮像して複数の画像を生成する第１のステップと、
前記電子線観察装置が、前記複数の画像のそれぞれについて周波数特性を算出する第２のステップと、
前記電子線観察装置が、前記複数の周波数特性を保持する第３のステップと、
を含むことを特徴とする電子線観察装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームを用いて検査または計測を行う電子線観察装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
電子ビームを用いた試料の観察や検査あるいは計測に用いられる走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの電子線観察装置は、電子源から放出された電子を加速し、静電レンズや電磁レンズによって試料表面上に収束させて照射する。これを１次電子と呼んでいる。
【０００３】
１次電子の入射によって試料からは二次電子（低エネルギーの電子を二次電子、高エネルギーの電子を反射電子と分けて呼ぶ場合もある）が放出される。これら二次電子を、電子ビームを偏向して走査しながら検出することで、試料上の微細パターンや組成分布の走査画像を得ることができる。また、試料に吸収される電子を検出することで、吸収電流像を形成することも可能である。
【０００４】
電子線観察装置のうち、取得した画像から半導体等の微細パターンの寸法を測定する測長ＳＥＭ（ＣＤ−ＳＥＭ：Critical Dimension-Scanning Electron Microscope）装置においては、複数装置間の測長値の差（機差）が小さいことが望ましい。これまで、ハードウェア的またはソフトウェア的な調整により、機差を許容できる範囲にまで小さくする取り組みが行なわれてきたが、半導体等のパターンのさらなる微細化に伴い、既存の機差低減方法が限界に近づきつつある。また、装置使用後の経年変化や、使用環境等の影響により、わずかな電子ビームの形状変化等が生じ、許容できる範囲以上の機差が生じてしまうことがある。
【０００５】
電子ビーム形状の変化による測長値の変化を、画像補正により解決する方法が提案されている。例えば、特許文献１には１次ビームのプロファイルを推定して、それを元にフーリエ変換を用いて画像補正する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−２７８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記従来例では補正に用いる１次ビームの強度分布を正確に求める方法が明らかになっていない。従来の走査電子顕微鏡は電子源の像を試料上に形成するために、１次ビームの強度分布は、電子源像、光学収差、ビーム振動などにより決まることになる。更に取得画像には試料内での電子線散乱の影響も現れる。
【０００８】
電子ビームの形状を正確に把握することは極めて困難であることから、画像補正により精度よく機差を低減させることはできない。本発明はこの課題を解決し、精度よく機差を低減させる方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、電子源と、前記電子源から放出された電子線を集束する対物レンズと、を有して、前記電子線を試料に照射することによって前記試料から発生する二次信号から画像を生成する電子線観察装置であって、特定のパターンを有する基準試料の画像を複数回撮像して複数の画像を生成し、前記複数の画像のそれぞれについて周波数特性を算出する制御部を有し、前記制御部は、前記複数の周波数特性を保持する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、電子ビーム（電子線）の形状差等によって生じる複数の装置間の機差（画像差）を、撮像後の画像処理により低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１を示し、走査電子顕微鏡の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１を示し、周波数特性から補正係数を算出する処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例１を示し、画像補正方法の一例を示す説明図である。
【図４Ａ】本発明の実施例２を示し、装置Ａの周波数特性を示すグラフである。
【図４Ｂ】本発明の実施例２を示し、装置Ｂの周波数特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例１の変型例を示し、周波数特性から補正係数を算出する処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例７を示し、周波数特性から補正係数を算出する処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例８を示し、画像補正方法の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の実施例１０を示し、データ更新の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例１を示し、画像補正の設定画面の一例を示すＧＵＩ概略図である。
【図１０】本発明の実施例２を示し、複数の電子線観察装置を管理する電子線観察システムの一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下では電子線観察装置の一例として走査電子顕微鏡を例にとって説明するが、本発明は走査電子顕微鏡以外の電子線観察装置にも適用可能である。
【実施例１】
【００１３】
図１は、実施例１に係る電子線観察装置の概略構成を示すブロック図である。図示の例は、電子線観察装置１−Ａに電子線観察装置１−Ｂが接続された電子線観察システムを示す。なお、電子線観察装置１−Ａと電子線観察装置１−Ｂの構成は同様であるので、電子線観察装置１−Ａのみについて説明する。なお、電子線観察装置１−Ａ、１−Ｂを特定しない場合には、「−」以降を省略した符号「１」を用いる。
【００１４】
まず、装置構成について説明する。電子源（電子銃）１０１から電子線（電子ビーム）１０２が照射される下流方向（図中下方）には、変形照明絞り１０３と、開口板１５４と、検出器１０４と、走査偏向用偏向器１０５と、対物レンズ１０６が配置されている。更に、電子光学系には、図示はしないが一次ビームの中心軸（光軸）調整用アライナと、収差補正器等も付加されている。
【００１５】
なお、本実施例１における対物レンズ１０６は励磁電流によってフォーカスを制御する電磁レンズである例を示すが、静電レンズまたは電磁レンズと静電レンズの複合であってもよい。
【００１６】
ステージ１０７は上にウェハ、すなわち試料１０８を載置して移動する構成となっている。電子源１０１と、検出器１０４と、走査偏向用偏向器１０５と、対物レンズ１０６と、ステージ１０７の各部は制御装置１０９に接続され、さらに制御装置１０９にはシステム制御部１１０が接続されている。
【００１７】
システム制御部１１０は、機能的には記憶装置１１１と、演算部１１２が配置され、画像表示装置を含む入出力部１１３が接続されている。また、図示はしていないが、制御系、回路系以外の構成要素は真空容器内に配置しており、真空排気して動作させていることは言うまでもない。また、真空外からウェハをステージ１０７上に配置するウェハ搬送系が具備されていることも言うまでもない。
【００１８】
なお、システム制御部１１０は、より具体的には、演算部１１２である中央処理部や記憶装置１１１である記憶部を有する構成とし、この中央処理部を上述の演算部１１２として記憶装置１１１に記憶された制御プログラム１２０や画像処理部１４８等を実行させることにより、欠陥検査や寸法計測に関わる画像処理、あるいは制御装置１０９等の制御を行うことができる。なお、画像処理部１４８はＳＥＭ画像を処理するプログラムである。
【００１９】
本実施例１において、このシステム制御部１１０と、入出力部１１３と、制御装置１０９等をも含め、制御部と総称する場合がある。更に、入出力部１１３は、キーボードやマウス等の入力手段と、液晶表示デバイスなどの表示手段が、入力部、出力部として別構成とされていても良いし、タッチパネルなどを利用した一体型の入出力手段で構成されていても良い。
【００２０】
本実施例１の装置を用いて実施される画像観察に関して説明する。電子源１０１から放出された電子線１０２は対物レンズ１０６によってフォーカスを制御され、試料１０８上にビーム径が極小になるように集束される。
【００２１】
走査偏向用偏向器１０５は電子線１０２が試料１０８の所定の領域を走査するように制御装置１０９により制御される。試料１０８の表面に到達した電子線１０２は、表面付近の物質と相互に作用する。これにより、反射電子、二次電子、オージェ電子等の二次的な電子が試料から発生し、取得すべき信号となる。
【００２２】
本実施例１においては信号が二次電子である場合について示す。電子線１０２が試料１０８に到達した位置から発生した二次電子１１４は検出器１０４により検出される。検出器１０４から検出される二次電子１１４の信号処理が、制御装置１０９から走査偏向用偏向器１０５に送られる走査信号と同期して行われることにより画像（ＳＥＭ画像）が生成され、試料１０８の観察が実施される。
【００２３】
なお、生成された画像は、記憶装置１１１や不揮発性記憶装置（図示省略）に格納することができる。記憶装置１１１や不揮発性記憶装置等の記憶部に格納された画像は、後述する画像処理部１４８によって処理される。
【００２４】
なお、本実施例１においては、検出器１０４は対物レンズ１０６や走査偏向用偏向器１０５より上流に配置したが、配置の順序は入れ替わっていてもよい。また、図示はしないが電子源１０１と対物レンズ１０６の間には電子線１０２の光軸を補正するアライナが配置され、電子線１０２の中心軸が絞りや電子光学系に対してずれている場合に補正できる構成となっている。
【００２５】
電子線観察装置１−Ａ、１−Ｂ（以降、装置Ａ、装置Ｂ）において、取得した画像から試料１０８のパターンの寸法を測定する場合においては、複数装置間の測長値の差（機差）が小さいことが望ましい。
【００２６】
従来例では、図１に記載した各構成要素のハードウェア的な調整や、ソフトウェア的な調整により、機差を許容できる範囲にまで小さくする取り組みが行われてきた。しかしながら、装置Ａ、Ｂ使用後の経年変化や、使用環境等の影響により、わずかな電子ビームの形状差等が生じ、許容できる範囲以上の機差が生じてしまうことがある。
【００２７】
本実施例１においては、装置Ａと装置Ｂの機差を図１における画像処理部１４８における画像処理で低減する方法を提案する。本実施例１では、装置Ａと装置Ｂの機差を低減させる処理について説明する。
【００２８】
本実施例１では、装置Ａを基準装置として、装置Ｂの撮像画像を装置Ａと同じ周波数特性となるように装置Ｂで撮像された画像を補正する例を示す。装置Ａと装置Ｂは別の装置として説明するが、装置Ａと装置Ｂは同じであっても構わない。この場合、装置Ａが時間変化により装置Ｂとなったとして扱う場合や、装置Ａにおいて、開口板１５４の形状を変化させた場合等に対応可能である。
【００２９】
画像処理部１４８による画像の補正は、装置Ａと装置Ｂにより撮像されたそれぞれの画像から補正係数を算出し、算出された補正係数に基づいて行われる。図２は、補正係数を算出する手順の一例を示すフローチャートである。
【００３０】
基準装置となる装置Ａが、特定のパターンの試料（基準試料）１０８のＳＥＭ画像を複数枚（一枚以上）撮像する（３０１）。装置Ａは、撮像した各画像をフーリエ変換等によって、画像の周波数特性Ａを算出する（３０２）。
【００３１】
周波数特性の算出は、画像を周波数空間画像に変換した際に生成される係数のそれぞれについて係数の乗算または除算で行うことができる。
【００３２】
同様に装置Ｂは、特定のパターンの試料（基準試料）１０８のＳＥＭ画像を複数枚（一枚以上）撮像する（３０３）。装置Ａは、撮像した各画像をフーリエ変換等によって、画像の周波数特性Ｂを算出する（３０４）。なお、特定のパターンの試料は、同一の試料が望ましい。
【００３３】
装置Ａを基準装置として、装置Ｂを装置Ａに合わせることを考慮すると、補正係数は、
補正係数＝装置Ａの周波数特性Ａ／装置Ｂの周波数特性Ｂ  ………（式１）
として算出する（３０５）。この補正係数は、画像を周波数領域へ変換した後の各画素に対して算出する。本実施例１では、装置Ａが装置Ｂの周波数特性Ｂを取得して補正係数を算出する例を示す。なお、装置Ａが装置Ｂで撮像した画像の周波数特性Ｂを演算するようにしても良い。
【００３４】
周波数特性は、一枚の画像からでも取得できるが、ノイズ等による値のばらつき等の影響を低減するために、複数の撮像画像の周波数特性を平均して用いてもよい。また、周波数特性のノイズ等による値のばらつきを低減するために、算出された周波数特性に対して平滑化処理を行ってもよい。
【００３５】
図２は、一枚の画像から周波数特性を取得する例であるが、複数枚の画像を用いる場合は図５に示されるような処理手順となる。図５は、実施例１の変型例を示し、複数の周波数特性から補正係数を算出する処理の一例を示すフローチャートである。
【００３６】
装置Ａでは、特定のパターンの試料（基準試料）１０８のＳＥＭ画像を撮像し（３０１）、画像から周波数特性Ａを算出する処理（６０１）をＮ回繰り返してから（３１０）、Ｎ個の周波数特性Ａから平均周波数特性Ａを算出する（６０２）。
【００３７】
装置Ｂでも同様にして、特定のパターンの試料１０８のＳＥＭ画像を撮像し（３０３）、画像から周波数特性Ｂを算出する処理（６０３）をＭ回繰り返してから（３１１）、Ｍ個の周波数特性Ｂから平均周波数特性Ｂを算出する（６０４）。
【００３８】
装置ＡにおいてＮ枚、装置Ｂにおいて複数枚の画像をそれぞれ撮像し、それぞれの装置Ａ、Ｂにおける平均周波数特性Ａ、Ｂ（６０２，６０４）を得る。なお、ＮとＭは、それぞれ予め設定された１以上の整数値である。
【００３９】
周波数特性の平均とは、各周波数における振幅特性の平均を意味する。補正係数の算出（３０６）方法は図３の処理手順と同様である。
【００４０】
次に、図３を参照して画像補正処理に関して説明する。図３は、画像補正方法の一例を示す説明図である。
【００４１】
前記補正係数（３０６）を用いて装置Ｂで撮像された画像に補正を施し、装置Ａと同じ周波数特性へと変換する例を示す。装置Ｂによって撮像された撮像画像４０１は、フーリエ変換等の手法を用いて周波数空間の画像４０２へと変換される。
【００４２】
装置Ｂは、装置Ａで算出された補正係数（３０６）を取得し、周波数空間の画像４０２の各画素に対して、補正係数（３０６）を乗算する（４０３）。補正係数（３０６）が乗算された周波数空間の画像４０２は、二次元逆ＦＦＴ（フーリエ変換）等の公知又は周知の手法により再び実空間の画像４０４へと変換し、補正後の画像４０５として出力される。補正後の画像４０５は、装置Ａと同じ周波数特性となるように補正されていることになるため、装置Ｂと装置Ａの機差が低減される。
【００４３】
画像補正の環境設定を行うＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の一例を図９に示す。図９は、入出力部１１３の画像表示装置に出力される環境設定画面６００の一例を示す図である。設定画面６００は、機差の補正を行うか否かをＯＮまたはＯＦＦにより設定するスイッチ６１０と、補正対象の装置を設定する補正ターゲット６２０を含む。
【００４４】
撮像時に、画像補正（機差補正）を実行するかしないかをスイッチ６１０により設定する。この際に、どの装置の周波数特性に合わすかを、補正ターゲット６２０としてファイルを指定することができる。
【００４５】
環境設定画面６００で指定する補正ターゲット６２０は、補正対象の周波数特性を記録したファイルを想定している。本実施例１で説明するような環境設定画面６００を設けることにより、画像補正の有無と、補正ターゲットを任意に設定することが可能となる。なお、ＧＵＩとして、入出力部１１３の表示部を共用することができる。
【００４６】
以上のように本実施例１によれば、基準となる装置Ａで、特定のパターンの試料を複数枚撮像し、複数の画像を取得する。これらの画像一枚一枚の空間周波数特性をフーリエ変換等を利用して取得し、それらを統計処理することで、装置Ａとしての空間周波数特性Ａを得る。
【００４７】
次に、別の装置Ｂで、前記装置Ａで用いたものと同じパターンの試料を複数枚撮像し、複数の画像を取得する。これらの画像を一枚一枚の空間周波数特性をフーリエ変換等を利用して取得し、これらを統計処理することで、装置Ｂの空間周波数特性Ｂを得る。
【００４８】
空間周波数特性Ａと、空間周波数特性Ｂを比較することで、画像を周波数的に補正するための補正係数を算出する。空間周波数特性Ａと、空間周波数特性Ｂの差が生じないように、どちらかの装置の撮像画像を補正することで、装置Ａと装置Ｂの機差を低減させる。装置間の周波数特性を同じ特性に合わせることで、測長値差が低減可能なことは実験により判明している。複数装置間の機差を低減することが可能となり、複数装置を有するサイトでの運用管理を正確に行うことが可能となる。
【００４９】
前記、同じパターンと記した試料１０８は、実際に測長処理を施す試料であることが好ましいが、画像に含まれている周波数成分が測長処理に用いる画像と似ているものであれば、別のパターンであっても構わない。また、前記補正係数を算出するために用いた試料と、測長に用いる試料は同一であってもよいし、異なっても構わない。
【実施例２】
【００５０】
実施例１においては、２台の装置Ａ、装置Ｂの機差を低減する方法に関して記載したが、基準となる装置Ａの画像には、できるだけ高い周波数の成分が含まれていることが望ましい。
【００５１】
画像に高い周波数成分が含まれていないということは、画像がぼやけていることを意味し、逆に、画像に高い周波数成分が多く含まれているということは、画像が鮮明であることを意味するからである。よって、複数台の装置で、同じパターン（試料１０８）の画像を撮像し、それぞれの画像の周波数成分を比較することで、高い周波数成分が最も多く含まれている装置を基準装置とすればよい。
【００５２】
図４Ａ、図４Ｂは、周波数特性の一例を示すグラフである。図４Ａは、装置Ａの周波数特性Ａを示すグラフで、図４Ｂは、装置Ｂの周波数特性Ｂを示すグラフである。図示の例の周波数特性Ａ、Ｂは、周波数とパワー（振幅）の関係を示すが、これに限定されるものではない。
【００５３】
図４Ａ、図４Ｂでは説明のため、水平周波に対するパワーのみ示す。これらの図のように、装置Ａで取得した画像に対し、装置Ｂで取得した画像の方が周波数の高い部分にパワーが残っている場合、装置Ｂを基準装置とし、装置Ａを装置Ｂに合わせるような画像処理を行えばよい。
【００５４】
周波数が高い領域にパワーがあるかどうかは、例えば、周波数特性として高い部分のパワーの大きさで判断可能であり、また、ハイパスフィルターの出力の大きさを比較する等、既存の手法で判断可能である。
【００５５】
図１０は、実施例２に係る電子線観察システムの概略構成を示す図である。図１に示した構成の電子線観察装置を複数台管理するコントローラ１１０１を備えていることが特徴である。このコントローラ１１０１は、本発明を用いて機差を調整するための基準となる周波数特性を保持しており、各装置１−１〜１−Ｋからの要求に応じて、基準周波数特性を各装置に伝送する。各装置においては、この基準周波数特性に撮像画像の周波数特性を合わせる処理を行う。
【００５６】
各装置１−１〜１−Ｋでは、コントローラ１１０１から取得した基準となる周波数特性と、各装置１−１〜１−Ｋで撮像した画像の周波数特性から補正係数を算出し、当該補正係数で画像を補正する。
【００５７】
本実施例２によれば、複数の装置１間の機差を低減することが可能となり、複数の装置１を有する電子線観察システムでの運用管理を正確に行うことが可能となる。
【００５８】
また、装置１−１〜１−Ｋ毎に、周波数特性を表現する数値列を算出して保持するようにしてもよい。周波数特性を表現する数値列としては、例えば、二次元ＦＦＴの振幅などを用いることができる。
【実施例３】
【００５９】
本発明においては、特定の１台を基準装置として機差を合わせることは必須でない。機差の低減に必要となるのは、画像の周波数特性のみであることから、複数台の装置で特定のパターン（基準試料）を撮像し、それぞれの画像の周波数特性の平均値を基準となる周波数特性とし、当該基準の周波数特性を用いて補正係数を算出することも可能である。
【実施例４】
【００６０】
実施例３で示したように、機差の低減に必要となるのは、画像の周波数特性のみであることから、画像を撮影する装置は、異なる構造を有する電子線観察装置１であっても構わない。それぞれの装置で特定のパターンの試料１０８を撮像し、画像の周波数特性をもとに、補正係数を算出すればよい。
【００６１】
また、画像の周波数特性を保存しておくことで、同じ装置であっても電子ビームの時間変化（経年変化）を検出する目的で使用することも可能となり、電子ビームの時間変化を画像の補正により低減することが可能となる。また、メンテナンスに伴い部品を交換する場合についても、たとえば、開口板１５４や電子源１０１の交換による電子ビーム形状の変化を画像補正で低減することも可能である。
【実施例５】
【００６２】
実施例１において、撮像画像から取得した画像の周波数特性をもとに、電子ビームの形状の差が画像に及ぼす影響を低減できることを示した。実施例１においては、装置間の機差を低減する目的で画像補正を行なったが、これ以外にも、同じ装置において、開口板１５４を複数有して、複数の開口板１５４を切り替えて使用する場合に、特定の開口板１５４で撮像した画像の周波数特性に、他の開口板１５４で撮像した画像の周波数特性を合わす目的でも活用できる。
【００６３】
本明細書において、絞り形状を含む、電子ビームの試料到達エネルギーや、試料１０８上の開き角や、試料照射電流量、光学倍率など、試料１０８に照射する電子ビーム形状を決定する全ての設計、設定条件を光学条件とする。本実施例５では絞り形状だけを切り替えた例について説明する。
【００６４】
これは、例えば、分解能を優先した絞り形状と、深溝を有する試料１０８を撮像するのに適した絞り形状が異なる場合等に活用できる。分解能を優先した絞り形状で、１枚以上の複数の画像を撮像することにより、その絞りを用いた場合の画像の周波数特性を取得しておく。同じパターンを深溝撮像用の絞りに変更した後に、１枚以上の複数の画像を撮像することにより画像の周波数特性を取得しておく。
【００６５】
実施例１と同様にこれらの画像から取得した周波数特性の差を低減させるような補正係数を算出しておけば、その後の撮像においては、一方の絞りで撮像した画像の周波数特性を、もう一方の絞りで撮像した画像の周波数特性へと補正することが可能となる。
【実施例６】
【００６６】
電子線観察装置１の拡大率（倍率）は、補正係数の算出時と画像の補正時で異なっても構わない。補正係数は、周波数ごとの係数を有しているため、補正係数の算出時の倍率と、画像の補正時の倍率の比に合わせて、適切に補正係数の周波数方向のスケーリングを行った後に画像補正を行えばよい。
【００６７】
なお、周波数毎の係数は、画素毎に周波数と強度（振幅またはパワー）と位相を含んでおり、本実施例６では位相を用いないので、位相を排除することができる。
【実施例７】
【００６８】
本実施例７では、補正係数を複数算出し、複数の補正係数を平均化する例について説明する。
【００６９】
前記実施例５においては、特定の絞り形状（絞り形状Ａとする）を撮像した画像の周波数特性を、ほかの絞り形状（絞り形状Ｂとする）で撮像した画像の周波数特性へと補正するための補正係数を算出する例を示した。
【００７０】
本実施例７では、ノイズなどによる値のばらつきの影響を低減するために、複数の補正係数を用意して平均化しても良く、その方法は図６に示すような処理手順となる。
【００７１】
図６は、周波数特性から補正係数を算出する処理の一例を示すフローチャートである。装置Ａは、絞り形状Ａで特定のパターンの試料１０８のＳＥＭ画像を撮像し（７０１）、画像から周波数特性Ａを算出（７０２）する。
【００７２】
装置Ｂは、絞り形状Ｂで特定のパターンの試料１０８のＳＥＭ画像を撮像し（７０３）、画像から周波数特性Ｂを算出（７０４）する。
【００７３】
装置Ａは、装置Ｂの周波数特性Ｂを取得して補正係数を前記実施例１と同様に算出する（３０６）。上記ステップ７０１〜７０４及びステップ３０６を所定のＬ回繰り返してから（３１２）、上記ステップ３０６で算出された補正係数の平均値を平均補正係数として算出する（７０７）。
【００７４】
前記実施例１の図５との違いは装置Ａ、装置Ｂが絞り形状Ａと絞り形状Ｂで差異があることと、補正係数を算出してから平均化する点である。補正係数の算出（３０６）をＬ回繰り返した平均値を、絞り形状Ａと絞り形状Ｂの平均補正係数７０７とすることで値のばらつきの影響を抑制することができる。
【実施例８】
【００７５】
本実施例８では同じ装置、同じ絞り形状において、複数の絞り形状以外の光学条件で撮像した画像の周波数特性から補正係数を算出する例について説明する。
【００７６】
前記実施例５では、一方の絞り形状で撮像した画像の周波数特性をもう一方の絞り形状で撮像した周波数特性へ補正できることを示したが、同じ装置、同じ絞り形状において、ある光学条件で撮像した画像の周波数特性を異なる光学条件で撮像した画像の周波数特性へ補正することも可能である。
【００７７】
たとえば、同じ装置、同じ絞り形状で、照射電流よりも分解能を優先した光学条件（小電流モード）と、分解能よりも照射電流が大きいことを優先した光学条件（大電流モード）で撮像した画像の周波数特性について、実施例５と同様に、同じパターンの画像を小電流モードと大電流モードで取得し、補正係数を取得することで、大電流モードで撮像した画像の周波数特性を高分解能モードで取得した画像の周波数特性へと補正できる。
【００７８】
上記光学条件を変更した場合の補正処理において、光学条件毎の画像の周波数特性を、図７に示すように光学条件７１０に紐づけてデータベース７００として装置内に保有しておくことで、装置１は、補正する画像の周波数特性の光学条件７１０と補正後の画像の周波数特性の光学条件７１０に対応するデータをデータベース７００から読みだし、補正係数を算出し、画像の周波数特性の補正を行うことができる。
【００７９】
データベース７００内に存在しない光学条件の画像を補正する場合については、撮像前に補正係数を算出し、データベース７００に格納しても良く、近い光学条件７１０の画像周波数特性から対応する補正係数を推測するのでもよい。これらの画像のパターンは同じであり、撮像条件あるいは画像のドーズ量が等しい条件で取得したものである。データベース７００内のデータは補正係数として保有するのでも良い。
【実施例９】
【００８０】
前記実施例８では、複数の光学条件で撮像した画像の周波数特性についても補正係数を算出し、補正可能であることを示した。光学条件毎に画像の明るさや、ＳＮ比が異なるため、補正係数を算出に用いる画像に対して基準（撮像条件）を設けてもよい。
【００８１】
撮像条件とは、撮像する画像の大きさや、複数の撮像画像を積算して一枚の画像を形成する場合のフレーム積算数や、走査スピードなど撮像する際に設定される条件のこととする。
【００８２】
たとえば、いかなる光学条件においても補正係数を算出する際に用いる画像は画像の総ドーズ量が予め設けておいた基準範囲内とすると、小電流モードで一画素あたりの照射電流量が少ないため、フレーム積算数を増やし、逆に大電流モードの場合は一画素あたりの照射電流量は多いが試料１０８の表面への照射コンタミネーション付着によるパターン形状変化のリスクが高いため、フレーム積算数を少なくして撮像すればよい。
【００８３】
本実施例９では撮像前に設定された光学条件から基準のドーズ量を満たす撮像条件を選択することを前提に説明したが、任意の撮像条件で撮像後、基準範囲に満たない画像は補正係数算出に使用しないと判断するとしてもよい。
【実施例１０】
【００８４】
前記実施例８において、光学条件毎の画像の周波数特性をデータベース７００として保存する例を示した。本実施例１０では、データベース７００に保存する画像について、エラー画像を判定して除外する例について示す。
【００８５】
図８は、装置Ａがデータを更新する処理の一例を示すフローチャートである。データベース７００内のデータは光学条件を変更する毎に更新しても良い。このとき、ノイズや、外乱等の影響で乱れた画像を取得した場合については、たとえば、過去のデータを蓄積して、周波数特性の平均値を基準値として保有しておき、今回取得した周波数特性（９０１）が基準値となる標準偏差の３σから外れるか否かを判定（９０２）し、範囲内であればデータを更新し（９０３）、範囲外であれば更新対象外として除外する（９０４）。なお、判定の基準値はこの例に限定されるものではない。
【００８６】
＜まとめ＞
本発明の効果は装置間の機差低減や、ビーム形状の変換に限定されることなく、撮像画像を元にして、画像を周波数空間で補正する際に広く有効な発明である。
【００８７】
なお、本発明は上記した実施例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、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、又は置換のいずれもが、単独で、又は組み合わせても適用可能である。
【００８８】
また、上記の各構成、機能、処理部、及び処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、及び機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【００８９】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１０１  電子源
１０２  電子線
１０３  変形照明絞り
１０４  検出器
１０５  走査偏向用偏向器
１０６  対物レンズ
１０７  ステージ
１０８  試料
１０９  制御装置
１１０  システム制御部
１１１  記憶装置
１１２  演算部
１１３  入出力部
１１４  二次電子
１１０１  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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