(57)【要約】【課題】荷電粒子線装置において、荷電粒子線の照射位置安定性を精度よく評価する。【解決手段】２次電子検出信号を入力フィルタで整形した後、パターンエッジの電圧の立ち上がりをシュミット・トリガ回路で捉えることにより、走査開始からエッジ検出までの時間変動を高感度に検出し、アンチ・エイリアシング・フィルタを通過させることによって、電子線の照射位置を計測し、安定性評価のための信号を取得する。【選択図】図２
2010135107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線で試料を走査することにより前記試料から発生する２次粒子を検出器で検出して検出画像を生成する荷電粒子線装置であって、
前記荷電粒子線で前記試料を走査しているときの検出信号のエッジを強調するための第１のフィルタと、
前記第１のフィルタの出力が供給され、前記荷電粒子線の走査開始からパターンエッジにかかるまでの時間帯と、それ以外の時間帯を区別して、それぞれの時間帯に異なる一定電圧を出力する信号回路と、
前記信号回路の出力のレベルを反転させる出力反転手段と、
前記荷電粒子線の走査周波数の１／２以下の周波数帯域の信号を通過させる第２のフィルタと、を備え、
前記第２のフィルタに前記出力反転手段の出力を通過させて、前記試料上の前記荷電粒子線の照射位置安定性を評価するための信号を出力することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
さらに、前記第２のフィルタの出力の周波数解析結果を出力する周波数解析部を備えることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
【請求項３】
荷電粒子線をブランキングでオン／オフ制御しながら、前記荷電粒子線で試料を走査し、前記試料から発生する２次粒子を検出器で検出して検出画像を生成する荷電粒子線装置であって、
前記荷電粒子線で前記試料を走査しているときの検出信号のエッジを強調するための第１のフィルタと、
前記第１のフィルタの出力から、前記荷電粒子線の走査期間を示す信号を生成する第１の信号回路と、
前記第１のフィルタの出力から、パターンエッジを検出するための信号を生成する第２の信号回路と、
前記第１の信号回路の出力と前記第２の信号回路の出力の論理積を取り、前記荷電粒子線の走査開始から前記パターンエッジにかかるまでの時間帯と、それ以外の時間帯を区別して、それぞれの時間帯に異なる一定電圧を出力するＡＮＤ回路と、
前記走査開始から前記パターンエッジにかかるまでの時間帯と、それ以降のパターンを検出している時間帯と、前記荷電粒子線を非照射時間帯とを区別して、それぞれの時間帯に３つの異なる一定電圧を出力する出力調整手段と、
前記荷電粒子線の走査周波数の１／２以下の周波数帯域の信号を通過させる第２のフィルタと、を備え、
前記第２のフィルタに前記ＡＮＤ回路の出力を通過させて、前記試料上の前記荷電粒子線の照射位置の安定性を評価するための信号を出力することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
前記出力調整手段は、前記第１の信号回路の出力に応答して、前記非照射時間帯にのみ所定電圧を印加することを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子線装置。
【請求項５】
さらに、前記第２のフィルタの出力の周波数解析結果を出力する周波数解析部を備えることを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子線装置。
【請求項６】
前記第１の信号回路は、前記荷電粒子線の走査開始に応答してハイレベルの信号を出力し、前記荷電粒子線の走査終了に応答してローレベルの信号を出力することにより、前記荷電粒子線の走査期間を示す信号を生成し、
前記第２の信号回路は、前記荷電粒子線の走査開始からパターンエッジにかかるまでの時間帯及び前記荷電粒子線の非照射時間帯でハイレベルの信号を出力し、前記パターンエッジから走査終了までの時間帯でローレベルの信号を出力することにより、前記パターンエッジを検出するための信号を生成することを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子線装置。
【請求項７】
前記第１の信号回路は、前記荷電粒子線の走査期間を示す信号を、デジタル信号として提供することを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子線装置。
【請求項８】
荷電粒子線装置で検出された２次粒子を用いて、荷電粒子線の照射位置の安定性を評価するための信号を出力する荷電粒子線評価装置であって、
前記荷電粒子線で前記試料を走査して得られた検出信号のエッジを強調するための第１のフィルタと、
前記第１のフィルタの出力が供給され、前記荷電粒子線の走査開始からパターンエッジにかかるまでの時間帯と、それ以外の時間帯を区別して、それぞれの時間帯に異なる一定電圧を出力する信号回路と、
前記信号回路の出力のレベルを反転させるＮＯＴ回路と、
前記荷電粒子線の走査周波数の１／２以下の周波数帯域の信号を通過させる第２のフィルタと、を備え、
前記第２のフィルタに前記ＮＯＴ回路の出力を通過させて、前記試料上の前記荷電粒子線の照射位置安定性を評価するための信号を出力することを特徴とする荷電粒子線評価装置。
【請求項９】
荷電粒子線装置で検出された２次粒子を用いて、荷電粒子線の照射位置の安定性を評価するための信号を出力する荷電粒子線評価装置であって、
前記荷電粒子線で前記試料を走査して得られた検出信号のエッジを強調するための第１のフィルタと、
前記第１のフィルタの出力から、パターンエッジを検出するための信号を生成する信号回路と、
前記荷電粒子線装置の荷電粒子線偏向制御系から出力される前記荷電粒子線の走査期間を示すデジタル信号と前記信号回路の出力の論理積を取り、前記荷電粒子線の走査開始から前記パターンエッジにかかるまでの時間帯と、それ以外の時間帯を区別して、それぞれの時間帯に異なる一定電圧を出力するＡＮＤ回路と、
前記走査開始から前記パターンエッジにかかるまでの時間帯と、それ以降のパターンを検出している時間帯と、前記荷電粒子線を非照射時間帯とを区別して、それぞれの時間帯に３つの異なる一定電圧を出力する出力調整手段と、
前記荷電粒子線の走査周波数の１／２以下の周波数帯域の信号を通過させる第２のフィルタと、を備え、
前記第２のフィルタに前記ＡＮＤ回路の出力を通過させて、前記試料上の前記荷電粒子線の照射位置安定性を評価するための信号を出力することを特徴とする荷電粒子線評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は荷電粒子線装置、及び荷電粒子線評価装置に関し、例えば、電子線を試料に照射した後の２次電子検出信号から電子線の照射位置の変動及び電子線の照射位置の安定性を評価するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体検査装置等では、試料を載せたステージを移動し、電子線で試料を走査し、試料から放出された２次電子をとらえ、ＳＥＭ（scanning electron microscope）画像を生成することによってパターン線幅や欠陥を評価をしている。なお、近年の半導体デバイスの微細化に伴って、半導体検査装置の分解能は２ｎｍ以下である。
【０００３】
欠陥等を評価する際、振動、磁場、騒音等の環境外乱が大きいと、パターンが不鮮明になったり、画像にノイズが入る場合もある。試料または電子線光学鏡筒の機械振動、電気的ノイズの影響を抑え、電子線の偏向信号に同期した試料への電子線照射位置の安定性が要求されている。
【０００４】
電子線照射位置の安定性を確保するために、例えば、特許文献１に開示されているように、床振動などの外部環境から電子線描画装置に伝達される振動を検出し、電子線の照射位置を偏向補正する技術が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−０１６８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１は、電子線で試料を走査したときの２次電子検出信号の状態を表す説明図である。
電子線で試料を走査しているときの２次電子検出信号は試料からの２次電子の発生頻度に基づいているため、発生頻度が少ないと暗い画像となり、発生頻度が多いと明るい画像になる。パターンエッジを観察している状態では、走査開始からパターンエッジまでは２次電子の発生頻度が少なく（図１のｔａ間では暗く）、パターンエッジでは逆に多くなる（図１のｔｂ間では明るい）。この信号をローパスフィルタに通過させると、ｔａ間やｔｂ間の電圧変動は電子線照射位置変化量の出力変化に比べて無視できない大きさであり、電子線の照射位置検出精度のＳ／Ｎを低下させている一因となっている。
【０００７】
一方、半導体検査装置等では、ＳＥＭ画像を取得する時のみ電子線で試料を走査し、それ以外は試料保護のためブランキング電極で電子線を曲げて試料に照射させないことが多い。この場合のＳＥＭ画像の一本を走査する時間配分は、（ａ）照射開始から最初のパターンエッジまでの時間、（ｂ）それ以降のパターン検出時間、（ｃ）非照射時間の３つとなる。（ａ）〜（ｃ）はＳＥＭ画像の走査本数分だけ繰り返され、ＳＥＭ画像とＳＥＭ画像の切替りの間は（ｃ）となる。このような非照射時間における情報も電子線照射位置検出のためには必要な情報であるが、非照射時間の信号を含めて周波数解析すると電子線照射の安定性を正確に把握（評価）することができなくなるという問題もある。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、まず、観察倍率、電子線のプローブ電流値、画素数、加速電圧等が同一条件で、電子線の照射位置検出精度のＳ／Ｎを向上させる構成を提供する。
【０００９】
また、本発明は、上記電子線の照射位置検出精度のＳ／Ｎを向上させる構成に加えて、周波数解析結果に電子線の非照射時間の影響を受けないようにするための構成を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記第１の課題を解決するために、本発明では、パターンエッジでの電圧変化をシュミット・トリガ回路で捉えることにより、電子線の照射位置を高感度に検出する。また、第２の課題を解決するために、次のような信号処理を行なう。つまり、（ａ）照射開始から最初のパターンエッジまでの時間taにハイレベル（以下、Ｈ）の電圧を発生させ、（ｂ）それ以降のパターン検出時間tbに ローレベル（以下、Ｌ）の電圧を発生させ、（ｃ）非照射時間tcには数式１に示す２次電子の検出信号の平均電圧Ｍを発生させる。３段階の電圧信号をアンチ・エイリアシング・フィルタに通過させて、出力される電圧Ｖｏｕｔを計測する。アンチ・エイリアシング・フィルタの目的は周波数解析での折り返し誤差を低減するためであり、遮断周波数は電子線の走査周波数の１／２以下に設定すると良い。（後述。図５参照。）
【００１１】
即ち、本発明による荷電粒子線装置は、荷電粒子線で試料を走査することにより前記試料から発生する２次粒子を検出器で検出して検出画像を生成する荷電粒子線装置であって、荷電粒子線で試料を走査しているときの検出信号のエッジを強調するための第１のフィルタと、第１のフィルタの出力が供給され、荷電粒子線の走査開始からパターンエッジにかかるまでの時間帯と、それ以外の時間帯を区別して、それぞれの時間帯に異なる一定電圧を出力する信号回路（シュミット・トリガ回路）と、信号回路の出力のレベルを反転させる出力反転手段と、荷電粒子線の走査周波数の１／２以下の周波数帯域の信号を通過させる第２のフィルタと、を備え、第２のフィルタに出力反転手段の出力を通過させて、試料上の荷電粒子線の照射位置安定性を評価するための信号を出力する。
当該荷電粒子線装置は、さらに、第２のフィルタの出力の周波数解析結果を出力する周波数解析部を備える。
【００１２】
本発明による別の態様の荷電粒子線装置は、荷電粒子線をブランキングでオン／オフ制御しながら、荷電粒子線で試料を走査し、試料から発生する２次粒子を検出器で検出して検出画像を生成する荷電粒子線装置であって、荷電粒子線で試料を走査しているときの検出信号のエッジを強調するための第１のフィルタと、第１のフィルタの出力から、荷電粒子線の走査期間を示す信号を生成する第１の信号回路（シュミット・トリガ回路）と、第１のフィルタの出力から、パターンエッジを検出するための信号を生成する第２の信号回路（シュミット・トリガ回路）と、第１の信号回路の出力と第２の信号回路の出力の論理積を取り、荷電粒子線の走査開始からパターンエッジにかかるまでの時間帯と、それ以外の時間帯を区別して、それぞれの時間帯に異なる一定電圧を出力するＡＮＤ回路と、走査開始からパターンエッジにかかるまでの時間帯と、それ以降のパターンを検出している時間帯と、荷電粒子線を非照射時間帯とを区別して、それぞれの時間帯に３つの異なる一定電圧を出力する出力調整手段と、荷電粒子線の走査周波数の１／２以下の周波数帯域の信号を通過させる第２のフィルタと、を備え、第２のフィルタにＡＮＤ回路の出力を通過させて、試料上の前記荷電粒子線の照射位置の安定性を評価するための信号を出力する。
ここで、出力調整手段は、第１の信号回路の出力に応答して、非照射時間帯にのみ所定電圧を印加する。
【００１３】
また、第１の信号回路は、荷電粒子線の走査開始に応答してハイレベルの信号を出力し、荷電粒子線の走査終了に応答してローレベルの信号を出力することにより、荷電粒子線の走査期間を示す信号を生成し、第２の信号回路は、荷電粒子線の走査開始からパターンエッジにかかるまでの時間帯及び荷電粒子線の非照射時間帯でハイーレベルの信号を出力し、パターンエッジから走査終了までの時間帯でローレベルの信号を出力することにより、パターンエッジを検出するための信号を生成する。
なお、荷電粒子線の走査期間を示す信号は、荷電粒子線の偏向開始・終了に同期するデジタル信号を利用するようにしてもよい。
【００１４】
さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための最良の形態および添付図面によって明らかになるものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に寄れば、２次電子の検出信号を信号処理することによって、電子線照射位置の安定性を評価することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。
【００１７】
（１）発明の概要
本発明では、１つ目の課題を解決するために、パターンエッジでの電圧変化をシュミット・トリガ回路で捉えることにより、電子線の照射位置を高感度に検出する（図３参照）。
【００１８】
また、第２の課題を解決するために、次のような信号処理を行なう。
（ａ）照射開始から最初のパターンエッジまでの時間taにハイレベル（以下、Ｈ）の電圧を発生させ、（ｂ）それ以降のパターン検出時間tbに ローレベル（以下、Ｌ）の電圧を発生させ、（ｃ）非照射時間tcには式１に示す２次電子の検出信号の平均電圧Ｍを発生させる。
【００１９】
そして、３段階の電圧信号をアンチ・エイリアシング・フィルタに通過させて、出力される電圧Ｖｏｕｔを計測する。アンチ・エイリアシング・フィルタの目的は周波数解析での折り返し誤差を低減するためであり、遮断周波数は電子線の走査周波数の１／２以下に設定すると良い（図５参照）。
【００２０】
電子線の照射位置Ｘは式２で表される。パターンエッジの移動により、ｔａ〜ｔｂ間の電圧はＬからＨまで変化しうる。一方、アンチ・エイリアシング・フィルタ通過後の電圧はｔａ〜ｔｃ間の変化量になるので、出力電圧範囲（Ｈ−Ｌ）に対応する仮想的な走査量はＷ・（ｔａ＋ｔｂ＋ｔｃ）／（ｔａ＋ｔｂ）となる。
パターンエッジの振動により、ｔａ、ｔｂは変化するが、（ｔａ＋ｔｂ）は一定である。ｔｃが一定の場合は感度一定となる。しかし、ｔｃが変化すると数式２から明らかなように、感度が変化するため、感度の変化量が計測したい量に比べて十分に小さくなければならない。
【００２１】
【数１】
2010135107.tif 000003
【００２２】
【数２】
2010135107.tif 000004
【００２３】
（２）第１の実施形態
＜電子線照射位置計測機能つき荷電粒子線装置の構成＞
図２は、本発明による電子線照射位置計測機能つき荷電粒子線装置の概略構成例を示す図である。当該荷電粒子線装置は、本体部１００と、コンソール（信号処理部）１０と、を備えている。コンソール（信号処理部）１０は、画像処理装置９と、ディスプレイ（表示装置）１１と、電子線（荷電粒子線）照射位置計測装置２７と、を有している。
【００２４】
本体部１００は試料に対して電子線（荷電粒子線）を照射し、２次電子（２次粒子）を取得するものである。本体部１００では、電子源１から放出された電子線２は電子光学鏡筒３内部で対物レンズ４で収束され、偏向レンズ５で偏向される。そして、その電子線２で試料６を走査し、検出器７で捉えた２次電子の信号が増幅器８で増幅される。
【００２５】
また、増幅された２次電子は、画像処理装置９で処理され、パターン線幅、欠陥等の情報を得ることができるようになっている。取得した画像は、コンソール１０のディスプレイ１１に表示され、オペレータは欠陥画像等を確認できる。また、ステージ１２を移動させることにより、試料６の全面を観察することができる。
【００２６】
さらに、増幅された２次電子は、電子線照射位置計測装置２７内の信号処理部１４にも供給され、電子線照射位置の検出及び電子線照射の安定性を評価するための信号を生成する。
【００２７】
以下に、電子線の照射位置安定性を高感度に評価するための電子線照射位置計測装置の信号処理部１４構成及び動作について説明する。
【００２８】
＜信号処理部の回路構成と動作＞
図３は、第１の実施形態による電子線照射位置計測装置２７内の信号処理部１４の回路構成を示す図である。当該信号処理部１４は、入力フィルタ（ローパスフィルタ）１５と、オフセット電圧を減算された信号に増幅するためのシュミット・トリガ回路１６と、保護回路であるツェナーダイオード１８と、反転回路であるＮＯＴゲート１７と、折り返し雑音（誤差）を除去するためのアンチ・エイリアシング・フィルタ１９と、を備えている。
【００２９】
増幅器８から出力されたアナログ信号は、入力フィルタ１５に供給され、そこで高周波成分が減衰されてエッジの立ち上がりが強調された波形（図３における信号Ｓ１参照）に整形される。信号Ｓ１において、走査開始から試料６のエッジまでの時間をｔａ、それ以降の走査終了までの時間をｔｂとする。この信号Ｓ１に対して、オフセット電圧Ｖ０を取り除き（信号Ｓ２）、±Ｖｅのシュミット・トリガ回路１６に送る。
【００３０】
電子線がエッジに掛かる瞬間にシュミット・トリガ回路１６からの出力は、＋Ｈに、走査終了後に−Ｈになる（信号Ｓ３参照）。そして、後段のＮＯＴゲート１７には、正の電圧しか送られないように、ツェナーダイオード１８の保護回路が設けられている（信号Ｓ４参照）。ＮＯＴゲート１７では、信号Ｓ４のＬがＨに、ＨがＬに反転する（信号Ｓ５）。信号Ｓ５において、走査開始からエッジまでの時間は、Ｈを出力している時間に等しくなっている。
【００３１】
さらに、本実施形態では、信号Ｓ５は、走査周波数による折り返し誤差（信号が標本化され再生されたとき、元の信号のエイリアスとなって生じる歪み）を低減するために、遮断周波数を走査周波数の１／２以下に設定したアンチ・エイリアシング・フィルタ１９に送られる。このアンチ・エイリアシング・フィルタ１９を通過させないと、繰り返し信号の振幅が大きくなってしまう。これは折り返し雑音の影響によるものであり、アンチ・エイリアシング・フィルタ１９により折り返し雑音の影響を除去する。
【００３２】
ここでは、正論理のシュミット・トリガ回路について述べたが、負論理のシュミット・トリガ回路を用いて、ＮＯＴゲートの代わりにバッファを用いても同様の出力が得られる。
【００３３】
なお、図４に示すように、電子線位置計測装置２７では、増幅器８からの信号を信号処理部１４で信号処理した後、Ａ／Ｄ変換器２０、メモリ２１、ウィンドウ処理２２、ＦＦＴ演算２３、平均化処理２４の後、ディスプレイ２５で解析結果を確認する。信号処理部１４の出力は、外部出力端子２６を介して、外部に出力することができる。騒音計、振動計、磁気測定器等の計測器（図示せず）の出力がアンチ・エイリアシング・フィルタの通過帯域であれば、外部出力との伝達関数やコヒーレンス関数を測定することが可能である。以上、信号処理部１４から外部出力端子２６までを電子線照射位置計測装置２７とする。
【００３４】
また、第１の実施形態では、感度については上記式２にｔｃ＝０を代入した式に等しいものとなっている。
また、図５に示されるように、コンソール１０内のディスプレイ１１には、時刻歴波形２８、ＳＥＭ画像３０及び画像の取得条件のほか、周波数解析結果２９が表示される。
【００３５】
（３）第２の実施形態
電子線照射位置計測機能つき荷電粒子線装置の構成は第１の実施形態と同様である。
＜信号処理部の回路構成と動作＞
図６は、第２の実施形態による電子線照射位置計測装置２７内の信号処理部１４の回路構成を示す図である。当該信号処理部は、入力フィルタ（ローパスフィルタ）１５と、電子線による走査状態を検出する回路構成と、エッジを検出する回路構成と、を備えている。なお、図５は電子線をブランキング電極３１でブランキングすることにより、適宜、オン・オフ制御をする場合の電子線照射位置計測について示したものである。
【００３６】
エッジを観察しているときのＳＥＭ画像を１本走査する時間の内訳は（ａ）照射開始から最初のパターンエッジまでの時間ｔａ、（ｂ）それ以降から走査終了までの時間ｔｂ、さらに（ｃ）非照射時間ｔｃである。
【００３７】
入力フィルタ（ローパスフィルタ）１５には、第１の実施形態と同様に、増幅器８の信号が入力される。ここで整形された波形（信号S１参照）が、走査状態検出回路構成及びエッジ検出回路構成（異なる閾値に設定された２つのシュミット・トリガ回路）に入力される。
【００３８】
電子線による走査状態を検出する回路では、まず、信号Ｓ１からオフセット電圧Ｖ１が取り除かれ（信号Ｓ２参照）、信号Ｓ２が±Ｖｂのシュミット・トリガ回路３２に供給される。シュミット・トリガ回路３２は、電子線がブランキングで照射され走査開始の瞬間にトリガにかかり、信号を＋Ｈにし、走査終了後に信号を−Ｈにする（信号Ｓ３参照）。
【００３９】
信号Ｓ３は、ツェナーダイオード３４の保護回路によって、後段のバッファ３３に正の電圧しか送られないように整形される（信号Ｓ４参照）。そして、信号Ｓ４はバッファ３３に供給され、信号のＨ、Ｌがそのままの状態に保たれる（信号Ｓ５）。
【００４０】
エッジを検出する回路では、まず、信号Ｓ１からオフセット電圧Ｖ２を取り除かれ(信号Ｓ６参照）、信号Ｓ６が±Ｖｅのシュミット・トリガ回路１６に供給される。シュミットトリガ回路１６は、電子線がエッジに掛かる瞬間にトリガに掛かり、信号を＋Ｈにし、走査終了後に信号を−Ｈにする。
【００４１】
信号Ｓ７は、ツェナーダイオード１８の保護回路によって、後段のＮＯＴゲート１７に正の電圧しか送られないように整形される（信号Ｓ８参照）。そして、ＮＯＴゲート１７は、信号Ｓ８のレベルについて、ＬをＨに、ＨをＬに反転させる（信号Ｓ９参照）。
【００４２】
バッファ３３からの出力Ｓ５とＮＯＴゲート１７からの出力Ｓ９は、ＡＮＤゲート３５に送られ、そこで論理積が取られる（信号Ｓ１０参照）。信号Ｓ１０を見て分かるように、走査開始からエッジまでの時間ｔａがＨとなり、その他がＬとなる。
【００４３】
また、バッファの信号（信号Ｓ１１（信号Ｓ５と同じ））を用いて、電子線の走査中のみスイッチ３６がオンとなるように制御される。一方、スイッチ３６がオフのときはプルアップ抵抗３７を介して出力がＭで安定するように制御される。これらのスイッチング制御により、出力（信号Ｓ１２）はｔａ期間ではＨ、ｔｂ期間ではＬ、ｔｃ期間ではＭとなる。
さらに、信号Ｓ１２は、アンチ・エイリアシング・フィルタ１９によって処理される。
【００４４】
図７は、アンチ・エイリアシング・フィルタ１９を通過する前後のＴＰ１、ＴＰ２の信号を示している。ＴＰ１に示されるように、Ｈ、Ｍ及びＬの出力変化は、ＳＥＭ画像の走査本数回繰り返され、ＳＥＭ画像とＳＥＭ画像の切替りの間はＭとなっている。アンチ・エイリアシング・フィルタ１９通過後の信号（信号ＴＰ２）は滑らかで時間を縮めるとＳＥＭ画像取得中の電子線の照射位置の情報が得られる。このときの感度については上記式２で示される通りとなっている。
また、信号ＴＰ２を周波数解析をすると、振動成分のピーク周波数及び振幅値が分かる。
【００４５】
なお、もしスイッチ３６がなく、中間電圧Ｍの設定がなければ、画像の切替りの間はＬのままである。この場合、図８に示すように、アンチ・エイリアシング・フィルタ１９通過後の信号は平均値に対して、大きくマイナス側に変化する。このような信号を周波数解析すると、電子線の照射位置の振幅（図８のパワースペクトルＩ）が、画像切り替りのパルス信号のノイズ（図８のパワースペクトルＩＩ）に埋もれてしまうことになる。したがって、中間電圧Ｍの設定は必要である。中間電圧Ｍを入力することによって、周波数解析結果におけるピークが、不安定な電子線によるノイズに起因するものであるか否かを判別することができるようになる。つまり、中間電圧Ｍがなければ、非照射時間ｔｃによって影響されたため現れたピークか、電子線の照射が不安定なため現れたピークかが判別できなくなってしまうのである。
【００４６】
（４）第３の実施形態
第３の実施形態は、電子線照射位置計測装置２７の接続関係が上記第１及び第２の実施形態とは異なっている。
【００４７】
図９は、第３の実施形態による電子線照射位置計測装置２７の接続関係を示す図である。電子線照射位置計測装置２７の信号処理部の回路構成は、第１及び第２の実施形態で説明した構成の何れかを用いることができる。
【００４８】
表示部１１（図４のディスプレイ２５）には図１０の画面が表示される。つまり、表示部１１には、電子線照射位置の時刻歴波形２８や周波数解析結果（パワースペクトル）２９、３σ（σ：標準偏差）やピーク周波数および振幅値が表示される。また、任意に指定した時間範囲での最大振幅値、画像の切替り時間を除いた最大振幅値が確認できるものとする。
【００４９】
図１０に示されるように、周波数解析結果にはピークが現れる。このピーク値が分解能以下になっていれば電子線の照射が安定していると判断することができる。
【００５０】
（５）第４の実施形態
図１１は、複数のエッジを観察している状態での、電子線照射位置計測の様子を示す図である。入力フィルタ１５通過後の波形（信号Ｓ１）は図６のそれと異なるが、２つのシュミット・トリガ回路１６及び３２の出力は変化しないため、複数のエッジを観察する場合であっても、第２の実施形態と同様に、電子線の安定性を評価することができる。
【００５１】
（６）第５の実施形態
第５の実施形態では、図６の電子線の走査状態を検出するシュミッド・トリガ回路３２に代わって、走査時はＨ、ブランキング時はＬとなるデジタル制御信号（信号Ｓ６参照）を用いている。
【００５２】
図１２に示すように、デジタル制御信号Ｓ６とエッジを検出するシュミット・トリガ回路１６の出力との論理積をＡＮＤ回路３５により取ることによって、図１２の回路も第２の実施形態（図６）と同様に機能する。
【００５３】
このように、デジタル制御信号Ｓ６を用いることによって、走査開始の同期誤差（tcのばらつき）を小さくすることができる。
【００５４】
（７）その他
上記の電子線照射位置の安定性評価は、試料のＳＥＭ画像を取得するような２次元走査時の２次電子検出信号のみならず、ステージ停止直後の２次電子検出信号、ステージ移動中の１次元走査時の２次電子検出信号でも行うことができる。
【００５５】
上記各実施形態では、電子線照射を例に挙げて説明したが、本発明は、電子線に限らず、イオンビーム等含む荷電粒子線に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】従来の荷電粒子線装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明による荷電粒子線装置の概略構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態による電子線照射位置計測装置内の信号処理部の回路構成を示す図である。
【図４】電子線照射位置計測装置の構成図である。
【図５】コンソール内のディスプレイ表示例である。
【図６】第２の実施形態による電子線照射位置計測装置内の信号処理部の回路構成を示す図である。
【図７】アンチ・エイリアシング・フィルタ通過前後の波形と解析結果を示した図である。
【図８】中間電圧を設定しない場合の信号波形と解析結果を示した図である。
【図９】第３の実施形態による電子線照射位置計測装置内の信号処理部の回路構成を示す図である。
【図１０】電子線照射位置計測装置のディスプレイ表示例である。
【図１１】第５の実施形態を示す図である。
【図１２】第６の実施形態による電子線照射位置計測装置内の信号処理部の回路構成を示す図である例を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１：電子源、２：電子線、３：電子光学鏡筒、４：対物レンズ、５：偏向レンズ、６：試料、７：検出器、８：増幅器、９：画像処理装置、１０：コンソール、１１：ディスプレイ、１２：ステージ、１３：ローパスフィルタ、１４：信号処理部、１５：入力フィルタ、１６：シュミット・トリガ、１７：ＮＯＴゲート、１８：ツェナーダイオード、１９：アンチ・エイリアシング・フィルタ、２０：Ａ／Ｄ変換器、２１：メモリ、２２：ウィンドウ処理、２３：ＦＦＴ演算、２４：平均化処理、２５：ディスプレイ、２６：外部出力端子、２７：電子線の照射位置計測装置、２８：時刻歴波形、２９：パワースペクトル、３０：ＳＥＭ画像、３１：ブランキング電極、３２：シュミット・トリガ、３３：バッファ、３４：ツェナーダイオード、３５：ＡＮＤゲート、３６：スイッチ、３７：プルアップ抵抗、１００：本体部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【図１１】
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【図１２】
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