(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点位置に荷電粒子ビームを収束する収束手段と、前記荷電粒子ビームを２次元的に走査する走査手段と、を備え、前記荷電粒子ビームが照射された試料からの２次荷電粒子信号に基づいて試料の画像を取得する荷電粒子ビーム装置におけるオートフォーカス画像判定方法において、前記走査手段と前記収束手段を駆動して前記試料の撮像領域中から選択した特定領域の走査ラインを順次焦点位置を変更しつつ荷電粒子ビームで走査し、得られた２次荷電粒子信号から前記特定領域の予備画像信号を取得する予備撮像を行い、前記予備画像信号中で最大鮮鋭度となる走査ラインを判定し、この走査ラインにおける前記収束手段の状態を合焦状態として試料の撮像領域の本撮像を行って得られた画像の判定を行うものであって、
前記予備撮像において最大鮮鋭度位置となった走査ラインの画像信号プロファイルを取得し、
前記本撮像における前記予備撮像で最大鮮鋭度となった走査ラインに相当する走査ラインの画像信号プロファイルを取得し、
前記両画像信号プロファイルから前記両画像信号プロファイルの類似度を求め、この類似度を第１の閾値と比較し、さらに前記類似度が最小となる位置の画像中央位置からのずれ量を第２の閾値と比較して、本撮像を行って得られた画像の判定を行うことを特徴とする荷電粒子ビーム装置におけるオートフォーカス画像判定方法。
【請求項２】
焦点位置に荷電粒子ビームを収束する収束手段と、前記荷電粒子ビームを２次元的に走査する走査手段とを備え、前記荷電粒子ビームが照射された試料からの２次荷電粒子信号に基づいて試料の画像を取得する荷電粒子ビーム装置におけるオートフォーカス画像判定装置において、
前記走査手段と前記収束手段を駆動して前記試料の撮像領域中から選択した特定領域の走査ラインを順次焦点位置を変更しつつ荷電粒子ビームで走査し、得られた２次荷電粒子信号から前記特定領域の予備画像信号を取得する予備撮像を行い、前記予備画像信号中で最大鮮鋭度となる走査ラインを判定し、この走査ラインにおける前記収束手段の状態を合焦状態として試料の撮像領域の本撮像を行って得られた画像の判定を行うものであって、
前記予備撮像において最大鮮鋭度位置となった走査ラインの画像信号プロファイルを取得する手段と、
前記本撮像における前記予備撮像で最大鮮鋭度となった走査ラインに相当する走査ラインの画像信号プロファイルを取得する手段と、
前記両画像信号プロファイルから前記両画像信号プロファイルの類似度を求め、この類似度を第１の閾値と比較し、さらに前記類似度が最小となる位置の画像中央位置からのずれ量を第２の閾値と比較して、本撮像を行って得られた画像の判定を行う手段とを備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置におけるオートフォーカス画像判定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の荷電粒子ビーム装置における画像判定装置を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項４】
焦点位置に荷電粒子ビームを収束する収束手段と、前記荷電粒子ビームを２次元的に走査する走査手段とを備え、前記荷電粒子ビームが照射された試料からの２次荷電粒子信号に基づいて試料の画像を取得する荷電粒子ビーム装置において、前記走査手段と前記収束手段を駆動して前記試料の撮像領域中から選択した特定領域の走査ラインを順次焦点位置を変更しつつ荷電粒子ビームで走査し、得られた２次荷電粒子信号から前記特定領域の予備画像信号を取得する予備撮像を行い、前記予備画像信号中で最大鮮鋭度となる走査ラインを判定し、この走査ラインにおける前記収束手段の状態を合焦状態として試料の撮像領域の本撮像を行って得られた画像のオートフォーカス画像判定を行うためのコンピュータプログラムであって、
前記予備撮像において最大鮮鋭度位置となった走査ラインの画像信号プロファイルを取得するステップと、
前記本撮像における前記予備撮像で最大鮮鋭度となった走査ラインに相当する走査ラインの画像信号プロファイルを取得するステップと、
前記両画像信号プロファイルから前記両画像信号プロファイルの類似度を求めるステップと、
この類似度を第１の閾値と比較し、さらに前記類似度が最小となる位置の画像中央位置からのずれ量を第２の閾値と比較して、本撮像を行って得られた画像の判定を行うステップと、
を備えることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項５】
請求項４に記載のコンピュータプログラムを格納したことを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡、描画装置、半導体検査装置等の荷電粒子ビーム装置においてオートフォーカス装置を使用して撮像した画像の判定を行う荷電粒子ビーム装置におけるオートフォーカス画像判定方法、荷電粒子ビーム装置におけるオートフォーカス画像判定装置、荷電粒子ビーム装置、コンピュータプログラム及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年走査電子顕微鏡等の荷電粒子ビーム装置にあっては、試料に照射する電子線の観察視野は高精度かつ広域のものが求められ、オートフォーカス装置も高速で高い焦点精度が要求される。また、観察時試料の損傷を極力防止する必要があり、低ダメージ化が要求されている。
【０００３】
このようなオートフォーカス装置を備えた荷電粒子ビーム装置として、以下のものがある。特許文献１には、電子線を偏向手段により偏向して走査し、任意の形状をなす試料上から発生する荷電粒子を検出して試料像を得るステップ、この走査を対物レンズの励磁強度を変化させながら得られる試料像に対し、任意の形状をなす試料形状の所定の方向におけるエッジ成分の鮮鋭度を求めるステップ、さらに対物レンズの励磁強度の変化と得られた所定の方向ごとの鮮鋭度をもとに、所定の方向ごとの対物レンズの励磁強度に対応するピーク位置を算出するステップ、この所定の方向のピーク位置の距離により、対応する非点収差補正コイルを補正するかどうかを判断するステップを備えた電子線装置の自動調整方法が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、測長ＳＥＭを用いた半導体パターンの形状評価装置において、データベースに記憶された多種データを一括管理するために、多種データ間の座標系を対応付けし、多種データの一部あるいは全てを任意に選択し、選択されたデータを利用して測長ＳＥＭにおいて半導体パターンを観察するための撮像レシピを生成し、また、前記多種データを時系列で管理し、パターン形状の変動があった場合に撮像レシピを修正する半導体パターン形状評価装置が記載されている。
【０００５】
更に、特許文献３には、対物レンズの電流あるいは電圧を所定幅で順次変えたときに試料からラインプロファイルをそれぞれ取得するステップと、取得した各ラインプロファイルを微分してその絶対値の総和をそれぞれ算出するステップと、算出した総和が最大あるいは隣接する総和がほぼ等しくなるときの対物レンズの電流あるいは電圧に調整するステップとを有するオートフォーカス方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１０９４０８号公報参照
【特許文献２】特開２００７−１４７３６６号公報、段落番号００３７参照
【特許文献３】特開２００７−１７８７６４号公報、段落番号００１８〜００４９参照
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、上述した従来のものにあっては、荷電粒子ビーム装置での撮像に際し、各種の方法でオートフォーカス設定による焦点を合わせた後、そのまま撮像を行われている。このため、オートフォーカス設定による焦点設定が適正に行われている場合であっても、その後の装置や試料の状態の変化により適切なフォーカスに設定されないデフォーカス画像しか得られないことがある。
【０００８】
一般に試料がチャージアップするとフォーカス位置がずれることが知られており、オートフォーカスにより焦点位置を決定したのち、何らかの理由により試料がチャージアップしてしまう場合このようにデフォーカスが起こる。
【０００９】
このようなデフォーカスが起こると、オペレータが手動で撮像を行う場合には、オペレータが撮影像を逐次観察しデフォーカスを発見したとき、再度撮像を行うことで対処できる。しかし、多数の試料を自動運転で撮像する装置では、多数の試料の撮像が終了した後、撮像画像を点検してデフォーカスが判明することとなり再度撮像を行うことはきわめて煩雑となる。
【００１０】
そこで、本発明はオートフォーカス画像が、良好なものであるか否かを自動的に判定することができる荷電粒子ビーム装置のオートフォーカス画像判定方法、荷電粒子ビーム装置のオートフォーカス画像判定装置、荷電粒子ビーム装置、コンピュータプログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、焦点位置に荷電粒子ビームを収束する収束手段と、前記荷電粒子ビームを２次元的に走査する走査手段と、を備え、前記荷電粒子ビームが照射された試料からの２次荷電粒子信号に基づいて試料の画像を取得する荷電粒子ビーム装置におけるオートフォーカス画像判定方法において、前記走査手段と前記収束手段を駆動して前記試料の撮像領域中から選択した特定領域の走査ラインを順次焦点位置を変更しつつ荷電粒子ビームで走査し、得られた２次荷電粒子信号から前記特定領域の予備画像信号を取得する予備撮像を行い、前記予備画像信号中で最大鮮鋭度となる走査ラインを判定し、この走査ラインにおける前記収束手段の状態を合焦状態として試料の撮像領域の本撮像を行って得られた画像の判定を行うものであって、前記予備撮像において最大鮮鋭度位置となった走査ラインの画像信号プロファイルを取得し、前記本撮像における前記予備撮像で最大鮮鋭度となった走査ラインに相当する走査ラインの画像信号プロファイルを取得し、前記両画像信号プロファイルから前記両画像信号プロファイルの類似度を求め、この類似度を第１の閾値と比較し、さらに前記類似度が最小となる位置の画像中央位置からのずれ量を第２の閾値と比較して、本撮像を行って得られた画像の判定を行うことを特徴とする荷電粒子ビーム装置におけるオートフォーカス画像判定方法である。
【００１２】
請求項２の発明は、焦点位置に荷電粒子ビームを収束する収束手段と、前記荷電粒子ビームを２次元的に走査する走査手段とを備え、前記荷電粒子ビームが照射された試料からの２次荷電粒子信号に基づいて試料の画像を取得する荷電粒子ビーム装置におけるオートフォーカス画像判定装置において、前記走査手段と前記収束手段を駆動して前記試料の撮像領域中から選択した特定領域の走査ラインを順次焦点位置を変更しつつ荷電粒子ビームで走査し、得られた２次荷電粒子信号から前記特定領域の予備画像信号を取得する予備撮像を行い、前記予備画像信号中で最大鮮鋭度となる走査ラインを判定し、この走査ラインにおける前記収束手段の状態を合焦状態として試料の撮像領域の本撮像を行って得られた画像の判定を行うものであって、前記予備撮像において最大鮮鋭度位置となった走査ラインの画像信号プロファイルを取得する手段と、前記本撮像における前記予備撮像で最大鮮鋭度となった走査ラインに相当する走査ラインの画像信号プロファイルを取得する手段と、前記両画像信号プロファイルから前記両画像信号プロファイルの類似度を求め、この類似度を第１の閾値と比較し、さらに前記類似度が最小となる位置の画像中央位置からのずれ量を第２の閾値と比較して、本撮像を行って得られた画像の判定を行う手段とを備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置におけるオートフォーカス画像判定装置である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の荷電粒子ビーム装置における画像判定装置を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、焦点位置に荷電粒子ビームを収束する収束手段と、前記荷電粒子ビームを２次元的に走査する走査手段とを備え、前記荷電粒子ビームが照射された試料からの２次荷電粒子信号に基づいて試料の画像を取得する荷電粒子ビーム装置において、前記走査手段と前記収束手段を駆動して前記試料の撮像領域中から選択した特定領域の走査ラインを順次焦点位置を変更しつつ荷電粒子ビームで走査し、得られた２次荷電粒子信号から前記特定領域の予備画像信号を取得する予備撮像を行い、前記予備画像信号中で最大鮮鋭度となる走査ラインを判定し、この走査ラインにおける前記収束手段の状態を合焦状態として試料の撮像領域の本撮像を行って得られた画像のオートフォーカス画像判定を行うためのコンピュータプログラムであって、前記予備撮像において最大鮮鋭度位置となった走査ラインの画像信号プロファイルを取得するステップと、前記本撮像における前記予備撮像で最大鮮鋭度となった走査ラインに相当する走査ラインの画像信号プロファイルを取得するステップと、前記両画像信号プロファイルから前記両画像信号プロファイルの類似度を求めるステップと、この類似度を第１の閾値と比較し、さらに前記類似度が最小となる位置の画像中央位置からのずれ量を第２の閾値と比較して、本撮像を行って得られた画像の判定を行うステップと、を備えることを特徴とするコンピュータプログラムである。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のコンピュータプログラムを格納したことを特徴とする記録媒体である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、予備撮像における最大鮮鋭度位置における走査ラインの画像信号プロファイルと、前記本撮像における前記予備撮像を行った特定の走査ラインに相当する走査ラインの画像信号プロファイルとが取得され、両画像信号プロファイルの比較によりオートフォーカスの適否が判定されるため、撮像された画像が意図されたフォーカスの状態で得られたか否かを適正且つ迅速に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例に係る走査電子顕微鏡の一例を示す模式図である。
【図２】走査電子顕微鏡の制御系を示すブロック図である。
【図３】走査電子顕微鏡の撮像手順を示すフローチャートである。
【図４】オートフォーカスを行う手順を説明するための説明図である。
【図５】オートフォーカス画像を判定する手順を示すフローチャートである。
【図６】予備撮像を示すものであり、（ａ）は取得画像、（ｂ）は最鮮鋭位置におけるプロファイルを示すグラフである。
【図７】本撮像を示すものであり、（ａ）は取得画像、（ｂ）はフォーカス設定位置におけるプロファイルを示すグラフである。
【図８】プロファイルの比較状態を示すものであり、（ａ）はプロファイルＦａ（ｔ）を示すグラフ、（ｂ）はプロファイルＦｂ（ｔ）を示すグラフである
【図９】類似度Ｓ（ｔ）の算出を説明するためのものであり、（ａ）は算出の開始状態、（ｂ）は算出の終了状態をそれぞれ示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施するための形態としての荷電粒子ビーム装置は走査電子顕微鏡である。走査電子顕微鏡は、電子線ビームを２次元的に走査して試料に合焦させて照射して、試料からの２次電子検出装置で２次電子線や反射電子線を検出し走査画像を形成する。このため、走査電子顕微鏡は焦点位置に電子ビームを収束する収束手段と、前記電子ビームを２次元的に走査する走査手段とを備え、電子ビームが照射された試料からの２次電子信号に基づいて試料を撮像するに際して、前記走査手段を駆動して前記試料の撮像領域中から選択した特定領域において順次異なる焦点位置とした荷電粒子ビームで回走査して異なる焦点位置での走査による２次荷電粒子信号から前記特定領域の予備画像を得る予備撮像を行い、前記予備画像中の異なる焦点位置中で最も画像信号の鮮鋭度が高くなる走査ラインを得た状態を前記収束手段の合焦状態とし、前記収束手段を前記合焦状態として試料の本撮像を行うオートフォーカス装置を備える。
【００２１】
またこの走査電子顕微鏡は、本撮像した画像が予備撮像で設定したオートフォーカス状態で撮像されたオートフォーカス画像が意図した状態で撮影されたかどうかを判定するオートフォーカス画像判定装置を備える。オートフォーカス画像判定装置は、予備撮像における最大鮮鋭度位置における走査ラインの画像信号プロファイルを取得する手段と、前記本撮像における前記予備撮像を行った特定の走査ラインに相当する走査ラインの画像信号プロファイルを取得する手段と、両画像信号プロファイルの比較によりオートフォーカス画像の良否を判定する判定する手段を備える。
【００２２】
画像信号プロファイルの比較は、両画像信号プロファイルの類似度及び類似度が最大となる位置のずれ量の少なくとも一方を閾値と比較して行う。
【実施例】
【００２３】
以下本発明の実施例に係る荷電粒子ビーム装置としての走査電子顕微鏡について説明する。図１は実施例に係る走査電子顕微鏡の一例を示す模式図、図２は走査電子顕微鏡の制御系を示すブロック図、図３は走査電子顕微鏡の撮像手順を示すフローチャートである。
【００２４】
走査電子顕微鏡は、基本的な構成については、特許文献１等に記載された荷電粒子ビーム装置（走査電子顕微鏡）と実質的に同一であり、一般に使用されるものを採用できる。図１に示すように、実施例に係る走査電子顕微鏡１０は、鏡筒１１内上部の電子線源１２から発生した電子線１３を、アライメントコイル１４（走査手段）、スティグコイル１５（第２走査補正手段）で補正し、対物レンズコイル１６（収束手段）でフォーカスを調整し、試料室１７に配置された試料１８に走査する。試料１８から発生する二次電子、反射電子などの荷電粒子１９は検出器２０で検出され、モニター等の画像表示手段２３（図２参照）で試料像を表示される。
【００２５】
本発明においては、走査電子顕微鏡１０は、図２に示すように、走査電子顕微鏡１０にオートフォーカス撮像を実行させるオートフォーカス装置２１と、オートフォーカス撮像された画像が意図する状態となっているかを判定するオートフォーカス画像判定装置２２、画像表示手段２３及びキーボード、マウス等の入力手段２４を備えている。ここで、オートフォーカス装置２１と、オートフォーカス画像判定装置２２とは、ＣＰＵ、ＨＤＤ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ装置等を備えたコンピュータとして構成でき、このコンピュータに本発明に係るコンピュータプログラムを格納した記録媒体例えばＣＤ−ＲＯＭを収納して、所定の手法で実行することにより走査電子顕微鏡１０各装置１２，１４，１５、１６の制御、オートフォーカス装置２１，オートフォーカス画像判定装置２２における画像処理機能及び判定処理機能を実現する。
【００２６】
次にオートフォーカス撮像及びオートフォーカス画像判定の手順について説明する。図３は走査電子顕微鏡の撮像手順を示すフローチャート、図４はオートフォーカスを行う手順を説明するための説明図である。
【００２７】
まずオートフォーカス撮像からオートフォーカス画像までの手順を説明する。始めにオートフォーカス装置２１により、オートフォーカス撮像を実行するため、予備撮像を行い（ステップＳ１）、次いでこの予備撮像で得られた予備画像からオートフォーカス値、即ち本撮像における収束手段の状態を設定して（ステップＳ２）、本撮像を行い本画像を取得する（ステップＳ３）。そして、オートフォーカス画像判定装置２２でオートフォーカス画像の判定を行う（ステップＳ４）。判定により意図通りの画像が得られている場合はこの撮像は終了し、意図通りの画像が得られていない場合は、エラー処理を行う（ステップＳ５）。エラー処理は、画像にその旨の表示を行ったりフラグを付与したりするほか、オペレータを呼び出す等必要な処理を行う。
【００２８】
次にオートフォーカス撮像について説明する。予備撮像は、試料１８の例えば中央領域を撮像することにより行う。このとき、一ラインごとにフォーカスを順次変化させて撮像を行う。例えば図４（ａ）に示すような領域（走査ラインをＮ行とする）を撮像すると、図４（ｂ）に示す画像が得られる。図４に示す例では、図４（ａ）の最上段に相当する走査ラインにおけるフォーカス値をＦとし、フォー数値を走査ラインが一行下がるごとにΔＦずつ増加させ、ｎ行においてはｆｏｃｕｓ＋ｎΔｆ（ｎ＝１…Ｎ−１）となるよう撮像を行い予備画像（図４（ｂ））を得る。
【００２９】
そこで、各走査ラインの合焦状態を解析し合焦した走査ラインを求め、このときのフォーカス値を本撮像におけるフォーカス値とする。この解析処理は、各走査ラインにおける画像における鮮鋭度を求め、最大鮮鋭度を備える走査ラインを決定することによる。この例ではｎ＝（Ａ−１）のとき、即ちＦ＝Ｆ+Δｆ×Ａ最大鮮鋭度が得られている。なお、鮮鋭度の取得については、公知の手法による。このとき、試料１８上に電子線１３を照射し、試料１８から発生する電子により試料像を形成する際に、１フレームをスキャンする間に、フォーカスを変化させることが好ましい。このことにより、高速で、かつ試料へのダメージの少ないオートフォーカスを実行できる。
【００３０】
次に、オートフォーカス画像判定装置２２について説明する。図５はオートフォーカス画像を判定する手順を示すフローチャート、図６は予備撮像を示すものであり、（ａ）は取得画像、（ｂ）は最鮮鋭位置におけるプロファイルを示すグラフ、図７は本撮像を示すものであり、（ａ）は取得画像、（ｂ）はフォーカス設定位置におけるプロファイルを示すグラフ、図８はプロファイルの比較状態を示すものであり、（ａ）はプロファイルＦａ（ｔ）を示すグラフ、（ｂ）はプロファイルＦｂ（ｔ）を示すグラフである。
【００３１】
この処理では、まず予備画像で最大鮮鋭度が得られた走査ラインにおけるプロファイルＦａ（ｔ）（図６参照）と、更に本撮像における画像の前記判定行に相当する撮像ラインでのプロファイルＦｂ（ｔ）（図７参照）とを取得する（ステップＳＴ２）。ここで、Ｆａ（ｔ）とＦｂ（ｔ）は、単一の走査ラインのものを用いてもよいし、ノイズを減らすため、隣接する複数の走査ラインの平均値を用いてもよい。
【００３２】
得られた２つのプロファイルＦａ（ｔ）、プロファイルＦｂ（ｔ）は本撮像が予備撮像で決定した合焦状態で行われていれば同一となるか類似する。しかし予備撮像の後試料のチャージ等の理由により合焦状態が保持されていなければ類似しないこととなる。このオートフォーカス画像の判定処理では２つのプロファイルプロファイルＦａ（ｔ）、Ｆｂ（ｔ）の類似状態でオートフォーカス画像の判定を行う。チャージアップなどの影響がなく、オートフォーカス値が正常に設定された状態で撮像された場合には、プロファイルＦａ（ｔ）とプロファイルＦｂ（ｔ）とは、略同一形状となる。図８に示した例では、プロファイルＦａ（ｔ）の２つのピークＰａ１，Ｐａ２とプロファイルＦｂ（ｔ）の２つのピークＰｂ１，Ｐｂ２がずれており、このような場合２つのプロファイルは類似せず、何らかの理由で本撮影時に合焦条件が崩れ、本撮像画像は意図した画像と異なるデフォーカス状態となっていると考えられる。
【００３３】
類似の判定を行うため、得られたＦａ（ｔ）と、Ｆｂ（ｔ）についての類似度Ｓ（ｔ）を算出する（ステップＳＴ３）。この類似度Ｓ（ｔ）は式１に基づいて算出する。この算出処理はオートフォーカス画像判定装置２２を構成するコンピュータでプログラムを実行することにより行われる。ここで、式１はプロファイルＦａ（ｔ）を所定範囲でずらしながらプロファイルＦｂ（ｔ）の差を正規化して求めるものであり、プロファイルＦａ（ｔ）、プロファイルＦｂ（ｔ）のゲインの変動等はキャンセルされている。
【００３４】
【数１】
0005592085.tif 000002
【００３５】
図９は類似度Ｓ（ｔ）の算出手順を説明するためのものであり、（ａ）は算出の開始状態、（ｂ）は算出の終了状態をそれぞれ示す模式図である。プロファイルＦａ（ｔ）及びプロファイルＦｂ（ｔ）は０〜ｌ（ｗ−１）に分布している。この状態で式１を適用すると、プロファイルＦｂ（ｔ）のｔ＝ｃ〜（ｗ−ｃ−１）の部分（斜線部）が幅ｃにわたり順次ずらされてＦａ（ｔ）と演算される。ここで、幅ｃは演算の無効領域となる。即ち、比較の開始時においては、図９（ａ）に示すように、Ｆａ（０）とＦｂ（ｃ），…，Ｆａ（ｗ−２ｃ−１）とＦｂ（ｗ−ｃ−１）とが演算され、Ｆｂ（ｔ）を１ずつずらして演算を続け、最終的にはＦｂ（ｃ）とＦａ（２ｃ）、Ｆｂ（ｗ−ｃ−１）とＦａ（ｗ−１）とが演算され、各演算値が加算されていく。この演算で、プロファイルＦａ（ｔ）と、プロファイルＦｂ（ｔ）とが等しいと類似度Ｓ（ｔ）の値は「１」となり、両者の差が大きければ大きいほど類似度Ｓ（ｔ）の値は小さくなる。
【００３６】
本例では、類似度を判定するため、求めた類似度Ｓ（ｔ）の最大値を予め定めた第１の閾値である閾値Ｔ１と比較する（ステップＳ４）。なお、閾値Ｔ１は予め撮像実験等で定めておけばよい。類似度Ｓ（ｔ）の最大値が閾値Ｔ１より小さい場合（ステップＳＴ４のｙｅｓ）は、２つのプロファイルＦａ（ｔ）とプロファイルＦｂ（ｔ）には類似性がなく、本撮像された画像が所望のオートフォーカス像ではないとしてエラー処理に付される（ステップＳＴ８）。
【００３７】
類似度Ｓ（ｔ）の最大値が閾値Ｔ１以上である場合（ステップＳＴ５のｎｏ）、類似度
Ｓ（ｔ）が最小となる位置Ｔを求め（ステップＳＴ５）、この位置Ｔは両プロファイルが
類似しているほど画像中央部（ｗ−１／２）に近く位置し、この位置Ｔと中央位置との
差ΔＴは小さくなる。
【００３８】
本例では、この値ΔＴと予め定めた第２の閾値である閾値Ｔ２とを比較し（ステップＳＴ６）、その差が閾値Ｔ２より大きい場合はプロファイルＦａ（ｔ）とプロファイルＦｂ（ｔ）の位置ずれが大きく、両プロファイルに類似性がなく、本撮像された画像が所望のオートフォーカス像ではないとしてエラー処理に付される（ステップＳＴ８）。なお、閾値Ｔ２は予め撮像実験等で定めておけばよい。
【００３９】
値ΔＴが閾値Ｔ２以下である場合本撮像された画像が所望のオートフォーカス像であるとして次の撮像を行う（ステップＳＴ７）
【００４０】
以上説明したように本実施例によれば、得られたオートフォーカス像の良否を自動的に判定することができる。このため、自動運転で試料の撮影を行う場合、デフォーカスが発生したとしてもエラー処理を行うことができ、試料の自動撮影を効率的に行うことができる。
【００４１】
なお、この実施例では類似度Ｓ（ｔ）の最大値と値ΔＴの値に基づいてオートフォーカス像の良否を判定したが、この良否の判定は、類似度Ｓ（ｔ）を中心としてその近傍であるＳ（ｔ―ｋ）〜Ｓ（ｔ+ｋ）のデータを用い、二次近以後の相関係数に基づいて判定するようにする等他の手法によるものであってもよい。
【００４２】
また、上記実施例ではオートフォーカス撮像に際してオートフォーカス値を撮像領域の中央領域で取得する場合を例に説明したが、オートフォーカス値を得るため複数の走査ラインからなる１フレーム分の試料領域を走査するに際して収束手段を駆動して荷電粒子ビームの焦点位置を所定範囲にわたって移動させ、得られた１フレーム内の焦点の変更された試料像に対し、画像信号を解析して適正な荷電粒子ビームの焦点位置を取得して、得られた焦点位置に荷電粒子ビーム照射するように収束手段を設定する荷電粒子ビーム装置に適用することができる。
【００４３】
また、上記実施例は走査電子顕微鏡に適用した場合を説明したが、描画装置、半導体検査装置等他の荷電粒子ビーム装置のオートフォーカスの成否を判定するために用いることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０  走査電子顕微鏡
１１  鏡筒
１２  電子線源
１３  電子線
１４  アライメントコイル
１５  スティグコイル
１６  対物レンズコイル
１７  試料室
１８  試料
１９  荷電粒子
２０  検出器
２１  オートフォーカス装置
２２  オートフォーカス画像判定装置
２３  画像表示手段
２４  入力手段
【図１】
0005592085.tif 000003
【図２】
0005592085.tif 000004
【図３】
0005592085.tif 000005
【図４】
0005592085.tif 000006
【図５】
0005592085.tif 000007
【図６】
0005592085.tif 000008
【図７】
0005592085.tif 000009
【図８】
0005592085.tif 000010
【図９】
0005592085.tif 000011