(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料上に荷電粒子ビームを照射し、試料から発生する荷電粒子ビームにより試料像を形成する荷電粒子ビーム装置の画像鮮鋭度評価方法において、
形成した試料像から得られる画像を分割する画像分割工程と、各分割画像のパターンの各方向のエッジの数量とピクセル微分値を算出する工程と、前記算出した各方向のエッジ数量とピクセル微分値を用いてパターンの多寡によらない鮮鋭度を算出する算出工程と、鮮鋭度を評価する評価工程とを備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置の画像鮮鋭度評価方法。
【請求項２】
前記各分割画像の鮮鋭度を表示する表示工程を備えることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム装置の画像鮮鋭度評価方法。
【請求項３】
前記評価工程は、前記鮮鋭度を標準値と比較する処理を含み、
前記表示工程は、得られた鮮鋭度が標準値より下回った場合にその旨の情報を表示させる処理工程を含むことを特徴とする請求項１または２記載の荷電粒子ビーム装置の画像鮮鋭度評価方法。
【請求項４】
前記評価工程は、前記鮮鋭度を標準値と比較する処理工程を含み、
鮮鋭度が標準値より下回ったとき、自動調整機能を起動させる実行指示する自動調整起動工程を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の荷電粒子ビーム装置の画像鮮鋭度評価方法。
【請求項５】
試料上に荷電粒子ビームを照射し、試料から発生する荷電粒子ビームにより試料像を形成する荷電粒子ビーム装置において、
形成した試料像から得られる画像を分割する画像分割手段と、各分割画像のパターンの各方向のエッジの数量とピクセル微分値を算出する工程と、前記算出した各方向のエッジ数量とピクセル微分値を用いてパターンの多寡によらない鮮鋭度を算出する算出手段と、算出した鮮鋭度を評価する評価手段とを備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項６】
前記鮮鋭度を表示する表示手段を設けたことを特徴とする請求項５記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項７】
前記評価手段は、得られた鮮鋭度を標準値と比較するものとして構成され、
荷電粒子ビーム装置は、さらに、前記評価手段からの評価値が前記標準値より下回ったとき表示手段にその旨の情報を表示させる表示発生手段を有することを特徴とする請求項５または６記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項８】
荷電粒子ビーム装置は、自動調整機能を備えるものであり、
さらに、荷電粒子ビーム装置は、前記評価手段からの評価値が前記標準値より下回ったとき、前記自動調整機能を起動させるための実行指示をする自動調整指令手段を備えることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項９】
請求項１ないし４のいずれかに記載の鮮鋭度評価方法の各工程を実行するステップを備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置の画像鮮鋭度評価のためのコンピュータプログラムプログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のコンピュータプログラムを備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項１１】
試料上に荷電粒子ビームを照射し、試料から発生する荷電粒子ビームにより試料像を形成する荷電粒子ビーム装置の非点収差評価方法において、
形成した試料像から得られる画像を分割する画像分割工程と、各分割画像のパターンの各方向のエッジの数量とピクセル微分値を算出する工程と、前記算出した各方向のエッジ数量とピクセル微分値を用いてパターンの多寡によらない非点収差の程度を算出する算出工程と、非点収差の程度を評価する評価工程とを備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置の非点収差評価方法。
【請求項１２】
前記各分割画像の非点収差の程度を表示する表示工程を備えることを特徴とする請求項１１記載の荷電粒子ビーム装置の非点収差評価方法。
【請求項１３】
前記評価工程は、前記非点収差の程度を標準値と比較する処理工程を含み、
前記非点収差の程度の表示工程は、得られた非点収差の程度が標準値より下回った場合にその旨の情報を表示させる処理工程を含むことを特徴とする請求項１１または１２記載の荷電粒子ビーム装置の非点収差評価方法。
【請求項１４】
前記評価工程は、前記非点収差の程度を標準値と比較する処理工程を含み、
非点収差の程度が標準値より下回ったとき、自動調整機能を起動させる実行指示する自動調整起動工程を備えることを特徴とする請求項１１ないし１３記載の荷電粒子ビーム装置の非点収差評価方法。
【請求項１５】
試料上に荷電粒子ビームを照射し、試料から発生する荷電粒子ビームにより試料像を形成する荷電粒子ビーム装置において、
形成した試料像から得られる画像を分割する画像分割手段と、各分割画像のパターンの各方向のエッジの数量とピクセル微分値を算出する工程と、前記算出した各方向のエッジ数量とピクセル微分値を用いてパターンの多寡によらない非点収差の程度を算出する算出手段と、算出した非点収差の程度評価する評価手段とを備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項１６】
前記非点収差の程度を表示する表示手段を設けたことを特徴とする請求項１５記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１７】
前記評価手段は、得られた非点収差の程度標準値と比較するものとして構成され、
荷電粒子ビーム装置は、さらに、前記評価手段からの評価値が前記標準値より下回ったとき表示手段にその旨の情報を表示させる表示発生手段を有することを特徴とする請求項１５または１６記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１８】
荷電粒子ビーム装置は、自動調整機能を備えるものであり、
さらに、荷電粒子ビーム装置は、前記評価手段からの非点収差の評価値が前記標準値より下回ったとき、前記自動調整機能を起動させるための実行指示をする自動調整指令手段を備えることを特徴とする請求項１５ないし１７のいずれか記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１９】
請求項１１ないし１４のいずれかに記載の非点収差評価方法の各工程を実行するステップを備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置の非点収差評価のためのコンピュータプログラムプログラム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のコンピュータプログラムを備えたことを特徴とす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、試料上の観察対象領域に電子線を照射し、試料から発生する電子により試料像を形成する荷電粒子ビーム装置の画像鮮鋭度評価方法、非点収差評価方法、それらの方法を用いた荷電粒子ビーム装置、コンピュータプログラムに係り、特に得られた画像を分割して各分割画像ごとに適正に画像鮮鋭度を評価することができる荷電粒子ビーム装置の画像鮮鋭度評価方法、非点収差評価方法、それらの方法を用いた荷電粒子ビーム装置、コンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子線を偏向器で試料上に走査し、試料から発生する荷電粒子を検出器で検出し、走査用の同期信号発生器の情報に基づいて試料像を形成する半導体評価装置等の基板観察装置が知られている。このような装置においての非点収差補正は、調整用の試料を用いて行う。この調整用の試料には、特定のパターンが表されており、撮影された特定のパターンがどのように撮影されるかを解析し非点収差の補正を行う。このような半導体評価装置では、各領域の粒子画像の振幅を計測することによって方向性鮮鋭度を求める技術や、繰り返しパターンを持った試料・ターゲットを用いて方向性微分演算を施すことによって方向性鮮鋭度を求める技術が知られている（特許文献１、段落０００３〜段落０００４参照）。
【特許文献１】特開２００１−６８０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、試料に照射する電子線の観察視野が広域かつ高い精度を要求され、半導体評価装置では同一の広い視野内で均一な鮮鋭度を持つことが重要視されてきている。アライメントコイルの調整などが不十分な場合もしくは経時変化によりアライメントがずれた場合などに、場所によりフォーカスが変わったような試料像となり、このような状態では正しい半導体の評価ができないこととなる。
【０００４】
しかしながら、現状では、視野内の鮮鋭度や非点収差の程度を評価する有効な手段がなかった。視野内の鮮鋭度の評価方法としては、上述したように、分割視野ごとに微分などにより鮮鋭度を求める手法が考えられるが、この手法では分割視野ごとのパターン量が等しくないと、評価値が変化し評価できないこととなる。
【０００５】
即ち、一般的に仮に同一鮮鋭度の所定の規則で並んだ複数のパターンを撮影したとき、全体画像を分割した分割画像の個所により、含まれるパターンの数が異なることがある。例えば、図９に示すように、パターン１１０が規則的に配置された試料を撮影したとき、全体の画像１００を９分割した視野１０１〜１０９ごとにパターンの数量が異なることとなる。この例では、領域１０２には、パターン１１０が４つ被さっているのに対して、領域１０９では、パターン１１０が２つしか被さっていない。さらにパターンが分割領域をまたぐこともあり、領域によりパターン量を一致させることは困難である。しかしながらこのように、分割領域に被さるパターンの数が多いほど評価値（微分処理などの合計）は高くなり、逆にパターン量が少なければ評価値は低くなる。つまり評価値はパターン量に比例するため、分割視野ごとのパターン量が異なると評価値が異なり、視野内を分割しての鮮鋭度評価や非点評価は行えないこととなる。
【０００６】
そこで、本発明は、分割視野において、パターン量に依存せずに、鮮鋭度または非点収差の評価値を算出できる荷電粒子ビーム装置の画像鮮鋭度評価方法、非点収差評価方法、それらの方法を用いた荷電粒子ビーム装置、コンピュータプログラム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】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため以下の手段を備える。即ち、請求項１の発明は、試料上に荷電粒子ビームを照射し、試料から発生する荷電粒子ビームにより試料像を形成する荷電粒子ビーム装置の画像鮮鋭度評価方法において、形成した試料像から得られる画像を分割する画像分割工程と、各分割画像のパターンの各方向のエッジの数量とピクセル微分値を算出する工程と、前記算出した各方向のエッジ数量とピクセル微分値を用いてパターンの多寡によらない鮮鋭度を算出する算出工程と、鮮鋭度を評価する評価工程とを備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置の画像鮮鋭度評価方法である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の荷電粒子ビーム装置の画像鮮鋭度評価方法において、前記各分割画像の鮮鋭度を表示する表示工程を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の荷電粒子ビーム装置の画像鮮鋭度評価方法において、前記評価工程は、前記鮮鋭度を標準値と比較する処理工程を含み、前記表示工程は、得られた鮮鋭度が標準値より下回った場合にその旨の情報を表示させる処理工程を含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか記載の荷電粒子ビーム装置の画像鮮鋭度評価方法において、前記評価工程は、前記鮮鋭度を標準値と比較する処理を含み、鮮鋭度が標準値より下回った場合に、自動調整機能を起動させる実行指示する自動調整起動工程を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、試料上に荷電粒子ビームを照射し、試料から発生する荷電粒子ビームにより試料像を形成する荷電粒子ビーム装置において、形成した試料像から得られる画像を分割する画像分割手段と、各分割画像のパターンの各方向のエッジの数量とピクセル微分値を算出する工程と、前記算出した各方向のエッジ数量とピクセル微分値を用いてパターンの多寡によらない鮮鋭度を算出する算出手段と、算出した鮮鋭度を評価する評価手段とを備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置である。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項５記載の荷電粒子ビーム装置において、前記鮮鋭度を表示する表示手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項５または６記載の荷電粒子ビーム装置において、前記評価手段は、得られた鮮鋭度を標準値と比較するものとして構成され、荷電粒子ビーム装置は、さらに、前記評価手段からの評価値が前記標準値より下回ったとき表示手段にその旨の情報を表示させる表示発生手段を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項５ないし７のいずれか記載の荷電粒子ビーム装置において、荷電粒子ビーム装置は、自動調整機能を備えるものであり、さらに、荷電粒子ビーム装置は、前記評価手段からの評価値が前記標準値より下回ったとき、前記自動調整機能を起動させるための実行指示をする自動調整指令手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の鮮鋭度評価方法の各工程を実行するステップを備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置の画像鮮鋭度評価のためのコンピュータプログラムプログラムである。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項９に記載のコンピュータプログラムを備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置である。
【００１７】
請求項１１の発明は、試料上に荷電粒子ビームを照射し、試料から発生する荷電粒子ビームにより試料像を形成する荷電粒子ビーム装置の非点収差評価方法において、形成した試料像から得られる画像を分割する画像分割工程と、各分割画像のパターンの各方向のエッジの数量とピクセル微分値を算出する工程と、前記算出した各方向のエッジ数量とピクセル微分値を用いてパターンの多寡によらない非点収差の程度を算出する算出工程と、非点収差の程度を評価する評価工程とを備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置の非点収差評価方法である。
【００１８】
請求項１２の発明は、請求項１１記載の荷電粒子ビーム装置の非点収差評価方法において、前記各分割画像の非点収差の程度を表示する表示工程を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項１３の発明は、請求項１１または１２記載の荷電粒子ビーム装置の非点収差評価方法において、前記評価工程は、前記非点収差の程度を標準値と比較する処理を含み、前記非点収差の程度の表示工程は、得られた非点収差の程度が標準値より下回った場合にその旨の情報を表示させる処理工程を含むことを特徴とする。
【００２０】
請求項１４の発明は、請求項１１ないし１３記載の荷電粒子ビーム装置の非点収差評価方法において、前記評価工程は、前記非点収差の程度を標準値と比較する処理を含み、非点収差の程度が標準値より下回ったとき、自動調整機能を起動させる実行指示する自動調整起動工程を備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項１５の発明は、試料上に荷電粒子ビームを照射し、試料から発生する荷電粒子ビームにより試料像を形成する荷電粒子ビーム装置において、形成した試料像から得られる画像を分割する画像分割手段と、各分割画像のパターンの各方向のエッジの数量とピクセル微分値を算出する工程と、前記算出した各方向のエッジ数量とピクセル微分値を用いてパターンの多寡によらない非点収差の程度を算出する算出手段と、算出した非点収差の程度評価する評価手段とを備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置である。
【００２２】
請求項１６の発明は、請求項１５記載の荷電粒子ビーム装置において、前記非点収差の程度を表示する表示手段を設けたことを特徴とする。
【００２３】
請求項１７の発明は、請求項１５または１６記載の荷電粒子ビーム装置において、前記評価手段は、得られた非点収差の程度標準値と比較するものとして構成され、荷電粒子ビーム装置は、さらに、前記評価手段からの評価値が前記標準値より下回ったとき表示手段にその旨の情報を表示させる表示発生手段を有することを特徴とする。
【００２４】
請求項１８の発明は、請求項１５ないし１７のいずれか記載の荷電粒子ビーム装置において、荷電粒子ビーム装置は、自動調整機能を備えるものであり、さらに、荷電粒子ビーム装置は、前記評価手段からの非点収差の評価値が前記標準値より下回ったとき、前記自動調整機能を起動させるための実行指示をする自動調整指令手段を備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項１９の発明は、請求項１１ないし１４のいずれかに記載の非点収差評価方法の各工程を実行するステップを備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置の非点収差評価のためのコンピュータプログラムプログラムである。
【００２６】
請求項２０の発明は、請求項１９に記載のコンピュータプログラムを備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、分割視野の画像ごとにパターンの多寡によらず評価できるため、分割画像ごとの鮮鋭度の評価を行うことができると共に、分割画像ごとの非点収差の評価を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下本発明が適用される荷電粒子ビーム装置の一例である走査電子顕微鏡について説明する。この走査電子顕微鏡１０は、図１に示すように、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（第１補正手段）、スティグコイル１５（第２補正手段）で補正し、対物レンズコイル１６（フォーカス調整手段）でフォーカスを調整し、例えばウェハ等の試料を走査する。試料室２０内の試料２１から発生する二次電子、反射電子などの荷電粒子１７を検出器１８で検出し、図示しないモニター等の画像表示手段で試料像を表示し観察するものである。
【００２９】
また、本例に係る走査電子顕微鏡１０には、自動調整手段３０と、演算制御手段４０とが接続されている。また、演算制御手段４０には、表示手段５０が接続されており、観察画像等を表示する。本例では、自動調整手段３０は、前記演算制御手段４０からの指令により、アライメントコイル１４の調整を行い、アライメント修正を行い、スティグコイル１５の調整を行い非点収差の修正を行う。
【００３０】
本例では、演算制御手段４０は、得られた画像を９分割して、各分割画像においてパターン量に依存せずに鮮鋭度の評価と、非点収差の程度を求めることができるものである。本例では、演算制御手段４０はコンピュータにプログラムを実行させることにより前記機能を実現する。また、演算制御手段４０は外部からの切替操作により、鮮鋭度の評価及び非点収差の程度の評価を順次行う。
【００３１】
演算制御手段４０は、走査電子顕微鏡１０で形成した試料像から得られる画像を分割する画像分割手段４１と、各分割画像の鮮鋭度または非点収差の程度を算出する算出手段４２と、算出した鮮鋭度または非点収差の程度を評価する評価手段４３と、評価手段４３で前記標準値より下回ったとき表示手段にその旨の情報を表示させる表示発生手段４４と、前記評価手段４３からの評価値が前記標準値より下回ったとき、前記自動調整手段３０を起動させるための実行指令を発生する自動調整指令手段４５とを備えている。
【００３２】
次に本発明に係る演算制御手段４０の処理について説明する。まずに鮮鋭度の処理について説明する。まず画像分割手段４１において、撮像された画像が、例えば図７に示すように９つに分割される。なお、この分割の数は任意であり、９に限定されず、１６や３６であってもよい。また分割を行わなくてもよいし、全体像から一部の像を抽出してその抽出した像を対象とすることができる。
【００３３】
そして、評価手段２３は以下の判定アルゴリズムで各分割画像の鮮鋭度を以下の（１）から（６）の手順で算出して評価する。これにより、各分割画像のパターン量、パターン特徴により変動しない画像の鮮鋭度の評価値が求められる。なお、エッジ閾値、パターン判定閾値、エッジ割合判定閾値は、装置固有もしくは装置の加速電圧の条件ごとに１つの値である。
【００３４】
即ち、本例では、取得した画像に対し、図４に示すように処理を行う。また説明中の４方向とは、０度（Ｘ１）、９０度（Ｘ２）、４５度（Ｙ１）、１３５度（Ｙ２）のことであり、それぞれ図６に示すように定義される。
（１）ヒストグラムよりエッジと認識する閾値を算出する（Ｓ１）。
（２）画像をｎ分割する（Ｓ２）。
（３）スコア値の算出を行う（Ｓ３）。
（４）計算結果を用いて評価値を出力する（Ｓ４）。
【００３５】
以下、上記アルゴリズムの（１）〜（６）について図５に基づいて詳細に説明する。
（１）について
平滑化処理など必要な処理を行った画像に対し、画像の明るさと頻度を軸にしたヒストグラムを積分したものより、暗いほうからｙ１％、ｙ２％（それぞれｙ１％を約２％、ｙ２％を約９８％、等）を取り、その差分（ｙ２−ｙ１）をもとに、エッジ閾値を算出する。
【００３６】
（２）について
画像分割を行う。使用する領域はもと画像の一部でもよい。
【００３７】
（３）について
スコア値計算（Ｓ３）では以下の処理を行う。図５で定義されるようなフィルタにより、算出される結果をＸ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２とし、また各方向のスコア値を加算する変数をＳｕｍＸ１，ＳｕｍＸ２，ＳｕｍＹ１，ＳｕｍＹ２とし、各方向のエッジ数を加算する変数をＥＸ１，ＥＸ２，ＥＹ１，ＥＹ２とする。
（３）−１．画像内の計算領域において、図５で定義されるようなフィルタにより、各画像ピクセル微分値のＸ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２を算出し、｜Ｘ１｜，｜Ｘ２｜，｜Ｙ１｜，｜Ｙ２｜を比較し、最大値となる結果を求め、最大値およびその方向を記憶する（Ｓ５）。
【００３８】
（３）−２．前記（３）−１にて算出した最大値が、（１）にて導出したエッジ閾値より大きい場合に、（３）−３の処理を行う（Ｓ６）。
【００３９】
（３）−３．前記（３）−１で算出した最大値となった方向に対し、スコア値および各方向のエッジ数を加算する。例えば（３）−１にて、｜Ｘ１｜が最大値となるならば、ＳｕｍＸ１にスコア値を加算し、ＥＸ１に１加算する（Ｓ７）。
【００４０】
（３）−４．前記（３）−３で算出された各方向のエッジ数ＥＸ１，ＥＸ２，ＥＹ１，ＥＹ２の和が、鮮鋭度評価値算出を行えるだけのパターン量を有するかどうかをパターン判定閾値と比較することにより判定する（Ｓ８）。
エッジ数の和（ＥＸ１＋ＥＸ２＋ＥＹ１＋ＥＹ２）＞パターン判定閾値
上記判定値が真（Ｔｒｕｅ）であるならば、（３）−５の処理を行い、偽（Ｆａｌｓｅ）であるならば、（３）−１２の処理を行う。
【００４１】
（３）−５．
以下の判定を満たすかどうか判定する。
ＥＸ１／（ＥＸ１＋ＥＸ２＋ＥＹ１＋ＥＹ２）＞エッジ割合判定閾値
ならば
ＳｃｏｒｅＸ１＝ＳｕｍＸ１／ＥＸ１  
そうでないならば
ＳｃｏｒｅＸ１＝０
ＥＸ２／（ＥＸ１＋ＥＸ２＋ＥＹ１＋ＥＹ２）＞エッジ割合判定閾値
ならば
ＳｃｏｒｅＸ２＝ＳｕｍＸ２／ＥＸ２
そうでないならば
ＳｃｏｒｅＸ２＝０
ＥＹ１／（ＥＸ１＋ＥＸ２＋ＥＹ１＋ＥＹ２）＞エッジ割合判定閾値
ならば
ＳｃｏｒｅＹ１＝ＳｕｍＹ１／ＥＹ１
そうでないならば
ＳｃｏｒｅＹ１＝０
ＥＹ２／（ＥＸ１＋ＥＸ２＋ＥＹ１＋ＥＹ２）＞エッジ割合判定閾値
ならば
ＳｃｏｒｅＹ２＝ＳｕｍＹ２／ＥＹ２  
そうでないならば
ＳｃｏｒｅＹ２＝０
【００４２】
有効と判定されたエッジ方向の数Ｎを求め、さらに以下の計算を行い、鮮鋭度評価値Ｓｃｏｒｅを算出する。
Ｓｃｏｒｅ＝
（ＳｃｏｒｅＸ１＋ＳｃｏｒｅＸ２＋ＳｃｏｒｅＹ１＋ＳｃｏｒｅＹ２）／Ｎ
ここで求められたＳｃｏｒｅ値がパターン量、パターン特徴に左右されない値となる。このため、このＳｃｏｒｅ値を比較することにより、画像の鮮鋭度を評価することができる。即ち、Ｓｃｏｒｅ値が高いほど、鮮鋭度が高く、くっきり見えて、Ｓｃｏｒｅ値が低いほど、鮮鋭度が低く、ぼやけて見えることを示す（Ｓ９）。
【００４３】
（３）−６．上記（３）−４での判断結果が、鮮鋭度評価値算出を行えるだけのパターン量を有さないと判断した場合には、この分割画像が計算から除外されたことを示す（Ｓ１０）。
【００４４】
（３）−７．次に各分割画像の非点収差の程度の評価について説明する。前記（３）−３  にて算出された値を用いて各方向のスコア値ＳｃｏｒｅＸ１，ＳｃｏｒｅＸ２，ＳｃｏｒｅＹ１，ＳｃｏｒｅＹ２を以下の計算にて求める。ここでＮＵＬＬ値は、無効値を表す（Ｓ１１）。
ＥＸ１／（ＥＸ１＋ＥＸ２＋ＥＹ１＋ＥＹ２）＞エッジ割合判定閾値
かつ
ＥＸ２／（ＥＸ１＋ＥＸ２＋ＥＹ１＋ＥＹ２）＞エッジ割合判定閾値
ならば
ＳｃｏｒｅＸ１＝ＳｕｍＸ１／ＥＸ１，ＳｃｏｒｅＸ２＝ＳｕｍＸ２／ＥＸ２
そうでないならば
ＳｃｏｒｅＸ１＝ＮＵＬＬ，ＳｃｏｒｅＸ２＝ＮＵＬＬ
ＥＹ１／（ＥＸ１＋ＥＸ２＋ＥＹ１＋ＥＹ２）＞エッジ割合判定閾値
かつ
ＥＹ２／（ＥＸ１＋ＥＸ２＋ＥＹ１＋ＥＹ２）＞エッジ割合判定閾値
ならば
ＳｃｏｒｅＹ１＝ＳｕｍＹ１／ＥＹ１，ＳｃｏｒｅＹ２＝ＳｕｍＹ２／ＥＹ２
そうでないならば  
ＳｃｏｒｅＹ１＝ＮＵＬＬ，ＳｃｏｒｅＹ２＝ＮＵＬＬ
【００４５】
（３）−８．前記（３）−７にて算出された各方向のスコア値を用い非点評価が可能かどうかを判断する（Ｓ１２）。
ＳｃｏｒｅＸ１≠ＮＵＬＬ  かつ  ＳｃｏｒｅＸ２  ≠  ＮＵＬＬ
もしくは
ＳｃｏｒｅＹ１≠ＮＵＬＬ  かつ  ＳｃｏｒｅＹ２≠ＮＵＬＬ
上記判定値が真（Ｔｒｕｅ）であるならば、（３）−８の処理を行い、偽（Ｆａｌｓｅ）であるならば、（３）−９の処理を行う。
【００４６】
（３）−９．
ここで各方向の鮮鋭度は、ＳｃｏｒｅＸ１，ＳｃｏｒｅＸ２，ＳｃｏｒｅＹ１，ＳｃｏｒｅＹ２にて表される。即ちＳｃｏｒｅ値が高いほど、その方向の鮮鋭度が高く、Ｓｃｏｒｅ値が低いほどその方向の鮮鋭度が低いことを表す。よってＸ方向の非点量は、｜ＳｃｏｒｅＸ１−ＳｃｏｒｅＸ２｜で、Ｙ方向の非点量は｜ＳｃｏｒｅＹ１−ＳｃｏｒｅＹ２｜にて表される。即ちＳｃｏｒｅＸ１、ＳｃｏｒｅＸ２（あるいは、ＳｃｏｒｅＹ１、ＳｃｏｒｅＹ２）の差が大きければ大きいほど、非点収差が調整されていないということがわかる（Ｓ１３）。
【００４７】
（３）−１０．上記（３）−８での判断結果が、非点評価値算出を行えるだけのパターン量を有さないと判断した場合には、この分割画像が計算から除外されたことを示す（Ｓ１４）。
【００４８】
（４）について
計算結果を用いて分割領域ごとに、鮮鋭度評価値や、非点評価値の出力や、自動調整が必要かどうかの判断を行い、必要であれば自動調整を実行させる。
（３）−６や、（３）−１０にて計算対象外となった分割領域は、別表示とする。ここで計算対象外領域が規定数以上ある場合になどには自動制御は行わせない。
【００４９】
上記処理により鮮鋭度及び非点収差の程度を求めることができた。次に実施例に係る走査電子顕微鏡１における上記広域画像における鮮鋭度及び非点収度の評価について説明する。本例では、上述したように、広域画像において全部もしくは一部の画像を分割し、それぞれの分割画像に対し、評価値を求める。
【００５０】
本例では、画像内相対的な評価を行うに際して、分割画像ごとの評価値を用いて正規化する。ここで、正規化とは、分割領域ごとに算出されるＳｃｏｒｅ値のうち、最も高い値を「１」に、低い値を「０」とするような処理をいう。なお、絶対的な評価値が必要な場合にはそのままの評価値を用いることができる。
【００５１】
本例では、表示発生手段４４はこの評価値に基づいて各領域を異なる色で表示させるものとする。例えば、本例に係る走査電子顕微鏡１０で、右上から左下にむけて鮮鋭度が低下している画像が得られたとする。表示発生手段４４は、最もＳｃｏｒｅ値が高い分割画像の領域を紺色で表示させ、まったくぼやけていて見えない分割画像の領域を赤色で表現させるようにする。そして、その中間部分は、紺色から赤色までのグラデーションで表示するものとする。また計算対象外の領域は中間色や、別の色で表示するものとする。この結果、図６に示すカラーマップ２００が表示手段５０に表示されることとなる。
【００５２】
この例では、鮮鋭度が高い（はっきり見えている）右上の領域２０３が濃紺で表され、順次鮮鋭度が低下する順にブルー（領域２０２）、白（領域２０１）、ピンク（領域２０４）、赤（領域２０５）と表示され、鮮鋭度の分布状態が一目で認識できる。なお、このとき、０〜１までの中間のＳｃｏｒｅ値については、上述のように赤色から青色までの濃淡の他、他の色での表示を行うことができる。
【００５３】
また、他の表示例として、鮮鋭度を強調して表示することができる。即ち、図８に示すように、鮮鋭度が高い部分（図中右上）をより強調して輪郭を明瞭にしたパターンを表示し、鮮鋭度が低い部分（図中左下）をより強調して、輪郭がぼやけたパターンで表示することができる。
【００５４】
なお、表示手段５０の表示は、上述した色表示に限定されず、操作者により判断がつきやすいようにＳｃｏｒｅ値が高い分割画像の領域を○印で示し、Ｓｃｏｒｅ値が低い分割画像の領域を×印で表示するなどの記号表示にしてもよい。
【００５５】
また、本例では、非点収差の程度を表示するとき、表示発生手段４４は、上述した演算で求めたＸ１，Ｘ２を使って各分割画像領域にビーム形状を表す楕円形状を表示することができる。例えば、パターンの縦方向の輪郭はくっきりと表示され、横方向の輪郭はぼやけてしまいような場合には、Ｘ２方向に短くＸ１方向に長い楕円形状のビームが照射されていることを表す楕円を表示し、パターンの横方向の輪郭はくっきりと表示され、縦方向の輪郭はぼやけてしまいような場合には、Ｘ１方向に短くＸ２方向に長い楕円形状のビームが照射されていることを表す楕円を表示する。
【００５６】
そして、本例では、評価値の最大値と最小値の差分や、分布などが一定範囲を超えた場合に警告を表示するもしくは自動調整を行うものとする。即ち、算出手段４２が算出した値が一定範囲を超えたときには、演算制御手段４０の自動調整指令手段４５は自動調整手段３０に対して走査電子顕微鏡１０の収差の自動調整を行うよう指示を発する。これにより、走査電子顕微鏡１０は自動的に調整され、鮮鋭度及び非点収差が解消され、試料の良好な画像を得ることができる。
【００５７】
なお、上記の例では画像の全領域を分割しているが、かならずしも全部の領域を使用する必要はなく、一部分の画像を用いても良好な評価値が得られる。
また、例えば、試料としてウェハを掲げたが、これに限定されず、電子ビームによって検出可能なパターン等が形成されたマスク等の任意の試料であってもよい。また、走査電子顕微鏡に限定されず、半導体製造・検査装置などの電子ビーム照射装置であってもよい。さらに、使用する電子ビーム以外に、イオンビームなどの荷電粒子ビームであっても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施の形態が適用される走査電子顕微鏡を示す図である。
【図２】実施の形態に係る走査電子顕微鏡の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示した走査電子顕微鏡の演算制御手段の構成を示すブロック図である。
【図４】図２に示した走査電子顕微鏡の演算制御手段の作動を示すブロック図である。
【図５】図２に示した走査電子顕微鏡の演算制御手段の作動を詳細に示すブロック図である。
【図６】エッジ検出のためのフィルタを示す図である
【図７】実施の形態に係る走査電子顕微鏡で鮮鋭度の分布をカラーマップで表示した例を示す図である。
【図８】実施の形態に係る走査電子顕微鏡で鮮鋭度の分布表す他の例を示す図である。
【図９】本発明が適用される電子顕微鏡でで得られる画像の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
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・・・荷電粒子
１８・・・検出器
２０・・・資料室
２１・・・試料
２３・・・評価手段
３０・・・自動調整手段
４０・・・演算制御手段
４１・・・画像分割手段
４２・・・算出手段
４３・・・評価手段
４４・・・表示発生手段
４５・・・自動調整指令手段
５０・・・表示手段
【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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