(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を発生させる荷電粒子源と、
前記荷電粒子線の焦点位置を調整する焦点調整部と、
前記荷電粒子線を試料上で走査するための偏向部と、
前記試料に前記荷電粒子線を照射したときに発生する荷電粒子を検出する検出部と、
前記検出部において検出する荷電粒子を選別する検出荷電粒子選別部と、
一度の走査から得られる前記検出部からの情報を用いて、前記焦点調整部の焦点調整と前記検出荷電粒子選別部の基準調整を行う制御処理部と、
を備える荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御処理部は、
前記検出部からの情報をもとに生成された画像から焦点評価値及び明度を算出し、
前記焦点評価値を用いて前記焦点調整部の強度を算出し、
前記明度を用いて前記検出荷電粒子選別部の基準強度を算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
前記焦点調整部は、対物レンズであり、
前記制御処理部は、前記対物レンズの強度と前記焦点評価値との関係から前記対物レンズの強度を算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御処理部は、前記検出荷電粒子選別部の強度と前記明度との関係から前記検出荷電粒子選別部の前記基準強度を算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
前記焦点調整部は、前記試料にリターディング電圧を印加するリターディング電圧制御部であり、
前記制御処理部は、
前記検出荷電粒子選別部の強度と、前記リターディング電圧の強度と、前記明度との関係から前記検出荷電粒子選別部の前記基準強度を算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項５に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御処理部は、
前記リターディング電圧と前記焦点評価値との関係から前記リターディング電圧の強度を算出し、
当該算出されたリターディング電圧の強度を用いて前記検出荷電粒子選別部の前記基準強度を算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記検出部は、前記検出荷電粒子選別部を有する第１の検出器と、前記検出荷電粒子選別部を有していない第２の検出器とを備え、
前記制御処理部は、
前記一度の走査から、前記第１の検出器からの情報をもとに生成された第１の画像と、前記第２の検出器からの情報をもとに生成された第２の画像を生成することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項７に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御処理部は、
前記第１の画像から明度を算出し、
前記第２の画像から焦点評価値を算出し、
前記焦点評価値を用いて前記焦点調整部の強度を算出し、
前記明度を用いて前記検出荷電粒子選別部の基準強度を算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御処理部は、
前記焦点調整部の強度の変化に対する明度の変化の関係から得られる補正式を用いて、前記検出荷電粒子選別部の強度と前記明度との関係を補正し、
前記検出荷電粒子選別部の強度と前記明度との前記補正された関係から、前記検出荷電粒子選別部の前記基準強度を算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の荷電粒子線装置において、
前記検出部は、前記検出荷電粒子選別部を有する第１の検出器と、前記検出荷電粒子選別部を有していない第２の検出器とを備え、
前記制御処理部は、
前記第２の検出器からの情報をもとに生成された画像から明度及び焦点評価値を算出することにより、前記補正式を更新することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
前記荷電粒子線の電流量をモニタするモニタ部と、
前記電流量と走査回数からドーズ量を算出するドーズ量モニタ部と、
前記ドーズ量に対する前記基準強度のずれから、ドーズ量に対する試料帯電電位の変化を予測する表面電位予測部と、
をさらに備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御処理部は、
前記第１の画像から明度を算出し、
前記第２の画像から位置ずれ量を算出し、
前記位置ずれ量をもとに、イメージシフト制御又はステージ制御を実行し、
前記検出荷電粒子選別部の強度と前記明度との関係とから、試料電位変化量を算出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１３】
請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御処理部は、前記荷電粒子線の位置を調整するイメージシフト量に応じて前記明度を補正することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１４】
請求項７に記載の荷電粒子線装置において、
前記第１の画像のフレーム数と前記第２の画像のフレーム数が異なることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の荷電粒子線装置において、
前記第２の画像のフレーム数が、前記第１の画像フレーム数より大きく、
前記制御処理部は、１回の焦点調整が行われる間に、前記検出荷電粒子選別部の前記基準調整を行うことを特徴とする荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、走査型電子顕微鏡（以下、SEM）式の検査・計測装置が、半導体の製造ラインで用いられている。これら検査・計測装置は、ウェハ上に形成された回路パターンの寸法を検査・計測するものであり、製造ラインの歩留まりの向上に対して重要な役割を担っている。さらに、これらの検査・計測装置に関しては短時間にできるだけ多くの測定個所を観察することが求められ、これらの装置の処理能力が高速化することにより、半導体の生産効率が向上につながる。
【０００３】
一方、半導体パターンの微細化やデバイス構造の３次元化に伴い、観察部のコントラストがつきにくく、観察の弊害となっている。電子ビームによる試料のコントラストは、試料の材質、電位、及び形状の情報が混在化した状態で形成される。これらは、試料の材質、電位、形状、及び１次電子の照射条件（単位時間あたりの入射電子数、入射角度、及び入射エネルギー）によって、試料から発生する２次電子もしくは後方散乱電子の発生量、出射角度、及び出射エネルギーが変化するために起こる。逆に、１次電子の照射条件の最適化や、２次電子もしくは後方散乱電子の出射角度やエネルギーを適切に選択することで、観察したい箇所のコントラストを強調することができる。
【０００４】
特に、検出する電子のエネルギー帯を選別するエネルギーフィルタは、そのフィルタリング性能（エネルギー分解能）を向上させることで、様々な観察が可能となる。しかし、エネルギー分解能を向上させると、試料の表面電位の変動を受けやすくなる。これにより、画像のコントラストが不安定となる。また、同じ試料内で複数の場所を観察する際にフィルタリング特性が変化するなどの弊害がおこる。これに対して、特許文献１では、試料内にフィルタリング特性の校正ポイントを置き、測定前にエネルギーフィルタを調整することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−１７２９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体ラインなどで用いられるSEM式の検査・計測装置では、単位時間当たりのウェハ処理数を多くすることが求められる。一方で、観察時のコントラストを向上させるために、エネルギー分解能が高いエネルギーフィルタを用いることが有効である。
【０００７】
複数の測定個所で同じフィルタリング特性を保つためには、測定点毎に試料の表面電位に対するエネルギーフィルタの基準調整（校正）が必要となる。しかし、これらの調整には、フィルタリング特性を示すエネルギー特性曲線を取得する必要がある。これはフィルタリング強度を変化させながら、検出信号の強度をモニタすることになり、調整に時間を要してしまう。従来の装置で測定点毎に行う調整は、測定個所の位置合わせや１次電子ビームの焦点補正などがあり、これらの調整に要する時間は実際の観察時間と同等もしくはそれ以上となっている。さらに、エネルギーフィルタの調整時間が加わることで、測定前の調整時間が装置の処理時間の大半を占めることになり、半導体の生産効率の低下につながってしまう。
【０００８】
なお、特許文献１で開示されている技術では、一旦、焦点を合わせた後にエネルギーフィルタの調整をやり直すため、依然として調整に時間がかかる構成であり、生産効率の低下につながる。
【０００９】
そこで、本発明は、一度の走査で得られた画像から、焦点補正とエネルギーフィルタの基準調整（校正）の両方を行うことが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
例えば、上記課題を解決するために、特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例をあげるならば、荷電粒子線を発生させる荷電粒子源と、前記荷電粒子線の焦点位置を調整する焦点調整部と、前記荷電粒子線を前記試料上で走査するための偏向部と、前記試料に前記荷電粒子線を照射したときに発生する荷電粒子を検出する検出部と、前記検出部において検出する荷電粒子を選別する検出荷電粒子選別部と、一度の走査から得られる前記検出部からの情報を用いて、前記焦点調整部の焦点調整と前記検出荷電粒子選別部の基準調整を行う制御処理部と、を備える荷電粒子線装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、一度の走査で得られた画像から、焦点補正とエネルギーフィルタの基準調整の両方を行うことができる。したがって、調整時間を増大することなく、安定した試料の観察が可能となる。
本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】第１実施例に関わるSEM式測長装置の概略を示す図である。
【図１Ｂ】第１実施例に関わるシーケンスの入出力の概要を示す図である。
【図２】第１実施例に関わるSEM式測長装置を用いた計測方法を示すフローチャートである。
【図３Ａ】焦点特性曲線の一例を示す図である。
【図３Ｂ】エネルギー特性曲線の一例を示す図である。
【図４】エネルギーフィルタの基準調整を設定する画面の一例である。
【図５Ａ】第２実施例に関わるSEM式測長装置の概略を示す図である。
【図５Ｂ】第２実施例に関わるシーケンスの入出力の概要を示す図である。
【図６】第３実施例に関わるSEM式測長装置の概略を示す図である。
【図７】第４実施例に関わるSEM式測長装置を用いた計測方法の一部を示すフローチャートである。
【図８Ａ】第４実施例に関わるエネルギー特性曲線の補正方法の概要を示す図である。
【図８Ｂ】第４実施例に関わる対物レンズの強度と明度との関係の一例を示す図である。
【図８Ｃ】第４実施例に関わるエネルギー特性曲線の補正前後の一例を示す図である。
【図９】第５実施例に関わるSEM式測長装置の概略を示す図である。
【図１０】ドーズ量と基準電圧の変化を示す一例である。
【図１１】第６実施例に関わるSEM式測長装置の概略を示す図である。
【図１２】第６実施例に関わるSEM式測長装置を用いた計測方法を示すフローチャートである。
【図１３】エネルギー特性曲線を用いた試料電位変化の算出の一例を説明する図である。
【図１４】第７実施例に関わるシーケンスの入出力の概要を示す図である。
【図１５】第８実施例に関わるSEM式測長装置の概略を示す図である。
【図１６】第８実施例に関わる画像生成の時間チャートを示す図である
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。
【００１４】
試料観察装置としては、荷電粒子線（例えば、電子）を試料表面で走査して、二次的に発生する電子を用いる荷電粒子線装置がある。本発明は、荷電粒子線装置全般に適用可能である。
【００１５】
荷電粒子線装置の代表的な例として、走査電子顕微鏡（SEM）がある。走査電子顕微鏡は、電子ビームを走査して試料から出射する電子を検出し、画像を形成するものである。この装置によれば、半導体デバイス等の微細なパターンの検査や計測、生物試料や材料開発における原子・分子レベルでの観察を行うことができる。走査電子顕微鏡としては、測長SEM、レビューSEMなどがある。以下では、一例として、SEM式測長装置に適用した例として説明する。
【００１６】
［第１実施例］
図１Ａは、本実施例に関わるSEM式測長装置の構成を示す。SEM式測長装置は、試料に電子線を照射する電子線光学系（荷電粒子線光学系）と、電子線の照射に起因して試料から放出される電子を検出する検出系と、真空チャンバー（図示せず）内に配置されたステージ機構系と、SEM式測長装置の構成要素を制御し、各種情報を処理する制御系とを備える。
【００１７】
一例として、電子線光学系は、電子線（荷電粒子線）を発生させる電子源（荷電粒子源）１０１と、電子線の焦点位置を調整する対物レンズ１０３と、電子線を試料上で走査させるための偏向器１０４と、エネルギーフィルタ（検出荷電粒子選別部）１０９と、検出器１１１などを含む。なお、電子線光学系は、これ以外に他のレンズや電極、検出器を含んでもよいし、一部が上記と異なっていてもよく、電子線光学系の構成はこれに限定されない。
【００１８】
このSEM式測長装置では、電子源１０１で発生した１次電子ビーム１０２は、対物レンズ１０３で試料１０５上に収束される。画像を生成する際は、１次電子ビーム１０２が偏向器１０４で偏向され、１次電子ビーム１０２が試料１０５上を走査する。
【００１９】
ステージ機構系は、可動ステージ１０６を備える。試料１０５は、可動ステージ１０６上に搭載されており、リターディング制御部１０７からの負電圧で電気的にフローティングしている。このため、１次電子ビーム１０２は試料１０５上で減速作用を受ける。一方、試料１０５から二次的に発生する電子１０８は、リターディング制御部１０７からのリターディング電圧により加速され、エネルギーフィルタ１０９に到達する。
【００２０】
エネルギーフィルタ１０９は、メッシュ状の電極で構成されている。エネルギーフィルタ１０９は、フィルタ制御部１１０からの電圧により、検出器１１１において検出する電子をフィルタリング（選別）することが可能である。フィルタリングされた電子は検出器１１１に到達する。これらの電子は、検出器１１１内の検出器アンプなどを通して検出信号となる。図１Ａでは検出アンプは検出器１１１に内蔵されているものとして省略している。
【００２１】
制御系は、対物レンズ制御部１１９と、フィルタ制御部１１０と、リターディング制御部１０７とを備える。なお、図１Ａでは、以下での説明に関連する制御部のみを図示し、その他の制御部は省略されている。対物レンズ１０３は、対物レンズ制御部１１９によって制御され、エネルギーフィルタ１０９は、フィルタ制御部１１０によって制御される。また、可動ステージ１０６に印加されるリターディング電圧は、リターディング制御部１０７によって制御される。
【００２２】
また、制御系は、画像生成部１１２と、コントラスト調整部１１３と、表示部１１４と、焦点評価値算出部１１５と、明度算出部１１６と、対物レンズ決定部１１７と、フィルタ特性電圧決定部１１８と、フィルタ電圧算出部１２０とを備える。なお、以下では、制御系の構成要素をまとめて制御処理部と称する場合がある。
【００２３】
上述した制御系の構成要素は、汎用のコンピュータを用いて実現されてもよく、コンピュータ上で実行されるプログラムの機能として実現されてもよい。コンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、メモリなどの記憶部と、ハードディスクなどの記憶装置を少なくとも備える。以下で説明する制御系の処理は、プログラムコードとしてメモリに格納し、プロセッサが各プログラムコードを実行することによって実現されてもよい。なお、制御系の一部が、専用の回路基板などのハードウェアによって構成されてもよい。
【００２４】
検出器１１１からの検出信号は、画像生成部１１２に送られる。画像生成部１１２は、偏向器１０４による試料１０５上での二次元的な走査に基づき、検出信号の強度を２次元マッピングして、画像を生成する。本実施例では、エネルギーフィルタ１０９、対物レンズ１０３、及びリターディング電圧の制御部１０７、１１０、１１９を変化させずに、一度の走査で取得された画像から、焦点の調整及びエネルギーフィルタ１０９の基準調整を行うことを特徴とする。ここで、「一度の走査」とは、焦点の調整及びエネルギーフィルタ１０９の基準調整に必要な最小限のフレーム数の画像を意味する。したがって、一度の走査で取得された画像は、１フレームの画像でもよいし、複数のフレームの画像でもよい。
【００２５】
焦点評価値算出部１１５及び明度算出部１１６は、入力情報として画像生成部１１２から画像を受け取る。なお、画像生成部１１２において生成された画像は、コントラスト調整部１１３へ送られてもよい。コントラスト調整部１１３は、画像のコントラストを調整し、表示部１１４に出力してもよい。これにより、ユーザが、画像生成部１１２において生成された画像を表示部１１４上で確認することができる。
【００２６】
焦点評価値算出部１１５は、画像から焦点評価値を算出し、その焦点評価値を対物レンズ決定部１１７に出力する。対物レンズ決定部１１７は、焦点評価値から、次に設定されるべき対物レンズ１０３の強度を決定する。対物レンズ決定部１１７は、決定された強度を対物レンズ制御部１１９に出力する。対物レンズ制御部１１９は、受け取った強度に基づいて、対物レンズ１０３を制御する。
【００２７】
一方、明度算出部１１６は、画像から明度を算出し、その明度をフィルタ特性電圧決定部１１８に出力する。フィルタ特性電圧決定部１１８は、明度から、次に設定されるべきフィルタ特性電圧値（Ｖｓ値）を決定する。フィルタ特性電圧決定部１１８は、決定されたＶｓ値をフィルタ電圧算出部１２０に出力する。なお、フィルタ電圧算出部１２０には、リターディング制御部１０７からの情報（以降で説明するＶｒ）も入力される。フィルタ電圧算出部１２０は、リターディング制御部１０７からの情報（Ｖｒ）及びＶｓ値に応じて、エネルギーフィルタ１０９に印加する電圧Ｖｅｆ（基準強度）を算出する。フィルタ電圧算出部１２０は、算出した電圧Ｖｅｆをフィルタ制御部１１０に出力する。フィルタ制御部１１０は、受け取った電圧Ｖｅｆに基づいて、エネルギーフィルタ１０９の電圧を制御する。
【００２８】
図１Ｂは、第１実施例に関わるシーケンスの入出力の概要を示す図である。画像１３０は、エネルギーフィルタ１０９、対物レンズ１０３、及びリターディング電圧の制御部１０７、１１０、１１９を変化させずに、一度の走査から取得された画像である。
【００２９】
焦点評価値算出部１１５及び明度算出部１１６は、入力情報として画像生成部１１２から画像１３０を受け取る。焦点評価値算出部１１５は、画像１３０から焦点評価値Ｆを算出し（１３３）、その焦点評価値Ｆを対物レンズ決定部１１７に出力する。対物レンズ決定部１１７は、焦点強度決定アルゴリズムを実行し（１３５）、次に設定されるべき対物レンズ１０３の強度ＯＢＪを出力する。
【００３０】
明度算出部１１６は、画像１３０から明度Ｓを算出し（１３２）、フィルタ特性電圧決定部１１８に出力する。フィルタ特性電圧決定部１１８は、フィルタ特性電圧決定アルゴリズムを実行し（１３４）、次に設定されるべきフィルタ特性電圧値（Ｖｓ値）をフィルタ電圧算出部１２０に出力する。フィルタ電圧算出部１２０は、リターディング電圧（Ｖｒ）１３１及びＶｓ値とから、エネルギーフィルタ１０９に印加する電圧Ｖｅｆを算出する（１３６）。
【００３１】
図２は、本実施例に関わるSEM式測長装置を用いた計測方法を示すフローチャートである。試料１０５が可動ステージ１０６にロードされると、まず試料１０５の回転や初期座標を校正するウェハアライメントを行う（２０１）。
【００３２】
次に、ユーザが登録した測定点と１次電子ビーム１０２の相対位置を合わせる測定点位置合わせを行う（２０２）。この位置合わせにおいては、可動ステージ１０６の移動や一次電子ビームの位置調整などが含まれるが、これらの詳細は省略する。
【００３３】
次に、測定点付近での焦点調整とエネルギーフィルタ１０９の基準調整を行う（２０３）。その後、ユーザが指定したフィルタ特性電圧に基づき、エネルギーフィルタ１０９にかけるフィルタ電圧を設定する（２０４）。次に、表示画像の明るさとコントラストを調整するコントラスト調整を行う（２０５）。その後、測定点での計測を行う（２０６）。コントラスト調整のステップ２０５では、検出器１１１のゲイン値とオフセット値も調整する。なお、次の測定点がある場合は、ステップ２０２へ戻り、ステップ２０３〜２０６を再度実行する。
【００３４】
次に、図２のステップ２０３の詳細について説明する。ステップ２０３では、焦点調整に対物レンズ１０３を用いる場合の焦点調整と、エネルギーフィルタ１０９の基準調整（校正）の両方を行う。
【００３５】
まず、初期の設定値（強度ＯＢＪ及びフィルタ特性電圧Ｖｓ）を入力情報として受け取り、対物レンズ制御部１１９が、対物レンズ１０３の強度を設定するとともに、フィルタ制御部１１０が、エネルギーフィルタ１０９に印加する電圧を設定する（２０３ａ）。ここでの設定は、次のステップ２０３ｂにおいて、一度の走査で画像を取得するための初期の設定である。
【００３６】
次に、一度の走査から、画像生成部１１２が、画像を生成し、その画像を焦点評価値算出部１１５及び明度算出部１１６に出力する（２０３ｂ）。次に、焦点評価値算出部１１５が、画像から焦点評価値を算出し、明度算出部１１６が、画像から明度を算出する（２０３ｃ）。
【００３７】
次に、対物レンズ決定部１１７が、焦点評価値を用いて焦点強度決定アルゴリズムを実行する（２０３ｄ）。図３Ａは、焦点調整において強度ＯＢＪが変化したときの焦点評価値Ｆをプロットした際の典型的な例を示す。フォーカス特性曲線Ｆ（ＯＢＪ）３０１は、対物レンズの強度ＯＢＪと焦点評価値Ｆとの関係を表す曲線である。図３Ａにおいて、フォーカス特性曲線Ｆ（ＯＢＪ）３０１の極値３０２が合焦点位置となる。焦点強度決定アルゴリズムのステップ（２０３ｄ）では、この極値３０２を判定できるまで焦点強度を変化させ、極値３０２が判定できた際には焦点強度の調整が終了したフラグをたてる。
【００３８】
次に、フィルタ特性電圧決定部１１８が、明度を用いて、フィルタ特性電圧決定アルゴリズムを実行する（２０３ｅ）。図３Ｂは、フィルタ特性電圧Ｖｓを変化させた際の明度Ｓの変化をプロットした際の典型的な例を示す。エネルギー特性曲線３０３は、フィルタ特性電圧Ｖｓと明度Ｓとの関係を表す曲線である。フィルタ特性電圧Ｖｓは、式（１）で示すように、試料１０５の表面電位Ｖｓａｍｐｌｅとエネルギーフィルタ１０９にかける電圧Ｖｅｆとから表される。試料１０５の帯電等がない限り、Ｖｓａｍｐｌｅは試料１０５に印加するリターディング電圧Ｖｒと同じである。したがって、本実施例では、リターディング電圧ＶｒをＶｓａｍｐｌｅとみなして扱う。
【００３９】
[数１]
Ｖｓ  ＝  −Ｖｅｆ  ＋  Ｖｓａｍｐｌｅ      （１）
【００４０】
試料１０５の帯電等がない限り、Ｖｓ電圧が正の値になると、出射時の電位よりフィルタ電圧が高くなり、エネルギーの弱い電子からフィルタリングされる。実際には、試料１０５の帯電による表面電位の変化でエネルギー特性曲線３０３が左右にシフトするため、エネルギーフィルタ１０９の校正が必要となる。
【００４１】
試料１０５の帯電がない場合の特性曲線とのずれから、試料の帯電電位を求める方法が良く知られている。図３Ｂでは、エネルギーフィルタ１０９の基準電圧を、Ｓ（Ｖｓ）の最大値３０４の１／２となる明度３０５に対応するＶｓ値３０６とした。エネルギーフィルタ１０９の校正は、特性曲線のずれを判定できれば良いので、この基準電圧は設計時に自由に決めることが可能である。したがって、基準電圧を、Ｓ（Ｖｓ）の最大値に対して任意の割合で設定することができる。ここでは、設計時に定義した基準電圧（Ｖｓ値３０６）を判定できるまで、Ｖｓを変化させる。一方、基準電圧（Ｖｓ値３０６）の判定ができた際には終了フラグをたてる。
【００４２】
次に、フィルタ電圧算出部１２０は、リターディング制御部１０７からのＶｒとフィルタ特性電圧決定部１１８からのＶｓとを用いて、式（１）の関係から、エネルギーフィルタ１０９にかける電圧Ｖｅｆを算出する（２０３ｆ）。次に、焦点強度アルゴリズムのステップ２０３ｄとフィルタ特性電圧決定アルゴリズムのステップ２０３ｅの両方の終了フラグを参照することにより、２つの調整が終了しているかを判定する（２０３ｇ）。両方の終了フラグがたっていない場合は、ステップ２０３ａに戻る。
【００４３】
最後に、対物レンズ決定部１１７が、次に設定されるべき対物レンズ１０３の強度を決定するとともに、フィルタ電圧算出部１２０が、次に設定されるべきエネルギーフィルタ１０９にかける電圧（基準強度）Ｖｅｆを決定する（２０３ｈ）。対物レンズ決定部１１７は、決定された強度を対物レンズ制御部１１９に出力する。また、ここで決定された電圧Ｖｅｆを基準として、次のステップ２０４でユーザが実際にエネルギーフィルタ１０９にかけたい電圧が設定される。なお、フィルタ電圧算出部１２０は、決定された電圧Ｖｅｆをフィルタ制御部１１０に出力してもよい。
【００４４】
以上の構成によれば、一度の走査から得られた画像から焦点評価値と明度を算出し、焦点補正とエネルギーフィルタ１０９の基準調整を同時に行うことができる。
【００４５】
さらに、これらの調整時に算出する明度情報から、検出器１１１のゲイン値とオフセット値を予測することが可能であり、画像取得前に行うコントラスト調整の時間を短縮または省略することも可能となる。したがって、制御系は、算出された明度情報から検出器１１１のゲイン値とオフセット値を自動的に予測する予測部を備えてもよい。
【００４６】
また、エネルギーフィルタ１０９の基準電圧は試料表面電位の指標値であり、試料１０５の帯電量を予測することが可能となる。試料１０５の帯電量から、１次電子ビームの倍率や位置合わせを校正することで、これらの精度を向上させることも可能となる。
【００４７】
図４は、表示部１１４に表示される、エネルギーフィルタの基準調整を設定する画面の一例を示す。画面は、エネルギーフィルタの基準調整を行うタイミングを設定する第１の設定部４０１と、座標、倍率、スキャン種類、フレーム数、フィルタ基準明度などの基本設定を行うための第２の設定部４０２とを備える。図４の例では、第１の設定部４０１において、測定点毎にエネルギーフィルタ１０９の基準調整を行うことが設定されている。なお、定期点（例えば、５回ごと）毎や、初期点のみで調整を行うことも設定可能である。
【００４８】
画面は、焦点補正とエネルギーフィルタの基準調整を同時に行うかを選択するための第３の設定部４０３を備える。また、第３の設定部４０３は、調整中の明度から検出器のゲイン値及びオフセット値への反映を行うかを選択するための第１の選択部４０４を備える。
【００４９】
図４の画面は、以下で説明する実施例の設定のためのいくつかの設定部も含む。これらについては後述する。なお、図４の画面は、実施する形態に応じて、一部が削除されてもよい。
【００５０】
［第２実施例］
図５Ａは、第２実施例に関わるSEM式測長装置の構成例を示す。本実施例では、焦点調整にリターディング電圧を用いる場合の構成について説明する。本実施例は、リターディング電圧決定部５０１を備える点で第１実施例と異なる。
【００５１】
焦点評価値算出部１１５からの信号（焦点評価値）は、リターディング電圧決定部５０１に出力される。リターディング電圧決定部５０１は、焦点強度決定アルゴリズムを実行し、リターディング電圧Ｖｒを決定する。リターディング電圧決定部５０１は、決定されたリターディング電圧Ｖｒをリターディング制御部１０７に出力する。
【００５２】
ここで、リターディング電圧決定部５０１は、決定されたリターディング電圧Ｖｒを経路５０２を介して、フィルタ電圧算出部１２０にも出力する。フィルタ電圧算出部１２０は、リターディング電圧決定部５０１によって決定された（更新された）リターディング電圧Ｖｒを用いて、エネルギーフィルタ１０９にかける電圧Ｖｅｆを決定する。
【００５３】
図５Ｂは、第２実施例に関わるシーケンスの入出力の概要を示す図である。画像５０６は、エネルギーフィルタ１０９の強度（Ｖｅｆ）５０３とリターディング電圧（Ｖｒ）５０４の状態において一度の走査で取得された画像である。焦点評価値算出部１１５及び明度算出部１１６は、入力情報として画像生成部１１２から画像５０６を受け取る。
【００５４】
焦点評価値算出部１１５は、画像５０６から焦点評価値Ｆを算出し（５０７）、その焦点評価値Ｆをリターディング電圧決定部５０１に出力する。リターディング電圧決定部５０１は、現状のリターディング電圧（Ｖｒ）５０４と焦点評価値Ｆとを入力情報として受け取り、焦点強度決定アルゴリズム５０９を実行する。
【００５５】
第１実施例では、対物レンズ１０３の強度ＯＢＪと焦点評価値Ｆとの関係を表すフォーカス特性曲線Ｆ（ＯＢＪ）を用いたが、本例の焦点強度決定アルゴリズム５０９では、リターディング電圧Ｖｒと焦点評価値Ｆとの関係を表すフォーカス特性曲線Ｆ（Ｖｒ）を用いる。リターディング電圧決定部５０１は、フォーカス特性曲線Ｆ（Ｖｒ）を更新し、例えば、極値を判定できるまで焦点強度を変化させ、その極値の焦点強度を次のリターディング電圧（Ｖｒ−ｎｅｘｔ）として決定する。リターディング電圧決定部５０１は、次のリターディング電圧（Ｖｒ−ｎｅｘｔ）をリターディング制御部１０７及びフィルタ電圧算出部１２０に出力する。
【００５６】
一方、フィルタ特性電圧決定部１１８には、現状での情報として、エネルギーフィルタ１０９の強度（Ｖｅｆ）５０３と焦点強度変化のためのリターディング電圧（Ｖｒ）５０４が入力される。フィルタ特性電圧決定部１１８は、式（１）からフィルタ特性電圧（Ｖｓ）を算出する（５０５）。
【００５７】
また、明度算出部１１６は、画像５０６から明度Ｓを算出し（５０８）、明度Ｓをフィルタ特性電圧決定部１１８に出力する。フィルタ特性電圧決定部１１８は、明度算出部１１６からの明度Ｓと、フィルタ特性電圧（Ｖｓ）５０５とを用いて、フィルタ特性電圧決定アルゴリズム５１０を実行する。本例のフィルタ特性電圧決定アルゴリズム５１０では、第１実施例と同様に、フィルタ特性電圧Ｖｓと明度Ｓとの関係を表すエネルギー特性曲線Ｓ（Ｖｓ）を用いる。
【００５８】
フィルタ特性電圧決定部１１８は、エネルギー特性曲線Ｓ（Ｖｓ）を更新し、次のフィルタ特性電圧（Ｖｓ−ｎｅｘｔ）を決定する。フィルタ特性電圧決定部１１８は、次のフィルタ特性電圧（Ｖｓ−ｎｅｘｔ）をフィルタ電圧算出部１２０に出力する。したがって、本実施例では、エネルギーフィルタ１０９の強度と、リターディング電圧の強度と、明度との関係から、次のフィルタ特性電圧が算出される。
【００５９】
フィルタ電圧算出部１２０は、次のリターディング電圧（Ｖｒ−ｎｅｘｔ）及び次のフィルタ特性電圧（Ｖｓ−ｎｅｘｔ）を用いて、式（１）の関係から、次のフィルタ電圧（Ｖｅｆ）を算出し（５１１）、出力する。このように、エネルギーフィルタ１０９の基準調整のためのＶｅｆは、焦点調整による次のＶｒ変化と基準調整による次のＶｓ変化に基づいて決めることができる。
【００６０】
［第３実施例］
図６に、第３実施例に関わるSEM式測長装置の構成例を示す。本例では、SEM式測長装置の検出系が、複数の検出器を備える。具体的には、検出系は、検出電子選別部（ここでは、エネルギーフィルタ１０９）を持つ検出器１１１と、検出電子選別部を持たない検出器６０１とを備える。
【００６１】
画像生成部１１２は、一度の走査に関して、検出器６０１で取得された検出信号と検出器１１１で取得された検出信号とを用いて、複数の画像を生成する。検出器６０１の検出信号で生成された画像は、経路６０２ａにより、焦点評価値算出部１１５に送られる。焦点評価値算出部１１５に画像が送られた後の焦点補正の処理は、第１実施例と同じ方法で行えばよい。検出器６０１は、検出電子選別部（エネルギーフィルタ）を備えていないため、検出器６０１からの検出信号で生成された画像は明度が変わらない。したがって、焦点補正の時に画像の明度が安定し、焦点調整の精度を保つことができる。
【００６２】
なお、図６に示すように、画像生成部１１２と焦点評価値算出部１１５との間にコントラスト調整部６０３が追加されてもよい。コントラスト調整部６０３は、検出器６０１の検出信号で生成された画像に関してコントラストの調整を行うものである。
【００６３】
一方、検出器１１１の検出信号で生成された画像は、経路６０２ｂで明度算出部１１６に送られ、エネルギーフィルタ１０９の基準調整のために用いられる。明度算出部１１６に画像が送られた後のエネルギーフィルタ１０９の基準調整の処理は、第１実施例と同じ方法で行えばよい。
【００６４】
以上の構成によれば、検出電子選別部を持たない検出器６０１で生成された画像を焦点補正に利用し、検出電子選別部（ここでは、エネルギーフィルタ１０９）を持つ検出器１１１で生成された画像をエネルギーフィルタ１０９の基準調整に利用する。したがって、焦点調整時に画像の明度が安定し、焦点調整の精度を保ちながら、検出電子選別手段（エネルギーフィルタ１０９）の調整も可能となる。
【００６５】
［第４実施例］
図７は、第４実施例に関わる計測方法の一部を示すフローチャートである。本実施例では、図２のステップ２０３内のシーケンスに特徴があり、その他のシーケンスは図２と同じである。図７において、図２と同じステップについては同じ符号を付して説明を省略する。
【００６６】
焦点がずれたときに取得した画像の明度は、合焦点時の明度と比較すると、変化してしまう可能性がある。このため、制御処理部の所定の記憶部には、合焦点時からのずれ量ΔＯＢＪに応じた補正式ΔＳ（ΔＯＢＪ）があらかじめ登録されている。
【００６７】
図２で示した第１実施例のフローにより、焦点調整とエネルギーフィルタの基準調整を行う（２０３）。本実施例では、フィルタ特性電圧決定部１１８が、フィルタ特性電圧決定アルゴリズム（７０１）を実行する。フィルタ特性電圧決定アルゴリズム７０１におけるエネルギー特性曲線は、画像取得時の焦点調整部（例えば、対物レンズ）の強度に関するＳ（Ｖｓ、ＯＢＪ）とする。すなわち、このエネルギー特性曲線Ｓ（Ｖｓ、ＯＢＪ）は、対物レンズの強度とフィルタ特性電圧に関連付けられたものである。ただし、エネルギーフィルタ１０９の基準電圧を決めるアルゴリズムに関しては、第１実施例と同様に行う。
【００６８】
終了判定（２０３ｇ）により調整が終了し、合焦値（ＯＢＪjust）が決定される（７０２）。例えば、合焦値（ＯＢＪjust）の情報は対物レンズ決定部１１７から取得できる。その後、合焦値（ＯＢＪjust）と補正式ΔＳ（ΔＯＢＪ）から、エネルギー特性曲線Ｓ（Ｖｓ、ＯＢＪ）を補正して、Ｓ（Ｖｓ）を算出する（７０３）。そして、新たに算出したエネルギーフィルタ１０９の基準電圧を最終結果とする（すなわち、基準電圧を更新する）（７０４）。
【００６９】
次に、上記で説明したステップ７０１〜７０４の内容について説明する。以下の処理の主体は、制御処理部である。
【００７０】
図８Ａは、エネルギー特性曲線の補正方法の概要を示す。まず、合焦値（ＯＢＪjust）８０２を用いて、フィルタ特性電圧決定アルゴリズム７０１で得られたＳ（Ｖｓ、ＯＢＪ）８０１をＳ（Ｖｓ、ΔＯＢＪ）８０３に変換する。これは、合焦点値（ＯＢＪjust）が決定されると、取得された画像の焦点位置をもとに、合焦点位置からどの程度ずれていたかを示すずれ量ΔＯＢＪが算出され、ずれ量ΔＯＢＪがＳ（Ｖｓ、ＯＢＪ）８０１に適用されることを意味する。
【００７１】
図８Ｂは、対物レンズの強度の変化に対する明るさの関係を示す図である。本実施例を図８Ｂに示すような対物レンズの強度の変化に対する明るさの関係Ｓ（ＯＢＪ）８０７があらかじめ取得され、Ｓ（ＯＢＪ）８０７が制御処理部の所定の記憶部に登録されているとする。ずれ量ΔＯＢＪとＳ（ＯＢＪ）８０７から、焦点のずれ量ΔＯＢＪに対する明度の変化の情報を得ることができ、この情報から、補正式ΔＳ（ΔＯＢＪ）８０４が算出される。したがって、補正式ΔＳ（ΔＯＢＪ）８０４は、対物レンズ１０３の強度の変化に対する明度の変化の関係から得られる補正式である。
【００７２】
したがって、合焦値（ＯＢＪjust）８０２及びＳ（ＯＢＪ）８０７から換算される補正式ΔＳ（ΔＯＢＪ）８０４を用いて、エネルギー特性曲線Ｓ（Ｖｓ、ΔＯＢＪ）８０３を、補正後のエネルギー特性曲線Ｓ（Ｖｓ）８０５に変換する。図８Ｃは、エネルギー特性曲線の補正前後の一例を示す。対物レンズ１０３の強度に従って明度が変化するため、補正前のエネルギー特性曲線８０８が、エネルギー特性曲線８０９に変換される。そして、補正されたエネルギー特性曲線Ｓ（Ｖｓ）８０５を用いて、エネルギーフィルタ１０９の基準電圧を求める（８０６）。
【００７３】
本実施例によれば、焦点がずれたときに取得したときに明度が変化してしまう場合でも、焦点強度の調整とエネルギーフィルタの基準調整を同時に行うことが可能となる。
【００７４】
なお、図６で示したように２つの検出器を持つ構成を用いる場合、制御処理部は、検出電子選別部（エネルギーフィルタ）を持たない検出器６０１で取得された画像から、焦点評価値と明度の両方を算出し、この明度変化から補正式ΔＳ（ΔＯＢＪ）を測定毎に更新してもよい。
【００７５】
これらの補正を行うかどうかは、図４の画面において設定できる。第３の設定部４０３は、明度の変化に応じて基準電圧を補正するかを選択する第２の選択部４０５を備えてもよい。
【００７６】
［第５実施例］
図９は、第５実施例に関わるSEM式測長装置の構成を示す。図９において、図５Ａと同じ構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００７７】
本例のSEM式測長装置は、エネルギーフィルタ１０９の調整を行うごとにエネルギーフィルタ１０９の基準電圧Ｖｅｆを記録する基準電位記憶部９０１と、プローブ電流をモニタする電流モニタ部９０２と、このプローブ電流のモニタ結果と走査回数からドーズ量を算出するドーズ量モニタ部９０３と、基準電位記憶部９０１とドーズ量モニタ部９０３の関係から試料帯電電位の変化を予測する表面電位予測部９０４とを備える。
【００７８】
図１０は、ドーズ量と基準電圧Ｖｅｆ０の変化を測定した結果を示す。図１０の例では、ドーズ量と基準電圧との関係をプロットした測定点群１００１を参照すると、ドーズ量に対して基準電圧が線形に変化している。これは基準電圧の変化が試料帯電に起因することを示すもので、線形近似した直線１００２から、測定を繰り返した後の基準電圧１００３を予測できる。表面電位予測部９０４は、基準電位記憶部９０１の情報とドーズ量モニタ部９０３の情報との関係から、測定を繰り返した後の基準電圧１００３を予測する。なお、ここでは、線形近似の例を説明したが、曲線近似などの他の近似処理が実施されてもよい。
【００７９】
このように、次の測定点の試料の帯電電位の影響を予測できると、１次電子ビームの倍率変動や位置ずれを校正して、倍率や位置精度を向上させることが可能となる。すなわち、上記の帯電量のモニタ結果からの予測値を用いて電子線光学系を制御し、倍率を補正してもよい。また、上記の帯電量のモニタ結果からの予測値を用いて電子線光学系又は可動ステージ１０６を制御し、位置ずれを補正してもよい。
【００８０】
これらの補正を行うかどうかは、図４の画面において設定できる。図４の画面は、帯電量のモニタをもとに補正をするかを設定する第４の設定部４０６を備えてもよい。第４の設定部４０６は、帯電量のモニタから倍率を補正するかを選択する第３の選択部４０７と、帯電量のモニタから位置ずれを補正するかを選択する第４の選択部４０８を備えてもよい。
【００８１】
［第６実施例］
図１１は、第６実施例に関わるSEM式測長装置の構成を示す。図１１において、上述の実施例で説明した同じ構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。本実施例の特徴は、焦点補正とエネルギーフィルタの基準調整を行う前に、前処理として位置補正を実行し、また、試料電位変化量から補正量を算出する点である。この前処理により、その後の焦点補正とエネルギーフィルタの基準調整の精度の向上や調整の効率化を実現できる。
【００８２】
本例では、検出系が、検出電子選別部（ここでは、エネルギーフィルタ１０９）を持つ検出器１１１と、検出電子選別部を持たない検出器６０１とを備える。画像生成部１１２は、一度の走査に関して、検出器６０１で取得された検出信号と検出器１１１で取得された検出信号とを用いて、複数の画像を生成する。
【００８３】
検出器６０１の検出信号で生成された画像は、経路１１００により、位置ずれ算出部１１０１に送られる。このとき、位置ずれ算出部１１０１が、検出器６０１で生成された画像を用いて、位置ずれ量を算出する。次に、位置補正部１１０２が、算出された位置ずれ量をもとに、イメージシフト制御部１１０３又はステージ制御部１１０５に補正の指示を出力する。
【００８４】
例えば、位置ずれ量が所定の閾値よりも小さい場合は、位置補正部１１０２が、イメージシフト制御部１１０３を介してイメージシフトコイル１１０４を制御してもよい。一方、位置ずれ量が所定の閾値よりも大きい場合は、位置補正部１１０２が、ステージ制御部１１０５を介して可動ステージ１０６を制御してもよい。
【００８５】
なお、図１１に示すように、画像生成部１１２と位置ずれ算出部１１０１との間にコントラスト調整部６０３が追加されてもよい。コントラスト調整部６０３は、検出器６０１の検出信号で生成された画像に関してコントラストの調整を行うものである。
【００８６】
一方、検出器１１１の検出信号で生成された画像は、経路６０２ｂで明度算出部１１６に送られる。このとき、検出器１１１の検出信号で生成された画像は、コントラスト調整部１１３によってコントラストの調整が行われてもよい。次に、明度算出部１１６が、画像から明度を算出する。試料電位予測部１１０６が、予測される明度の変化量から、試料電位変化量を算出する。帯電補正量算出部１１０７は、この変化量に基づき、試料が帯電した際の光学系パラメータの調整のための補正量を算出する。例えば、帯電補正量算出部１１０７は、試料電位変化量をもとに、エネルギー特性曲線Ｓ（Ｖｓ）の調整のふり幅を算出してもよい。
【００８７】
図１２は、第６実施例に関わる測定フローのフローチャートである。図１２において、図２と同じステップについては同じ符号を付して説明を省略する。
【００８８】
ウェハアライメント（２０１）の終了後に、ステージ制御部１１０５が、測定点付近のアライメント位置に可動ステージ１０６を移動する（１２０１）。可動ステージ１０６の移動中又は移動後に、フィルタ制御部１１０が、エネルギーフィルタ１０９の電圧をあらかじめ決めた値に設定する（１２０２）。
【００８９】
次に、画像生成部１１２が、一度の走査から、複数の画像を生成する（１２０３）。ここでの複数の画像は、検出器６０１で取得された検出信号から得られた画像と、検出器１１１で取得された検出信号から得られた画像とを含む。
【００９０】
次に、ステップ１２０３で得られた複数の画像のうち、検出器６０１の検出器で生成された画像を用いて、通常の測定位置合わせのフロー（図２のステップ２０２）と同様に、測定点の位置ずれを補正する（１２０４）。より具体的には、位置ずれ算出部１１０１が、検出器６０１の検出器で生成された画像を用いて、位置ずれ量を算出する。次に、位置補正部１１０２が、算出された位置ずれ量をもとに、イメージシフト制御部１１０３又はステージ制御部１１０５に補正の指示を出力する。
【００９１】
例えば、位置ずれ量が所定の閾値よりも小さい場合は、位置補正部１１０２が、イメージシフト制御部１１０３に指示を出力する。イメージシフト制御部１１０３は、受け取った指示をもとに、イメージシフトコイル１１０４を制御する。一方、位置ずれ量が所定の閾値よりも大きい場合は、位置補正部１１０２が、ステージ制御部１１０５に指示を出力する。ステージ制御部１１０５は、受け取った指示をもとに、可動ステージ１０６を制御する。
【００９２】
次に、検出電子選別部を持つ検出器１１１で取得された画像から、試料電位変化を算出する（１２０５）。より具体的には、コントラスト調整部１１３が、検出器１１１で取得された画像のコントラストを調整し、調整後の画像を明度算出部１１６へ出力する。次に、明度算出部１１６が、その画像から明度を算出する。次に、試料電位予測部１１０６が、算出された明度をもとに、試料電位変化を算出する。
【００９３】
試料電位予測部１１０６による試料電位変化算出のアルゴリズムを説明する。図１３は、エネルギー特性曲線と、取得された明るさと、予測される試料電位変化とを説明する図である。制御処理部の所定の記憶部には、エネルギー特性曲線Ｓ（Ｖｓ）１３００があらかじめ登録されている。なお、このエネルギー特性曲線１３００は、以前の測定点においてエネルギーフィルタの基準調整時に取得される特性曲線から測定点ごとに更新されてもよい。
【００９４】
試料電位予測部１１０６は、エネルギー特性曲線１３００と、明度算出部１１６で算出された明度とを用いて、予測される試料電位変化を算出する。エネルギー特性曲線１３００を用いることにより、あらかじめ決めたエネルギーフィルタ１０９の電圧値１３０１から予測される明度１３０２と、実際に取得された明度１３０３との明度差１３０４が分かる。この明度差から、エネルギー特性曲線Ｓ（Ｖｓ）１３００を逆演算することにより、試料電位変化１３０５を算出できる。試料電位予測部１１０６は、算出した試料電位変化量を帯電補正量算出部１１０７に出力する。
【００９５】
上記の試料電位変化算出のアルゴリズムを用いることで、エネルギーフィルタ１０９の電圧に対する明るさ変化が１点でも分かれば、試料電位変化を予測することが可能となる。実際、位置合わせのフロー時に数枚の画像を取得する場合は、その分だけ同じ動作を繰り返すことで、試料電位変化の予測精度を向上できる。
【００９６】
次に、帯電補正量算出部１１０７が、試料電位変化量をもとに、帯電した際の補正量（フィードバック量）を算出する（１２０６）。特に、帯電補正量算出部１１０７が、試料電位変化量をもとに、第１実施例で示した焦点補正とエネルギーフィルタの基準調整における強度のふり幅を決定してもよい。このふり幅を最適化することで、調整の時間を短縮することが可能となる。また、帯電補正量算出部１１０７は、試料が帯電した際の光学系パラメータの補正量（フィードバック量）を算出してもよい。
【００９７】
なお、帯電量予測によるフィードバックを行うかは、図４の画面上で設定することができる。図４の画面は、帯電予測モードを行うかを設定するための第５の設定部４０９を備えてもよい。第５の設定部４０９をＯＮに設定することにより、本実施例の帯電量予測の処理を実行することができる。
【００９８】
次に、焦点調整とエネルギーフィルタ１０９の基準調整を行う（２０３）。次に、ユーザが指定したフィルタ特性電圧に基づき、エネルギーフィルタ１０９にかけるフィルタ電圧を設定する（２０４）。次に、表示画像の明るさとコントラストを調整するコントラスト調整を行う（２０５）。その後、測定点での計測を行う（２０６）。計測（２０６）後は、ステップ１２０１へ戻り計測を繰り返すことになる。
【００９９】
［第７実施例］
図１４は、第７実施例に関わるシーケンスの入出力の概要を示す図である。図１４において、図５Ｂと同じ処理については同じ符号を付して説明を省略する。
【０１００】
画像取得を行う場合、通常は電子ビームの位置を調整するイメージシフトが用いられる。このイメージシフトの使用量によって検出電子選別部（エネルギーフィルタ１０９）に入射する電子の角度が変わるため、エネルギーフィルタ１０９のフィルタリング特性が変化してしまうことがある。
【０１０１】
実際の調整時に使用されたイメージシフト量（ＩＳ）１４０１に応じて、明度算出部１１６が、あらかじめ用意した補正係数を用いて、明度の補正を行ってもよい（１４０２）。補正された明度を用いて、フィルタ特性電圧決定アルゴリズムを実行する（５１０）。これにより、エネルギーフィルタ１０９の基準調整を行う。
【０１０２】
このようにして、検出電子選別部（エネルギーフィルタ１０９）への入射角が変化する場合でも、調整精度を保つことが可能となる。本実施例は検出電子選別手部への入射角が変わることに対するフィルタリング特性の変化を補正することが目的であり、上記例に限定されるものではない。たとえば、本実施例では入射角が変わる要因として、イメージシフトコイルを例に示したが、たとえば検出電子の位置に作用する他のアライメントコイルの使用量などにも、あらかじめ補正係数を持たすことで補正が可能である。
【０１０３】
また、図１４は、イメージシフト量に応じた補正を図５Ｂの例に適用した例を示しているが、当該補正は図１Ｂの例にも適用可能である。
【０１０４】
［第８実施例］
図１５は、第８実施例に関わるSEM式測長装置の構成を示す。図１５において、図６と同じ構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【０１０５】
本例の検出系は、検出電子選別部を持たない検出器６０１と、検出電子選別部（ここでは、エネルギーフィルタ１０９）を持つ検出器１１１とを備える。また、制御系は、フレームＮ画像生成部１５０１と、フレームＭ画像生成部１５０２と、コントラスト調整部１５０３とを備える。
【０１０６】
フレームＮ画像生成部１５０１は、検出器１１１からの検出信号を用いて、フレームＮの画像を生成する。また、フレームＭ画像生成部１５０２は、検出器６０１からの検出信号を用いて、フレームＭの画像を生成する。
【０１０７】
フレームＭで生成された焦点調整用の画像は、焦点評価値算出部１１５に送られる。このとき、画像は、コントラスト調整部１５０３によってコントラストが調整されてもよい。一方、フレームＮで生成されたエネルギーフィルタ基準電位算出用の画像は、経路１５０４を通って、明度算出部１１６に送られる。以降の処理は、第１実施例と同じである。
【０１０８】
この構成を用いた調整方法を説明する。図１６は、画像生成の時間チャートを示す図である。図１６は、SEM式測長装置に７フレーム分の走査命令を出したときに、焦点調整用の画像として７フレーム、エネルギーフィルタ１０９の基準調整用の画像として３フレームを選択したときのチャートを示す。本実施例においては、焦点調査用の画像に関して「一度の走査」から得られる画像とは、７フレームの画像を意味し、エネルギーフィルタ１０９の基準調整用に関して「一度の走査」から得られる画像とは、３フレームの画像を意味する。
【０１０９】
走査時間間隔１６０１中に対して、焦点調整用の画像取得時間は１６０２となり、エネルギーフィルタ調整用の画像取得時間は１６０３となる。このとき、一度目のエネルギーフィルタ調整用の画像取得１６０３ａの後、１フレームの時間１６０４中に、図２の明度算出（２０３ｃ）、フィルタ特性電圧決定アルゴリズム（２０３ｅ）、Ｖｅｆ算出（２０３ｆ）、及びＶｅｆ出力を行う。ここで、走査時間間隔１６０１が終わるまでに、エネルギーフィルタ調整用の画像取得時間が入る場合は、次のフレームが始まるトリガ信号に同期して、次の画像取得１６０３ｂを行う。したがって、１つの焦点評価値が算出されて焦点調整が行われる間に、エネルギーフィルタ１０９の基準強度の調整を複数回行い、基準強度を変化させたときの明度で焦点調整が可能となる。
【０１１０】
次の走査までの時間１６０５は、第１実施例で示したように、画像から焦点評価値や明度算出（２０３ｃ）から、次に印加する焦点調整の強度値やＶｅｆが再設定（２０３ａ）されるまでの時間で決まる。
【０１１１】
本実施例によれば、焦点調整用の画像のフレーム数と、エネルギーフィルタ１０９の基準調整用の画像のフレーム数を分けたときでも、時間効率の良い調整が可能となる。特に、フレーム数が少ない方（焦点調整又は基準調整）の調整点数を増やすことが可能となる。本実施例は二つの調整のフレーム数を変えるときの効率化を図ることが目的であり、本実施例でのフレーム数の数値等はこれに限定されるものではない。
【０１１２】
以上で説明した実施例によれば、焦点調整の強度を変化させるたびに、検出電子選別手段の強度を変え、一度の走査で得られる画像から焦点評価値と明度の二つのパラメータを抽出して、二つの調整を同時に行うことができる。したがって、調整時間の短縮が可能となる。さらに、高分解能エネルギーフィルタを用いた様々な観察を安定して行うことが可能となる。また、試料電位の指標値をもつことで、試料の帯電量が予測できる。帯電量に基づき、１次電子ビームの倍率や位置を校正することで、装置の倍率や位置合わせの精度向上も期待できる。
【０１１３】
以上で述べた実施例に関して、測定方法のフロー順、装置構成、数値等はほんの一例であり、これに限定されるものではない。
【０１１４】
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。上記実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、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もできる。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できる。また、各実施例の構成の一部について、他の構成を追加・削除・置換することもできる。
【０１１５】
上記で説明した実施例は、一度の走査で得られた画像から、焦点補正と検出電子選別部の基準調整を効率良く行うことが目的であり、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例では電子ビーム測長装置を例に示したが、検出電子選別部と焦点調整部を持つ他の荷電粒子ビーム応用装置でもよい。また、検出電子選別部を、メッシュ型の電極をもつエネルギーフィルタとしたが、バンドパスフィルタとなるスペクトロメータや磁場セクターでもよい。また、焦点強度決定アルゴリズムとフィルタ特性電圧決定アルゴリズムを順番に行うように記したが、処理を逆順にすることや並列処理で行ってもよい。
【０１１６】
上述した処理は、それらの機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどが用いられる。
【０１１７】
ここで述べたプロセス及び技術は本質的に如何なる特定の装置に関連することはなく、コンポーネントの如何なる相応しい組み合わせによってでも実装できる。更に、汎用目的の多様なタイプのデバイスが使用可能である。ここで述べた方法のステップを実行するのに、専用の装置を構築するのが有益である場合もある。つまり、上述した処理の一部又は全部が、例えば集積回路等の電子部品を用いたハードウェアにより実現されてもよい。
【０１１８】
さらに、上述の実施例において、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。全ての構成が相互に接続されていても良い。
【符号の説明】
【０１１９】
１０１                ：電子源
１０２                ：１次電子ビーム
１０３                ：対物レンズ
１０４                ：偏向器
１０５                ：試料
１０６                ：可動ステージ
１０７                ：リターディング制御部
１０８                ：試料で発生する電子
１０９                ：エネルギーフィルタ
１１０                ：フィルタ制御部
１１１                ：検出器
１１２                ：画像生成部
１１３                ：コントラスト調整部
１１４                ：表示部
１１５                ：焦点評価値算出部
１１６                ：明度算出部
１１７                ：対物レンズ決定部
１１８                ：フィルタ特性電圧決定部
１１９                ：対物レンズ制御部
１２０                ：フィルタ電圧算出部
５０１                ：リターディング電圧決定部
６０１                ：検出電子選別部を持たない検出器
６０３                ：コントラスト調整部
９０１                ：基準電位記憶部
９０２                ：電流モニタ部
９０３                ：ドーズ量モニタ部
９０４                ：表面電位予測部
１１０１              ：位置ずれ算出部
１１０２              ：位置補正部
１１０３              ：イメージシフト制御部
１１０４              ：イメージシフトコイル
１１０５              ：ステージ制御部
１１０６              ：試料電位予測部
１１０７              ：帯電補正量算出部
１５０１              ：フレームＮ画像生成部
１５０２              ：フレームＭ画像生成部
１５０３              ：コントラスト調整部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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