(57)【要約】【課題】  適正なブライトネス・コントラストを持った画像データを得るための検出器パラメーター及びバイアスの調整を、少数回の検出器パラメーター値及びバイアス値の変更によって完了する。【解決手段】  画像データから抽出した２つの輝度値と、その画像データを得たときの検出器パラメーター値及びバイアス値の値から、検出器１１の特性を反映した検出器パラメーター推定式と普遍的なバイアス推定式によって検出器パラメーターの適正値とバイアス適正値を算出し、自動的にそれらを検出器パラメータ調整電源１４とバイアス調整電源１５の新たな設定値とする。【選択図】  図１
2005026192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを試料上に走査する手段と、
荷電粒子ビーム照射によって試料から発生する電子を検出する検出器と、
前記検出器の入出力比に影響を与えるパラメーターPを制御する手段と、
前記検出器の出力値とバイアス値Bを線形結合した値を輝度データとして明暗画像データ化する手段と、
画像全体もしくはその一部の輝度データから、輝度の最大値もしくはその近傍の数値である第１の輝度値pと、最小値もしくはその近傍の数値である第２の輝度値bを抽出する手段と、
poを予め設定されている第１の輝度値の基準値、boを予め設定されている第２の輝度値の基準値、f(x)とφ[x]を互いに逆関数の関係にある関数、βを定数とするとき、現在の前記パラメーター値P及び前記バイアス値Bを次式を満たす新たな設定値Po及びBoに設定し直すブライトネス・コントラスト調整部とを備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
Po＝φ[[(po-bo)/(p-b)]f(P)] 
Bo＝[(po-bo)/(p-b)]B＋(p・bo-po・b)/[β(p-b)]
【請求項２】
荷電粒子ビームを試料上に走査する手段と、
荷電粒子ビーム照射によって試料から発生する電子を検出する検出器と、
前記検出器の入出力比に影響を与えるパラメーターPを制御する手段と、
前記検出器の出力値とバイアス値Bを線形結合した値を輝度データとして明暗画像データ化する手段と、
画像全体もしくはその一部の輝度データから、輝度平均値mと、輝度の標準偏差あるいはその定数倍にあたる輝度偏差値sを抽出する手段と、
moを予め設定されている輝度平均基準値、soを予め設定されている輝度偏差基準値、f(x)とφ[x]を互いに逆関数の関係にある関数、βを定数とするとき、現在の前記パラメーター値P及び前記バイアス値Bを次式を満たす新たな設定値Po及びBoに設定し直すブライトネス・コントラスト調整部とを備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
Po＝φ[(so/s)f(P)]
Bo＝(so/s)B＋(mo・s-m・so)/(β・s)
【請求項３】
請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム装置において、前記ブライトネス・コントラスト調整部は、前記パラメーター値及び前記バイアス値をそれぞれ１回変更することで、コントラストとブライトネスの調整を完了することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項４】
前記請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム装置において、前記検出器はシンチレーターと光電子増倍管を備え、前記パラメーターとして光電子増倍管電圧値を用いることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム装置において、前記ブライトネス・コントラスト調整部は、前記パラメーター値及び前記バイアス値を一定時間間隔で繰り返し設定し直すことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項６】
請求項１記載の荷電粒子ビーム装置において、前記ブライトネス・コントラスト調整部は、ユーザーが特定の操作をしたときに、前記パラメーター値及び前記バイアス値を設定し直す動作を、前記第１の輝度値pと前記第１基準値poの差、及び前記第２の輝度値bと前記第２基準値boの差が、規定の値以下になるまで反復し、その後、ユーザーが再び前記操作をするまで、設定された前記パラメーター値及び前記バイアス値を保持することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項７】
請求項２記載の荷電粒子ビーム装置において、前記ブライトネス・コントラスト調整部は、ユーザーが特定の操作をしたときに、前記パラメーター値及び前記バイアス値を設定し直す動作を、前記輝度平均値mと前記輝度平均基準値moの差、及び前記輝度偏差値sと前記輝度偏差基準値soの差が、それぞれの規定の値以下になるまで反復し、その後、ユーザーが再び前記操作をするまで、設定されたパラメーター値及び前記バイアス値を保持することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項記載の荷電粒子ビーム装置において、前記画像データから試料上の構造の寸法を測定する機能を有することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項記載の荷電粒子ビーム装置において、前記荷電粒子ビームはイオンビームであり、試料を加工する機能を有する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、画像表示機能を有する荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡や走査型イオン顕微鏡などの画像は、２次電子の検出器（たとえばシンチレーターと光電子増倍管を組み合わせたエヴァハート・ソーンリー型検出器）の出力と、適当に設定された画像表示輝度のバイアス値を線形加算した数値を輝度として、明暗画像の形で表示される。全体として適正な輝度を持ち、かつ適度な明暗を持つ画像を得るために、自動ブライトネス・コントラスト調整という技術がある。これは、現在の画像が含む輝度データから何らかの形で輝度情報を代表する複数の数値（通常２つ）を抽出し、それに基づいて検出器のパラメーター（たとえば光電子増倍管の電圧）と、画像表示輝度のバイアスを自動的に調節する機能である。
【０００３】
代表的な手法は次のようなものである。画像１枚分のデータにおいて、理想的なブライトネスとコントラストを持つ画像データの条件として、画像１枚分のデータが含むべき最も明るい画素の輝度の基準値poと、最も暗い画素の輝度の基準値boを設定しておく。画像として明暗表示が可能な輝度値の範囲がたとえば0から255までであれば、その範囲内でたとえばpoを150、boを50といった数値にしておく。現在の画像データから、最も明るい画素の輝度値p（輝度ピークと呼ぶ）と、最も暗い画素の輝度値b（輝度ボトムと呼ぶ）を抽出する。これらがそれぞれ基準値po及びboと異なる場合には、検出器パラメーターと輝度ピーク、バイアスと輝度ボトムが線形相関を持つものと仮定し、次のような式に従って検出器パラメーターPをPn、バイアスBをBnに設定しなおす。
Pn＝P−Ap・(p-po)                  （１ａ）
Bn＝B−Ab・(b-bo)                  （１ｂ）
【０００４】
Ap及びAbは、小さな補正係数である。つまり輝度ピークpが基準値poからずれている場合には、その差に係数を掛けた量だけ検出器パラメーターPの設定値を変更し、同様に輝度ボトムbが基準値boからずれていれば、その差に係数を掛けた量だけバイアスBを変更する。画像データからの輝度ピークpと輝度ボトムbの抽出と、上式に基づくパラメーターP及びバイアスの変更を自動的に繰り返すようにしておけば、はじめはPとBの値が不適切でp≠po、b≠boであっても、徐々にPとBがp≒po、b≒boを実現するような適正値へと収束する。このように、輝度（輝度ピーク、輝度ボトム）とパラメーター及びバイアスに線形相関を仮定し、そのときの輝度値に基づくパラメーターとバイアスの設定変更を繰り返し行う方法が、既存のブライトネス・コントラスト自動調整の典型的な手法である。なお輝度ピーク及び輝度ボトムは、画像データが含むノイズ等の影響を考慮して最大値と最小値を避け、たとえば全画素の輝度の上位及び下位数パーセントのところで定義する場合もある。
【０００５】
検出器パラメーターとバイアスの設定変更を繰り返し行うブライトネス・コントラスト自動調整の例は、たとえば特開２００１−２４３９０７号公報に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２４３９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
式（１ａ）及び（１ｂ）は、輝度ピークpから検出器パラメーターPの値を線形相関を仮定して徐々に補正し、輝度ボトムbからバイアスBを線形相関を仮定して徐々に補正する式である。一般に検出器の特性は非線形なものであるが、これらの式では検出器の特性が考慮されていない。このような検出系の現実の特性と補正式の性質の食い違いのために、P及びBが適正値から大きくずれている初期状態から始めて自動調整を実施する場合、PとBが適正値に収束するまでに、必然的に非常に多い回数（数十〜100回程度）の画像データからのp、bの抽出とPとBの設定変更の繰り返しが必要となる。所要調整時間は、PとBの設定変更回数に比例するので、自動調整が済んで輝度ピークと輝度ボトムがそれぞれ基準値を実現するまで、PとBの変更回数に応じた時間がかかる。これは半導体製造工程で用いられる測長用途の走査型電子顕微鏡などでは、スループットの低下、もしくは測長精度の低下を招く要因となる。また集束イオンビーム装置などで、特に大電流ビームによる画像を扱う場合には、ブライトネス・コントラスト調整中にビーム走査を多く繰り返す結果、不可避的に被観察試料面に著しい損傷を与えてしまうことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、検出器の特性を考慮して、現在の画像データの輝度ピークp、輝度ボトムb、及び検出器パラメーターP、バイアスBの値から、輝度ピークをpo、輝度ボトムをboにするようなP及びBの値を直接的に推定する。画像データの各画素輝度iは、一般に次の式に従って決まる（図２）。
i＝α・I・f(P)＋β・B                （２）
【０００９】
ここで、Iは画素当該部位をビームが走査するときの電子検出量、f(P)は検出器の特性関数で一般に非線形な関数である。αとβは画素輝度値への換算のための定係数である。画像化されている視野に対応する試料面で、輝度ピークpを与える画素に対応する部位から出て検出器に入る電子の量をIp、同様に輝度ボトムbに対応する検出電子量をIbと書くと、次式で表される関係が成立するはずである。
p＝α・Ip・f(P)＋β・B               （３ａ）
b＝α・Ib・f(P)＋β・B               （３ｂ）
【００１０】
従ってIp及びIb以外の因子を既知とすると、これらはp、b、P、Bから、次式のように求まる。
Ip＝(p-β・B)/[α・f(P)]            （４ａ）
Ib＝(b-β・B)/[α・f(P)]            （４ｂ）
【００１１】
したがって輝度ピークとしてpo、輝度ボトムとしてboを与えるようなP、Bの値をそれぞれPo、Boと置くと、次のようになる。
po＝(p-β・B)[f(Po)/f(P)]＋β・B     （５ａ）
bo＝(b-β・B)[f(Po)/f(P)]＋β・B     （５ｂ）
【００１２】
これをPoとBoについて解くと、次のようになる。
Po＝φ[[(po-bo)/(p-b)]f(P)]                    （６ａ）
Bo＝[(po-bo)/(p-b)]B＋(p・bo-po・b)/[β(p-b)]    （６ｂ）
【００１３】
ここで、φ[…]はf(…)の逆関数である。つまり一度、既知のP、Bの値の下で、p、bを調べれば、式（６ａ）及び（６ｂ）を用いて、適正なPとBの値を推定できる。このように検出器の特性を既知のものとして利用すれば、原理的にPとBの変更を繰り返さなくとも、１回の設定値変更でブライトネス・コントラスト調整が完了する。なお、検出器の特性関数f(…)及びその逆関数φ[…]として計算に使用する関数が正確でなければ、Po及びBoの推定に誤差が生じ、検出器パラメーター及びバイアスを１回変更するだけでは所望のブライトネスとコントラストを持った画像が得られない場合も考えられる。しかし完全に正確な関数でなくとも、実際の特性に近い関数であれば、理想値に近い値が求まる。f(…)及びφ[…]が近似関数であっても、輝度ピークpと輝度ボトムbの抽出と、式（６ａ）と（６ｂ）によるP、Bの設定変更を繰り返せば、検出器の特性を全く反映していない式（１ａ）及び（１ｂ）を繰り返し適用する場合よりも、はるかに少ない検出器パラメーター及びバイアスの変更回数で、ブライトネス・コントラスト自動調整が完了することになる。
【００１４】
画像データから抽出する数値を、輝度ピークと輝度ボトムの代わりに、輝度平均m、輝度標準偏差sとして、これらを基準値mo、soに調整するという調整手法でも、全く同様の方法が適用できる。輝度iの平均mと偏差sは、式（２）に基づいて、次式のように表される。
m＝<I>・α・f(P)＋β・B              （７ａ）
s＝σ[I]・α・f(P)                  （７ｂ）
【００１５】
<I>はIの平均、σ[I]はIの標準偏差であるが、これを逆に解くと次のようになる。
<I>＝(m−β・B)/[α・f(P)]          （８ａ）
σ[I]＝s/[α・f(P)]                （８ｂ）
【００１６】
したがってm=mo、s=soを実現するような検出器パラメーターをPo、バイアスをBoとすると、次式が成立する。
mo＝(m-β・B)[f(Po)/f(P)]+β・Bo    （９ａ）
so＝s[f(Po)/f(P)]                 （９ｂ）
【００１７】
上式より、検出器パラメーターとバイアスの適正値Po 、Boを求める式は、次式で与えられる。
Po＝φ[(so/s)f(P)]                    （１０ａ）
Bo＝(so/s)B＋(mo・s-m・so)/(β・s)       （１０ｂ）
従って、輝度平均と輝度標準偏差を基準値mo、soに調整する調整手法を採用する場合には、これらの式を（６ａ）及び（６ｂ）の代わりに適用すればよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、走査型電子顕微鏡や走査型イオン顕微鏡などのブライトネス・コントラスト自動調整において必要な、検出器パラメーター値及びバイアスの値の変更回数を少なくすることができる。このため調整所要時間の短縮や、観察する試料面の損傷を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
図１は、本発明による走査型イオン顕微鏡の構成例を示す図である。イオン銃１から放出されたイオンビーム２は、静電対物レンズ５によって絞られ、試料６に照射される。対物レンズ５の電圧は、装置制御部１７から電源１６を通じて設定される。偏向信号発生器１０によって発生する偏向信号は、装置制御部１７によって試料上の走査範囲、走査位置を変えることができる信号であって、偏向増幅器９を通じて静電偏向器４を駆動し、イオンビーム２を試料６上で走査する（３はイメージシフト偏向器である）。試料６に入射したイオンビーム２によって試料から２次電子が発生され、それが検出器１１で検出されて電気信号を生じる。ここでは荷電粒子線ビーム装置として走査型イオン顕微鏡（集束イオンビーム加工観察装置）の例を示したが、電子線を試料上に走査させて２次電子を得る走査型電子顕微鏡であっても、以下の２次電子の検出と画像化の部分は同様に扱うことができる。
【００２１】
検出器１１の出力は、検出される電子の量と、検出器パラメーター調整電源１４によって設定される検出器パラメーターに依存する。例えば、検出器１１としてシンチレーターと光電子増倍管を組み合わせたエヴァハート・ソーンリー型検出器を用い、光電子増倍管電圧を検出器パラメーターとする。検出器の出力と、バイアス調整電源１５の出力が、アンプ１２の入力になり、その出力が画像メモリ１３の入力となる。検出器パラメーター調整電源１４とバイアス調整電源１５は、装置制御部１７の制御を受けて電圧を発生する。画像メモリ１３内のデータは装置制御部１７に送られ、装置制御部１７内の第１の輝度と第２の輝度を抽出する手段１８によって第１の輝度と第２の輝度が抽出される。たとえば第１の輝度は輝度ピーク、第２の輝度は輝度ボトムである。これらに基づき、検出器パラメーター・バイアス適正値算出手段１９によって、検出器パラメーターとバイアスの適正値が算出される。算出された検出器パラメーターの適正値によって検出器パラメーター調整電源１４が制御され、算出されたバイアスの適正値によってバイアス調整電源１５が制御される。このような画像の輝度ピークと輝度ボトムの値に基づく検出器パラメーターとバイアスの変更が、自動的に繰り返される。
【００２２】
図２は、画像データの輝度値の決まり方を示したものである。検出器１１の出力は、検出器が検出する単位時間あたりの電子数Iと、検出器パラメーター調整電源１４によって設定されている検出器パラメーターPに依存する検出器特性関数f(P)の積で表される。この検出器の出力と、バイアス調整電源１５に設定されているバイアスBがアンプ１２に入力され、これらの入力を線形結合した値がアンプ１２の出力となり、この出力が画像輝度iとして画像メモリに収められる。画素の輝度値は、このような原理で式（２）に従う。この画像データの生成方法は、ビームを走査する荷電粒子ビーム顕微鏡において、普遍的に用いられている方法である。
【００２３】
２次電子の検出器として広く用いられるエヴァハート・ソーンリー型検出器の構造例を、図３に示す。検出すべき２次電子がグリッドを通ってシンチレーターに達すると、光子が発生する。光子は光電子増倍管の入り口のフォトカソードに達し、そこに電子を発生させる。増倍管内には検出器パラメーターにあたる光電子増倍管電圧を分圧したダイノード電極が順次配置されており、始めにフォトカソードから発生した電子は、ダイノードの多段構造に入射していく。各ダイノードにおいて入射する電子数よりも多い数の２次電子が発生し、電子数が増倍していくので、電子数は各段で幾何級数的に増えて、最終的にアノードに大量の電子が到達することになる。光電子増倍管電圧を変えると電子数の増倍率が変わるので、同じ検出電子数の下での出力が変わると同時に、入力電子数（入力信号）の一定の差に対応する出力差も変わる。これを画像信号とすると、光電子倍増管電圧によって画像のコントラストが調整されることになる。エヴァハート・ソーンリー検出器における光電子増倍管電圧Pと増倍率fの関係（特性関数）f(P)、及びその逆関数φの実例を図４に示す。
【００２４】
上記の画像データ生成方法に基づき、画像データの第１の輝度値（輝度ピーク）pを適正な第１輝度基準値poに、画像データの第２の輝度値（輝度ボトム）bを適正な第２輝度基準値boに合わせるように、検出器パラメーター及びバイアスの調整をする装置制御部１７の構成例を図５に示す。
【００２５】
画像メモリ１３のデータが装置制御部１７に読み込まれ、その中の第１の輝度値と第２の輝度値を抽出する手段１８によって、そのときの画像データにおける輝度のピークpとボトムbが求まる。その値を用いて、検出器パラメーター・バイアス適正値算出手段１９において、式（６ａ）及び（６ｂ）に従って、輝度ピークをpo、輝度ボトムをboにするような適正な検出器パラメーター値Poと適正なバイアス値Boが算出される。これらの値に基づいて、検出器パラメーター調整電源１４とバイアス調整電源１５の制御が行われると、その後取得される画像データは輝度のピークがpo、ボトムがboの、適正なブライトネスとコントラストを持ったものになる。
【００２６】
ビームが顕微鏡像を形成するための走査をしている間、常にこの調整動作を短時間の間隔で繰り返すようにしておけば、たとえば視野（ビーム走査領域）を変更することに伴い、被観察領域からの２次電子の発生総量や領域内の発生量分布の様子が変わっても、即座に画像データが良好なコントラストとブライトネスを持つ状態になるように検出器パラメーターとバイアスが調整される。
【００２７】
図６は、本発明による画像調整法と従来技術による画像調整法の比較を示す図である。輝度階調が0から255の画像表示機能を持つ走査型イオン顕微鏡において、適正なブライトネス・コントラスト状態の条件を輝度ピーク基準値po=120、輝度ボトム基準値bo=50と設定し、光電子増倍管電圧（検出器パラメーター）とバイアス値が適正値からずれた同じ初期状態（P=0.2 kV、B=1）から本発明の式（６ａ）及び（６ｂ）によってP、Bの変更を繰り返す方法と、従来技術である式（１ａ）及び（１ｂ）によってP、Bの変更を繰り返す方法を同じ条件で比較し、適正なブライトネス・コントラスト状態への収束の速さを比べた。式（６ａ）の特性関数f及びその逆関数φとしては、図４に示した検出器の特性とその逆関数を近似する解析式を用いた。
【００２８】
図６（Ａ）は光電子増倍管電圧値の推移、図６（Ｂ）はバイアス値の推移、図６（Ｃ）は画像の輝度ピーク及び輝度ボトムの推移を示している。それぞれpo-1≦p≦po+1かつbo-1≦b≦bo+1になったところで調整完了と見なし、調整の繰り返しを停止した。従来技術によると、この例では調整完了までに２４回のPとBの変更を必要としたが、本発明の方法によるとわずか５回で済んでいる。この場合の光電子増倍管電圧の適正値は0.38kV、バイアス値は-1.44であったが、本発明では従来の方法に比べて、速くPとBが適正値へと移行していることが分かる。輝度ピークと輝度ボトムの収束までの推移が単調ではないのは、主として式（６ａ）で用いた検出器の特性関数f(P)とその逆関数φ[g]が、完全に実際の検出器の特性に一致していない近似式であることによる推定誤差の影響であるが、それでも結果的には充分に収束は速く、本発明の調整方法の実用上の有効性が認められる。
【００２９】
また、画像データから抽出する２つの輝度値を、輝度平均mと輝度偏差sとし、これらを基準値mo及びsoに調整する場合にも、図５の代わりに、式（１０ａ）及び（１０ｂ）に基づく図７のような調整機能を採用することにより、同様の推定調整動作を実施できる。輝度偏差sは輝度の標準偏差でも、標準偏差の定数倍にあたる数値でもよい。この場合、画像データから輝度平均と輝度偏差を抽出する手段２０によって輝度平均mと輝度偏差sが求められ、検出器パラメーター・バイアス適正値算出手段２１によって、mを基準値mo、sを基準値soにするような検出器パラメーター値Po及びバイアス値Boが推定され、これらの設定変更がなされる。
【００３０】
次に、本発明を寸法測長用途に用いられるような走査型電子顕微鏡に適用した場合の例について説明する。図８は、一例として、レジストパターンの間隙部分の寸法を測長する際の測長原理を示す図である。また、図９は測長の手順を示すフローチャートである。半導体デバイス製造工程などで、寸法測長用途に用いられるような走査型電子顕微鏡では、２次電子を検出して形成する画像信号から寸法を評価（測長）するので、測長前に適切なコントラスト・ブライトネス調整が実施されていることが、フォーカス調整などと同様に、誤差の少ない測長のために不可欠である。
【００３１】
図８に示すように、試料上に電子線を照射させながら２次電子を検出すると、レジスト端の斜面の部分で２次電子の発生量が多くなる（画像上で明るい部分になる）ので、この輝度の高い部分の間の暗部の幅が、レジストの間隙部分の寸法に対応することになる。そこでたとえば、図８中に示したように画像信号に適当な閾値を設けて測長値を定義する方法が取られるが、この値はコントラスト・ブライトネスの調整状態が変わると変動してしまう。したがって、半導体デバイス製造工程などで、寸法測長用途に用いられるような走査型電子顕微鏡では、図９に示すように、大抵はウエハが搬入された後（Ｓ１１）には、常に画像信号が取得され、ブライトネス・コントラスト調整（バイアス値及び光電子増倍管電圧値の変更）が、０．１秒未満の短時間の間隔で常に連続して行われている（Ｓ１２）。測長毎に対象となる視野が変わるたびに（Ｓ１３）、ブライトネスとコントラストはその都度変動する（適正なP、Bの値が変わる）恐れがあるが、視野の変更から測長動作までに充分な待ち時間（Ｓ１４）を設けておいて、必要なPとBの変更の繰り返しが済んで画像データのブライトネス・コントラスト調整が完了した状態で測長が行われる（Ｓ１５）。このブライトネス・コントラスト調整方法として、本発明の方法を採用すれば、従来の方法に比べて、少ないPとBの変更回数で調整が完了するので、待ち時間を短く設定でき、スループット（装置としてのウエハ処理速度）が向上する。また同じ待ち時間を設定するのであれば、測長精度が向上し、従来の方法よりも安定した測長性能が実現される。
【００３２】
測長装置の動作フローへのブライトネス・コントラスト調整の導入方法としては、別の方法も可能である。常時調整するということではなく、各測長の前に調整を実施する方法の例を、図１０及び図１１のフローチャートに示す。図１０は、ブライトネス・コントラスト調整が完了するまでに必要な時間（必要なP、B変更回数に相当する時間）を設定しておく方法（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）で、実効的には図９の例と同等の方法である。図１１は、輝度ボトムと輝度ピークが基準値に充分近くなったこと（例：階調差１以内）を確認して調整を終える方法である（Ｓ３１，Ｓ３２）。ブライトネス・コントラスト調整に本発明の方法を適用すれば、調整の繰り返し回数が大幅に減るため、やはり従来の方式に比べてスループットは向上する。
【００３３】
また一般の走査型電子顕微鏡などで、オペレーターが写真撮影などの直前にブライトネス・コントラスト調整の操作を実施する操作ボタンがあるような場合でも、調整方法を本発明の方式にすると、調整所要時間が短縮される。このような動作形態の場合も、画像データの輝度ピークと輝度ピーク基準値、輝度ボトムと輝度ボトム基準値の差が、いずれもある設定値以下になったところで、調整完了と判定してパラメーターとバイアスの書き換え動作を終了させればよい。
【００３４】
図１２、図１３は、集束イオンビーム加工観察装置などを用いた自動加工に本発明を適用した例を説明する図である。図１２は集束イオンビーム加工観察装置における自動加工のフローの一例を示す図、図１３は集束イオンビーム加工観察装置でマーク参照加工を行うときの試料上のマークと加工領域の例を示す図である。
【００３５】
集束イオンビーム加工観察装置などによって自動加工を行う際には、加工中のステージ微動やビーム照射位置の経時ドリフトによる加工位置ずれを防ぐために、試料の加工部位近傍に試料位置確認用のマークをあらかじめ形成しておき、その位置を参照して加工ビームの走査位置を補正するマーク参照加工がよく行われる（図１２）。たとえば図１３に示すように、ダイシング等の手段で切り出した厚さ数十ミクロンの試料の一部を更に薄膜化して透過電子顕微鏡用の試料を作成する場合、切り出し試料の端面にマークをあらかじめ形成して、そのマーク像を登録保存しておき、加工領域をマークとの相対位置で決めておく。自動加工を開始すると、装置は各加工要素（加工領域１、２）を加工する前に、自動的にマーク参照領域にビームを走査してマークのイオン顕微鏡像を得（Ｓ４２）、登録像との画像中のマークの位置ずれを画像照合によって評価し（Ｓ４３）、各加工領域のビーム走査基準位置の微補正を行う（Ｓ４４）。このときマークの位置ずれ検出を画像信号に頼っているので、マーク参照領域の画像取得の前に、ブライトネス・コントラスト調整を実施して位置ずれ検出を確実なものにすることが望ましい（Ｓ４１）。しかし特に高速加工用の大電流ビームで画像を取得する場合、ビームを繰り返し試料面上で走査する間に、試料表面（マーク）が削れてゆくという問題があるため、調整完了までに多くの回数の画像取得を繰り返す必要のある従来のブライトネス・コントラスト調整技術は適用し難いものであった。本発明のブライトネス・コントラスト調整技術をマーク像の読取りの前に導入すれば、調整が完了するまでの画像データの取得回数を少なく抑えることができるので、マークの著しい損傷を回避でき、かつ確実なマーク参照加工が実施できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による走査型イオン顕微鏡の構成例を示す図。
【図２】画像データ形成の原理を示す図。
【図３】エヴァハート・ソーンリー型電子検出器の構造を示す図。
【図４】検出器の特性関数と、その逆関数の例を示す図。
【図５】装置制御部の構成例を示す図。
【図６】本発明と従来技術による画像調整の比較を示す図。
【図７】本発明に係わる画像調整手段を示す図。
【図８】走査型電子顕微鏡による測長の方法を示す図。
【図９】測長用途の走査型電子顕微鏡の動作フローの一例を示す図。
【図１０】測長用途の走査型電子顕微鏡の動作フローの他の例を示す図。
【図１１】測長用途の走査型電子顕微鏡の動作フローの他の例を示す図。
【図１２】集束イオンビーム加工観察装置における自動加工のフローの一例を示す図。
【図１３】集束イオンビーム加工観察装置でマーク参照加工を行うときの試料上のマークと加工領域の例を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１…イオン銃、２…イオンビーム、３…イメージシフト偏向器、４…偏向器、５…対物レンズ、６…試料、７…ステージ、８…直流増幅器、９…偏向増幅器、１０…偏向信号発生器、１１…検出器、１２…アンプ、１３…画像メモリ、１４…検出器パラメーター調整電源、１５…バイアス調整電源、１６…電源、１７…装置制御部
【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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【図１３】
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