(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線をＸ方向及びＹ方向に走査しながら観察試料に照射して、その観察試料の像を取得する荷電粒子線装置であって、
FFT空間座標領域における座標変換を実行することによりＸ方向及びＹ方向の倍率誤差値を算出する倍率誤差値算出手段と、
前記観察試料から補正対象情報を取得し、前記倍率誤差値を用いて前記補正対象情報を補正する演算処理手段と、
を備え、
前記FFT空間座標領域における座標変換は、周期構造パターンの方向と電子画像上におけるX方向またはY方向が一致しており、倍率誤差が無いとした場合の周期ピッチが既知の周期構造を有する寸法基準試料画像に対してFFT変換を施した理想座標系に対し、回転角θによる回転変換後、倍率(mx, my)による拡大縮小変換を適用することで導かれる座標変換式を用いて行われ、
前記倍率誤差値は、前記寸法基準試料を撮像して得られた画像に対してFFT変換を施し、FFT空間領域における該画像の座標系から周期情報を抽出して前記座標変換式に代入することで算出されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
前記演算処理手段は、前記観察試料を任意の倍率で撮影する手段と、撮影により得られた画像の少なくとも一部の寸法を測定する手段と、前記任意の倍率に対応する倍率誤差値を用いて前記寸法の測定結果を補正する手段と、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】
前記演算処理手段は、前記観察試料を任意の倍率で撮影する手段と、前記任意の倍率に対応する倍率誤差値を用いて撮影により得られた画像を拡大或いは縮小処理を実行する手段と、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４】
電子線をＸ方向及びＹ方向に走査しながら観察試料に照射して、その観察試料の像を取得する荷電粒子線装置であって、
FFT空間座標領域における座標変換を実行することによりＸ方向及びＹ方向の倍率誤差値を算出する倍率誤差値算出手段と、
前記観察試料を走査するための走査コイルから出力される走査波形を取得し、前記倍率誤差値を用いて前記走査波形を補正する演算処理手段と、
を備え、
前記FFT空間座標領域における座標変換は、周期構造パターンの方向と電子画像上におけるX方向またはY方向が一致しており、倍率誤差が無いとした場合の周期ピッチが既知の周期構造を有する寸法基準試料画像に対してFFT変換を施した理想座標系に対し、回転角θによる回転変換後、倍率(mx, my)による拡大縮小変換を適用することで導かれる座標変換式を用いて行われ、
前記倍率誤差値は、前記寸法基準試料を撮像して得られた画像に対してFFT変換を施し、FFT空間領域における該画像の座標系から周期情報を抽出して前記座標変換式に代入することで算出されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
前記演算手段は、Ｘ方向の走査波形とＹ方向の走査波形を独立に制御して補正することを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子線装置。
【請求項６】
前記寸法基準試料は、結晶構造が既知の単結晶薄膜試料であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の荷電粒子線装置。
【請求項７】
前記寸法基準試料は、人工的に２次元若しくは３次元的に材料を寸法が均一になるように繰返しパターンを加工した試料であって、そのパターンの寸法が既知の試料であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の荷電粒子線装置。
【請求項８】
電子線をＸ方向及びＹ方向に走査しながら観察試料に照射して、その観察試料の像を取得する荷電粒子線装置を制御するためのプログラムであって、
前記観察試料から補正対象情報を取得する情報取得工程を実行するプログラムコードと、
FFT空間座標領域における座標変換を実行することによりＸ方向及びＹ方向の倍率誤差値を算出する倍率誤差値算出工程を実行するプログラムコードと、
前記倍率誤差値を用いて前記補正対象情報を補正する演算処理工程を実行するプログラムコードと、
を備え、
前記FFT空間座標領域における座標変換は、周期構造パターンの方向と電子画像上におけるX方向またはY方向が一致しており、倍率誤差が無いとした場合の周期ピッチが既知の周期構造を有する寸法基準試料画像に対してFFT変換を施した理想座標系に対し、回転角θによる回転変換後、倍率(mx, my)による拡大縮小変換を適用することで導かれる座標変換式を用いて行われ、
前記倍率誤差値は、前記寸法基準試料を撮像して得られた画像に対してFFT変換を施し、FFT空間領域における該画像の座標系から周期情報を抽出して前記座標変換式に代入することで算出されることを特徴とするプログラム。
【請求項９】
前記演算処理工程は、前記観察試料を任意の倍率で撮影する工程と、撮影により得られた画像の少なくとも一部の寸法を測定する工程と、前記任意の倍率に対応する倍率誤差値を用いて前記寸法の測定結果を補正する工程と、を備えることを特徴とする請求項８に記載のプログラム。
【請求項１０】
前記演算処理工程は、前記観察試料を任意の倍率で撮影する工程と、前記任意の倍率に対応する倍率誤差値を用いて撮影により得られた画像を拡大或いは縮小処理を実行する工程と、を備えることを特徴とする請求項８に記載のプログラム。
【請求項１１】
電子線をＸ方向及びＹ方向に走査しながら観察試料に照射して、その観察試料の像を取得する荷電粒子線装置を制御するプログラムであって、
前記観察試料を走査するための走査コイルから出力される走査波形を取得する情報取得工程を実行するためのプログラムコードと、
FFT空間座標領域における座標変換を実行することによりＸ方向及びＹ方向の倍率誤差値を算出する倍率誤差値算出工程を実行するプログラムコードと、
前記倍率誤差値を用いて前記補正対象情報を補正する演算処理工程を実行するプログラムコードと、
を備え、
前記FFT空間座標領域における座標変換は、周期構造パターンの方向と電子画像上におけるX方向またはY方向が一致しており、倍率誤差が無いとした場合の周期ピッチが既知の周期構造を有する寸法基準試料画像に対してFFT変換を施した理想座標系に対し、回転角θによる回転変換後、倍率(mx, my)による拡大縮小変換を適用することで導かれる座標変換式を用いて行われ、
前記倍率誤差値は、前記寸法基準試料を撮像して得られた画像に対してFFT変換を施し、FFT空間領域における該画像の座標系から周期情報を抽出して前記座標変換式に代入することで算出されることを特徴とするプログラム。
【請求項１２】
前記演算処理工程は、Ｘ方向の走査波形とＹ方向の走査波形を独立に制御して補正することを特徴とする請求項１１に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料上に荷電粒子線を走査し、荷電粒子線照射によって試料から発生する信号を用いて像を形成する荷電粒子線装置に関し、特に、倍率誤差を補正することのできる荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子線を用いた試料拡大像の観察装置の例として、走査電子顕微鏡や走査透過電子顕微鏡、集束イオンビーム観察加工装置が挙げられ、これらの荷電粒子線装置における観察倍率は試料面上における荷電粒子線の走査量と、走査したエリアから得られる二次電子などを検出し拡大した像の間の比率で定義される。荷電粒子線の試料上における走査量は、走査機構によって荷電粒子線に作用させる電場あるいは磁場の大きさによって任意に変化することが可能である。例えば、荷電粒子として電子を用い、電磁レンズ及び電子の走査機構として磁場を用いた走査電子顕微鏡の場合、二次電子線による試料拡大像は電子線走査コイルに印加する電流の大きさを変化させ、試料上における電子線の走査範囲を変えることで二次電子像の拡大倍率を変えることが可能である。試料上における電子線の走査領域を狭くすれば二次電子像の拡大倍率は大きくなり、広くすれば拡大倍率は小さくなる。
【０００３】
従来の走査型電子顕微鏡や集束イオンビーム加工装置のような、荷電粒子線装置において、荷電粒子線の正確な走査量を測定するため、すなわち試料拡大像の正確な倍率を測定するには、寸法が既知のマイクロスケール試料や結晶格子の走査二次電子像や走査透過電子像を用いて寸法の特徴を示す間隔寸法を測定していた。測定した結果、基準寸法値と実測値のずれは、拡大倍率のずれ、すなわち倍率誤差として与えられる。寸法の測定方法としては、電子像上でカーソルを測定する２点に合わせ、２点間の寸法を測定する方法と、電子像のフーリエ変換（ＦＦＴ）による周波数解析から寸法を測定する方法がある。例えば特許文献１には、電子像のフーリエ変換（ＦＦＴ）による周波数解析から寸法を測定する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−２０９４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来の方法においては、寸法を測定する場合には、測定する試料の周期構造パターンの向きと、電子像上におけるＸ方向またはＹ方向を一致させる、つまり回転方向のずれをなくす必要がある。回転方向のずれをなくすため、ビーム走査（ラスターローテーション機能）による像回転等が行われるが、像回転回路の誤差により、高精度な倍率誤差を測定できないなどの問題がある。
【０００５】
また、従来の倍率誤差測定においては、Ｘ方向とＹ方向の倍率誤差を測定する場合、まず測定する試料の周期構造パターンの向きと、試料の電子像上におけるＸ方向を一致させる必要があるため、像回転回路による誤差により、高精度な倍率誤差を測定できない。さらに、Ｘ方向の倍率誤差を測定した後、Ｙ方向の倍率誤差を測定する場合、再度、像回転を行う必要があり、Ｘ方向とＹ方向の倍率誤差を同時に測定することができない。
【０００６】
試料を機械的に回転させる方法も考えられるが、試料は真空中に保持されるため、取り出し、再挿入及び適切な方向に試料を回転させることは困難である。このように機械的な方法で試料を目的の方向に回転させるのが困難なのは、試料の構造パターンが微小で、目視若しくは光学顕微鏡などで容易に確認できないからである。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、荷電粒子線装置において、既知の周期構造を有する試料の周期構造パターンの向きと、試料の電子像上におけるＸ方向またはＹ方向とに回転方向のずれがある場合においても、回転方向のずれを一致させることなく、１回の測定でＸ方向とＹ方向の倍率誤差を同時に測定し、補正するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、荷電粒子線装置において、既知の周期構造を有する試料の周期構造パターンの向きと、試料の電子像上におけるＸ方向またはＹ方向とに回転方向のずれがある場合においても、電子像をＦＦＴ変換し、座標変換することによりＸ方向とＹ方向の倍率誤差を同時に測定することを特徴とする。
【０００９】
つまり、本発明による荷電粒子線装置は、荷電粒子線をＸ方向及びＹ方向に走査しながら観察試料に照射して、その観察試料の像を取得する荷電粒子線装置であって、Ｘ方向及びＹ方向の倍率誤差値を格納した倍率誤差値格納手段と、前記観察試料から補正対象情報を取得し、前記倍率誤差値格納手段に格納された倍率誤差値を用いて前記補正対象情報を補正する演算処理手段と、を備え、前記倍率誤差値は、周期ピッチが既知の周期構造を有する寸法基準試料を撮像して得られた画像に対してＦＦＴ（高速フーリエ）変換を施し、ＦＦＴ空間領域における座標変換を実行することにより算出され、前記倍率誤差値格納手段に格納されていることを特徴とする。
【００１０】
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】
【００１１】
本発明によれば、荷電粒子線装置において、既知の周期構造を有する試料の周期構造パターンの向きと、試料の電子像上におけるＸ方向、または、Ｙ方向とに回転方向のずれがある場合においても、回転方向のずれを一致させることなく、１回の測定でＸ方向とＹ方向の倍率誤差を同時に測定し、補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は、本発明による荷電粒子線装置の一例を示す概略機能ブロック図である。本発明は、荷電粒子線が陽イオンビームの場合にも、電子線の場合にも適用できるが、ここでは電子線の場合について説明する。また、集束電磁レンズ、対物電磁レンズ、偏向器、走査器は、電場による静電方式、磁場による磁場方式のいずれでもよいが、ここでは磁場方式について説明する。試料上の集束レンズの段数や試料下の投射電磁レンズの存在及び段数は問わない。
【００１４】
図１において、電子線源（荷電粒子線源）１から放出されて加速電極２で加速された電子線（荷電粒子線）３は、第一集束電磁レンズ４と第二集束電磁レンズ５及び対物電磁レンズ９の前磁場を経由して試料台１０に保持された試料１１に照射される。電子線３が試料１１に照射されると、試料１１と電子線３との相互作用によって、試料の情報を有する二次電子８、試料前方散乱電子１２、試料透過電子１３が発生する。試料に照射される電子線３は、電子線光軸に対し対称に配置された走査コイル６により試料上を走査する。電子線の走査と画面における走査の同期を取ることにより、表示装置５７上に試料拡大像が形成される。試料から発生した二次電子８は蛍光体１６を発光させ光電子増倍管１７で検出され、微小電流増幅器２９で増幅されてＡＤＣ４１によりデータバスに取り込まれる。二次電子の検出器として蛍光体と光電子増倍管を用いたが、マルチチャネルプレートなどの半導体検出器を用いてもよい。試料前方散乱電子１２は前方散乱電子検出器１４にて、試料透過電子１３は試料透過電子検出器１５にて検出される。検出器１４及び１５は蛍光体と光電子増倍管の組合せで構成しても、半導体検出器で構成してもよい。
【００１５】
電子線源１、加速電極２は、マイクロプロセッサ４４から加速電圧や電子線の引き出し電圧、フィラメント電流などの指令をデータバスを経由してＤＡＣ３２、３３で受け、それをアナログ信号に変換して荷電粒子線源電源１８、加速用高圧電源１９に設定することによって駆動される。第一集束電磁レンズ４、第二集束電磁レンズ５、対物電磁レンズ９は、マイクロプロセッサ４４からレンズ電流の条件を設定され、それを受けてＤＡＣ３４、３５、３９から各レンズの励磁電源が設定され、電磁レンズに対して電流が与えられる。試料１１の位置は、ロータリーエンコーダ５４を用いてオペレータが操作して試料台１０を駆動するか、データ保存装置４５に予め記録された試料位置駆動パターンに従い試料台１０を駆動することで設定される。
【００１６】
電子線の試料上における走査量は、走査機構によって電子線に作用させる電場あるいは磁場の大きさによって任意に変化することが可能である。例えば、二次電子による試料拡大像は走査コイル６に印加する電流の大きさを変化させ、試料上における電子線３の走査範囲を変えることで二次電子像の拡大倍率を変えることが可能である。試料上における電子線の走査領域を狭くすれば二次電子像の拡大倍率は大きくなり、広くすれば拡大倍率は小さくなる。
【００１７】
図２は、電子線の走査機構を示した原理図である。電子線３は電子線光軸５８上に沿って移動する。電子線光軸上にＸ、Ｙ対称に走査コイル５９，６０が配置される。試料に対して垂直に電子線を印加するため走査コイルは上下２段に配置される。上方走査コイル５９と下方走査コイル６０に鋸波形の印加をし、対物電磁レンズ９の光軸上の前焦点位置に電子線が到達することで、試料に垂直に電子線が入射され試料と相互作用し、二次電子８や試料前方散乱電子１２、試料透過電子１３が得られる。これら二次電子８、試料前方散乱電子１２、試料透過電子１３と走査波形とを同期させることで試料拡大像が形成される。試料拡大像の倍率は、Ｘ及びＹ走査コイルに印加する走査波形の電圧に依存する。
【００１８】
図３のフローチャートを用いて、荷電粒子線装置で周期ピッチが既知の周期構造を有する寸法基準試料による寸法測長値誤差を補正する方法を説明する。ここで周期ピッチについて記述しておく。倍率校正に供せられる格子パターンは均一な繰返し周期を持ち、この格子パターンは荷電粒子装置で観察するとコントラストの明暗で表現される。このコントラストの明暗の繰返し周期を「周期ピッチ」と呼ぶことにする。このように、周期構造を有する試料を寸法基準として用いるのは、絶対的な基準試料でずれていれば一般的な試料（観察試料）でも同一の観察条件下では同じ程度にずれているはずだからである。なお、図３のフローチャートにおいて、特に断らない限り、動作の主体はマイクロプロセッサ４４である。
【００１９】
ステップＳ１０２では、周期ピッチが既知の周期構造を有する任意の寸法基準試料を試料台に搭載し、電子線装置に挿入する。周期構造を有する試料の第１の例は、図４に示すような試料である。図４（Ａ）は面心立方格子構造を有する金の単結晶薄膜試料の走査透過電子による試料拡大像で、金の（２００）結晶面間隔０．２０４ｎｍの格子縞が観察されている。これらの試料の特徴は、寸法が既知で寸法誤差が装置起因の誤差に比べて極めて小さいという点である。本実施例では、寸法基準試料として金単結晶薄膜試料を用いたが、他の例として図５（Ａ）のようなシリコン単結晶薄膜試料や、図５（Ｂ）のような人工的な格子模様を有する寸法が既知の試料を用いても良い。周期構造を有する試料を用いることで、画像面内の平均的な寸法を測定することが可能となるため、画像面内における均一性が得られる。なお、倍率校正に供せられる試料は寸法基準となるような構造を持つ試料が望ましく、自然界では結晶を２次元的に投影した格子パターンが代表的な試料になる。その一方で、人工的に２次元若しくは３次元的に材料を寸法が均一になるように繰返しパターンを加工した試料を倍率校正用の基準試料としても使用することができる。このような試料ではレーザ光学やＸ線回折などの手法を用い、製作された格子パターンの寸法が均一で所望の寸法値になるように評価される。例えば、Ｓｉウェハにエッチングして２次元的な格子パターンを形成したマイクロスケールは光学的に寸法測定、管理されており、ＳＥＭやＳＴＥＭの倍率校正に供せられる。
【００２０】
ステップＳ１０３では、倍率を周期ピッチが観察可能な倍率Ｍ０に設定し、走査コイルに印加する電圧を決定する。例えば前述の金薄膜単結晶試料を用いる場合、観察倍率は３００万倍から５００万倍が適切な倍率となる。ここで観察倍率として４００万倍を設定する。なお、観察倍率は拡大像の画像（画素）サイズに依存するため、倍率の具体的な数値はこれらに限定されるものではない。
【００２１】
ステップＳ１０４では、例えばユーザがキーボード５５等を用いて設定した電子線の加速電圧、試料への電子線の電子線照射量、照射範囲、照射位置及び照射角度等、ステップＳ１０２にて挿入した試料の拡大像を得るために必要な測定条件を取得する。
【００２２】
ステップＳ１０５では、ステップＳ１０２にて挿入した試料の拡大像の撮影を開始する。図１の荷電粒子線装置で金の格子像を寸法基準の周期試料とする場合、試料透過電子による試料拡大像が適切であるので、画像信号として試料透過電子検出器からの信号を選択する。そして、周期構造の画像をマイクロプロセッサ４４にて形成し、データ保存装置４５に画像を記録する。なお、ここでは検出器の例として試料透過電子検出器を挙げたが、もちろんこれに限られるものではなく、散乱電子検出器を用いても良い。
【００２３】
ステップＳ１０６及びＳ１０７では、データ保存装置４５に保存された周期構造試料の拡大像から周期画像演算処理部４６によって、画像演算により周期情報を抽出し、倍率換算係数(ｍｘ, ｍｙ)を算出する。
【００２４】
図４（Ｂ）は周期画像演算処理部４６により高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した周期画像から試料の特徴量を演算抽出する例を示したものである。周期構造試料の情報を抽出する方法として、ここではＦＦＴを用いた例を示している。ＦＦＴを用いるのは、試料が任意の方向に挿入されてもピッチ寸法を把握する必要があるためである。ＲＡＭに保存された周期画像のコントラスト、明るさを調節し、ＦＦＴ処理を行う。ＦＦＴ処理のために試料拡大像から２のｎ乗ピクセルの正方形領域で画像が切り出される。例えば試料拡大像を画素サイズ６４０×４８０ピクセルで記録した場合、ＦＦＴ処理領域は２５６×２５６ピクセル若しくは１２８×１２８ピクセルと２８ピクセル領域や２７ピクセル領域とする。
【００２５】
図４（Ａ）は１２８０×９６０ピクセルで記録された画像で、図４（Ｂ）は２５６×２５６ピクセル正方領域でＦＦＴ処理を行った結果である。格子情報は周期の平均値に対応する空間周波数で最大強度の輝点となって現れる。図４（Ｂ）の例ではＦＦＴ領域内に５つの輝点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅが現れている。ここで輝点ＥはＦＦＴ領域の画像中心に発生する輝点で画像の直流成分を示したものであり、周期構造とは無関係の輝点である。有意な輝点はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つであり、ＡとＣ、ＢとＤはそれぞれＦＦＴ領域の画像中心に対して点対称な関係となっており、格子間隔（試料の原子）を反映している輝点とみなすことができる。ここでは、輝点ＡとＢを抽出し、ＦＦＴ空間領域における座標変換により、撮像した倍率の倍率換算係数(ｍｘ, ｍｙ)を走査のＸ方向、Ｙ方向それぞれについて求める例を示す。
【００２６】
図６（Ａ）はＦＦＴ空間領域における金の理想座標系、図６（Ｂ）は測定座標系を示したものである。図６（Ａ）の理想座標系においては、輝点ＡとＢのなす角度θＡＢは９０°となり、輝点Ａ、輝点Ｂの座標位置は、それぞれ次の式（１）、式（２）で表される。
Ａ(ｄｓｐｃ１ｘ, ｄｓｐｃ１ｙ)＝(0, ｄｓｐｃ１)  …(１)
Ｂ(ｄｓｐｃ２ｘ, ｄｓｐｃ２ｙ)＝(ｄｓｐｃ１, 0)  …(２)
【００２７】
ここで、ｄｓｐｃ１は、理想的な金の（２００）結晶面間隔である０．２０４ｎｍに相当する画素数(ピクセル)である。ｄｓｐｃ１は次式（３）にて算出される。
ｄｓｐｃ１＝Ｗ(ピクセル)×{Ｌ(nm/ピクセル)／ｄ(nm)}×Ｍ(倍)／Ｍ０(倍)  …(３)
ここで、ＷはＦＦＴ処理領域サイズ(ピクセル)、Ｌは単位ピクセル当りの長さ(nm)、ｄは周期構造試料の面間隔(nm)、Ｍは単位ピクセル当りの長さを決める基準倍率(倍)、Ｍ０は撮像倍率である。
【００２８】
図６（Ｂ）の測定座標系における倍率換算係数(ｍｘ, ｍｙ)は、ＦＦＴ空間領域での座標変換により求めることができる。倍率換算係数(ｍｘ, ｍｙ)は、次の式（４）、式（５）で算出される。
ｍｘ＝[(ｄｓｐｃ１)２／{(ｄｘＡ)２ ＋ (ｄｘＢ)２}]１／２  …(４)
ｍｙ＝[(ｄｓｐｃ１)２／{(ｄｙＡ)２ ＋ (ｄｙＢ)２}]１／２  …(５)
【００２９】
ここで、ｄｘＡは画像中心から輝点Ａのピーク位置までの距離ｘ(ピクセル)、ｄｙＡは画像中心から輝点Ａのピーク位置までの距離ｙ(ピクセル)、ｄｘＢは画像中心から輝点Ｂのピーク位置までの距離ｘ(ピクセル)、ｄｙＢは画像中心から輝点Ｂのピーク位置までの距離ｙ(ピクセル)である。このように、Ｘ方向の倍率とＹ方向の倍率とが異なる可能性があるのは、Ｘ方向にスキャンする回路とＹ方向にスキャンする回路とが独立しているからである。なお、式（４）及び（５）は、結晶構造が単純面心立方格子の場合に適用される式である。
【００３０】
図４（Ｂ）の例では、Ｗは２５６(ピクセル)、Ｌは１９．８４(nm/ピクセル)、ｄは０．２０４(ｎｍ)、Ｍは１００００(倍)、Ｍ０は４００００００(倍)で、ｄｓｐｃ１は式（３）より６２．２４(ピクセル)を得る。ｄｘＡは１２(ピクセル)、ｄｘＢは６０(ピクセル)で、倍率換算係数ｍｘは式（４）より１．０１７を得る。ｄｙＡは５９(ピクセル)、ｄｙＢは−１４(ピクセル)で、倍率換算係数ｍｙは式（５）より１．０２６を得る。
【００３１】
倍率換算係数ｍｘ、ｍｙよりＸ方向、Ｙ方向の倍率誤差εｘ、εｙは、次の式（６）、式（７）で算出される。
εｘ＝ｍｘ−１  …(６)
εｙ＝ｍｙ−１  …(７)
【００３２】
このようにして計算された（構造が既知の試料の）倍率誤差を、図１に示した補正データテーブル４８に、表示倍率に対してＸ方向の倍率誤差あるいは倍率換算係数、Ｙ方向の倍率誤差あるいは倍率換算係数のテーブルとして保管しておく。図７は、補正データテーブルの例を示す図である。この荷電粒子線装置には、倍率誤差測定を行った倍率ステップの全情報をデータとして保有する。
【００３３】
ステップＳ１０８において、装置の倍率誤差を補正する。倍率補正の対象としては、表示画像に対しての測長値であっても、走査コイルに出力するＤＡＣ値であっても構わない。
【００３４】
続いて、ステップＳ１０１からＳ１０７で求めた倍率誤差を用いて倍率補正を行う具体例を図８から図１０を用いて説明する。
【００３５】
図８は、表示画像に対しての測長値を補正する方法の一例を示すブロック図である。図８のＤ１０１からＤ１０２は、図３のＳ１０１からＳ１０７に相当する。式(６)により倍率誤差εｘを計算し、Ｄ１０３にてデータ保存装置に保持しておく。Ｄ１０４にて実際に評価する画像を倍率Ｍ１にて撮影し、Ｄ１０５にて撮影画像内の所望の距離を測長する。この測定結果をＬ１とするが、倍率誤差を含んだ値である。倍率Ｍ１は倍率誤差が算定された倍率である。倍率誤差の補正は式(８)によって、
補正値Ｌcal(nm)＝測長値Ｌ１(nm)×（１／（１＋εｘ））       …(８)
として補正し、Ｄ１０７の如く出力する。出力データは、本荷電粒子線装置が持つ表示装置に表示される。
【００３６】
図９は、撮影画像の縮尺を変更して倍率補正を行う方法の一例を示すブロック図である。Ｄ２０１からＤ２０３は、図３のステップＳ１０１からＳ１０７に相当し、式(６)により倍率誤差εｘを計算するためのプロセスを示している。Ｄ２０４で倍率誤差が算定されている倍率Ｍ１にて撮影し、Ｄ２０３で与えられる倍率誤差値に基づき画像の拡大、縮小を画像演算処理にて行う。Ｄ２０５では撮影画像がデジタル画像として撮影されているか、アナログ画像であってもデジタルデータとして保存されている必要がある。Ｄ２０６では、画像演算処理された画像を倍率補正された画像として表示装置に表示し、データ保存装置に保存する。
【００３７】
図１０は、求めた倍率誤差を走査コイル電流（電圧）値にフィードバックして補正を行う方法、つまり、走査コイルに印加する電流（電圧）の波高値（走査エリアの幅）を補正する方法を示すブロック図である。Ｄ３０３にて倍率誤差が求められる。荷電粒子線装置は試料の拡大像を得るために電子線を走査するための走査コイルと、走査コイルに印加する電流を与える演算装置、ＤＡＣを備えている。走査コイルに与える電流値を制御するＤＡＣ出力値に式(９)の制御を与え、走査コイル電流波形を制御し、倍率を補正する。
補正値Ｖcal＝走査コイルＤＡＣ値Ｖscan×（１／（１＋εｘ））    …(９)
【００３８】
本手法を用いることで、既知の周期構造を有する試料の周期構造パターンの向きと、試料の電子像上におけるＸ方向またはＹ方向とに回転方向のずれがある場合においても、回転方向のずれを一致させることなく、１回の測定でＸ方向とＹ方向の倍率誤差を同時に測定し、補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の荷電粒子線装置の構成例を示す図である。
【図２】荷電粒子線の走査機構の原理を示す図である。
【図３】本発明における倍率補正方法を説明するフローチャートである。
【図４】結晶性試料の金に対して高速フーリエ変換を行った結果の一例を示す図である。
【図５】荷電粒子線装置の寸法を補正する試料の例を示す図である。
【図６】ＦＦＴ空間領域における金の理想座標系と測定座標系を示す図である。
【図７】倍率データテーブルと補正データテーブルを示す図である。
【図８】計測された倍率誤差を元に、実試料の拡大像で測長した寸法を補正する方法を示すブロック図である。
【図９】計測された倍率誤差を元に、実試料の拡大像を画像処理によって倍率補正する方法を示すブロック図である。
【図１０】計測された倍率誤差を元に、倍率誤差を荷電粒子線走査システムにフィードバックして、倍率誤差の補正を走査波形の補正によって行う方法を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４０】
１：荷電粒子線源、２：加速電極、３：荷電粒子線、４：第一集束電磁レンズ、５：第二集束電磁レンズ、６：走査コイル、７：偏向コイル、８：試料二次電子、９：対物電磁レンズ、１０：試料台、１１：試料、１２：試料前方散乱電子、１３：試料透過電子、１４：試料前方散乱電子検出器、１５：試料透過電子検出器、１６：蛍光体、１７：光電子増倍管、１８：荷電粒子線源電源、１９：加速用高圧電源、２０：試料駆動装置、２１：電圧安定装置、２２：電圧安定装置、２３〜２５：電磁レンズ電源、２６〜２８：コイル電源、２９〜３１：微小電流増幅器、３２〜４０：デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）、４１〜４３：アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）、４４：マイクロプロセッサ、４５：データ保存装置、４６：周期画像演算処理部、４７：偏向系制御部、４８：補正データテーブル、４９：倍率コンパレータ、５１〜５２：インターフェース、５３〜５４：ロータリーエンコーダ、５５：キーボード、５６：表示装置ドライバー、５７：表示装置、５８：電子線光軸、５９：上方走査コイル、６０：下方走査コイル、６１：Ｘ走査コイル、６２：Ｙ走査コイル
【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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