JP7058769B2 - 電子ビーム観察装置、電子ビーム観察システム、電子ビーム観察装置における画像補正方法及び画像補正のための補正係数算出方法 - Google Patents

電子ビーム観察装置、電子ビーム観察システム、電子ビーム観察装置における画像補正方法及び画像補正のための補正係数算出方法 Download PDF

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Description

本発明は、電子ビームを用いて検査または計測を行う電子ビーム観察装置に係わる。
電子ビームを用いた試料の観察や検査あるいは計測に用いられる走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの電子ビーム観察装置は、電子源から放出された電子を加速し、静電レンズや電磁レンズによって試料表面上に収束させて照射する。これを一次電子と呼んでいる。
一次電子の入射によって試料からは二次電子（低エネルギーの電子を二次電子、高エネルギーの電子を反射電子と分けて呼ぶ場合もある）が放出される。これら二次電子を、電子ビームを偏向して走査しながら検出することで、試料上の微細パターンや組成分布の走査画像を得ることができる。また、試料に吸収される電子を検出することで、吸収電流像を形成することも可能である。
特開２０１７－２７８２９号公報（対応米国特許公開公報ＵＳ２０１２／０２９０９９０） 特許第５５９６１４１号公報（対応米国特許第９７０２６９５号）
電子ビーム観察装置のうち、取得した画像から半導体等の微細パターンの寸法を測定する測長ＳＥＭ（ＣＤ－ＳＥＭ：Critical Dimension-Scanning Electron Microscope）装置においては、複数装置間の測長値の差（機差）が小さいことが望ましい。これまで、ハードウェア的またはソフトウェア的な調整により、機差を許容できる範囲にまで小さくする取り組みが行なわれてきたが、半導体等のパターンのさらなる微細化に伴い、既存の機差低減方法が限界に近づきつつある。例えば、特許文献１では、一次電子ビームのプロファイルを推定して、それを元に画像の先鋭化処理を実行し、高精度な寸法計測を行う方法が開示されている。
しかし、特許文献１に示す従来例では、補正に用いる一次電子ビームの強度分布を正確に求める方法が明らかになっていない。従来の走査電子顕微鏡は電子源の像を試料上に形成するために、一次電子ビームの強度分布は、電子源像、光学収差、ビーム振動などにより決まることになる。更に取得画像には試料内での電子ビーム散乱の影響も現れる。
また、特許文献２では、測長電子顕微鏡の計測精度をモニタし、半導体製造ラインで使用する全ての装置で常に同じ精度の測定結果が出るように、装置の調整や構成を実施する必要がある旨が述べられている。しかし、同文献では、電子ビームの形状差等によって生じる複数の装置間の機差（画像差）を解決する手段については、必ずしも明らかになっていない。
電子ビームの形状を正確に把握することは極めて困難であることから、推定した電子ビームのプロファイルを用いた画像補正によって、精度よく機差を低減させることは難しい。一方で、装置使用後の経年変化や、使用環境等の影響により、わずかな電子ビームの形状変化等が生じ、許容できる範囲以上の機差（画像差）が生じてしまうことがある。また、マルチビーム装置やマルチカラム装置においても、装置使用後の経年変化や、使用環境等の影響により、わずかな電子ビーム差（画像差）が生じてしまうことがある。本発明はこれらの課題を解決し、精度よく機差を低減させる方法を提案する。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
（１）電子ビームを試料に走査することによって画像を生成する電子ビーム観察装置において、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正するための補正係数算出方法であって、第１の電子ビーム観察装置が、第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを走査して第１の画像を生成するステップと、第２の電子ビーム観察装置が、前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを走査して第２の画像を生成するステップと、前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、前記第１および第２の画像に基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出したピーク周波数における補正係数を算出するステップと、を含むことを特徴とする電子ビーム観察装置における画像補正のための補正係数算出方法である。
（２）電子ビームを試料に走査することによって画像を生成する電子ビーム観察装置において、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正する方法であって、第１の電子ビーム観察装置が、第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを走査して第１の画像を生成するステップと、第２の電子ビーム観察装置が、前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを走査して第２の画像を生成するステップと、前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、前記第１および第２の画像に基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出したピーク周波数における補正係数を算出するステップと、前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、前記第１または第２の電子ビーム観察装置で取得した第３の画像を前記補正係数で補正するステップと、を含むことを特徴とする電子ビーム観察装置における画像補正方法である。
（３）電子ビームを試料に走査することによって画像を生成する電子ビーム観察装置を複数台備えた電子ビーム観察システムであって、第１の電子ビーム観察装置は、第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを走査して第１の画像を生成する第１のコンピュータシステムを備え、第２の電子ビーム観察装置は、前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを走査して第２の画像を生成する第２のコンピュータシステムを備え、前記第１または第２のコンピュータシステムは、 前記第１および第２の画像に基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出したピーク周波数における補正係数を算出し、前記第１または第２の電子ビーム観察装置で取得した第３の画像を前記補正係数で補正するように構成されたことを特徴とする電子ビーム観察システムである。
（４）電子ビームを試料に走査することによって画像を生成する電子ビーム観察装置において、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正するための補正係数算出方法であって、第１の電子ビーム観察装置が、第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを走査して第１の画像を生成するステップと、前記第１の電子ビーム観察装置が、前記第１の画像に基づいて第１の周波数特性を算出するステップと、第２の電子ビーム観察装置が、前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを走査して第２の画像を生成するステップと、前記第２の電子ビーム観察装置が、前記第２の画像に基づいて第２の周波数特性を算出するステップと、前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、前記第１および第２の周波数特性から選択的に抽出したピーク周波数における補正係数を算出するステップと、を含むことを特徴とする電子ビーム観察装置における画像補正のための補正係数算出方法である。
（５）電子ビームを試料に走査することによって画像を生成する電子ビーム観察装置において、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正する方法であって、第１の電子ビーム観察装置が、第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを走査して第１の画像を生成するステップと、前記第１の電子ビーム観察装置が、前記第１の画像に基づいて第１の周波数特性を算出するステップと、第２の電子ビーム観察装置が、前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを走査して第２の画像を生成するステップと、前記第２の電子ビーム観察装置が、前記第２の画像に基づいて第２の周波数特性を算出するステップと、前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、前記第１および第２の周波数特性から選択的に抽出したピーク周波数における補正係数を算出するステップと、前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、前記第１または第２の電子ビーム観察装置で取得した第３の画像を前記補正係数で補正するステップと、を含むことを特徴とする電子ビーム観察装置における画像補正方法である。
（６）電子ビームを試料に走査することによって画像を生成する電子ビーム観察装置を複数台備えた電子ビーム観察システムであって、第１の電子ビーム観察装置は、第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを走査して第１の画像を生成し、前記第１の画像に基づいて第１の周波数特性を算出する第１のコンピュータシステムを備え、第２の電子ビーム観察装置は、前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを走査して第２の画像を生成し、前記第２の画像に基づいて第２の周波数特性を算出する第２のコンピュータシステムを備え、前記第１または第２のコンピュータシステムは、前記第１および第２の周波数特性から選択的に抽出したピーク周波数における補正係数を算出し、前記第１または第２の電子ビーム観察装置で取得した第３の画像を前記補正係数で補正するように構成されたことを特徴とする電子ビーム観察システムである。
（７）電子ビームを試料に走査することによって画像を生成する電子ビーム観察装置と、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像差を管理するコンピュータシステムと、を備えた電子ビーム観察システムにおいて、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正するための補正係数算出方法であって、第１の電子ビーム観察装置が、第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを走査して画像を生成するステップと、第２の電子ビーム観察装置が、前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを走査して第２の画像を生成するステップと、前記コンピュータシステムが、前記第１および第２の画像に基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出したピーク周波数における補正係数を算出するステップと、を含むことを特徴とする電子ビーム観察システムにおける画像補正のための補正係数算出方法である。
（８）電子ビームを試料に走査することによって画像を生成する電子ビーム観察装置と、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像差を管理するコンピュータシステムと、を備えた電子ビーム観察システムにおいて、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正する方法であって、第１の電子ビーム観察装置が、第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを走査して画像を生成するステップと、第２の電子ビーム観察装置が、前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを走査して第２の画像を生成するステップと、前記コンピュータシステムが、前記第１および第２の画像に基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出したピーク周波数における補正係数を算出するステップと、前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、前記第１または第２の電子ビーム観察装置で取得した第３の画像を前記補正係数で補正するステップと、を含むことを特徴とする電子ビーム観察システムにおける画像補正方法である。
（９）電子ビームを試料に走査することによって画像を生成する電子ビーム観察装置と、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像差を管理する第３のコンピュータシステムと、を備えた電子ビーム観察システムであって、第１の電子ビーム観察装置は、第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを走査して画像を生成する第１のコンピュータシステムを備え、第２の電子ビーム観察装置は、前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを走査して第２の画像を生成する第２のコンピュータシステムを備え、前記第３のコンピュータシステムは、前記第１および第２の画像に基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出したピーク周波数における補正係数を算出し、前記第１または第２のコンピュータシステムは、前記第１または第２の電子ビーム観察装置で取得した第３の画像を前記補正係数で補正するように構成されたことを特徴とする電子ビーム観察システムである。
（１０）電子ビームを試料に走査することによって画像を生成する電子ビーム観察装置と、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像差を管理するコンピュータシステムと、を備えた電子ビーム観察システムにおいて、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正するための補正係数算出方法であって、第１の電子ビーム観察装置が、第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを走査して画像を生成するステップと、前記第１の電子ビーム観察装置が、前記第１の画像に基づいて第１の周波数特性を算出するステップと、第２の電子ビーム観察装置が、前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを走査して第２の画像を生成するステップと、前記第２の電子ビーム観察装置が、前記第２の画像に基づいて第２の周波数特性を算出するステップと、前記コンピュータシステムが、前記第１および第２の周波数特性に基づいて基準周波数特性を特定するステップと、前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、前記基準周波数特性および前記第１または第２の周波数特性から選択的に抽出したピーク周波数における補正係数を算出するステップと、を含むことを特徴とする電子ビーム観察システムにおける画像補正のための補正係数算出方法である。
（１１）電子ビームを試料に走査することによって画像を生成する電子ビーム観察装置と、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像差を管理するコンピュータシステムと、を備えた電子ビーム観察システムにおいて、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正する方法であって、第１の電子ビーム観察装置が、第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを走査して画像を生成するステップと、前記第１の電子ビーム観察装置が、前記第１の画像に基づいて第１の周波数特性を算出するステップと、第２の電子ビーム観察装置が、前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを走査して第２の画像を生成するステップと、前記第２の電子ビーム観察装置が、前記第２の画像に基づいて第２の周波数特性を算出するステップと、前記コンピュータシステムが、前記第１および第２の周波数特性に基づいて基準周波数特性を特定するステップと、前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、前記基準周波数特性および前記第１または第２の周波数特性から選択的に抽出したピーク周波数における補正係数を算出するステップと、前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、前記第１または第２の電子ビーム観察装置で取得した第３の画像を前記補正係数で補正するステップと、を含むことを特徴とする電子ビーム観察システムにおける画像補正方法である。
（１２）電子ビームを試料に走査することによって画像を生成する電子ビーム観察装置と、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像差を管理する第３のコンピュータシステムと、を備えた電子ビーム観察システムにおいて、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正する方法であって、第１の電子ビーム観察装置は、第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを走査して画像を生成し、前記第１の画像に基づいて第１の周波数特性を算出する第１のコンピュータシステムを備え、第２の電子ビーム観察装置は、前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを走査して第２の画像を生成し、前記第２の画像に基づいて第２の周波数特性を算出する第２のコンピュータシステムを備え、前記第３のコンピュータシステムは、前記第１および第２の周波数特性に基づいて基準周波数特性を特定し、前記第１または第２のコンピュータシステムは、前記基準周波数特性および前記第１または第２の周波数特性から選択的に抽出したピーク周波数における補正係数を算出し、前記第１または第２の電子ビーム観察装置で取得した第３の画像を前記補正係数で補正するように構成されたことを特徴とする電子ビーム観察システムである。
（１３）複数の電子ビームを試料に走査することによって画像を生成する電子ビーム観察装置において、画像を補正するための補正係数算出方法であって、前記電子ビーム観察装置が、第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを走査して第１の画像を生成するステップと、前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを走査して第２の画像を生成するステップと、前記第１および第２の画像に基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出したピーク周波数における補正係数を算出するステップと、を含むことを特徴とする電子ビーム観察装置における画像補正のための補正係数算出方法である。
（１４）複数の電子ビームを試料に走査することによって画像を生成する電子ビーム観察装置において、画像を補正する方法であって、前記電子ビーム観察装置が、第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを走査して第１の画像を生成するステップと、前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを走査して第２の画像を生成するステップと、前記第１および第２の画像に基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出したピーク周波数における補正係数を算出するステップと、前記電子ビーム観察装置で取得した第３の画像を前記補正係数で補正するステップと、を含むことを特徴とする電子ビーム観察装置における画像補正方法である。
（１５）複数の電子ビームを試料に走査することによって画像を生成する電子ビーム観察装置であって、前記電子ビーム観察装置は、第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを走査して第１の画像を生成し、前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを走査して第２の画像を生成し、前記第１および第２の画像に基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出したピーク周波数における補正係数を算出し、前記電子ビーム観察装置で取得した第３の画像を前記補正係数で補正するように構成されたことを特徴とする電子ビーム観察装置である。
本発明により、電子ビームの形状差等によって生じる複数の装置間の機差（画像差）や、マルチビーム装置やマルチカラム装置における電子ビーム差（画像差）を、撮像後の画像処理により低減することが可能となる。
本発明の実施例１を示し、電子ビーム観察装置の一例を示すブロック図である。 本発明の実施例１を示し、周波数特性から補正係数を算出する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例１を示し、画像補正方法の一例を示す説明図である。 本発明の実施例２を示し、装置Ａの周波数特性を示すグラフである。 本発明の実施例２を示し、装置Ｂの周波数特性を示すグラフである。 本発明の実施例１の変型例を示し、周波数特性から補正係数を算出する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例７を示し、周波数特性から補正係数を算出する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例８を示し、画像補正方法の一例を示す説明図である。 本発明の実施例１０を示し、データ更新の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例１を示し、画像補正の設定画面の一例を示すＧＵＩ概略図である。 本発明の実施例２を示し、複数の電子ビーム観察装置を管理する電子ビーム観察システムの一例を示す構成図である。 第１６の実施例に係る電子ビーム観察装置の一例を示すブロック図である。 第１６の実施例に係る電子ビーム差低減用補正係数を取得するためのフローチャートである。 第１６の実施例に係る電子ビーム差低減用補正係数を取得するための画面の一例である。 本発明の実施例１１を示し、補正係数の一例を示す説明図である。 本発明の実施例１１を示し、周波数特性から補正係数を算出する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例１２を示し、画像補正方法の一例を示す説明図である。 本発明の実施例１３を示し、補正係数を算出する処理の一例を示す説明図である。 本発明の実施例１４を示し、補正係数の平滑化処理の一例を示す説明図である。 本発明の実施例１５を示し、電子ビーム観察システムの一例を示す説明図である。 本発明の実施例１を示し、画像補正方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例２を示し、画像補正方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例３を示し、画像補正方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例１３を示し、補正係数を算出する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例１５を示し、画像補正方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例１を示し、周波数特性から補正係数を算出する処理の一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下では電子ビーム観察装置の一例として走査電子顕微鏡を例にとって説明するが、本発明は走査電子顕微鏡以外の電子ビーム観察装置にも適用可能である。
図１は、実施例１に係る電子ビーム観察装置（走査電子顕微鏡）の概略構成を示すブロック図である。図示の例は、データバスやネットワーク等の通信手段１２１を介して、電子ビーム観察装置１－Ａに電子ビーム観察装置１－Ｂが接続された電子ビーム観察システムを示す。電子ビーム観察装置１－Ａと電子ビーム観察装置１－Ｂとは、通信手段１２１を介して、お互いにデータの送受信が可能なように構成されている。なお、電子ビーム観察装置１－Ａと電子ビーム観察装置１－Ｂの構成は同様であるので、電子ビーム観察装置１－Ａのみについて説明する。なお、電子ビーム観察装置１－Ａ、１－Ｂを特定しない場合には、「－」以降を省略した符号「１」を用いる。
まず、装置構成について説明する。電子源（電子銃）１０１から電子ビーム（電子線）１０２が照射される下流方向（図中下方）には、変形照明絞り１０３と、開口板１５４と、検出器１０４と、走査偏向用偏向器１０５と、対物レンズ１０６が配置されている。更に、電子光学系には、図示はしないが一次ビームの中心軸（光軸）調整用アライナと、収差補正器等も付加されている。
なお、本実施例１における対物レンズ１０６は励磁電流によってフォーカスを制御する電磁レンズである例を示すが、静電レンズまたは電磁レンズと静電レンズの複合であってもよい。
コンピュータシステム１１６は、システム制御部１１０と、制御装置１０９と、入出力部１１３とで構成されている。
ステージ１０７は上にウェハ、すなわち試料１０８を載置して移動する構成となっている。電子源１０１と、検出器１０４と、走査偏向用偏向器１０５と、対物レンズ１０６と、ステージ１０７の各部は制御装置１０９に接続され、さらに制御装置１０９にはシステム制御部１１０が接続されている。
システム制御部１１０は、機能的には記憶装置１１１と、演算部１１２が配置され、画像表示装置を含む入出力部１１３が接続されている。また、図示はしていないが、制御系、回路系以外の構成要素は真空容器内に配置しており、真空排気して動作させていることは言うまでもない。また、真空外からウェハをステージ１０７上に配置するウェハ搬送系が具備されていることも言うまでもない。
なお、システム制御部１１０は、より具体的には、演算部１１２である中央処理部や記憶装置１１１である記憶部を有する構成とし、この中央処理部を上述の演算部１１２として記憶装置１１１に記憶された制御プログラム１２０や画像処理部１４８等を実行させることにより、欠陥検査や寸法計測に関わる画像処理、あるいは制御装置１０９等の制御を行うことができる。なお、画像処理部１４８はＳＥＭ画像を処理するプログラムである。
本実施例１において、このシステム制御部１１０と、入出力部１１３と、制御装置１０９等をも含め、制御部と総称する場合がある。更に、入出力部１１３は、キーボードやマウス等の入力手段と、液晶表示デバイスなどの表示手段が、入力部、出力部として別構成とされていても良いし、タッチパネルなどを利用した一体型の入出力手段で構成されていても良い。
本実施例１の装置を用いて実施される画像観察に関して説明する。電子源１０１から放出された電子ビーム１０２は対物レンズ１０６によってフォーカスを制御され、試料１０８上にビーム径が極小になるように集束される。
走査偏向用偏向器１０５は電子ビーム１０２が試料１０８の所定の領域を走査するように制御装置１０９により制御される。試料１０８の表面に到達した電子ビーム１０２は、表面付近の物質と相互に作用する。これにより、反射電子、二次電子、オージェ電子等の二次的な電子が試料から発生し、取得すべき信号となる。
本実施例１においては信号が二次電子である場合について示す。電子ビーム１０２が試料１０８に到達した位置から発生した二次電子１１４は検出器１０４により検出される。二次電子１１４を検出する検出器１０４の出力信号の信号処理が、制御装置１０９から走査偏向用偏向器１０５に送られる走査信号と同期して行われることにより画像（ＳＥＭ画像）が生成され、試料１０８の観察が実施される。なお、当該画像（ＳＥＭ画像）の代わりに、検出器１０４の出力信号から信号波形（例えば、試料１０８の表面上の位置と、当該位置に対応して検出器１０４が検出した二次電子１１４の量との関係を示す信号プロファイル）を生成することも可能である。
なお、生成された画像は、記憶装置１１１や不揮発性記憶装置（図示省略）に格納することができる。記憶装置１１１や不揮発性記憶装置等の記憶部に格納された画像は、後述する画像処理部１４８によって処理される。
なお、本実施例１においては、検出器１０４は対物レンズ１０６や走査偏向用偏向器１０５より上流に配置したが、配置の順序は入れ替わっていてもよい。また、図示はしないが電子源１０１と対物レンズ１０６の間には電子ビーム１０２の光軸を補正するアライナが配置され、電子ビーム１０２の中心軸が絞りや電子光学系に対してずれている場合に補正できる構成となっている。
電子ビーム観察装置１－Ａ、１－Ｂ（以降、装置Ａ、装置Ｂ）において、取得した画像から試料１０８のパターンの寸法を測定する場合においては、複数装置間の測長値の差（機差）が小さいことが望ましい。
従来例では、図１に記載した各構成要素のハードウェア的な調整や、ソフトウェア的な調整により、機差を許容できる範囲にまで小さくする取り組みが行われてきた。しかしながら、装置Ａ、Ｂ使用後の経年変化や、使用環境等の影響により、わずかな電子ビームの形状差等が生じ、許容できる範囲以上の測長値の差（機差）が生じてしまうことがある。
本実施例１においては、装置Ａと装置Ｂの機差を図１における画像処理部１４８における画像処理で低減する方法を提案する。本実施例１では、装置Ａと装置Ｂの機差を低減させる処理について説明する。
本実施例１では、装置Ａを基準装置として、装置Ｂの撮像画像を装置Ａと同じ周波数特性となるように装置Ｂで撮像された画像を補正する例を示す。装置Ａと装置Ｂは別の装置として説明するが、装置Ａと装置Ｂは同じであっても構わない。この場合、装置Ａが時間変化により装置Ｂとなったとして扱う場合や、装置Ａにおいて、開口板１５４の形状を変化させた場合等に対応可能である。
画像処理部１４８による画像の補正は、装置Ａと装置Ｂにより撮像されたそれぞれの画像から補正係数を算出し、算出された補正係数に基づいて行われる。
図２は、補正係数を算出する手順の一例を示すフローチャートである。
基準装置となる装置Ａが、特定のパターンの試料（基準試料）１０８のＳＥＭ画像を撮像する（３０１）。装置Ａは、撮像した画像をフーリエ変換等することによって、画像の周波数特性Ａを算出して保存する（３０２）。
周波数特性の算出は、画像を周波数空間画像に変換した際に生成される係数のそれぞれについて係数の乗算または除算で行うことができる。
同様に装置Ｂは、特定のパターンの試料（基準試料）１０８のＳＥＭ画像を撮像する（３０３）。装置Ａは、撮像した画像をフーリエ変換等することによって、画像の周波数特性Ｂを算出して保存する（３０４）。なお、特定のパターンの試料は、同一の試料が望ましい。また、特定パターンの試料としては、比較的広い周波数帯域でピーク周波数が抽出できるブラックシリコン等を用いるのが好適である。
装置Ａを基準装置として、装置Ｂを装置Ａに合わせることを考慮すると、補正係数は、
補正係数＝装置Ａの周波数特性Ａ／装置Ｂの周波数特性Ｂ ………（式１）
として算出する。装置Ａは、当該（式１）を用いて、周波数特性Ａと周波数特性Ｂから補正係数を算出する（３０５）。この補正係数は、画像を周波数領域へ変換した後の各画素に対して算出する。
図２では、装置Ａが装置Ｂの周波数特性Ｂを取得して補正係数を算出する例を示した。
図２５では、装置Ａが装置Ｂで撮像した画像の周波数特性Ｂを演算するようにした場合におけるフローチャートの一例を示す。
基準装置となる装置Ａが、特定のパターンの試料（基準試料）１０８のＳＥＭ画像を撮像する（３０１）。同様に装置Ｂは、特定のパターンの試料（基準試料）１０８のＳＥＭ画像を撮像する（３０３）。
次に、装置Ａは、装置Ａで撮像した画像から周波数特性Ａを算出して保存し、装置Ｂで撮像した画像から周波数特性Ｂを算出して保存する（２５０３）。装置Ａは、当該周波数特性Ａと周波数特性Ｂから、（式１）を用いて補正係数を算出する（３０５）。
周波数特性は、一枚の画像からでも取得できるが、ノイズ等による値のばらつき等の影響を低減するために、複数の撮像画像の周波数特性を平均して用いてもよい。また、周波数特性のノイズ等による値のばらつきを低減するために、算出された周波数特性に対して平滑化処理を行ってもよい。図２および図２５は、一枚の画像から周波数特性を取得する例であるが、複数枚の画像を用いる場合は図５に示されるような処理手順となる。
図５は、実施例１の変型例を示し、複数の周波数特性から補正係数を算出する処理の一例を示すフローチャートである。
装置Ａでは、特定のパターンの試料（基準試料）１０８のＳＥＭ画像を撮像し（３０１）、画像から周波数特性Ａを算出する処理（６０１）をＮ回繰り返してから（３１０）、Ｎ個の周波数特性Ａから平均周波数特性Ａを算出する（６０２）。
装置Ｂでも同様にして、特定のパターンの試料１０８のＳＥＭ画像を撮像し（３０３）、画像から周波数特性Ｂを算出する処理（６０３）をＭ回繰り返してから（３１１）、Ｍ個の周波数特性Ｂから平均周波数特性Ｂを算出する（６０４）。
装置ＡにおいてＮ枚、装置ＢにおいてＭ枚の画像をそれぞれ撮像し、それぞれの装置Ａ、Ｂにおける平均周波数特性Ａ、Ｂ（６０２、６０４）を得る。なお、ＮとＭは、それぞれ予め設定された１以上の整数値である。
周波数特性の平均とは、各周波数における振幅特性の平均を意味する。補正係数の算出（３０６）方法は、後述する図３の処理手順と同様である。
図２０に、装置Ｂが、前述の装置Ａで算出した補正係数（３０６、２５０５）を用いて装置Ｂで撮像された画像に補正を施し、装置Ａと同じ周波数特性へと変換するフローチャートの一例を示す。
装置Ｂは、装置Ａで算出された補正係数（３０６）を取得する（２００１）。装置Ｂは、装置Ｂで撮像した実空間の画像を周波数空間の画像に変換し（２００２）、周波数空間の画像の各画素に対して、補正係数（３０６）を乗算する（２００３）。装置Ｂは、補正係数（３０６）が乗算された周波数空間の画像を二次元逆ＦＦＴ（フーリエ変換）等の手法を用いて再び実空間の画像へと変換し（２００４）、補正後の画像として出力する（２００５）。補正後の画像は、装置Ａと同じ周波数特性となるように補正されていることになるため、装置Ｂと装置Ａの機差が低減される。
撮像した実空間の画像から補正後の実空間の画像を得るプロセスの一例をブロック図で表すと、図３のようになる。撮像された実空間の画像４０１は、フーリエ変換等の手法を用いて周波数空間の画像へと変換される（４０２）。次に、周波数空間の画像の各画素に対して、補正係数が乗算される（４０３）。補正係数が乗算された周波数空間の画像は、二次元逆ＦＦＴ（フーリエ変換）等の公知又は周知の手法により再び実空間の画像へと変換され（４０４）、補正後の実空間の画像４０５として出力される。
なお、図２０のフローチャートでは、装置Ｂが、装置Ａで算出した補正係数（３０６）を用いて装置Ｂで撮像された画像を補正する例を示したが、装置Ａが、装置Ａで算出した補正係数（３０６）を用いて装置Ｂで撮像された画像を補正するように構成してもよい。また、装置Ａが、装置Ａで算出した補正係数（３０６）を用いて装置Ａで撮像された画像を補正するように構成してもよい。
画像補正の環境設定を行うＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の一例を図９に示す。図９は、入出力部１１３の画像表示装置に出力される環境設定画面６００の一例を示す図である。設定画面６００は、機差の補正を行うか否かをＯＮまたはＯＦＦにより設定するスイッチ６１０と、補正対象の装置を設定する補正ターゲット６２０を含む。
撮像時に、画像補正（機差補正）を実行するかしないかをスイッチ６１０により設定する。この際に、どの装置の周波数特性に合わすかを、補正ターゲット６２０としてファイルを指定することができる。
環境設定画面６００で指定する補正ターゲット６２０は、補正対象の周波数特性を記録したファイルを想定している。本実施例１で説明するような環境設定画面６００を設けることにより、画像補正の有無と、補正ターゲットを任意に設定することが可能となる。なお、ＧＵＩとして、入出力部１１３の表示部を共用することができる。
以上のように図５の実施例によれば、基準となる装置Ａで、特定のパターンの試料を複数枚撮像し、複数の画像を取得する。これらの画像一枚一枚の空間周波数特性をフーリエ変換等を利用して取得し、それらを統計処理することで、装置Ａとしての空間周波数特性Ａを得る。
次に、別の装置Ｂで、前記装置Ａで用いたものと同じパターンの試料を複数枚撮像し、複数の画像を取得する。これらの画像を一枚一枚の空間周波数特性をフーリエ変換等を利用して取得し、これらを統計処理することで、装置Ｂの空間周波数特性Ｂを得る。
空間周波数特性Ａと、空間周波数特性Ｂを比較することで、画像を周波数的に補正するための補正係数を算出する。空間周波数特性Ａと、空間周波数特性Ｂの差が生じないように、どちらかの装置の撮像画像を補正することで、装置Ａと装置Ｂの機差を低減させる。装置間の周波数特性を同じ特性に合わせることで、測長値差が低減可能なことは実験により判明している。複数装置間の機差を低減することが可能となり、複数装置を有するサイトでの運用管理を正確に行うことが可能となる。
前記、同じパターンと記した試料１０８は、実際に測長処理を施す試料であることが好ましいが、画像に含まれている周波数成分が測長処理に用いる画像と似ているものであれば、別のパターンであっても構わない。また、前記補正係数を算出するために用いた試料と、測長に用いる試料は同一であってもよいし、異なっても構わない。
実施例１においては、２台の装置Ａ、装置Ｂの機差を低減する方法に関して記載したが、基準となる装置Ａの画像には、できるだけ高い周波数の成分が含まれていることが望ましい。
画像に高い周波数成分が含まれていないということは、画像がぼやけていることを意味し、逆に、画像に高い周波数成分が多く含まれているということは、画像が鮮明であることを意味するからである。よって、複数台の装置で、同じパターン（試料１０８）の画像を撮像し、それぞれの画像の周波数成分を比較して、高い周波数成分が最も多く含まれている装置を基準装置とすることで、他の装置で撮像した画像をより鮮明な画像に補正して、機差を低減することが可能となる。
図４Ａ、図４Ｂは、周波数特性の一例を示すグラフである。図４Ａは、装置Ａの周波数特性Ａを示すグラフで、図４Ｂは、装置Ｂの周波数特性Ｂを示すグラフである。図示の例の周波数特性Ａ、Ｂは、周波数とパワー（振幅）の関係を示すが、これに限定されるものではない。
図４Ａ、図４Ｂでは説明のため、水平周波に対するパワーのみ示す。これらの図のように、装置Ａで取得した画像に対し、装置Ｂで取得した画像の方が周波数の高い部分にパワーが残っている場合、装置Ｂを基準装置とし、装置Ａを装置Ｂに合わせるような画像処理を行えばよい。
周波数が高い領域にパワーがあるかどうかは、例えば、周波数特性として高い部分のパワーの大きさで判断可能であり、また、ハイパスフィルターの出力の大きさを比較する等、既存の手法で判断可能である。
図１０は、実施例２に係る電子ビーム観察システムの概略構成を示す図である。コンピュータシステム（管理システム）１００１には、データバスやネットワーク等の通信手段１００２を介して、Ｋ台（Ｋ≧２）の図１に示す電子ビーム観察装置が接続されている。コンピュータシステム１００１は、周波数特性に関する処理を実行し、周波数特性とそれに付随する情報を保存する周波数特性処理部１００３と、入出力部１００４や通信手段１００２を介した周波数特性のデータ転送のための入出力Ｉ／Ｆ部１００５、各電子ビーム観察装置の制御も可能な全体制御部１００６とを適宜用いて構成される。
周波数特性処理部１００３は、周波数特性に関する演算を実行する演算部１００７と、情報を保存する記憶部１００８とを有する。記憶部１００８は、各電子ビーム観察装置で得られた周波数特性を記憶する周波数特性記憶部１０１１と、周波数特性と共に各電子ビーム観察装置から得られる撮像条件等の付随情報を周波数特性毎に記憶する付随情報記憶部１０１２とを適宜用いて構成される。演算部１００７は、各電子ビーム観察装置で得られた周波数特性や周波数特性記憶部１０１１に記憶されている周波数特性に対して演算を行う周波数特性演算部１００９と、これらの周波数特性を解析する周波数特性解析部１０１３と、機差を調整するための基準となる周波数特性を特定する基準周波数特性特定部１０１０とを適宜用いて構成される。
コンピュータシステム１００１は、複数台の電子ビーム観察装置で得られた周波数特性の入力を受け、周波数特性の演算結果や基準となる周波数特性等を、入出力部１００４に出力する機能を持つ。入出力部１００４は、操作者に対するデータの表示及び操作者からの入力を受け付ける為のキーボード・マウス・ディスプレイ装置等を用いて構成される。
このコンピュータシステム１００１は、本発明を用いて機差を調整するための基準となる周波数特性を記憶部１００８に保持することが可能であり、各装置１－１～１－Ｋからの要求に応じて、当該基準周波数特性を各装置に伝送することができる。また、各装置１－１～１－Ｋは、各装置で撮像した画像の周波数特性のうち、任意の周波数特性をコンピュータシステム１００１に伝送することができる。また、コンピュータシステム１００１は、通信手段１００２を介して各装置が保有する任意の周波数特性を取得することができ、当該各装置の周波数特性の中から基準とすべき周波数特性を特定することができる。各装置においては、この基準周波数特性に撮像画像の周波数特性を合わせる処理を行う。
各装置１－１～１－Ｋでは、コンピュータシステム１００１から取得した基準となる周波数特性と、各装置１－１～１－Ｋで撮像した画像の周波数特性から補正係数を算出し、当該補正係数で画像を補正する。この場合、装置１－Ｋにおける補正係数は、
補正係数＝基準となる周波数特性／装置１－Ｋの周波数特性 ………（式２）
として算出できる。
図２１に、実施例２におけるフローチャートの一例を示す。各装置１－１～１－Ｋは、特定のパターンの試料（基準試料）のＳＥＭ画像を撮像し（２１０１）、演算部１１２や画像処理部１４８を通じて当該撮像画像から各々の周波数特性を取得し、記憶部１１１に保存する（２１０２）。次に、各装置１－１～１－Ｋが、当該各々の周波数特性をコンピュータシステム１００１に伝送する（２１０３）。この場合、コンピュータシステム１００１が、各装置の記憶部１１１に保存されている所望の周波数特性を取得するようにしてもよい（２１０３）。コンピュータシステム１００１は、当該各々の周波数特性を付随情報と共に、周波数特性記憶部１０１１、付随情報記憶部１０１２に保存する（２１０８）。コンピュータシステム１００１の演算部１００７の基準周波数特性特定部１０１０は、記憶部１００８に保存された周波数特性の中から基準となる周波数特性を特定する（２１０４）。基準となる周波数特性は、できるだけ高い周波数の成分が含まれている周波数特性が望ましい。このような周波数特性の解析は、周波数特性解析部１０１３で行うことが可能である。コンピュータシステム１００１は、特定した基準となる周波数特性を各装置１－１～１－Ｋに伝送する（２１０５）。この場合、各装置が、コンピュータシステム１００１から当該基準となる周波数特性取得するようにしてもよい（２１０５）。各装置は、当該基準となる周波数特性と各装置で撮像した特定のパターンの試料（基準試料）の画
像の周波数特性から（式２）を用いて補正係数を算出する（２１０６）。各装置において、当該補正係数を用いて各装置で撮像した画像の補正を行う（２１０７）。
本実施例２によれば、複数の装置１間の機差を低減することが可能となり、複数の装置１を有する電子ビーム観察システムでの運用管理を正確に行うことが可能となる。
また、装置１－１～１－Ｋ毎に、周波数特性を表現する数値列を算出して保持するようにしてもよい。周波数特性を表現する数値列としては、例えば、二次元ＦＦＴの振幅などを用いることができる。
本発明においては、特定の１台を基準装置として機差を合わせることは必須でない。機差の低減に必要となるのは、画像の周波数特性のみであることから、複数台の装置で特定のパターン（基準試料）を撮像し、それぞれの画像の周波数特性の平均値を基準となる周波数特性とし、当該基準の周波数特性を用いて補正係数を算出することも可能である。
本実施例３では、図１０に示した電子ビーム観察装置のコンピュータシステムにおいて、コンピュータシステム１００１が、各装置の周波数特性を用いて、周波数特性の平均値（平均周波数特性）を算出する。この場合、装置１－Ｋにおける補正係数は、
補正係数＝基準となる周波数特性／装置１－Ｋの周波数特性
＝各装置の周波数特性の平均値（平均周波数特性）／装置１－Ｋの周波数特性 ………（式３）
として算出する。
図２２に、本実施例におけるフローチャートの一例を示す。コンピュータシステム１００１は、各装置の周波数特性を記憶部１００８に保存した後（２１０８）、演算部１００７の周波数特性演算部１００９は、各装置の周波数特性の平均値（平均周波数特性）を算出し、当該平均周波数特性を基準となる周波数特性として特定する（２２０１）。各装置は、当該基準となる周波数特性と各装置で撮像した特定のパターンの試料（基準試料）の画像の周波数特性から（式３）を用いて補正係数を算出する（２２０２）。他のステップは、図２１と同様である。
本実施例３によれば、複数の装置１間の機差を低減することが可能となり、複数の装置１を有する電子ビーム観察システムでの運用管理を正確に行うことが可能となる。また、各装置の周波数特性の平均値（平均周波数特性）を基準周波数特性とすることで、複数台の装置を基準装置群として取り扱うことができ、電子ビーム観察システムの機差補正（画像差補正）におけるフレキシブルな運用管理が可能となる。
実施例３で示したように、機差の低減に必要となるのは、画像の周波数特性のみであることから、画像を撮影する装置は、異なる構造を有する電子ビーム観察装置１であっても構わない。それぞれの装置で特定のパターンの試料１０８を撮像し、画像の周波数特性をもとに、補正係数を算出すればよい。
また、画像の周波数特性を保存しておくことで、同じ装置であっても電子ビームの時間変化（経年変化）を検出する目的で使用することも可能となり、電子ビームの時間変化を画像の補正により低減することが可能となる。また、メンテナンスに伴い部品を交換する場合についても、たとえば、開口板１５４や電子源１０１の交換による電子ビーム形状の変化を画像補正で低減することも可能である。
実施例１において、撮像画像から取得した画像の周波数特性をもとに、電子ビームの形状の差が画像に及ぼす影響を低減できることを示した。実施例１においては、装置間の機差を低減する目的で画像補正を行なったが、これ以外にも、同じ装置において、開口板１５４を複数有して、複数の開口板１５４を切り替えて使用する場合に、特定の開口板１５４で撮像した画像の周波数特性に、他の開口板１５４で撮像した画像の周波数特性を合わす目的でも活用できる。
本明細書において、絞り形状を含む、電子ビームの試料到達エネルギーや、試料１０８上の開き角や、試料照射電流量、光学倍率など、試料１０８に照射する電子ビーム形状を決定する全ての設計、設定条件を光学条件とする。本実施例５では絞り形状だけを切り替えた例について説明する。
これは、例えば、分解能を優先した絞り形状と、深溝を有する試料１０８を撮像するのに適した絞り形状が異なる場合等に活用できる。分解能を優先した絞り形状で、１枚以上の複数の画像を撮像することにより、その絞りを用いた場合の画像の周波数特性を取得しておく。同じパターンを深溝撮像用の絞りに変更した後に、１枚以上の複数の画像を撮像することにより画像の周波数特性を取得しておく。
実施例１と同様にこれらの画像から取得した周波数特性の差を低減させるような補正係数を算出しておけば、その後の撮像においては、一方の絞りで撮像した画像の周波数特性を、もう一方の絞りで撮像した画像の周波数特性へと補正することが可能となる。
電子ビーム観察装置１の拡大率（倍率）は、補正係数の算出時と画像の補正時で異なっても構わない。補正係数は、周波数ごとの係数を有しているため、補正係数の算出時の倍率と、画像の補正時の倍率の比に合わせて、適切に補正係数の周波数方向のスケーリングを行った後に画像補正を行えばよい。
なお、周波数毎の係数は、画素毎に周波数と強度（振幅またはパワー）と位相を含んでおり、本実施例６では位相を用いないので、位相を排除することができる。
本実施例７では、補正係数を複数算出し、複数の補正係数を平均化する例について説明する。
前記実施例５においては、特定の絞り形状（絞り形状Ａとする）を撮像した画像の周波数特性を、ほかの絞り形状（絞り形状Ｂとする）で撮像した画像の周波数特性へと補正するための補正係数を算出する例を示した。
本実施例７では、ノイズなどによる値のばらつきの影響を低減するために、複数の補正係数を用意して平均化しても良く、その方法は図６に示すような処理手順となる。
図６は、周波数特性から補正係数を算出する処理の一例を示すフローチャートである。装置Ａは、絞り形状Ａで特定のパターンの試料１０８のＳＥＭ画像を撮像し（７０１）、画像から周波数特性Ａを算出（７０２）する。
装置Ｂは、絞り形状Ｂで特定のパターンの試料１０８のＳＥＭ画像を撮像し（７０３）、画像から周波数特性Ｂを算出（７０４）する。
装置Ａは、装置Ｂの周波数特性Ｂを取得して補正係数を前記実施例１と同様に算出する（３０６）。上記ステップ７０１～７０４及びステップ３０６を所定のＬ回繰り返してから（３１２）、上記ステップ３０６で算出された補正係数の平均値を平均補正係数として算出する（７０７）。
前述した実施例１の図５との違いは、装置Ａ、装置Ｂが絞り形状Ａと絞り形状Ｂで差異があることと、補正係数を算出してから平均化する点である。補正係数の算出（３０６）をＬ回繰り返した平均値を、絞り形状Ａと絞り形状Ｂの平均補正係数７０７とすることで値のばらつきの影響を抑制することができる。
本実施例８では同じ装置、同じ絞り形状において、複数の絞り形状以外の光学条件で撮像した画像の周波数特性から補正係数を算出する例について説明する。
前述した実施例５では、一方の絞り形状で撮像した画像の周波数特性をもう一方の絞り形状で撮像した周波数特性へ補正できることを示したが、同じ装置、同じ絞り形状において、ある光学条件で撮像した画像の周波数特性を異なる光学条件で撮像した画像の周波数特性へ補正することも可能である。
たとえば、同じ装置、同じ絞り形状で、照射電流よりも分解能を優先した光学条件（小電流モード）と、分解能よりも照射電流が大きいことを優先した光学条件（大電流モード）で撮像した画像の周波数特性について、実施例５と同様に、同じパターンの画像を小電流モードと大電流モードで取得し、補正係数を取得することで、大電流モードで撮像した画像の周波数特性を高分解能モードで取得した画像の周波数特性へと補正できる。
上記光学条件を変更した場合の補正処理において、光学条件毎の画像の周波数特性を、図７に示すように光学条件７１０に紐づけてデータベース７００として装置内に保有しておくことで、装置１は、補正する画像の周波数特性の光学条件７１０と補正後の画像の周波数特性の光学条件７１０に対応するデータをデータベース７００から読みだし、補正係数を算出し、画像の周波数特性の補正を行うことができる。
データベース７００内に存在しない光学条件の画像を補正する場合については、撮像前に補正係数を算出し、データベース７００に格納しても良く、近い光学条件７１０の画像周波数特性から対応する補正係数を推測するのでもよい。これらの画像のパターンは同じであり、撮像条件あるいは画像のドーズ量が等しい条件で取得したものである。データベース７００内のデータは補正係数として保有するのでも良い。
前述した実施例８では、複数の光学条件で撮像した画像の周波数特性についても補正係数を算出し、補正可能であることを示した。光学条件毎に画像の明るさや、ＳＮ比が異なるため、補正係数を算出に用いる画像に対して基準（撮像条件）を設けてもよい。
撮像条件とは、撮像する画像の大きさや、複数の撮像画像を積算して一枚の画像を形成する場合のフレーム積算数や、走査スピードなど撮像する際に設定される条件のこととする。
たとえば、いかなる光学条件においても補正係数を算出する際に用いる画像は画像の総ドーズ量が予め設けておいた基準範囲内とすると、小電流モードで一画素あたりの照射電流量が少ないため、フレーム積算数を増やし、逆に大電流モードの場合は一画素あたりの照射電流量は多いが試料１０８の表面への照射コンタミネーション付着によるパターン形状変化のリスクが高いため、フレーム積算数を少なくして撮像すればよい。
本実施例９では撮像前に設定された光学条件から基準のドーズ量を満たす撮像条件を選択することを前提に説明したが、任意の撮像条件で撮像後、基準範囲に満たない画像は補正係数算出に使用しないと判断するとしてもよい。
前述した実施例８において、光学条件毎の画像の周波数特性をデータベース７００として保存する例を示した。本実施例１０では、データベース７００に保存する画像について、エラー画像を判定して除外する例について示す。
図８は、装置Ａがデータを更新する処理の一例を示すフローチャートである。データベース７００内のデータは光学条件を変更する毎に更新しても良い。このとき、ノイズや、外乱等の影響で乱れた画像を取得した場合については、たとえば、過去のデータを蓄積して、周波数特性の平均値を基準値として保有しておき、今回取得した周波数特性（９０１）が基準値となる標準偏差の３σから外れるか否かを判定（９０２）し、範囲内であればデータを更新し（９０３）、範囲外であれば更新対象外として除外する（９０４）。なお、判定の基準値はこの例に限定されるものではない。
本実施例では、パターン形状やパターンサイズなどが異なる複数の試料においても共通に利用できる補正係数を算出する方法を説明する。一例として、図１４（Ａ）に、パターン幅Ｗ１およびパターン幅Ｗ２で試料上に形成された複数のラインパターンの二次電子画像を取得した場合において、ラインパターンの伸長方向に対して垂直な方向に一次電子ビームを走査した際に得られる二次電子の信号プロファイル（信号波形）を示す。また、図１４（Ｂ）に、上記ラインパターン（試料）の二次電子画像における周波数特性と、上記ラインパターン（試料）に対して図２等に示すフローチャートにより求めた補正係数の周波数特性を示した。図１４（Ｂ）に示す通り、ラインパターンのパターン幅が異なる場合、パターンに対して電子ビームを走査して得られた信号の周波数特性が異なるため、補正すべき周波数（ピーク周波数）が異なってくる。そのため、パターン幅Ｗ１のラインパターンが形成された試料にて算出した補正テーブルを、パターン幅Ｗ２のラインパターンが形成された試料に適用したとしても、パターンＷ２のみに存在する周波数ピークに対応する成分は補正することができないという問題（課題）が生じる。このような問題は、ラインパターンのパターン幅に限られず、パターンのサイズ（大きさ）が異なる場合に生じてくる。理想的には、周波数帯域全体で信号が存在するようなパターンで補正係数表を作成するのが望ましいが、実際の試料の半導体パターンは特定の周期構造を持つライン＆スペースまたはホールパターン等で形成されており、周波数空間上ではパターンの形状を示す周波数にのみピークが現れるため、周波数帯域全体を補正するような理想的な補正係数表の作成は困難である。しかしながら、パターン形状に依存しない機差成分のみを抽出することができれば、周波数特性の異なる他のパターンの撮像画像においても補正することが可能となる。
図１５のフローチャートを用いて、そのようなパターンサイズが異なる複数のパターン（試料）に対しても共通で利用できる補正係数表または補正係数関数を算出する方法の一例を説明する。
基準装置となる装置Ａが、パターン幅Ｗ１のラインパターンの試料（基準試料）１０８のＳＥＭ画像を複数枚（一枚以上）撮像する（１５０１）。装置Ａは、撮像した各画像をフーリエ変換等することによって、画像の周波数特性Ａを算出し保存する（１５０２）。同様に装置Ｂは、パターン幅Ｗ１のラインパターンの試料（基準試料）１０８のＳＥＭ画像を複数枚（一枚以上）撮像する（１５０３）。装置Ａは、撮像した各画像をフーリエ変換等することによって、画像の周波数特性Ｂを算出し保存する（１５０４）。なお、パターン幅Ｗ１のラインパターンの試料は、同一の試料が望ましい。
次に、周波数特性Ａ、Ｂにおけるピーク周波数を抽出する（１５０５）。ピーク周波数の抽出は、特定帯域の周波数成分の最大値、もしくは周波数成分が所定のしきい値以上となる周波数から選択的に抽出することができる。
次のステップでは、各々のピーク周波数における補正係数を算出する（１５０６）。ここで、装置Ａを基準装置として、装置Ｂを装置Ａに合わせることを考慮する場合は、各ピーク周波数における補正係数は（式１）を用いて算出する。
その後、算出した各ピーク周波数における補正係数を用いて、ピーク周波数間の補正係数を補間した補正係数表、或いは周波数空間全体において直線または曲線近似した補正係数関数を作成する（１５０７）。ピーク周波数のみにおける補正係数では、パターン幅Ｗ１のパターン形状しか補正することができないが、各ピーク周波数の間の補正係数を補間、またはピーク周波数における補正係数で周波数空間全体における補正係数を直線または曲線近似した補正係数関数を作成することで、電子ビーム形状の変化を周波数空間全体で表現することが可能となる。当該補正係数表または補正係数関数を用いて、所望の画像を補正することで、パターン形状やパターンサイズによらずに、装置間の機差（画像差）やマルチビーム装置またはマルチカラム装置における電子ビーム差（画像差）を低減できる。
本実施例１１では、装置Ａが装置Ｂの周波数特性Ｂを取得して補正係数を算出する例を示したが、装置Ａが装置Ｂで撮像した画像の周波数特性Ｂを演算するようにしてもよい。周波数特性は、一枚の画像からでも取得できるが、ノイズ等による値のばらつき等の影響を低減するために、複数の撮像画像の周波数特性を平均して用いてもよい。また、周波数特性のノイズ等による値のばらつきを低減するために、算出された周波数特性に対して平滑化処理を行ってもよい。また、補正係数の算出にあっては、図５のフローように複数枚の画像を用いてもよいし、図６のフローのように異なる絞り形状における補正係数の平均値を適用してもよい。同じく、補正係数の算出にあっては、図１０に示すようにコントローラ１００１と接続した電子ビーム観察システムを構成してもよいし、図１９に示すように画像処理装置１９０１と接続した電子ビーム観察システムを構成してもよい。同じく、補正係数の算出にあっては、図１１乃至１３に示すようなマルチビーム装置或いはマルチカラム装置に本実施例１１を適用してもよい。また、これらに限られず、本実施例１１と既に述べた実施例１～１０或いは後述する本実施例１２～１４とを組み合わせた形態にて実施してもよい。さらに、補正係数の補間には単純に前後２点から直線を求めるなどの補間をしてもよいし、直線または曲線近似には電子ビーム形状の変化をモデル化した指数関数などの式を用いてもよい。基準装置と補正対象の装置のボケの違いが、電子ビームのガウシアン形状の幅の違いに起因するものであれば、指数関数で近似することが可能である。
本実施例１２では、図１６を用いて画像の補正処理の一例について説明する。先に述べたように、パターンを走査して得られた信号を周波数空間で表現した際、ライン＆スペースやホールといったパターンの形状情報は、主に周波数ピークにおける周波数情報で表現される。言い換えれば、周波数ピーク以外の周波数帯域は、ほとんどパターンの形状情報が含まれていないともいえる。この場合、ピーク周波数のみ若しくはピーク周波数を含む近傍の周波数帯域のみで補正係数を用いて撮像画像を補正すれば、他の周波数帯域に関しては補正を行わなくても、機差やビーム差による画像差を低減することが可能となる。図１６（Ａ）に、パターン幅Ｗ１で試料上に形成された複数のラインパターンの二次電子画像の周波数特性を、図１６（Ｂ）および（Ｃ）に、基準装置と補正対象装置で撮像した幅Ｗ１およびＷ２のラインパターン画像から算出したピーク周波数における補正係数および当該補正係数に対し曲線近似した補正係数関数を示す。幅Ｗ１のラインパターンの形状情報は、図１６（Ｂ）の黒丸で示すピーク周波数およびピーク周波数近傍の周波数帯域のみによって表現されているため、曲線近似して補正係数関数を求めることなく、画像差の補正が可能である。図１６（Ａ）のピーク周波数は実施例１１で説明した方法で抽出でき、そのピーク周波数またはピーク周波数を含むその近傍帯域のみで補正係数を適用する。本実施例によれば、曲線近似した補正係数関数を作成して周波数空間全体に補正係数を適用する必要がないため、補正処理の負荷を軽減でき、補正処理時間を短縮できる。また、図１６（Ｂ）と図１６（Ｃ）を比較すると、図１６（Ｃ）には、図１６（Ｂ）ではみられないピーク周波数が複数存在する。画像のパターンの形状に応じて、図１６（Ｂ）或いは（Ｃ）の補正係数関数を使い分けることで、画像差をより低減することも可能である。
本実施例では、パターンサイズの異なる２つ以上の試料を用いて補正係数表または補正係数関数を算出する方法を説明する。図１７（Ａ）に、パターン幅Ｗ１、Ｗ２のラインパターンに対する一次電子ビーム走査で得られた二次電子の信号プロファイルと、パターン幅Ｗ１、Ｗ２のラインパターンの二次電子画像の周波数特性及び抽出したピーク周波数と、基準装置と補正対象装置で撮像した幅Ｗ１、Ｗ２のラインパターン画像から算出したピーク周波数における補正係数を示す。例えば、試料のパターンに含まれる周波数ピーク数が少ない場合、ピーク周波数における信号のみから一次電子ビーム形状の変化を安定してとらえることが困難となる。このような場合、パターンサイズなどが異なる複数のパターン（試料）におけるそれぞれの周波数特性のピーク周波数を抽出することで、補正係数の補間や近似に利用する周波数を増やすことができる。
図２３に、本実施例におけるフローチャートの一例を示す。
基準装置となる装置Ａが、パターン幅Ｗ１のラインパターンの試料（基準試料）のＳＥＭ画像を複数枚（一枚以上）撮像する（２３０１）。次に、装置Ａが、パターン幅Ｗ２のラインパターンの試料（基準試料）のＳＥＭ画像を複数枚（一枚以上）撮像する（２３０２）。同様に装置Ｂは、パターン幅Ｗ１のラインパターンの試料（基準試料）とパターン幅Ｗ２のラインパターンの試料（基準試料）のＳＥＭ画像を複数枚（一枚以上）撮像する（２３０３、２３０４）。この場合、装置Ａと装置Ｂで撮像するパターン幅Ｗ１のラインパターンの試料は同一の試料であることが望ましく、装置Ａと装置Ｂで撮像するパターン幅Ｗ２のラインパターンの試料も同一の試料であることが望ましい。また、パターン幅Ｗ１のラインパターンとパターン幅Ｗ２のラインパターンは、同一の試料（基準試料）上において異なる位置に形成されていてもよい。
装置Ａは、撮像した幅Ｗ１、Ｗ２のラインパターン画像をフーリエ変換等することによって、周波数特性ＡＷ１、ＡＷ２を算出し保存する（２３０５）。同様に装置Ｂは、撮像した幅Ｗ１、Ｗ２のラインパターン画像をフーリエ変換等することによって、周波数特性ＢＷ１、ＢＷ２を算出し保存する（２３０６）。次に、周波数特性ＡＷ１、ＢＷ１におけるピーク周波数を抽出する（２３０７）。同様に、周波数特性ＡＷ２、ＢＷ２におけるピーク周波数を抽出する（２３０７）。ピーク周波数の抽出は、特定帯域の周波数成分の最大値、もしくは周波数成分が所定のしきい値以上となる周波数から選択的に抽出することができる。
次のステップでは、各々のピーク周波数における補正係数を算出する（１５０６）。ここで、装置Ａを基準装置として、装置Ｂを装置Ａに合わせることを考慮する場合は、各ピーク周波数における補正係数は（式１）を用いて算出する。
その後、算出した各ピーク周波数における補正係数を用いて、ピーク周波数間の補正係数を補間した補正係数表、或いは周波数空間全体において直線または曲線近似した補正係数関数を作成する（１５０７）。
まず、幅Ｗ１のラインパターンを走査して得られた二次電子画像の周波数特性からピーク周波数を抽出し、ピーク周波数における補正係数を算出する。幅Ｗ２のラインパターンについても同様に、補正係数を算出する。次に、幅Ｗ１、Ｗ２のラインパターン画像から算出したピーク周波数における補正係数を用いて、先の実施例１１で述べた手法により、補正係数表または補正係数関数を作成する。図１７（Ｂ）に、曲線近似した補正係数関数の例を示す。このようにパターン幅が異なる２つのラインパターンの試料を用いることで、補正係数表または補正係数関数を作成する際のピーク周波数の数を増やすことができるため、より画像差の低減効果が高い補正係数表または補正係数関数を作成することが可能となる。
上述した処理は、３つ以上の試料でも同様に実行可能である。周波数特性（ピーク周波数）の異なるパターン（試料）を多数用いて、より汎用性の高い補正係数表や補正係数関数を作成することで、周波数特性の異なる種々のパターンの撮像画像においても画像差の補正が可能となる。この場合、より汎用性が高く、より画像差低減効果が高い補正係数表や補正係数関数を作成する上で、比較的広い周波数帯域でピーク周波数が抽出できるブラックシリコンを試料（基準試料）として用いることで、試料（基準試料）の数を少なくすることが可能である。また、本実施例では、パターンの二次電子画像から周波数特性を求めてピーク周波数の抽出を行っているが、二次電子の信号プロファイルから周波数特性を求めてピーク周波数の抽出を行っても良い。例えば、ホールパターンでは画像から周波数特性を求める方が望ましいが、ラインパターンでは信号プロファイルから周波数特性を求めてピーク周波数の抽出を行っても、画像の補正について同等の効果を得ることができる。
本実施例では、補正係数の平滑化方法について説明する。パターン構造（パターンの形状やパターン配列のピッチ)がランダムな試料を撮像した画像の周波数特性においては、特徴的な周波数ピークが現れないことがあり、先の実施例で述べた手法によって算出したピーク周波数における補正係数では、最適な画像差の補正ができない場合がある。言い換えれば、このような場合、基準装置と補正対象装置で取得した画像の周波数特性から算出した補正係数表或いは補正係数関数はノイズの影響を受けやすく、所望の画像の補正を行った際に特定の周波数のみ過補正もしくは補正不足となるといった問題を生ずる。こういった問題を解決するため（過補正または補正不足の影響を軽減するため）、以下、補正係数表や補正係数関数を平滑化する処理の流れについて説明する。図１８に、基準装置と補正対象装置においてパターン構造（パターンの形状やパターン配列のピッチ）がランダムな試料を撮像した際の周波数特性、当該周波数特性を用いて算出した補正係数マップ、当該補正係数マップを角度方向に展開した補正係数とそのプロファイル、さらに補正係数を角度方向に平滑化して得られた平滑化補正係数マップ、当該平滑化補正係数マップを角度方向に展開した補正係数とそのプロファイルについて、処理の流れに沿って矢印で示した。まず、パターン構造がランダムな試料を基準装置で撮像した画像の周波数特性１８０１と、同試料を補正対象装置で撮像した画像の周波数特性１８０２を用いて、補正係数を算出し（１８０３）、補正係数マップを作成する（１８０４）。基準装置と補正対象装置との機差によるビーム形状の変化は、補正係数マップ１５０４上で二次元の分布として現れる。補正係数マップ１８０４の二次元分布の中心（周波数空間の直流成分）を基準として極座標に展開し（１８０５）、角度方向に空間フィルタによる平滑化処理を行って（１８０７）、極座標展開した平滑化補正係数１５０８を生成する。平滑化処理を行う前の補正係数プロファイル１８０６と比較して、平滑化後はノイズの少ない補正係数プロファイルが得られる（１８１０）。その後、当該平滑化補正係数マップ１８０８を二次元座標（ｘ-ｙ座標）に変換して、平滑化補正係数マップ１８０９を求める。補正係数マップ１８０４を極座標展開した後で角度方向に平滑化処理を行うことで、空間フィルタのフィルタサイズを比較的大きくした場合であっても補正係数を過度にぼかし過ぎることがないため、一定の補正効果を得ることができる。また、上記方法に限られず、移動平均によるノイズ除去や、角度方向に周波数特性を算出してローパスフィルタによって平滑化を行うことも可能である。このようにして平滑化を行った補正テーブルを補正に利用することで、ノイズの影響を抑え特定の周波数の過補正や、補正不足といった課題を解決できる。
図１９は、実施例１５に係る電子ビーム観察システムの概略構成を示す図である。コンピュータシステム（管理システム）１９０１には、通信手段１００２を介して、Ｋ台（Ｋ≧２）の図１に示した構成の電子ビーム観察装置が接続されている。コンピュータシステム１９０１は、画像や補正係数等に関する処理を実行し、画像や補正係数等とそれらに付随する情報を保存する補正係数処理部１９０２と、入出力部１００４や通信手段１００２を介した画像および二次信号プロファイルのデータ転送のための入出力Ｉ／Ｆ部１００５、各電子ビーム観察装置の制御も可能な全体制御部１００６とを適宜用いて構成される。
補正係数処理部１９０２は、補正係数等に関する演算を実行する演算部１９０３と、情報を保存する記憶部１９０４とを有する。記憶部１９０４は、各電子ビーム観察装置で得られた画像を記憶する画像記憶部１９０９と、各電子ビーム観察装置で得られた二次信号プロファイルを記憶する信号波形記憶部１９１０と、画像や二次信号プロファイルと共に各電子ビーム観察装置から得られる撮像条件等の付随情報を画像や二次信号プロファイル毎に記憶する付随情報記憶部１０１２と、演算部１９０３で処理された周波数特性を記憶する周波数特性記憶部１０１１と、演算部１９０３で処理された補正係数を記憶する補正係数記憶部１９１１とを適宜用いて構成される。演算部１９０３は、各電子ビーム観察装置で得られた画像から周波数特性を算出する画像演算部１９０５、各電子ビーム観察装置で得られた二次信号プロファイルから周波数特性を算出する信号波形演算部１９０６、画像演算部１９０５や信号波形演算部１９０６で算出された周波数特性（周波数特性記憶部１０１１に記憶されている周波数特性でもよい）に対して演算を行う周波数特性演算部１００９と、これらの周波数特性を解析する周波数特性解析部１０１３と、複数の周波数特性から補正係数を算出する補正係数演算部１９０７と、機差を調整するための基準となる補正係数を特定する基準補正係数特定部１９０８とを適宜用いて構成される。
コンピュータシステム１９０１は、複数台の電子ビーム観察装置で得られた画像または二次信号プロファイルの入力を受け、画像や二次信号プロファイル、周波数特性のみならず、補正係数の演算結果や基準となる補正係数等のデータを、入出力部１００４に出力する機能を持つ。
コンピュータシステム１９０１は、各装置１－１～１－Ｋで取得した画像または二次信号プロファイルを用いて、それらの周波数特性から選択的にピーク周波数を抽出し、ピーク周波数における補正係数を算出する。また、コンピュータシステム１９０１は、画像差を調整するための基準となる補正係数を記憶部１９０３に保持し、当該補正係数で各装置１－１～１－Ｋで別途撮像された画像の補正処理を行い、入出力部１００４の補正前後の画像を表示することが可能である。また、コンピュータシステム１９０１は、各装置１－１～１－Ｋのからの要求に応じて、基準となる補正係数或いは補正処理後の画像を各装置に伝送する。各装置においては、当該基準となる補正係数を用いて更に別の画像を補正してもよいし、伝送された補正処理後の画像を表示してもよい。
図２４に、本実施例におけるフローチャートの一例を示す。各装置１－１～１－Ｋは、特定のパターンの試料（基準試料）のＳＥＭ画像または二次信号プロファイルを取得し、記憶部１１１に保存する（２４０１）。各装置１－１～１－Ｋは、当該各々の画像または二次信号プロファイルを画像処理装置１９０１に伝送する（２４０２）。この場合、コンピュータシステム１９０１が、各装置の記憶部１１１に保存されている所望の周波数特性を取得するようにしてもよい（２４０２）。コンピュータシステム１９０１は、当該各々の画像や二次信号プロファイルを付随情報と共に、周波数特性記憶部１０１１、付随情報記憶部１０１２に保存する（２４０３）。コンピュータシステム１９０１の演算部１９０３の画像演算部１９０５や信号波形演算部１９０６は、当該各々の画像または二次信号プロファイルからそれぞれの周波数特性を取得し、記憶部１９０４の画像記憶部１９０９や信号波形記憶部１９１０に保存する（２４０４）。コンピュータシステム１９０１の演算部１９０３の周波数特性解析部１０１３は、各々の周波数特性からピーク周波数を抽出する（２４０５）。その後、コンピュータシステム１９０１の補正係数演算部１９０７が、各ピーク周波数における補正係数を算出し、記憶部１９０４の補正係数記憶部１９１１に保存する（２４０６）。この場合、補正係数演算部１９０７は、当該補正係数に基づいて補正係数表または補正係数関数を作成し、補正係数記憶部１９１１に保存してもよい。コンピュータシステム１９０１の演算部１９０３の基準補正係数特定部１９０８は、補正係数記憶部１９０７に保存された補正係数の中から基準となる補正係数を特定する（２４０７）。この場合、基準補正係数特定部１９０８は、基準となる補正係数表または補正係数関数を特定してもよい。コンピュータシステム１９０１は、特定した基準となる補正係数を各装置１－１～１－Ｋに伝送する（２４０８）。この場合、各装置が、コンピュータシステム１９０１から当該基準となる補正係数を取得するようにしてもよい（２４０８）。各装置は、当該基準となる補正係数（補正係数表または補正係数関数でもよい）と（式３）を用いて、各装置で取得した任意の画像に対して補正を行う（２４０９）。
本実施例１５によれば、複数の装置１間の機差を低減することが可能となり、複数の装置１を有する電子ビーム観察システムでの運用管理を正確に行うことが可能となる。また、コンピュータシステム１９０１が、各々の電子ビーム観察装置で取得した画像や二次信号プロファイルを付随情報と共に記憶部１９０４に保存することで、各装置の測定データの一元管理が可能となることから、電子ビーム観察システムにおけるデータ管理が容易になる。
実施例１～１５においては、電子ビーム観察装置内の電子ビームが１本である、いわゆるシングルビーム装置における例を示した。実施例１１においては、図１１のように電子ビーム観察装置内の電子ビームが２本以上である、いわゆるマルチビーム装置或いはマルチカラム装置において本発明を適用した例について示す。
マルチビーム装置或いはマルチカラム装置においては、装置内を通過する複数の電子ビームのそれぞれで取得した画像の分解能や、その画像を使った試料パターンの測長結果がばらつくことがある。これは、ビーム電流やレンズによって受ける収差などが、電子ビームごとに異なるためである。ここで、実施例１～１５において説明してきたように、複数装置間の分解能や測長値の差（機差）は小さいことが望ましい。これはマルチビーム装置あるいはマルチカラム装置における各電子ビーム間の分解能や測長値の差（電子ビーム差）においても同様である。したがって、実施例１～１５に示した複数装置で取得した画像に適用する本発明手法を、１台のマルチビーム装置あるいはマルチカラム装置内の複数の電子ビームで取得した画像に適用することで、マルチビーム装置あるいはマルチカラム装置における電子ビーム差を低減することが可能である。
本実施例においては、代表として実施例１において複数装置間を複数電子ビーム間に置き換えた内容について示す。実施例２～１５においても同様に、複数装置間を複数電子ビーム間に置き換えることで、マルチビーム装置またはマルチカラム装置における電子ビーム差の低減の内容となるが、ここでは記載を省略する。
以下、本実施例においては電子ビーム観察装置がマルチビーム装置である例を示すが、同一装置の中に複数のカラムが存在するマルチカラム装置であっても同様である。
図１１は実施例１１に係る電子ビーム観察装置の概略構成を示す図である。まず、装置構成について説明する。電子源（電子銃）１１０１から電子ビーム（電子線）１１０２が照射される下流方向（図中下方）には、レンズ１１０３と、マルチビーム形成部１１０４と、検出器アレイ１１０６と、ビームセパレータ１１０７と、走査偏向用偏向器１１０８が配置されている。更に、電子光学系には、図示はしないが一次ビームの中心軸（光軸）調整用アライナと、収差補正器等も付加されている。レンズ１１０３は励磁電流によってフォーカスを制御する電磁レンズ、静電レンズ、またはその複合のいずれであってもよい。また、本実施例においては、マルチビーム形成部１１０４は開口アレイとレンズアレイの組み合わせとしたが、本発明の範囲はそれに限定されるものではない。また、本実施例においては、電子源は電子源１１０１単一としたが、マルチビームの各電子ビームに対応するように電子源が複数存在する場合においても本発明は効果を失わない。また、検出器アレイ１１０６はその内部に複数の検出器１１０６ａ～ｅを含む。
コンピュータシステム１１６は、システム制御部１１０と、制御装置１０９と、入出力部１１３とで構成されている。
ステージ１１０９は上にウェハ、すなわち試料１１１０を載置して移動する構成となっている。電子源１１０１、レンズ１１０３、マルチビーム形成部１１０４、検出器アレイ１１０６、ビームセパレータ１１０７、走査偏向用偏向器１１０８、ステージ１１０９の各部は制御装置１０９に接続され、さらに制御装置１０９にはシステム制御部１１０が接続されている。
システム制御部１１０には、機能的には記憶装置１１１と、演算部１１２が配置され、画像表示装置を含む入出力部１１３が接続されている。また、図示はしていないが、制御系、回路系以外の構成要素は真空容器内に配置しており、真空排気して動作させていることは言うまでもない。また、真空外からウェハをステージ１１０９上に配置するウェハ搬送系が具備されていることも言うまでもない。
なお、システム制御部１１０は、より具体的には、演算部１１２である中央処理部や記憶装置１１１である記憶部を有する構成とし、この中央処理部を上述の演算部１１２として記憶装置１１１に記憶された制御プログラム１２０や画像処理部１４８等を実行させることにより、欠陥検査や寸法計測に関わる画像処理、あるいは制御装置１０９等の制御を行うことができる。なお、画像処理部１４８はＳＥＭ画像を処理するプログラムである。
本実施例において、このシステム制御部１１０と、入出力部１１３と、制御装置１０９等をも含め、制御部と総称する場合がある。更に、入出力部１１３は、キーボードやマウス等の入力手段と、液晶表示デバイスなどの表示手段が、入力部、出力部として別構成とされていても良いし、タッチパネルなどを利用した一体型の入出力手段で構成されていても良い。
本実施例の装置を用いて実施される画像観察に関して説明する。電子源１１０１から放出された電子ビーム１１０２はレンズ１１０３によって略平行ビームに整えられてマルチビーム形成部１１０４に入射し、マルチビーム１１０５ａ～ｅとなる。なお、本実施例においてはマルチビームの本数が５本(１１０５ａ～ｅ)である例を示したが、ビームの本数はこれ以上であってもこれ以下であっても本発明の効果は失われない。マルチビームとなった電子ビーム１１０５ａ～ｅはビームセパレータ１１０７を通過した後走査偏向用偏向器１１０８により偏向作用を受けながら試料１１１０上にビーム径が極小になるように集束される。
走査偏向用偏向器１１０８はマルチビームとなった電子ビーム１１０５ａ～ｅのそれぞれが試料１１１０の所定の領域を走査するように制御装置１０９により制御される。試料１１１０の表面に到達したマルチビームとなった電子ビーム１１０５ａ～ｅは表面付近の物質と相互に作用する。これにより、反射電子、二次電子、オージェ電子等の二次的な電子が試料から発生し、取得すべき信号となる。本実施例においては信号が二次電子である場合について示す。マルチビームとなった電子ビーム１１０５ａ～ｅが試料１１１０に到達した位置から発生した二次電子１１１１ａ～ｅはビームセパレータ１１０７によってマルチビームとなった電子ビーム１１０５ａ～ｅとは軌道分離され、検出器アレイ１１０６中の複数の検出器１１０６ａ～ｅのそれぞれによって検出される。検出器アレイ１１０６ａ～ｅから検出される二次電子１１１１ａ～ｅの信号処理が、制御装置１０９から走査偏向用偏向器１１０８に送られる走査信号と同期して行われることにより画像（ＳＥＭ画像）が生成され、試料１１１０の観察が実施される。
なお、生成された画像は、記憶装置１１１や不揮発性記憶装置（図示省略）に格納することができる。記憶装置１１１や不揮発性記憶装置等の記憶部に格納された画像は、後述する画像処理部１４８によって処理される。
なお、本実施例において示した、レンズ１１０３、マルチビーム形成部１１０４、検出器アレイ１１０６、ビームセパレータ１１０７、走査偏向用偏向器１１０８の配置順序は入れ替わっていてもよいし、図１１に示す以外の電子光学素子などを含んでいてもよい。また、図示はしないが電子源１１０１から試料１１１０の間には電子ビーム１１０２あるいはマルチビームとなった電子ビーム１１０５ａ～ｅの位置や角度を調整するためのアライナが配置され、電子ビーム１１０２あるいはマルチビームとなった電子ビーム１１０５ａ～ｅの中心軸が各種電子光学素子に対してずれている場合に補正できる構成となっている。
ここで、マルチビームとなった電子ビーム１１０５ａ～ｅを使用して取得した画像から試料１１１０のパターンの寸法を測定する場合においては、複数の電子ビーム間における分解能や、プローブ電流量、測長値などの差（電子ビーム差）が小さいことが望ましい。従来例では、図１１に記載した各構成要素のハードウェア的な調整や、ソフトウェア的な調整により、電子ビーム差を許容できる範囲にまで小さくする取り組みが行われてきた。しかしながら、装置使用後の経年変化や、使用環境等の影響により、わずかな電子ビームの形状差等が生じ、許容できる範囲以上の電子ビーム差が生じてしまうことがある。
本実施例においては、マルチビームとなった電子ビーム１１０５ａ～ｅの電子ビーム差を図１１における画像処理部１４８における画像処理で低減する。すなわち、ある電子ビームを基準の電子ビームと決め、電子ビーム差を低減したい電子ビームで取得した画像を補正する。
ここで、実施例１においては図２または図５のフローチャートを用いて、装置Ａを基準装置として、装置Ｂを装置Ａに合わせるため、補正係数を算出する例を示した。本実施例においては、これらのフローチャートにおける「装置ＡまたはＢで取得した画像」を「電子ビーム１１０５ａ～ｅのうちのいずれか取得した画像」に置き換えて考えることで、電子ビーム差を低減することが可能である。それ以外に関しては、実施例１で説明した内容とすべて同一であるため、ここでは説明を割愛する。
すなわち、電子ビーム１１０５ａを基準の電子ビームとし、電子ビーム１１０５ｂで取得した画像の基準の電子ビームに対する電子ビーム差を低減する場合、装置Ａで取得した画像として電子ビーム１１０５ａで取得した画像を適用し、装置Ｂで取得した画像として電子ビーム１１０５ｂで取得した画像を適用することで、電子ビーム差を低減するための補正係数が算出できる（３０６）。電子ビーム１１０５ｃ～ｅに関しても同様にして補正係数を算出することで、該当となる電子ビーム観察装置内のすべてのマルチビームとなった電子ビーム１１０５ａ～ｅの電子ビーム差が低減できる。
なお、実施例１と同様に、本実施例においても同一の電子ビーム(たとえば１１０５ａ)で取得した画像同士での差の低減を行うことはもちろん発明の範囲に含まれる。たとえば電子ビーム１１０５ａが時間変化により変化したとして扱う場合等に対応可能である。
また、該当の電子ビーム観察装置以外の電子装置で撮像した画像を基準の電子ビームと定義し、マルチビームとなった電子ビーム１１０５ａ～ｅのすべてに関して基準となる電子ビームに対する補正係数を求め、すべての画像を補正する場合であっても発明の効果を失わない。
なお、繰り返しとなるが、本実施例においては、画像処理部１４８による画像の補正は、マルチビームとなった電子ビーム１１０５ａ～ｅにより撮像されたそれぞれの画像から補正係数を算出し、算出された補正係数に基づいて行われる。
画像補正処理方法に関しては、実施例１と同様に、たとえば図３に示す説明図に従えばよい。
次に、マルチビームの電子ビーム差を低減するために、補正係数を取得する手順に関して、図１２及び１３を使用して説明する。図１２は電子ビーム差低減用補正係数を取得するためのフローチャートである。オペレーターは、画像表示装置を備えた入出力装置１１３を介して電子ビーム差低減用補正係数取得を開始する(図１２中ステップＳ１２０１)。画像表示装置には図１３に示すマルチビーム電子ビーム差低減画面が現れる。以下、特に断らない場合は図１３を参照する。オペレーターが条件選択部１３０１のプルダウンから電子ビーム差を低減する光学条件を選択すると、記憶装置１１１にあらかじめ保存されていた加速電圧、開き角、ビーム電流やビーム間距離などの条件が画像表示装置に反映される。なお、これらの光学条件はあくまで一例に過ぎず、これらが光学条件に必ず含まれるとは限らないし、これ以外の光学条件が設定されてもかまわない。オペレーターは条件呼出ボタン１３０２を押下し、光学条件を決定する(ステップＳ１２０２)。本実施例においては光学条件をプルダウンから選択する例について示したが、直接入力するようにしてもよい。また、光学条件は、レンズのフォーカス条件や、電子ビームのビーム電流、開き角、加速電圧、及び光軸調整の結果などをまとめたものであり、事前に調整、設定された結果が記憶装置１１１に保存されている。条件が選択されると、システム制御部１１０から制御装置１０９を介して装置に制御信号が送られ、所望の光学条件が設定される。
条件設定が完了すると、オペレーターは電子ビーム差低減のための準備として、基準電子ビーム選択部１３０３で基準となる電子ビームを選択して基準電子ビーム設定ボタンを押下する(図１２中ステップＳ１２０３)。本実施例においては、基準となる電子ビームとして電子ビーム１１０５ａを選択した場合を示した。既に説明したとおり、基準となる電子ビームとしては、該当の電子ビーム観察装置内のいずれの電子ビームを選択してもよいし、該当以外の電子ビーム観察装置の電子ビームを選択してもよいし、過去に撮像した画像を取得した際に使用した電子ビームを選択してもよい。ＳＥＭ画像表示部１３０４には随時更新されたＳＥＭ画像が表示され、また、更新ボタン１３０５を押下するたびに新たに画像が撮像されて更新される。本実施例においては、このＳＥＭ画像として、基準電子ビームを用いて撮像されたＳＥＭ画像、オペレーターが表示電子ビーム選択部１３０６を通じて選択した電子ビームを用いて撮像されたＳＥＭ画像、および、本発明の手法により電子ビーム差を低減されたＳＥＭ画像の３種類が表示される例を示した。電子ビーム差を低減されたＳＥＭ画像に関しては後述する。なお、表示電子ビーム選択部１３０６で選択されなかった電子ビームについてもＳＥＭ画像は取得されており、画面の構成によっては、すべての電子ビームによって撮像されたＳＥＭ画像を表示する例も考えられる。
次にオペレーターは、補正係数算出ボタン１３０７を押下すると、補正係数算出が行われる(ステップＳ１２０４)。本ステップにおいては、既に説明したように、記憶装置１１１内に保存されている図２あるいは図５のフローチャートに従い演算部１１２、画像処理部１４８を通じて各種演算処理が施されることでマルチビームである各電子ビームにかかわる補正係数がそれぞれ算出され、記憶装置１１１に一時的に保存される。なお、本実施例においては、全電子ビームが同時にＳＥＭ画像を取得し、補正係数も並列的に算出される例を示すが、演算部１１２のスペックや、あるいは、基準試料１０８のスペックによっては、各ビームの補正係数を別々に取得してもよい。なお、このフローにおいては試料に関して特に記述していないが、専用の試料を装置内に常備し、図１３のマルチビーム電子ビーム差低減画面を呼び出すことで自動的にステージが該当の試料位置に移動するようにしてもよい。
補正係数の算出が終わると、電子ビーム差表示部１３０８に、上述の補正係数をもとに図３に基づく方法で画像処理を施した後の電子ビーム差を低減した後の電子ビーム差が表示される。本実施例においては、この電子ビーム差を示す指標として分解能および測長値を適用し、それぞれの値が基準となる電子ビームのＳＥＭ画像の値に対して何倍であるかを表示する例とした。前述の指標は電子ビーム差をあらわすものであればなんでもよく、分解能、測長値以外のものであっても本発明の効果は失われない。また、基準に対する比率で表示する例を示したが、絶対値の比較など、ほかの形態をとる場合でも本発明の効果は失われない。また、本実施例においては、この時点でＳＥＭ画像表示部１３０４は更新される。電子ビーム差を低減されたＳＥＭ画像に関しては上述の補正係数をもとに図３に基づく方法で画像処理を施したものが表示される。なお、本実施例においては明記していないが、前回取得された補正係数が電子ビーム差低減用の補正係数のテーブルとして記憶装置１１１に保存されており、基準電子ビーム選択ステップにおいてこれが呼び出され、電子ビーム差表示部１３０８の値が更新される構成としてもよい。
以上のフローにより電子ビーム差の低減を確認した後にオペレーターが完了ボタン１３０９を押下すると、電子ビーム差低減用の補正係数のテーブルが更新され、マルチビームの電子ビーム差低減を完了する(Ｓ１２０５)。
以上のようにしてあらかじめマルチビームの電子ビーム差低減用の補正係数のテーブルを作成しておくことで、試料の観察やそれに基づく計測、検査を行う際には図３の方法で画像処理を行うことが可能となり、リアルタイム、あるいは、事後処理により電子ビーム差が低減された画像を取得することが可能となった。
以上より、マルチビーム装置またはマルチカラム装置における電子ビーム差を低減できるようになった。
＜まとめ＞
本発明の効果は装置間の機差低減や、ビーム形状の変換に限定されることなく、撮像画像を元にして、画像を周波数空間で補正する際に広く有効な発明である。
なお、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。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、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が可能であり、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可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、又は置換のいずれもが、単独で、又は組み合わせても適用可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、及び処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、及び機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、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。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
１０１ 電子源
１０２ 電子ビーム
１０３ 変形照明絞り
１０４ 検出器
１０５ 走査偏向用偏向器
１０６ 対物レンズ
１０７ ステージ
１０８ 試料
１０９ 制御装置
１１０ システム制御部
１１１ 記憶装置
１１２ 演算部
１１３ 入出力部
１１４ 二次電子
１１５ 光軸
１１６ コンピュータシステム
１２０ 制御プログラム
１２１ 通信手段
１４８ 画像処理部
１５４ 開口板

Claims (28)

  1. 電子ビームを試料に照射することによって画像を生成する電子ビーム観察装置において、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正するための補正係数算出方法であって、
    第１の電子ビーム観察装置が、
    第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを照射して第１の画像データを生成するステップと、
    第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを照射して第２の画像データを生成するステップと、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第１および第２の画像データに基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出した周波数における補正係数を算出するステップと、
    を含むことを特徴とする電子ビーム観察装置における画像補正のための補正係数算出方法。
  2. 請求項１に記載の補正係数算出方法であって、
    前記第１および第２の周波数特性は、前記第１および第２の画像データを周波数空間画像に変換した際の振幅を含むことを特徴とする電子ビーム観察装置における画像補正のための補正係数算出方法。
  3. 請求項２に記載の補正係数算出方法であって、
    前記第１および第２の周波数特性の算出は、前記第１および第２の画像データを周波数空間画像に変換した際に生成される係数のそれぞれについて係数の乗算または除算で行うことを特徴とする電子ビーム観察装置における画像補正のための補正係数算出方法。
  4. 請求項１に記載の補正係数算出方法であって、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、
    前記算出した補正係数に基づいて補正係数表または補正係数関数を作成するステップと、を含むことを特徴とする電子ビーム観察装置における画像補正のための補正係数算出方法。
  5. 電子ビームを試料に照射することによって画像を生成する電子ビーム観察装置において、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正する方法であって、
    第１の電子ビーム観察装置が、
    第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを照射して第１の画像データを生成するステップと、
    第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを照射して第２の画像データを生成するステップと、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第１および第２の画像データに基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出した周波数における補正係数を算出するステップと、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置で取得した第３の画像データを前記補正係数で補正するステップと、
    を含むことを特徴とする電子ビーム観察装置における画像補正方法。
  6. 電子ビームを試料に照射することによって画像を生成する電子ビーム観察装置を複数台備えた電子ビーム観察システムであって、
    第１の電子ビーム観察装置は、
    第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを照射して第１の画像データを生成する第１のコンピュータシステムを備え、
    第２の電子ビーム観察装置は、
    前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを照射して第２の画像データを生成する第２のコンピュータシステムを備え、
    前記第１または第２のコンピュータシステムは、
    前記第１および第２の画像データに基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出した周波数における補正係数を算出し、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置で取得した第３の画像データを前記補正係数で補正するように構成されたことを特徴とする電子ビーム観察システム。
  7. 電子ビームを試料に照射することによって画像を生成する電子ビーム観察装置において、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正するための補正係数算出方法であって、
    第１の電子ビーム観察装置が、
    第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを照射して第１の画像データを生成するステップと、
    前記第１の電子ビーム観察装置が、
    前記第１の画像データに基づいて第１の周波数特性を算出するステップと、
    第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを照射して第２の画像データを生成するステップと、
    前記第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第２の画像データに基づいて第２の周波数特性を算出するステップと、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第１および第２の周波数特性から選択的に抽出した周波数における補正係数を算出するステップと、
    を含むことを特徴とする電子ビーム観察装置における画像補正のための補正係数算出方法。
  8. 電子ビームを試料に照射することによって画像を生成する電子ビーム観察装置において、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正する方法であって、
    第１の電子ビーム観察装置が、
    第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを照射して第１の画像データを生成するステップと、
    前記第１の電子ビーム観察装置が、
    前記第１の画像データに基づいて第１の周波数特性を算出するステップと、
    第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを照射して第２の画像データを生成するステップと、
    前記第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第２の画像データに基づいて第２の周波数特性を算出するステップと、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第１および第２の周波数特性から選択的に抽出した周波数における補正係数を算出するステップと、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置で取得した第３の画像データを前記補正係数で補正するステップと、
    を含むことを特徴とする電子ビーム観察装置における画像補正方法。
  9. 電子ビームを試料に照射することによって画像を生成する電子ビーム観察装置を複数台備えた電子ビーム観察システムであって、
    第１の電子ビーム観察装置は、
    第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを照射して第１の画像データを生成し、前記第１の画像データに基づいて第１の周波数特性を算出する第１のコンピュータシステムを備え、
    第２の電子ビーム観察装置は、
    前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを照射して第２の画像データを生成し、前記第２の画像データに基づいて第２の周波数特性を算出する第２のコンピュータシステムを備え、
    前記第１または第２のコンピュータシステムは、
    前記第１および第２の周波数特性から選択的に抽出した周波数における補正係数を算出し、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置で取得した第３の画像データを前記補正係数で補正するように構成されたことを特徴とする電子ビーム観察システム。
  10. 電子ビームを試料に照射することによって画像を生成する電子ビーム観察装置と、複数の前記電子ビーム観察装置と通信可能に構成されたコンピュータシステムと、を備えた電子ビーム観察システムにおいて、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正するための補正係数算出方法であって、
    第１の電子ビーム観察装置が、
    第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを照射して第１の画像データを生成するステップと、
    第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを照射して第２の画像データを生成するステップと、
    前記コンピュータシステムが、
    前記第１および第２の画像データに基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出した周波数における補正係数を算出するステップと、
    を含むことを特徴とする電子ビーム観察システムにおける画像補正のための補正係数算出方法。
  11. 電子ビームを試料に照射することによって画像を生成する電子ビーム観察装置と、複数の前記電子ビーム観察装置と通信可能に構成されたコンピュータシステムと、を備えた電子ビーム観察システムにおいて、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正する方法であって、
    第１の電子ビーム観察装置が、
    第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを照射して第１の画像データを生成するステップと、
    第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを照射して第２の画像データを生成するステップと、
    前記コンピュータシステムが、
    前記第１および第２の画像データに基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出した周波数における補正係数を算出するステップと、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置で取得した第３の画像データを前記補正係数で補正するステップと、
    を含むことを特徴とする電子ビーム観察システムにおける画像補正方法。
  12. 電子ビームを試料に照射することによって画像を生成する電子ビーム観察装置と、複数の前記電子ビーム観察装置と通信可能に構成された第３のコンピュータシステムと、を備えた電子ビーム観察システムであって、
    第１の電子ビーム観察装置は、
    第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを照射して第１の画像データを生成する第１のコンピュータシステムを備え、
    第２の電子ビーム観察装置は、
    前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを照射して第２の画像データを生成する第２のコンピュータシステムを備え、
    前記第３のコンピュータシステムは、
    前記第１および第２の画像データに基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出した周波数における補正係数を算出し、
    前記第１または第２のコンピュータシステムは、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置で取得した第３の画像データを前記補正係数で補正するように構成されたことを特徴とする電子ビーム観察システム。
  13. 電子ビームを試料に照射することによって画像を生成する電子ビーム観察装置と、複数の前記電子ビーム観察装置と通信可能に構成されたコンピュータシステムと、を備えた電子ビーム観察システムにおいて、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正するための補正係数算出方法であって、
    第１の電子ビーム観察装置が、
    第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを照射して第１の画像データを生成するステップと、
    前記第１の電子ビーム観察装置が、
    前記第１の画像データに基づいて第１の周波数特性を算出するステップと、
    第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを照射して第２の画像データを生成するステップと、
    前記第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第２の画像データに基づいて第２の周波数特性を算出するステップと、
    前記コンピュータシステムが、
    前記第１および第２の周波数特性に基づいて基準周波数特性を特定するステップと、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、
    前記基準周波数特性および前記第１または第２の周波数特性から選択的に抽出した周波数における補正係数を算出するステップと、
    を含むことを特徴とする電子ビーム観察システムにおける画像補正のための補正係数算出方法。
  14. 請求項１３に記載の補正係数算出方法であって、
    前記基準周波数特性は、前記第１の周波数特性または前記第２の周波数特性であることを特徴とする電子ビーム観察装置における画像補正のための補正係数算出方法。
  15. 請求項１３に記載の補正係数算出方法であって、
    前記基準周波数特性は複数の周波数特性の平均値であり、前記複数の周波数特性には前記第１および第２の周波数特性が含まれることを特徴とする電子ビーム観察システムにおける画像補正のための補正係数算出方法。
  16. 電子ビームを試料に照射することによって画像を生成する電子ビーム観察装置と、複数の前記電子ビーム観察装置と通信可能に構成されたコンピュータシステムと、を備えた電子ビーム観察システムにおいて、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正する方法であって、
    第１の電子ビーム観察装置が、
    第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを照射して第１の画像データを生成するステップと、
    前記第１の電子ビーム観察装置が、
    前記第１の画像データに基づいて第１の周波数特性を算出するステップと、
    第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを照射して第２の画像データを生成するステップと、
    前記第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第２の画像データに基づいて第２の周波数特性を算出するステップと、
    前記コンピュータシステムが、
    前記第１および第２の周波数特性に基づいて基準周波数特性を特定するステップと、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、
    前記基準周波数特性および前記第１または第２の周波数特性から選択的に抽出した周波数における補正係数を算出するステップと、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置が、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置で取得した第３の画像データを前記補正係数で補正するステップと、
    を含むことを特徴とする電子ビーム観察システムにおける画像補正方法。
  17. 電子ビームを試料に照射することによって画像を生成する電子ビーム観察装置と、複数の前記電子ビーム観察装置と通信可能に構成された第３のコンピュータシステムと、を備えた電子ビーム観察システムにおいて、複数の前記電子ビーム観察装置間での画像を補正する方法であって、
    第１の電子ビーム観察装置は、
    第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを照射して第１の画像データを生成し、前記第１の画像データに基づいて第１の周波数特性を算出する第１のコンピュータシステムを備え、
    第２の電子ビーム観察装置は、
    前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを照射して第２の画像データを生成し、前記第２の画像データに基づいて第２の周波数特性を算出する第２のコンピュータシステムを備え、
    前記第３のコンピュータシステムは、
    前記第１および第２の周波数特性に基づいて基準周波数特性を特定し、
    前記第１または第２のコンピュータシステムは、
    前記基準周波数特性および前記第１または第２の周波数特性から選択的に抽出した周波数における補正係数を算出し、
    前記第１または第２の電子ビーム観察装置で取得した第３の画像データを前記補正係数で補正するように構成されたことを特徴とする電子ビーム観察システム。
  18. 複数の電子ビームを試料に照射することによって画像を生成する電子ビーム観察装置において、画像を補正するための補正係数算出方法であって、
    前記電子ビーム観察装置が、
    第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを照射して第１の画像データを生成するステップと、
    前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを照射して第２の画像データを生成するステップと、
    前記第１および第２の画像データに基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出した周波数における補正係数を算出するステップと、
    を含むことを特徴とする電子ビーム観察装置における画像補正のための補正係数算出方法。
  19. 複数の電子ビームを試料に照射することによって画像を生成する電子ビーム観察装置において、画像を補正する方法であって、
    前記電子ビーム観察装置が、
    第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを照射して第１の画像データを生成するステップと、
    前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを照射して第２の画像データを生成するステップと、
    前記第１および第２の画像データに基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出した周波数における補正係数を算出するステップと、
    前記電子ビーム観察装置で取得した第３の画像データを前記補正係数で補正するステップと、
    を含むことを特徴とする電子ビーム観察装置における画像補正方法。
  20. 複数の電子ビームを試料に照射することによって画像を生成する電子ビーム観察装置であって、
    前記電子ビーム観察装置は、
    第１のパターンおよび前記第１のパターンとは形状または大きさが異なる第２のパターンを有する試料、或いは前記第１のパターンを有する第１の試料および前記第２のパターンを有する第２の試料において、前記第１および第２のパターンに第１の電子ビームを照射して第１の画像データを生成し、
    前記第１および第２のパターンに第２の電子ビームを照射して第２の画像データを生成し、
    前記第１および第２の画像データに基づいて算出した第１および第２の周波数特性から選択的に抽出した周波数における補正係数を算出し、
    前記電子ビーム観察装置で取得した第３の画像データを前記補正係数で補正するように構成されたことを特徴とする電子ビーム観察装置。
  21. 請求項１～４、７、１０、１３～１５、１８のいずれか１項に記載の補正係数算出方法であって、
    前記第１の周波数特性を複数算出して平均化するステップ、
    前記第２の周波数特性を複数算出して平均化するステップ、
    を有することを特徴とする補正係数算出方法。
  22. 請求項５、８、１１、１６、１９のいずれか１項に記載の画像補正方法であって、
    前記第１の周波数特性を複数算出して平均化するステップ、
    前記第２の周波数特性を複数算出して平均化するステップ、
    を有することを特徴とする画像補正方法。
  23. 請求項６、９、１２、１７のいずれか１項に記載の電子ビーム観察システムであって、
    前記第１の周波数特性は複数算出されて平均化され、
    前記第２の周波数特性は複数算出されて平均化される
    ことを特徴とする電子ビーム観察システム。
  24. 請求項２０に記載の電子ビーム観察装置であって、
    前記第１の周波数特性は複数算出されて平均化され、
    前記第２の周波数特性は複数算出されて平均化される
    ことを特徴とする電子ビーム観察装置。
  25. 請求項１～４、７、１０、１３～１５、１８のいずれか１項に記載の補正係数算出方法であって、
    前記第１の画像データは、画像又は信号波形であり、
    前記第２の画像データは、画像又は信号波形である
    ことを特徴とする補正係数算出方法。
  26. 請求項５、８、１１、１６、１９のいずれか１項に記載の画像補正方法であって、
    前記第１の画像データは、画像又は信号波形であり、
    前記第２の画像データは、画像又は信号波形である
    ことを特徴とする画像補正方法。
  27. 請求項６、９、１２、１７のいずれか１項に記載の電子ビーム観察システムであって、
    前記第１の画像データは、画像又は信号波形であり、
    前記第２の画像データは、画像又は信号波形である
    ことを特徴とする電子ビーム観察システム。
  28. 請求項２０に記載の電子ビーム観察装置であって、
    前記第１の画像データは、画像又は信号波形であり、
    前記第２の画像データは、画像又は信号波形である
    ことを特徴とする電子ビーム観察装置。
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