JP7262914B2 - 荷電粒子線装置 - Google Patents

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Description

本発明は、試料に荷電粒子線を照射し、試料から発生する二次電子を含む信号を検出して画像を得る荷電粒子線装置に関する。
荷電粒子線を試料に照射し、試料から二次的に発生する信号（二次電子）を検出して画像を得る荷電粒子線装置として、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope、以下、「ＳＥＭ」と称する）がある。特にＳＥＭを用いた半導体ウエハ検査装置では、面積の広い半導体ウエハの表面を観察するため、高スループットを維持しつつ、高分解能なＳＥＭ画像を取得することが求められている。また、半導体ウエハの微細化が年々進んでおり、ＳＥＭの計測再現性の向上や、装置間の計測誤差の低減等に対する要求が高まっている。以下では、装置間で同じ測定結果が得られるように装置間の計測誤差を低減させることを「マッチング」と称する。
高分解能なＳＥＭ画像を得るためには、電子線をウエハに照射する際の装置の光学条件を正しく設定する必要がある。光学条件とは、例えば、電子線の加速電圧、電子線の開き角、電子線の電流値、及び各電極の電圧である。マッチングのためには、光学条件だけでなく、ＳＥＭ画像から得られる情報や電子線の状態も装置間で同じにする必要がある。ＳＥＭ画像から得られる情報とは、例えば、ウエハのラインプロファイル、及び測長値である。ＳＥＭ画像から得られる情報は、ウエハの形状や装置の光学条件と構成条件等によって異なる。装置の構成条件とは、例えば、レンズの形状、レンズの高さ方向の位置、レンズの横方向の位置、レンズの傾き角、及びレンズの扁平率である。
マッチングを行う際は、装置の光学条件や構成条件を考慮しつつ、装置間の計測誤差が予め定めた閾値以下になるように、光学条件を再調整する必要がある。光学条件の調整作業では、マッチング対象の装置のそれぞれについて、装置の仕組みや各調整項目間の相互作用を作業者が知っておく必要があり、作業者の知見によって調整項目の選定が異なる。さらに、複数の光学条件を同時に扱うため、マッチング作業に長い時間がかかる。このため、マッチング作業を短時間で行える装置が求められている。
従来の荷電粒子線装置の例は、特許文献１、２に記載されている。
特許文献１には、条件設定を高精度に行うことのできる荷電粒子線装置が開示されている。特許文献１の荷電粒子線装置は、軌道計算で取得した計算上の光学条件と、得たＳＥＭ画像に画像調整を行って取得した光学条件を比較し、一致したらこの光学条件を記憶する。
特許文献２には、装置間の計測寸法差（ 機差）を低減する荷電粒子線装置が開示されており、機差を減少させるための較正に用いるウエハとして、ピラミッド形状（四角錐）の多面体構造物が多数配列されたサンプルを用いることが記載されている。
特開２００６－３２２０２号公報 特開２００７－１８７５３８号公報
特許文献１に記載された荷電粒子線装置では、解析で取得した光学条件と測定で取得した光学条件が一致するまで、装置の光学条件や構成条件等のパラメータを逐一変更して比較を行う。しかし、パラメータの組み合わせ数が膨大であるため、このような従来技術では、一致する光学条件を探索するのに長い時間がかかるという課題がある。
本発明は、装置の最適なパラメータを短時間で効率良く求めることができる荷電粒子線装置を提供することを目的とする。
本発明による荷電粒子線装置は、電子線を試料に照射する電子銃と、前記電子線により前記試料から発生した信号から前記試料の画像を得る画像処理部と、光学条件である第１パラメータと、装置性能に関する値である第２パラメータと、装置構成についての情報である第３パラメータについて、互いの対応を保って、複数の解析値と測定値を格納するデータベースと、前記第２パラメータの目標値を満たす前記第１パラメータを、前記データベースの中から探索して求める学習器を備える。
本発明によると、装置の最適なパラメータを短時間で効率良く求めることができる荷電粒子線装置を提供することができる。
本発明の実施例１による荷電粒子線装置の構成を示す図。 実施例１において、工程１の処理を示す図である。 実施例１において、工程２の処理を示す図である。 実施例１の工程１において、データベースに入力される項目と、データベースから出力される項目の例を示す図。 実施例１において、データベースの構成の一例を示す図。 実施例２において、試料上に照射される電子線の入射角を同一にする手順を示す図。 実施例２において、データベースに入力される項目と、データベースから出力される項目の例を示す図。 実施例２において、データベースの構成の一例を示す図。 実施例３において、複数の荷電粒子線装置の外部にデータベースが設けられる構成のシステムの概要を示す図。 実施例４において、マッチングの基準となるラインプロファイルの例と、マッチングの対象とするラインプロファイルの例を示す図。
本発明による荷電粒子線装置は、装置に関するパラメータについて、解析値と測定値を格納するデータベースを備え、このデータベースを用いて最適なパラメータを求める。データベースには、可能な限り多くの条件下での複数の項目のパラメータについて、可能な限り広い範囲の解析値と測定値が、パラメータ間での互いの対応が保たれて格納されている。すなわち、データベースには、任意の１つのパラメータの値と、この値が得られたときの他のパラメータの値とが対応付けられて格納されている。マッチングを行う際には、パラメータの目標値を満たす光学条件をデータベースの中から探索することで、装置の最適なパラメータを短時間で効率良く求めることができる。
以下、本発明の実施例による荷電粒子線装置について、図面を参照しながら説明する。以下では、荷電粒子線装置の例として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）について説明する。なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。
本明細書では、荷電粒子線装置に関するパラメータを、光学条件（第１パラメータ）、装置性能に関する値（第２パラメータ）、及び装置構成についての情報（第３パラメータ）という３種類に分けて説明する。光学条件（第１パラメータ）には、電子線の加速電圧と減速電圧、電子線の開き角、電子線の電流値、各電極の電圧、レンズの電流値や電圧値、偏向器の電流値や電圧値、照射電圧（電子線の試料への入射電圧）、及びプローブ電流が含まれる。装置性能に関する値（第２パラメータ）とは、装置性能を示す項目の値であり、収差量、ラインプロファイル、ビーム径、角倍率、回転角、偏向感度、偏向量、検出率、及び電子線の入射角が含まれる。装置構成についての情報（第３パラメータ）とは、装置の構成要素の物理的な配置についての情報を示す項目であり、レンズの形状、レンズの高さ方向の位置、レンズの横方向の位置、レンズの傾き角、レンズの軸ずれ量、レンズの扁平率、試料の高さ方向の位置（ワーキングディスタンス）が含まれる。
図１は、本発明の実施例１による荷電粒子線装置の構成を示す図である。本実施例による荷電粒子線装置は、電子銃１、第１収束レンズ３、ブランカ６、ファラデーカップ７、第２収束レンズ８、対物レンズ９、偏向器１１、二次電子検出器１３、制御電極１４、及び高さセンサ１５を備える。本実施例による荷電粒子線装置は、さらに以下の構成要素７０１－７１０を備える。
電子銃１は、電子銃制御部７０１に制御され、電子源１０１と引き出し電極１０２との間に印加された引き出し電圧と、電子源１０１に与えられた熱エネルギーによって、荷電粒子線である電子線２を放射する。電子線２は、加速電極１０３に印加された加速電圧Ｖｏにより加速され、電子銃１から試料１０に照射される。
第１収束レンズ３は、レンズ制御部７０２に制御される。電子線２は、第１収束レンズ３により収束され、絞り４で絞られて電子プローブ５となる。
ブランカ６は、ブランカ制御部７０３に制御され、必要に応じて電子プローブ５を偏向する。
ファラデーカップ７は、試料１０に照射されるプローブ電流Ｉｐを検出する。プローブ電流Ｉｐは、電流測定部７０４で測定される。
第２収束レンズ８は、レンズ制御部７０５に制御される。対物レンズ９は、レンズ制御部７０７に制御される。電子プローブ５は、第２収束レンズ８によってさらに収束され、対物レンズ９によって試料１０上で焦点を結ぶ。このとき、電子プローブ５は、試料１０に印加された減速電圧Ｖｒにより減速させられる。減速電圧Ｖｒは、高圧制御部７０９に制御される。
偏向器１１は、偏向制御部７０６に制御される。電子プローブ５は、偏向器１１により試料１０上を走査する。
二次電子検出器１３は、電子プローブ５の照射によって試料１０から発生した信号である二次電子１２を検出する。試料１０から発生した信号には、反射電子が含まれる。
制御電極１４は、対物レンズ９の付近に配置され、電極制御部７１０に制御されて、印加された制御電圧によって二次電子１２の軌道を制御する。制御電極１４は、必要に応じて、試料１０に印加される電圧よりも高い電圧が印加されて、二次電子検出器１３で検出される二次電子１２の量を増加させたり、試料１０に印加される電圧よりも低い電圧が印加されて、二次電子１２を試料１０へ戻したりして、試料１０の帯電量を制御する。
高さセンサ１５は、高さセンサ制御部７０８に制御され、試料１０の高さ方向の位置（ワーキングディスタンス）を測定する。
本実施例による荷電粒子線装置は、さらに、中央制御部８０１、手動操作部９００、操作画面部９０３、結果表示部９０２、及び画像処理部９０１を備える。
中央制御部８０１は、構成要素７０１－７１０と構成要素９００－９０３に接続されており、荷電粒子線装置を制御する。
手動操作部９００は、作業者が中央制御部８０１を介して荷電粒子線装置を操作するための入力部である。
操作画面部９０３は、作業者が荷電粒子線装置を操作するために必要な情報を表示する。例えば、操作画面部９０３は、光学条件のリストを表示する。
結果表示部９０２は、光学条件やラインプロファイル等の、本実施例による荷電粒子線装置が求めた情報を表示する。
画像処理部９０１は、電子線２の照射により試料１０から発生した信号から、試料１０の画像を得る。また、画像処理部９０１は、荷電粒子線装置が取得した画像に画像処理を行い、電子線２の試料１０への入射角を算出したり、ラインプロファイル等の試料１０の情報を取得したりする。
本実施例による荷電粒子線装置は、さらに、自己診断システム５０１を備える。自己診断システム５０１は、入力部６０１、データベース６０４、学習器６０５、出力部６０６、及び記憶部６０７を備える。
入力部６０１は、学習器６０５が必要な情報を入力する。例えば、入力部６０１は、光学条件（第１パラメータ）に関する値と、装置性能に関する値（第２パラメータ）と、装置構成についての情報（第３パラメータ）と、装置性能に関する値（第２パラメータ）の目標値（望ましい値）を入力する。
データベース６０４は、光学条件（第１パラメータ）、装置性能に関する値（第２パラメータ）、及び装置構成についての情報（第３パラメータ）について、学習器６０５の解析結果である推定値（解析値）と、荷電粒子線装置の計測結果（測定値）を格納する。データベース６０４は、これらのパラメータの複数の項目のそれぞれについて、複数の値を格納する。これらのパラメータの複数の値は、互いの対応が保たれて格納される。
学習器６０５は、データベース６０４に格納されたデータを用いて解析を行い、最適な光学条件の値を探索したり、装置の特徴（装置構成についての情報（第３パラメータ））を推定したりする。学習器６０５は、予め想定される装置構成についての情報（第３パラメータ）と様々な光学条件（第１パラメータ）を用いて解析を行い、装置性能に関する値（第２パラメータ）を求めることができる。
出力部６０６は、学習器６０５が探索した光学条件（第１パラメータ）と装置構成についての情報（第３パラメータ）を、中央制御部８０１と結果表示部９０２に出力する。
記憶部６０７は、主に、学習器６０５が推定したり探索したりして求めた光学条件（第１パラメータ）や装置構成についての情報（第３パラメータ）等の情報を記憶する。
データベース６０４と学習器６０５は、装置の内部に設けられたコンピュータ装置で構成してもよく、装置の外部に設けられケーブルやネットワークで装置に接続されたコンピュータ装置で構成してもよい。また、データベース６０４と学習器６０５をクラウド上に設けてもよい。
作業者が、操作画面部９０３に表示された光学条件のリストの中から検査に用いる光学条件を選び、それらの値を手動操作部９００を操作して中央制御部８０１に入力することで、荷電粒子線装置の制御値が定まる。荷電粒子線装置の制御値とは、対物レンズ９等の装置の構成要素を制御するためのパラメータの値で、例えば、加速電圧Ｖｏ、減速電圧Ｖｒ、プローブ電流Ｉｐ等の光学条件を含む。制御値が定まると、荷電粒子線装置は、試料１０を撮像して試料１０の画像を得ることができる。操作画面部９０３は、データベース６０４に格納された光学条件等の制御値を表示する。
以上のような荷電粒子線装置では、ウエハの種類やパターン形成工程に合わせて最適な光学条件を作業者が選ぶため、多くの光学条件をデータベース６０４に予め記憶させておく必要がある。しかし、マッチングを含めた最適な光学条件を求めるためには、装置構成についての情報（第３パラメータ）と装置の制御値をはじめ、装置構成と制御値の変化が装置に及ぼす影響も考慮して検討する必要があり、これらの検討にはパラメータの組み合わせ数が膨大であるため、長い時間がかかる。
このため、本実施例による荷電粒子線装置は、装置の特徴を考慮し、マッチングを含めた最適な光学条件を求めるために、自己診断システム５０１を備える。本実施例による荷電粒子線装置は、データベース６０４と、学習器６０５と、荷電粒子線装置が測定した結果を用いることで、マッチングを含めた最適な光学条件を探索することができる。
次に、本実施例による荷電粒子線装置において、装置の特徴を考慮した最適な光学条件を求める方法について説明する。本実施例による荷電粒子線装置は、以下の２つの工程を実施することにより、装置の特徴を考慮した最適な光学条件を探索する。
工程１は、製造時と組み立て時に生じる各装置の特徴（装置構成についての情報（第３パラメータ））の推定である。荷電粒子線装置は、製造時と組み立て時に装置間で構成に差異が生じており、装置構成についての情報（第３パラメータ）が装置間で異なる。工程１では、各装置の特徴である装置構成についての情報（第３パラメータ）を推定する。
工程２は、工程１で推定された装置構成についての情報（第３パラメータ）を基に、目標とする装置性能に関する値（第２パラメータ）を満たす光学条件（第１パラメータ）をデータベース６０４を用いて探索する。
データベース６０４には、装置に関する可能な限り多くの条件下での、光学条件（第１パラメータ）、装置性能に関する値（第２パラメータ）、及び装置構成についての情報（第３パラメータ）の解析結果と実験結果（計測結果）が格納されている。データベース６０４には、これらのパラメータの複数の項目のそれぞれについて、可能な限り広い範囲の値の解析結果と実験結果（測定結果）が、互いの対応が保たれて格納されている。
まず、工程１について説明する。工程１では、複数項目の、装置構成についての情報（第３パラメータ）を推定する。
図２Ａは、工程１の処理を示す図である。工程１は、荷電粒子線装置の構成部品ごとに実施する。図２Ａは、荷電粒子線装置の構成部品の一例として、対物レンズ９についての処理を主に示している。
Ｓ１１で、荷電粒子線装置は、装置に設定されている条件にて、レンズ制御部７０７で対物レンズ９に作用する電流値と電圧値（光学条件（第１パラメータ））を取得し、高さセンサ１５で試料１０の高さ方向の位置（ワーキングディスタンス）（装置構成についての情報（第３パラメータ））を取得する。
Ｓ１２で、Ｓ１１で取得した、対物レンズ９に作用する電流値と電圧値と試料１０の高さ方向の位置が、データベース６０４に入力される。データベース６０４には、想定される、各装置の性能に関する値（第２パラメータ）と構成についての情報（第３パラメータ）と、様々な光学条件（第１パラメータ）の下で行った解析結果が、予め格納されている。
図３は、工程１において、データベース６０４に入力される項目と、データベース６０４から出力される（探索される）項目の例を示す図である。
図４は、データベース６０４の構成の一例を示す図である。データベース６０４には、互いに対応する、光学条件（第１パラメータ）、装置性能に関する値（第２パラメータ）、及び装置構成についての情報（第３パラメータ）の値が、互いに対応付けられて格納されている。
図２Ａに戻って工程１の処理の説明を続ける。
Ｓ１３で、学習器６０５は、Ｓ１１で取得された試料１０の高さ方向の位置にオートフォーカスした際の対物レンズ９の電流値と電圧値（光学条件（第１パラメータ））が、Ｓ１１で取得された電流値と電圧値と等しいときの、対物レンズ９の高さ方向の位置（装置構成についての情報（第３パラメータ））を、データベース６０４の中から探索して求める。すなわち、学習器６０５は、装置構成についての情報（第３パラメータ）である対物レンズ９の高さ方向の位置を、光学条件（第１パラメータ）を用いて、データベース６０４の中から探索することで推定する。
Ｓ１４で、レンズ制御部７０７は、対物レンズ９に作用する電流値と電圧値（光学条件（第１パラメータ））を任意に変更する。
Ｓ１５で、装置は、対物レンズ９の電流値と電圧値が変更された後、収差量、ビーム径、角倍率、回転角、及び偏向感度等の装置性能に関する値（第２パラメータ）を測定して取得する。
Ｓ１６で、Ｓ１４で変更された対物レンズ９の電流値と電圧値（光学条件（第１パラメータ））と、Ｓ１５で測定された装置性能に関する値（第２パラメータ）が、データベース６０４に入力される。
Ｓ１７で、学習器６０５は、Ｓ１６で入力された光学条件（第１パラメータ）に対応する装置構成についての情報（第３パラメータ）を、データベース６０４の中から探索して求める。Ｓ１７では、学習器６０５は、対物レンズ９の傾き角、軸ずれ量、扁平率等の装置構成についての情報（第３パラメータ）を、光学条件（第１パラメータ）を用いて、データベース６０４の中から探索することで推定する。
Ｓ１８で、学習器６０５は、対物レンズ９について、推定した装置構成についての情報（第３パラメータ）を記憶部６０７に記憶させる。
学習器６０５は、第１収束レンズ３、第２収束レンズ８、及び偏向器１１等の荷電粒子線装置の構成部品についても、対物レンズ９についての手順と同様の手順で、装置構成についての情報（第３パラメータ）を推定し、記憶部６０７に記憶させる。すなわち、対物レンズ９以外の構成部品についても、作用する制御値（例えば、電流値と電圧値等の光学条件（第１パラメータ））が変更され、変更された制御値と測定された装置性能に関する値（第２パラメータ）がデータベース６０４に入力される。学習器６０５は、荷電粒子線装置の各構成部品について、装置構成についての情報（第３パラメータ）を推定し、推定した装置構成についての情報（第３パラメータ）を記憶部６０７に記憶させる。
次に、工程２について説明する。工程２では、工程１で推定され、記憶部６０７に記憶された装置構成についての情報（第３パラメータ）を用いて、複数項目の最適な光学条件（第１パラメータ）を探索する。
図２Ｂは、工程２の処理を示す図である。
Ｓ２１で、入力部６０１は、記憶部６０７に記憶されている、複数項目の、装置構成についての情報（第３パラメータ）を取得する。さらに、入力部６０１は、作業者が手動操作部９００を操作して入力した、複数項目の、装置性能に関する値（第２パラメータ）の目標値（望ましい値）を取得する。装置性能に関する値（第２パラメータ）の目標値には、マッチングの基準となる装置での値を用いてもよい。
Ｓ２２で、入力部６０１は、Ｓ２１で取得した、装置構成についての情報（第３パラメータ）と、装置性能に関する値（第２パラメータ）の目標値を、データベース６０４に入力する。
Ｓ２３で、学習器６０５は、入力部６０１がＳ２１で取得した装置性能に関する値（第２パラメータ）の目標値を満たす、複数項目の光学条件（第１パラメータ）を、データベース６０４の中から探索して求める。学習器６０５は、入力部６０１がＳ２１で取得した装置構成についての情報（第３パラメータ）の条件下で、入力部６０１が取得した装置性能に関する値（第２パラメータ）の目標値を与える光学条件（第１パラメータ）、またはこの装置性能に関する値（第２パラメータ）の目標値に最も近い値を与える光学条件（第１パラメータ）を、データベース６０４の中から探索する。
Ｓ２４で、出力部６０６は、Ｓ２３で学習器６０５がデータベース６０４を用いて探索した光学条件（第１パラメータ）を、結果表示部９０２に出力する。
Ｓ２５で、装置は、Ｓ２３で探索された光学条件（第１パラメータ）を装置の光学条件として設定し、収差量、偏向量、及び検出率等の装置性能に関する値（第２パラメータ）を測定する。
Ｓ２６で、学習器６０５は、測定した装置性能に関する値（第２パラメータ）が目標値を満たすか否かを判定する。測定した装置性能に関する値（第２パラメータ）が目標値を満たす場合はＳ２７に進み、目標値を満たさない場合はＳ２８に進む。
Ｓ２７で、学習器６０５は、測定した装置性能に関する値（第２パラメータ）が目標値を満たすので、Ｓ２３で探索された光学条件（第１パラメータ）を新しい光学条件として記憶部６０７に記憶させる。
Ｓ２８で、学習器６０５は、測定した装置性能に関する値（第２パラメータ）が目標値を満たさないので、この測定した装置性能に関する値（第２パラメータ）と、この装置性能に関する値（第２パラメータ）が得られたときの光学条件（第１パラメータ）を、互いに対応付けてデータベース６０４に格納する。そして、Ｓ２３に戻り、学習器６０５は、再び、入力部６０１がＳ２１で取得した装置性能に関する値（第２パラメータ）の目標値を満たす光学条件（第１パラメータ）を、データベース６０４の中から探索して求める。学習器６０５は、測定した装置性能に関する値（第２パラメータ）が目標値を満たすまで、探索を繰り返し行う。
Ｓ２８で、装置性能に関する値（第２パラメータ）と光学条件（第１パラメータ）をデータベース６０４に格納することで、学習器６０５がデータベース６０４を用いて光学条件（第１パラメータ）を探索する精度を向上させることができ、学習器６０５を学習させることができる。Ｓ２８は、必ずしも実行しなくてもよいが、学習器６０５が高精度で探索できるように実行するのが好ましい。
従来の荷電粒子線装置では、複数項目のパラメータ（装置構成についての情報（第３パラメータ）や光学条件（第１パラメータ））を１つずつ変えて、複数項目の装置性能に関する値（第２パラメータ）の目標値を満たす光学条件（第１パラメータ）を探索する。
本実施例による荷電粒子線装置では、データベース６０４に格納してある複数項目のパラメータ（装置構成についての情報（第３パラメータ）や光学条件（第１パラメータ））を同時に探索するので、装置の特徴を考慮した最適な光学条件（第１パラメータ）を短時間で効率良く求めることができる。
装置のマッチングでは、同一装置で、異なる光学条件下での計測誤差を低減させることもある。このためには、異なる光学条件下でも、電子線２の状態が同一であって、装置性能に関する値（第２パラメータ）が同一であるようにする必要がある。実施例２では、この一例として、装置性能に関する値（第２パラメータ）のうち、試料１０上に照射される電子線２の入射角を同一にする手順を説明する。電子線２の入射角を同じにするには、実施例１で説明した手順と、以下に説明する手順を用いる。
本実施例による荷電粒子線装置の基本構成は、図１に示した実施例１による荷電粒子線装置の構成と同じである。偏向制御部７０６は、偏向器１１を制御し、試料１０に照射される電子線２の入射角を制御する。
図５は、試料１０上に照射される電子線２の入射角を同一にする手順を示す図である。
図６は、本実施例において、データベース６０４に入力される項目と、データベース６０４から出力される（探索される）項目の例を示す図である。
図７は、本実施例において、データベース６０４の構成の一例を示す図である。データベース６０４には、互いに対応する、光学条件（第１パラメータ）、装置性能に関する値（第２パラメータ）、及び装置構成についての情報（第３パラメータ）の値が、互いに対応付けられて格納されている。
Ｓ５１で、作業者は、操作画面部９０３に表示された光学条件のリストの中から、マッチングの基準となる光学条件（以下、「基準光学条件」と称する）を選ぶ。
Ｓ５２で、荷電粒子線装置は、マッチングの対象とする荷電粒子線装置（以下、「マッチング対象機」と称する）において、基準光学条件での入射角、収差量、及び検出率等の装置性能に関する値（第２パラメータ）を計測して取得する。このとき、試料１０には、任意の試料を用いることができるが、特許文献２に記載されているようなピラミッド形状の多面体構造物が多数配列されたウエハを用いてもよい。
Ｓ５３で、作業者は、操作画面部９０３に表示された光学条件のリストの中から、マッチングの対象とする光学条件（第１パラメータ）を選ぶ。
Ｓ５４で、Ｓ５２で計測した、基準光学条件での装置性能に関する値（第２パラメータ）がデータベース６０４に入力される。また、実施例１に記載した工程１、２と同じ方法で求めた、マッチング対象機の装置構成についての情報（第３パラメータ）とマッチングの対象とする光学条件（Ｓ５３で選んだ光学条件）の値が、データベース６０４に入力される。
Ｓ５５で、学習器６０５は、Ｓ５４でデータベース６０４に入力された値を与える照射電圧と偏向器１１の電圧値と電流値（光学条件）を、データベース６０４の中から探索する。
Ｓ５６で、荷電粒子線装置は、Ｓ５５で探索された照射電圧、電圧値、及び電流値を光学条件として設定し、この光学条件での入射角、収差量、及び検出率等の装置性能に関する値（第２パラメータ）を計測する。
Ｓ５７で、Ｓ５６で計測された装置性能に関する値（第２パラメータ）を、Ｓ５２で計測された基準光学条件での装置性能に関する値（第２パラメータ）と比較する。Ｓ５６で計測された値が基準光学条件での値と一致する場合は、Ｓ５８に進み、一致しない場合はＳ５９に進む。
Ｓ５８で、学習器６０５は、Ｓ５６で計測された装置性能に関する値（第２パラメータ）が基準光学条件での装置性能に関する値（第２パラメータ）と一致するので、Ｓ５６で計測された装置性能に関する値を、マッチングの対象とする光学条件での装置性能に関する値として記憶部６０７に記憶させる。
Ｓ５９で、学習器６０５は、Ｓ５６で計測された装置性能に関する値（第２パラメータ）が基準光学条件での装置性能に関する値（第２パラメータ）と一致しないので、Ｓ５６で計測された装置性能に関する値をデータベース６０４に格納する。そして、Ｓ５５に戻り、学習器６０５は、再び探索を行う。学習器６０５は、Ｓ５６で計測された値が基準光学条件での値と一致するまで、探索を繰り返し行う。
以上の実施例では、異なる光学条件下でも電子線２の入射角を同一にする手順を説明した。本発明では、異なる光学条件下でも電子線２の状態を同一にするために、以上の説明と同様の手順で、他のパラメータを探索して求めることができる。
本実施例では、データベース６０４を、複数の荷電粒子線装置で使用する構成について説明する。複数の荷電粒子線装置の外部にデータベース６０４が設けられると、各装置でデータベース６０４を共有して使用でき、装置間のマッチングを容易に行うことができる。
図８は、複数の荷電粒子線装置の外部にデータベース６０４が設けられる構成のシステムの概要を示す図である。本実施例による荷電粒子線装置の基本構成は、データベース６０４を除き、図１に示した実施例１による荷電粒子線装置の構成と同じである。
図８には、荷電粒子線装置として、２台の装置Ａ（Ａ１とＡ２）と１台の装置Ｂを示している。装置Ａと装置Ｂは、互いに型が異なる荷電粒子線装置である。
データベース６０４は、標準データベース（ＤＢ）６０４Ａと複数の装置別データベース（ＤＢ）６０４Ｂの２種類を備える。標準データベース６０４Ａは、全ての装置Ａ１、装置Ａ２、及び装置Ｂに接続されている。装置別データベース６０４Ｂは、荷電粒子線装置の数だけ設けられ、装置Ａ１、装置Ａ２、及び装置Ｂのそれぞれに１つずつ接続されている。
装置Ａ１は、標準データベース６０４Ａと、装置Ａ１に接続されている装置別データベース６０４Ｂに対して、アクセスすることができる。装置Ａ２は、標準データベース６０４Ａと、装置Ａ２に接続されている装置別データベース６０４Ｂに対して、アクセスすることができる。装置Ｂは、標準データベース６０４Ａと、装置Ｂに接続されている装置別データベース６０４Ｂに対して、アクセスすることができる。
標準データベース６０４Ａは、それぞれの荷電粒子線装置の学習器６０５がそれぞれの荷電粒子線装置について行った解析結果を格納する。例えば、標準データベース６０４Ａには、装置Ａ１、装置Ａ２、及び装置Ｂのそれぞれについて、それぞれの学習器６０５が、様々な光学条件（第１パラメータ）の下で行った、装置性能に関する値（第２パラメータ）の解析結果が、光学条件とともに格納されている。
装置別データベース６０４Ｂは、接続されている荷電粒子線装置での計測結果を格納する。例えば、装置Ａ１に接続されている装置別データベース６０４Ｂには、装置Ａ１についての、光学条件（第１パラメータ）と装置性能に関する値（第２パラメータ）と装置構成についての情報（第３パラメータ）の計測結果が格納されている。
複数の装置間のマッチングを行うときには、マッチング対象の荷電粒子線装置は、標準データベース６０４Ａと自らが接続されている装置別データベース６０４Ｂとの間でデータをやり取りし、必要な情報（例えば、光学条件、装置性能に関する値、装置構成についての情報）を取得して、実施例１や実施例２で説明した手順に従ってマッチングを行う。
データベース６０４を本実施例のように構成すると、標準データベース６０４Ａに格納された解析結果を複数の装置で共有して使用することができる。このため、学習器６０５がより多くのデータを利用して学習することができるので、複数の装置に対して短時間で効率よくマッチングを行うことができる。
本実施例では、装置性能に関する値（第２パラメータ）であるラインプロファイルを用いたマッチングの手順について説明する。装置間のマッチングを行う方法の１つに、撮像された試料１０のラインプロファイルを用いてマッチングを行う方法がある。ラインプロファイルは、試料１０を撮像した画像から得られる情報である。以下では、このマッチング方法の手順について簡単に説明する。本実施例による荷電粒子線装置の基本構成は、図１に示した実施例１による荷電粒子線装置の構成と同じである。
図９は、マッチングの基準となるラインプロファイル５０の例と、マッチングの対象とするラインプロファイル５１の例を示す図である。マッチングの基準となるラインプロファイル５０は、マッチングの基準となる荷電粒子線装置で得られる、試料１０のラインプロファイルである。マッチングの対象とするラインプロファイル５１は、マッチングの対象とする荷電粒子線装置で得られる、試料１０のラインプロファイルである。
荷電粒子線装置では、ラインプロファイルの形状の違いが機差を生む要因の１つである。このため、マッチングの対象とするラインプロファイル５１の形状が、マッチングの基準となるラインプロファイル５０の形状と一致するような光学条件を探索する必要がある。
事前に解析または実験を行い、電子線２の照射電圧、加速電圧、減速電圧、及び電流値等の光学条件（第１パラメータ）を変化させて試料１０を撮像し、試料１０のラインプロファイルを取得する。データベース６０４は、取得したラインプロファイルを格納する。また、学習器６０５は、光学条件（第１パラメータ）の値が変化したときのラインプロファイルの変化を求め、これらの変化の関係もデータベース６０４に格納する。
作業者は、マッチングの基準となるラインプロファイル５０が得られた光学条件（第１パラメータ）と、マッチングの対象とするラインプロファイル５１が得られた光学条件（第１パラメータ）を、手動操作部９００を操作して装置に入力する。画像処理部９０１は、それぞれの光学条件でのラインプロファイルを取得する。
自己診断システム５０１では、取得されたラインプロファイルと、マッチングの対象とするラインプロファイル５１が得られたときの光学条件（第１パラメータ）と装置構成についての情報（第３パラメータ）がデータベース６０４に入力される。学習器６０５は、ラインプロファイル５１がマッチングの基準となるラインプロファイル５０の形状と一致するような光学条件（第１パラメータ）を、データベース６０４の中から探索する。結果表示部９０２は、探索した光学条件と、探索した光学条件で得られたラインプロファイルと、ラインプロファイル５０を表示する。
作業者は、結果表示部９０２が表示した光学条件（第１パラメータ）を装置に入力し、試料１０を再び撮像する。画像処理部９０１は、この光学条件での試料１０のラインプロファイルを取得する。結果表示部９０２は、このラインプロファイルとラインプロファイル５０を表示する。作業者は、結果表示部９０２が表示した、このラインプロファイルとラインプロファイル５０を比較する。
これらのラインプロファイルが互いに一致する場合は、学習器６０５は、結果表示部９０２が表示した光学条件（第１パラメータ）を新しい光学条件として記憶部６０７に記憶させる。
これらのラインプロファイルが互いに一致しない場合は、結果表示部９０２が表示した光学条件でのラインプロファイルをデータベース６０４に格納する。学習器６０５は、ラインプロファイル５１がマッチングの基準となるラインプロファイル５０の形状と一致するような光学条件（第１パラメータ）を再び探索する。
本実施例では、データベース６０４がラインプロファイル（ラインプロファイルを構成する情報）を格納し、試料１０を撮像した画像から得られたラインプロファイルを用いて、マッチングを行う。マッチングにより、ラインプロファイルが互いに一致するような光学条件（第１パラメータ）を求める。
なお、本発明では、ラインプロファイル以外の、試料１０を撮像した画像から得られる情報を用いてマッチングを行うこともできる。
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、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、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様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可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。
１…電子銃、２…電子線、３…第１収束レンズ、４…絞り、５…電子プローブ、６…ブランカ、７…ファラデーカップ、８…第２収束レンズ、９…対物レンズ、１０…試料、１１…偏向器、１２…二次電子、１３…二次電子検出器、１４…制御電極、１５…高さセンサ、５０…マッチングの基準となるラインプロファイル、５１…マッチングの対象とするラインプロファイル、１０１…電子源、１０２…引き出し電極、１０３…加速電極、５０１…自己診断システム、６０１…入力部、６０４…データベース、６０４Ａ…標準データベース、６０４Ｂ…装置別データベース、６０５…学習器、６０６…出力部、６０７…記憶部、７０１…電子銃制御部、７０２…レンズ制御部、７０３…ブランカ制御部、７０４…電流測定部、７０５…レンズ制御部、７０６…偏向制御部、７０７…レンズ制御部、７０８…高さセンサ制御部、７０９…高圧制御部、７１０…電極制御部、８０１…中央制御部、９００…手動操作部、９０１…画像処理部、９０２…結果表示部、９０３…操作画面部、Ｉｐ…プローブ電流、Ｖｏ…加速電圧、Ｖｒ…減速電圧。

Claims (6)

  1. 電子線を試料に照射する電子銃と、
    前記電子線により前記試料から発生した信号から前記試料の画像を得る画像処理部と、
    光学条件である第１パラメータと、装置性能に関する値である第２パラメータと、装置構成についての情報である第３パラメータについて、互いの対応を保って、複数の解析値と測定値を格納するデータベースと、
    前記第２パラメータの目標値を満たす前記第１パラメータを、前記データベースの中から探索して求める学習器と、
    を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
  2. 前記学習器は、
    前記第３パラメータを、前記第１パラメータを用いて、前記データベースの中から探索して求め、
    前記データベースの中から探索して求めた前記第３パラメータの条件下で、前記第２パラメータの目標値を満たす前記第１パラメータを、前記データベースの中から探索して求める、
    請求項１に記載の荷電粒子線装置。
  3. 前記学習器は、前記データベースの中から探索して求めた前記第１パラメータを用いて前記荷電粒子線装置が測定した前記第２パラメータが、前記目標値を満たさない場合は、この測定した前記第２パラメータとこの求めた前記第１パラメータを、互いに対応付けて前記データベースに格納する、
    請求項１に記載の荷電粒子線装置。
  4. 前記データベースは、複数の前記荷電粒子線装置に接続された標準データベースを備え、
    前記標準データベースは、それぞれの前記荷電粒子線装置の前記学習器がそれぞれの前記荷電粒子線装置について行った解析結果を格納する、
    請求項１に記載の荷電粒子線装置。
  5. 前記データベースは、前記荷電粒子線装置の外部に設けられている、
    請求項１に記載の荷電粒子線装置。
  6. 前記データベースに格納された前記第１パラメータを表示する操作画面部を備える、
    請求項１に記載の荷電粒子線装置。
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