KR102155621B1 - 하전입자선 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 빔 주사에 의해 얻어지는 신호에 의거하여 초점 조정과 측정이나 검사를 행할 때의 빔 주사의 효율화가 가능한 하전입자선 장치의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 하전입자 빔을 시료 상에 집속하는 렌즈를 구비한 하전입자선 장치로서, 렌즈에 의한 서로 다른 집속 조건에서 얻어지는 복수의 화상의 초점 평가값을 산출하고, 집속 조건이 서로 다른 빔의 조사에 의해 얻어지며, 또한 소정의 조건을 만족시키는 화상에 대해서, 상기 초점 평가값에 따른 처리를 실시하고, 당해 초점 평가값에 따른 처리가 실시된 처리 화상을 적산해서 적산 화상을 생성하는 하전입자선 장치를 제안한다.

Description

하전입자선 장치{CHARGED PARTICLE RAY APPARATUS}

본 개시는 하전입자선 장치에 관한 것이며, 특히 자동초점조절(오토포커스) 기능을 구비한 하전입자선 장치에 관한 것이다.

반도체 프로세스 공정 관리에 사용되는 장치의 하나에, 전자빔을 웨이퍼면 상에 주사시켜서 패턴의 치수를 측정하는 주사형 전자현미경(Scanning Electron Microscope : SEM)이 있다. 현재, 미세 패턴을 정밀도 좋게 측정할 수 있다는 관점으로부터 치수 관리에 이용되고 있다. 한편, 요즘, 반도체 디바이스를 측정, 검사하는 주사전자현미경에는 가일층의 고스루풋화가 요구되고 있다. 특허문헌 1에는, 시야 전체가 아니라, 협(狹)영역에서 초점 평가를 행함으로써, 측정 대상이 되는 패턴에 적합한 초점 조정 조건을, 적은 초점 평가용 화상 취득에 의거하여 찾아내는 방법이 설명되어 있다. 특허문헌 1에 개시된 방법에 의하면, 취득 화상이 적은 만큼, 고스루풋화를 기대할 수 있다.

일본국 특개 2002-244029호 공보

특허문헌 1에 개시된 방법뿐만 아니라, 지금까지의 주사전자현미경을 사용한 패턴 계측 장치는, 초점 평가를 행하기 위해서 복수의 화상을 취득함과 동시에, 복수의 화상의 평가에 의거하여 적정한 초점 위치를 찾아낸 후, 측정이나 검사를 위한 빔 주사를 행하고 있다. 즉, 초점 조정을 위한 빔 주사와, 측정이나 검사를 위한 빔 주사의 적어도 2회의 빔 주사가 필요하다. 발명자들은, 이 빔 주사의 효율화를 행함으로써, 측정이나 검사에 요하는 시간을 억제하는 것을 새롭게 상기(想起)하였다.

이하에, 빔 주사에 의해 얻어지는 신호에 의거하여 초점 조정과 측정이나 검사를 행할 때의 빔 주사의 효율화를 목적으로 하는 하전입자선 장치를 제안한다.

상기 목적을 달성하기 위한 일 태양으로서, 하전입자원으로부터 방출된 하전입자 빔을 시료 상에 집속(集束)하는 렌즈를 구비한 하전입자선 장치로서, 상기 렌즈를 제어하는 제어 장치를 구비하며, 당해 제어 장치는, 상기 렌즈에 의한 서로 다른 집속 조건에서 얻어지는 복수의 화상의 초점 평가값을 산출하고, 집속 조건이 서로 다른 빔의 조사에 의해 얻어지며, 또한 소정의 조건을 만족시키는 화상에 대해서, 상기 초점 평가값에 따른 처리를 실시하고, 당해 초점 평가값에 따른 처리가 실시된 처리 화상을 적산(積算)해서 적산 화상을 생성하는 하전입자선 장치를 제안한다.

상기 구성에 의하면, 초점 상태를 평가하기 위한 화상으로부터, 측정이나 검사에 사용할 화상을 생성할 수 있으므로, 측정이나 검사에 요하는 빔 주사수를 절감할 수 있으며, 결과적으로 측정이나 검사의 고속화를 실현하는 것이 가능해진다.

도 1은 주사전자현미경의 개요를 나타내는 도면.
도 2는 자동초점조정을 행했을 때의 빔의 프로브 지름, 초점 위치, 및 초점 평가값(F)의 관계를 나타내는 도면.
도 3은 고속 가중 화상 적산 처리 공정을 나타내는 플로우차트.
도 4는 고정밀도 가중 화상 적산 처리 공정을 나타내는 플로우차트.
도 5는 초점 평가용 화상으로부터 측장용 화상을 생성하는 공정을 나타내는 플로우차트.
도 6은 초점 평가값과 렌즈 조건의 관계를 나타내는 도면.

이하에 설명하는 실시예에서는, 자동초점조정 기능을 구비한 하전입자선 장치를 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 하전입자선 장치는, 컴퓨터 프로세서와, 비일시적인 컴퓨터 가독 매체를 구비한 제어 장치에 의해 제어된다. 비일시적인 컴퓨터 가독 매체는, 컴퓨터 프로세서에 의해 실행되면, 시스템 컨트롤러에 소정의 처리를 실행시키는 컴퓨터 명령으로 부호화되어, 후술하는 바와 같은 처리 공정에 따라, 하전입자선 장치를 제어한다.

하전입자선 장치에 탑재된 초점자동조정 기능은, 통상, 측장 대상 패턴에 빔을 조사함으로써 얻어지는 화상을 이용하여, 합초(合焦) 상태(초점 평가값)를 평가한다. 이 초점 평가값의 산출을 서로 다른 초점 위치에서 얻어지는 화상에 대해서 행함으로써, 초점 위치(렌즈 조건)에 대한 초점 평가값의 변화를 모니터하여, 초점 평가값이 가장 커지는 렌즈 조건을 구한다. 이렇게 해서 구해진 조건이 되도록 새로이 렌즈를 조정한 후에, 측장 대상 패턴에 빔을 조사함으로써, 측장용의 화상을 취득한다. 이러한 공정을 거쳐, 측장을 행함으로써, 초점이 적정하게 설정된 화상을 사용한 측장을 행할 수 있지만, 초점 평가값을 구하기 위한 빔 주사와, 측장용 화상을 취득하기 위한 빔 주사의 적어도 2회의 빔 주사가 필요하다.

상기와 같은 상황의 고찰 결과, 발명자들은 측정이나 검사에 사용하는 화상 취득 시간을 단축함으로써, 측정이나 검사에 요하는 시간을 억제할 수 있다는 생각에 이르렀다.

이하에, 측정이나 검사에 사용하는 화상의 취득 시간을 억제하는 것에 의한 스루풋의 고속화를 실현하는 하전입자선 장치를, 도면을 사용하여 설명한다. 또한 고정밀도화를 실현할 수 있는 하전입자선 장치에 관해서도 아울러 설명한다.

이하에 설명하는 실시예에서는 주로, 하전입자원으로부터 방출된 하전입자 빔을 시료 상에 집속시키는 렌즈를 구비한 하전입자선 장치에 있어서, 상기 렌즈의 조건을 단계적으로 변화시켜, 합초 조건을 판정할 수 있는 제어 장치와, 상기 하전입자 빔을 시료 상에 조사함으로써 얻어지는 화상 신호를 검출하는 검출기를 구비하며, 상기 화상 신호를 기초로 화상을 생성하고, 상기 생성한 화상의 초점 평가값을 산출하고, 상기 초점 평가값에 의거한 가중 화상을 생성하고, 상기 가중된 화상을 적산해서 적산 화상을 생성하여, 측장하는 화상 처리기를 구비한 하전입자선 장치를 제안한다.

상기 구성에 의하면, 하전입자선 장치를 사용한 측장이나 검사의 고속화 및, 고정밀도화를 실현할 수 있다.

이하에, 하전입자선 장치의 일 태양인 주사전자현미경에 관한 실시예를 설명하지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 다른 하전입자선 장치인 집속이온빔(Focused Ion Beam : FIB) 장치, 주사투과전자현미경(Scanning Transmission Electron Microscope : STEM)에의 적용도 가능하다. 또한 광을 조사해서 얻어지는 신호로부터 화상을 생성하는 광학식 장치에도 적용이 가능하다. 즉, 취득한 화상으로부터 초점 조정을 행하는 장치 전반에 적응이 가능하다.

도 1은 주사전자현미경의 구성 개략도이다. 101은 주사전자현미경의 경체(鏡體)부이며, 전자총(102)으로부터 방출된 전자선(전자빔)(103)은 도면에 나타나 있지 않은 전자렌즈에 의해 수속(收束)되며, 또한 대물렌즈(104)에 의해, 시료면 상(105)에 집속되어 조사된다. 빔의 조사에 의해 시료에서 발생한 화상 신호(106)(2차 전자나 후방 산란 전자)는 검출기(107)에서 검출되어, 증폭기(108)에서 증폭된다. 증폭된 화상 신호는 제어 장치(113) 내의 화상 처리 프로세서(109)에서 아날로그/디지털 변환되어, 주사 신호와 동기시켜 프레임 메모리 내에 기억시킴으로써, 디지털 화상이 생성된다. 상기 디지털 화상을 생성할 때, 화상 처리 프로세서 내에서 화상 처리·화상 평가를 행한다. 110은 화상 프로세서에서 생성된 디지털 화상을 표시하는 표시 장치이다.

자동초점조정은, 대물렌즈(104)를 사용하여 행한다. 또한 자동초점조정은, 시료에 음전압을 인가함으로써 형성되는 정전렌즈를 사용하여 행해도 되며, 본 실시예에서는, 리타딩 전압의 인가가 가능한 스테이지(112)를 채용하고 있다. 정전렌즈를 사용한 초점 조정(리타딩 포커스)은, 전자렌즈를 사용한 초점 조정과 비교해서 상대적으로 초점 위치의 미세 조정이 가능하다. 본 실시예에서는, 대물렌즈(104)에 공급하는 여자 전류, 또는 스테이지(112)에의 인가 전압 중의 적어도 한쪽을 제어 유닛(111)에 의해 제어함으로써, 초점 위치를 단계적으로 변화시켜 자동초점조정을 실행한다.

자동초점조정 시의 전자빔의 빔 지름, 초점 위치, 및 초점 평가값(F)의 관계를 도 2에 나타낸다. 전자빔(103)은 대물렌즈(104)에 의해서 수속되어, 임의의 위치에서 초점을 맺는다. 이 초점의 위치가 시료 표면보다 안에 있으면, 표면 상의 빔 스폿 지름은 넓어진다(언더포커스). 언더포커스의 상태로부터 초점이 표면에 접근할수록, 스폿 지름이 작아져, 표면 상에서는 스폿 지름은 최소가 되어, 합초점(合焦点)의 화상을 취득할 수 있다(저스트포커스). 초점 위치가 시료 표면보다 위에 있을 경우, 렌즈 조건이 지나치게 강한 소위 오버포커스의 상태가 된다.

초점 위치가 합초점에서 벗어나, 스폿 지름이 넓어질수록, 그 때의 화상의 초점 평가값은 낮으며, 스폿 지름이 작을 때에 촬상한 화상은 초점 평가값이 높아진다. 자동초점조정은, 초점 위치를 옮기면서 화상을 취득하고, 화상의 초점 평가값이 최고가 되는 초점 위치와 그 때의 대물렌즈 여자 전류값(또는 스테이지에의 인가 전압)을 결정하고 있다.

도 3은 제어 유닛(111)에 의한 자동초점조정중에 생성한 화상을 이용하여 측장하는 방법을 구체적으로 설명한다. 우선, 조건으로서 자동초점조정을 행하는 장소는 측장하는 패턴의 장소로 설정하고, 배율도 측장 시의 것으로 지정되어 있는 상태로 한다. 제어 유닛(111)은 대물렌즈(104)를 통과하는 전자빔의 초점 위치를 소정의 스텝폭마다 옮김 초점 평가 화상을 촬영한다. 초점 위치를 옮겨서 촬영된 화상 모두의 초점 평가값(Fi)을 산출하고, 최고 초점 평가값(F0)을 나타내는 합초 화상(G0)을 결정한다. 최고 초점 평가값의 어느 일정한 비율(X%) 이상의 평가값을 가지는 화상에 대하여, 각각의 평가값 비율(Pi)만큼의 가중을 하여, 화상(Gi')을 생성한다. 이 평가 비율(Pi)은 이하의 식을 이용하여, 산출한다.

Pi=Fi÷(ΣF0+F1+···+Fi) ····식(1)

도 3의 우측에 예시하는 바와 같이, X% 이상(연산에 의해 구해지는 임계값 이상)의 평가값을 가지는 화상이 3개일 경우, 각각의 평가 비율(Pi)은,

P0=F0÷(F0+F1+F2) ····식(2)

P1=F1÷(F0+F1+F2) ····식(3)

P2=F2÷(F0+F1+F2) ····식(4)

가 된다.

다음으로, 가중된 화상(Gi') 모두를 적산시켜, 적산 화상(Gf)을 생성한다. 이에 따라, 합초 화상만으로는 S/N이 부족하게 되어, 측장 시의 패턴 인식 에러를 회피할 수 있다. 적산 화상(Gf)에 대하여, 패턴 인식하고, 인식된 패턴을 측장한다.

이상과 같이, 초점 위치는 서로 다르지만, 소정의 조건을 만족시키는(예를 들면 초점 평가값이 X% 이상) 복수의 화상에 대해서, 초점 평가값에 따른 처리(예를 들면 초점 평가값에 따른 가중)를 실시한 후에 적산을 행함으로써, 초점 평가에 사용한 화상을 측장에도 사용할 수 있다. 초점 평가에 사용한 화상을 측장에도 사용함으로써, 빔 조사 공정의 효율화를 실현할 수 있으며, 결과적으로 측정, 검사에 요하는 처리 시간을 억제하는 것이 가능해진다.

또, 초점 평가값은, 예를 들면 화상의 첨예도를 나타내는 지표값이며, 첨예도가 높을수록 초점 평가값이 높아진다. 화상 처리 프로세서(109)는, 각 초점 위치(렌즈 조건)에 있어서의 초점 평가값을 산출하고, 도 2에 예시하는 바와 같은 초점 평가값과 초점 위치의 관계 정보를 생성함으로써, 초점 평가값이 최대가 되도록 하는 초점 위치를 구한다.

또한, 고정밀도한 계측을 하기 위해서, 가중 적산 방법의 응용예에 대해 설명한다. 측장 화상은, 자동초점조정에서 얻어진 초점 위치(대물렌즈의 여자 전류값, 및 스테이지에의 인가 전압)에 맞춰서 촬상된다. 그러나, 이 초점 위치를 항상 재현할 수 있는 것은 아니며, 편차가 발생해버릴 경우가 있다. 환언하면, 초점자동조정 기능은 매회 동일한 초점 위치를 재현하는 것은 어려우며, 합초점 위치로부터 벗어나버릴 경우가 있다. 즉, 초점자동조정에 의해 맞춰진 초점 위치가 진정한 합초 위치가 아닐 가능성도 있다. 따라서, 측장의 정밀도를 높이기 위해서는, 재현 좋게 합초 위치에서 화상을 취득해 측장하는 것이 바람직하다. 그래서, 고정밀도 계측을 실현하기 위해서, 초점 위치를 시프트하면서 촬상한 복수의 화상을 이용하여 화상을 생성함으로써, 단일의 초점 위치에서 화상을 취득하는 것에 의한, 서로 다른 측정 처리간의 초점 위치의 편차를 억제할 수 있다. 그래서, 고정밀도 측장을 유지하기 위해서, 가중 적산 방법의 응용을 제안한다.

도 4는 고정밀도 측장을 가능하게 하는 가중 화상 적산 처리를 설명하는 플로우차트와 그 일 실시예이다. 우선, 자동초점조정을 실시해 최고 초점 평가값(F0)을 구한다. 그 최고 초점 평가값(F0)을 기준으로 하여, 촬상 시의 초점 옮김 폭을 설정한다. 이 옮김 폭은, 초점 위치의 편차를 고려해서 적절한 값을 설정하는 것으로 한다. 그 옮김 폭을 필요한 적산 프레임 매수만큼으로 분할하고, 각각의 초점 위치(렌즈 조건)에서 측장 화상을 1프레임으로 촬상한다. 필요한 프레임 수나 옮김 폭(렌즈의 조정 범위)은, 예를 들면 도면에 도시하지 않은 입력 장치 등으로부터 미리 입력해 두고, 거기로부터 분할 폭(분할 수)을 미리 구해 두도록 해도 된다.

각각 취득한 화상의 초점 평가값(Fi)을 구한다. 그 평가값을 기초로, 평가값 비율(Pi)을, 식(1)을 사용하여 산출하고, 각각의 화상에 Pi만큼의 가중을 하여, 가중된 화상(Gi')을 생성한다. 마지막으로, 생성된 화상(Gi')을 적산하고 적산 화상(Gf)을 이용하여 패턴 인식, 측장을 한다.

이상과 같이, 초점 위치는 서로 다르지만, 소정의 조건을 만족시키는(예를 들면 최고 초점 평가값을 중심으로 한 렌즈 조건의 소정의 진폭 내의 렌즈 조건에 의해 취득되어 있는) 복수의 화상에 대해서, 초점 평가값에 따른 처리(예를 들면 초점 평가값에 따른 가중)를 실시한 후에 적산을 행함으로써, 최고 초점 위치가 벗어났더라도, 초점 위치를 시프트하여 취득한 화상의 초점이 맞게 되어, 합초 화상의 비중을 높임으로써, 보다 고정밀도한 측장이 가능해진다.

다음으로, 적산 화상을 생성하기 위한 프레임 수가 미리 결정되어 있을 경우에, 그 프레임 수만큼의 주사를 행하면서, 화상 취득 처리를 효율화하는 다른 예를 설명한다. 화상 적산은 복수회(복수 프레임)의 주사에 의해 얻어진 화상을 적산(가산 평균)함으로써, S/N을 향상시키기 위한 기술이다. 적산 횟수가 늘어날수록, S/N은 향상되지만, 처리 시간이 증대하고, 시료 대전도 커지기 때문에, 이들 영향을 억제하면서, 고정밀도 측정을 행하기 위해서는 적절한 프레임 수를 설정할 필요가 있다. 또한, 반도체 디바이스의 프로세스 조건의 변동을 모니터하기 위해서, 다수의 반도체 웨이퍼의 특정한 패턴을 정점(定点) 관측할 경우, 측정마다 장치 조건이 바뀌어버리면, 프로세스 변동을 적정하게 평가할 수 없어지는 것이 생각되기 때문에, 프레임 수 등의 조건은 항상 고정해 두는 것이 바람직하다.

그래서, 이하에 소정의 프레임 수(이하의 설명에서는 4매)의 화상을 취득할 경우에, 화상 취득 처리의 효율화를 실현하는 예를, 도 5를 사용하여 설명한다. 제어 유닛(111)은, 도 5에 예시하는 바와 같은 공정에 따라, 주사전자현미경의 각 구성요소를 제어한다.

우선, 대물렌즈(104)를 초기 조건으로 설정한다(S501). 초기 조건이란 예를 들면 도시하지 않은 Z센서(웨이퍼 표면의 높이 계측 장치)를 사용한 웨이퍼의 높이 계측에 의거하여 설정되는 렌즈 조건이며, 초점 위치가 대체로 언더포커스 기미가 있는 위치에 초점 위치가 위치 부여되도록, 렌즈에 공급하는 제어 신호(여자 전류 등)를 제어한다. 다음으로 이 상태에서 빔 주사를 행하여, 화상을 생성한다(S502, 503). 생성된 화상은, 이후의 가중 처리, 및 적산 처리를 행하기 위해서 프레임 메모리에 기억된다.

다음으로, 생성된 화상에 대해서 첨예도 평가 등을 행함으로써, 초점 평가값을 산출한다(S504). 여기서 얻어진 초점 평가값을 도 6에 예시하는 바와 같은 초점 평가값과 렌즈 조건의 관계를 나타내는 그래프에 플로트(점(601))한다. S501에서 S505까지의 처리를, 렌즈 조건을 소정값씩 변화시키면서 행함으로써, 점(602)(피크)을 추출한다. 초점 평가값이 피크를 맞이했는지의 여부는, 초점 평가값이 하강을 시작한 후가 아니면 알 수 없으므로, 본 실시예의 경우, 가상 피크점으로부터 연속해서 2회, 가상 피크점보다 초점 평가값이 하회했던 점이 나타났을 때(예를 들면 점(603)이 나타났을 때), 가상 피크로서 정의하였다. 점(602)이 진정한 피크인 것으로 결정하고, 다음 공정으로 진행된다.

화상 처리 프로세서(109)는, 피크(602)의 초점 평가값 F0에 X(X는 1보다 작은 수)를 승산(乘算)함으로써, 화상 취득 허용 초점 범위 ΔF의 하한값(임계값) Fth를 구한다(S506). 여기서, ΔF의 범위 내에서 소정 프레임 수만큼의 화상 신호를 취득할 수 있는지의 여부를 판단하여, 취득할 수 있을 경우에는, 스텝 507로 진행되고, 취득할 수 없을 경우에는, 스텝 511로 진행된다. 본 예의 경우, 필요 프레임 수가 4로 설정되어, ΔF 내에는 602∼605의 4개의 점이 존재하기 때문에, 필요한 화상을 취득할 수 있는 것으로 하여, 화상 생성 스텝으로 이행한다.

한편, 필요 프레임 수 n으로 설정했음에도 불구하고, ΔF에 포함되는 점이 n 미만일 경우에는, 예를 들면 점(602)에 대응하는 렌즈 조건이 되도록 렌즈 조건을 설정하여, 빔 주사, 화상 생성을 행함으로써, 필요한 n매의 프레임 수의 신호를 취득한다(S511∼513). 또, ΔF 내에 n보다 많은 점이 포함되어 있을 경우에는, 그 중에서 초점 평가값이 높은 n매의 프레임을 선택해서 후술하는 화상 적산을 행하도록 해도 된다.

이렇게 리얼타임으로 취득 완료한 프레임 수와 필요수의 비교 판단에 의거하여, 초점 평가를 위한 화상 취득 공정을 종료시키도록 하는 처리를 행함으로써, 화상 취득 처리를 필요 최소한으로 할 수 있으며(도 6의 점선 부분에의 초점 조정 필요가 없음), 결과적으로 측정, 검사 장치의 스루풋을 향상시킬 수 있다.

화상 처리 프로세서(109)는, 이렇게 해서 얻어진 n 프레임만큼의 신호를, 도 3에 예시한 바와 같은 가중 연산(S507)을 행한 후에 적산해서 적산 화상을 생성한다(S508). 이렇게 해서 초점 평가를 위해 취득된 신호로부터 계측, 검사에 사용하기 위한 화상을 생성하고, 당해 화상으로부터 휘도 프로파일을 형성하고, 당해 휘도 프로파일을 이용하여 적산 화상에 포함되는 패턴의 측장을 실행한다(S509, 510). 휘도 프로파일은 화상의 일차원 방향의 휘도 변화를 나타내는 파형 신호이며, 당해 파형 신호의 고휘도 부분(피크)간의 치수를 측정함으로써, 패턴 폭의 치수 측정을 실행한다.

이상과 같이, 측정 처리의 화상 취득이나, 초점 평가를 위한 화상 취득의 효율화를 행함으로써, 초점 조정을 포함한 측정, 검사 처리의 처리 시간을 억제할 수 있으며, 결과적으로 장치의 고스루풋화를 실현하는 것이 가능해진다.

101…주사형 전자현미경의 경체부, 102…전자총, 103…전자선, 104…대물렌즈, 105…시료, 106…화상 신호, 107…검출기, 108…증폭기, 109…화상 처리 프로세서, 110…표시 장치, 111…제어 유닛, 112…스테이지, 113…제어 장치

Claims (11)

1. 하전입자원으로부터 방출된 하전입자 빔을 시료 상에 집속(集束)하는 렌즈를 구비한 하전입자선 장치에 있어서,
   상기 렌즈를 제어하는 제어 장치를 구비하며, 당해 제어 장치는, 상기 렌즈에 의한 서로 다른 집속 조건에서 얻어지는 복수의 화상의 초점 평가값을 산출하고,
   당해 산출한 복수의 초점 평가값으로부터 초점 평가값의 최대값을 구하고,
   당해 최대값을 나타내는 렌즈 조건을 기준으로 한 소정 범위에 대하여 미리 설정된 필요 프레임 수로 분할하고,
   당해 분할 범위에 대응하는 렌즈 조건의 설정에 기초하여 복수의 1 프레임 화상을 촬상하고,
   당해 복수의 1 프레임 화상에 대해서 초점 평가값을 산출하고,
   상기 복수의 1 프레임 화상에 대해서, 상기 초점 평가값에 따른 가중을 행하고,
   당해 초점 평가값에 따른 가중을 행한 화상을 적산(積算)해서 적산 화상을 생성하고,
   당해 적산 화상에 포함되는 패턴의 치수를 측정하는 것을 특징으로 하는 하전입자선 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 소정 범위는, 화상을 취득했을 때의 초점 평가값이 소정의 임계값 이상이 되는 범위인 것을 특징으로 하는 하전입자선 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제어 장치는, 상기 서로 다른 집속 조건에서 얻어지는 복수의 화상의 초점 평가값의 산출에 의거하여 초점 평가값의 최대값을 구하고, 당해 최대값에 소정의 계수를 승산(乘算)함으로써, 상기 임계값을 산출하는 것을 특징으로 하는 하전입자선 장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 하전입자원으로부터 방출된 하전입자 빔을 시료 상에 집속시키는 렌즈를 구비한 하전입자선 장치에 있어서,
   상기 렌즈의 조건을 단계적으로 변화시키고, 초점이 맞는(合焦) 조건을 판정할 수 있는 제어 장치와, 상기 하전입자 빔을 시료 상에 조사함으로써 얻어지는 하전입자를 검출하는 검출기를 구비하며,
   상기 제어 장치는,
   상기 검출기로 검출된 화상 신호를 기초로, 상기 렌즈의 조건을 단계적으로 변화시킨 때의 각 조건에 있어서의 1 프레임 화상을 생성하고,
   상기 생성한 1 프레임 화상의 초점 평가값을 산출하고,
   당해 산출한 복수의 초점 평가값으로부터 초점 평가값의 최대값을 구하고,
   당해 최대값을 나타내는 렌즈 조건을 기준으로 한 소정 범위에 대하여 미리 설정된 필요 프레임 수로 분할하고,
   당해 분할 범위에 대응하는 렌즈 조건의 설정에 기초하여 얻어지는 1 프레임 화상에 대하여, 상기 초점 평가값에 따른 가중을 행한 가중 화상을 생성하고,
   상기 가중 화상을 적산해서 적산 화상을 생성하여,
   당해 적산 화상에 포함되는 패턴의 치수를 측정하는 것을 특징으로 하는 하전입자선 장치.
8. 하전입자원으로부터 방출된 하전입자 빔을 시료 상에 집속시키는 렌즈를 구비한 하전입자선 장치에 있어서,
   상기 렌즈의 조건을 단계적으로 변화시키고, 초점이 맞는 합초(合焦) 렌즈 조건을 판정할 수 있는 제어 장치와, 상기 하전입자 빔을 시료 상에 조사함으로써 얻어지는 하전입자를 검출하는 검출기를 구비하며,
   상기 제어 장치는,
   상기 검출기로 검출된 화상 신호를 기초로 1 프레임 화상을 생성하고,
   상기 생성한 1 프레임 화상의 초점 평가값을 산출하고,
   상기 초점 평가값으로부터 상기 합초 렌즈 조건을 판정하고,
   상기 합초 렌즈 조건을 기준으로 한 소정 범위에 대하여 미리 설정된 필요 프레임 수로 분할하고,
   당해 분할 범위에 대응하는 렌즈 조건의 설정에 기초하여 얻어지는 1 프레임 화상에 대하여, 상기 초점 평가값에 따른 가중을 행하고,
   당해 초점 평가값에 따른 가중을 행한 처리 화상을 적산해서 적산 화상을 생성하여,
   당해 적산 화상에 포함되는 패턴의 치수를 측정하는 것을 특징으로 하는 하전입자선 장치.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 제어 장치는, 상기 최대값을 구한 후에, 상기 렌즈의 조건을 단계적으로 변화시키는 공정을 종료하는 것을 특징으로 하는 하전입자선 장치.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 합초 렌즈 조건을 판정한 후에, 상기 렌즈의 조건을 단계적으로 변화시키는 공정을 종료하는 것을 특징으로 하는 하전입자선 장치.
11. 하전입자원으로부터 방출된 하전입자 빔을 시료 상에 집속(集束)하는 렌즈를 구비한 하전입자선 장치에 있어서,
    상기 렌즈를 제어하는 제어 장치를 구비하며, 당해 제어 장치는, 상기 렌즈에 의한 서로 다른 집속 조건에서 얻어지는 복수의 1 프레임 화상의 초점 평가값을 산출하고,
    당해 산출한 복수의 초점 평가값으로부터 초점 평가값의 최대값을 구하고,
    상기 초점 평가값의 최대값에 소정의 계수를 승산함으로써 임계값을 산출하고,
    상기 초점 평가값이 상기 임계값 이상인 프레임의 수가 미리 설정된 필요 프레임의 수보다 큰지 여부를 판단하고,
    상기 판단에 의거하여 초점 평가를 위한 화상 취득을 종료하고,
    상기 필요 프레임의 수에 따른 화상에 대해 상기 초점 평가값에 따른 가중을 행하고,
    당해 초점 평가값에 따른 가중을 행한 화상을 적산(積算)해서 적산 화상을 생성하고,
    당해 적산 화상에 포함되는 패턴의 치수를 측정하는 것을 특징으로 하는 하전입자선 장치.

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