JP6272487B2 - 荷電粒子線装置、シミュレーション方法およびシミュレーション装置 - Google Patents

Description

本発明は荷電粒子線装置、シミュレーション方法およびシミュレーション装置に関する。

本技術分野の背景技術として、特許文献１がある。特許文献１には、電子顕微鏡本体１内の電子光学系４の電磁場分布ＥＭを算出し、当該電磁場分布ＥＭにおける試料５からの第１放出電子５０及び第１放出電子の衝突によって電子光学系から放出される第２放出電子５２の検出値をモンテカルロ法によって算出することが開示されている。また、試料５に対する電子線２の入射位置毎に検出値を求め、その検出値に応じたＳＥＭ像を作成し、該ＳＥＭ像の中から所望の像を選択し指定すると、電子光学系等がシミュレーションした条件に設定されてそのようなＳＥＭ像が実観察できる、と記載されている。

本技術分野の背景技術として、さらに、特許文献２がある。特許文献２には、半導体デバイスの設計データから、荷電粒子ビームを照射する範囲を含む領域の情報を取得し、当該情報に基づいて、前記荷電粒子ビームの照射範囲について画素単位で、試料に荷電粒子ビームを照射したときの前記画素部分にて検出される電子の量を計算し、当該電子数に基づいて求められる輝度情報を配列して、画像を形成する画像形成装置を提案する、と記載されている。

特開２０１０−１２９５１６号公報 特開２０１０−２０５８６４号公報

特許文献１に代表されるように、モンテカルロ法は、電子の散乱をくり返し計算するため、非常に計算時間がかかる。典型的には、一枚の走査画像を得るために数時間から数日を要する。従って、特許文献１に開示されているように、モンテカルロ法を用いて一次電子の異なる照射条件におけるＳＥＭ画像を多数シミュレーションしようとすると、最適な照射条件を見積もるために、シミュレーションに要する時間が飛躍的に増大する。この結果、シミュレーションの利便性が失われてしまう。

また、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）において検出する二次電子は、真の二次電子と、反射電子とに分類される。真の二次電子は、一次電子線が試料内部で非弾性散乱する事によって試料内部の原子を励起することで生成され、表面から放出される電子であって、５０ｅＶ以下の電子エネルギを有する。反射電子は、一次電子が試料内部で後方散乱し、表面を脱出した電子であり、一次電子とほぼ同じエネルギを持つ。一般的に、走査電子顕微鏡では、主に真の二次電子を検出して走査画像を得ているため、シミュレーションにおいても、真の二次電子のシミュレーション精度が重要である。

しかし、５０ｅＶ以下の低エネルギ領域では、電子の非弾性平均自由行程が理論値と実験値で差が大きくなり、モンテカルロ法による真の二次電子の計算精度は低くなってしまうという問題も生じる。

一方、モンテカルロ法を用いない走査画像生成のシミュレーション方法としては、特許文献２に開示されているように、二次電子数、エネルギ、及び角度で電子の放出を計算する方法がある。

しかし、特許文献２に開示されている方法では、凹凸のエッジや、異種材料の接合面などの真の二次電子放出数を正確にシミュレーションすることに関する言及はない。また、発生させる二次電子数、エネルギ、及び角度は、文献等で公知となっている値をパラメータとして用いることが記載されており、側壁における二次電子の反射率や一次電子の侵入長は考慮されていない。例えば、走査電子顕微鏡をベースにした計測装置は、試料のエッジで真の二次電子放出数が増加する現象（エッジ効果）を利用して、パターンの寸法を計測する。したがって、試料のエッジにおける真の二次電子放出数を正確にシミュレーションすることが重要である。

本発明の代表的な一例は、試料に照射された荷電粒子に起因する電子の検出数をシミュレーションにより計算し、前記試料のシミュレーション画像を生成する、シミュレーション装置であって、荷電粒子の入射条件と侵入長とを関連づける侵入長情報と、試料の構成を示す試料構成情報と、荷電粒子の入射条件と放出電子数とを関連づける、放出電子数情報とを保持し、所定の入射点での入射条件、前記侵入長情報、前記試料構成情報及び前記放出電子数情報に基づき、前記所定の入射点から放出される電子数を計算するものである。

本発明の一態様は、計算時間を短縮しつつ、異なる構成の領域を含む試料の荷電粒子線による走査画像の形成を、適切にシミュレーションすることができる。

走査電子顕微鏡の構成例を模式的に示す。 シミュレーション画像生成部による、走査画像作成のシミュレーションのフローチャートを示す。 侵入領域を模式的に示している。 異なる構成を有する領域を含む侵入領域の一例を示している。 図４Ａの断面図である。 異なる構成を有する領域を含む侵入領域の一例を示している。 図５Ａの断面図である。 二次電子角度分布情報に含まれる一部の情報の例を示す。 異なる入射角度における、二次電子放出角度θ＿ＳＥと二次電子放出数Ｙの関係を模式的に示すグラフを示している。 二次電子エネルギ分布情報に含まれる一部の情報の例を示す。 異なる入射角度における、二次電子エネルギＥ＿ＳＥと二次電子放出数Ｙの関係を模式的に示すグラフを示している。 反射率情報に含まれる情報の一部を示している。 二次電子が壁の入射点に入射する例を示している。 照射条件最適化のフローチャートを示している。 コントラストを解析する２つの解析点の例を示している。 指標値ＩＣと、一次電子エネルギＥ＿ｉとの関係例を示している。 走査画像における明度が急峻に変化する一次電子照射条件を決定するフローチャートを示している。 傾きＧと、入射エネルギＥ＿ｉとの関係例を示している。 侵入長情報、二次電子角度分布情報及び二次電子エネルギ分布情報の較正方法のフローチャートを示している。 情報校正を説明するための、領域構成例及び検出される二次電子数のラインプロファイルの変化を示している。 ΔＳＡ及びΔＳＢのグラフを示している。 ΔＩＳＡ及びΔＩＳＢのグラフを示している。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。各図において共通の構成については同一の参照符号が付されている。

本実施形態は、荷電粒子線装置のシミュレーションに関する。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のような荷電粒子線装置の観察対象は、半導体デバイスから高機能材料および生体試料まで広範に渡っている。例えば半導体の分野では、製造ラインにおいて工程の途中でウェハ上に形成された回路パターンの寸法を計測するために走査電子顕微鏡をベースにした計測装置（以下、ＳＥＭ式測長装置）が広く普及している。ＳＥＭ式測長装置は、半導体デバイスの歩留まりの向上に対して重要な役割を担っている。

走査電子顕微鏡は、一次電子線で試料を走査し、一次電子線の照射に起因して発生する二次電子を検出することで試料の走査画像を得る。一次電子線の照射条件、具体的には入射エネルギや電流量によって得られる走査画像も変化するため、所望の走査画像を得るためには一次電子線の照射条件を最適化する必要がある。

しかし、一次電子線を試料に照射すると試料にダメージが加わるため、試料に一次電子線を照射せずに照射条件を最適化できることが望ましい。そのためには、試料で発生する二次電子の放出数を正確にシミュレーションする事が必要となる。ここで、二次電子は、真の二次電子と反射電子とを含む。

試料から放出される二次電子数をシミュレーションする方法としては、モンテカルロ法を用いた計算方法が一般的に知られている。この方法は、試料に入射した一次電子線によって発生する二次電子を、散乱確率、平均自由行程および乱数を用いて再現し、繰り返し計算を行うことで二次電子の放出数、エネルギ、放出角度を求める。

しかし、現状のモンテカルロ法のモデルは、５０ｅＶ以下の低エネルギ電子である真の二次電子の反射率を正確にシミュレーションすることは困難である。低エネルギ領域では、電子の非弾性平均自由行程が理論値と実験値で差が大きくなり、計算精度が低くなる。また、モテンテカルロ法によるシミュレーションは、一枚の走査画像を得るために多くの時間を要する。

また、表面に凹凸（立体形状）を有する試料や、複数の異種材料からなる試料が存在する。そのような試料において、凹凸のエッジや、異種材料の接合面などの二次電子放出数を正確にシミュレーションすることが要求される。

さらに、立体形状を有する試料のシミュレーションを行う際は、溝や穴の底で放出された二次電子が側壁に再入射することがある。二次電子の一部は試料表面において反射され、一部は吸収される。したがって、二次電子の側壁における反射率を正確に求めることが計算精度向上には必要である。

本実施形態の荷電粒子線装置は、荷電粒子の入射条件と侵入長とを関連付ける侵入長情報、試料構成情報、及び荷電粒子の入射条件と放出電子数とを関連づける放出電子数情報を保持している。

荷電粒子線装置は、走査画像生成のシミュレーションにおいて、荷電粒子の入射条件と侵入長情報とに基づき荷電粒子の侵入領域を決定し、当該侵入領域における試料構成を試料構成情報に基づき特定する。荷電粒子線装置は、荷電粒子の入射条件、侵入領域における試料構成、及び放出電子数情報に基づき、荷電粒子により放出される電子の電子数を計算する。これにより、異なる構成からなる領域を含む試料における電子放出数を適切に計算できる。

荷電粒子の入射条件は、荷電粒子の照射条件と入射する試料構成とにより決定される。荷電粒子の照射条件は、試料とは独立な条件であって、荷電粒子エネルギ及び照射方向の少なくとも一つを含む。荷電粒子の入射条件は、荷電粒子のエネルギ、入射角度、及び入射点における試料材料の少なくとも一つを含む。試料の構成は、試料の形状及び材料を含む上位語であり、具体的には、荷電粒子線装置は、侵入領域内で試料の表面形状及び／又は材料を特定する。

侵入領域の決定において参照される入射条件の要素と、放出電子数の計算で参照される入射条件の要素は異なっていてよい。例えば、侵入領域の決定で参照される入射条件は、荷電粒子エネルギと試料材料で構成され、電子放出数の計算で参照される入射条件は、荷電粒子エネルギ、入射角度及び試料材料からなっていてもよい。

本実施形態は、モンテカルロ計算のように放出電子の試料内での散乱を逐一計算する必要がないため、試料で発生する電子放出数の高速かつ高精度なシミュレートションを実現できる。侵入領域内の試料構成に基づき電子の放出数を計算するため、凹凸形状のエッジや、異種材料の接合面における電子放出数を高速かつ正確にシミュレーションすることができる。

一例において、放出電子数情報は、入射条件と電子の放出角度分布との関係を示す角度分布情報と、入射条件と放出電子のエネルギ分布との関係を示すエネルギ分布情報を含む。荷電粒子線装置は、入射条件、侵入領域内の試料構成、及び放出電子数情報に基づき、放出電子の放出角度分布及び放出エネルギ分布を決定する。

放出電子数情報は、試料のシミュレーションに必要な情報のみを含んでいてもよい。放出電子数情報は、入射条件と放出数の関係を示し、放出角度分布や放出エネルギ分布を示さなくてもよい。入射条件は、入射エネルギ、入射角度、試料構成の要素のうちの一部を含まなくてもよい。

荷電粒子線装置は、走査画像生成のシミュレーションにおいて、荷電粒子線により発生した電子の試料による反射を考慮する。荷電粒子線装置は、二次電子の入射条件と反射率との関係を示す反射率情報を予め有している。荷電粒子線装置は、電子の放出角度分布、放出エネルギ分布、及び試料構成情報から、試料表面凹凸形状による電子の反射の有無及び反射率を計算する。これにより、表面凹凸を有する試料のより正確なシミュレーション画像を得ることができる。

一例において、荷電粒子線装置は、シミュレーション画像形に基づき、試料の実走査画像形成における照射条件を自動的に決定する。走査画像形成のシミュレーションにより適切な照射条件に設定される。なお、荷電粒子線装置は、侵入領域内の構成に基づく二次電子の放出と二次電子の試料による反射の一方のみを採用してもよい。照射条件は、シミュレーション画像を確認したユーザが、設定してもよい。

荷電粒子線装置の一例として、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を説明する。図１は、走査電子顕微鏡１０の構成例を模式的に示す。走査電子顕微鏡１０は、チャンバ１１０内において、電子源１０１から、試料１０５に対して一次電子線１０２を照射する。チャンバ１１０内の試料ステージ１０８に試料１０５が配置された後、チャンバ１１０内は、不図示のポンプによって排気され、真空に維持される。

試料ステージ１０８は、移動機構１０９上に固定されている。移動機構１０９は、試料ステージ１０８を、ステージ表面の法線方向、面内における任意方向に移動することができる。さらに、移動機構１０９は、試料ステージ１０８を回転するほか、一次電子１０２に対する傾斜角を変更することができる。

電子源１０１は、一次電子１０２を生成、出力する。電子源１０１で生成された一次電子１０２は、対物レンズ１０４で絞られ試料１０５に入射する。偏向器１０３は、一次電子１０２の進行方向を制御する。偏向器１０３は、照射位置を試料１０５で移動し、試料１０５を走査する。

検出器１０７は、一次電子１０２の試料１０５への入射に起因して発生する二次電子１０６を検出する。以下の記載において、特に断らない限り二次電子１０６はエネルギが５０ｅＶ以下の真の二次電子とエネルギが５０ｅＶを超える反射電子とを含む。

ＳＥＭ制御部２００は、検出器１０７の検出信号が画像データを生成すると共に、チャンバ１１０内の構成要素を制御する。一例において、ＳＥＭ制御部２００は、一般的な計算機構成を有する。具体的には、ＳＥＭ制御部２００は、プロセッサ２０１、メモリ２０２、表示デバイス２０３、及びインタフェース（Ｉ／Ｆ）２０４、２０５を含む。

ＳＥＭ制御部２００は、Ｉ／Ｆ２０４を介して、チャンバ１１０内の構成要素との間でデータを送受信し、Ｉ／Ｆ２０５を介して、シミュレーション画像生成部２６０との間でデータを送受信する。

プロセッサ２０１は、メモリ２０２に格納されているプログラムに従って動作し、ＳＥＭ制御部２００の機能を実現する。プロセッサ２０１は、検出器１０７からの信号から、画像データを生成し、表示デバイス２０３において走査画像を表示する。

プロセッサ２０１は、入力デバイス２６３を介したユーザ入力に応じて、チャンバ１１０内の各部を制御する。プロセッサ２０１は、試料ステージ１０８の移動機構１０９を制御して、試料１０５の位置及び姿勢を調節する。プロセッサ２０１は、電子源１０１を制御する。プロセッサ２０１は、電子源１０１を制御して、一次電子１０２のエネルギや電流を制御する。

プロセッサ２０１は、偏向器１０３を制御して、一次電子１０２の走査スポット位置を試料１０５上で移動させる。プロセッサ２０１は、対物レンズ１０４を制御して、一次電子１０２の焦点を合わせる。

上述のように、走査電子顕微鏡１０は検出器１０７によって二次電子１０６を検出することで、走査画像を形成する。したがって、二次電子放出のシミュレーション精度が、走査画像作成のシミュレーションにおいて最も重要である。

シミュレーション画像生成部１６０は、走査電子顕微鏡１０による走査画像の作成をシミュレートする。一例において、シミュレーション画像生成部１６０は、一般的な計算機構成を有する。シミュレーション画像生成部１６０は、１又は複数の計算機を含んでもよい。以下に説明するプログラムにより実現される機能の少なくとも一部は専用回路により実装されてもよい。

図１の例において、シミュレーション画像生成部２６０は、プロセッサ２６１、メモリ２６２、入力デバイス２６３、及びＩ／Ｆ２６４を含む。シミュレーション画像生成部２６０は、Ｉ／Ｆ２６４を介して、ＳＥＭ制御部２００との間でデータを送受信する。

ユーザは、入力デバイス１６３からコマンド及び情報を入力し、走査電子顕微鏡１０を操作する。ユーザは、入力デバイス１６３からシミュレーションに必要な情報を入力し、さらに、シミュレーションの実行を指示する。シミュレーションにより生成されたシミュレーション画像データはＳＥＭ制御部２００に送信され、表示デバイス２０３が、シミュレーション画像を表示する。

また、ユーザは、入力デバイス２６３から、試料１０５の実際の走査画像生成における一次電子線の照射条件、試料角度等の観測条件情報を入力し、また、走査画像の生成を指示する。

プロセッサ２６１は、メモリ２６２に格納されているプログラムに従って動作する。プロセッサ２６１及びメモリ２６２は、それぞれ、１又は複数のチップを含む。図１の例において、メモリ２６２は、シミュレーションプログラム２８１、情報管理プログラム２８２及び情報校正プログラム２８３を格納している。メモリ２６２は、さらに、試料構成情報２７１、侵入長情報２７２、二次電子角度分布情報２７３、二次電子エネルギ分布情報２７４、反射率情報２７５を格納している。

情報管理プログラム２８２は、メモリ２６２に格納されている情報を管理する。メモリ２６２に格納されている情報は、装置製造元において予め格納されていてもよいし、ユーザにより入力されてもよい。ユーザは、メモリ２６２に格納されている情報を、追加及びび訂正できる。情報管理プログラム２８２は、入力デバイス２６３から入力された情報によって、メモリ２６２に格納されている情報を更新する。情報校正プログラム２８３は、メモリ２６２に格納されている情報の校正を実行する。

シミュレーションプログラム２８１は、一次電子照射条件及び試料構成情報に基づいて、走査画像作成のシミュレーションを実行し、シミュレーション画像データを生成する。シミュレーションプログラム２８１は、シミュレーション画像データを表示デバイス２０３に送信し、表示デバイス２０３がシミュレーション画像を表示する。

例えば、ユーザは、観察試料の構成及び一次電子照射条件を入力デバイス２６３から入力する。シミュレーションプログラム２８１は、入力された情報及び予め保持している情報に基づいてシミュレーションを実行する。ユーザは、実際に一次電子１０２を試料１０５に照射することなく、観察試料のシミュレーション画像を得る事ができる。

さらに、ユーザは、異なる一次電子照射条件における複数のシミュレーション画像を確認することで、所望のコントラストが得られる一次電子照射条件を、試料１０５の実際の観察前に推定できる。上述のように、ユーザは、異なる一次電子の照射条件で形成したシミュレーション画像を、表示デバイス２０３において視認できる。

一例において、ユーザが表示デバイス２０３において一つのシミュレーション画像を選択すると、シミュレーションプログラム２８１は、当該シミュレーション画像の生成において参照された一次電子照射条件の情報をＳＥＭ制御部２００に送信する。ＳＥＭ制御部２００は、電子源１０１に対して、指定された一次電子照射条件を設定する。

図２は、シミュレーション画像生成部１６０による、走査画像作成のシミュレーションのフローチャートを示す。以下に説明する試料１０５の構成、走査電子顕微鏡１０の動作、並びに、一次電子１０２及び二次電子１０６の振る舞いは、シミュレーション画像生成部１６０によるシミュレーションによるものである。

ステップＳ１０１において、ユーザは、シミュレーション対象である仮想試料１０５（以下において試料とも呼ぶ）の構成情報、一次電子照射条件、及びシミュレーション領域を、入力デバイス２６３から入力する。情報管理プログラム２８２は、入力された試料１０５の構成情報を、試料構成情報２７１に格納する。一次電子照射条件、及びシミュレーション領域は、メモリ２６２内に格納され、シミュレーションプログラム２８１によって使用される。

試料１０５の構成情報は、試料１０５の形状及び材料についての３次元情報を含む。一次電子照射条件は、一次電子１０２のエネルギ及び試料１０５の基準面に対する入射角度を含む。シミュレーション領域は、試料１０５においてシミュレーション画像を形成する領域であり、シミュレーションプログラム２８１は、シミュレーション領域内の各一次電子照射点（入射点）からの二次電子１０６を計算する。

ステップＳ１０２において、シミュレーションプログラム２８１は、シミュレーション領域内の一つの一次電子入射点を選択し、当該一次電子入射点に照射した一次電子１０２の侵入長Ｒを計算する。入射点及び侵入長Ｒで定義される領域が侵入領域である。

図３は、侵入領域３０１を模式的に示している。図３において、一次電子１０２は、入射点３０２において試料表面１５０に入射する。侵入長はＲ０である。侵入領域３０１は、入射点３０２を中心とする半径Ｒ０の球内に含まれる試料１０５の領域である。

シミュレーションプログラム２８１は、侵入長情報２７２、一次電子１０２の照射条件、及び試料構成情報２７１における試料１０５の構成情報に基づき、侵入長Ｒ０を計算する。侵入長情報２７２は、例えば、複数の試料材料それぞれと複数入射エネルギ値それぞれとの関係を示す。

侵入長情報２７２は、実測値を基に構成されてもよいし、例えば、下記式（１）で表されるＫａｎａｙａの式のような理論式を基に構成されてもよい。侵入長情報２７２は、理論式そのものでもよい。

式（１）において、Ｒは侵入長（ｎｍ）、Ｅ＿ｉは一次電子１０２の入射エネルギ（ｋｅＶ）、Ａは試料１０５の原子量，ρは試料１０５の密度（ｇ／ｃｍ³）、Ｚは試料１０５の試料の原子番号である。

式（１）は、一次電子１０２の入射条件に対する侵入長を示す。シミュレーションプログラム２８１は、一次電子照射条件と試料構成情報２７１から、入射条件を決定する。例えば、シミュレーションプログラム２８１は、試料構成情報２７１から、入射点３０２における試料１０５の原子量Ａ、入射点３０２における試料１０５の密度、入射点３０２における試料１０５の原子番号を取得する。シミュレーションプログラム２８１は、試料構成情報２７１から取得した情報及び入射エネルギ値からなる入射条件と、侵入長情報２７２とから、侵入長Ｒ０を計算する。これにより、適切かつ容易に侵入長を計算できる。

侵入領域３０１は球でなくてもよい。例えば、シミュレーションプログラム２８１は、入射点３０２における一次電子の入射角度に基づいて侵入領域３０１を決定してもよい。例えば、侵入長情報２７２は、入射角度と試料１０５内への侵入角度と差と、侵入長との関係を示す。シミュレーションプログラム２８１は、入射点３０２から各方向への侵入長の計算において、一次電子が通過する領域それぞれの材料及び長さを考慮してもよい。

ステップＳ１０３において、シミュレーションプログラム２８１は、侵入領域３０１の構成を特定する。シミュレーションプログラム２８１は、侵入領域３０１内での構成変化の有無を判定し、さらに、侵入領域３０１での異なる構成部分それぞれを特定する。具体的には、シミュレーションプログラム２８１は、試料構成情報２７１を参照し、侵入領域における、異なる試料形状又は異なる試料材料の領域をそれぞれ特定する。

図４Ａ、４Ｂは、異なる構成を有する領域を含む侵入領域３０１の一例を示している。図４Ｂは、図４Ａの断面図である。本例において、侵入領域３０１は、それぞれ法線方向が異なる表面領域（部分領域）１５１、１５２を有する領域を含む。侵入領域３０１は、形状変化を有する。侵入領域３０１は同一材料で構成されている。

本例において、入射点３０２を通る直線において、表面領域１５１の長さはＲ１であり、表面領域１５２の長さはＲ２である。当該直線は、入射点３０２を通る直線のうち、Ｒ１、Ｒ２の比が最も小さい直線である。

一次電子１０２は表面領域１５１へ入射し、その入射角度は、θ＿ｉＡである。一次電子１０２が表面領域１５２へ入射した場合の入射角度は、θ＿ｉＢである。一次電子１０２の試料表面への入射角度は、試料表面の法線と一次電子１０２の照射方向との間の角度である。

図５Ａ、５Ｂは、異なる構成を有する領域を含む侵入領域３０１の一例を示している。図５Ｂは、図５Ａの断面図である。侵入領域３０１は、材料変化を有する。本例において、侵入領域３０１は、それぞれ材料が異なる領域（部分領域）４０１、４０２を含む。領域４０１、４０２は、それぞれ、表面領域（部分領域）１５５、１５６を有する。

面領域入射点３０２を通る仮想線において、表面領域１５５の長さはＲ１であり、表面領域１５６の長さはＲ２である。入射点３０２は、表面領域１５５に含まれる。表面領域１５５、１５６は平坦であり、一次電子１０２の入射角度は同一である。

ステップＳ１０４において、シミュレーションプログラム２８１は、一次電子１０２の試料１０５への入射点３０２から放出される二次電子１０６を計算する。シミュレーションプログラム２８１は、二次電子角度分布情報２７３、二次電子エネルギ分布情報２７４を参照し、侵入領域３０１の構成から、二次電子放出を計算する。二次電子角度分布情報２７３は、二次電子放出数の、二次電子放出角度に対する依存性を示す。二次電子エネルギ分布情報２７４は、二次電子放出数の、二次電子エネルギに対する依存性を示す。

図６Ａは、二次電子角度分布情報２７３に含まれる一部の情報の例を示す。図６Ａは、特定種類の試料材料及び特定の一次電子エネルギＥ＿ｉにおける、一次電子入射角度θ＿ｉ、二次電子放出数Ｙ、及び二次電子放出角度θ＿ＳＥの間の関係を示している。図６Ｂは、異なる入射角度における、二次電子放出角度θ＿ＳＥと二次電子放出数Ｙの関係を模式的に示すグラフである。図６Ｂのグラフは図６Ａのテーブルに対応している。

図６Ａにおいて、二次電子放出数Ｙは、一次電子の単位量に対する放出数を示す。また、法線方向に対する各放出角度における二次電子放出数Ｙは、入射点３０２の法線に垂直は平面の面内において、各角度φに対して均等であるとする。例えば、面内放出角度φの１０°単位で、放出数が定義される。角度φと二次電子放出数との関係は、二次電子角度分布情報２７３及び二次電子エネルギ分布情報２７４において同様である。

例えば、一次電子入射角度が６０°の一次電子によって、放出角度２０°において放出される二次電子の量は、Ｙ＿２６である。一次電子入射角度が６０°の一次電子によって放出される二次電子の総量は、Ｙ＿０６からＹ＿ｎ６の総和である。

二次電子角度分布情報２７３は、図６Ａに示すテーブルと同構成のテーブルを、異なる試料材料及び異なる一次電子入射エネルギについて有している。二次電子角度分布情報２７３は、異なる入射条件における、二次電子の放出角度それぞれの二次電子放出数を示す。入射条件は、試料材料、入射エネルギ、及び入射角度からなる。これにより、複雑な構成の試料のシミュレーションを適切に行うことができる。二次電子角度分布情報２７３は、少なくとも一部のテーブルに代えて、同様の情報を示す関数を含んでもよい。

図７Ａは、二次電子エネルギ分布情報２７４に含まれる一部の情報の例を示す。図７Ａは、特定種類の試料材料及び特定の一次電子エネルギＥ＿ｉにおける、一次電子入射角度θ＿ｉ、二次電子放出数Ｙ、及び二次電子エネルギＥ＿ＳＥの間の関係を示している。図７Ｂは、異なる入射角度における、二次電子エネルギＥ＿ＳＥと二次電子放出数Ｙの関係を模式的に示すグラフである。図７Ｂのグラフは図７Ａのテーブルに対応している。

図７Ａにおいて、二次電子放出数Ｙは、一次電子の単位量に対する放出数を示す。例えば、一次電子入射角度が６０°の一次電子によって、二次電子エネルギ２ｅＶの二次電子の量は、Ｙ＿２６である。一次電子入射角度が６０°の一次電子によって放出される二次電子の総量は、Ｙ＿０６からＹ＿ｎ６の総和である。図６Ａ及び図７Ａにおいて、二次電子放出数は、それぞれ符号で表わされおり、同一符号の二次電子放出数は、同一数値であることを意味しない。

二次電子エネルギ分布情報２７４は、図７Ａに示すテーブルと同構成のテーブルを、異なる試料材料及び異なる一次電子入射エネルギについて有している。二次電子エネルギ分布情報２７４は、異なる入射条件における、二次電子のエネルギそれぞれの二次電子放出数を示す。入射条件は、試料材料、入射エネルギ、及び入射角度からなる。これにより、複雑な構成の試料のシミュレーションを適切に行うことができる。二次電子エネルギ分布情報２７４は、少なくとも一部のテーブルに代えて、同様の情報を示す関数を含んでもよい。

シミュレーションプログラム２８１による二次電子放出の計算方法を説明する。一次電子１０２により二次電子１０６は、一次電子１０２の入射点３０２から放出される。まず、図３に示すように、侵入領域３０１が構成変化を有していない場合、つまり、侵入領域３０１が同一材料で構成され、かつその表面が平坦である場合を説明する。

シミュレーションプログラム２８１は、一次電子入射エネルギ及び入射点３０２における試料材料に対応する情報を、二次電子角度分布情報２７３から取得する。シミュレーションプログラム２８１は、取得した情報を参照して、一次電子入射条件における入射角度から、各放出角度における二次電子放出数を決定する。

さらに、シミュレーションプログラム２８１は、一次電子の入射エネルギ及び入射点３０２における試料材料に対応する情報を、二次電子エネルギ分布情報２７４から取得する。シミュレーションプログラム２８１は、取得した情報を参照して、一次電子入射条件における入射角度から、各エネルギにおける二次電子放出数を決定する。

シミュレーションプログラム２８１は、各二次電子放出角度における二次電子放出数及び各二次電子エネルギにおける二次電子放出数から、二次電子放出角度と二次電子エネルギの各組における二次電子放出数を決定する。

次に、図４Ａ、４Ｂに示すように、侵入領域３０１が試料表面における形状変化を有する場合を説明する。入射点３０２に入射する一次電子１０２により生成される二次電子１０６は、侵入領域３０１内の構成の影響を受ける。図４Ａの例において、二次電子放出数は、入射点３０２を含む試料表面領域１５１の領域に加え、試料表面領域１５２の領域の影響を受ける。

ここで、一次電子１０２の表面領域１５１に対する入射角度θ＿ｉＡ＝０°、一次電子１０２の表面領域１５１に対する入射角度θ＿ｉＢ＝３０°と仮定する。二次電子放出角度θ＿ＳＥがｋの二次電子の放出数Ｙ＿ｋは、例えば、以下の式（２）で表すことができる。

Ｙ＿ｋ０は、二次電子角度分布情報２７３において、二次電子放出角度θ＿ＳＥがｋであり、一次電子入射角度θ＿ｉが０°である場合の、二次電子放出数を示す。Ｙ＿ｋ３は、二次電子角度分布情報２７３において、二次電子放出角度θ＿ＳＥがｋであり、一次電子入射角度θ＿ｉが３０°である場合の、二次電子放出数を示す。

シミュレーションプログラム２８１は、式（２）を使用して、異なる二次電子放出角度それぞれにおける二次電子放出数を計算することができる。シミュレーションプログラム２８１は、式（２）と同様の式を使用して、異なる二次電子エネルギそれぞれにおける二次電子放出数を計算することができる。

シミュレーションプログラム２８１は、二次電子角度分布情報２７３及び侵入領域３０１の構成情報から、式（２）に従って、各二次電子放出角度における二次電子の放出数を計算する。さらに、シミュレーションプログラム２８１は、二次電子エネルギ分布情報２７４及び侵入領域３０１の構成情報から、式（２）と同様の式に従って、各二次電子エネルギの二次電子の放出数を計算する。

シミュレーションプログラム２８１は、各二次電子放出角度における二次電子放出数及び各二次電子エネルギにおける二次電子放出数から、二次電子放出角度と二次電子エネルギの各組における二次電子放出数を決定する。

さらに、入射点３０２における法線に垂直面内での二次電子放出数は均等であることから、シミュレーションプログラム２８１は、二次電子放出方向と二次電子エネルギの各組における二次電子放出数を決定する。二次電子放出方向は、法線に対する角度と法線に垂直な面内での角度により定義される。

シミュレーションプログラム２８１は、式（２）と異なる計算式に従って、表面領域１５１、１５２のサイズの比に基づき二次電子放出角度と二次電子放出数との関係、及び、二次電子エネルギと二次電子放出数との関係を決定してもよい。例えば、シミュレーションプログラム２８１は、表面領域１５１、１５２の面積比を使用してもよい。

次に、図５Ａ、５Ｂに示すように、侵入領域３０１が材料変化を有する場合を説明する。図５Ａの例において、二次電子放出数は、入射点３０２を含む領域４０１に加え、領域４０２の影響を受ける。図５Ａ、図５Ｂの例において、一次電子１０２の領域４０１、４０２それぞれへの入射角度θ＿ｉは０°である。二次電子放出角度θ＿ＳＥがｋの二次電子の放出数Ｙ＿ｋは、例えば、以下の式（３）で表すことができる。

式（３）において、Ｙ＿ｋ０＿Ｍ１は、二次電子角度分布情報２７３において、試料材料がＭ１であり、二次電子放出角度θ＿ＳＥがｋであり、一次電子入射角度θ＿ｉが０°である場合の、二次電子放出数を示す。Ｙ＿ｋ０＿Ｍ２は、二次電子角度分布情報２７３において、試料材料がＭ２であり、二次電子放出角度θ＿ＳＥがｋであり、一次電子入射角度θ＿ｉが０°である場合の、二次電子放出数を示す。

シミュレーションプログラム２８１は、式（３）を使用して、異なる二次電子放出角度それぞれにおける二次電子放出数を計算することができる。シミュレーションプログラム２８１は、式（３）と同様の式を使用して、異なる二次電子エネルギそれぞれにおける二次電子放出数を計算することができる。

シミュレーションプログラム２８１は、侵入領域３０１に含まれる材料それぞれの情報を、二次電子角度分布情報２７３及び二次電子エネルギ分布情報２７４から取得する。

シミュレーションプログラム２８１は、二次電子角度分布情報２７３から取得した情報及び侵入領域３０１の構成情報から、式（３）に従って、各二次電子放出角度における二次電子の放出数を計算する。さらに、シミュレーションプログラム２８１は、二次電子エネルギ分布情報２７４から取得した情報及び侵入領域３０１の構成情報から、式（３）と同様の式に従って、各二次電子エネルギの二次電子の放出数を計算する。

シミュレーションプログラム２８１は、各二次電子放出角度における二次電子放出数及び各二次電子エネルギにおける二次電子放出数から、二次電子放出角度と二次電子エネルギの各組における二次電子放出数を決定する。さらに、シミュレーションプログラム２８１は、二次電子放出方向と二次電子エネルギの各組における二次電子放出数を決定する。

シミュレーションプログラム２８１は、式（３）と異なる計算式に従って、領域４０１、４０２のサイズの比に基づき二次電子放出角度と二次電子放出数との関係、及び、二次電子エネルギと二次電子放出数との関係を決定してもよい。例えば、シミュレーションプログラム２８１は、領域４０１、４０２の体積比を使用してもよい、領域４０１、４０２の表面領域１５５、１５６の面積比を使用してもよい。

侵入領域３０１の構成に応じて二次電子放出を計算することで、試料の形状や材料が変化する領域の近傍における二次電子放出を高精度にシミュレートすることができる。

侵入領域３０１が形状又は材料が異なる３以上の領域を有する場合も、シミュレーションプログラム２８１は、それらのサイズ比に基づいて、二次電子放出を計算できる。例えば、図材料及び形状の双方が異なる複数領域が含まれる場合、例えば、式（３）における各項の放出数Ｙは、各領域に対する一次電子線の入射角度と材料で決まる。係数は、例えば、当該領域の表面積の比率で表わされる。

図２のフローチャートに戻って、上述のように、ステップＳ１０４において、二次電子放出方向と二次電子エネルギの各組の二次電子放出数が決定される。シミュレーションプログラム２８１は、各組の二次電子数について、ステップＳ１０５からＳ１０８を実行する。

ステップＳ１０５において、シミュレーションプログラム２８１は、二次電子放出方向と二次電子エネルギの選択した組の特性を有する二次電子が、試料に衝突するか否かを判定する。試料の表面形状は平坦とは限らない。例えば溝や穴の底で発生した二次電子は、側壁に衝突する可能性がある。

シミュレーションプログラム２８１は、二次電子１０６の出射点の座標、ステップＳ１０４で計算した二次電子１０６の放出方向、及び試料構成情報２７１から、二次電子１０６の試料１０５への衝突の有無を幾何学的に判定する。

上述のように、二次電子１０６の出射点は、一次電子１００２の入射点３０２と一致する。また、二次電子の放出方向は、入射点３０２における法線に対する二次電子放出角度θ＿ＳＥと、法線に垂直な面内における放出角度φと、で一意に特定される。

二次電子１０６が試料１０５に衝突しない場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、シミュレーションプログラム２８１は、二次電子放出方向と二次電子エネルギの当該組の二次電子放出数が、検出器１０７により検出されると決定し、二次電子放出方向と二次電子エネルギの次の組を選択する。全ての組の演算が終了している場合、シミュレーションプログラム２８１は、ステップＳ１０９に進む。

二次電子１０６が、試料１０５へ衝突する場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、シミュレーションプログラム２８１は、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６において、シミュレーションプログラム２８１は、試料１０５に衝突する二次電子のエネルギＥ＿ＳＥが、予め定められた閾値エネルギＥ＿ＴＨより小さいか否かを判定する。閾値Ｅ＿ＴＨは、例えば、５０ｅＶであり、ユーザが任意の値に設定してよい。

二次電子のエネルギＥ＿ＳＥが、二次電子のエネルギＥ＿ＳＥ以上である場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、シミュレーションプログラム２８１はステップＳ１０２に戻り、二次電子放出方向と二次電子エネルギの当該組の二次電子について、ステップＳ１０２以降のステップを実行する。つまり、シミュレーションプログラム２８１は、再入射点での二次電子放出数を計算する。

ステップＳ１０６において、二次電子のエネルギＥ＿ＳＥが、二次電子のエネルギＥ＿ＳＥより小さい場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、シミュレーションプログラム２８１は、二次電子１０６が反射されると判定して、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７において、シミュレーションプログラム２８１は、試料１０５に衝突した二次電子の反射量を、反射率情報２７５を使用して計算する。図８Ａは、反射率情報２７５に含まれる情報の一部を示している。反射率情報２７５は、異なる材料それぞれについて、電子の入射角度θ＿ｉ１、電子のエネルギＥ＿ＳＥ及び反射率Ｍの間の関係を示す。反射率情報２７５は、ユーザが実際に実験で求めた値を格納してもよいし、文献値を格納してもよい。

図８Ｂは、二次電子１０６が壁５０２の入射点５０３に入射する例を示している。二次電子１０６の入射角度θ＿ｉ１は、入射点５０３における法線に対する角度で定義されている。入射角度と反射角度とは同一である。

シミュレーションプログラム２８１は、試料構成情報２７１と二次電子放出方向から、試料１０５への入射角度を決定する。シミュレーションプログラム２８１は、反射率情報２７５を参照して、決定した入射角度と二次電子エネルギから反射率を決定する。シミュレーションプログラム２８１は、二次電子放出方向と二次電子エネルギの当該組の二次電子放出数と反射率から、反射される二次電子数を決定する。

ステップＳ１０８において、シミュレーションプログラム２８１は、反射された電子がさらに試料１０５に衝突するか否かを判定する。判定方法はステップＳ１０５と同様である。反射された電子がさらに試料１０５に衝突する場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、シミュレーションプログラム２８１は、ステップＳ１０７に戻る。

反射された電子がさらに試料１０５に衝突しない場合（Ｓ１０８：ＮＯ）、シミュレーションプログラム２８１は、反射された電子数が、検出器１０７により検出されると決定し、二次電子放出方向と二次電子エネルギの次の組を選択する。全ての組の演算が終了している場合、シミュレーションプログラム２８１は、ステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９において、シミュレーションプログラム２８１は、シミュレーション領域における全ての照射点（入射点）について、二次電子放出のシミュレーションが完了したか判定する。シミュレーションを実行していない照射点が残っている場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、シミュレーションプログラム２８１は、次の照射点を選択してステップＳ１０２に戻る。全ての照射点のシミュレーションが完了している場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、シミュレーションプログラム２８１は、本フローを終了する。

以上のフローによって、シミュレーション画像生成部２６０は、試料の各位置から最終的に放出される二次電子放出数を計算することができる。つまり、シミュレーション画像生成部２６０は、シミュレーション画像を形成することができる。さらに、シミュレーション画像を用いた一次電子の照射条件最適化を短時間で実現できる。

本実施形態は、一次電子の侵入領域、二次電子の放出特性及び反射特性が格納された管理情報を参照することで二次電子放出数を計算するため、モンテカルロ計算と比較して計算時間を大幅に短縮することができる。一次電子の侵入領域を考慮した計算を行うことで、試料形状や材料の変化する領域近傍での高精度シミュレーションを実現できる。

試料構成又はシミュレーションの仕様によっては、シミュレーションプログラム２８１は、二次電子の試料による反射を計算しなくてもよい。二次電子角度分布情報２７３及び二次電子エネルギ分布情報２７４は、単一材料の情報のみを有していてもよいし、入射角度と放出数との関係の情報を示さなくてもよい。

上記例は、放出電子数情報として、二次電子角度分布情報２７３及び二次電子エネルギ分布情報２７４を含むが、反射を計算しない場合、放出電子数情報は、入射条件に対する放出電子数のみを示し、角度分布やエネルギ分布を示さなくてもよい。

本実施例は、一次電子の照射条件を自動的に最適化する方法を示す。図９は、照射条件最適化のフローチャートを示す。図９の自動最適化は、コントラストを最大化する照射条件を求める。

ステップＳ２０１において、ユーザは、シミュレーション対象である試料１０５の構成情報、及び複数の一次電子照射条件を、入力デバイス２６３から入力する。情報管理プログラム２８２は、入力された試料１０５の構成情報を、試料構成情報２７１に格納する。一次電子照射条件は、メモリ２６２内に格納される。

試料１０５の構成情報は、試料１０５の形状及び材料についての３次元情報を含む。一次電子照射条件は、一次電子１０２のエネルギ及び試料１０５の基準面に対する入射角度を含む。複数の異なる一次電子照射条件が入力される。

ステップＳ２０２において、ユーザは、試料１０５上において、コントラストを解析する２つの解析点を入力デバイス２６３から指定する。図１０は、指定された２解析点の例を示す。図１０において、材料Ａからなる領域４０１上の解析点４５１と、材料Ｂからなる領域４０２上の解析点４５２とが指定されている。ユーザは、表面形状が異なる解析点を選択してもよい。

ステップＳ２０３において、シミュレーションプログラム２８１は、図２に示されるフローチャートに従って、一次電子照射条件それぞれにおける、解析点４５１、４５２への一次電子照射に起因する二次電子の検出数ＹＡ、ＹＢを計算する。

次に、ステップＳ２０４において、シミュレーションプログラム２８１は、各一次照射条件における検出数ＹＡ及び検出数ＹＢを用いて、各一次電子照射条件におけるコントラストの指標値ＩＣを計算する。指標値ＩＣは、例えば下記式（４）で表わされる。

コントラストの指標値ＩＣは、二次電子検出数ＹＡ、ＹＢの差を含んでいればよく、他の式で表わされてもよい。

ステップＳ２０５において、シミュレーションプログラム２８１は、指標値ＩＣが最大となる一次電子照射条件を決定する。図１１は、指標値ＩＣと、一次電子エネルギＥ＿ｉとの関係例を示す。指標値ＩＣが最大となる一次電子の照射エネルギを、Ｅ＿ｉｍａｘとする。

最後に、ステップＳ２０６において、シミュレーションプログラム２８１は、ＳＥＭ制御部２００に、一次電子の照射エネルギをＥｉｍａｘに設定することを指示する。ＳＥＭ制御部２００は、電子源１０１の照射エネルギをＥｉｍａｘに設定する。

走査電子顕微鏡による走査画像において、コントラストよりも、試料のエッジや異種材料の界面における明度のより急峻な変化が望まれる場合がある。例えば、ＳＥＭ式測長装置において、パターンエッジで明度が急峻に変化する走査画像が望ましい。

図１２は、走査画像における明度が急峻に変化する一次電子照射条件を決定するフローチャートを示す。ステップＳ２５１、Ｓ２５２、Ｓ２５６は、それぞれ、図９のステップＳ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０６と同様である。

ステップＳ２５３において、シミュレーションプログラム２８１は、図２に記載のフローを用いて、ステップＳ２０２で指定した解析点４５１、４５２をつなぐ線上で、二次電子検出数を計算し、解析点４５１から解析点４５２までのラインプロファイルを作成する。ラインプロファイルは、解析点４５１から解析点４５２までの各点における二次電子検出数を示す。

ステップＳ２５４において、シミュレーションプログラム２８１は、ステップＳ２５３で作成したラインプロファイルにおける最大の傾きＧを求める。ステップＳ２５５において、シミュレーションプログラム２８１は、傾きＧが最大となる一次電子の照射条件を決定する。図１３は、傾きＧと、一次電子エネルギＥ＿ｉとの関係例を示す。傾きＧが最大となる一次電子の照射エネルギを、Ｅ＿ｉｍａｘとする。

本実施例の一次電子照射条件最適化法により、ユーザが実際に試料を観察すること無く、走査電子顕微鏡において適切な一次電子照射条件を設定することができる。

図１１及び図１３の例は、それぞれ、異なる一次電子エネルギを有する異なる一次電子照射条件のシミュレーションの結果を示す。シミュレーションプログラム２８１は、一次電子エネルギに代えて又は加えて、異なる一次電子の照射角度を有する複数一次電子照射条件のシミュレーションを実行してもよい。例えば、シミュレーションプログラム２８１は、決定された照射角度に対応する試料ステージ１０８の角度を、ＳＥＭ制御部２００に指示する。ＳＥＭ制御部２００は、移動機構１０９を制御して、試料ステージ角度を指定された最適値に設定する。

本実施例は、走査電子顕微鏡で得られる実際の走査画像を基に、侵入長情報２７２、二次電子角度分布情報２７３及び二次電子エネルギ分布情報２７４に格納されている情報を較正する方法を示す。図１４は、侵入長情報２７２、二次電子角度分布情報２７３及び二次電子エネルギ分布情報２７４の較正方法のフローチャートを示す。

ステップＳ３０１において、情報校正プログラム２８３は、特定の一次電子照射条件における、実際の試料の実際の走査画像を取得する。例えば、ＳＥＭ制御部２００は、ユーザ操作に従って、実際の走査画像を作成し、メモリ２０２に格納する。情報校正プログラム２８３は、ユーザからの指令に従って、メモリ２０２から実際の走査画像を取得し、メモリ２６２に格納する。

次に、ステップＳ３０２において、ユーザは、入力デバイス２６３から、ステップＳ３０１における実際の試料の構成情報及び一次電子照射条件を入力する。情報校正プログラム２８３は、入力された情報を、メモリ２６２に格納する。

ステップＳ３０３において、シミュレーションプログラム２８１は、ステップＳ３０２で入力された試料構成及び一次電子照射条件におけるシミュレーション画像を作成する。情報校正プログラム２８３又はユーザは、シミュレーションプログラム２８１に模擬操作画像の生成を指示する。

ステップＳ３０４において、情報校正プログラム２８３は、ステップＳ３０１で取得した実際の走査画像と、ステップＳ３０３で作成されたシミュレーション画像の差分より、二次電子角度分布情報２７３及び二次電子エネルギ分布情報２７４を校正する。

一例を説明する。図１５は、以下で説明する領域の構成例及び検出される二次電子数のラインプロファイルの変化を示す。以下では、図１５に示すように、材料Ａの領域４０１と材料Ｂの領域４０２が平坦に接合されている領域の例を説明する。

図１５において、グラフ７０１は、領域４０１、４０２の実際の走査画像における、Ｘ方向のラインプロファイルを示す。ラインプロファイルは、ライン上の各点への一次電子の照射に起因する二次電子の検出数を示す。グラフ７０２は、領域４０１、４０２のシミュレーション画像における、Ｘ方向のラインプロファイルを示す。グラフ７０３はグラフ７０１とグラフ７０２の差分を示す。

情報校正プログラム２８３は、領域４０１と領域４０２の接合点Ｘ０よりも十分遠い、点ＸＡ、ＸＢを選択する。一例において、点Ｘ０と点ＸＡとの間の距離及び点Ｘ０と点ＸＢとの間の距離は、侵入長Ｒ以上であり、他の例において、侵入長Ｒの二倍以上である。点Ｘ０からの距離が侵入長Ｒ以上あることで、点ＸＡ、ＸＢから放出される二次電子のシミュレーションにおける他材料領域の影響を避けることができる。

情報校正プログラム２８３は、点ＸＡにおける、実際の走査画像とシミュレーション画像の差分ΔＳＡを算出する。情報校正プログラム２８３は、点ＸＢにおける、実際の走査画像とシミュレーション画像の差分ΔＳＢを算出する。

さらに、情報校正プログラム２８３は、二次電子角度分布情報２７３及び二次電子エネルギ分布情報２７４から、領域４０１の材料Ａに関する情報及び領域４０１の材料Ｂに関する情報を取得する。

情報校正プログラム２８３は、材料Ａに関する情報において、二次電子放出数のそれぞれに係数ＢＡを乗じて補正する。例えば、情報校正プログラム２８３は、図６Ａ、図７Ａのテーブルにおいて、各Ｙに係数ＢＡを乗じる。

情報校正プログラム２８３は、補正した情報による模擬操作画像と実際の走査画像との間において、ΔＳＡを計算する。情報校正プログラム２８３は、係数ＢＡを変化させて、係数ＢＡとΔＳＡの関係を特定する。図１６のグラフにおいて、ΔＳＡの線は、ΔＳＡと係数ＢＡとの間の関係を示している。情報校正プログラム２８３は、ΔＳＡが０となる係数ＢＡの値ＢＡ０を、材料Ａの補正係数として採用する。

同様に、情報校正プログラム２８３は、材料Ｂに関する情報において、二次電子放出数のそれぞれに係数ＢＢを乗じて補正し、補正した情報による模擬操作画像と実際の走査画像との間において、ΔＳＢを計算する。情報校正プログラム２８３は、係数ＢＢを変化させて、係数ＢＢとΔＳＢの関係を特定する。図１６のグラフにおいて、ΔＳＢの線は、ΔＳＢと係数ＢＢとの間の関係を示している。情報校正プログラム２８３は、ΔＳＢが０となる係数ＢＢの値ＢＢ０を、材料Ｂの補正係数として採用する。

上述のように、特定材料の二次電子角度分布情報及び二次電子エネルギ分布情報の補正は、ラインプロファイルを使用せず、特定材料の領域における点での実際の走査画像における輝度（二次電子検出数）とシミュレーション画像における輝度（二次電子検出数）との差から、補正係数を決定し得る。

ステップＳ３０５において、情報校正プログラム２８３は、侵入長情報２７２の校正を行う。情報校正プログラム２８３は、ステップＳ３０４で求めた補正係数ＢＡ０及びＢＢ０により校正した二次電子角度分布情報２７３及び二次電子エネルギ分布情報２７４を用いて、シミュレーション画像を作成する。情報校正プログラム２８３は、作成したシミュレーション画像と実際の走査画像との差分ΔＳを計算する。グラフ７０４は、ＸＡからＸＢの各点におけるΔＳを示す。

情報校正プログラム２８３は、下記式（５）に従って、ΔＳをＸＡからＸ０までの範囲で積分した値ΔＩＳＡと、ΔＳをＸ０からＸＢまでの範囲で積分した値ΔＩＳＢと算出し、侵入長情報２７２の校正のための指標値として使用する。

情報校正プログラム２８３は、侵入長情報２７２から、材料Ａに関する情報と材料Ｂに関する情報とを取得する。

情報校正プログラム２８３は、材料Ａに関する情報において、二次電子放出数のそれぞれに係数ＡＡを乗じて補正し、補正した情報による模擬操作画像と実際の走査画像との間において、ΔＩＳＡを計算する。情報校正プログラム２８３は、係数ＡＡを変化させて、係数ＡＡとΔＩＳＡの関係を特定する。図１７のグラフにおいて、ΔＩＳＡの線は、係数ＡＡとΔＩＳＡとの間の関係を示している。情報校正プログラム２８３は、ΔＩＳＡが最小となる係数ＡＡの値ＡＡ０を、材料Ａの補正係数として採用する。

同様に、情報校正プログラム２８３は、材料Ｂに関する情報において、二次電子放出数のそれぞれに係数ＡＢを乗じて補正し、補正した情報による模擬操作画像と実際の走査画像との間において、ΔＩＳＢを計算する。情報校正プログラム２８３は、係数ＡＢを変化させて、係数ＡＢとΔＩＳＢの関係を特定する。図１７のグラフにおいて、ΔＩＳＢの線は、係数ＢＢとΔＩＳＢとの間の関係を示している。情報校正プログラム２８３は、ΔＩＳＢが最小となる係数ＡＢの値ＡＢ０を、材料Ｂの補正係数として採用する。

ステップＳ３０６において、シミュレーションプログラム２８１は、補正係数ＡＡ０、ＡＢ０、ＢＡ０及びＢＢ０を用いてシミュレーションしたシミュレーション画像を表示する。シミュレーションプログラム２８１は、ユーザが任意の値に指定した補正係数ＡＡ０、ＡＢ０、ＢＡ０及びＢＢ０を用いてシミュレーション画像を作成、表示してもよい。ステップＳ３０７において、情報校正プログラム２８３は、補正係数ＡＡ０、ＡＢ０、ＢＡ０及びＢＢ０を表示する。

本実施例で開示した方法により、実際の走査画像から侵入長情報２７２、二次電子角度分布情報２７３、二次電子エネルギ分布情報２７４を較正する事ができる。これにより、シミュレーション画像のシミュレーション精度が向上する。

本実施例では異なる材料からなる領域を使用する場合について説明したが、異なる表面形状を持つ領域を使用して同様の方法で上記情報を較正することができる。また、補正係数は実際の走査画像とシミュレーション画像の差分が小さくなるように決めればよく、補正係数の決定方法は本実施例で開示した方法に限定するものではない。侵入長情報２７２、二次電子角度分布情報２７３、二次電子エネルギ分布情報２７４の一部のみを校正してもよい。

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説明したものであり、必ずしも説明したすべ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・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成・機能・処理部等は、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、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、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆どすべての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

Claims (15)

1. 荷電粒子により試料を走査し、前記荷電粒子に起因する電子を検出して走査画像を形成する、荷電粒子線装置であって、
   チャンバと、
   前記チャンバ内に設置された試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子源と、
   前記試料からの電子を検出する検出器と、
   前記検出器による検出結果に基づき走査画像を生成し、表示する制御部と、
   前記試料に照射された荷電粒子に起因する電子の検出数をシミュレーションにより計算し、前記試料のシミュレーション画像を生成する、シミュレーション画像生成部と、を含み、
   前記シミュレーション画像生成部は、
   荷電粒子の入射条件と侵入長とを関連づける、侵入長情報と、
   試料の構成を示す、試料構成情報と、
   荷電粒子の入射条件と放出電子数とを関連づける、放出電子数情報と、を保持し、
   前記試料の第１入射点に入射した荷電粒子に起因する電子の検出数の計算において、
   荷電粒子の照射条件と、前記試料構成情報と、に基づき、前記第１入射点における前記荷電粒子の第１入射条件を決定し、
   前記第１入射条件及び前記侵入長情報に基づき、前記第１入射点における侵入範囲を決定し、
   前記試料構成情報に基づき、前記侵入範囲における試料構成を特定し、
   前記第１入射条件、前記侵入範囲における試料構成、及び前記放出電子数情報に基づき、前記第１入射点から放出される電子数を計算し、
   前記侵入長情報における前記入射条件は、荷電粒子エネルギと試料材料とを含み、
   前記放出電子数情報における前記入射条件は、入射角度、荷電粒子エネルギ、及び試料材料を含む、荷電粒子線装置。
2. 請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
   前記試料における電子の入射条件と反射率との関係を示す反射率情報、をさらに含み、
   前記放出電子数情報は、荷電粒子の入射条件と電子放出角度分布との関係、及び、荷電粒子の入射条件と電子エネルギ分布との関係を示し、
   前記シミュレーション画像生成部は、
   前記第１入射点から第１放出方向に放出される異なるエネルギそれぞれの電子数を、前記放出電子数情報に基づき決定し、
   前記第１入射点から前記第１放出方向に放出された電子が前記試料に再入射するか、前記試料構成情報に基づき判定し、
   前記第１放出方向における電子が前記試料に再入射する場合、前記第１放出方向における電子の前記試料への入射角度を、前記第１放出方向及び前記試料構成情報に基づき決定し、
   前記入射角度及び前記反射率情報に基づき、前記異なるエネルギそれぞれの電子の反射率を決定し、
   前記反射率と前記第１放出方向における異なるエネルギそれぞれの電子数とから、前記異なるエネルギそれぞれの電子の反射数を決定する、荷電粒子線装置。
3. 荷電粒子により試料を走査し、前記荷電粒子に起因する電子を検出して走査画像を形成する、荷電粒子線装置であって、
   チャンバと、
   前記チャンバ内に設置された試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子源と、
   前記試料からの電子を検出する検出器と、
   前記検出器による検出結果に基づき走査画像を生成し、表示する制御部と、
   前記試料に照射された荷電粒子に起因する電子の検出数をシミュレーションにより計算し、前記試料のシミュレーション画像を生成する、シミュレーション画像生成部と、を含み、
   前記シミュレーション画像生成部は、
   荷電粒子の入射条件と侵入長とを関連づける、侵入長情報と、
   試料の構成を示す、試料構成情報と、
   荷電粒子の入射条件と放出電子数とを関連づける、放出電子数情報と、を保持し、
   前記試料の第１入射点に入射した荷電粒子に起因する電子の検出数の計算において、
   荷電粒子の照射条件と、前記試料構成情報と、に基づき、前記第１入射点における前記荷電粒子の第１入射条件を決定し、
   前記第１入射条件及び前記侵入長情報に基づき、前記第１入射点における侵入範囲を決定し、
   前記試料構成情報に基づき、前記侵入範囲における試料構成を特定し、
   前記侵入範囲における異なる構成の部分領域それぞれへの入射条件を、前記照射条件と前記試料構成情報とに基づき決定し、
   前記部分領域それぞれへの入射条件と前記放出電子数情報とに基づき、前記部分領域それぞれの点から放出され得る電子数を決定し、
   前記部分領域それぞれの点から放出され得る電子数に基づき前記第１入射点から放出される電子数を決定する、荷電粒子線装置。
4. 請求項３に記載の荷電粒子線装置であって、
   前記シミュレーション画像生成部は、前記部分領域それぞれの点から放出され得る電子数と前記部分領域の表面サイズの比に基づき、前記第１入射点から放出される電子数を決定する、荷電粒子線装置。
5. 荷電粒子により試料を走査し、前記荷電粒子に起因する電子を検出して走査画像を形成する、荷電粒子線装置であって、
   チャンバと、
   前記チャンバ内に設置された試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子源と、
   前記試料からの電子を検出する検出器と、
   前記検出器による検出結果に基づき走査画像を生成し、表示する制御部と、
   前記試料に照射された荷電粒子に起因する電子の検出数をシミュレーションにより計算し、前記試料のシミュレーション画像を生成する、シミュレーション画像生成部と、を含み、
   前記シミュレーション画像生成部は、
   荷電粒子の入射条件と侵入長とを関連づける、侵入長情報と、
   試料の構成を示す、試料構成情報と、
   荷電粒子の入射条件と放出電子数とを関連づける、放出電子数情報と、を保持し、
   所定の入射点での入射条件、前記侵入長情報、前記試料構成情報及び前記放出電子数情報に基づき、前記所定の入射点から放出される電子数を計算し、
   異なる照射条件における複数シミュレーション画像を作成し、
   前記複数シミュレーション画像それぞれにおいて、前記試料の同一ライン上のラインプロファイルの傾きを計算し、
   前記傾きに基づき、前記試料の実際の観測における照射条件を決定する、荷電粒子線装置。
6. 荷電粒子により試料を走査し、前記荷電粒子に起因する電子を検出して走査画像を形成する、荷電粒子線装置であって、
   チャンバと、
   前記チャンバ内に設置された試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子源と、
   前記試料からの電子を検出する検出器と、
   前記検出器による検出結果に基づき走査画像を生成し、表示する制御部と、
   前記試料に照射された荷電粒子に起因する電子の検出数をシミュレーションにより計算し、前記試料のシミュレーション画像を生成する、シミュレーション画像生成部と、を含み、
   前記シミュレーション画像生成部は、
   荷電粒子の入射条件と侵入長とを関連づける、侵入長情報と、
   試料の構成を示す、試料構成情報と、
   荷電粒子の入射条件と放出電子数とを関連づける、放出電子数情報と、を保持し、
   所定の入射点での入射条件、前記侵入長情報、前記試料構成情報及び前記放出電子数情報に基づき、前記所定の入射点から放出される電子数を計算し、
   前記試料の実際の走査画像と照射条件が異なる複数のシミュレーション画像との比較結果に基づき、前記侵入長情報と前記放出電子数情報の少なくとも一方を補正する、荷電粒子線装置。
7. 請求項６に記載の荷電粒子線装置であって、
   前記シミュレーション画像生成部は、
   前記実際の走査画像と前記複数のシミュレーション画像それぞれとの間における、前記試料の第１解析点の輝度差に基づき、前記放出電子数情報を補正する、荷電粒子線装置。
8. 請求項６に記載の荷電粒子線装置であって、
   前記シミュレーション画像生成部は、
   前記実際の走査画像と前記複数のシミュレーション画像それぞれとの間における、前記試料の第１領域における第１解析点から前記第１領域と構成が異なる第２領域との境界までのラインプロファイルの差に基づき、前記侵入長情報を補正する、荷電粒子線装置。
9. 荷電粒子線装置において試料に照射された荷電粒子に起因する電子の検出数をシミュレーションにより計算する、シミュレーション方法であって、
   荷電粒子源からの荷電粒子の照射条件と、前記試料の構成を示す試料構成情報と、に基づき、前記試料の第１入射点における前記荷電粒子の第１入射条件を決定し、
   前記第１入射条件と、荷電粒子の入射条件と侵入長とを関連づける侵入長情報と、に基づき、前記第１入射点における侵入範囲を決定し、
   前記試料構成情報に基づき、前記侵入範囲における試料構成を特定し、
   前記第１入射条件と、前記侵入範囲における試料構成と、荷電粒子の入射条件と放出電子数とを関連づける放出電子数情報とに基づき、前記第１入射点から放出される電子数を決定し、
   前記侵入長情報における前記入射条件は、荷電粒子エネルギと試料材料とを含み、
   前記放出電子数情報における前記入射条件は、入射角度、荷電粒子エネルギ、及び試料材料を含む、シミュレーション方法。
10. 荷電粒子線装置において試料に照射された荷電粒子に起因する電子の検出数をシミュレーションにより計算する、シミュレーション方法であって、
    荷電粒子源からの荷電粒子の照射条件と、前記試料の構成を示す試料構成情報と、に基づき、前記試料の第１入射点における前記荷電粒子の第１入射条件を決定し、
    前記第１入射条件と、荷電粒子の入射条件と侵入長とを関連づける侵入長情報と、に基づき、前記第１入射点における侵入範囲を決定し、
    前記試料構成情報に基づき、前記侵入範囲における試料構成を特定し、
    前記侵入範囲における異なる構成の部分領域それぞれへの入射条件を、前記照射条件と前記試料構成情報とに基づき決定し、
    前記部分領域それぞれへの入射条件と、荷電粒子の入射条件と放出電子数とを関連づける放出電子数情報と、に基づき、前記部分領域それぞれの点から放出され得る電子数を決定し、
    前記部分領域それぞれの点から放出され得る電子数に基づき前記第１入射点から放出される電子数を決定する、シミュレーション方法。
11. 荷電粒子線装置において試料に照射された荷電粒子に起因する電子の検出数をシミュレーションにより計算する、シミュレーション方法であって、
    荷電粒子源からの荷電粒子の照射条件と、前記試料の構成を示す試料構成情報と、に基づき、前記試料の第１入射点における前記荷電粒子の第１入射条件を決定し、
    前記第１入射条件と、荷電粒子の入射条件と侵入長とを関連づける侵入長情報と、に基づき、前記第１入射点における侵入範囲を決定し、
    前記試料構成情報に基づき、前記侵入範囲における試料構成を特定し、
    前記第１入射条件と、前記侵入範囲における試料構成と、荷電粒子の入射条件と放出電子数とを関連づける放出電子数情報とに基づき、前記第１入射点から放出される電子数を決定し、
    異なる照射条件における複数シミュレーション画像を作成し、
    前記複数シミュレーション画像それぞれにおいて、前記試料の同一ライン上のラインプロファイルの傾きを計算し、
    前記傾きに基づき、前記試料の実際の観測における照射条件を決定する、シミュレーション方法。
12. 荷電粒子線装置において試料に照射された荷電粒子に起因する電子の検出数をシミュレーションにより計算する、シミュレーション方法であって、
    荷電粒子源からの荷電粒子の照射条件と、前記試料の構成を示す試料構成情報と、に基づき、前記試料の第１入射点における前記荷電粒子の第１入射条件を決定し、
    前記第１入射条件と、荷電粒子の入射条件と侵入長とを関連づける侵入長情報と、に基づき、前記第１入射点における侵入範囲を決定し、
    前記試料構成情報に基づき、前記侵入範囲における試料構成を特定し、
    前記第１入射条件と、前記侵入範囲における試料構成と、荷電粒子の入射条件と放出電子数とを関連づける放出電子数情報とに基づき、前記第１入射点から放出される電子数を決定し、
    前記試料の実際の走査画像と照射条件が異なる複数のシミュレーション画像との比較結果に基づき、前記侵入長情報と前記放出電子数情報の少なくとも一方を補正する、シミュレーション方法。
13. 試料に照射された荷電粒子に起因する電子の検出数をシミュレーションにより計算し、前記試料のシミュレーション画像を生成する、シミュレーション装置であって、
    荷電粒子の入射条件と侵入長とを関連づける、侵入長情報と、
    試料の構成を示す、試料構成情報と、
    荷電粒子の入射条件と放出電子数とを関連づける、放出電子数情報と、を保持し、
    前記試料の第１入射点に入射した荷電粒子に起因する電子の検出数の計算において、
    荷電粒子の照射条件と、前記試料構成情報と、に基づき、前記第１入射点における前記荷電粒子の第１入射条件を決定し、
    前記第１入射条件及び前記侵入長情報に基づき、前記第１入射点における侵入範囲を決定し、
    前記試料構成情報に基づき、前記侵入範囲における試料構成を特定し、
    前記第１入射条件、前記侵入範囲における試料構成、及び前記放出電子数情報に基づき、前記第１入射点から放出される電子数を計算し、
    前記侵入長情報における前記入射条件は、荷電粒子エネルギと試料材料とを含み、
    前記放出電子数情報における前記入射条件は、入射角度、荷電粒子エネルギ、及び試料材料を含む、シミュレーション装置。
14. 試料に照射された荷電粒子に起因する電子の検出数をシミュレーションにより計算し、前記試料のシミュレーション画像を生成する、シミュレーション装置であって、
    荷電粒子の入射条件と侵入長とを関連づける、侵入長情報と、
    試料の構成を示す、試料構成情報と、
    荷電粒子の入射条件と放出電子数とを関連づける、放出電子数情報と、を保持し、
    前記試料の第１入射点に入射した荷電粒子に起因する電子の検出数の計算において、
    荷電粒子の照射条件と、前記試料構成情報と、に基づき、前記第１入射点における前記荷電粒子の第１入射条件を決定し、
    前記第１入射条件及び前記侵入長情報に基づき、前記第１入射点における侵入範囲を決定し、
    前記試料構成情報に基づき、前記侵入範囲における試料構成を特定し、
    前記侵入範囲における異なる構成の部分領域それぞれへの入射条件を、前記照射条件と前記試料構成情報とに基づき決定し、
    前記部分領域それぞれへの入射条件と前記放出電子数情報とに基づき、前記部分領域それぞれの点から放出され得る電子数を決定し、
    前記部分領域それぞれの点から放出され得る電子数に基づき前記第１入射点から放出される電子数を決定する、シミュレーション装置。
15. 試料に照射された荷電粒子に起因する電子の検出数をシミュレーションにより計算し、前記試料のシミュレーション画像を生成する、シミュレーション装置であって、
    荷電粒子の入射条件と侵入長とを関連づける、侵入長情報と、
    試料の構成を示す、試料構成情報と、
    荷電粒子の入射条件と放出電子数とを関連づける、放出電子数情報と、を保持し、
    所定の入射点での入射条件、前記侵入長情報、前記試料構成情報及び前記放出電子数情報に基づき、前記所定の入射点から放出される電子数を計算し、
    異なる照射条件における複数シミュレーション画像を作成し、
    前記複数シミュレーション画像それぞれにおいて、前記試料の同一ライン上のラインプロファイルの傾きを計算し、
    前記傾きに基づき、前記試料の実際の観測における照射条件を決定する、シミュレーション装置。

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