荷電粒子ビームの軸合わせ方法および荷電粒子ビーム装置
【課題】容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる荷電粒子ビームの軸合わせ方法を提供する。
【解決手段】荷電粒子ビームの軸合わせ方法は、試料上における荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、第１アライメントコイルの励磁電流、および第２アライメントコイルの励磁電流を制御して、少なくとも第１〜第６画像データを取得する画像データ取得工程（Ｓ１０）と、少なくとも前記第１〜第６画像データから、荷電粒子ビームの軸合わせのための第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する演算工程（Ｓ１１〜Ｓ１３）と、を含む。
【解決手段】荷電粒子ビームの軸合わせ方法は、試料上における荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、第１アライメントコイルの励磁電流、および第２アライメントコイルの励磁電流を制御して、少なくとも第１〜第６画像データを取得する画像データ取得工程（Ｓ１０）と、少なくとも前記第１〜第６画像データから、荷電粒子ビームの軸合わせのための第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する演算工程（Ｓ１１〜Ｓ１３）と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビームの軸合わせ方法および荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生物、材料、半導体などの微細構造を観察、測定する走査型電子顕微鏡や半導体素子回路パターンの測長用走査型電子顕微鏡等の荷電粒子ビーム装置が知られている。
【０００３】
図３１は、従来の走査型電子顕微鏡の一例を示す図である。走査型電子顕微鏡１０００では、電子銃１０２で発生させた荷電粒子ビームＢを、対物レンズ絞り１０３を通過させた後、対物レンズ１０６で試料Ｓの表面にフォーカスさせる。走査コイル１０７によって、この荷電粒子ビームＢを試料Ｓ上で走査すると、試料Ｓの表面から二次電子や反射電子が放出される。この二次電子や反射電子を電子検出器１０８で受け、その強度をビーム走査に同期させて画像表示装置１０９に表示する。
【０００４】
走査型電子顕微鏡１０００の対物レンズ絞り１０３、開き角補正レンズ１０５、および対物レンズ１０６に対する荷電粒子ビームＢの軸合わせは、Ｘ軸方向に荷電粒子ビームを偏向させるビーム軸合わせコイル（以下、Ｘアライメントコイルという）１０４ａと、Ｙ軸方向に荷電粒子ビームを偏向させるビーム軸合わせコイル（以下、Ｙアライメントコイルという）１０４ｂとに流れる電流を制御することによって行われる。アライメントコイル１０４ａ，１０４ｂを組み合わせることで、荷電粒子ビームＢを二次元的に偏向させることができる。なお、ここでは、対物レンズ１０６の光軸に沿う方向をＺ方向とする。
【０００５】
荷電粒子ビームＢの軸合わせは、具体的には、まず、ウォブラ用信号発生器１１０で加速電圧用高圧電源１１１に信号を送ることによって、荷電粒子ビームＢの加速電圧を周期的に微小量変化させ、試料Ｓ表面での荷電粒子ビームＢのフォーカス（焦点）を微小に変化させる。もし光軸がずれていると、荷電粒子ビームＢが対物レンズ１０６を斜めに通過するため、ウォブラ実行中には、図３２（Ａ）に示すように、フォーカスの変化に伴って像Ｉが所定の方向に移動する。一方、光軸が合った状態では、荷電粒子ビームＢが対物レンズ１０６を垂直に通過するため、ウォブラ実行中には、図３２（Ｂ）に示すように、フォーカスの変化に伴って像Ｉはほとんど移動しない。したがって、ウォブラ実行中の像Ｉの移動量を観察しながら、像Ｉの移動量がなるべく小さくなるようにＸＹ調整ノブ１１２を手動で調整することによって、アライメントコイル１０４ａ，１０４ｂの電流値を光軸が合った状態に調整することができる。ＸＹ調整ノブ１１２は、Ｘアライメントコイル１０４ａの電流値を調整するためのＸ調整ノブと、Ｙアライメントコイル１０４ｂの電流値を調整するためのＹ調整ノブと、を有している。ＸＹ調整ノブ１１２を操作することにより、駆動アンプ１１３を介して、Ｘアライメントコイル１０４ａおよびＹアライメントコイル１０４ｂの電流値を制御することができる。なお、ウォブラは、対物レンズ駆動アンプ１１５から供給される対物レンズ１０６の励磁電流を変化させて行うこともできる。
【０００６】
この軸合わせを自動的に行う方法は、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１では、軸合わせの最適値を得るために、軸を一定量ずつ可変することにより調整する方法や、対物レンズ励磁を変化させた場合の像変位の方向に応じて軸の調整方向を定める方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−３０２５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した図３１に示す走査型電子顕微鏡１０００では、本質的に、荷電粒子ビームの軸ずれ方向と、Ｘアライメントコイル１０４ａの偏向方向と、Ｙアライメントコイル１０４ｂの偏向方向との合成ベクトルがウォブラでの像移動ベクトルとなっている。そのため、Ｘアライメントコイル１０４ａおよびＹアライメントコイル１０４ｂの一方が最適になるように調整しても、ウォブラによる像移動は残る。したがって、最初に調整したＸアライメントコイル１０４ａの調整が不適当だとＹアライメントコイル１０４ｂをどのように調整しても像移動が無くなる点は見つからない。このように、２つのアライメントコイルを調整して、像移動が無くなる１点を探すという調整作業は、装置の操作者にとって直感的に分かりづらく、大きな負担となる。
【０００９】
このような問題に対して、特許文献１では、この軸合わせを自動で行う装置が開示されている。しかしながら、上述した特許文献１の軸合わせの方法では、軸合わせの最適値を求めるために、多数回の繰り返し動作が必要となる。
【００１０】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる荷電粒子ビームの軸合わせ方法を提供することにある。
【００１１】
また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる荷電粒子ビーム装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法は、
荷電粒子ビームを第１方向に偏向させる第１アライメントコイル、および前記荷電粒子ビームを前記第１方向と交差する第２方向に偏向させる第２アライメントコイルによって前記荷電粒子ビームの軸を調整し、前記荷電粒子ビームを試料に照射して、試料から発生した信号を検出し画像データを取得する荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法であって、
前記試料上における前記荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、前記第１アライメントコイルの励磁電流、および前記第２アライメントコイルの励磁電流の条件を変えて、少なくとも第１〜第６画像データを取得する画像データ取得工程と、
前記画像データ取得工程で取得した少なくとも前記第１〜第６画像データから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する演算工程と、
を含み、
前記画像データ取得工程において、
前記第１画像データは、前記焦点位置が第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が第２電流値である条件で取得され、
前記第２画像データは、前記焦点位置が第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第３画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第１変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第４画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第５画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第６画像データは、前記焦点位置が前記第２位置であり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得される。
【００１３】
このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、第１〜第６画像データから荷電粒子ビームの軸合わせのための第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、装置の操作者の負担を軽減し、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間を短縮できる。
【００１４】
（２）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記演算工程において、
前記第１画像データと前記第２画像データとの間の位置ずれ量を示す第１画像変位ベクトルと、
前記第３画像データと前記第４画像データとの間の位置ずれ量を示す第２画像変位ベクトルと、
前記第５画像データと前記第６画像データとの間の位置ずれ量を示す第３画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第３画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００１５】
（３）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記画像データ取得工程において、さらに、第７画像データおよび第８画像データを取得し、
前記第７画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第２変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第８画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第２変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得されてもよい。
【００１６】
（４）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記演算工程において、さらに、
前記第１画像データと前記第７画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第８画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第５画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸を合わせるための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００１７】
このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、演算精度を高めつつ、画像データを取得するための条件（撮影条件）を緩和することができる。
【００１８】
（５）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記演算工程において、さらに、
前記第１画像データと前記第３画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第５画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第５画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸を合わせるための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００１９】
このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、第１〜第６画像データから荷電粒子ビームの軸合わせのための第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、装置の操作者の負担を軽減し、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間を短縮できる。
【００２０】
（６）本発明に係る荷電粒子ビーム装置は、
荷電粒子ビームを第１方向に偏向させる第１アライメントコイル、および前記荷電粒子ビームを前記第１方向と交差する第２方向に偏向させる第２アライメントコイルによって前記荷電粒子ビームの軸を調整し、前記荷電粒子ビームを試料に照射して、試料から発生した信号を検出し画像データを取得する荷電粒子ビーム装置であって、
前記試料上における前記荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、前記第１アライメントコイルの励磁電流、および前記第２アライメントコイルの励磁電流の条件を変えて、少なくとも第１〜第６画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段が取得した少なくとも前記第１〜第６画像データから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する演算手段と、
を含み、
前記第１画像データは、前記焦点位置が第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が第２電流値である条件で取得され、
前記第２画像データは、前記焦点位置が第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第３画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第１変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第４画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第５画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第６画像データは、前記焦点位置が前記第２位置であり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得される。
【００２１】
このような荷電粒子ビーム装置によれば、第１〜第６画像データから荷電粒子ビームの軸合わせのための第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、装置の操作者の負担を軽減し、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間を短縮できる。
【００２２】
（７）本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記演算手段は、
前記第１画像データと前記第２画像データとの間の位置ずれ量を示す第１画像変位ベクトルと、
前記第３画像データと前記第４画像データとの間の位置ずれ量を示す第２画像変位ベクトルと、
前記第５画像データと前記第６画像データとの間の位置ずれ量を示す第３画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第３画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００２３】
（８）本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記画像データ取得手段は、さらに、第７画像データと第８画像データを取得し、
前記第７画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第２変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第８画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第２変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得されてもよい。
【００２４】
（９）本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記演算手段は、さらに、
前記第１画像データと前記第７画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第８画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第５画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００２５】
このような荷電粒子ビーム装置によれば、演算精度を高めつつ、画像データを取得するための条件（撮影条件）を緩和することができる。
【００２６】
（１０）本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記演算手段は、さらに、
前記第１画像データと前記第３画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第５画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第５画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸を合わせるための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００２７】
このような荷電粒子ビーム装置によれば、第１〜第６画像データから荷電粒子ビームの軸合わせのための第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、装置の操作者の負担を軽減し、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間を短縮できる。
【００２８】
（１１）本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記画像データ取得手段は、前記荷電粒子ビームを発生するビーム源の加速電圧および対物レンズの励磁電流値の少なくとも一方を制御することによって、前記焦点位置を制御してもよい。
【００２９】
（１２）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記演算工程では、算出された前記第１〜第３画像変位ベクトルを、前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値の算出に用いるか否かを判定し、
前記第１〜第３画像変位ベクトルを算出に用いないと判定した場合、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、前記第１〜第６画像データを取得してもよい。
【００３０】
このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、荷電粒子ビームの軸合わせ後に、荷電粒子ビームの軸合わせ前よりも、荷電粒子ビームの軸がずれることを防ぐことができる。
【００３１】
（１３）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記演算工程では、算出された前記第４および前記第５画像変位ベクトルを、前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値の算出に用いるか否かを判定し、
前記第４および第５画像変位ベクトルを算出に用いないと判定した場合、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、前記第１〜第６画像データを取得してもよい。
【００３２】
このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、荷電粒子ビームの軸合わせ後に、荷電粒子ビームの軸合わせ前よりも、荷電粒子ビームの軸がずれることを防ぐことができる。
【００３３】
（１４）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記第１アライメントコイルおよび前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記演算工程で算出された励磁電流値であって、互いに異なる前記焦点位置である条件で取得された２つの画像データを取得する工程と、
前記２つの画像データから、第６画像変位ベクトルを算出する工程と、
前記第６画像変位ベクトルの大きさが前記第１画像変位ベクトルの大きさよりも大きいか否かを判定する第２判定工程と、をさらに含み、
前記第２判定工程で前記第６画像変位ベクトルの大きさが前記第１画像変位ベクトルの大きさよりも大きいと判定された場合、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、前記第１〜第６画像データを取得してもよい。
【００３４】
このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、荷電粒子ビームの軸合わせ後に、荷電粒子ビームの軸合わせ前よりも、荷電粒子ビームの軸がずれることを防ぐことができる。
【００３５】
（１５）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法は、
荷電粒子ビームを第１方向に偏向させる第１アライメントコイル、および前記荷電粒子ビームを前記第１方向と交差する第２方向に偏向させる第２アライメントコイルによって前記荷電粒子ビームの軸を調整し、前記荷電粒子ビームを試料に照射して、試料から発生した信号を検出し画像データを取得する荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法であって、
前記試料上における前記荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、前記第１アライメントコイルの励磁電流、および前記第２アライメントコイルの励磁電流の条件を変えて、第１〜第５画像データを取得する第１の画像データ取得工程と、
第６画像データを取得する第２の画像データ取得工程と、
前記第１〜第５画像データから、第１〜第４画像変位ベクトルを算出する第１の演算工程と、
前記第１〜第４画像変位ベクトルに基づいて、第７および第８画像データの取得条件を決定する画像取得条件決定工程と、
前記画像取得条件決定工程で決定された取得条件に基づいて、前記第７および前記第８画像データを取得する第３の画像データ取得工程と、
前記第１〜第３の画像データ取得工程で取得した前記第１〜第８画像データから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する第２の演算工程と、
を含み、
前記第１の画像データ取得工程において、
前記第１画像データは、前記焦点位置が第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が第２電流値である条件で取得され、
前記第２画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第１変化電流値だけ増加させた電流値である条件で取得され、
前記第３画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ増加させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第４画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から前記第１変化電流値だけ減少させた電流値である条件で取得され、
前記第５画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ減少させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第２の画像データ取得工程において、
前記第６画像データは、前記焦点位置が第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記第２電流値である条件で取得され、
前記第１の演算工程において、
前記第１画像データと前記第３画像データとの間の位置ずれ量を示す前記第１画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第２画像データとの間の位置ずれ量を示す前記第２画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第５画像データとの間の位置ずれ量を示す前記第３画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第４画像データとの間の位置ずれ量を示す前記第４画像変位ベクトルと、
を算出し、
画像取得条件決定工程において、
前記第１〜第４画像変位ベクトルの中で隣り合う２つのベクトルの組を所定の条件に基づき選択して、これにより第７画像データの前記第２アライメントコイルの励磁電流値および前記第８画像データの前記第１アライメントコイルの励磁電流値を決定し、
前記第３の画像データ取得工程において、
前記第７画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記画像取得条件決定工程で決定された電流値である条件で取得され、
前記第８画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記画像取得条件決定工程で決定された電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記第２電流値である条件で取得される。
【００３６】
このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、第１〜第８画像データから荷電粒子ビームの軸合わせのための第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、装置の操作者の負担を軽減し、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間を短縮できる。
【００３７】
さらに、このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値の算出精度を向上できる。
【００３８】
（１６）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記画像取得条件決定工程では、前記第１〜第４画像変位ベクトルにおける前記組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、前記第１方向と前記第２方向とがなす角度に最も近い前記組を選択してもよい。
【００３９】
（１７）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記画像取得条件決定工程では、前記第１〜第４画像変位ベクトルにおける前記組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルの大きさの和に基づいて、前記組を選択してもよい。
【００４０】
（１８）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記第２の演算工程では、
選択した前記組に基づいて、前記第２画像データまたは前記第４画像データの一方を選択し、かつ、前記第３画像データまたは前記第５画像データの一方を選択し、
前記第１画像データと前記第６画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
選択された前記第２画像データまたは前記第４画像データの一方と、前記第７画像データとの間の位置ずれ量を示す第６画像変位ベクトルと、
選択された前記第３画像データまたは前記第５画像データの一方と、前記第８画像データとの間の位置ずれ量を示す第７画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第７画像変位ベクトルから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００４１】
（１９）本発明に係る荷電粒子ビーム装置は、
荷電粒子ビームを第１方向に偏向させる第１アライメントコイル、および前記荷電粒子ビームを前記第１方向と交差する第２方向に偏向させる第２アライメントコイルによって前記荷電粒子ビームの軸を調整し、前記荷電粒子ビームを試料に照射して、試料から発生した信号を検出し画像データを取得する荷電粒子ビーム装置であって、
前記試料上における前記荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、前記第１アライメントコイルの励磁電流、および前記第２アライメントコイルの励磁電流の条件を変えて、第１〜第８画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段が取得した前記第１〜第５画像データに基づいて、前記第７および第８画像データの取得条件を決定する画像取得条件決定手段と、
前記画像データ取得手段が取得した前記第１〜第８画像データから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する演算手段と、
を含み、
前記第１画像データは、前記焦点位置が第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が第２電流値である条件で取得され、
前記第２画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第１変化電流値だけ増加させた電流値である条件で取得され、
前記第３画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ増加させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第４画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から前記第１変化電流値だけ減少させた電流値である条件で取得され、
前記第５画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ減少させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第６画像データは、前記焦点位置が第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記第２電流値である条件で取得され、
前記第７画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記画像取得条件決定手段で決定された電流値である条件で取得され、
前記第８画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記画像取得条件決定手段で決定された電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記第２電流値である条件で取得され、
前記演算手段は、
前記第１画像データと前記第３画像データとの間の位置ずれ量を示す第１画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第２画像データとの間の位置ずれ量を示す第２画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第５画像データとの間の位置ずれ量を示す第３画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第４画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記画像取得条件決定手段は、前記第１〜第４画像変位ベクトルの中で隣り合う２つのベクトルの組を所定の条件に基づき選択して、これにより前記第７画像データの前記第２アライメントコイルの励磁電流値および前記第８画像データの前記第１アライメントコイルの励磁電流値を決定する。
【００４２】
このような荷電粒子ビーム装置によれば、第１〜第８画像データから荷電粒子ビームの軸合わせのための第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、装置の操作者の負担を軽減し、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間を短縮できる。
【００４３】
さらに、このような荷電粒子ビーム装置によれば、第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値の算出精度を向上できる。
【００４４】
（２０）本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記画像取得条件決定手段は、前記第１〜第４画像変位ベクトルにおける前記組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、前記第１方向と前記第２方向とがなす角度に最も近い前記組を選択してもよい。
【００４５】
（２１）本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記画像取得条件決定手段は、前記第１〜第４画像変位ベクトルにおける前記組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルの大きさの和に基づいて、前記組を選択してもよい。
【００４６】
（２２）本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記演算手段は、
選択した前記組に基づいて、前記第２画像データまたは前記第４画像データの一方を選択し、かつ、前記第３画像データまたは前記第５画像データの一方を選択し、
前記第１画像データと前記第６画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
選択された前記第２画像データまたは前記第４画像データの一方と、前記第７画像データとの間の位置ずれ量を示す第６画像変位ベクトルと、
選択された前記第３画像データまたは前記第５画像データの一方と、前記第８画像データとの間の位置ずれ量を示す第７画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第７画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００４７】
（２３）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記焦点位置のみを変化させた２つの画像データから算出された画像変位ベクトルが、所定の値よりも大きいか否かを判定するための第１判定工程をさらに含み、
前記第１判定工程で前記所定の値よりも大きいと判定された場合に、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００４８】
このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、荷電粒子ビームの軸合わせ後に、荷電粒子ビームの軸合わせ前よりも、荷電粒子ビームの軸がずれることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成を説明するための図。
【図２】第１実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ工程のフローチャート。
【図３】フレーム１〜８の撮影条件を示す表。
【図４】画像変位ベクトルを説明するための図。
【図５】第１実施形態に係る第１〜第５画像変位ベクトルの関係を示す図。
【図６】画像変位ベクトルＡ，Ｃ，Ｌの距離とアライメントコイル励磁電流値との関係を示す図。
【図７】画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｋの距離とアライメントコイル励磁電流値との関係を示す図。
【図８】第２実施形態に係る第１〜第３画像変位ベクトルを説明するための図。
【図９】第７実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成を説明するための図。
【図１０】第７実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ工程のフローチャート。
【図１１】第８実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成を説明するための図。
【図１２】第１〜第５画像変位ベクトルの関係を示す図。
【図１３】第８実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ工程のフローチャート。
【図１４】第９実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成を説明するための図。
【図１５】第９実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ工程のフローチャート。
【図１６】第１２実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ工程のフローチャート。
【図１７】第１３実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成を説明するための図。
【図１８】第１３実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ工程のフローチャート。
【図１９】フレーム１〜５の撮影条件を示す表。
【図２０】第１〜第４画像変位ベクトルの関係を示す図。
【図２１】フレーム６〜８の撮影条件を示す表。
【図２２】ベクトルＵ１とベクトルＵ２の組が選択されたときの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの関係を示す図。
【図２３】ベクトルＵ２とベクトルＵ３の組が選択されたときの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの関係を示す図。
【図２４】ベクトルＵ３とベクトルＵ４の組が選択されたときの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの関係を示す図。
【図２５】ベクトルＵ４とベクトルＵ１の組が選択されたときの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの関係を示す図。
【図２６】アライメントコイル電流値座標系において、アライメントコイルの励磁電流値を初期値から変更量だけ変化させた図。
【図２７】画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣを、原点Ｏから遠ざかる向きにとった場合を示す図。
【図２８】画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣを、原点Ｏに近づく向きにとった場合を示す図。
【図２９】対物レンズが樽型の収差を有する場合の画像変位ベクトル座標系を示す図。
【図３０】第１３実施形態の第１変形例に係る荷電粒子ビームの軸合わせ工程のフローチャート。
【図３１】従来の走査型電子顕微鏡の一例を示す図。
【図３２】従来の荷電粒子ビームの軸合わせ方法について説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００５１】
１． 第１実施形態
１．１． 荷電粒子ビーム装置の構成
まず、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００の構成を説明するための図である。ここでは、荷電粒子ビーム装置１００が走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）である場合について説明する。
【００５２】
荷電粒子ビーム装置１００は、図１に示すように、荷電粒子ビーム源４と、加速電圧用高圧電源５と、対物レンズ絞り８と、第１アライメントコイル１０ａと、第２アライメントコイル１０ｂと、アライメントコイル駆動アンプ１１と、開き角補正レンズ１２と、対物レンズ１４と、対物レンズ駆動アンプ１５と、走査コイル１６と、試料ステージ２０と、電子検出器２２と、観察画像表示装置２４と、軸合わせ用撮影条件設定装置３０と、メモリー３２（フレームメモリー３２ａ）と、画像変位ベクトル演算器３４と、最適値演算器３６と、を含んでいる。
【００５３】
荷電粒子ビーム源４は、例えば、公知の電子銃であり、陰極から放出された電子を陽極で加速し荷電粒子ビーム（電子ビーム）Ｂを放出する。
【００５４】
加速電圧用高圧電源５は、荷電粒子ビーム源４に対して、陰極から放出された電子を加速するための加速電圧を供給する。
【００５５】
対物レンズ絞り８は、対物レンズ１４に入射する荷電粒子ビームＢのうち、光軸近傍の荷電粒子ビームＢだけを通して、それ以外を遮蔽する。
【００５６】
Ｘアライメントコイル（第１アライメントコイル）１０ａおよびＹアライメントコイル（第２アライメントコイル）１０ｂは、荷電粒子ビームＢの軸調整を行うことができる。Ｘアライメントコイル１０ａは、Ｘ方向に対向する１組のコイルを有し、荷電粒子ビームＢをＸ方向（第１方向）に偏向させることができる。Ｙアライメントコイル１０ｂは、Ｘ方向と交差（直交）するＹ方向（第２方向）に対向する１組のコイルを有し、荷電粒子ビームＢをＹ方向に偏向させることができる。すなわち、Ｘアライメントコイル１０ａおよびＹアライメントコイル１０ｂによって、荷電粒子ビームＢの二次元的な偏向が可能となる。なお、Ｚ方向は、例えば、対物レンズ１４の光軸に沿う方向である。アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流は、アライメントコイル駆動アンプ１１から供給される。アライメントコイル１０ａ，１０ｂに流れる励磁電流量を制御することによって、荷電粒子ビーム鏡筒２内における荷電粒子ビームＢの偏向を二次元的に制御することができる。
【００５７】
なお、荷電粒子ビームＢに対するＸアライメントコイル１０ａの偏向方向とＹアライメントコイル１０ｂの偏向方向とは、荷電粒子ビームＢを二次元的に偏向できれば、直交していなくてもよい。
【００５８】
開き角補正レンズ１２は、荷電粒子ビームＢの開き角を補正することができる。
【００５９】
対物レンズ１４は、荷電粒子ビームＢを試料Ｓの表面で集束させる。対物レンズ１４は、対物レンズ駆動アンプ１５と接続され、対物レンズ１４の励磁電流は、対物レンズ駆動アンプ１５から供給される。
【００６０】
走査コイル１６は、荷電粒子ビームＢの試料Ｓ上での走査を行うための電磁コイルである。
【００６１】
試料ステージ２０は、試料Ｓを支持し、試料Ｓの水平移動、上下移動、回転、傾斜などの動作を行うことができる。
【００６２】
荷電粒子ビーム源４、対物レンズ絞り８、第１アライメントコイル１０ａ、第２アライメントコイル１０ｂ、開き角補正レンズ１２、対物レンズ１４、および走査コイル１６は、荷電粒子ビーム鏡筒２に収容されている。
【００６３】
電子検出器２２は、集束された荷電粒子ビームＢの走査に基づいて、試料Ｓの表面から放出される二次電子や反射電子を検出する。電子検出器２２によって検出された二次電子や反射電子の強度信号は、荷電粒子ビームＢの走査信号と同期された画像データとして、フレームメモリー３２ａに記憶される。なお、荷電粒子ビームＢの走査時においては、当該走査信号に基づく励磁電流が走査コイル１６に供給される。
【００６４】
メモリー３２は、画像データを記憶するためのフレームメモリー３２ａを有している。メモリー３２は、さらに、画像データの撮影条件を記憶してもよい。
【００６５】
画像表示装置２４は、フレームメモリー３２ａに記憶された画像データに基づいて、画像（ＳＥＭ像）を表示する。
【００６６】
軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、対物レンズ１４及び走査コイル１６を通過した後の荷電粒子ビームＢの焦点、およびアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の条件を変えて、画像データを取得することができる。軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、荷電粒子ビーム源４における加速電圧およびアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流を制御して撮影条件を変えながら複数の画像データを取得し、メモリー３２に画像データおよび撮影条件を記憶させることができる。軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、加速電圧用高圧電源５と接続されており、加速電圧用高圧電源５を介して加速電圧を制御する。これにより、対物レンズ１４及び走査コイル１６を通過した後の荷電粒子ビームＢの焦点位置を制御することができる。この結果、試料Ｓ上における荷電粒子ビームＢの試料Ｓへの入射方向での焦点位置が制御される。また、軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、アライメントコイル駆動アンプ１１に接続されており、アライメントコイル駆動アンプ１１を介して、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流を制御する。
【００６７】
画像変位ベクトル演算器３４および最適値演算器３６（演算手段の一例）は、フレームメモリー３２ａに保存された画像データから、荷電粒子ビームＢの軸を合わせるための第１アライメントコイル１０ａの励磁電流値および第２アライメントコイル１０ｂの励磁電流値を算出する。この励磁電流値は、最適値演算器３６からアライメントコイル駆動アンプ１１に出力される。
【００６８】
１．２． 荷電粒子ビーム装置の動作
次に、第１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００の動作について説明する。
【００６９】
図２は、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００の軸合わせ工程を示すフローチャートである。
【００７０】
まず、軸合わせ用撮影条件設定装置３０によって第１〜第８画像データを取得する（画像データ取得工程、Ｓ１０）。軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、加速電圧、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流、およびＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流の条件を変えたフレーム１〜８を撮影して、第１〜第８画像データを取得する。軸合わせ用撮影条件設定装置３０によって撮影されたフレーム１〜８は、第１〜第８画像データとして、フレームメモリー３２ａに記憶される。また、フレーム１〜８（第１〜第８画像データ）の撮影条件は、メモリー３２に記憶される。
【００７１】
図３は、フレームの撮影条件を示す表である。各フレームの撮影条件は、図３に示すように、（加速電圧，Ｘアライメントコイルの励磁電流値，Ｙアライメントコイルの励磁電流値）として、フレーム１が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム２が（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム３が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ１）、フレーム４が（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ１）、フレーム５が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ１，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム６が（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ１，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム７が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ２）、フレーム８が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）である。
【００７２】
ここで、ＨＶは、軸合わせ開始時の加速電圧であり、Ｖ１，Ｖ２は、加速電圧の微小変更量である。すなわち、フレーム１〜８において、対物レンズ１４及び走査コイル１６を通過した後の荷電粒子ビームＢの焦点の位置は、加速電圧がＨＶ＋Ｖ１のときの焦点位置（第１位置）、又は加速電圧がＨＶ＋Ｖ２のときの焦点位置（第２位置）の２つの位置のいずれかにある。ＯＲＧ＿Ｘ（第１電流値）は、軸合わせ開始時のＸアライメントコイル１０ａの励磁電流値（初期値）であり、ＯＲＧ＿Ｙ（第２電流値）は、軸合わせ開始時のＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流値（初期値）である。ＡＬ１，ＡＬ２は、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの電流値の変更量（変化電流量）である。変更量ＡＬ１と変更量ＡＬ２とは、互いに異なる値を有する。本実施形態では、例えば、加速電圧ＨＶ＝１０ｋＶで、変更量Ｖ１＝−５０Ｖ、変更量Ｖ２＝＋５０Ｖとする。さらに、例えば、励磁電流値ＯＲＧ＿Ｘ＝１０ｍＡ、励磁電流値ＯＲＧ＿Ｙ＝２０ｍＡで、ＡＬ１＝−１０ｍＡ、ＡＬ２＝＋１０ｍＡとする。これらの値は後述する工程で画像変位ベクトルが正常に求められれば特に限定されない。
【００７３】
次に、第１〜第８画像データから荷電粒子ビームＢの軸合わせのためのＸアライメントコイル１０ａの励磁電流値、およびＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流値を算出する演算工程（Ｓ１１〜Ｓ１３）を行う。以下に、演算工程について、説明する。
【００７４】
まず、画像変位ベクトル演算器３４によって第１〜第８画像データから第１〜第５画像変位ベクトルを算出する（Ｓ１１）。
【００７５】
図４（Ａ）〜図４（Ｅ）は、画像変位ベクトルを説明するための図である。なお、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）では、フレーム１〜８のうち対応する２つのフレームを重ねて図示している。画像変位ベクトル演算器３４は、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）に示すように、軸合わせ用撮影条件設定装置３０で取得した８枚の画像データを組み合わせて第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕを算出する。
【００７６】
具体的には、図４（Ａ）に示すように、フレーム１（第１画像データ）とフレーム２（第２画像データ）との間の位置ずれ量から、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の初期値での加速電圧変化による像移動を示す第１画像変位ベクトルＡ（ａ，ｂ）を算出する。
【００７７】
図４（Ｂ）に示すように、フレーム３（第３画像データ）とフレーム４（第４画像データ）との間の位置ずれ量から、Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流値を変更量ＡＬ１だけ変化させた状態での加速電圧変化による像移動を示す第２画像変位ベクトルＢ（ｃ，ｄ）を算出する。
【００７８】
図４（Ｃ）に示すように、フレーム５（第５画像データ）とフレーム６（第６画像データ）との間の位置ずれ量から、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流値をＡＬ１だけ変化させた状態での加速電圧変化による像移動を示す第３画像変位ベクトルＣ（ｅ，ｆ）を算出する。
【００７９】
図４（Ｄ）に示すように、フレーム１（第１画像データ）とフレーム７（第７画像データ）との間の位置ずれ量から、Ｙアライメントコイル１０ｂの偏向方向を示す第４画像変位ベクトルＶ（ｑ，ｒ）を算出する。
【００８０】
図４（Ｅ）に示すように、フレーム１（第１画像データ）とフレーム８（第８画像データ）との間の位置ずれ量から、Ｘアライメントコイル１０ａの偏向方向を示す第５画像変位ベクトルＵ（ｍ，ｎ）を算出する。
【００８１】
ここで、画像変位ベクトルとは、２つのフレーム間での像の位置ずれ量を示すベクトルである。例えば、図４（Ａ）に示すように、フレーム１の像Ｉ１とフレーム２の像Ｉ２との間の位置ずれ量（方向、大きさ）から第１画像変位ベクトルＡを算出することができる。図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）も同様に、フレーム１〜８の像Ｉ１〜Ｉ８間の位置ずれ量から画像変位ベクトルＢ，Ｃ，Ｖ，Ｕを算出することができる。
【００８２】
画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの算出法は、例えば、二つの画像の相互相関演算によるブロックマッチングで行う。相互相関演算は、二つの画像の二次元フーリエ変換の複素共役の積の逆フーリエ変換で実行する。二次元の相互相関演算結果の最大値の座標が像の変位ベクトルとなる。
【００８３】
図５は、第１〜第５画像変位ベクトルの関係を示す図である。横軸ｘは、画像変位ベクトル座標系におけるｘ成分を示し、縦軸ｙは、画像変位ベクトル座標系におけるｙ成分を示す。ここでは、（ｘ、ｙ）＝（０，０）のときに、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値が最適になるものとする。
【００８４】
次に、最適値演算器３６によって、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕからアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流が最適となる位置での画像変位ベクトルＫ，Ｌを算出する（Ｓ１２）。
【００８５】
最適値演算器３６は、図５に示す、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流の最適推定点での画像変位ベクトルＬ（ｓ，ｔ）、およびＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流の最適推定点での画像変位ベクトルＫ（ｇ，ｈ）を算出する。
【００８６】
ここで、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流の最適推定点とは、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流値が最適値Ｘ３（Ｘ方向の荷電粒子ビームの軸が合ったときのＸアライメントコイルの励磁電流値）となる画像変位ベクトル座標上の点である。すなわち、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流の最適推定点は、図５で示すように、画像変位ベクトル座標系において、第１画像変位ベクトルＡの座標Ａ点と第３画像変位ベクトルＣの座標Ｃ点を通る直線ＡＣと、画像変位ベクトルＶで示す軸と、が交わる点Ｌである。また、Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流の最適推定点とは、Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流値が最適値Ｙ３（Ｙ方向の荷電粒子ビームの軸が合ったときのＹアライメントコイルの励磁電流値）となる画像変位ベクトル座標上の点である。すなわち、Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流の最適推定点は、図５で示すように、画像変位ベクトル座標系において、第１画像変位ベクトルＡの座標Ａ点と第２画像変位ベクトルＢの座標Ｂ点を通る直線ＡＢと、画像変位ベクトルＵで示す軸と、が交わる点Ｋである。
【００８７】
画像変位ベクトルＫ（ｇ，ｈ）、画像変位ベクトルＬ（ｓ，ｔ）は、下記式１〜式４から算出できる。
【００８８】
【数１】
【００８９】
このようにして、最適値演算器３６は、画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕから画像変位ベクトルＫおよび画像変位ベクトルＬを算出する。
【００９０】
次に、最適値演算器３６によって、画像変位ベクトルＫ，Ｌからアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値Ｘ３，Ｙ３を算出する（Ｓ１３）。
【００９１】
図６は、画像変位ベクトルＡ，Ｃ，Ｌの距離とアライメントコイルの励磁電流値との関係を示す図である。図６に示すように、第１画像変位ベクトルＡでの励磁電流値ＯＲＧ＿Ｘ、第３画像変位ベクトルＣでの励磁電流値ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ１からＸアライメントコイル１０ａの励磁電流の最適値Ｘ３を算出する。最適値演算器３６は、例えば、メモリー３２に記憶された励磁電流値ＯＲＧ＿Ｘ，ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ１を用いて算出を行う。Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流の最適値Ｘ３を求める式は、下記式５、６のとおりである。なお、式５は、図５に示す第１画像変位ベクトルＡの座標Ａ点が、第３画像変位ベクトルＣの座標Ｃ点と画像変位ベクトルＬの座標Ｌ点との間にある場合の式であり、式６は、第１画像変位ベクトルＡの座標Ａ点が、第３画像変位ベクトルＣの座標Ｃ点と画像変位ベクトルＬの座標Ｌ点との間にない場合の式である。
【００９２】
【数２】
【００９３】
ただし、ＸＡは、第１画像変位ベクトルＡでの励磁電流値ＯＲＧ＿Ｘであり、ＸＣは、第３画像変位ベクトルＣでの励磁電流値ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ１である。
【００９４】
図７は、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｋの距離とアライメントコイルの励磁電流値との関係を示す図である。図７に示すように、第１画像変位ベクトルＡでの励磁電流値ＯＲＧ＿Ｙ、第２画像変位ベクトルＢでの励磁電流値ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ１からＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流の最適値Ｙ３を算出する。Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流の最適値Ｙ３を求める式は、下記式７、８のとおりである。なお、式７は、図５に示す第１画像変位ベクトルＡの座標Ａ点が、第２画像変位ベクトルＢの座標Ｂ点と画像変位ベクトルＫの座標Ｋ点との間にある場合の式であり、式８は、第１画像変位ベクトルＡの座標Ａ点が、第２画像変位ベクトルＢの座標Ｂ点と画像変位ベクトルＫの座標Ｋ点との間にない場合の式である。
【００９５】
【数３】
【００９６】
ただし、ＹＡは、第１画像変位ベクトルＡでの励磁電流値ＯＲＧ＿Ｙであり、ＹＢは、第２画像変位ベクトルＢでの励磁電流値ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ１である。
【００９７】
以上の工程により、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流の最適値Ｘ３およびＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流の最適値Ｙ３を算出することができる。
【００９８】
次に、最適値演算器３６は、算出したアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値Ｘ３，Ｙ３に基づいて制御信号を生成し、この制御信号をアライメントコイル駆動アンプ１１に出力して、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流が最適値Ｘ３となり、Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流が最適値Ｙ３となるように制御する。
【００９９】
以上の工程により、荷電粒子ビームＢの軸合わせを行うことができる。
【０１００】
本実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、上述のように、８枚の画像（フレーム１〜８）からアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値Ｘ３，Ｙ３を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、装置の操作者の負担を軽減し、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間を短縮することができる。
【０１０１】
本実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、加速電圧の変更による像の移動方向と、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向）とが、異なっていても、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの最適値Ｘ３，Ｙ３を算出することができる。
【０１０２】
本実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法では、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値の変更量ＡＬ１と変更量ＡＬ２とが、互いに異なる値を有することができる。変更量ＡＬ１は、画像変位ベクトルＢ，Ｃの演算精度を高めるためにある程度大きい値であることが望ましい。しかしながら、例えば、変更量ＡＬ１と変更量ＡＬ２とが同じ値である場合（後述する第３実施形態参照）、演算精度に与える影響の少ない変更量ＡＬ２の値も大きくなり、撮影条件（観察視野や観察倍率）によっては、画像の変位量がブロックマッチングの範囲を超えて画像変位ベクトルが算出できなくなる場合がある。そのため、変更量ＡＬ１と変更量ＡＬ２とが同じ値である場合、画像データを取得するための条件（撮影条件）が限定される。本実施形態では、変更量ＡＬ１と変更量ＡＬ２とが異なる値を有することにより、例えば、変更量ＡＬ１を演算精度を得るために十分な程度の大きな値とし、変更量ＡＬ２を画像の変位量がブロックマッチングの範囲内になるような小さな値（例えば、変更量ＡＬ１よりも小さい値）とすることができる。したがって、演算精度を高めつつ、撮影条件を緩和することができる。
【０１０３】
本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００では、第１〜第８画像データを取得する軸合わせ用撮影条件設定装置３０と、第１〜第８画像データからアライメントコイル１０ａ，１０ｂの最適値Ｘ３，Ｙ３を算出する画像変位ベクトル演算器３４および最適値演算器３６と、を有する。これにより、荷電粒子ビームＢの軸合わせを自動化することができる。
【０１０４】
２． 第２実施形態
次に、第２実施形態に係る荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法について説明する。なお、第２実施形態に係る荷電粒子ビーム装置は、上述した図１に示す荷電粒子ビーム装置１００の構成と同様であり、その説明を省略する。また、後述する第３〜６実施形態に係る荷電粒子ビーム装置も、同様に、上述した図１に示す荷電粒子ビーム装置１００の構成と同様であり、その説明を省略する。
【０１０５】
図８は、本実施形態に係る第１〜第３画像変位ベクトルを説明するための図である。
【０１０６】
第１実施形態では、フレーム１とフレーム７から第４画像変位ベクトルＶ（ｑ，ｒ）を算出し、フレーム１とフレーム８から第５画像変位ベクトルＵ（ｍ，ｎ）を算出した。これに対して、本実施形態では、図８に示すように、第４画像変位ベクトルＶ（ｑ，ｒ）を、直線ＡＢと平行な直線Ｌ１に置き換え、第５画像変位ベクトルＵ（ｍ，ｎ）を直線ＡＣに平行な直線Ｌ２に置き換えた。これにより、第１実施形態と同様に、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの最適値Ｘ３，Ｙ３を算出できる。この場合、第４画像変位ベクトルＶおよび第５画像変位ベクトルＵの算出が不要になるため、フレーム７とフレーム８の画像取得が不要になる。すなわち、第２実施形態では、６枚の画像（フレーム１〜６）から３つの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを算出し、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの最適値Ｘ３，Ｙ３を算出できる。
【０１０７】
画像変位ベクトルＫ（ｇ，ｈ）、画像変位ベクトルＬ（ｓ，ｔ）は、下記式１〜式４から算出する。
【０１０８】
【数４】
【０１０９】
この式９〜式１２から画像変位ベクトルＫ（ｇ，ｈ）、画像変位ベクトルＬ（ｓ，ｔ）を求め、第１実施形態と同様に、上述した式５〜式８を用いて、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの最適値Ｘ３，Ｙ３を算出する。
【０１１０】
第２実施形態によれば、上述のように、６枚の画像（フレーム１〜６）からアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値Ｘ３，Ｙ３を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間の短縮、装置の操作者の負担を軽減することができる。
【０１１１】
３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係る荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法について説明する。
【０１１２】
本実施形態では、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の変更量ＡＬ１，ＡＬ２を、同じ値にすることにより、フレーム３とフレーム７とが同じ画像となり、フレーム５とフレーム８とが同じ画像となるため、６枚の画像（フレーム１〜フレーム６）からアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値Ｘ３，Ｙ３を算出することができる。
【０１１３】
具体的には、画像変位ベクトル演算器３４は、フレーム１とフレーム３との間の位置ずれ量から第４画像変位ベクトルＶを算出し、フレーム１とフレーム５との間の位置ずれ量から第５画像変位ベクトルＵを算出する。以降の計算は、第１実施形態と同様であり、その説明を省略する。
【０１１４】
本実施形態によれば、上述のように、６枚の画像（フレーム１〜６）からアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値Ｘ３，Ｙ３を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間の短縮、装置の操作者の負担を軽減することができる。
【０１１５】
４． 第４実施形態
次に、第４実施形態に係る荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法について説明する。
【０１１６】
第１実施形態では、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が第１〜第８画像データをすべて取得してから、画像変位ベクトル演算器３４が、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｕ，Ｖを算出した。これに対して、本実施形態では、軸合わせ用撮影条件設定装置３０によって画像変位ベクトルの算出に必要な画像の組み合わせが取得できた時点で、画像変位ベクトル演算器３４がその組み合わせの画像変位ベクトルを算出する。これにより、演算処理を効率よく行うことができる。
【０１１７】
具体的には、例えば、軸合わせ用撮影条件設定装置３０によって、第１画像データおよび第２画像データが取得された時点で、画像変位ベクトル演算器３４は、第１画像変位ベクトルＡを算出する。次に、軸合わせ用撮影条件設定装置３０によって、第３画像データおよび第４画像データが取得された時点で、画像変位ベクトル演算器３４は、第２画像変位ベクトルＢを算出する。次に、軸合わせ用撮影条件設定装置３０によって、第５画像データおよび第６画像データが取得された時点で、画像変位ベクトル演算器３４は、第３画像変位ベクトルＣを算出する。
【０１１８】
５． 第５実施形態
次に、第５実施形態に係る荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法について説明する。
【０１１９】
第１実施形態では、図５に示すように、画像変位ベクトルＫを、２つの画像変位ベクトルＡ，Ｂから算出し、画像変位ベクトルＬを、２つの画像変位ベクトルＡ，Ｃから算出した。これに対して、本実施形態では、画像変位ベクトルＫ，Ｌを、３つ以上の画像変位ベクトルから算出することができる。これにより、画像変位ベクトルＫ，Ｌをより精度よく算出することができるため、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値Ｘ３，Ｙ３をより精度よく求めることができる。
【０１２０】
本実施形態では、最適値演算器３６は、例えば、第１実施形態の直線ＡＣおよび直線ＡＢに相当する直線を、３つ以上の画像変位ベクトルから最小二乗近似などで決定する。また、第１実施形態の直線ＡＣおよび直線ＡＢを、３つ以上の画像変位ベクトルから算出された２次以上の曲線に置き換えてもよい。
【０１２１】
６． 第６実施形態
次に、第６実施形態に係る荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法について説明する。
【０１２２】
第１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００では、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が、加速電圧の初期値ＨＶを変更量Ｖ１，Ｖ２だけ変更することにより、荷電粒子ビームＢの焦点位置を変えて、フレーム１〜８を撮影し、第１〜第８画像データを取得した。これに対して、本実施形態では、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が、対物レンズ１４の励磁電流を変更することにより、荷電粒子ビームＢの焦点位置を変えて、フレーム１〜８を撮影し、第１〜第８画像を取得することができる。この場合、軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、図示はしないが、対物レンズ駆動アンプ１５と接続され、対物レンズ駆動アンプ１５を介して対物レンズ１４の励磁電流を制御することにより、荷電粒子ビームＢの焦点位置を制御してもよい。
【０１２３】
７． 第７実施形態
次に、第７実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について説明する。図９は、第７実施形態に係る荷電粒子ビーム装置２００の構成を説明するための図である。以下、第７実施形態に係る荷電粒子ビーム装置２００において、第１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１２４】
荷電粒子ビーム装置２００は、図９に示すように、荷電粒子ビーム装置１００の構成部材に加えて、さらに、画像変位ベクトル長比較器２１０を、含む。
【０１２５】
画像変位ベクトル長比較器２１０は、加速電圧（焦点位置）を変化させた２つの画像データから算出された画像変位ベクトルが、所定の値よりも大きいか否かを判定する。以下、加速電圧（焦点位置）を変化させた２つの画像データから算出された画像変位ベクトルとして、第１画像変位ベクトルＡを用いた場合について説明する。
【０１２６】
画像変位ベクトル長比較器２１０は、第１画像変位ベクトルＡの大きさが、閾値（所定の値）よりも大きいか否かを判定する。第１画像変位ベクトルＡの情報は、画像変位ベクトル演算器３４から、画像変位ベクトル長比較器２１０に入力される。画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜は、画像変位ベクトルＡの要素を（ａ，ｂ）とすると下記式で算出できる。
【０１２７】
【数５】
【０１２８】
閾値は、例えば、画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜が、この値よりも大きい場合に、荷電粒子ビームＢの軸がずれているといえる値に設定される。すなわち、荷電粒子ビームＢの軸をより正確に合わせる場合は、閾値は小さく設定される。閾値は、例えば、装置の操作者によって任意に設定されてもよい。
【０１２９】
画像変位ベクトル長比較器２１０は、第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜が閾値よりも大きいと判定した場合（すなわち、荷電粒子ビームＢの軸がずれている場合）、最適値演算器３６に判定情報を出力する。
【０１３０】
最適値演算器３６は、この判定情報に基づいて、荷電粒子ビームＢの軸合わせのための第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する。
【０１３１】
また、画像変位ベクトル長比較器２１０は、画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜が閾値以下と判定した場合、軸合わせ用撮影条件設定装置３０に判定情報を出力する。
【０１３２】
軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、この判定情報に基づいて、軸合わせ開始前（画像変位ベクトルＡを算出するための画像データ（第１画像データおよび第２画像データ）を取得したとき）のアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値（初期値）の情報を、アライメントコイル駆動アンプ１１に出力し、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流が軸合わせ開始前の電流値となるように制御する。
【０１３３】
次に、荷電粒子ビーム装置２００の動作について説明する。
【０１３４】
図１０は、荷電粒子ビーム装置２００による軸合わせ工程の一例を示すフローチャートである。荷電粒子ビーム装置２００による軸合わせ工程は、荷電粒子ビーム装置１００による軸合わせ工程と比べて、第１画像変位ベクトルＡの大きさが所定の値よりも大きいか否かを判定する工程（Ｓ２１０，Ｓ２１１）を有する点で異なる。したがって、以下では、この異なる工程（Ｓ２１０，Ｓ２１１）について説明する。
【０１３５】
まず、画像変位ベクトル演算器３４が、算出した画像変位ベクトルＡの情報を、画像変位ベクトル長比較器２１０に出力する。画像変位ベクトル長比較器２１０は、この画像変位ベクトルＡの情報に基づいて、画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜を算出する。
【０１３６】
次に、画像変位ベクトル長比較器２１０が、画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜を、閾値（所定の値）と比較する。
【０１３７】
画像変位ベクトル長比較器２１０が、画像ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜が閾値よりも大きいと判定した場合( )Ｓ２１１でＹＥＳの場合）、自動軸合わせ開始前のアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流は最適値ではなかったとして、最適値演算器３６が第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕからアライメントコイル１０ａ、１０ｂの励磁電流の最適値を算出設定し、軸合わせを実行する（Ｓ１２，Ｓ１３）。
【０１３８】
画像変位ベクトル長比較器２１０が、画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜が閾値以下と判定した場合（Ｓ２１１でＮＯの場合）、自動軸合わせ開始前のアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流がすでに最適値であるとして、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が、軸合わせ開始前（画像変位ベクトルＡを算出するための画像データを取得したとき）のアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値（初期値）に再設定し（Ｓ１４）、処理を終了する。
【０１３９】
この判定は、荷電粒子ビームＢの軸がずれている状態では、加速電圧を微小変化させた（ウォブラ動作）像が移動しゆれて見え、荷電粒子ビームＢの軸がすでに合っている状態ではウォブラ像は移動しないで止まって見えることに相当する。
【０１４０】
本実施形態によれば、荷電粒子ビームＢの軸が合っている状態と判定されたときには、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値を変更しないため、例えば、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作後に、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作前よりも、荷電粒子ビームＢの軸がずれることを防ぐことができる。したがって、装置の信頼性を高めることができる。
【０１４１】
８． 第８実施形態
次に、第８実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について説明する。図１１は、第８実施形態に係る荷電粒子ビーム装置３００の構成を説明するための図である。以下、第８実施形態に係る荷電粒子ビーム装置３００において、第１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１４２】
荷電粒子ビーム装置３００は、図１１に示すように、荷電粒子ビーム装置１００の構成部材に加えて、さらに、ベクトル角度判定器３１０を、含む。
【０１４３】
図１２は、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｖ，Ｕの関係を示す図である。
【０１４４】
ベクトル角度判定器３１０は、第２画像変位ベクトルＢと第１画像変位ベクトルＡとの差のベクトルＡＢと、第３画像変位ベクトルＣと第１画像変位ベクトルＡとの差のベクトルＡＣとがなす角度αが、所定の角度範囲に含まれるか否かを判定する。これにより、第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いるか否かを判定する。第１〜第３画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃの情報は、画像変位ベクトル演算器３４から、ベクトル角度判定器３１０に入力される。
【０１４５】
角度αは、例えば、下記の式から求めることができる。
【０１４６】
【数６】
【０１４７】
ここで、荷電粒子ビーム装置３００では、例えば、Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とＹアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向が直交する関係にある。この場合、ベクトルＡＢと、ベクトルＡＣは、理想的には、直交する（角度α＝９０°）。そのため、角度αが、９０°付近の値であれば、第１〜第３画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃは、正しく算出されているといえる。したがって、角度αから、第１〜第３画像変位ベクトルベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されているか否かを判定できる。
【０１４８】
所定の角度範囲は、例えば、角度αの理想的な値（ここでは９０°）に許容できる誤差を含んだ範囲に設定される。したがって、荷電粒子ビームＢの軸をより正確に合わせる場合には、所定の角度範囲は狭い範囲に設定される。この所定の角度範囲は、例えば、装置の操作者によって任意に設定されてもよい。
【０１４９】
なお、ここでは、Ｘアライメントコイル１０ａの偏向方向とＹアライメントコイル１０ｂの偏向方向が直交する関係にある場合について説明したが、例えば、Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とＹアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向が９０°以外の角度をなす場合は、当該角度が、角度αの理想的な値となる。したがって、この場合には、所定の角度範囲は、当該角度に応じて、設定される。
【０１５０】
ベクトル角度判定器３１０は、角度αが所定の角度範囲に含まれていないと判定した場合、軸合わせ用撮影条件設定装置３０に判定情報を出力する。
【０１５１】
軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、この判定情報に基づいて、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データを取得する。軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、取得する画像データの倍率を変える場合、例えば、対物レンズ駆動アンプ１５を制御して倍率を変更する。また、軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、取得する画像データの視野を変える場合、例えば、試料ステージ２０を制御して視野を変更する。
【０１５２】
ベクトル角度判定器３１０は、角度αが所定の角度範囲に含まれていると判定した場合、最適値演算器３６に判定情報を出力する。
【０１５３】
最適値演算器３６は、この判定情報を受けて、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕから、荷電粒子ビームＢの軸合わせのためのＸアライメントコイル１０ａの励磁電流値および第２アライメントコイル１０ｂの励磁電流値を算出する。
【０１５４】
次に、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置３００の動作について説明する。
【０１５５】
図１３は、荷電粒子ビーム装置３００の軸合わせ工程の一例を示すフローチャートである。荷電粒子ビーム装置３００による軸合わせ工程は、荷電粒子ビーム装置１００による軸合わせ工程と比べて、角度αが所定の角度範囲に含まれるか否かを判定する工程（Ｓ３１０，Ｓ３１１）と、取得する画像の倍率および視野の少なくとも一方を変更する工程（Ｓ３１２）を有する点で異なる。したがって、以下では、この異なる工程（Ｓ３１０〜Ｓ３１２）について説明する。
【０１５６】
角度αが所定の角度範囲に含まれるか否かを判定する工程（Ｓ３１０，Ｓ３１１）では、まず、画像変位ベクトル演算器３４が、算出した画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃの情報を、ベクトル角度判定器３１０に出力する。ベクトル角度判定器３１０は、この画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃの情報に基づいて、第２画像変位ベクトルＢと第１画像変位ベクトルＡとの差のベクトルＡＢと、第３画像変位ベクトルＣと第１画像変位ベクトルＡとの差のベクトルＡＣとがなす角度αを算出する。
【０１５７】
次に、ベクトル角度判定器３１０が、算出した角度αが所定の角度範囲に含まれているか否かを判定する。
【０１５８】
ベクトル角度判定器３１０が、角度αが所定の角度範囲に含まれていると判断した場合（Ｓ３１１でＹＥＳの場合）、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されているとして、最適値演算器３６が第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕからアライメントコイル１０ａ、１０ｂの励磁電流の最適値を算出設定し、軸合わせを実行する（Ｓ１２，Ｓ１３）。
【０１５９】
ベクトル角度判定器３１０が、角度αが所定の角度範囲に含まれていないと判断した場合（Ｓ３１１でＮＯの場合）、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されていないとして、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が、対物レンズ駆動アンプ１５や試料ステージ２０を制御することによって、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データを取得する処理を行う（Ｓ３１２）。そして、荷電粒子ビーム装置３００は、倍率および視野の少なくとも一方を変えて取得した第１〜第８画像データを用いて、再度、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕを求めて、アライメントコイル１０ａ、１０ｂの励磁電流の最適値を算出する処理を行う（Ｓ１１，Ｓ３１０，Ｓ３１１，Ｓ１２，Ｓ１３）。
【０１６０】
本実施形態では、ベクトル角度判定器３１０が、角度αが所定の角度範囲に含まれるか否かを判定する。これにより、算出された第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いるか否かを判定することができる。そのため、第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されていない場合には、この第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃをアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いないことができる。したがって、例えば、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作後に、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作前よりも、荷電粒子ビームＢの軸がずれることを防ぐことができる。したがって、装置の信頼性を高めることができる。
【０１６１】
本実施形態によれば、角度αが所定の角度範囲に含まれていない場合、すなわち、第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを算出に用いないと判定した場合には、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データの取得を行うことができる。画像変位ベクトルが正しく算出されない主な原因として、画像変位ベクトルを算出する際に用いる画像（画像データ）の絵柄が、適当でない場合（目印となる異物等が含まれていない場合など）が挙げられる。この場合、相互相関演算によるブロックマッチングがうまく実行できず、画像変位ベクトルが正しく算出できない。すなわち、絵柄が適切でない画像（画像データ）では、計算を何度行っても、画像変位ベクトルを正しく算出できない可能性が高い。本実施形態によれば、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されていない場合には、視野および倍率の少なくとも一方を変えて、すなわち、絵柄を変えて、再度、第１〜第８画像データの取得を行うことができるため、このような問題が生じない。
【０１６２】
９． 第９実施形態
次に、第９実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について説明する。図１４は、第９実施形態に係る荷電粒子ビーム装置４００の構成を説明するための図である。以下、第９実施形態に係る荷電粒子ビーム装置４００において、第１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００、および第８実施形態に係る荷電粒子ビーム装置３００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１６３】
荷電粒子ビーム装置４００は、図１４に示すように、荷電粒子ビーム装置１００の構成部材に加えて、さらに、ベクトル比判定器４１０を、含む。
【０１６４】
ベクトル比判定器４１０は、図１２に示す、第２画像変位ベクトルＢと第１画像変位ベクトルＡとの差のベクトルＡＢの大きさ｜ＡＢ｜と、第３画像変位ベクトルＣと第１画像変位ベクトルＡとの差のベクトルＡＣの大きさ｜ＡＣ｜との比Ｒ１が、所定の範囲に含まれているか否かを判定する。これにより、第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いるか否かを判定する。第１〜第３画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃの情報は、画像変位ベクトル演算器３４から、ベクトル比判定器４１０に入力される。
【０１６５】
比Ｒ１は、例えば、下記の式から求めることができる。
【０１６６】
【数７】
【０１６７】
ここで、荷電粒子ビーム装置４００は、例えば、荷電粒子ビーム装置１００と同様に、第２画像変位ベクトルＢを、フレーム３（第３画像データ）とフレーム４（第４画像データ）との間の位置ずれ量から求める（図４（Ｂ）参照）。このとき、Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流値は、変更量ＡＬ１だけ変化させた状態である。また、荷電粒子ビーム装置４００は、例えば、荷電粒子ビーム装置１００と同様に、第３画像変位ベクトルＣを、フレーム５（第５画像データ）とフレーム６（第６画像データ）との間の位置ずれ量から求める（図４（Ｃ）参照）。このとき、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流値は、変更量ＡＬ１だけ変化させた状態である。このような場合、ベクトルＡＢの大きさ｜ＡＢ｜と、ベクトルＡＣの大きさ｜ＡＣ｜は、理想的には、等しくなる（Ｒ１＝１）。そのため、比Ｒ１が、１付近の値であれば、第１〜第３画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃは、正しく算出されているといえる。したがって、比Ｒ１から、第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されているか否かを判定できる。
【０１６８】
所定の範囲は、例えば、比Ｒ１の理想的な値（ここでは１）に許容できる誤差を含んだ範囲に設定される。したがって、荷電粒子ビームＢの軸をより正確に合わせる場合には、所定の範囲は狭い範囲に設定される。この所定の範囲は、例えば、装置の操作者によって任意に設定されてもよい。
【０１６９】
なお、ここでは、第２画像変位ベクトルＢを求める際の変更量と、第３画像変位ベクトルＣを求める際の変更量とが、同じ量ＡＬ１である場合について説明したが、変更量が異なる場合には、比Ｒ１の理想的な値は、その変更量の比と等しくなる。したがって、この場合には、所定の範囲は、この変更量の比に応じて、設定される。
【０１７０】
ベクトル比判定器４１０は、比Ｒ１が所定の範囲に含まれていないと判定した場合、軸合わせ用撮影条件設定装置３０に判定情報を出力する。軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、この判定情報に基づいて、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データを取得する。
【０１７１】
ベクトル比判定器４１０は、比Ｒ１が所定の範囲に含まれていると判定した場合、最適値演算器３６に判定情報を出力する。最適値演算器３６は、この判定情報に基づいて、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕから、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値を算出する。
【０１７２】
次に、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置４００の動作について説明する。
【０１７３】
図１５は、荷電粒子ビーム装置４００の軸合わせ工程の一例を示すフローチャートである。荷電粒子ビーム装置４００による軸合わせ工程は、荷電粒子ビーム装置１００による軸合わせ工程と比べて、比Ｒ１が所定の範囲に含まれるか否かを判定する工程（Ｓ４１０，Ｓ４１１）と、取得する画像の倍率および視野の少なくとも一方を変更する工程（Ｓ３１２）を有する点で異なる。したがって、以下では、この異なる工程（Ｓ４１０，Ｓ４１１，Ｓ３１２）について説明する。
【０１７４】
比Ｒ１が所定の角囲に含まれるか否かを判定する工程（Ｓ４１１，Ｓ４１２）では、まず、画像変位ベクトル演算器３４が、算出した画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃの情報を、ベクトル比判定器４１０に出力する。ベクトル比判定器４１０は、この画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃの情報に基づいて、第２画像変位ベクトルＢと第１画像変位ベクトルＡとの差の大きさ｜ＡＢ｜と、第３画像変位ベクトルＣと第１画像変位ベクトルＡとの差の大きさ｜ＡＣ｜との比Ｒ１を算出する。
【０１７５】
次に、ベクトル比判定器４１０が、算出した比Ｒ１が所定の角度範囲に含まれているか否かを判定する。
【０１７６】
ベクトル比判定器４１０が、比Ｒ１が所定の角度範囲に含まれていると判定した場合（Ｓ４１１でＹＥＳの場合）、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されているとして、最適値演算器３６が第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕからアライメントコイル１０ａ、１０ｂの励磁電流の最適値を算出設定し、軸合わせを実行する（Ｓ１２，Ｓ１３）。
【０１７７】
ベクトル比判定器４１０が、比Ｒ１が所定の範囲に含まれていないと判定した場合（Ｓ４１１でＮＯの場合）、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されていないとして、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が、対物レンズ駆動アンプ１５や試料ステージ２０を制御することによって、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データを取得する処理を行う（Ｓ３１２）。そして、荷電粒子ビーム装置４００は、倍率および視野の少なくとも一方を変えて取得した第１〜第８画像データを用いて、再度、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕを求めて、アライメントコイル１０ａ、１０ｂの励磁電流の最適値を算出する処理を行う（Ｓ１１，Ｓ４１０，Ｓ４１１，Ｓ１２，Ｓ１３）。
【０１７８】
本実施形態では、ベクトル比判定器４１０が、比Ｒ１が所定の範囲に含まれるか否かを判定する。これにより、算出された第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いるか否かを判定することができる。そのため、第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されていない場合には、この第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃをアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いないことができる。したがって、例えば、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作後に、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作前よりも、荷電粒子ビームＢの軸がずれることを防ぐことができる。したがって、装置の信頼性を高めることができる。
【０１７９】
本実施形態によれば、比Ｒ１が所定の角度範囲に含まれていない場合には、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データの取得を行うことができる。したがって、上述した第８実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１８０】
１０． 第１０実施形態
次に、第１０実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について説明する。なお、第１０実施形態に係る荷電粒子ビーム装置は、上述した図１１に示す荷電粒子ビーム装置３００の構成と同様である。
【０１８１】
本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置３００は、図１１に示すように、荷電粒子ビーム装置１００の構成部材に加えて、さらに、ベクトル角度判定器３１０を、含む。
【０１８２】
ベクトル角度判定器３１０は、図１２に示す、第４画像変位ベクトルＶと第５画像変位ベクトルＵとがなす角度βが、所定の角度範囲に含まれるか否かを判定する。これにより、第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕを、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いるか否かを判定する。第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕの情報は、画像変位ベクトル演算器３４から、ベクトル角度判定器３１０に入力される。
【０１８３】
角度βは、例えば、下記の式から求めることができる。
【０１８４】
【数８】
【０１８５】
ここで、荷電粒子ビーム装置３００では、例えば、Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とＹアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向が直交する関係にある。この場合、第４画像変位ベクトルＶと、第５画像変位ベクトルＵは、理想的には、直交する（角度β＝９０°）。そのため、角度βが、９０°付近の値であれば、第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕは、正しく算出されているといえる。したがって、角度βから、第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕが正しく算出されているか否かを判定できる。
【０１８６】
所定の角度範囲は、例えば、角度βの理想的な値（ここでは９０°）に許容できる誤差を含んだ範囲に設定される。したがって、荷電粒子ビームＢの軸をより正確に合わせる場合には、所定の角度範囲は狭い範囲に設定される。この所定の角度範囲は、例えば、装置の操作者によって任意に設定されてもよい。
【０１８７】
なお、ここでは、Ｘアライメントコイル１０ａの偏向方向とＹアライメントコイル１０ｂの偏向方向が直交する関係にある場合について説明したが、例えば、Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とＹアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向が９０°以外の角度をなす場合は、当該角度が、角度βの理想的な値となる。したがって、この場合には、所定の角度範囲は、当該角度に応じて、設定される。
【０１８８】
ベクトル角度判定器３１０は、角度βが所定の角度範囲に含まれていないと判定した場合、軸合わせ用撮影条件設定装置３０に判定情報を出力する。
【０１８９】
軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、この判定情報に基づいて、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データを取得する。
【０１９０】
ベクトル角度判定器３１０は、角度βが所定の角度範囲に含まれていると判定した場合、最適値演算器３６に判定情報を出力する。
【０１９１】
最適値演算器３６は、この判定情報に基づいて、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕから、荷電粒子ビームＢの軸合わせのためのＸアライメントコイル１０ａの励磁電流値および第２アライメントコイル１０ｂの励磁電流値を算出する。
【０１９２】
本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の動作は、上述した第８実施形態では判定の基準が角度αであるのに対して、本実施形態では判定の基準が角度βである点を除いて、第８実施形態と同様であり、その説明を省略する。
【０１９３】
本実施形態では、ベクトル角度判定器３１０が、角度βが所定の角度範囲に含まれるか否かを判定する。これにより、算出された第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕを、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いるか否かを判定することができる。そのため、第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕが正しく算出されていない場合には、この第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕをアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いないことができる。したがって、例えば、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作後に、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作前よりも、荷電粒子ビームＢの軸がずれることを防ぐことができる。したがって、装置の信頼性を高めることができる。
【０１９４】
本実施形態によれば、角度βが所定の角度範囲に含まれていない場合には、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データの取得を行うことができる。したがって、上述した第８実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１９５】
１１． 第１１実施形態
次に、第１１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について説明する。なお、第１１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置は、上述した図１４に示す荷電粒子ビーム装置４００の構成と同様である。
【０１９６】
本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置４００は、図１４に示すように、荷電粒子ビーム装置１００の構成部材に加えて、さらに、ベクトル比判定器４１０を、含む。
【０１９７】
ベクトル比判定器４１０は、図１２に示す、第４画像変位ベクトルＶの大きさ｜Ｖ｜と、第５画像変位ベクトルＵの大きさ｜Ｕ｜との比Ｒ２が、所定の範囲に含まれているか否かを判定する。これにより、第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕを、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いるか否かを判定する。第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕの情報は、画像変位ベクトル演算器３４から、ベクトル比判定器４１０に入力される。
【０１９８】
比Ｒ２は、例えば、下記の式から求めることができる。
【０１９９】
【数９】
【０２００】
ここで、荷電粒子ビーム装置４００は、例えば、荷電粒子ビーム装置１００と同様に、第４画像変位ベクトルＶを、フレーム１（第１画像データ）とフレーム７（第７画像データ）との間の位置ずれ量から求める（図４（Ｄ）参照）。このとき、Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流値は、変更量ＡＬ２だけ変化させた状態である。また、荷電粒子ビーム装置４００は、荷電粒子ビーム装置１００と同様に、第５画像変位ベクトルＵを、フレーム１（第１画像データ）とフレーム８（第８画像データ）との間の位置ずれ量から求める（図４（Ｅ）参照）。このとき、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流値は、変更量ＡＬ２だけ変化させた状態である。このような場合、第４画像変位ベクトルＶの大きさ｜Ｖ｜と、第５画像変位ベクトルＵの大きさ｜Ｕ｜は、理想的には、等しくなる（Ｒ２＝１）。そのため、比Ｒ２が、１付近の値であれば、第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕは、正しく算出されているといえる。したがって、比Ｒ２から、第４および第５画像変位ベクトルベクトルＶ，Ｕが正しく算出されているか否かを判定できる。
【０２０１】
所定の範囲は、例えば、比Ｒ２の理想的な値（ここでは１）に許容できる誤差を含んだ範囲に設定される。したがって、荷電粒子ビームＢの軸をより正確に合わせる場合には、所定の範囲は狭い範囲に設定される。この所定の範囲は、例えば、装置の操作者によって任意に設定されてもよい。
【０２０２】
なお、ここでは、第４画像変位ベクトルＶを求める際の変更量と、第５画像変位ベクトルＵを求める際の変更量とが、同じ量ＡＬ２である場合について説明したが、変更量が異なる場合には、比Ｒ２の理想的な値は、その変更量の比と等しくなる。したがって、この場合には、所定の範囲は、この変更量の比に応じて、設定される。
【０２０３】
ベクトル比判定器４１０は、比Ｒ２が所定の範囲に含まれていないと判定した場合、軸合わせ用撮影条件設定装置３０に判定情報を出力する。軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、この判定情報に基づいて、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データを取得する。
【０２０４】
ベクトル比判定器４１０は、比Ｒ２が所定の範囲に含まれていると判定した場合、最適値演算器３６に判定情報を出力する。最適値演算器３６は、この判定情報に基づいて、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕから、荷電粒子ビームＢの軸合わせのためのＸアライメントコイル１０ａの励磁電流値および第２アライメントコイル１０ｂの励磁電流値を算出する。
【０２０５】
本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の動作は、上述した第９実施形態では、判定の基準が比Ｒ１であるのに対して、本実施形態では、判定の基準が比Ｒ２である点を除いて、第９実施形態と同様であり、その説明を省略する。
【０２０６】
本実施形態では、ベクトル比判定器４１０が、比Ｒ２が所定の範囲に含まれるか否かを判定する。これにより、算出された第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕを、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いるか否かを判定することができる。そのため、第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕが正しく算出されていない場合には、この第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕをアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いないことができる。したがって、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作後に、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作前よりも、荷電粒子ビームＢの軸がずれることを防ぐことができる。したがって、装置の信頼性を高めることができる。
【０２０７】
本実施形態によれば、比Ｒ２が所定の範囲に含まれていない場合には、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データの取得を行うことができる。したがって、上述した第９実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０２０８】
１２． 第１２実施形態
次に、第１２実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について説明する。なお、第１２実施形態に係る荷電粒子ビーム装置は、上述した図９に示す荷電粒子ビーム装置２００の構成と同様である。
【０２０９】
本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置２００は、図９に示すように、荷電粒子ビーム装置１００の構成部材に加えて、さらに、画像変位ベクトル長比較器２１０を、含む。
【０２１０】
画像変位ベクトル長比較器２１０は、第９画像データと第１０画像データとの間の位置ずれ量を示す第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜が、第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜よりも大きいか否かを判定する。ここで、第９画像データ（フレーム９）は、例えば、加速電圧がＨＶ＋Ｖ１（焦点位置が第１位置）であり、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流値およびＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流値が、最適値演算器３６によって算出された電流値（最適値）である条件で取得される。また、第１０画像データ（フレーム１０）は、例えば、加速電圧がＨＶ＋Ｖ２（焦点位置が第２位置）であり、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流値およびＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流値が、最適値演算器３６によって算出された電流値（最適値）である条件で取得される。
【０２１１】
第６画像変位ベクトルＷの情報は、画像変位ベクトル演算器３４から、画像変位ベクトル長比較器２１０に入力される。第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜は、第６画像変位ベクトル｜Ｗ｜の要素を（ｗ１，ｗ２）とすると下記式で算出できる。
【０２１２】
【数１０】
【０２１３】
ここで、第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜が、第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜よりも大きい場合、軸合わせ後（第６画像変位ベクトルＷを算出するための第９，第１０画像データを取得したとき）の荷電粒子ビームＢの軸が、軸合わせ開始前（第１画像変位ベクトルＡを算出するための第１，第２画像データを取得したとき）と比べて、ずれていることを意味する。すなわち、最適値演算器３６によって算出されたアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値が、軸合わせ開始前と比べて、不良となったことを意味する。
【０２１４】
画像変位ベクトル長比較器２１０は、第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜が第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜よりも大きいと判定した場合、軸合わせ用撮影条件設定装置３０に判定情報を出力する。軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、この判定情報に基づいて、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データを取得する。
【０２１５】
画像変位ベクトル長比較器２１０は、第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜が第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜以下と判定した場合、最適値演算器３６に判定情報を出力する。最適値演算器３６は、この判定情報に基づいて、算出したＸアライメントコイル１０ａの励磁電流値およびＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流値の情報をアライメントコイル駆動アンプ１１に出力し、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値を算出した励磁電流値となるように制御する。
【０２１６】
次に、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置２００の動作について説明する。
【０２１７】
図１６は、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置２００の軸合わせ工程の一例を示すフローチャートである。本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置２００による軸合わせ工程は、荷電粒子ビーム装置１００による軸合わせ工程と比べて、第９画像データおよび第１０画像データを取得する工程（Ｓ５１０）と、第９画像データおよび第１０画像データから、第６画像変位ベクトルを算出する工程（Ｓ５１１）と、第９画像データと第１０画像データとの間の位置ずれ量を示す第６画像変位ベクトルの大きさが、前記第１画像変位ベクトルの大きさよりも大きいか否かを判定する工程（Ｓ５１２，Ｓ５１３）と、取得する画像の倍率および視野の少なくとも一方を変更する工程（Ｓ５１５）と、を有する点で異なる。
【０２１８】
本実施形態では、まず、最適値演算器３６が、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流が算出した最適値Ｘ３となるように制御する工程（Ｓ１３）の後に、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が第９画像データおよび第１０画像データを取得する処理を行う（Ｓ５１０）。
【０２１９】
次に、画像変位ベクトル演算器３４が、第９画像データおよび第１０画像データから、第６画像変位ベクトルＷを算出する（Ｓ５１１）。
【０２２０】
次に、画像変位ベクトル長比較器２１０が、第６画像変位ベクトルＷの情報に基づいて、画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜を算出する。さらに、画像変位ベクトル長比較器２１０が、第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜を算出する。
【０２２１】
次に、画像変位ベクトル長比較器２１０が、第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜が、第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜よりも大きいか否かを判定する（Ｓ５１２）。
【０２２２】
画像変位ベクトル長比較器２１０が、第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜が、第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜よりも大きいと判定した場合（Ｓ５１３でＹＥＳの場合）、最適値演算器３６が算出した励磁電流値は、不良な値であったとして、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データを取得する。そして、荷電粒子ビーム装置２００は、倍率および視野の少なくとも一方を変えて取得した第１〜第８画像データを用いて、再度、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕを求めて、アライメントコイル１０ａ、１０ｂの励磁電流値の最適値を算出する処理を行う（Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３、Ｓ５１０〜Ｓ５１５）。
【０２２３】
画像変位ベクトル長比較器２１０が、第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜が、第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜以下と判定した場合（Ｓ５１３でＮＯの場合）、最適値演算器３６が、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値を算出した励磁電流値となるように制御し、荷電粒子ビーム装置２００は処理を終了する。
【０２２４】
本実施形態では、画像変位ベクトル長比較器２１０が、第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜が、第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜よりも大きいか否かを判定する。したがって、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作後に、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作前よりも、荷電粒子ビームＢの軸がずれることを防ぐことができる。したがって、装置の信頼性を高めることができる。
【０２２５】
１３． 第１３実施形態
次に、第１３実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について説明する。図１７は、第１３実施形態に係る荷電粒子ビーム装置６００の構成を説明するための図である。以下、第１３実施形態に係る荷電粒子ビーム装置６００において、第１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０２２６】
荷電粒子ビーム装置６００は、図１７に示すように、荷電粒子ビーム装置１００の構成部材に加えて、さらに、探索象限判定器（画像取得条件決定手段の一例）６１０を、含む。
【０２２７】
探索象限判定器６１０は、後述するように、第１〜第５画像データに基づいて、第７および第８画像データの取得条件を決定する。
【０２２８】
具体的には、探索象限判定器６１０は、画像変位ベクトル演算器３４によって第１〜第５画像データから算出された第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４の中で、隣り合う２つのベクトルの組を所定の条件に基づき選択して、これにより第７画像データのＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流値および第８画像データのＸアライメントコイル１０ａの励磁電流値を決定する。ここで、探索象限判定器６１０は、第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４の組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とＹアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とがなす角度に最も近いベクトルの組を選択する。これにより、後述するように、画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣの向きが、原点Ｏ（アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流が最適値となる点）に近づく方向になるため、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値を、より精度よく算出することができる。
【０２２９】
探索象限判定器６１０は、この決定した励磁電流値の情報を軸合わせ用撮影条件設定装置３０に出力する。また、探索象限判定器６１０は、選択したベクトルの組の情報を最適値演算器３６に出力する。
【０２３０】
次に、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置６００の動作について説明する。
【０２３１】
図１８は、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置６００の軸合わせ工程を示すフローチャートである。
【０２３２】
まず、軸合わせ用撮影条件設定装置３０によって第１〜第５画像データを取得する（Ｓ６１０）。軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、加速電圧、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流、およびＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流の条件を変えたフレーム１〜５を撮影して、第１〜第５画像データを取得する。軸合わせ用撮影条件設定装置３０によって撮影されたフレーム１〜５は、第１〜第５画像データとして、フレームメモリー３２ａに記憶される。また、フレーム１〜５（第１〜第５画像データ）の撮影条件は、メモリー３２に記憶される。
【０２３３】
図１９は、フレーム１〜５の撮影条件を示す表である。各フレームの撮影条件は、図１９に示すように、（加速電圧，Ｘアライメントコイルの励磁電流値，Ｙアライメントコイルの励磁電流値）として、フレーム１が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム２が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ１）、フレーム３が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ１，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム４が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ−ＡＬ１）、フレーム５が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ−ＡＬ１，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）である。
【０２３４】
ここで、本実施形態では、例えば、加速電圧ＨＶ＝１０ｋＶで、変更量Ｖ１＝−５０Ｖとする。さらに、例えば、励磁電流値ＯＲＧ＿Ｘ＝１０ｍＡ、励磁電流値ＯＲＧ＿Ｙ＝２０ｍＡで、ＡＬ１＝＋１０ｍＡとする。
【０２３５】
次に、画像変位ベクトル演算器３４が、第１〜第５画像データから、第１〜第４画像変位ベクトルを算出する（Ｓ６１１）。
【０２３６】
画像変位ベクトル演算器３４は、軸合わせ用撮影条件設定装置３０で取得した５枚の画像データを組み合わせて第１〜第４画像変位ベクトルＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４を算出する。
【０２３７】
具体的には、画像変位ベクトル演算器３４は、第１画像データと第３画像データとの間の位置ずれ量から、第１画像変位ベクトルＵ１（以下「ベクトルＵ１」ともいう）を算出する。画像変位ベクトル演算器３４は、第１画像データと第２画像データとの間の位置ずれ量から、第２画像変位ベクトルＵ２（以下「ベクトルＵ２」ともいう）を算出する。画像変位ベクトル演算器３４は、第１画像データと第５画像データとの間の位置ずれ量から、第３画像変位ベクトルＵ３（以下「ベクトルＵ３」ともいう）を算出する。画像変位ベクトル演算器３４は、第１画像データと第４画像データとの間の位置ずれ量から、第４画像変位ベクトルＵ４（以下「ベクトルＵ４」ともいう）を算出する。
【０２３８】
ベクトルＵ１〜Ｕ４の算出法は、例えば、二つの画像の相互相関演算によるブロックマッチングで行う。相互相関演算は、二つの画像の二次元フーリエ変換の複素共役の積の逆フーリエ変換で実行する。二次元の相互相関演算結果の最大値の座標が像の変位ベクトルとなる。
【０２３９】
図２０は、第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４の関係を示す図である。
【０２４０】
図２０に示すように、ベクトルＵ１とベクトルＵ２によって第１象限が区画されている。また、ベクトルＵ２とベクトルＵ３によって第２象限が区画されている。ベクトルＵ３とベクトルＵ４によって第３象限が区画されている。ベクトルＵ４とベクトルＵ１によって第４象限が区画されている。
【０２４１】
また、図２０に示すように、ベクトルＵ１とベクトルＵ２とがなす角度を、角度θ１とする。ベクトルＵ２とベクトルＵ３とがなす角度を角度θ２とする。ベクトルＵ３とベクトルＵ４とがなす角度を、角度θ３とする。ベクトルＵ４とベクトルＵ１のなす角度を、角度θ４とする。
【０２４２】
次に、探索象限判定器６１０が、第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４の中の隣り合う２つのベクトルの組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、所定の角度に最も近い組を選択する（Ｓ６１２）。
【０２４３】
ここで、隣り合う２つのベクトルの組とは、図２０に示す各象限を区画する２つのベクトルの組をいう。具体的には、隣り合う２つのベクトルの組とは、ベクトルＵ１とベクトルＵ２の組、ベクトルＵ２とベクトルＵ３の組、ベクトルＵ３とベクトルＵ４の組、およびベクトルＵ４とベクトルＵ１の組をいう。
【０２４４】
また、所定の角度とは、Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とＹアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とがなす角度である。本実施形態では、Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢをＸ方向に偏向させ（Ｘ軸に沿って偏向させ）、Ｙアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢをＹ方向に偏向させる（Ｙ軸に沿って偏向させる）。また、Ｘ軸とＹ軸とは、直交している。したがって、Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とＹアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とがなす角度とは、本実施形態では９０°である。
【０２４５】
すなわち、本工程（Ｓ６１２）では、探索象限判定器６１０が、ベクトルＵ１とベクトルＵ２の組、ベクトルＵ２とベクトルＵ３の組、ベクトルＵ３とベクトルＵ４の組、およびベクトルＵ４とベクトルＵ１の組のうち、該組を構成する２つのベクトルのなす角度θ１〜θ４が９０°に最も近い該組を選択する。
【０２４６】
次に、探索象限判定器６１０が、選択されたベクトルの組の情報に基づいて、第７および第８画像データの取得条件を決定する（Ｓ６１３）。
【０２４７】
図２１は、フレーム６〜フレーム８の撮影条件を示す表である。
【０２４８】
図２１に示すように、第６画像データを取得するためのフレーム６の撮影条件は、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）である。また、第７画像データを取得するためのフレーム７の撮影条件は、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬＹ）である。また、第８画像データを取得するためのフレーム８の撮影条件は、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬＸ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）である。
【０２４９】
ここで、ＡＬＹは、Ｙアライメントコイル１０ｂの電流値の変更量（変化電流量）である。また、ＡＬＸは、Ｘアライメントコイル１０ａの電流値の変更量（変化電流量）である。この変更量ＡＬＹ，ＡＬＸは、選択されたベクトルの組に基づいて、決定される。
【０２５０】
具体的には、探索象限判定器６１０は、ベクトルＵ１とベクトルＵ２の組（象限１）を選択した場合、フレーム７の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ１）、フレーム８の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ１，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）に決定する。
【０２５１】
また、探索象限判定器６１０は、ベクトルＵ２とベクトルＵ３の組（象限２）を選択した場合、フレーム７の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ１）、フレーム８の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ−ＡＬ１，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）に決定する。
【０２５２】
また、探索象限判定器６１０は、ベクトルＵ３とベクトルＵ４の組（象限３）を選択した場合、フレーム７の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ−ＡＬ１）、フレーム８の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ−ＡＬ１，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）に決定する。
【０２５３】
また、探索象限判定器６１０は、ベクトルＵ４とベクトルＵ１の組（象限４）を選択した場合、フレーム７の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ−ＡＬ１）、フレーム８の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ１，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）に決定する。
【０２５４】
以上の工程により、第７および第８画像データの取得条件が決定される。
【０２５５】
探索象限判定器６１０は、このフレーム７，８の撮影条件の情報を、軸合わせ用撮影条件設定装置３０に出力する。
【０２５６】
次に、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が、第６画像データを取得する（Ｓ６１４）。
【０２５７】
軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、フレーム６を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）の撮影条件で撮影し、第６画像データを取得する。第６画像データは、フレームメモリー３２ａに保存される。なお、第６画像データの取得するタイミングは、特に限定されず、例えば、後述する第７、第８画像データの取得の後に行ってもよいし、第１〜第５画像データの取得の前に行ってもよい。
【０２５８】
次に、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が、第７，８画像データを取得する（Ｓ６１５）。
【０２５９】
軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、探索象限判定器６１０で決定されたフレーム７，８の撮影条件の情報に基づいて、フレーム７，８を撮影し、第７，８画像データを取得する。第７，８画像データは、フレームメモリー３２ａに保存される。
【０２６０】
次に、画像変位ベクトル演算器３４が、第１〜第８画像データから、第５〜第７画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを算出する（Ｓ６１６）。
【０２６１】
画像変位ベクトル演算器３４は、第１画像データと第６画像データとの間の位置ずれ量から、第５画像変位ベクトルＡを算出する。
【０２６２】
また、画像変位ベクトル演算器３４は、ベクトルの組の情報に基づいて、第２画像データまたは第４画像データの一方を選択し、選択した画像データと第７画像データとの間の位置ずれ量から第６画像変位ベクトルＢを算出する。このベクトルの組の情報は、探索象限判定器６１０から画像変位ベクトル演算器３４に入力される。
【０２６３】
また、画像変位ベクトル演算器３４は、ベクトルの組の情報に基づいて、第３画像データまたは第５画像データの一方を選択し、選択した画像データと第８画像データとの間の位置ずれ量から第７画像変位ベクトルＣを算出する。
【０２６４】
具体的には、探索象限判定器６１０がベクトルＵ１とベクトルＵ２の組（象限１）を選択した場合、画像変位ベクトル演算器３４は、第２画像データを選択し、第２画像データと第７画像データとの間の位置ずれ量から第６画像変位ベクトルＢを算出する。さらに、画像変位ベクトル演算器３４は、第３画像データを選択し、第３画像データと第８画像データとの間の位置ずれ量から第７画像変位ベクトルＣを算出する。
【０２６５】
探索象限判定器６１０がベクトルＵ２とベクトルＵ３の組（象限２）を選択した場合、画像変位ベクトル演算器３４は、第２画像データを選択し、第２画像データと第７画像データとの間の位置ずれ量から第６画像変位ベクトルＢを算出する。さらに、画像変位ベクトル演算器３４は、第５画像データを選択し、第５画像データと第８画像データとの間の位置ずれ量から第７画像変位ベクトルＣを算出する。
【０２６６】
探索象限判定器６１０がベクトルＵ３とベクトルＵ４の組（象限３）を選択した場合、画像変位ベクトル演算器３４は、第４画像データを選択し、第４画像データと第７画像データとの間の位置ずれ量から第６画像変位ベクトルＢを算出する。さらに、画像変位ベクトル演算器３４は、第５画像データを選択し、第５画像データと第８画像データとの間の位置ずれ量から第７画像変位ベクトルＣを算出する。
【０２６７】
探索象限判定器６１０がベクトルＵ４とベクトルＵ１の組（象限４）を選択した場合、画像変位ベクトル演算器３４は、第４画像データを選択し、第４画像データと第７画像データとの間の位置ずれ量から第６画像変位ベクトルＢを算出する。さらに、画像変位ベクトル演算器３４は、第３画像データを選択し、第３画像データと第８画像データとの間の位置ずれ量から第７画像変位ベクトルＣを算出する。
【０２６８】
また、画像変位ベクトル演算器３４は、ベクトルの組の情報を受けて、第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４のなかから、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値を算出するための画像変位ベクトルＶ，Ｕを選択する。
【０２６９】
具体的には、探索象限判定器６１０がベクトルＵ１とベクトルＵ２の組（象限１）を選択した場合、画像変位ベクトル演算器３４は、画像変位ベクトルＵとして第１画像変位ベクトルＵ１を選択し、画像変位ベクトルＶとして第２画像変位ベクトルＵ２を選択する。
【０２７０】
探索象限判定器６１０がベクトルＵ２とベクトルＵ３の組（象限２）を選択した場合、画像変位ベクトル演算器３４は、画像変位ベクトルＵとして第３画像変位ベクトルＵ３を選択し、画像変位ベクトルＶとして第２画像変位ベクトルＵ２を選択する。
【０２７１】
探索象限判定器６１０がベクトルＵ３とベクトルＵ４の組（象限３）を選択した場合、画像変位ベクトル演算器３４は、画像変位ベクトルＵとして第３画像変位ベクトルＵ３を選択し、画像変位ベクトルＶとして第４画像変位ベクトルＵ４を選択する。
【０２７２】
探索象限判定器６１０がベクトルＵ４とベクトルＵ１の組（象限４）を選択した場合、画像変位ベクトル演算器３４は、画像変位ベクトルＵとして第１画像変位ベクトルＵ１を選択し、画像変位ベクトルＶとして第４画像変位ベクトルＵ４を選択する。
【０２７３】
このようにして、画像変位ベクトル演算器３４は、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕを得ることができる。画像変位ベクトル演算器３４は、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕを、最適値演算器３６に出力する。
【０２７４】
ここで、図２２は、ベクトルＵ１とベクトルＵ２の組（象限１）が選択されたときの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの関係を示す図である。図２３は、ベクトルＵ２とベクトルＵ３の組（象限２）が選択されたときの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの関係を示す図である。図２４は、ベクトルＵ３とベクトルＵ４の組（象限３）が選択されたときの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの関係を示す図である。図２５は、ベクトルＵ４とベクトルＵ１の組（象限４）が選択されたときの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの関係を示す図である。
【０２７５】
図２２〜図２５に示す、本実施形態における画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕは、第１実施形態における画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕに対応する。図２２〜図２５に示すように、上述した工程で画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕを求めることによって、画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢとベクトルＡＣの向きが、原点Ｏ（アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流が最適値となる点）に近づく方向になる。
【０２７６】
なお、図２２〜図２５では、画像変位ベクトルＡの方向がそれぞれ異なっているが、これは、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の初期値が異なっていることによって生じる。
【０２７７】
次に、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕから、第１実施形態と同様に、画像変位ベクトルＫ，Ｌを算出し、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値を算出する（Ｓ６１７，Ｓ６１８）。
【０２７８】
最適値演算器３６は、算出したアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値に基づいて制御信号を生成する。そして、最適値演算器３６は、この制御信号をアライメントコイル駆動アンプ１１に出力して、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流が最適値となり、Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流が最適値となるように制御する。
【０２７９】
以上の工程により、荷電粒子ビームＢの軸合わせを行うことができる。
【０２８０】
本実施形態によれば、上述のように、８枚の画像（フレーム１〜８）からアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、装置の操作者の負担を軽減し、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間を短縮することができる。
【０２８１】
本実施形態では、上述した工程で画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕを求めることによって、画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢとベクトルＡＣの向きが、原点Ｏ（アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流が最適値となる点）に近づく方向になる。これにより、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値を、より精度よく算出することができる。以下にその理由について述べる。
【０２８２】
図２６は、アライメントコイル電流値座標系において、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値を初期値Ｆから変更量ＡＬ１だけ変化させた図である。図２６において、原点Ｏは、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流が最適値となる点、すなわち、荷電粒子ビームＢの軸があった状態となる点である。
【０２８３】
図２６に示すように、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値を初期値Ｆから変更量ＡＬ１だけ変化させたときに、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の変化を示すベクトルが、原点Ｏから遠ざかる向き（図２６において破線で示すベクトルの向き）になる場合がある。このような場合には、電子光学系の非点収差、コマ収差などの軸外収差で画像解像度が著しく低下する。これによって、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕが算出できなかったり、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの誤差が大きくなってしまったりする場合があり望ましくない。したがって、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値を初期値Ｆから変更量ＡＬ１だけ変化させたときに、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の変化を示すベクトルが、原点Ｏに近づく向き（図２６において実線で示すベクトルの向き）になることが望ましい。
【０２８４】
ここで、図２６に示すアライメントコイル電流値座標系において、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の変化を示すベクトルが原点Ｏから遠ざかる向きになると、画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣも、原点Ｏから遠ざかる向きになる。また、図２６に示すアライメントコイル電流値座標系において、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の変化を示すベクトルが原点Ｏに近づく向きになると、画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣは、原点Ｏに近づく向きになる。
【０２８５】
図２７は、画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣを、原点Ｏから遠ざかる向きにとった場合を示す図である。図２７に示すように、画像変位ベクトルＢ，Ｃは、画像変位ベクトルＡよりも大きく、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣは、原点Ｏに対して、遠ざかる方向になっている。このような場合、上述したように収差の影響を受けて、画像変位ベクトルＢ，Ｃの算出誤差が大きくなり、算出したアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の誤差も大きくなってしまう。
【０２８６】
図２８は、画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣを、原点Ｏに近づく向き（原点Ｏに向かう方向）にとった場合を示す図である。このような場合には、上述したように収差の影響を受けにくく、画像変位ベクトルＢ，Ｃの算出誤差を小さくすることができる。
【０２８７】
したがって、本実施形態によれば、上述したように、画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢとベクトルＡＣの向きが、原点Ｏ（アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流が最適値となる点）に近づく方向になるように、画像変位ベクトルＢ，Ｃを求めることができるため、画像変位ベクトルＢ，Ｃの算出誤差を小さくすることができ、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値を、より精度よく算出することができる。
【０２８８】
本実施形態では、第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４の組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、９０°（Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とＹアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とがなす角度）に最も近い該組を選択する。以下、その理由について説明する。
【０２８９】
図２９は、対物レンズ１４が樽型の収差を有する場合の画像変位ベクトル座標系を示す図である。
【０２９０】
ここで、図２９に示すように、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの初期値Ｆから原点Ｏに近づく方向を向く２つの画像変位ベクトルａ１，ａ２のなす角度は、相対的に９０°に近い角度である。これに対して、初期値Ｆから中心Ｏに対して遠ざかる方向を向く２つの画像変位ベクトルａ３，ａ４のなす角度は、ベクトルａ１，ａ２のなす角度と比べて収差の影響が大きいため、９０°から大きくずれている。
【０２９１】
したがって、本実施形態では、第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４の組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、９０°に最も近い組を選択することにより、画像変位ベクトル座標系においてベクトルＡＢおよびベクトルＡＣが原点Ｏを向くように、画像変位ベクトルＢ，Ｃを算出することができる。本実施形態の手法は、図２９に示すアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の初期値Ｆが原点Ｏから離れている場合（荷電粒子ビームＢの軸が大きくずれている場合）に、特に、有効である。
【０２９２】
なお、図２９の例では、対物レンズ１４が樽型の収差を有する場合について説明したが、対物レンズ１４が他の収差（例えば、糸巻き型等）を有していても、同様の手法で、画像変位ベクトル座標系においてベクトルＡＢおよびベクトルＡＣが原点Ｏを向くように、画像変位ベクトルＢ，Ｃを算出することができる。
【０２９３】
１４． 第１３実施形態の変形例
次に、第１３実施形態の変形例について説明する。以下、第１３実施形態の変形例に係る荷電粒子ビーム装置において、第１３実施形態に係る荷電粒子ビーム装置６００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０２９４】
（１）第１変形例
まず、第１変形例について説明する。図３０は、第１変形例に係る荷電粒子ビームの軸合わせ工程のフローチャートである。
【０２９５】
上述した第１３実施形態では、探索象限判定器６１０が、第７〜第８画像データの取得条件を決定し（Ｓ６１３）、第５〜第７画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを算出した（Ｓ６１５，Ｓ６１６）。これに対して、本変形例では、探索象限判定器６１０が、第７〜第１０画像データの取得条件を決定し（Ｓ７１３）、第５〜第７画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを算出する点で異なる（Ｓ７１５，Ｓ７１６）。したがって、以下では、この異なる工程（Ｓ７１３，Ｓ７１５，Ｓ７１６）について説明する。
【０２９６】
本変形例では、探索象限判定器６１０が、選択したベクトルの組（象限）に基づいて、第７〜第８画像データ（フレーム７〜１０）の取得条件を決定する（Ｓ７１３）。
【０２９７】
具体的には、探索象限判定器６１０は、ベクトルＵ１とベクトルＵ２の組（象限１）を選択した場合、フレーム７の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ２）、フレーム８の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム９の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ２）、フレーム１０の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）に決定する。
【０２９８】
また、探索象限判定器６１０は、ベクトルＵ２とベクトルＵ３の組（象限２）を選択した場合、フレーム７の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ２）、フレーム８の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ−ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）フレーム９の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ２）、フレーム１０の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ−ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）に決定する。
【０２９９】
また、探索象限判定器６１０は、ベクトルＵ３とベクトルＵ４の組（象限３）を選択した場合、フレーム７の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ−ＡＬ２）、フレーム８の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ−ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム９の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ−ＡＬ２）、フレーム１０の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ−ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）に決定する。
【０３００】
また、探索象限判定器６１０は、ベクトルＵ４とベクトルＵ１の組（象限４）を選択した場合、フレーム７の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ−ＡＬ２）、フレーム８の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム９の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ−ＡＬ２）、フレーム１０の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）に決定する。
【０３０１】
以上の工程により、第７〜第１０画像データの取得条件が決定される。
【０３０２】
探索象限判定器６１０は、このフレーム７〜１０の撮影条件の情報を、軸合わせ用撮影条件設定装置３０に出力する。
【０３０３】
軸合わせ用撮影条件設定装置３０が、このフレーム７〜１０の撮影条件に基づいて、フレーム７〜１０を撮影して、第７〜第１０画像データを取得する（Ｓ７１５）。
【０３０４】
そして、画像変位ベクトル演算器３４が、第１〜第１０画像データから、第５〜第７画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを算出する（Ｓ７１６）。
【０３０５】
具体的には、画像変位ベクトル演算器３４は、第１画像データと第６画像データとの間の位置ずれ量から第５画像変位ベクトルＡを算出する。また、画像変位ベクトル演算器３４は、第９画像データと第７画像データとの間の位置ずれ量から第６画像変位ベクトルＢを算出する。また、画像変位ベクトル演算器３４は、第１０画像データと第８画像データとの間の位置ずれ量から第７画像変位ベクトルＣを算出する。
【０３０６】
本実施形態では、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値の変更量ＡＬ１と変更量ＡＬ２とが、互いに異なる値を有することができる。変更量ＡＬ１と変更量ＡＬ２とが異なる値を有することにより、例えば、変更量ＡＬ１を演算精度を得るために十分な程度の大きな値とし、変更量ＡＬ２を画像の変位量がブロックマッチングの範囲内になるような小さな値（例えば、変更量ＡＬ１よりも小さい値）とすることができる。したがって、演算精度を高めつつ、撮影条件を緩和することができる。
【０３０７】
（２）第２変形例
次に、第２変形例について説明する。上述した第１３実施形態では、探索象限判定器６１０が、第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４の組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、９０°に最も近い組を選択した。これに対して、本変形例では、探索象限判定器６１０が、第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４の組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルの大きさの和に基づいて、該組を選択する。
【０３０８】
これは、アライメントコイル１０ａ，１０ｂによる偏向の歪曲により、ベクトルＵ１の大きさ｜Ｕ１｜とベクトルＵ２の大きさ｜Ｕ２｜の和｜Ｕ１｜＋｜Ｕ２｜、ベクトルＵ２の大きさ｜Ｕ２｜とベクトルＵ３の大きさ｜Ｕ３｜の和｜Ｕ２｜＋｜Ｕ３｜、ベクトルＵ３の大きさ｜Ｕ３｜，Ｕ４の大きさ｜Ｕ４｜の和｜Ｕ３｜＋｜Ｕ４｜、ベクトルＵ４の大きさ｜Ｕ４｜とベクトルＵ１の大きさ｜Ｕ１｜の和｜Ｕ４｜＋｜Ｕ１｜が等しくならなくなる現象を利用したものである。画像変位ベクトル座標系において、原点Ｏから外れるにしたがって、収差によってベクトルの大きさが小さくなる場合には、隣り合う２つのベクトルの大きさの和が最も大きい組を選択する。原点Ｏから外れるにしたがって、収差によってベクトルの大きさが大きくなる場合には、隣り合う２つのベクトルの大きさの和が最も小さい組を選択する。
本変形例によれば、第１３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０３０９】
なお、上述した各実施形態は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０３１０】
例えば、図１に示す、軸合わせ用撮影条件設定装置３０、画像変位ベクトル演算器３４、最適値演算器３６、図９に示す画像変位ベクトル長比較器２１０、図１１に示すベクトル角度判定器３１０、図１４に示すベクトル比判定器４１０、図１７に示す探索象限判定器６１０の機能を、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現してもよい。
【０３１１】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０３１２】
２ 荷電粒子ビーム鏡筒、４ 荷電粒子ビーム源、５ 加速電圧用高圧電源、
８ 対物レンズ絞り、１０ａ Ｘアライメントコイル、１０ｂ Ｙアライメントコイル、
１１ アライメントコイル駆動アンプ、１２ 開き角補正レンズ、１４ 対物レンズ、
１５ 対物レンズ駆動アンプ、１６ 走査コイル、２０ 試料ステージ、
２２ 電子検出器、２４ 観察画像表示装置、３０ 軸合わせ用撮影条件設定装置、
３２ メモリー、３２ａ フレームメモリー、３４ 画像変位ベクトル演算器、
３６ 最適値演算器、１００ 荷電粒子ビーム装置、１０２ 電子銃、
１０３ 対物レンズ絞り、１０６ 対物レンズ、１０７ 走査コイル、
１０８ 電子検出器、１０９ 画像表示装置、１１０ 加速電圧ウォブラ用信号発生器、
１１１ 加速電圧用高圧電源、１１２ ＸＹ調整ノブ、１１３ 駆動アンプ、
１１５ 対物レンズ駆動アンプ、２００ 荷電粒子ビーム装置、２１０ 画像変位ベクトル長比較器、３００ 荷電粒子ビーム装置、３１０ ベクトル角度判定器、４００ 荷電粒子ビーム装置、４１０ ベクトル比判定器、６００ 荷電粒子ビーム装置、６１０ 探索象限判定器、１０００ 走査型電子顕微鏡
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビームの軸合わせ方法および荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生物、材料、半導体などの微細構造を観察、測定する走査型電子顕微鏡や半導体素子回路パターンの測長用走査型電子顕微鏡等の荷電粒子ビーム装置が知られている。
【０００３】
図３１は、従来の走査型電子顕微鏡の一例を示す図である。走査型電子顕微鏡１０００では、電子銃１０２で発生させた荷電粒子ビームＢを、対物レンズ絞り１０３を通過させた後、対物レンズ１０６で試料Ｓの表面にフォーカスさせる。走査コイル１０７によって、この荷電粒子ビームＢを試料Ｓ上で走査すると、試料Ｓの表面から二次電子や反射電子が放出される。この二次電子や反射電子を電子検出器１０８で受け、その強度をビーム走査に同期させて画像表示装置１０９に表示する。
【０００４】
走査型電子顕微鏡１０００の対物レンズ絞り１０３、開き角補正レンズ１０５、および対物レンズ１０６に対する荷電粒子ビームＢの軸合わせは、Ｘ軸方向に荷電粒子ビームを偏向させるビーム軸合わせコイル（以下、Ｘアライメントコイルという）１０４ａと、Ｙ軸方向に荷電粒子ビームを偏向させるビーム軸合わせコイル（以下、Ｙアライメントコイルという）１０４ｂとに流れる電流を制御することによって行われる。アライメントコイル１０４ａ，１０４ｂを組み合わせることで、荷電粒子ビームＢを二次元的に偏向させることができる。なお、ここでは、対物レンズ１０６の光軸に沿う方向をＺ方向とする。
【０００５】
荷電粒子ビームＢの軸合わせは、具体的には、まず、ウォブラ用信号発生器１１０で加速電圧用高圧電源１１１に信号を送ることによって、荷電粒子ビームＢの加速電圧を周期的に微小量変化させ、試料Ｓ表面での荷電粒子ビームＢのフォーカス（焦点）を微小に変化させる。もし光軸がずれていると、荷電粒子ビームＢが対物レンズ１０６を斜めに通過するため、ウォブラ実行中には、図３２（Ａ）に示すように、フォーカスの変化に伴って像Ｉが所定の方向に移動する。一方、光軸が合った状態では、荷電粒子ビームＢが対物レンズ１０６を垂直に通過するため、ウォブラ実行中には、図３２（Ｂ）に示すように、フォーカスの変化に伴って像Ｉはほとんど移動しない。したがって、ウォブラ実行中の像Ｉの移動量を観察しながら、像Ｉの移動量がなるべく小さくなるようにＸＹ調整ノブ１１２を手動で調整することによって、アライメントコイル１０４ａ，１０４ｂの電流値を光軸が合った状態に調整することができる。ＸＹ調整ノブ１１２は、Ｘアライメントコイル１０４ａの電流値を調整するためのＸ調整ノブと、Ｙアライメントコイル１０４ｂの電流値を調整するためのＹ調整ノブと、を有している。ＸＹ調整ノブ１１２を操作することにより、駆動アンプ１１３を介して、Ｘアライメントコイル１０４ａおよびＹアライメントコイル１０４ｂの電流値を制御することができる。なお、ウォブラは、対物レンズ駆動アンプ１１５から供給される対物レンズ１０６の励磁電流を変化させて行うこともできる。
【０００６】
この軸合わせを自動的に行う方法は、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１では、軸合わせの最適値を得るために、軸を一定量ずつ可変することにより調整する方法や、対物レンズ励磁を変化させた場合の像変位の方向に応じて軸の調整方向を定める方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−３０２５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した図３１に示す走査型電子顕微鏡１０００では、本質的に、荷電粒子ビームの軸ずれ方向と、Ｘアライメントコイル１０４ａの偏向方向と、Ｙアライメントコイル１０４ｂの偏向方向との合成ベクトルがウォブラでの像移動ベクトルとなっている。そのため、Ｘアライメントコイル１０４ａおよびＹアライメントコイル１０４ｂの一方が最適になるように調整しても、ウォブラによる像移動は残る。したがって、最初に調整したＸアライメントコイル１０４ａの調整が不適当だとＹアライメントコイル１０４ｂをどのように調整しても像移動が無くなる点は見つからない。このように、２つのアライメントコイルを調整して、像移動が無くなる１点を探すという調整作業は、装置の操作者にとって直感的に分かりづらく、大きな負担となる。
【０００９】
このような問題に対して、特許文献１では、この軸合わせを自動で行う装置が開示されている。しかしながら、上述した特許文献１の軸合わせの方法では、軸合わせの最適値を求めるために、多数回の繰り返し動作が必要となる。
【００１０】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる荷電粒子ビームの軸合わせ方法を提供することにある。
【００１１】
また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる荷電粒子ビーム装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法は、
荷電粒子ビームを第１方向に偏向させる第１アライメントコイル、および前記荷電粒子ビームを前記第１方向と交差する第２方向に偏向させる第２アライメントコイルによって前記荷電粒子ビームの軸を調整し、前記荷電粒子ビームを試料に照射して、試料から発生した信号を検出し画像データを取得する荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法であって、
前記試料上における前記荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、前記第１アライメントコイルの励磁電流、および前記第２アライメントコイルの励磁電流の条件を変えて、少なくとも第１〜第６画像データを取得する画像データ取得工程と、
前記画像データ取得工程で取得した少なくとも前記第１〜第６画像データから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する演算工程と、
を含み、
前記画像データ取得工程において、
前記第１画像データは、前記焦点位置が第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が第２電流値である条件で取得され、
前記第２画像データは、前記焦点位置が第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第３画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第１変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第４画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第５画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第６画像データは、前記焦点位置が前記第２位置であり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得される。
【００１３】
このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、第１〜第６画像データから荷電粒子ビームの軸合わせのための第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、装置の操作者の負担を軽減し、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間を短縮できる。
【００１４】
（２）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記演算工程において、
前記第１画像データと前記第２画像データとの間の位置ずれ量を示す第１画像変位ベクトルと、
前記第３画像データと前記第４画像データとの間の位置ずれ量を示す第２画像変位ベクトルと、
前記第５画像データと前記第６画像データとの間の位置ずれ量を示す第３画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第３画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００１５】
（３）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記画像データ取得工程において、さらに、第７画像データおよび第８画像データを取得し、
前記第７画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第２変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第８画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第２変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得されてもよい。
【００１６】
（４）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記演算工程において、さらに、
前記第１画像データと前記第７画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第８画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第５画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸を合わせるための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００１７】
このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、演算精度を高めつつ、画像データを取得するための条件（撮影条件）を緩和することができる。
【００１８】
（５）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記演算工程において、さらに、
前記第１画像データと前記第３画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第５画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第５画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸を合わせるための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００１９】
このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、第１〜第６画像データから荷電粒子ビームの軸合わせのための第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、装置の操作者の負担を軽減し、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間を短縮できる。
【００２０】
（６）本発明に係る荷電粒子ビーム装置は、
荷電粒子ビームを第１方向に偏向させる第１アライメントコイル、および前記荷電粒子ビームを前記第１方向と交差する第２方向に偏向させる第２アライメントコイルによって前記荷電粒子ビームの軸を調整し、前記荷電粒子ビームを試料に照射して、試料から発生した信号を検出し画像データを取得する荷電粒子ビーム装置であって、
前記試料上における前記荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、前記第１アライメントコイルの励磁電流、および前記第２アライメントコイルの励磁電流の条件を変えて、少なくとも第１〜第６画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段が取得した少なくとも前記第１〜第６画像データから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する演算手段と、
を含み、
前記第１画像データは、前記焦点位置が第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が第２電流値である条件で取得され、
前記第２画像データは、前記焦点位置が第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第３画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第１変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第４画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第５画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第６画像データは、前記焦点位置が前記第２位置であり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得される。
【００２１】
このような荷電粒子ビーム装置によれば、第１〜第６画像データから荷電粒子ビームの軸合わせのための第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、装置の操作者の負担を軽減し、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間を短縮できる。
【００２２】
（７）本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記演算手段は、
前記第１画像データと前記第２画像データとの間の位置ずれ量を示す第１画像変位ベクトルと、
前記第３画像データと前記第４画像データとの間の位置ずれ量を示す第２画像変位ベクトルと、
前記第５画像データと前記第６画像データとの間の位置ずれ量を示す第３画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第３画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００２３】
（８）本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記画像データ取得手段は、さらに、第７画像データと第８画像データを取得し、
前記第７画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第２変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第８画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第２変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得されてもよい。
【００２４】
（９）本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記演算手段は、さらに、
前記第１画像データと前記第７画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第８画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第５画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００２５】
このような荷電粒子ビーム装置によれば、演算精度を高めつつ、画像データを取得するための条件（撮影条件）を緩和することができる。
【００２６】
（１０）本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記演算手段は、さらに、
前記第１画像データと前記第３画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第５画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第５画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸を合わせるための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００２７】
このような荷電粒子ビーム装置によれば、第１〜第６画像データから荷電粒子ビームの軸合わせのための第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、装置の操作者の負担を軽減し、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間を短縮できる。
【００２８】
（１１）本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記画像データ取得手段は、前記荷電粒子ビームを発生するビーム源の加速電圧および対物レンズの励磁電流値の少なくとも一方を制御することによって、前記焦点位置を制御してもよい。
【００２９】
（１２）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記演算工程では、算出された前記第１〜第３画像変位ベクトルを、前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値の算出に用いるか否かを判定し、
前記第１〜第３画像変位ベクトルを算出に用いないと判定した場合、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、前記第１〜第６画像データを取得してもよい。
【００３０】
このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、荷電粒子ビームの軸合わせ後に、荷電粒子ビームの軸合わせ前よりも、荷電粒子ビームの軸がずれることを防ぐことができる。
【００３１】
（１３）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記演算工程では、算出された前記第４および前記第５画像変位ベクトルを、前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値の算出に用いるか否かを判定し、
前記第４および第５画像変位ベクトルを算出に用いないと判定した場合、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、前記第１〜第６画像データを取得してもよい。
【００３２】
このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、荷電粒子ビームの軸合わせ後に、荷電粒子ビームの軸合わせ前よりも、荷電粒子ビームの軸がずれることを防ぐことができる。
【００３３】
（１４）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記第１アライメントコイルおよび前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記演算工程で算出された励磁電流値であって、互いに異なる前記焦点位置である条件で取得された２つの画像データを取得する工程と、
前記２つの画像データから、第６画像変位ベクトルを算出する工程と、
前記第６画像変位ベクトルの大きさが前記第１画像変位ベクトルの大きさよりも大きいか否かを判定する第２判定工程と、をさらに含み、
前記第２判定工程で前記第６画像変位ベクトルの大きさが前記第１画像変位ベクトルの大きさよりも大きいと判定された場合、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、前記第１〜第６画像データを取得してもよい。
【００３４】
このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、荷電粒子ビームの軸合わせ後に、荷電粒子ビームの軸合わせ前よりも、荷電粒子ビームの軸がずれることを防ぐことができる。
【００３５】
（１５）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法は、
荷電粒子ビームを第１方向に偏向させる第１アライメントコイル、および前記荷電粒子ビームを前記第１方向と交差する第２方向に偏向させる第２アライメントコイルによって前記荷電粒子ビームの軸を調整し、前記荷電粒子ビームを試料に照射して、試料から発生した信号を検出し画像データを取得する荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法であって、
前記試料上における前記荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、前記第１アライメントコイルの励磁電流、および前記第２アライメントコイルの励磁電流の条件を変えて、第１〜第５画像データを取得する第１の画像データ取得工程と、
第６画像データを取得する第２の画像データ取得工程と、
前記第１〜第５画像データから、第１〜第４画像変位ベクトルを算出する第１の演算工程と、
前記第１〜第４画像変位ベクトルに基づいて、第７および第８画像データの取得条件を決定する画像取得条件決定工程と、
前記画像取得条件決定工程で決定された取得条件に基づいて、前記第７および前記第８画像データを取得する第３の画像データ取得工程と、
前記第１〜第３の画像データ取得工程で取得した前記第１〜第８画像データから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する第２の演算工程と、
を含み、
前記第１の画像データ取得工程において、
前記第１画像データは、前記焦点位置が第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が第２電流値である条件で取得され、
前記第２画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第１変化電流値だけ増加させた電流値である条件で取得され、
前記第３画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ増加させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第４画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から前記第１変化電流値だけ減少させた電流値である条件で取得され、
前記第５画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ減少させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第２の画像データ取得工程において、
前記第６画像データは、前記焦点位置が第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記第２電流値である条件で取得され、
前記第１の演算工程において、
前記第１画像データと前記第３画像データとの間の位置ずれ量を示す前記第１画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第２画像データとの間の位置ずれ量を示す前記第２画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第５画像データとの間の位置ずれ量を示す前記第３画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第４画像データとの間の位置ずれ量を示す前記第４画像変位ベクトルと、
を算出し、
画像取得条件決定工程において、
前記第１〜第４画像変位ベクトルの中で隣り合う２つのベクトルの組を所定の条件に基づき選択して、これにより第７画像データの前記第２アライメントコイルの励磁電流値および前記第８画像データの前記第１アライメントコイルの励磁電流値を決定し、
前記第３の画像データ取得工程において、
前記第７画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記画像取得条件決定工程で決定された電流値である条件で取得され、
前記第８画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記画像取得条件決定工程で決定された電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記第２電流値である条件で取得される。
【００３６】
このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、第１〜第８画像データから荷電粒子ビームの軸合わせのための第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、装置の操作者の負担を軽減し、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間を短縮できる。
【００３７】
さらに、このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値の算出精度を向上できる。
【００３８】
（１６）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記画像取得条件決定工程では、前記第１〜第４画像変位ベクトルにおける前記組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、前記第１方向と前記第２方向とがなす角度に最も近い前記組を選択してもよい。
【００３９】
（１７）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記画像取得条件決定工程では、前記第１〜第４画像変位ベクトルにおける前記組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルの大きさの和に基づいて、前記組を選択してもよい。
【００４０】
（１８）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記第２の演算工程では、
選択した前記組に基づいて、前記第２画像データまたは前記第４画像データの一方を選択し、かつ、前記第３画像データまたは前記第５画像データの一方を選択し、
前記第１画像データと前記第６画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
選択された前記第２画像データまたは前記第４画像データの一方と、前記第７画像データとの間の位置ずれ量を示す第６画像変位ベクトルと、
選択された前記第３画像データまたは前記第５画像データの一方と、前記第８画像データとの間の位置ずれ量を示す第７画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第７画像変位ベクトルから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００４１】
（１９）本発明に係る荷電粒子ビーム装置は、
荷電粒子ビームを第１方向に偏向させる第１アライメントコイル、および前記荷電粒子ビームを前記第１方向と交差する第２方向に偏向させる第２アライメントコイルによって前記荷電粒子ビームの軸を調整し、前記荷電粒子ビームを試料に照射して、試料から発生した信号を検出し画像データを取得する荷電粒子ビーム装置であって、
前記試料上における前記荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、前記第１アライメントコイルの励磁電流、および前記第２アライメントコイルの励磁電流の条件を変えて、第１〜第８画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段が取得した前記第１〜第５画像データに基づいて、前記第７および第８画像データの取得条件を決定する画像取得条件決定手段と、
前記画像データ取得手段が取得した前記第１〜第８画像データから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する演算手段と、
を含み、
前記第１画像データは、前記焦点位置が第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が第２電流値である条件で取得され、
前記第２画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第１変化電流値だけ増加させた電流値である条件で取得され、
前記第３画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ増加させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第４画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から前記第１変化電流値だけ減少させた電流値である条件で取得され、
前記第５画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ減少させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第６画像データは、前記焦点位置が第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記第２電流値である条件で取得され、
前記第７画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記画像取得条件決定手段で決定された電流値である条件で取得され、
前記第８画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記画像取得条件決定手段で決定された電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記第２電流値である条件で取得され、
前記演算手段は、
前記第１画像データと前記第３画像データとの間の位置ずれ量を示す第１画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第２画像データとの間の位置ずれ量を示す第２画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第５画像データとの間の位置ずれ量を示す第３画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第４画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記画像取得条件決定手段は、前記第１〜第４画像変位ベクトルの中で隣り合う２つのベクトルの組を所定の条件に基づき選択して、これにより前記第７画像データの前記第２アライメントコイルの励磁電流値および前記第８画像データの前記第１アライメントコイルの励磁電流値を決定する。
【００４２】
このような荷電粒子ビーム装置によれば、第１〜第８画像データから荷電粒子ビームの軸合わせのための第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、装置の操作者の負担を軽減し、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間を短縮できる。
【００４３】
さらに、このような荷電粒子ビーム装置によれば、第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値の算出精度を向上できる。
【００４４】
（２０）本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記画像取得条件決定手段は、前記第１〜第４画像変位ベクトルにおける前記組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、前記第１方向と前記第２方向とがなす角度に最も近い前記組を選択してもよい。
【００４５】
（２１）本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記画像取得条件決定手段は、前記第１〜第４画像変位ベクトルにおける前記組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルの大きさの和に基づいて、前記組を選択してもよい。
【００４６】
（２２）本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記演算手段は、
選択した前記組に基づいて、前記第２画像データまたは前記第４画像データの一方を選択し、かつ、前記第３画像データまたは前記第５画像データの一方を選択し、
前記第１画像データと前記第６画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
選択された前記第２画像データまたは前記第４画像データの一方と、前記第７画像データとの間の位置ずれ量を示す第６画像変位ベクトルと、
選択された前記第３画像データまたは前記第５画像データの一方と、前記第８画像データとの間の位置ずれ量を示す第７画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第７画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００４７】
（２３）本発明に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法において、
前記焦点位置のみを変化させた２つの画像データから算出された画像変位ベクトルが、所定の値よりも大きいか否かを判定するための第１判定工程をさらに含み、
前記第１判定工程で前記所定の値よりも大きいと判定された場合に、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出してもよい。
【００４８】
このような荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、荷電粒子ビームの軸合わせ後に、荷電粒子ビームの軸合わせ前よりも、荷電粒子ビームの軸がずれることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成を説明するための図。
【図２】第１実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ工程のフローチャート。
【図３】フレーム１〜８の撮影条件を示す表。
【図４】画像変位ベクトルを説明するための図。
【図５】第１実施形態に係る第１〜第５画像変位ベクトルの関係を示す図。
【図６】画像変位ベクトルＡ，Ｃ，Ｌの距離とアライメントコイル励磁電流値との関係を示す図。
【図７】画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｋの距離とアライメントコイル励磁電流値との関係を示す図。
【図８】第２実施形態に係る第１〜第３画像変位ベクトルを説明するための図。
【図９】第７実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成を説明するための図。
【図１０】第７実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ工程のフローチャート。
【図１１】第８実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成を説明するための図。
【図１２】第１〜第５画像変位ベクトルの関係を示す図。
【図１３】第８実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ工程のフローチャート。
【図１４】第９実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成を説明するための図。
【図１５】第９実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ工程のフローチャート。
【図１６】第１２実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ工程のフローチャート。
【図１７】第１３実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成を説明するための図。
【図１８】第１３実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ工程のフローチャート。
【図１９】フレーム１〜５の撮影条件を示す表。
【図２０】第１〜第４画像変位ベクトルの関係を示す図。
【図２１】フレーム６〜８の撮影条件を示す表。
【図２２】ベクトルＵ１とベクトルＵ２の組が選択されたときの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの関係を示す図。
【図２３】ベクトルＵ２とベクトルＵ３の組が選択されたときの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの関係を示す図。
【図２４】ベクトルＵ３とベクトルＵ４の組が選択されたときの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの関係を示す図。
【図２５】ベクトルＵ４とベクトルＵ１の組が選択されたときの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの関係を示す図。
【図２６】アライメントコイル電流値座標系において、アライメントコイルの励磁電流値を初期値から変更量だけ変化させた図。
【図２７】画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣを、原点Ｏから遠ざかる向きにとった場合を示す図。
【図２８】画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣを、原点Ｏに近づく向きにとった場合を示す図。
【図２９】対物レンズが樽型の収差を有する場合の画像変位ベクトル座標系を示す図。
【図３０】第１３実施形態の第１変形例に係る荷電粒子ビームの軸合わせ工程のフローチャート。
【図３１】従来の走査型電子顕微鏡の一例を示す図。
【図３２】従来の荷電粒子ビームの軸合わせ方法について説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００５１】
１． 第１実施形態
１．１． 荷電粒子ビーム装置の構成
まず、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００の構成を説明するための図である。ここでは、荷電粒子ビーム装置１００が走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）である場合について説明する。
【００５２】
荷電粒子ビーム装置１００は、図１に示すように、荷電粒子ビーム源４と、加速電圧用高圧電源５と、対物レンズ絞り８と、第１アライメントコイル１０ａと、第２アライメントコイル１０ｂと、アライメントコイル駆動アンプ１１と、開き角補正レンズ１２と、対物レンズ１４と、対物レンズ駆動アンプ１５と、走査コイル１６と、試料ステージ２０と、電子検出器２２と、観察画像表示装置２４と、軸合わせ用撮影条件設定装置３０と、メモリー３２（フレームメモリー３２ａ）と、画像変位ベクトル演算器３４と、最適値演算器３６と、を含んでいる。
【００５３】
荷電粒子ビーム源４は、例えば、公知の電子銃であり、陰極から放出された電子を陽極で加速し荷電粒子ビーム（電子ビーム）Ｂを放出する。
【００５４】
加速電圧用高圧電源５は、荷電粒子ビーム源４に対して、陰極から放出された電子を加速するための加速電圧を供給する。
【００５５】
対物レンズ絞り８は、対物レンズ１４に入射する荷電粒子ビームＢのうち、光軸近傍の荷電粒子ビームＢだけを通して、それ以外を遮蔽する。
【００５６】
Ｘアライメントコイル（第１アライメントコイル）１０ａおよびＹアライメントコイル（第２アライメントコイル）１０ｂは、荷電粒子ビームＢの軸調整を行うことができる。Ｘアライメントコイル１０ａは、Ｘ方向に対向する１組のコイルを有し、荷電粒子ビームＢをＸ方向（第１方向）に偏向させることができる。Ｙアライメントコイル１０ｂは、Ｘ方向と交差（直交）するＹ方向（第２方向）に対向する１組のコイルを有し、荷電粒子ビームＢをＹ方向に偏向させることができる。すなわち、Ｘアライメントコイル１０ａおよびＹアライメントコイル１０ｂによって、荷電粒子ビームＢの二次元的な偏向が可能となる。なお、Ｚ方向は、例えば、対物レンズ１４の光軸に沿う方向である。アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流は、アライメントコイル駆動アンプ１１から供給される。アライメントコイル１０ａ，１０ｂに流れる励磁電流量を制御することによって、荷電粒子ビーム鏡筒２内における荷電粒子ビームＢの偏向を二次元的に制御することができる。
【００５７】
なお、荷電粒子ビームＢに対するＸアライメントコイル１０ａの偏向方向とＹアライメントコイル１０ｂの偏向方向とは、荷電粒子ビームＢを二次元的に偏向できれば、直交していなくてもよい。
【００５８】
開き角補正レンズ１２は、荷電粒子ビームＢの開き角を補正することができる。
【００５９】
対物レンズ１４は、荷電粒子ビームＢを試料Ｓの表面で集束させる。対物レンズ１４は、対物レンズ駆動アンプ１５と接続され、対物レンズ１４の励磁電流は、対物レンズ駆動アンプ１５から供給される。
【００６０】
走査コイル１６は、荷電粒子ビームＢの試料Ｓ上での走査を行うための電磁コイルである。
【００６１】
試料ステージ２０は、試料Ｓを支持し、試料Ｓの水平移動、上下移動、回転、傾斜などの動作を行うことができる。
【００６２】
荷電粒子ビーム源４、対物レンズ絞り８、第１アライメントコイル１０ａ、第２アライメントコイル１０ｂ、開き角補正レンズ１２、対物レンズ１４、および走査コイル１６は、荷電粒子ビーム鏡筒２に収容されている。
【００６３】
電子検出器２２は、集束された荷電粒子ビームＢの走査に基づいて、試料Ｓの表面から放出される二次電子や反射電子を検出する。電子検出器２２によって検出された二次電子や反射電子の強度信号は、荷電粒子ビームＢの走査信号と同期された画像データとして、フレームメモリー３２ａに記憶される。なお、荷電粒子ビームＢの走査時においては、当該走査信号に基づく励磁電流が走査コイル１６に供給される。
【００６４】
メモリー３２は、画像データを記憶するためのフレームメモリー３２ａを有している。メモリー３２は、さらに、画像データの撮影条件を記憶してもよい。
【００６５】
画像表示装置２４は、フレームメモリー３２ａに記憶された画像データに基づいて、画像（ＳＥＭ像）を表示する。
【００６６】
軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、対物レンズ１４及び走査コイル１６を通過した後の荷電粒子ビームＢの焦点、およびアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の条件を変えて、画像データを取得することができる。軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、荷電粒子ビーム源４における加速電圧およびアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流を制御して撮影条件を変えながら複数の画像データを取得し、メモリー３２に画像データおよび撮影条件を記憶させることができる。軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、加速電圧用高圧電源５と接続されており、加速電圧用高圧電源５を介して加速電圧を制御する。これにより、対物レンズ１４及び走査コイル１６を通過した後の荷電粒子ビームＢの焦点位置を制御することができる。この結果、試料Ｓ上における荷電粒子ビームＢの試料Ｓへの入射方向での焦点位置が制御される。また、軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、アライメントコイル駆動アンプ１１に接続されており、アライメントコイル駆動アンプ１１を介して、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流を制御する。
【００６７】
画像変位ベクトル演算器３４および最適値演算器３６（演算手段の一例）は、フレームメモリー３２ａに保存された画像データから、荷電粒子ビームＢの軸を合わせるための第１アライメントコイル１０ａの励磁電流値および第２アライメントコイル１０ｂの励磁電流値を算出する。この励磁電流値は、最適値演算器３６からアライメントコイル駆動アンプ１１に出力される。
【００６８】
１．２． 荷電粒子ビーム装置の動作
次に、第１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００の動作について説明する。
【００６９】
図２は、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００の軸合わせ工程を示すフローチャートである。
【００７０】
まず、軸合わせ用撮影条件設定装置３０によって第１〜第８画像データを取得する（画像データ取得工程、Ｓ１０）。軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、加速電圧、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流、およびＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流の条件を変えたフレーム１〜８を撮影して、第１〜第８画像データを取得する。軸合わせ用撮影条件設定装置３０によって撮影されたフレーム１〜８は、第１〜第８画像データとして、フレームメモリー３２ａに記憶される。また、フレーム１〜８（第１〜第８画像データ）の撮影条件は、メモリー３２に記憶される。
【００７１】
図３は、フレームの撮影条件を示す表である。各フレームの撮影条件は、図３に示すように、（加速電圧，Ｘアライメントコイルの励磁電流値，Ｙアライメントコイルの励磁電流値）として、フレーム１が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム２が（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム３が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ１）、フレーム４が（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ１）、フレーム５が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ１，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム６が（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ１，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム７が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ２）、フレーム８が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）である。
【００７２】
ここで、ＨＶは、軸合わせ開始時の加速電圧であり、Ｖ１，Ｖ２は、加速電圧の微小変更量である。すなわち、フレーム１〜８において、対物レンズ１４及び走査コイル１６を通過した後の荷電粒子ビームＢの焦点の位置は、加速電圧がＨＶ＋Ｖ１のときの焦点位置（第１位置）、又は加速電圧がＨＶ＋Ｖ２のときの焦点位置（第２位置）の２つの位置のいずれかにある。ＯＲＧ＿Ｘ（第１電流値）は、軸合わせ開始時のＸアライメントコイル１０ａの励磁電流値（初期値）であり、ＯＲＧ＿Ｙ（第２電流値）は、軸合わせ開始時のＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流値（初期値）である。ＡＬ１，ＡＬ２は、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの電流値の変更量（変化電流量）である。変更量ＡＬ１と変更量ＡＬ２とは、互いに異なる値を有する。本実施形態では、例えば、加速電圧ＨＶ＝１０ｋＶで、変更量Ｖ１＝−５０Ｖ、変更量Ｖ２＝＋５０Ｖとする。さらに、例えば、励磁電流値ＯＲＧ＿Ｘ＝１０ｍＡ、励磁電流値ＯＲＧ＿Ｙ＝２０ｍＡで、ＡＬ１＝−１０ｍＡ、ＡＬ２＝＋１０ｍＡとする。これらの値は後述する工程で画像変位ベクトルが正常に求められれば特に限定されない。
【００７３】
次に、第１〜第８画像データから荷電粒子ビームＢの軸合わせのためのＸアライメントコイル１０ａの励磁電流値、およびＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流値を算出する演算工程（Ｓ１１〜Ｓ１３）を行う。以下に、演算工程について、説明する。
【００７４】
まず、画像変位ベクトル演算器３４によって第１〜第８画像データから第１〜第５画像変位ベクトルを算出する（Ｓ１１）。
【００７５】
図４（Ａ）〜図４（Ｅ）は、画像変位ベクトルを説明するための図である。なお、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）では、フレーム１〜８のうち対応する２つのフレームを重ねて図示している。画像変位ベクトル演算器３４は、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）に示すように、軸合わせ用撮影条件設定装置３０で取得した８枚の画像データを組み合わせて第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕを算出する。
【００７６】
具体的には、図４（Ａ）に示すように、フレーム１（第１画像データ）とフレーム２（第２画像データ）との間の位置ずれ量から、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の初期値での加速電圧変化による像移動を示す第１画像変位ベクトルＡ（ａ，ｂ）を算出する。
【００７７】
図４（Ｂ）に示すように、フレーム３（第３画像データ）とフレーム４（第４画像データ）との間の位置ずれ量から、Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流値を変更量ＡＬ１だけ変化させた状態での加速電圧変化による像移動を示す第２画像変位ベクトルＢ（ｃ，ｄ）を算出する。
【００７８】
図４（Ｃ）に示すように、フレーム５（第５画像データ）とフレーム６（第６画像データ）との間の位置ずれ量から、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流値をＡＬ１だけ変化させた状態での加速電圧変化による像移動を示す第３画像変位ベクトルＣ（ｅ，ｆ）を算出する。
【００７９】
図４（Ｄ）に示すように、フレーム１（第１画像データ）とフレーム７（第７画像データ）との間の位置ずれ量から、Ｙアライメントコイル１０ｂの偏向方向を示す第４画像変位ベクトルＶ（ｑ，ｒ）を算出する。
【００８０】
図４（Ｅ）に示すように、フレーム１（第１画像データ）とフレーム８（第８画像データ）との間の位置ずれ量から、Ｘアライメントコイル１０ａの偏向方向を示す第５画像変位ベクトルＵ（ｍ，ｎ）を算出する。
【００８１】
ここで、画像変位ベクトルとは、２つのフレーム間での像の位置ずれ量を示すベクトルである。例えば、図４（Ａ）に示すように、フレーム１の像Ｉ１とフレーム２の像Ｉ２との間の位置ずれ量（方向、大きさ）から第１画像変位ベクトルＡを算出することができる。図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）も同様に、フレーム１〜８の像Ｉ１〜Ｉ８間の位置ずれ量から画像変位ベクトルＢ，Ｃ，Ｖ，Ｕを算出することができる。
【００８２】
画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの算出法は、例えば、二つの画像の相互相関演算によるブロックマッチングで行う。相互相関演算は、二つの画像の二次元フーリエ変換の複素共役の積の逆フーリエ変換で実行する。二次元の相互相関演算結果の最大値の座標が像の変位ベクトルとなる。
【００８３】
図５は、第１〜第５画像変位ベクトルの関係を示す図である。横軸ｘは、画像変位ベクトル座標系におけるｘ成分を示し、縦軸ｙは、画像変位ベクトル座標系におけるｙ成分を示す。ここでは、（ｘ、ｙ）＝（０，０）のときに、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値が最適になるものとする。
【００８４】
次に、最適値演算器３６によって、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕからアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流が最適となる位置での画像変位ベクトルＫ，Ｌを算出する（Ｓ１２）。
【００８５】
最適値演算器３６は、図５に示す、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流の最適推定点での画像変位ベクトルＬ（ｓ，ｔ）、およびＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流の最適推定点での画像変位ベクトルＫ（ｇ，ｈ）を算出する。
【００８６】
ここで、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流の最適推定点とは、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流値が最適値Ｘ３（Ｘ方向の荷電粒子ビームの軸が合ったときのＸアライメントコイルの励磁電流値）となる画像変位ベクトル座標上の点である。すなわち、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流の最適推定点は、図５で示すように、画像変位ベクトル座標系において、第１画像変位ベクトルＡの座標Ａ点と第３画像変位ベクトルＣの座標Ｃ点を通る直線ＡＣと、画像変位ベクトルＶで示す軸と、が交わる点Ｌである。また、Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流の最適推定点とは、Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流値が最適値Ｙ３（Ｙ方向の荷電粒子ビームの軸が合ったときのＹアライメントコイルの励磁電流値）となる画像変位ベクトル座標上の点である。すなわち、Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流の最適推定点は、図５で示すように、画像変位ベクトル座標系において、第１画像変位ベクトルＡの座標Ａ点と第２画像変位ベクトルＢの座標Ｂ点を通る直線ＡＢと、画像変位ベクトルＵで示す軸と、が交わる点Ｋである。
【００８７】
画像変位ベクトルＫ（ｇ，ｈ）、画像変位ベクトルＬ（ｓ，ｔ）は、下記式１〜式４から算出できる。
【００８８】
【数１】
【００８９】
このようにして、最適値演算器３６は、画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕから画像変位ベクトルＫおよび画像変位ベクトルＬを算出する。
【００９０】
次に、最適値演算器３６によって、画像変位ベクトルＫ，Ｌからアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値Ｘ３，Ｙ３を算出する（Ｓ１３）。
【００９１】
図６は、画像変位ベクトルＡ，Ｃ，Ｌの距離とアライメントコイルの励磁電流値との関係を示す図である。図６に示すように、第１画像変位ベクトルＡでの励磁電流値ＯＲＧ＿Ｘ、第３画像変位ベクトルＣでの励磁電流値ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ１からＸアライメントコイル１０ａの励磁電流の最適値Ｘ３を算出する。最適値演算器３６は、例えば、メモリー３２に記憶された励磁電流値ＯＲＧ＿Ｘ，ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ１を用いて算出を行う。Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流の最適値Ｘ３を求める式は、下記式５、６のとおりである。なお、式５は、図５に示す第１画像変位ベクトルＡの座標Ａ点が、第３画像変位ベクトルＣの座標Ｃ点と画像変位ベクトルＬの座標Ｌ点との間にある場合の式であり、式６は、第１画像変位ベクトルＡの座標Ａ点が、第３画像変位ベクトルＣの座標Ｃ点と画像変位ベクトルＬの座標Ｌ点との間にない場合の式である。
【００９２】
【数２】
【００９３】
ただし、ＸＡは、第１画像変位ベクトルＡでの励磁電流値ＯＲＧ＿Ｘであり、ＸＣは、第３画像変位ベクトルＣでの励磁電流値ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ１である。
【００９４】
図７は、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｋの距離とアライメントコイルの励磁電流値との関係を示す図である。図７に示すように、第１画像変位ベクトルＡでの励磁電流値ＯＲＧ＿Ｙ、第２画像変位ベクトルＢでの励磁電流値ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ１からＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流の最適値Ｙ３を算出する。Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流の最適値Ｙ３を求める式は、下記式７、８のとおりである。なお、式７は、図５に示す第１画像変位ベクトルＡの座標Ａ点が、第２画像変位ベクトルＢの座標Ｂ点と画像変位ベクトルＫの座標Ｋ点との間にある場合の式であり、式８は、第１画像変位ベクトルＡの座標Ａ点が、第２画像変位ベクトルＢの座標Ｂ点と画像変位ベクトルＫの座標Ｋ点との間にない場合の式である。
【００９５】
【数３】
【００９６】
ただし、ＹＡは、第１画像変位ベクトルＡでの励磁電流値ＯＲＧ＿Ｙであり、ＹＢは、第２画像変位ベクトルＢでの励磁電流値ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ１である。
【００９７】
以上の工程により、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流の最適値Ｘ３およびＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流の最適値Ｙ３を算出することができる。
【００９８】
次に、最適値演算器３６は、算出したアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値Ｘ３，Ｙ３に基づいて制御信号を生成し、この制御信号をアライメントコイル駆動アンプ１１に出力して、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流が最適値Ｘ３となり、Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流が最適値Ｙ３となるように制御する。
【００９９】
以上の工程により、荷電粒子ビームＢの軸合わせを行うことができる。
【０１００】
本実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、上述のように、８枚の画像（フレーム１〜８）からアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値Ｘ３，Ｙ３を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、装置の操作者の負担を軽減し、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間を短縮することができる。
【０１０１】
本実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法によれば、加速電圧の変更による像の移動方向と、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向）とが、異なっていても、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの最適値Ｘ３，Ｙ３を算出することができる。
【０１０２】
本実施形態に係る荷電粒子ビームの軸合わせ方法では、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値の変更量ＡＬ１と変更量ＡＬ２とが、互いに異なる値を有することができる。変更量ＡＬ１は、画像変位ベクトルＢ，Ｃの演算精度を高めるためにある程度大きい値であることが望ましい。しかしながら、例えば、変更量ＡＬ１と変更量ＡＬ２とが同じ値である場合（後述する第３実施形態参照）、演算精度に与える影響の少ない変更量ＡＬ２の値も大きくなり、撮影条件（観察視野や観察倍率）によっては、画像の変位量がブロックマッチングの範囲を超えて画像変位ベクトルが算出できなくなる場合がある。そのため、変更量ＡＬ１と変更量ＡＬ２とが同じ値である場合、画像データを取得するための条件（撮影条件）が限定される。本実施形態では、変更量ＡＬ１と変更量ＡＬ２とが異なる値を有することにより、例えば、変更量ＡＬ１を演算精度を得るために十分な程度の大きな値とし、変更量ＡＬ２を画像の変位量がブロックマッチングの範囲内になるような小さな値（例えば、変更量ＡＬ１よりも小さい値）とすることができる。したがって、演算精度を高めつつ、撮影条件を緩和することができる。
【０１０３】
本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００では、第１〜第８画像データを取得する軸合わせ用撮影条件設定装置３０と、第１〜第８画像データからアライメントコイル１０ａ，１０ｂの最適値Ｘ３，Ｙ３を算出する画像変位ベクトル演算器３４および最適値演算器３６と、を有する。これにより、荷電粒子ビームＢの軸合わせを自動化することができる。
【０１０４】
２． 第２実施形態
次に、第２実施形態に係る荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法について説明する。なお、第２実施形態に係る荷電粒子ビーム装置は、上述した図１に示す荷電粒子ビーム装置１００の構成と同様であり、その説明を省略する。また、後述する第３〜６実施形態に係る荷電粒子ビーム装置も、同様に、上述した図１に示す荷電粒子ビーム装置１００の構成と同様であり、その説明を省略する。
【０１０５】
図８は、本実施形態に係る第１〜第３画像変位ベクトルを説明するための図である。
【０１０６】
第１実施形態では、フレーム１とフレーム７から第４画像変位ベクトルＶ（ｑ，ｒ）を算出し、フレーム１とフレーム８から第５画像変位ベクトルＵ（ｍ，ｎ）を算出した。これに対して、本実施形態では、図８に示すように、第４画像変位ベクトルＶ（ｑ，ｒ）を、直線ＡＢと平行な直線Ｌ１に置き換え、第５画像変位ベクトルＵ（ｍ，ｎ）を直線ＡＣに平行な直線Ｌ２に置き換えた。これにより、第１実施形態と同様に、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの最適値Ｘ３，Ｙ３を算出できる。この場合、第４画像変位ベクトルＶおよび第５画像変位ベクトルＵの算出が不要になるため、フレーム７とフレーム８の画像取得が不要になる。すなわち、第２実施形態では、６枚の画像（フレーム１〜６）から３つの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを算出し、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの最適値Ｘ３，Ｙ３を算出できる。
【０１０７】
画像変位ベクトルＫ（ｇ，ｈ）、画像変位ベクトルＬ（ｓ，ｔ）は、下記式１〜式４から算出する。
【０１０８】
【数４】
【０１０９】
この式９〜式１２から画像変位ベクトルＫ（ｇ，ｈ）、画像変位ベクトルＬ（ｓ，ｔ）を求め、第１実施形態と同様に、上述した式５〜式８を用いて、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの最適値Ｘ３，Ｙ３を算出する。
【０１１０】
第２実施形態によれば、上述のように、６枚の画像（フレーム１〜６）からアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値Ｘ３，Ｙ３を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間の短縮、装置の操作者の負担を軽減することができる。
【０１１１】
３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係る荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法について説明する。
【０１１２】
本実施形態では、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の変更量ＡＬ１，ＡＬ２を、同じ値にすることにより、フレーム３とフレーム７とが同じ画像となり、フレーム５とフレーム８とが同じ画像となるため、６枚の画像（フレーム１〜フレーム６）からアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値Ｘ３，Ｙ３を算出することができる。
【０１１３】
具体的には、画像変位ベクトル演算器３４は、フレーム１とフレーム３との間の位置ずれ量から第４画像変位ベクトルＶを算出し、フレーム１とフレーム５との間の位置ずれ量から第５画像変位ベクトルＵを算出する。以降の計算は、第１実施形態と同様であり、その説明を省略する。
【０１１４】
本実施形態によれば、上述のように、６枚の画像（フレーム１〜６）からアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値Ｘ３，Ｙ３を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間の短縮、装置の操作者の負担を軽減することができる。
【０１１５】
４． 第４実施形態
次に、第４実施形態に係る荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法について説明する。
【０１１６】
第１実施形態では、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が第１〜第８画像データをすべて取得してから、画像変位ベクトル演算器３４が、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｕ，Ｖを算出した。これに対して、本実施形態では、軸合わせ用撮影条件設定装置３０によって画像変位ベクトルの算出に必要な画像の組み合わせが取得できた時点で、画像変位ベクトル演算器３４がその組み合わせの画像変位ベクトルを算出する。これにより、演算処理を効率よく行うことができる。
【０１１７】
具体的には、例えば、軸合わせ用撮影条件設定装置３０によって、第１画像データおよび第２画像データが取得された時点で、画像変位ベクトル演算器３４は、第１画像変位ベクトルＡを算出する。次に、軸合わせ用撮影条件設定装置３０によって、第３画像データおよび第４画像データが取得された時点で、画像変位ベクトル演算器３４は、第２画像変位ベクトルＢを算出する。次に、軸合わせ用撮影条件設定装置３０によって、第５画像データおよび第６画像データが取得された時点で、画像変位ベクトル演算器３４は、第３画像変位ベクトルＣを算出する。
【０１１８】
５． 第５実施形態
次に、第５実施形態に係る荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法について説明する。
【０１１９】
第１実施形態では、図５に示すように、画像変位ベクトルＫを、２つの画像変位ベクトルＡ，Ｂから算出し、画像変位ベクトルＬを、２つの画像変位ベクトルＡ，Ｃから算出した。これに対して、本実施形態では、画像変位ベクトルＫ，Ｌを、３つ以上の画像変位ベクトルから算出することができる。これにより、画像変位ベクトルＫ，Ｌをより精度よく算出することができるため、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値Ｘ３，Ｙ３をより精度よく求めることができる。
【０１２０】
本実施形態では、最適値演算器３６は、例えば、第１実施形態の直線ＡＣおよび直線ＡＢに相当する直線を、３つ以上の画像変位ベクトルから最小二乗近似などで決定する。また、第１実施形態の直線ＡＣおよび直線ＡＢを、３つ以上の画像変位ベクトルから算出された２次以上の曲線に置き換えてもよい。
【０１２１】
６． 第６実施形態
次に、第６実施形態に係る荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法について説明する。
【０１２２】
第１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００では、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が、加速電圧の初期値ＨＶを変更量Ｖ１，Ｖ２だけ変更することにより、荷電粒子ビームＢの焦点位置を変えて、フレーム１〜８を撮影し、第１〜第８画像データを取得した。これに対して、本実施形態では、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が、対物レンズ１４の励磁電流を変更することにより、荷電粒子ビームＢの焦点位置を変えて、フレーム１〜８を撮影し、第１〜第８画像を取得することができる。この場合、軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、図示はしないが、対物レンズ駆動アンプ１５と接続され、対物レンズ駆動アンプ１５を介して対物レンズ１４の励磁電流を制御することにより、荷電粒子ビームＢの焦点位置を制御してもよい。
【０１２３】
７． 第７実施形態
次に、第７実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について説明する。図９は、第７実施形態に係る荷電粒子ビーム装置２００の構成を説明するための図である。以下、第７実施形態に係る荷電粒子ビーム装置２００において、第１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１２４】
荷電粒子ビーム装置２００は、図９に示すように、荷電粒子ビーム装置１００の構成部材に加えて、さらに、画像変位ベクトル長比較器２１０を、含む。
【０１２５】
画像変位ベクトル長比較器２１０は、加速電圧（焦点位置）を変化させた２つの画像データから算出された画像変位ベクトルが、所定の値よりも大きいか否かを判定する。以下、加速電圧（焦点位置）を変化させた２つの画像データから算出された画像変位ベクトルとして、第１画像変位ベクトルＡを用いた場合について説明する。
【０１２６】
画像変位ベクトル長比較器２１０は、第１画像変位ベクトルＡの大きさが、閾値（所定の値）よりも大きいか否かを判定する。第１画像変位ベクトルＡの情報は、画像変位ベクトル演算器３４から、画像変位ベクトル長比較器２１０に入力される。画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜は、画像変位ベクトルＡの要素を（ａ，ｂ）とすると下記式で算出できる。
【０１２７】
【数５】
【０１２８】
閾値は、例えば、画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜が、この値よりも大きい場合に、荷電粒子ビームＢの軸がずれているといえる値に設定される。すなわち、荷電粒子ビームＢの軸をより正確に合わせる場合は、閾値は小さく設定される。閾値は、例えば、装置の操作者によって任意に設定されてもよい。
【０１２９】
画像変位ベクトル長比較器２１０は、第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜が閾値よりも大きいと判定した場合（すなわち、荷電粒子ビームＢの軸がずれている場合）、最適値演算器３６に判定情報を出力する。
【０１３０】
最適値演算器３６は、この判定情報に基づいて、荷電粒子ビームＢの軸合わせのための第１アライメントコイルの励磁電流値および第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する。
【０１３１】
また、画像変位ベクトル長比較器２１０は、画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜が閾値以下と判定した場合、軸合わせ用撮影条件設定装置３０に判定情報を出力する。
【０１３２】
軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、この判定情報に基づいて、軸合わせ開始前（画像変位ベクトルＡを算出するための画像データ（第１画像データおよび第２画像データ）を取得したとき）のアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値（初期値）の情報を、アライメントコイル駆動アンプ１１に出力し、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流が軸合わせ開始前の電流値となるように制御する。
【０１３３】
次に、荷電粒子ビーム装置２００の動作について説明する。
【０１３４】
図１０は、荷電粒子ビーム装置２００による軸合わせ工程の一例を示すフローチャートである。荷電粒子ビーム装置２００による軸合わせ工程は、荷電粒子ビーム装置１００による軸合わせ工程と比べて、第１画像変位ベクトルＡの大きさが所定の値よりも大きいか否かを判定する工程（Ｓ２１０，Ｓ２１１）を有する点で異なる。したがって、以下では、この異なる工程（Ｓ２１０，Ｓ２１１）について説明する。
【０１３５】
まず、画像変位ベクトル演算器３４が、算出した画像変位ベクトルＡの情報を、画像変位ベクトル長比較器２１０に出力する。画像変位ベクトル長比較器２１０は、この画像変位ベクトルＡの情報に基づいて、画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜を算出する。
【０１３６】
次に、画像変位ベクトル長比較器２１０が、画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜を、閾値（所定の値）と比較する。
【０１３７】
画像変位ベクトル長比較器２１０が、画像ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜が閾値よりも大きいと判定した場合( )Ｓ２１１でＹＥＳの場合）、自動軸合わせ開始前のアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流は最適値ではなかったとして、最適値演算器３６が第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕからアライメントコイル１０ａ、１０ｂの励磁電流の最適値を算出設定し、軸合わせを実行する（Ｓ１２，Ｓ１３）。
【０１３８】
画像変位ベクトル長比較器２１０が、画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜が閾値以下と判定した場合（Ｓ２１１でＮＯの場合）、自動軸合わせ開始前のアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流がすでに最適値であるとして、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が、軸合わせ開始前（画像変位ベクトルＡを算出するための画像データを取得したとき）のアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値（初期値）に再設定し（Ｓ１４）、処理を終了する。
【０１３９】
この判定は、荷電粒子ビームＢの軸がずれている状態では、加速電圧を微小変化させた（ウォブラ動作）像が移動しゆれて見え、荷電粒子ビームＢの軸がすでに合っている状態ではウォブラ像は移動しないで止まって見えることに相当する。
【０１４０】
本実施形態によれば、荷電粒子ビームＢの軸が合っている状態と判定されたときには、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値を変更しないため、例えば、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作後に、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作前よりも、荷電粒子ビームＢの軸がずれることを防ぐことができる。したがって、装置の信頼性を高めることができる。
【０１４１】
８． 第８実施形態
次に、第８実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について説明する。図１１は、第８実施形態に係る荷電粒子ビーム装置３００の構成を説明するための図である。以下、第８実施形態に係る荷電粒子ビーム装置３００において、第１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１４２】
荷電粒子ビーム装置３００は、図１１に示すように、荷電粒子ビーム装置１００の構成部材に加えて、さらに、ベクトル角度判定器３１０を、含む。
【０１４３】
図１２は、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｖ，Ｕの関係を示す図である。
【０１４４】
ベクトル角度判定器３１０は、第２画像変位ベクトルＢと第１画像変位ベクトルＡとの差のベクトルＡＢと、第３画像変位ベクトルＣと第１画像変位ベクトルＡとの差のベクトルＡＣとがなす角度αが、所定の角度範囲に含まれるか否かを判定する。これにより、第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いるか否かを判定する。第１〜第３画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃの情報は、画像変位ベクトル演算器３４から、ベクトル角度判定器３１０に入力される。
【０１４５】
角度αは、例えば、下記の式から求めることができる。
【０１４６】
【数６】
【０１４７】
ここで、荷電粒子ビーム装置３００では、例えば、Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とＹアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向が直交する関係にある。この場合、ベクトルＡＢと、ベクトルＡＣは、理想的には、直交する（角度α＝９０°）。そのため、角度αが、９０°付近の値であれば、第１〜第３画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃは、正しく算出されているといえる。したがって、角度αから、第１〜第３画像変位ベクトルベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されているか否かを判定できる。
【０１４８】
所定の角度範囲は、例えば、角度αの理想的な値（ここでは９０°）に許容できる誤差を含んだ範囲に設定される。したがって、荷電粒子ビームＢの軸をより正確に合わせる場合には、所定の角度範囲は狭い範囲に設定される。この所定の角度範囲は、例えば、装置の操作者によって任意に設定されてもよい。
【０１４９】
なお、ここでは、Ｘアライメントコイル１０ａの偏向方向とＹアライメントコイル１０ｂの偏向方向が直交する関係にある場合について説明したが、例えば、Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とＹアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向が９０°以外の角度をなす場合は、当該角度が、角度αの理想的な値となる。したがって、この場合には、所定の角度範囲は、当該角度に応じて、設定される。
【０１５０】
ベクトル角度判定器３１０は、角度αが所定の角度範囲に含まれていないと判定した場合、軸合わせ用撮影条件設定装置３０に判定情報を出力する。
【０１５１】
軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、この判定情報に基づいて、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データを取得する。軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、取得する画像データの倍率を変える場合、例えば、対物レンズ駆動アンプ１５を制御して倍率を変更する。また、軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、取得する画像データの視野を変える場合、例えば、試料ステージ２０を制御して視野を変更する。
【０１５２】
ベクトル角度判定器３１０は、角度αが所定の角度範囲に含まれていると判定した場合、最適値演算器３６に判定情報を出力する。
【０１５３】
最適値演算器３６は、この判定情報を受けて、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕから、荷電粒子ビームＢの軸合わせのためのＸアライメントコイル１０ａの励磁電流値および第２アライメントコイル１０ｂの励磁電流値を算出する。
【０１５４】
次に、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置３００の動作について説明する。
【０１５５】
図１３は、荷電粒子ビーム装置３００の軸合わせ工程の一例を示すフローチャートである。荷電粒子ビーム装置３００による軸合わせ工程は、荷電粒子ビーム装置１００による軸合わせ工程と比べて、角度αが所定の角度範囲に含まれるか否かを判定する工程（Ｓ３１０，Ｓ３１１）と、取得する画像の倍率および視野の少なくとも一方を変更する工程（Ｓ３１２）を有する点で異なる。したがって、以下では、この異なる工程（Ｓ３１０〜Ｓ３１２）について説明する。
【０１５６】
角度αが所定の角度範囲に含まれるか否かを判定する工程（Ｓ３１０，Ｓ３１１）では、まず、画像変位ベクトル演算器３４が、算出した画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃの情報を、ベクトル角度判定器３１０に出力する。ベクトル角度判定器３１０は、この画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃの情報に基づいて、第２画像変位ベクトルＢと第１画像変位ベクトルＡとの差のベクトルＡＢと、第３画像変位ベクトルＣと第１画像変位ベクトルＡとの差のベクトルＡＣとがなす角度αを算出する。
【０１５７】
次に、ベクトル角度判定器３１０が、算出した角度αが所定の角度範囲に含まれているか否かを判定する。
【０１５８】
ベクトル角度判定器３１０が、角度αが所定の角度範囲に含まれていると判断した場合（Ｓ３１１でＹＥＳの場合）、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されているとして、最適値演算器３６が第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕからアライメントコイル１０ａ、１０ｂの励磁電流の最適値を算出設定し、軸合わせを実行する（Ｓ１２，Ｓ１３）。
【０１５９】
ベクトル角度判定器３１０が、角度αが所定の角度範囲に含まれていないと判断した場合（Ｓ３１１でＮＯの場合）、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されていないとして、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が、対物レンズ駆動アンプ１５や試料ステージ２０を制御することによって、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データを取得する処理を行う（Ｓ３１２）。そして、荷電粒子ビーム装置３００は、倍率および視野の少なくとも一方を変えて取得した第１〜第８画像データを用いて、再度、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕを求めて、アライメントコイル１０ａ、１０ｂの励磁電流の最適値を算出する処理を行う（Ｓ１１，Ｓ３１０，Ｓ３１１，Ｓ１２，Ｓ１３）。
【０１６０】
本実施形態では、ベクトル角度判定器３１０が、角度αが所定の角度範囲に含まれるか否かを判定する。これにより、算出された第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いるか否かを判定することができる。そのため、第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されていない場合には、この第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃをアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いないことができる。したがって、例えば、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作後に、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作前よりも、荷電粒子ビームＢの軸がずれることを防ぐことができる。したがって、装置の信頼性を高めることができる。
【０１６１】
本実施形態によれば、角度αが所定の角度範囲に含まれていない場合、すなわち、第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを算出に用いないと判定した場合には、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データの取得を行うことができる。画像変位ベクトルが正しく算出されない主な原因として、画像変位ベクトルを算出する際に用いる画像（画像データ）の絵柄が、適当でない場合（目印となる異物等が含まれていない場合など）が挙げられる。この場合、相互相関演算によるブロックマッチングがうまく実行できず、画像変位ベクトルが正しく算出できない。すなわち、絵柄が適切でない画像（画像データ）では、計算を何度行っても、画像変位ベクトルを正しく算出できない可能性が高い。本実施形態によれば、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されていない場合には、視野および倍率の少なくとも一方を変えて、すなわち、絵柄を変えて、再度、第１〜第８画像データの取得を行うことができるため、このような問題が生じない。
【０１６２】
９． 第９実施形態
次に、第９実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について説明する。図１４は、第９実施形態に係る荷電粒子ビーム装置４００の構成を説明するための図である。以下、第９実施形態に係る荷電粒子ビーム装置４００において、第１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００、および第８実施形態に係る荷電粒子ビーム装置３００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１６３】
荷電粒子ビーム装置４００は、図１４に示すように、荷電粒子ビーム装置１００の構成部材に加えて、さらに、ベクトル比判定器４１０を、含む。
【０１６４】
ベクトル比判定器４１０は、図１２に示す、第２画像変位ベクトルＢと第１画像変位ベクトルＡとの差のベクトルＡＢの大きさ｜ＡＢ｜と、第３画像変位ベクトルＣと第１画像変位ベクトルＡとの差のベクトルＡＣの大きさ｜ＡＣ｜との比Ｒ１が、所定の範囲に含まれているか否かを判定する。これにより、第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いるか否かを判定する。第１〜第３画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃの情報は、画像変位ベクトル演算器３４から、ベクトル比判定器４１０に入力される。
【０１６５】
比Ｒ１は、例えば、下記の式から求めることができる。
【０１６６】
【数７】
【０１６７】
ここで、荷電粒子ビーム装置４００は、例えば、荷電粒子ビーム装置１００と同様に、第２画像変位ベクトルＢを、フレーム３（第３画像データ）とフレーム４（第４画像データ）との間の位置ずれ量から求める（図４（Ｂ）参照）。このとき、Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流値は、変更量ＡＬ１だけ変化させた状態である。また、荷電粒子ビーム装置４００は、例えば、荷電粒子ビーム装置１００と同様に、第３画像変位ベクトルＣを、フレーム５（第５画像データ）とフレーム６（第６画像データ）との間の位置ずれ量から求める（図４（Ｃ）参照）。このとき、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流値は、変更量ＡＬ１だけ変化させた状態である。このような場合、ベクトルＡＢの大きさ｜ＡＢ｜と、ベクトルＡＣの大きさ｜ＡＣ｜は、理想的には、等しくなる（Ｒ１＝１）。そのため、比Ｒ１が、１付近の値であれば、第１〜第３画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃは、正しく算出されているといえる。したがって、比Ｒ１から、第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されているか否かを判定できる。
【０１６８】
所定の範囲は、例えば、比Ｒ１の理想的な値（ここでは１）に許容できる誤差を含んだ範囲に設定される。したがって、荷電粒子ビームＢの軸をより正確に合わせる場合には、所定の範囲は狭い範囲に設定される。この所定の範囲は、例えば、装置の操作者によって任意に設定されてもよい。
【０１６９】
なお、ここでは、第２画像変位ベクトルＢを求める際の変更量と、第３画像変位ベクトルＣを求める際の変更量とが、同じ量ＡＬ１である場合について説明したが、変更量が異なる場合には、比Ｒ１の理想的な値は、その変更量の比と等しくなる。したがって、この場合には、所定の範囲は、この変更量の比に応じて、設定される。
【０１７０】
ベクトル比判定器４１０は、比Ｒ１が所定の範囲に含まれていないと判定した場合、軸合わせ用撮影条件設定装置３０に判定情報を出力する。軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、この判定情報に基づいて、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データを取得する。
【０１７１】
ベクトル比判定器４１０は、比Ｒ１が所定の範囲に含まれていると判定した場合、最適値演算器３６に判定情報を出力する。最適値演算器３６は、この判定情報に基づいて、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕから、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値を算出する。
【０１７２】
次に、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置４００の動作について説明する。
【０１７３】
図１５は、荷電粒子ビーム装置４００の軸合わせ工程の一例を示すフローチャートである。荷電粒子ビーム装置４００による軸合わせ工程は、荷電粒子ビーム装置１００による軸合わせ工程と比べて、比Ｒ１が所定の範囲に含まれるか否かを判定する工程（Ｓ４１０，Ｓ４１１）と、取得する画像の倍率および視野の少なくとも一方を変更する工程（Ｓ３１２）を有する点で異なる。したがって、以下では、この異なる工程（Ｓ４１０，Ｓ４１１，Ｓ３１２）について説明する。
【０１７４】
比Ｒ１が所定の角囲に含まれるか否かを判定する工程（Ｓ４１１，Ｓ４１２）では、まず、画像変位ベクトル演算器３４が、算出した画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃの情報を、ベクトル比判定器４１０に出力する。ベクトル比判定器４１０は、この画像変位ベクトルＡ、Ｂ，Ｃの情報に基づいて、第２画像変位ベクトルＢと第１画像変位ベクトルＡとの差の大きさ｜ＡＢ｜と、第３画像変位ベクトルＣと第１画像変位ベクトルＡとの差の大きさ｜ＡＣ｜との比Ｒ１を算出する。
【０１７５】
次に、ベクトル比判定器４１０が、算出した比Ｒ１が所定の角度範囲に含まれているか否かを判定する。
【０１７６】
ベクトル比判定器４１０が、比Ｒ１が所定の角度範囲に含まれていると判定した場合（Ｓ４１１でＹＥＳの場合）、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されているとして、最適値演算器３６が第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕからアライメントコイル１０ａ、１０ｂの励磁電流の最適値を算出設定し、軸合わせを実行する（Ｓ１２，Ｓ１３）。
【０１７７】
ベクトル比判定器４１０が、比Ｒ１が所定の範囲に含まれていないと判定した場合（Ｓ４１１でＮＯの場合）、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されていないとして、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が、対物レンズ駆動アンプ１５や試料ステージ２０を制御することによって、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データを取得する処理を行う（Ｓ３１２）。そして、荷電粒子ビーム装置４００は、倍率および視野の少なくとも一方を変えて取得した第１〜第８画像データを用いて、再度、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕを求めて、アライメントコイル１０ａ、１０ｂの励磁電流の最適値を算出する処理を行う（Ｓ１１，Ｓ４１０，Ｓ４１１，Ｓ１２，Ｓ１３）。
【０１７８】
本実施形態では、ベクトル比判定器４１０が、比Ｒ１が所定の範囲に含まれるか否かを判定する。これにより、算出された第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いるか否かを判定することができる。そのため、第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃが正しく算出されていない場合には、この第１〜第３画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃをアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いないことができる。したがって、例えば、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作後に、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作前よりも、荷電粒子ビームＢの軸がずれることを防ぐことができる。したがって、装置の信頼性を高めることができる。
【０１７９】
本実施形態によれば、比Ｒ１が所定の角度範囲に含まれていない場合には、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データの取得を行うことができる。したがって、上述した第８実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１８０】
１０． 第１０実施形態
次に、第１０実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について説明する。なお、第１０実施形態に係る荷電粒子ビーム装置は、上述した図１１に示す荷電粒子ビーム装置３００の構成と同様である。
【０１８１】
本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置３００は、図１１に示すように、荷電粒子ビーム装置１００の構成部材に加えて、さらに、ベクトル角度判定器３１０を、含む。
【０１８２】
ベクトル角度判定器３１０は、図１２に示す、第４画像変位ベクトルＶと第５画像変位ベクトルＵとがなす角度βが、所定の角度範囲に含まれるか否かを判定する。これにより、第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕを、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いるか否かを判定する。第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕの情報は、画像変位ベクトル演算器３４から、ベクトル角度判定器３１０に入力される。
【０１８３】
角度βは、例えば、下記の式から求めることができる。
【０１８４】
【数８】
【０１８５】
ここで、荷電粒子ビーム装置３００では、例えば、Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とＹアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向が直交する関係にある。この場合、第４画像変位ベクトルＶと、第５画像変位ベクトルＵは、理想的には、直交する（角度β＝９０°）。そのため、角度βが、９０°付近の値であれば、第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕは、正しく算出されているといえる。したがって、角度βから、第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕが正しく算出されているか否かを判定できる。
【０１８６】
所定の角度範囲は、例えば、角度βの理想的な値（ここでは９０°）に許容できる誤差を含んだ範囲に設定される。したがって、荷電粒子ビームＢの軸をより正確に合わせる場合には、所定の角度範囲は狭い範囲に設定される。この所定の角度範囲は、例えば、装置の操作者によって任意に設定されてもよい。
【０１８７】
なお、ここでは、Ｘアライメントコイル１０ａの偏向方向とＹアライメントコイル１０ｂの偏向方向が直交する関係にある場合について説明したが、例えば、Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とＹアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向が９０°以外の角度をなす場合は、当該角度が、角度βの理想的な値となる。したがって、この場合には、所定の角度範囲は、当該角度に応じて、設定される。
【０１８８】
ベクトル角度判定器３１０は、角度βが所定の角度範囲に含まれていないと判定した場合、軸合わせ用撮影条件設定装置３０に判定情報を出力する。
【０１８９】
軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、この判定情報に基づいて、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データを取得する。
【０１９０】
ベクトル角度判定器３１０は、角度βが所定の角度範囲に含まれていると判定した場合、最適値演算器３６に判定情報を出力する。
【０１９１】
最適値演算器３６は、この判定情報に基づいて、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕから、荷電粒子ビームＢの軸合わせのためのＸアライメントコイル１０ａの励磁電流値および第２アライメントコイル１０ｂの励磁電流値を算出する。
【０１９２】
本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の動作は、上述した第８実施形態では判定の基準が角度αであるのに対して、本実施形態では判定の基準が角度βである点を除いて、第８実施形態と同様であり、その説明を省略する。
【０１９３】
本実施形態では、ベクトル角度判定器３１０が、角度βが所定の角度範囲に含まれるか否かを判定する。これにより、算出された第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕを、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いるか否かを判定することができる。そのため、第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕが正しく算出されていない場合には、この第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕをアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いないことができる。したがって、例えば、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作後に、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作前よりも、荷電粒子ビームＢの軸がずれることを防ぐことができる。したがって、装置の信頼性を高めることができる。
【０１９４】
本実施形態によれば、角度βが所定の角度範囲に含まれていない場合には、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データの取得を行うことができる。したがって、上述した第８実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１９５】
１１． 第１１実施形態
次に、第１１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について説明する。なお、第１１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置は、上述した図１４に示す荷電粒子ビーム装置４００の構成と同様である。
【０１９６】
本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置４００は、図１４に示すように、荷電粒子ビーム装置１００の構成部材に加えて、さらに、ベクトル比判定器４１０を、含む。
【０１９７】
ベクトル比判定器４１０は、図１２に示す、第４画像変位ベクトルＶの大きさ｜Ｖ｜と、第５画像変位ベクトルＵの大きさ｜Ｕ｜との比Ｒ２が、所定の範囲に含まれているか否かを判定する。これにより、第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕを、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いるか否かを判定する。第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕの情報は、画像変位ベクトル演算器３４から、ベクトル比判定器４１０に入力される。
【０１９８】
比Ｒ２は、例えば、下記の式から求めることができる。
【０１９９】
【数９】
【０２００】
ここで、荷電粒子ビーム装置４００は、例えば、荷電粒子ビーム装置１００と同様に、第４画像変位ベクトルＶを、フレーム１（第１画像データ）とフレーム７（第７画像データ）との間の位置ずれ量から求める（図４（Ｄ）参照）。このとき、Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流値は、変更量ＡＬ２だけ変化させた状態である。また、荷電粒子ビーム装置４００は、荷電粒子ビーム装置１００と同様に、第５画像変位ベクトルＵを、フレーム１（第１画像データ）とフレーム８（第８画像データ）との間の位置ずれ量から求める（図４（Ｅ）参照）。このとき、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流値は、変更量ＡＬ２だけ変化させた状態である。このような場合、第４画像変位ベクトルＶの大きさ｜Ｖ｜と、第５画像変位ベクトルＵの大きさ｜Ｕ｜は、理想的には、等しくなる（Ｒ２＝１）。そのため、比Ｒ２が、１付近の値であれば、第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕは、正しく算出されているといえる。したがって、比Ｒ２から、第４および第５画像変位ベクトルベクトルＶ，Ｕが正しく算出されているか否かを判定できる。
【０２０１】
所定の範囲は、例えば、比Ｒ２の理想的な値（ここでは１）に許容できる誤差を含んだ範囲に設定される。したがって、荷電粒子ビームＢの軸をより正確に合わせる場合には、所定の範囲は狭い範囲に設定される。この所定の範囲は、例えば、装置の操作者によって任意に設定されてもよい。
【０２０２】
なお、ここでは、第４画像変位ベクトルＶを求める際の変更量と、第５画像変位ベクトルＵを求める際の変更量とが、同じ量ＡＬ２である場合について説明したが、変更量が異なる場合には、比Ｒ２の理想的な値は、その変更量の比と等しくなる。したがって、この場合には、所定の範囲は、この変更量の比に応じて、設定される。
【０２０３】
ベクトル比判定器４１０は、比Ｒ２が所定の範囲に含まれていないと判定した場合、軸合わせ用撮影条件設定装置３０に判定情報を出力する。軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、この判定情報に基づいて、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データを取得する。
【０２０４】
ベクトル比判定器４１０は、比Ｒ２が所定の範囲に含まれていると判定した場合、最適値演算器３６に判定情報を出力する。最適値演算器３６は、この判定情報に基づいて、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕから、荷電粒子ビームＢの軸合わせのためのＸアライメントコイル１０ａの励磁電流値および第２アライメントコイル１０ｂの励磁電流値を算出する。
【０２０５】
本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の動作は、上述した第９実施形態では、判定の基準が比Ｒ１であるのに対して、本実施形態では、判定の基準が比Ｒ２である点を除いて、第９実施形態と同様であり、その説明を省略する。
【０２０６】
本実施形態では、ベクトル比判定器４１０が、比Ｒ２が所定の範囲に含まれるか否かを判定する。これにより、算出された第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕを、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いるか否かを判定することができる。そのため、第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕが正しく算出されていない場合には、この第４および第５画像変位ベクトルＶ，Ｕをアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の算出に用いないことができる。したがって、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作後に、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作前よりも、荷電粒子ビームＢの軸がずれることを防ぐことができる。したがって、装置の信頼性を高めることができる。
【０２０７】
本実施形態によれば、比Ｒ２が所定の範囲に含まれていない場合には、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データの取得を行うことができる。したがって、上述した第９実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０２０８】
１２． 第１２実施形態
次に、第１２実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について説明する。なお、第１２実施形態に係る荷電粒子ビーム装置は、上述した図９に示す荷電粒子ビーム装置２００の構成と同様である。
【０２０９】
本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置２００は、図９に示すように、荷電粒子ビーム装置１００の構成部材に加えて、さらに、画像変位ベクトル長比較器２１０を、含む。
【０２１０】
画像変位ベクトル長比較器２１０は、第９画像データと第１０画像データとの間の位置ずれ量を示す第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜が、第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜よりも大きいか否かを判定する。ここで、第９画像データ（フレーム９）は、例えば、加速電圧がＨＶ＋Ｖ１（焦点位置が第１位置）であり、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流値およびＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流値が、最適値演算器３６によって算出された電流値（最適値）である条件で取得される。また、第１０画像データ（フレーム１０）は、例えば、加速電圧がＨＶ＋Ｖ２（焦点位置が第２位置）であり、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流値およびＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流値が、最適値演算器３６によって算出された電流値（最適値）である条件で取得される。
【０２１１】
第６画像変位ベクトルＷの情報は、画像変位ベクトル演算器３４から、画像変位ベクトル長比較器２１０に入力される。第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜は、第６画像変位ベクトル｜Ｗ｜の要素を（ｗ１，ｗ２）とすると下記式で算出できる。
【０２１２】
【数１０】
【０２１３】
ここで、第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜が、第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜よりも大きい場合、軸合わせ後（第６画像変位ベクトルＷを算出するための第９，第１０画像データを取得したとき）の荷電粒子ビームＢの軸が、軸合わせ開始前（第１画像変位ベクトルＡを算出するための第１，第２画像データを取得したとき）と比べて、ずれていることを意味する。すなわち、最適値演算器３６によって算出されたアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値が、軸合わせ開始前と比べて、不良となったことを意味する。
【０２１４】
画像変位ベクトル長比較器２１０は、第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜が第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜よりも大きいと判定した場合、軸合わせ用撮影条件設定装置３０に判定情報を出力する。軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、この判定情報に基づいて、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データを取得する。
【０２１５】
画像変位ベクトル長比較器２１０は、第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜が第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜以下と判定した場合、最適値演算器３６に判定情報を出力する。最適値演算器３６は、この判定情報に基づいて、算出したＸアライメントコイル１０ａの励磁電流値およびＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流値の情報をアライメントコイル駆動アンプ１１に出力し、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値を算出した励磁電流値となるように制御する。
【０２１６】
次に、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置２００の動作について説明する。
【０２１７】
図１６は、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置２００の軸合わせ工程の一例を示すフローチャートである。本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置２００による軸合わせ工程は、荷電粒子ビーム装置１００による軸合わせ工程と比べて、第９画像データおよび第１０画像データを取得する工程（Ｓ５１０）と、第９画像データおよび第１０画像データから、第６画像変位ベクトルを算出する工程（Ｓ５１１）と、第９画像データと第１０画像データとの間の位置ずれ量を示す第６画像変位ベクトルの大きさが、前記第１画像変位ベクトルの大きさよりも大きいか否かを判定する工程（Ｓ５１２，Ｓ５１３）と、取得する画像の倍率および視野の少なくとも一方を変更する工程（Ｓ５１５）と、を有する点で異なる。
【０２１８】
本実施形態では、まず、最適値演算器３６が、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流が算出した最適値Ｘ３となるように制御する工程（Ｓ１３）の後に、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が第９画像データおよび第１０画像データを取得する処理を行う（Ｓ５１０）。
【０２１９】
次に、画像変位ベクトル演算器３４が、第９画像データおよび第１０画像データから、第６画像変位ベクトルＷを算出する（Ｓ５１１）。
【０２２０】
次に、画像変位ベクトル長比較器２１０が、第６画像変位ベクトルＷの情報に基づいて、画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜を算出する。さらに、画像変位ベクトル長比較器２１０が、第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜を算出する。
【０２２１】
次に、画像変位ベクトル長比較器２１０が、第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜が、第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜よりも大きいか否かを判定する（Ｓ５１２）。
【０２２２】
画像変位ベクトル長比較器２１０が、第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜が、第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜よりも大きいと判定した場合（Ｓ５１３でＹＥＳの場合）、最適値演算器３６が算出した励磁電流値は、不良な値であったとして、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、第１〜第８画像データを取得する。そして、荷電粒子ビーム装置２００は、倍率および視野の少なくとも一方を変えて取得した第１〜第８画像データを用いて、再度、第１〜第５画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕを求めて、アライメントコイル１０ａ、１０ｂの励磁電流値の最適値を算出する処理を行う（Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３、Ｓ５１０〜Ｓ５１５）。
【０２２３】
画像変位ベクトル長比較器２１０が、第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜が、第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜以下と判定した場合（Ｓ５１３でＮＯの場合）、最適値演算器３６が、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値を算出した励磁電流値となるように制御し、荷電粒子ビーム装置２００は処理を終了する。
【０２２４】
本実施形態では、画像変位ベクトル長比較器２１０が、第６画像変位ベクトルＷの大きさ｜Ｗ｜が、第１画像変位ベクトルＡの大きさ｜Ａ｜よりも大きいか否かを判定する。したがって、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作後に、荷電粒子ビーム装置の軸合わせ動作前よりも、荷電粒子ビームＢの軸がずれることを防ぐことができる。したがって、装置の信頼性を高めることができる。
【０２２５】
１３． 第１３実施形態
次に、第１３実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について説明する。図１７は、第１３実施形態に係る荷電粒子ビーム装置６００の構成を説明するための図である。以下、第１３実施形態に係る荷電粒子ビーム装置６００において、第１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０２２６】
荷電粒子ビーム装置６００は、図１７に示すように、荷電粒子ビーム装置１００の構成部材に加えて、さらに、探索象限判定器（画像取得条件決定手段の一例）６１０を、含む。
【０２２７】
探索象限判定器６１０は、後述するように、第１〜第５画像データに基づいて、第７および第８画像データの取得条件を決定する。
【０２２８】
具体的には、探索象限判定器６１０は、画像変位ベクトル演算器３４によって第１〜第５画像データから算出された第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４の中で、隣り合う２つのベクトルの組を所定の条件に基づき選択して、これにより第７画像データのＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流値および第８画像データのＸアライメントコイル１０ａの励磁電流値を決定する。ここで、探索象限判定器６１０は、第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４の組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とＹアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とがなす角度に最も近いベクトルの組を選択する。これにより、後述するように、画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣの向きが、原点Ｏ（アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流が最適値となる点）に近づく方向になるため、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値を、より精度よく算出することができる。
【０２２９】
探索象限判定器６１０は、この決定した励磁電流値の情報を軸合わせ用撮影条件設定装置３０に出力する。また、探索象限判定器６１０は、選択したベクトルの組の情報を最適値演算器３６に出力する。
【０２３０】
次に、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置６００の動作について説明する。
【０２３１】
図１８は、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置６００の軸合わせ工程を示すフローチャートである。
【０２３２】
まず、軸合わせ用撮影条件設定装置３０によって第１〜第５画像データを取得する（Ｓ６１０）。軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、加速電圧、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流、およびＹアライメントコイル１０ｂの励磁電流の条件を変えたフレーム１〜５を撮影して、第１〜第５画像データを取得する。軸合わせ用撮影条件設定装置３０によって撮影されたフレーム１〜５は、第１〜第５画像データとして、フレームメモリー３２ａに記憶される。また、フレーム１〜５（第１〜第５画像データ）の撮影条件は、メモリー３２に記憶される。
【０２３３】
図１９は、フレーム１〜５の撮影条件を示す表である。各フレームの撮影条件は、図１９に示すように、（加速電圧，Ｘアライメントコイルの励磁電流値，Ｙアライメントコイルの励磁電流値）として、フレーム１が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム２が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ１）、フレーム３が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ１，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム４が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ−ＡＬ１）、フレーム５が（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ−ＡＬ１，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）である。
【０２３４】
ここで、本実施形態では、例えば、加速電圧ＨＶ＝１０ｋＶで、変更量Ｖ１＝−５０Ｖとする。さらに、例えば、励磁電流値ＯＲＧ＿Ｘ＝１０ｍＡ、励磁電流値ＯＲＧ＿Ｙ＝２０ｍＡで、ＡＬ１＝＋１０ｍＡとする。
【０２３５】
次に、画像変位ベクトル演算器３４が、第１〜第５画像データから、第１〜第４画像変位ベクトルを算出する（Ｓ６１１）。
【０２３６】
画像変位ベクトル演算器３４は、軸合わせ用撮影条件設定装置３０で取得した５枚の画像データを組み合わせて第１〜第４画像変位ベクトルＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４を算出する。
【０２３７】
具体的には、画像変位ベクトル演算器３４は、第１画像データと第３画像データとの間の位置ずれ量から、第１画像変位ベクトルＵ１（以下「ベクトルＵ１」ともいう）を算出する。画像変位ベクトル演算器３４は、第１画像データと第２画像データとの間の位置ずれ量から、第２画像変位ベクトルＵ２（以下「ベクトルＵ２」ともいう）を算出する。画像変位ベクトル演算器３４は、第１画像データと第５画像データとの間の位置ずれ量から、第３画像変位ベクトルＵ３（以下「ベクトルＵ３」ともいう）を算出する。画像変位ベクトル演算器３４は、第１画像データと第４画像データとの間の位置ずれ量から、第４画像変位ベクトルＵ４（以下「ベクトルＵ４」ともいう）を算出する。
【０２３８】
ベクトルＵ１〜Ｕ４の算出法は、例えば、二つの画像の相互相関演算によるブロックマッチングで行う。相互相関演算は、二つの画像の二次元フーリエ変換の複素共役の積の逆フーリエ変換で実行する。二次元の相互相関演算結果の最大値の座標が像の変位ベクトルとなる。
【０２３９】
図２０は、第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４の関係を示す図である。
【０２４０】
図２０に示すように、ベクトルＵ１とベクトルＵ２によって第１象限が区画されている。また、ベクトルＵ２とベクトルＵ３によって第２象限が区画されている。ベクトルＵ３とベクトルＵ４によって第３象限が区画されている。ベクトルＵ４とベクトルＵ１によって第４象限が区画されている。
【０２４１】
また、図２０に示すように、ベクトルＵ１とベクトルＵ２とがなす角度を、角度θ１とする。ベクトルＵ２とベクトルＵ３とがなす角度を角度θ２とする。ベクトルＵ３とベクトルＵ４とがなす角度を、角度θ３とする。ベクトルＵ４とベクトルＵ１のなす角度を、角度θ４とする。
【０２４２】
次に、探索象限判定器６１０が、第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４の中の隣り合う２つのベクトルの組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、所定の角度に最も近い組を選択する（Ｓ６１２）。
【０２４３】
ここで、隣り合う２つのベクトルの組とは、図２０に示す各象限を区画する２つのベクトルの組をいう。具体的には、隣り合う２つのベクトルの組とは、ベクトルＵ１とベクトルＵ２の組、ベクトルＵ２とベクトルＵ３の組、ベクトルＵ３とベクトルＵ４の組、およびベクトルＵ４とベクトルＵ１の組をいう。
【０２４４】
また、所定の角度とは、Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とＹアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とがなす角度である。本実施形態では、Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢをＸ方向に偏向させ（Ｘ軸に沿って偏向させ）、Ｙアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢをＹ方向に偏向させる（Ｙ軸に沿って偏向させる）。また、Ｘ軸とＹ軸とは、直交している。したがって、Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とＹアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とがなす角度とは、本実施形態では９０°である。
【０２４５】
すなわち、本工程（Ｓ６１２）では、探索象限判定器６１０が、ベクトルＵ１とベクトルＵ２の組、ベクトルＵ２とベクトルＵ３の組、ベクトルＵ３とベクトルＵ４の組、およびベクトルＵ４とベクトルＵ１の組のうち、該組を構成する２つのベクトルのなす角度θ１〜θ４が９０°に最も近い該組を選択する。
【０２４６】
次に、探索象限判定器６１０が、選択されたベクトルの組の情報に基づいて、第７および第８画像データの取得条件を決定する（Ｓ６１３）。
【０２４７】
図２１は、フレーム６〜フレーム８の撮影条件を示す表である。
【０２４８】
図２１に示すように、第６画像データを取得するためのフレーム６の撮影条件は、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）である。また、第７画像データを取得するためのフレーム７の撮影条件は、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬＹ）である。また、第８画像データを取得するためのフレーム８の撮影条件は、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬＸ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）である。
【０２４９】
ここで、ＡＬＹは、Ｙアライメントコイル１０ｂの電流値の変更量（変化電流量）である。また、ＡＬＸは、Ｘアライメントコイル１０ａの電流値の変更量（変化電流量）である。この変更量ＡＬＹ，ＡＬＸは、選択されたベクトルの組に基づいて、決定される。
【０２５０】
具体的には、探索象限判定器６１０は、ベクトルＵ１とベクトルＵ２の組（象限１）を選択した場合、フレーム７の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ１）、フレーム８の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ１，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）に決定する。
【０２５１】
また、探索象限判定器６１０は、ベクトルＵ２とベクトルＵ３の組（象限２）を選択した場合、フレーム７の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ１）、フレーム８の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ−ＡＬ１，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）に決定する。
【０２５２】
また、探索象限判定器６１０は、ベクトルＵ３とベクトルＵ４の組（象限３）を選択した場合、フレーム７の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ−ＡＬ１）、フレーム８の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ−ＡＬ１，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）に決定する。
【０２５３】
また、探索象限判定器６１０は、ベクトルＵ４とベクトルＵ１の組（象限４）を選択した場合、フレーム７の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ−ＡＬ１）、フレーム８の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ１，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）に決定する。
【０２５４】
以上の工程により、第７および第８画像データの取得条件が決定される。
【０２５５】
探索象限判定器６１０は、このフレーム７，８の撮影条件の情報を、軸合わせ用撮影条件設定装置３０に出力する。
【０２５６】
次に、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が、第６画像データを取得する（Ｓ６１４）。
【０２５７】
軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、フレーム６を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）の撮影条件で撮影し、第６画像データを取得する。第６画像データは、フレームメモリー３２ａに保存される。なお、第６画像データの取得するタイミングは、特に限定されず、例えば、後述する第７、第８画像データの取得の後に行ってもよいし、第１〜第５画像データの取得の前に行ってもよい。
【０２５８】
次に、軸合わせ用撮影条件設定装置３０が、第７，８画像データを取得する（Ｓ６１５）。
【０２５９】
軸合わせ用撮影条件設定装置３０は、探索象限判定器６１０で決定されたフレーム７，８の撮影条件の情報に基づいて、フレーム７，８を撮影し、第７，８画像データを取得する。第７，８画像データは、フレームメモリー３２ａに保存される。
【０２６０】
次に、画像変位ベクトル演算器３４が、第１〜第８画像データから、第５〜第７画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを算出する（Ｓ６１６）。
【０２６１】
画像変位ベクトル演算器３４は、第１画像データと第６画像データとの間の位置ずれ量から、第５画像変位ベクトルＡを算出する。
【０２６２】
また、画像変位ベクトル演算器３４は、ベクトルの組の情報に基づいて、第２画像データまたは第４画像データの一方を選択し、選択した画像データと第７画像データとの間の位置ずれ量から第６画像変位ベクトルＢを算出する。このベクトルの組の情報は、探索象限判定器６１０から画像変位ベクトル演算器３４に入力される。
【０２６３】
また、画像変位ベクトル演算器３４は、ベクトルの組の情報に基づいて、第３画像データまたは第５画像データの一方を選択し、選択した画像データと第８画像データとの間の位置ずれ量から第７画像変位ベクトルＣを算出する。
【０２６４】
具体的には、探索象限判定器６１０がベクトルＵ１とベクトルＵ２の組（象限１）を選択した場合、画像変位ベクトル演算器３４は、第２画像データを選択し、第２画像データと第７画像データとの間の位置ずれ量から第６画像変位ベクトルＢを算出する。さらに、画像変位ベクトル演算器３４は、第３画像データを選択し、第３画像データと第８画像データとの間の位置ずれ量から第７画像変位ベクトルＣを算出する。
【０２６５】
探索象限判定器６１０がベクトルＵ２とベクトルＵ３の組（象限２）を選択した場合、画像変位ベクトル演算器３４は、第２画像データを選択し、第２画像データと第７画像データとの間の位置ずれ量から第６画像変位ベクトルＢを算出する。さらに、画像変位ベクトル演算器３４は、第５画像データを選択し、第５画像データと第８画像データとの間の位置ずれ量から第７画像変位ベクトルＣを算出する。
【０２６６】
探索象限判定器６１０がベクトルＵ３とベクトルＵ４の組（象限３）を選択した場合、画像変位ベクトル演算器３４は、第４画像データを選択し、第４画像データと第７画像データとの間の位置ずれ量から第６画像変位ベクトルＢを算出する。さらに、画像変位ベクトル演算器３４は、第５画像データを選択し、第５画像データと第８画像データとの間の位置ずれ量から第７画像変位ベクトルＣを算出する。
【０２６７】
探索象限判定器６１０がベクトルＵ４とベクトルＵ１の組（象限４）を選択した場合、画像変位ベクトル演算器３４は、第４画像データを選択し、第４画像データと第７画像データとの間の位置ずれ量から第６画像変位ベクトルＢを算出する。さらに、画像変位ベクトル演算器３４は、第３画像データを選択し、第３画像データと第８画像データとの間の位置ずれ量から第７画像変位ベクトルＣを算出する。
【０２６８】
また、画像変位ベクトル演算器３４は、ベクトルの組の情報を受けて、第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４のなかから、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値を算出するための画像変位ベクトルＶ，Ｕを選択する。
【０２６９】
具体的には、探索象限判定器６１０がベクトルＵ１とベクトルＵ２の組（象限１）を選択した場合、画像変位ベクトル演算器３４は、画像変位ベクトルＵとして第１画像変位ベクトルＵ１を選択し、画像変位ベクトルＶとして第２画像変位ベクトルＵ２を選択する。
【０２７０】
探索象限判定器６１０がベクトルＵ２とベクトルＵ３の組（象限２）を選択した場合、画像変位ベクトル演算器３４は、画像変位ベクトルＵとして第３画像変位ベクトルＵ３を選択し、画像変位ベクトルＶとして第２画像変位ベクトルＵ２を選択する。
【０２７１】
探索象限判定器６１０がベクトルＵ３とベクトルＵ４の組（象限３）を選択した場合、画像変位ベクトル演算器３４は、画像変位ベクトルＵとして第３画像変位ベクトルＵ３を選択し、画像変位ベクトルＶとして第４画像変位ベクトルＵ４を選択する。
【０２７２】
探索象限判定器６１０がベクトルＵ４とベクトルＵ１の組（象限４）を選択した場合、画像変位ベクトル演算器３４は、画像変位ベクトルＵとして第１画像変位ベクトルＵ１を選択し、画像変位ベクトルＶとして第４画像変位ベクトルＵ４を選択する。
【０２７３】
このようにして、画像変位ベクトル演算器３４は、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕを得ることができる。画像変位ベクトル演算器３４は、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕを、最適値演算器３６に出力する。
【０２７４】
ここで、図２２は、ベクトルＵ１とベクトルＵ２の組（象限１）が選択されたときの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの関係を示す図である。図２３は、ベクトルＵ２とベクトルＵ３の組（象限２）が選択されたときの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの関係を示す図である。図２４は、ベクトルＵ３とベクトルＵ４の組（象限３）が選択されたときの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの関係を示す図である。図２５は、ベクトルＵ４とベクトルＵ１の組（象限４）が選択されたときの画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの関係を示す図である。
【０２７５】
図２２〜図２５に示す、本実施形態における画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕは、第１実施形態における画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕに対応する。図２２〜図２５に示すように、上述した工程で画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕを求めることによって、画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢとベクトルＡＣの向きが、原点Ｏ（アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流が最適値となる点）に近づく方向になる。
【０２７６】
なお、図２２〜図２５では、画像変位ベクトルＡの方向がそれぞれ異なっているが、これは、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の初期値が異なっていることによって生じる。
【０２７７】
次に、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕから、第１実施形態と同様に、画像変位ベクトルＫ，Ｌを算出し、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値を算出する（Ｓ６１７，Ｓ６１８）。
【０２７８】
最適値演算器３６は、算出したアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値に基づいて制御信号を生成する。そして、最適値演算器３６は、この制御信号をアライメントコイル駆動アンプ１１に出力して、Ｘアライメントコイル１０ａの励磁電流が最適値となり、Ｙアライメントコイル１０ｂの励磁電流が最適値となるように制御する。
【０２７９】
以上の工程により、荷電粒子ビームＢの軸合わせを行うことができる。
【０２８０】
本実施形態によれば、上述のように、８枚の画像（フレーム１〜８）からアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値を求めることができる。このように荷電粒子ビームの軸合わせのための画像データの取得数が少なくて済むため、容易に荷電粒子ビームの軸合わせができる。したがって、装置の操作者の負担を軽減し、荷電粒子ビームの軸合わせに要する時間を短縮することができる。
【０２８１】
本実施形態では、上述した工程で画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕを求めることによって、画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢとベクトルＡＣの向きが、原点Ｏ（アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流が最適値となる点）に近づく方向になる。これにより、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値を、より精度よく算出することができる。以下にその理由について述べる。
【０２８２】
図２６は、アライメントコイル電流値座標系において、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値を初期値Ｆから変更量ＡＬ１だけ変化させた図である。図２６において、原点Ｏは、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流が最適値となる点、すなわち、荷電粒子ビームＢの軸があった状態となる点である。
【０２８３】
図２６に示すように、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値を初期値Ｆから変更量ＡＬ１だけ変化させたときに、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の変化を示すベクトルが、原点Ｏから遠ざかる向き（図２６において破線で示すベクトルの向き）になる場合がある。このような場合には、電子光学系の非点収差、コマ収差などの軸外収差で画像解像度が著しく低下する。これによって、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕが算出できなかったり、画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｖ，Ｕの誤差が大きくなってしまったりする場合があり望ましくない。したがって、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値を初期値Ｆから変更量ＡＬ１だけ変化させたときに、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の変化を示すベクトルが、原点Ｏに近づく向き（図２６において実線で示すベクトルの向き）になることが望ましい。
【０２８４】
ここで、図２６に示すアライメントコイル電流値座標系において、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の変化を示すベクトルが原点Ｏから遠ざかる向きになると、画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣも、原点Ｏから遠ざかる向きになる。また、図２６に示すアライメントコイル電流値座標系において、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の変化を示すベクトルが原点Ｏに近づく向きになると、画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣは、原点Ｏに近づく向きになる。
【０２８５】
図２７は、画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣを、原点Ｏから遠ざかる向きにとった場合を示す図である。図２７に示すように、画像変位ベクトルＢ，Ｃは、画像変位ベクトルＡよりも大きく、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣは、原点Ｏに対して、遠ざかる方向になっている。このような場合、上述したように収差の影響を受けて、画像変位ベクトルＢ，Ｃの算出誤差が大きくなり、算出したアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値の誤差も大きくなってしまう。
【０２８６】
図２８は、画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣを、原点Ｏに近づく向き（原点Ｏに向かう方向）にとった場合を示す図である。このような場合には、上述したように収差の影響を受けにくく、画像変位ベクトルＢ，Ｃの算出誤差を小さくすることができる。
【０２８７】
したがって、本実施形態によれば、上述したように、画像変位ベクトル座標系において、ベクトルＡＢとベクトルＡＣの向きが、原点Ｏ（アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流が最適値となる点）に近づく方向になるように、画像変位ベクトルＢ，Ｃを求めることができるため、画像変位ベクトルＢ，Ｃの算出誤差を小さくすることができ、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の最適値を、より精度よく算出することができる。
【０２８８】
本実施形態では、第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４の組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、９０°（Ｘアライメントコイル１０ａが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とＹアライメントコイル１０ｂが荷電粒子ビームＢを偏向させる方向とがなす角度）に最も近い該組を選択する。以下、その理由について説明する。
【０２８９】
図２９は、対物レンズ１４が樽型の収差を有する場合の画像変位ベクトル座標系を示す図である。
【０２９０】
ここで、図２９に示すように、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの初期値Ｆから原点Ｏに近づく方向を向く２つの画像変位ベクトルａ１，ａ２のなす角度は、相対的に９０°に近い角度である。これに対して、初期値Ｆから中心Ｏに対して遠ざかる方向を向く２つの画像変位ベクトルａ３，ａ４のなす角度は、ベクトルａ１，ａ２のなす角度と比べて収差の影響が大きいため、９０°から大きくずれている。
【０２９１】
したがって、本実施形態では、第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４の組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、９０°に最も近い組を選択することにより、画像変位ベクトル座標系においてベクトルＡＢおよびベクトルＡＣが原点Ｏを向くように、画像変位ベクトルＢ，Ｃを算出することができる。本実施形態の手法は、図２９に示すアライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流の初期値Ｆが原点Ｏから離れている場合（荷電粒子ビームＢの軸が大きくずれている場合）に、特に、有効である。
【０２９２】
なお、図２９の例では、対物レンズ１４が樽型の収差を有する場合について説明したが、対物レンズ１４が他の収差（例えば、糸巻き型等）を有していても、同様の手法で、画像変位ベクトル座標系においてベクトルＡＢおよびベクトルＡＣが原点Ｏを向くように、画像変位ベクトルＢ，Ｃを算出することができる。
【０２９３】
１４． 第１３実施形態の変形例
次に、第１３実施形態の変形例について説明する。以下、第１３実施形態の変形例に係る荷電粒子ビーム装置において、第１３実施形態に係る荷電粒子ビーム装置６００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０２９４】
（１）第１変形例
まず、第１変形例について説明する。図３０は、第１変形例に係る荷電粒子ビームの軸合わせ工程のフローチャートである。
【０２９５】
上述した第１３実施形態では、探索象限判定器６１０が、第７〜第８画像データの取得条件を決定し（Ｓ６１３）、第５〜第７画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを算出した（Ｓ６１５，Ｓ６１６）。これに対して、本変形例では、探索象限判定器６１０が、第７〜第１０画像データの取得条件を決定し（Ｓ７１３）、第５〜第７画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを算出する点で異なる（Ｓ７１５，Ｓ７１６）。したがって、以下では、この異なる工程（Ｓ７１３，Ｓ７１５，Ｓ７１６）について説明する。
【０２９６】
本変形例では、探索象限判定器６１０が、選択したベクトルの組（象限）に基づいて、第７〜第８画像データ（フレーム７〜１０）の取得条件を決定する（Ｓ７１３）。
【０２９７】
具体的には、探索象限判定器６１０は、ベクトルＵ１とベクトルＵ２の組（象限１）を選択した場合、フレーム７の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ２）、フレーム８の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム９の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ２）、フレーム１０の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）に決定する。
【０２９８】
また、探索象限判定器６１０は、ベクトルＵ２とベクトルＵ３の組（象限２）を選択した場合、フレーム７の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ２）、フレーム８の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ−ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）フレーム９の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ＋ＡＬ２）、フレーム１０の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ−ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）に決定する。
【０２９９】
また、探索象限判定器６１０は、ベクトルＵ３とベクトルＵ４の組（象限３）を選択した場合、フレーム７の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ−ＡＬ２）、フレーム８の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ−ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム９の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ−ＡＬ２）、フレーム１０の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ−ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）に決定する。
【０３００】
また、探索象限判定器６１０は、ベクトルＵ４とベクトルＵ１の組（象限４）を選択した場合、フレーム７の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ−ＡＬ２）、フレーム８の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ２，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）、フレーム９の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ−ＡＬ２）、フレーム１０の撮影条件を、（ＨＶ＋Ｖ１，Ｘ＝ＯＲＧ＿Ｘ＋ＡＬ２，Ｙ＝ＯＲＧ＿Ｙ）に決定する。
【０３０１】
以上の工程により、第７〜第１０画像データの取得条件が決定される。
【０３０２】
探索象限判定器６１０は、このフレーム７〜１０の撮影条件の情報を、軸合わせ用撮影条件設定装置３０に出力する。
【０３０３】
軸合わせ用撮影条件設定装置３０が、このフレーム７〜１０の撮影条件に基づいて、フレーム７〜１０を撮影して、第７〜第１０画像データを取得する（Ｓ７１５）。
【０３０４】
そして、画像変位ベクトル演算器３４が、第１〜第１０画像データから、第５〜第７画像変位ベクトルＡ，Ｂ，Ｃを算出する（Ｓ７１６）。
【０３０５】
具体的には、画像変位ベクトル演算器３４は、第１画像データと第６画像データとの間の位置ずれ量から第５画像変位ベクトルＡを算出する。また、画像変位ベクトル演算器３４は、第９画像データと第７画像データとの間の位置ずれ量から第６画像変位ベクトルＢを算出する。また、画像変位ベクトル演算器３４は、第１０画像データと第８画像データとの間の位置ずれ量から第７画像変位ベクトルＣを算出する。
【０３０６】
本実施形態では、アライメントコイル１０ａ，１０ｂの励磁電流値の変更量ＡＬ１と変更量ＡＬ２とが、互いに異なる値を有することができる。変更量ＡＬ１と変更量ＡＬ２とが異なる値を有することにより、例えば、変更量ＡＬ１を演算精度を得るために十分な程度の大きな値とし、変更量ＡＬ２を画像の変位量がブロックマッチングの範囲内になるような小さな値（例えば、変更量ＡＬ１よりも小さい値）とすることができる。したがって、演算精度を高めつつ、撮影条件を緩和することができる。
【０３０７】
（２）第２変形例
次に、第２変形例について説明する。上述した第１３実施形態では、探索象限判定器６１０が、第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４の組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、９０°に最も近い組を選択した。これに対して、本変形例では、探索象限判定器６１０が、第１〜第４画像変位ベクトルＵ１〜Ｕ４の組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルの大きさの和に基づいて、該組を選択する。
【０３０８】
これは、アライメントコイル１０ａ，１０ｂによる偏向の歪曲により、ベクトルＵ１の大きさ｜Ｕ１｜とベクトルＵ２の大きさ｜Ｕ２｜の和｜Ｕ１｜＋｜Ｕ２｜、ベクトルＵ２の大きさ｜Ｕ２｜とベクトルＵ３の大きさ｜Ｕ３｜の和｜Ｕ２｜＋｜Ｕ３｜、ベクトルＵ３の大きさ｜Ｕ３｜，Ｕ４の大きさ｜Ｕ４｜の和｜Ｕ３｜＋｜Ｕ４｜、ベクトルＵ４の大きさ｜Ｕ４｜とベクトルＵ１の大きさ｜Ｕ１｜の和｜Ｕ４｜＋｜Ｕ１｜が等しくならなくなる現象を利用したものである。画像変位ベクトル座標系において、原点Ｏから外れるにしたがって、収差によってベクトルの大きさが小さくなる場合には、隣り合う２つのベクトルの大きさの和が最も大きい組を選択する。原点Ｏから外れるにしたがって、収差によってベクトルの大きさが大きくなる場合には、隣り合う２つのベクトルの大きさの和が最も小さい組を選択する。
本変形例によれば、第１３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０３０９】
なお、上述した各実施形態は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０３１０】
例えば、図１に示す、軸合わせ用撮影条件設定装置３０、画像変位ベクトル演算器３４、最適値演算器３６、図９に示す画像変位ベクトル長比較器２１０、図１１に示すベクトル角度判定器３１０、図１４に示すベクトル比判定器４１０、図１７に示す探索象限判定器６１０の機能を、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現してもよい。
【０３１１】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０３１２】
２ 荷電粒子ビーム鏡筒、４ 荷電粒子ビーム源、５ 加速電圧用高圧電源、
８ 対物レンズ絞り、１０ａ Ｘアライメントコイル、１０ｂ Ｙアライメントコイル、
１１ アライメントコイル駆動アンプ、１２ 開き角補正レンズ、１４ 対物レンズ、
１５ 対物レンズ駆動アンプ、１６ 走査コイル、２０ 試料ステージ、
２２ 電子検出器、２４ 観察画像表示装置、３０ 軸合わせ用撮影条件設定装置、
３２ メモリー、３２ａ フレームメモリー、３４ 画像変位ベクトル演算器、
３６ 最適値演算器、１００ 荷電粒子ビーム装置、１０２ 電子銃、
１０３ 対物レンズ絞り、１０６ 対物レンズ、１０７ 走査コイル、
１０８ 電子検出器、１０９ 画像表示装置、１１０ 加速電圧ウォブラ用信号発生器、
１１１ 加速電圧用高圧電源、１１２ ＸＹ調整ノブ、１１３ 駆動アンプ、
１１５ 対物レンズ駆動アンプ、２００ 荷電粒子ビーム装置、２１０ 画像変位ベクトル長比較器、３００ 荷電粒子ビーム装置、３１０ ベクトル角度判定器、４００ 荷電粒子ビーム装置、４１０ ベクトル比判定器、６００ 荷電粒子ビーム装置、６１０ 探索象限判定器、１０００ 走査型電子顕微鏡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを第１方向に偏向させる第１アライメントコイル、および前記荷電粒子ビームを前記第１方向と交差する第２方向に偏向させる第２アライメントコイルによって前記荷電粒子ビームの軸を調整し、前記荷電粒子ビームを試料に照射して、試料から発生した信号を検出し画像データを取得する荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法であって、
前記試料上における前記荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、前記第１アライメントコイルの励磁電流、および前記第２アライメントコイルの励磁電流の条件を変えて、少なくとも第１〜第６画像データを取得する画像データ取得工程と、
前記画像データ取得工程で取得した少なくとも前記第１〜第６画像データから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する演算工程と、
を含み、
前記画像データ取得工程において、
前記第１画像データは、前記焦点位置が第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が第２電流値である条件で取得され、
前記第２画像データは、前記焦点位置が第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第３画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第１変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第４画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第５画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第６画像データは、前記焦点位置が前記第２位置であり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得される、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記演算工程において、
前記第１画像データと前記第２画像データとの間の位置ずれ量を示す第１画像変位ベクトルと、
前記第３画像データと前記第４画像データとの間の位置ずれ量を示す第２画像変位ベクトルと、
前記第５画像データと前記第６画像データとの間の位置ずれ量を示す第３画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第３画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記画像データ取得工程において、さらに、第７画像データおよび第８画像データを取得し、
前記第７画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第２変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第８画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第２変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得される、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記演算工程において、さらに、
前記第１画像データと前記第７画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第８画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第５画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸を合わせるための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項５】
請求項２において、
前記演算工程において、さらに、
前記第１画像データと前記第３画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第５画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第５画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸を合わせるための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項６】
荷電粒子ビームを第１方向に偏向させる第１アライメントコイル、および前記荷電粒子ビームを前記第１方向と交差する第２方向に偏向させる第２アライメントコイルによって前記荷電粒子ビームの軸を調整し、前記荷電粒子ビームを試料に照射して、試料から発生した信号を検出し画像データを取得する荷電粒子ビーム装置であって、
前記試料上における前記荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、前記第１アライメントコイルの励磁電流、および前記第２アライメントコイルの励磁電流の条件を変えて、少なくとも第１〜第６画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段が取得した少なくとも前記第１〜第６画像データから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する演算手段と、
を含み、
前記第１画像データは、前記焦点位置が第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が第２電流値である条件で取得され、
前記第２画像データは、前記焦点位置が第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第３画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第１変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第４画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第５画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第６画像データは、前記焦点位置が前記第２位置であり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得される、荷電粒子ビーム装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記演算手段は、
前記第１画像データと前記第２画像データとの間の位置ずれ量を示す第１画像変位ベクトルと、
前記第３画像データと前記第４画像データとの間の位置ずれ量を示す第２画像変位ベクトルと、
前記第５画像データと前記第６画像データとの間の位置ずれ量を示す第３画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第３画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記画像データ取得手段は、さらに、第７画像データと第８画像データを取得し、
前記第７画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第２変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第８画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第２変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得される、荷電粒子ビーム装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記演算手段は、さらに、
前記第１画像データと前記第７画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第８画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第５画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項１０】
請求項７において、
前記演算手段は、さらに、
前記第１画像データと前記第３画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第５画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第５画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸を合わせるための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項１１】
請求項６ないし１０のいずれか１項において、
前記画像データ取得手段は、前記荷電粒子ビームを発生するビーム源の加速電圧および対物レンズの励磁電流値の少なくとも一方を制御することによって、前記焦点位置を制御する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項１２】
請求項２ないし５のいずれか１項において、
前記演算工程では、算出された前記第１〜第３画像変位ベクトルを、前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値の算出に用いるか否かを判定し、
前記第１〜第３画像変位ベクトルを算出に用いないと判定した場合、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、前記第１〜第６画像データを取得する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項１３】
請求項４において、
前記演算工程では、算出された前記第４および前記第５画像変位ベクトルを、前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値の算出に用いるか否かを判定し、
前記第４および第５画像変位ベクトルを算出に用いないと判定した場合、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、前記第１〜第６画像データを取得する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項１４】
請求項２ないし５のいずれか１項において、
前記第１アライメントコイルおよび前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記演算工程で算出された励磁電流値であって、互いに異なる前記焦点位置である条件で取得された２つの画像データを取得する工程と、
前記２つの画像データから、第６画像変位ベクトルを算出する工程と、
前記第６画像変位ベクトルの大きさが前記第１画像変位ベクトルの大きさよりも大きいか否かを判定する第２判定工程と、をさらに含み、
前記第２判定工程で前記第６画像変位ベクトルの大きさが前記第１画像変位ベクトルの大きさよりも大きいと判定された場合、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、前記第１〜第６画像データを取得する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項１５】
荷電粒子ビームを第１方向に偏向させる第１アライメントコイル、および前記荷電粒子ビームを前記第１方向と交差する第２方向に偏向させる第２アライメントコイルによって前記荷電粒子ビームの軸を調整し、前記荷電粒子ビームを試料に照射して、試料から発生した信号を検出し画像データを取得する荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法であって、
前記試料上における前記荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、前記第１アライメントコイルの励磁電流、および前記第２アライメントコイルの励磁電流の条件を変えて、第１〜第５画像データを取得する第１の画像データ取得工程と、
第６画像データを取得する第２の画像データ取得工程と、
前記第１〜第５画像データから、第１〜第４画像変位ベクトルを算出する第１の演算工程と、
前記第１〜第４画像変位ベクトルに基づいて、第７および第８画像データの取得条件を決定する画像取得条件決定工程と、
前記画像取得条件決定工程で決定された取得条件に基づいて、前記第７および前記第８画像データを取得する第３の画像データ取得工程と、
前記第１〜第３の画像データ取得工程で取得した前記第１〜第８画像データから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する第２の演算工程と、
を含み、
前記第１の画像データ取得工程において、
前記第１画像データは、前記焦点位置が第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が第２電流値である条件で取得され、
前記第２画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第１変化電流値だけ増加させた電流値である条件で取得され、
前記第３画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ増加させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第４画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から前記第１変化電流値だけ減少させた電流値である条件で取得され、
前記第５画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ減少させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第２の画像データ取得工程において、
前記第６画像データは、前記焦点位置が第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記第２電流値である条件で取得され、
前記第１の演算工程において、
前記第１画像データと前記第３画像データとの間の位置ずれ量を示す前記第１画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第２画像データとの間の位置ずれ量を示す前記第２画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第５画像データとの間の位置ずれ量を示す前記第３画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第４画像データとの間の位置ずれ量を示す前記第４画像変位ベクトルと、
を算出し、
画像取得条件決定工程において、
前記第１〜第４画像変位ベクトルの中で隣り合う２つのベクトルの組を所定の条件に基づき選択して、これにより第７画像データの前記第２アライメントコイルの励磁電流値および前記第８画像データの前記第１アライメントコイルの励磁電流値を決定し、
前記第３の画像データ取得工程において、
前記第７画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記画像取得条件決定工程で決定された電流値である条件で取得され、
前記第８画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記画像取得条件決定工程で決定された電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記第２電流値である条件で取得される、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記画像取得条件決定工程では、前記第１〜第４画像変位ベクトルにおける前記組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、前記第１方向と前記第２方向とがなす角度に最も近い前記組を選択する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項１７】
請求項１５において、
前記画像取得条件決定工程では、前記第１〜第４画像変位ベクトルにおける前記組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルの大きさの和に基づいて、前記組を選択する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項１８】
請求項１６または１７において、
前記第２の演算工程では、
選択した前記組に基づいて、前記第２画像データまたは前記第４画像データの一方を選択し、かつ、前記第３画像データまたは前記第５画像データの一方を選択し、
前記第１画像データと前記第６画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
選択された前記第２画像データまたは前記第４画像データの一方と、前記第７画像データとの間の位置ずれ量を示す第６画像変位ベクトルと、
選択された前記第３画像データまたは前記第５画像データの一方と、前記第８画像データとの間の位置ずれ量を示す第７画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第７画像変位ベクトルから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項１９】
荷電粒子ビームを第１方向に偏向させる第１アライメントコイル、および前記荷電粒子ビームを前記第１方向と交差する第２方向に偏向させる第２アライメントコイルによって前記荷電粒子ビームの軸を調整し、前記荷電粒子ビームを試料に照射して、試料から発生した信号を検出し画像データを取得する荷電粒子ビーム装置であって、
前記試料上における前記荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、前記第１アライメントコイルの励磁電流、および前記第２アライメントコイルの励磁電流の条件を変えて、第１〜第８画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段が取得した前記第１〜第５画像データに基づいて、前記第７および第８画像データの取得条件を決定する画像取得条件決定手段と、
前記画像データ取得手段が取得した前記第１〜第８画像データから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する演算手段と、
を含み、
前記第１画像データは、前記焦点位置が第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が第２電流値である条件で取得され、
前記第２画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第１変化電流値だけ増加させた電流値である条件で取得され、
前記第３画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ増加させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第４画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から前記第１変化電流値だけ減少させた電流値である条件で取得され、
前記第５画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ減少させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第６画像データは、前記焦点位置が第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記第２電流値である条件で取得され、
前記第７画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記画像取得条件決定手段で決定された電流値である条件で取得され、
前記第８画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記画像取得条件決定手段で決定された電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記第２電流値である条件で取得され、
前記演算手段は、
前記第１画像データと前記第３画像データとの間の位置ずれ量を示す第１画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第２画像データとの間の位置ずれ量を示す第２画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第５画像データとの間の位置ずれ量を示す第３画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第４画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記画像取得条件決定手段は、前記第１〜第４画像変位ベクトルの中で隣り合う２つのベクトルの組を所定の条件に基づき選択して、これにより前記第７画像データの前記第２アライメントコイルの励磁電流値および前記第８画像データの前記第１アライメントコイルの励磁電流値を決定する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記画像取得条件決定手段は、前記第１〜第４画像変位ベクトルにおける前記組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、前記第１方向と前記第２方向とがなす角度に最も近い前記組を選択する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項２１】
請求項１９において、
前記画像取得条件決定手段は、前記第１〜第４画像変位ベクトルにおける前記組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルの大きさの和に基づいて、前記組を選択する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項２２】
請求項２０または２１において、
前記演算手段は、
選択した前記組に基づいて、前記第２画像データまたは前記第４画像データの一方を選択し、かつ、前記第３画像データまたは前記第５画像データの一方を選択し、
前記第１画像データと前記第６画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
選択された前記第２画像データまたは前記第４画像データの一方と、前記第７画像データとの間の位置ずれ量を示す第６画像変位ベクトルと、
選択された前記第３画像データまたは前記第５画像データの一方と、前記第８画像データとの間の位置ずれ量を示す第７画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第７画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項２３】
請求項２ないし５または１２ないし１８のいずれか１項において、
前記焦点位置のみを変化させた２つの画像データから算出された画像変位ベクトルが、所定の値よりも大きいか否かを判定するための第１判定工程をさらに含み、
前記第１判定工程で前記所定の値よりも大きいと判定された場合に、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項１】
荷電粒子ビームを第１方向に偏向させる第１アライメントコイル、および前記荷電粒子ビームを前記第１方向と交差する第２方向に偏向させる第２アライメントコイルによって前記荷電粒子ビームの軸を調整し、前記荷電粒子ビームを試料に照射して、試料から発生した信号を検出し画像データを取得する荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法であって、
前記試料上における前記荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、前記第１アライメントコイルの励磁電流、および前記第２アライメントコイルの励磁電流の条件を変えて、少なくとも第１〜第６画像データを取得する画像データ取得工程と、
前記画像データ取得工程で取得した少なくとも前記第１〜第６画像データから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する演算工程と、
を含み、
前記画像データ取得工程において、
前記第１画像データは、前記焦点位置が第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が第２電流値である条件で取得され、
前記第２画像データは、前記焦点位置が第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第３画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第１変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第４画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第５画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第６画像データは、前記焦点位置が前記第２位置であり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得される、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記演算工程において、
前記第１画像データと前記第２画像データとの間の位置ずれ量を示す第１画像変位ベクトルと、
前記第３画像データと前記第４画像データとの間の位置ずれ量を示す第２画像変位ベクトルと、
前記第５画像データと前記第６画像データとの間の位置ずれ量を示す第３画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第３画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記画像データ取得工程において、さらに、第７画像データおよび第８画像データを取得し、
前記第７画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第２変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第８画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第２変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得される、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記演算工程において、さらに、
前記第１画像データと前記第７画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第８画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第５画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸を合わせるための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項５】
請求項２において、
前記演算工程において、さらに、
前記第１画像データと前記第３画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第５画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第５画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸を合わせるための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項６】
荷電粒子ビームを第１方向に偏向させる第１アライメントコイル、および前記荷電粒子ビームを前記第１方向と交差する第２方向に偏向させる第２アライメントコイルによって前記荷電粒子ビームの軸を調整し、前記荷電粒子ビームを試料に照射して、試料から発生した信号を検出し画像データを取得する荷電粒子ビーム装置であって、
前記試料上における前記荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、前記第１アライメントコイルの励磁電流、および前記第２アライメントコイルの励磁電流の条件を変えて、少なくとも第１〜第６画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段が取得した少なくとも前記第１〜第６画像データから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する演算手段と、
を含み、
前記第１画像データは、前記焦点位置が第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が第２電流値である条件で取得され、
前記第２画像データは、前記焦点位置が第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第３画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第１変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第４画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第５画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第６画像データは、前記焦点位置が前記第２位置であり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得される、荷電粒子ビーム装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記演算手段は、
前記第１画像データと前記第２画像データとの間の位置ずれ量を示す第１画像変位ベクトルと、
前記第３画像データと前記第４画像データとの間の位置ずれ量を示す第２画像変位ベクトルと、
前記第５画像データと前記第６画像データとの間の位置ずれ量を示す第３画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第３画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記画像データ取得手段は、さらに、第７画像データと第８画像データを取得し、
前記第７画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第２変化電流値だけ変化させた電流値である条件で取得され、
前記第８画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第２変化電流値だけ変化させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得される、荷電粒子ビーム装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記演算手段は、さらに、
前記第１画像データと前記第７画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第８画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第５画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項１０】
請求項７において、
前記演算手段は、さらに、
前記第１画像データと前記第３画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第５画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第５画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸を合わせるための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項１１】
請求項６ないし１０のいずれか１項において、
前記画像データ取得手段は、前記荷電粒子ビームを発生するビーム源の加速電圧および対物レンズの励磁電流値の少なくとも一方を制御することによって、前記焦点位置を制御する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項１２】
請求項２ないし５のいずれか１項において、
前記演算工程では、算出された前記第１〜第３画像変位ベクトルを、前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値の算出に用いるか否かを判定し、
前記第１〜第３画像変位ベクトルを算出に用いないと判定した場合、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、前記第１〜第６画像データを取得する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項１３】
請求項４において、
前記演算工程では、算出された前記第４および前記第５画像変位ベクトルを、前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値の算出に用いるか否かを判定し、
前記第４および第５画像変位ベクトルを算出に用いないと判定した場合、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、前記第１〜第６画像データを取得する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項１４】
請求項２ないし５のいずれか１項において、
前記第１アライメントコイルおよび前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記演算工程で算出された励磁電流値であって、互いに異なる前記焦点位置である条件で取得された２つの画像データを取得する工程と、
前記２つの画像データから、第６画像変位ベクトルを算出する工程と、
前記第６画像変位ベクトルの大きさが前記第１画像変位ベクトルの大きさよりも大きいか否かを判定する第２判定工程と、をさらに含み、
前記第２判定工程で前記第６画像変位ベクトルの大きさが前記第１画像変位ベクトルの大きさよりも大きいと判定された場合、倍率および視野の少なくとも一方を変えて、再度、前記第１〜第６画像データを取得する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項１５】
荷電粒子ビームを第１方向に偏向させる第１アライメントコイル、および前記荷電粒子ビームを前記第１方向と交差する第２方向に偏向させる第２アライメントコイルによって前記荷電粒子ビームの軸を調整し、前記荷電粒子ビームを試料に照射して、試料から発生した信号を検出し画像データを取得する荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームの軸合わせ方法であって、
前記試料上における前記荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、前記第１アライメントコイルの励磁電流、および前記第２アライメントコイルの励磁電流の条件を変えて、第１〜第５画像データを取得する第１の画像データ取得工程と、
第６画像データを取得する第２の画像データ取得工程と、
前記第１〜第５画像データから、第１〜第４画像変位ベクトルを算出する第１の演算工程と、
前記第１〜第４画像変位ベクトルに基づいて、第７および第８画像データの取得条件を決定する画像取得条件決定工程と、
前記画像取得条件決定工程で決定された取得条件に基づいて、前記第７および前記第８画像データを取得する第３の画像データ取得工程と、
前記第１〜第３の画像データ取得工程で取得した前記第１〜第８画像データから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する第２の演算工程と、
を含み、
前記第１の画像データ取得工程において、
前記第１画像データは、前記焦点位置が第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が第２電流値である条件で取得され、
前記第２画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第１変化電流値だけ増加させた電流値である条件で取得され、
前記第３画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ増加させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第４画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から前記第１変化電流値だけ減少させた電流値である条件で取得され、
前記第５画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ減少させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第２の画像データ取得工程において、
前記第６画像データは、前記焦点位置が第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記第２電流値である条件で取得され、
前記第１の演算工程において、
前記第１画像データと前記第３画像データとの間の位置ずれ量を示す前記第１画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第２画像データとの間の位置ずれ量を示す前記第２画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第５画像データとの間の位置ずれ量を示す前記第３画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第４画像データとの間の位置ずれ量を示す前記第４画像変位ベクトルと、
を算出し、
画像取得条件決定工程において、
前記第１〜第４画像変位ベクトルの中で隣り合う２つのベクトルの組を所定の条件に基づき選択して、これにより第７画像データの前記第２アライメントコイルの励磁電流値および前記第８画像データの前記第１アライメントコイルの励磁電流値を決定し、
前記第３の画像データ取得工程において、
前記第７画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記画像取得条件決定工程で決定された電流値である条件で取得され、
前記第８画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記画像取得条件決定工程で決定された電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記第２電流値である条件で取得される、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記画像取得条件決定工程では、前記第１〜第４画像変位ベクトルにおける前記組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、前記第１方向と前記第２方向とがなす角度に最も近い前記組を選択する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項１７】
請求項１５において、
前記画像取得条件決定工程では、前記第１〜第４画像変位ベクトルにおける前記組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルの大きさの和に基づいて、前記組を選択する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項１８】
請求項１６または１７において、
前記第２の演算工程では、
選択した前記組に基づいて、前記第２画像データまたは前記第４画像データの一方を選択し、かつ、前記第３画像データまたは前記第５画像データの一方を選択し、
前記第１画像データと前記第６画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
選択された前記第２画像データまたは前記第４画像データの一方と、前記第７画像データとの間の位置ずれ量を示す第６画像変位ベクトルと、
選択された前記第３画像データまたは前記第５画像データの一方と、前記第８画像データとの間の位置ずれ量を示す第７画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第７画像変位ベクトルから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【請求項１９】
荷電粒子ビームを第１方向に偏向させる第１アライメントコイル、および前記荷電粒子ビームを前記第１方向と交差する第２方向に偏向させる第２アライメントコイルによって前記荷電粒子ビームの軸を調整し、前記荷電粒子ビームを試料に照射して、試料から発生した信号を検出し画像データを取得する荷電粒子ビーム装置であって、
前記試料上における前記荷電粒子ビームの入射方向での焦点位置、前記第１アライメントコイルの励磁電流、および前記第２アライメントコイルの励磁電流の条件を変えて、第１〜第８画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段が取得した前記第１〜第５画像データに基づいて、前記第７および第８画像データの取得条件を決定する画像取得条件決定手段と、
前記画像データ取得手段が取得した前記第１〜第８画像データから、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する演算手段と、
を含み、
前記第１画像データは、前記焦点位置が第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が第２電流値である条件で取得され、
前記第２画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から第１変化電流値だけ増加させた電流値である条件で取得され、
前記第３画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ増加させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第４画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値から前記第１変化電流値だけ減少させた電流値である条件で取得され、
前記第５画像データは、前記焦点位置が前記第１位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値から前記第１変化電流値だけ減少させた電流値であり、前記第２アライメントコイルの励磁電流値が前記第２電流値である条件で取得され、
前記第６画像データは、前記焦点位置が第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記第２電流値である条件で取得され、
前記第７画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記第１電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記画像取得条件決定手段で決定された電流値である条件で取得され、
前記第８画像データは、前記焦点位置が前記第２位置にあり、前記第１アライメントコイルの励磁電流値が前記画像取得条件決定手段で決定された電流値であり、前記第２アライメントコイルが前記第２電流値である条件で取得され、
前記演算手段は、
前記第１画像データと前記第３画像データとの間の位置ずれ量を示す第１画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第２画像データとの間の位置ずれ量を示す第２画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第５画像データとの間の位置ずれ量を示す第３画像変位ベクトルと、
前記第１画像データと前記第４画像データとの間の位置ずれ量を示す第４画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記画像取得条件決定手段は、前記第１〜第４画像変位ベクトルの中で隣り合う２つのベクトルの組を所定の条件に基づき選択して、これにより前記第７画像データの前記第２アライメントコイルの励磁電流値および前記第８画像データの前記第１アライメントコイルの励磁電流値を決定する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記画像取得条件決定手段は、前記第１〜第４画像変位ベクトルにおける前記組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルのなす角度が、前記第１方向と前記第２方向とがなす角度に最も近い前記組を選択する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項２１】
請求項１９において、
前記画像取得条件決定手段は、前記第１〜第４画像変位ベクトルにおける前記組のうち、該組を構成する隣り合う２つのベクトルの大きさの和に基づいて、前記組を選択する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項２２】
請求項２０または２１において、
前記演算手段は、
選択した前記組に基づいて、前記第２画像データまたは前記第４画像データの一方を選択し、かつ、前記第３画像データまたは前記第５画像データの一方を選択し、
前記第１画像データと前記第６画像データとの間の位置ずれ量を示す第５画像変位ベクトルと、
選択された前記第２画像データまたは前記第４画像データの一方と、前記第７画像データとの間の位置ずれ量を示す第６画像変位ベクトルと、
選択された前記第３画像データまたは前記第５画像データの一方と、前記第８画像データとの間の位置ずれ量を示す第７画像変位ベクトルと、
を算出し、
前記第１〜第７画像変位ベクトルから前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項２３】
請求項２ないし５または１２ないし１８のいずれか１項において、
前記焦点位置のみを変化させた２つの画像データから算出された画像変位ベクトルが、所定の値よりも大きいか否かを判定するための第１判定工程をさらに含み、
前記第１判定工程で前記所定の値よりも大きいと判定された場合に、前記荷電粒子ビームの軸合わせのための前記第１アライメントコイルの励磁電流値および前記第２アライメントコイルの励磁電流値を算出する、荷電粒子ビームの軸合わせ方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【公開番号】特開２０１２−１３８３３９（Ｐ２０１２−１３８３３９Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９３２７（Ｐ２０１１−２０９３２７）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
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