CN110168696A - 测量装置和观测条件的设定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种照射带电粒子束来观察试样的测量装置，其特征在于，包括：输出带电粒子束的粒子源；使带电粒子束聚焦的透镜；对从照射了带电粒子束的试样发射的发射电子的信号进行检测的检测器；和基于观测条件对带电粒子束的输出和发射电子的信号的检测进行控制的控制装置，作为所述观测条件，控制装置设定用于控制带电粒子束的照射周期的第1参数、用于控制脉冲状的带电粒子束的脉冲宽度的第2参数、用于在脉冲状的带电粒子束的照射时间内控制发射电子的信号的检测时刻的第3参数，第3参数是基于从带电粒子束的照射位置发射的多个发射电子的信号各自的强度之差而决定的。

Description

测量装置和观测条件的设定方法
基于参照的引用
本申请主张2017年2月23日提出的日本专利申请第2017-31694号的优先权，通过参照其内容而将其内容引用至本申请中。
技术领域
本申请涉及使用带电粒子束观察试样形态的测量装置，尤其涉及电子显微镜。
背景技术
在电子学领域，存在半导体等的元器件尺寸年年变得细微化的倾向，因此不仅是基于半导体的表面的信息，获得基于扩散相等底部结构的内部信息也变得重要起来。
作为观察半导体的表面的方法，能够列举使用扫描型电子显微镜的方法。在下面的说明中，也将扫描型电子显微镜记作SEM。
在上述的观测方法中，SEM对试样扫描一次电子束，使用检测器检测从试样发射的发射电子(俄歇电子、二次电子和反射电子等)。与使用检测器检测得到的发射电子对应的发射方向的检测信号，按一定的周期被取样。发射电子的信号的取样，与扫描信号同步地进行，能够获得与二维图像的像素对应的提取信号。SEM通过将提取到的信号的强度转换为亮度而生成图像，或者根据一次电子束的扫描下的坐标和亮度的关系生成图像。
由于通过使用SEM仅进行聚焦调节和像散调节就能够获取空间分辩率高的图像，因此能够用于试样表面的细微形状的观察和局部的结构分析等。通常，使用SEM观察试样时，对同一部位多次扫描电子束，通过对由此获得的提取信号进行累积，能够提高画质。
近年来，有机材料和活体材料等软物质以及复合材料等试样逐渐成为使用了SEM的观察对象。在软物质和复合材料为观察对象的情况下，因照射电子束而容易使表面带电，因此观察期间的图像飘移和试样损伤成为问题。因此，要求进行电子束的照射量小的观察。对此，已知专利文献1和专利文献2记载的技术。
专利文献1中记载了“在使用电子束进行试样的结构观察以及评价材料特性时，断续地照射电子束，在断续的电子束照射下获得的2次电子的过渡响应中，通过根据检测时刻选择反映了所需要的试样信息的2次电子信号，能够防止不需要的信息的重叠，实现高画质的观察”的内容。此外，专利文献2中记载了“包括：对固定在观察区域内的位置照射脉冲状的断续的电子束的工序；对因所述断续的电子束而从试样发射的发射电子的时间变化进行检测的工序；和根据所述发射电子的时间变化，设定电子显微镜的观察条件的工序。”的内容。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-252913号公报
专利文献2:日本特开2013-214467号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
近年来，除了半导体的细微化之外，随着从二维结构向三维结构的过渡，结构变得复杂，半导体的导通和非导通的判断、下层容量以及形状的检查等变得重要起来。
但是，随着半导体的尺寸的细微化和结构的复杂化，扩散层的电特性之差变小，常时带电。因此，利用现有的电位对比法的话，电荷量之差变小，检查灵敏度变低，因此插塞间的灰阶化非常困难。此外，在为结构复杂的半导体的情况下，在现有的方法中非常容易受到观察对象的插塞附近的表面带电的影响，因带电而产生的电位对比度重叠于SEM像，难以形成对比度差。此外，在照射至同一像素内的电子的数量较少的情况下，即使增加积累数，也会发送未被照射电子的不需要的信号，画质得不到提高。
用于解决技术问题的技术手段
本申请中记载的本发明的有代表性的一例如下所述。即，本发明提供一种照射带电粒子束来观察试样的测量装置，其特征在于，包括：输出所述带电粒子束的粒子源；使所述带电粒子束聚焦的透镜；对从照射了所述带电粒子束的所述试样发射的发射电子的信号进行检测的检测器；和基于观测条件对所述带电粒子束的输出和所述发射电子的信号的检测进行控制的控制装置，所述控制装置设定用于控制所述带电粒子束的照射周期的第1参数作为所述观测条件，所述控制装置设定用于控制脉冲状的带电粒子束的脉冲宽度的第2参数作为所述观测条件，所述控制装置设定用于在所述脉冲状的带电粒子束的照射时间内控制所述发射电子的信号的检测时刻的第3参数作为所述观测条件，所述第3参数是基于从所述带电粒子束的照射位置发射的多个发射电子的信号各自的强度之差而决定的。
发明效果
依照本发明，通过基于包含第1参数、第2参数和第3参数的观测条件进行测量装置的控制，能够生成高精度的试样的电位对比度像。上述以外的技术问题、结构和效果，根据下面的实施例的说明会变得清楚。
附图说明
图1是表示实施例1的扫描电子显微镜的结构的一例的图。
图2是表示使用实施例1的扫描电子显微镜观察的试样的一例的图。
图3是说明实施例1的扫描电子显微镜的控制方法的图。
图4是说明实施例1的扫描电子显微镜的控制方法的图。
图5是对实施例1的动态电位对比度法的原理进行说明的图。
图6是表示实施例1的输出装置中显示的操作画面的一例的图。
图7是说明在实施例1的扫描电子显微镜设定观察条件时执行的处理的流程图。
图8是表示实施例1的扫描电子显微镜生成的图像的一例的图。
图9是表示实施例2的模拟中使用的模型的图。
图10是表示实施例2的输出装置中显示的操作画面的一例的图。
图11是说明在实施例2的扫描电子显微镜设定观察条件时执行的处理的流程图。
图12是表示实施例3的扫描电子显微镜的结构的一例的图。
图13是表示实施例3的输出装置中显示的操作画面的一例的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施例。其中，附图表示符合本发明的原理的具体实施例，但是它们是用于理解本发明的，并不用于限定地解释本发明。
实施例1
在实施例1中，对基于最适于试样的观察的观察条件生成图像(电位对比度像)的装置和观察条件的设定方法进行说明。
图1是表示实施例1的扫描电子显微镜10的结构的一例的图。图2是表示使用实施例1的扫描电子显微镜10观察的试样的一例的图。
在实施例1中作为试样的观察中使用的测量装置的一例使用扫描电子显微镜10，但是也可以是使用了断续的电子束的电子显微镜。
扫描电子显微镜10包括电子光学系统、工作台机构系统、SEM控制系统、信号处理系统和SEM操作系统。更具体而言，扫描电子显微镜10包括：包括电子光学系统和工作台机构系统的电子光学系统镜筒101；和包括SEM控制系统、信号处理系统和SEM操作系统的控制单元102。
电子光学系统包括：电子枪111、偏转器113、物镜115和检测器119。电子枪111输出一次电子束112。在本实施例中，作为一次电子束112向试样116照射脉冲电子束。脉冲电子束的输出可以通过与脉冲偏转器对应的偏转器113的控制而实现，此外，也可以使用可输出脉冲电子束的电子枪111实现。
从电子枪111输出的电子的数量，能够在1～10000的范围内进行调节，此外，入射能量能够在1eV～3000eV的范围内进行调节。
一次电子束112在通过偏转器113和物镜115时被调节聚焦等。此外，一次电子束112在通过偏转器113时其轨道偏转，二维地对试样116进行扫描。从照射了一次电子束112的试样116发射的发射电子，被检测器119检测出。由检测器119检测到的发射电子的信号由控制单元102处理。与一次电子束112的照射位置对应的二维图像，由输出装置125显示。
工作台机构系统包括试样保持件117，试样保持件117具有可设置试样116的工作台。工作台可进行倾斜控制和三维方向(XYZ轴)的移动控制。其中，试样116设想为图2所示的半导体基板200。半导体基板200包括：绝缘膜201、接触插塞202和栅极203等。其中，图2所示的半导体基板200为一例，并不限定于此。
控制单元102具有运算装置121、存储装置122、脉冲电子控制装置123、输入装置124和输出装置125。其中，控制单元102还可以包括HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)和SSD(Solid State Drive：固态驱动器)等存储介质。
运算装置121按照保存在存储装置122中的程序执行规定的运算处理。运算装置121例如能够考虑CPU(Central Processing Unit：中央处理器)和GPU(GraphicsProcessing Unit：图形处理器)等。
存储装置122保存运算装置121所执行的程序和该程序所使用的数据。此外，存储装置122包括程序所使用的工作区等临时存储区域。存储装置122例如能够考虑存储器等。保存在存储装置122中的程序和数据在后面叙述。
脉冲电子控制装置123控制脉冲电子束的输出。本实施例的脉冲电子控制装置123以能够与偏转器113通信的方式连接。
输入装置124是进行数据的输入的装置，包括键盘、鼠标和触摸面板等。此外，输出装置125是进行数据的输出的装置，包括触摸面板和显示器等。
存储装置122保存实现控制模块131和图像生成模块132的程序。此外，存储装置122保存条件信息133和图像信息134。其中，存储装置122也可以保存未图示的程序和信息。
控制模块131控制电子光学系统镜筒101的各构成部件。图像生成模块132根据发射电子的信号生成图像。在本实施例中，控制模块131或图像生成模块132对发射电子的信号进行取样。
条件信息133是管理观察条件的信息。其中，观察条件作为加速电压、照射电流、脉冲宽度(照射时间)、像素分割数(照射周期)、时间延迟和表示图像的保存位置的指针等所对应的数据(entry，条目)被生成，登记至条件信息133中。其中，该条目中还可以包含试样116的识别信息和类别等。图像信息134是管理所生成的电位对比度像的信息。
在本实施例中，SEM控制系统包括控制模块131和脉冲电子控制装置123，信号处理系统包括图像生成模块132，SEM操作系统包括输入装置124和输出装置125。
图3和图4是说明实施例1的扫描电子显微镜10的控制方法的图。图3表示使用了脉冲电子束的扫描控制，图4表示扫描电子显微镜10的取样控制。
矩形300表示一次电子束112的照射范围。在图3中，扫描电子显微镜10从矩形300的左上方开始扫描，直至矩形300的左下方为止扫描一次电子束112。具体的一次电子束的扫描轨迹，如图3的箭头所示。其中，扫描控制中的X方向的移动基于发送至偏转器113的控制信号进行。
脉冲电子控制装置123与控制模块131协作，控制使用了脉冲电子束的扫描，此外，图像生成模块132控制发射电子的检测时序。能够实现与脉冲电子束的照射同步的扫描控制，此外，能够根据与脉冲电子束的照射同步地检测到的发射电子的信号获取电位对比度像。
现有的扫描电子显微镜在1次扫描中调节用于控制对试样116照射的一次电子束112的电子照射密度(扫描线密度)的扫描速度和探测电流，而向试样116照射一次电子束112。
从试样116发射的发射电子强烈地受到观测对象的附近的表面带电的影响。在发射电子与带电之间的相互作用较弱时，能够获得带电的影响小的电位对比度像，在发射电子与带电之间的相互作用较强时，因带电而产生的电位对比度与SEM像重叠。此外，发射电子与带电之间的相互作用强烈地依赖于试样116的电特性。
本实施例的扫描电子显微镜10，为了解决上述问题，基于像素分割控制向试样116照射脉冲电子束。通过采用这样的方式，控制试样116的带电，此外，能够使试样116的带电的过渡状态可视化。
在像素分割控制中，扫描线密度、脉冲电子束的照射的时间间隔和脉冲电子束的脉冲宽度受到控制。更具体而言，除了进行用于调节扫描速度和探测电流的扫描线密度的控制之外，还进行扫描方向(X方向)的像素单位的脉冲电子束的照射的时间间隔(照射周期)和脉冲宽度的控制。通过与Y方向的控制相组合，对试样116的带电具有高的控制性。
图3的偏光器控制信号和电子束照射控制信号的图表中，横轴表示时间，纵轴表示信号的强度。随着偏光器控制信号的强度的增加，一次电子束112的照射位置在X方向移动。此外，基于电子束照射控制信号，从左端起向右端按一定的时间间隔向试样116照射脉冲电子束。扫描电子显微镜10在到达了右端时，即，偏光器控制信号的强度变化为初始值时，在Y方向移动至隔开一定间隔的扫描线之后，从左端开始向右端对试样116照射脉冲电子束。在不能在Y方向向下移动的情况下，移动至未处理的扫描线中处于最上侧的扫描线，进行相同的处理。
为了获得与试样的电特性之差相应的电位对比度像，能够对观察对象附近的带电与发射电子之间的相互作用进行调节的本控制是有效的。
本实施例的扫描电子显微镜10应用像素分割控制，进而，实现用于得到高精度的电位对比度像的动态电位对比度法。
图4所示的基准信号是成为SEM控制系统和信号处理系统等的动作的基准的信号。本实施例的控制单元102除了进行使用了上述的偏光器控制信号和一次电子束照射控制信号的控制之外，还进行使用了信号检测取样控制信号的控制。各控制信号以与基准信号同步的方式被控制。其中，控制单元102能够以基准信号的时间分辨率的10分之1的精度调节各控制信号。
TV扫描线中每1像素的脉冲电子束滞留于试样116的时间，与脉冲电子束的照射时间即脉冲宽度Tp相同。发射电子检测信号表示检测到的发射电子的信号。如图4所示，随着时间经过，信号的强度下降。
图像生成模块132以在脉冲电子束的照射期间的任意时机对发射电子进行1次检测的方式进行取样。检测时刻使用表示从脉冲电子束的照射开始时刻起的延迟时间的时间延迟Td来调节。
在本实施例中，关于脉冲电子束的输出的控制条件和关于发射电子的信号的检测时刻的控制条件，作为观察条件被设定。在下面的说明中，还将关于脉冲电子束的照射的控制条件记载为扫描条件，将关于发射电子的信号的检测时刻的控制条件记载为检测条件。
在本实施例中，检测时刻被决定为10MHz～1000MHz的范围内。
这里，使用图5说明通过调节发射电子的信号的检测时刻，能够获得高精度的电位对比度像的理由。
图5是对实施例1的动态电位对比度法的原理进行说明的图。
在对图2所示那样的试样116照射了脉冲电子束时，能够检测从相邻的接触插塞202发射的发射电子。该发射电子束显示图5所示那样的变化。这里，图5的横轴表示时间，纵轴表示电流等发射电子信号的强度。
在图像生成模块132在检测时刻1检测到发射电子的信号时，从相邻的接触插塞202发射的发射电子的信号的强度几乎没有差异，因此能够生成没有对比度差的电位对比度像。另一方面，在图像生成模块132在检测时刻2检测到发射电子的信号时，从相邻的接触插塞202发射的发射电子的信号的强度存在差异，因此能够生成产生了对比度差的电位对比度像。由于随着时间经过因试样116带电而发射的发射电子的信号的强度变弱，因此在时间轴的后方设置了检测时刻的情况下，难以获得精度高的电位对比度像。发射电子的信号的强度的时间变化主要依赖于脉冲宽度。
在本实施例中，考虑上述那样的发射电子的时间变化(过渡特性)，能够调节检测时刻以获得最佳的电位对比度像。
接着，使用图6和图7对观察条件的设定方法进行说明。
图6是表示实施例1的输出装置125显示的操作画面600的一例的图。
操作画面600是在设定观察条件时显示的画面，包括条件设定按钮601、条件设定区域602、过渡特性获取按钮603、过渡特性显示区域604、图像获取按钮605、图像显示区域606和保存按钮607、608。
条件设定按钮601是用于将在条件设定区域602设定的值作为观察条件中包含的参数加以设定的操作按钮。在条件设定按钮601被操作了时，控制单元102将包含在条件设定区域602设定的值的观察条件临时保存于存储装置122。
条件设定区域602是用于设定观察条件的区域。条件设定区域602包括加速电压栏、照射电流栏、脉冲宽度栏、像素分割数栏、时间延迟栏和检测开始时间栏。
加速电压栏、照射电流栏、脉冲宽度栏和像素分割数栏是用于输入作为扫描条件设定的参数的栏。脉冲宽度栏是指定脉冲电子束的脉冲宽度、即向试样116持续照射电子束的时间、即照射时间的参数。像素分割数栏是指定照射位置的像素的数量，即指定脉冲电子束的照射周期的参数。
时间延迟栏和检测开始时间栏是用于输入作为检测条件设定的参数的栏。这里，时间延迟栏是指定用于决定发射电子的检测时刻的参数的栏。检测开始时间栏是在为了决定时间延迟而获取多个电位对比度像时，指定时间延迟的初始值的栏。
其中，在操作过渡特性获取按钮603时，在时间延迟栏和检测开始时间栏也可以不设定值。
过渡特性获取按钮603是用于获取表示发射电子的信号的强度的时间变化的图表的操作按钮。本实施例的扫描电子显微镜10，在接受了过渡特性获取按钮603的操作时，基于观察条件向试样116照射脉冲电子束，将表示发射电子的信号的时间变化的数据记录在存储装置122中。过渡特性显示区域604是显示表示发射电子的信号的强度的时间变化的图表的区域。
图像获取按钮605是用于指示电位对比度像的生成的操作按钮。图像显示区域606是显示电位对比度像的区域，该电位对比度像是通过基于指定的时间延迟对检测到的发射电子的信号进行取样而生成的。
保存按钮607、608是用于将设定的观察条件登记至条件信息中的操作按钮。在保存按钮607被操作了时，控制单元102将图像显示区域606中显示的所有电位对比度像的生成时所使用的观察条件登记在条件信息133中。在保存按钮608被操作了时，控制单元102将从图像显示区域606选择的电位对比度像的生成时所使用的观察条件登记在条件信息133中。
用户通过参照发射电子的信号的时间变化的图表和电位对比度像，不用反复试验就能够设定包含最佳的参数的观测条件。
图7是说明在实施例1的扫描电子显微镜10设定观察条件时执行的处理的流程图。
扫描电子显微镜10在过渡特性获取按钮603被操作了时，开始下面说明的处理。
控制单元102对电子光学系统镜筒101设定扫描条件(步骤S101)。
具体而言，控制模块131对脉冲电子控制装置123输出包含扫描条件的设定指示。通过采用这样的方式，对电子光学系统镜筒101设定视场、加速电压和像素分割数等。
控制单元102对电子光学系统镜筒101指示向试样116照射脉冲电子束(步骤S102)。
电子光学系统镜筒101在接收到该指示时，基于通过脉冲电子控制装置123设定的扫描条件，向试样116周期性地照射规定的脉冲宽度的脉冲电子束。
此时，控制模块131将表示由检测器119检测到的发射电子的信号的时间变化的数据记录在存储装置122中。控制单元102在该记录完成后，对输出装置125输出催促进行过渡特性获取按钮603的操作的消息。
控制单元102显示表示发射电子的信号的强度的时间变化的图表，此外，接受时间延迟的设定(步骤S103)。
具体而言，控制模块131在受到过渡特性获取按钮603的操作时，根据存储装置122中记录的数据生成图表，在过渡特性显示区域604显示所生成的图表。其中，控制模块131也可以自动地进行设定。例如，控制模块131基于发射电子的信号的时间变化，决定多个信号之差为最大的检测时刻，设定与该检测时刻对应的时间延迟。
用户基于该图表，在条件设定区域602的时间延迟栏或检测开始时间栏设定值。此外，用户操作图像获取按钮605。
控制单元102基于设定的时间延迟，进行发射电子的信号的取样，在接受到图像获取按钮605的操作时，生成电位对比度像(步骤S104)。
具体而言，图像生成模块132基于设定的时间延迟，对检测器119检测出的发射电子的信号进行取样，使用取样得到的发射电子的信号生成电位对比度像。即，图像生成模块132参照发射电子的信号的时间变化的图表，获取与检测时刻对应的时间的值。
此外，图像生成模块132向输出装置125中显示的操作画面600的图像显示区域606输出电位对比度像。其中，图像生成模块132将电位对比度像与时间延迟关联地输出。
用户参照所显示的电位对比度像，将与最佳的电位对比度像对应的观察条件登记在条件信息133中。在保存按钮607、608被操作了时，控制模块131在检测条件中设定与所选择的电位对比度像对应的时间延迟，此外，生成包含在步骤S101中设定的扫描条件的观察条件。控制模块131在条件信息133中登记观察条件。
另外，将时间延迟设定在观察条件中的设定方法和将观察条件登记至条件信息133中的登记方法是一例，但是并不限定于此。
在检测开始时间栏设定了值时，图像生成模块132将该值作为基准值设定多个候选时间延迟(检测时刻)。进而，图像生成模块132生成与各检测时刻对应的电位对比度像。例如，图像生成模块132将检测开始时间栏的值作为基准值，前后偏移20ns而设定候选时间延迟。在时间延迟栏设定了值时，控制单元102设定与唯一地决定的时间延迟对应的检测时刻，生成与该检测时刻对应的电位对比度像。
在本实施例中，用户参照图像来登记观察条件，但是控制模块131也可以自动地设定时间延迟。例如，在为图5所示的图表的情况下，控制模块131将2个发射电子的信号的强度之差为最大的时间设定为检测时刻。此时，代替步骤S103和步骤S104的处理执行上述的处理。在发射电子的信号有3个以上的情况下，控制模块131将各信号的强度之差的合计为最小的时间设定为检测时刻。
在观察条件的设定完成后，进行实际的试样116的观察。本实施例的控制单元102，在接收到试样116的观察请求时，从条件信息获取观察条件，基于观察条件控制脉冲电子束的输出和发射电子的信号的检测。具体而言，基于包括扫描线密度、对试样116进行的脉冲电子束的照射的时间间隔和脉冲宽度等参数的扫描条件，向试样116照射脉冲电子束，此外，基于包含时间延迟的检测条件对发射电子的信号进行取样，使用取样得到的信号生成图像。
图8是表示实施例1的扫描电子显微镜10生成的图像的一例的图。
图像1是时间延迟小的情况下的电位对比度像。图像1例如是根据在图5的检测时刻1检测到的发射电子的信号生成的图像。图像2是时间延迟长的情况下的电位对比度像。图像2例如是根据在图5的检测时刻2检测到的发射电子的信号生成的图像。图像2与图像1相比，对比度更明确，因此能够以高精度研究试样116的结构。
依照实施例1，扫描电子显微镜10能够生成具有细微的结构的试样116的高精度的电位对比度像。
实施例2
在实施例2中，基于使用了试样116的设计数据的模拟设定观察条件这点与实施例1不同。下面，以与实施例1的不同之处为中心，对实施例2进行说明。
实施例2的扫描电子显微镜10的结构，由于与实施例1的扫描电子显微镜10的结构相同，因此省略说明。此外，基于应用的动态电位对比度法的扫描电子显微镜10的控制方法，由于与实施例1的控制方法相同，因此省略说明。
在实施例2中，预先知道试样116的设计数据(RC常数)，使用等效电路将试样116的电特性模型化。
图9是表示实施例2的模拟中使用的模型的图。
在实施例2中，如图9所示，使用发射电子的能量分布模型，利用动态电位对比度法进行电位对比度像的模拟，其中，该发射电子的能量分布模型存在因带电导致的表面电位而产生的电位鞍点。
图9的左侧是表示电位的分布的图，图9的右侧是表示电位的变化的图表。
在图9所示的模型中，向试样116照射了脉冲电子束的情况下，在试样116的表面产生依赖于试样116的电特性的表面电位Vs，此外，因试样的Z方向的电场与表面电位的相互作用而产生电位鞍点Vφ。电位鞍点由于相对于表面电位为负电位，因此作为能障(Energybarrier)Vb对发射电子起作用。其中，能障作为电位鞍点与表面电位之差被赋予。随着表面电位的增加，发射电子的发射电流(信号强度)减少，带电能力变小。
在本实施例中，如式(1)那样设定图9所示的模型中的发射电子的能量分布N(W)的积分值。
[式1]
这里，δ表示发射电子发射率，Ip表示照射电流，β表示发射电子的能量分布的特性参数。例如，在试样116为金属的情况下，β被设定为8，在试样116为绝缘体的情况下，β被设定为4。
通过使用上述的能量分布模型，能够将试样116的电特性作为等效电路(RC并联电路)加以估算。此外，在将与试样116对应的等效电路与基于式(1)控制的电流源连接时，电流源相当于发射电子的发射电流，因此能够进行电位对比度像的模拟。在作为试样116观察半导体基板200时，通过利用RC并联电路将接触插塞202模型化，能够基于接触插塞202的RC常数模拟发射电子的发射电流的时间变化。
图10是表示实施例2的输出装置125中显示的操作画面1000的一例的图。
操作画面1000是设定观察条件时显示的画面，包括条件设定按钮1001、条件设定区域1002、过渡特性计算按钮1003、过渡特性显示区域1004、图像获取按钮1005、图像显示区域1007和保存按钮1008、1009。
条件设定按钮1001是用于将条件设定区域1002中设定的值作为包含在模拟设定信息中的参数加以设定的操作按钮。这里，模拟设定信息包括观测条件和过渡特性条件。
条件设定区域1002是用于设定观察条件和过渡特性条件的区域。条件设定区域1002包括加速电压栏、照射电流栏、发射电子发射率栏、脉冲宽度栏、像素分割数栏、时间延迟栏、电阻值栏、静电容量栏和材料选择栏。
加速电压栏、照射电流栏、脉冲宽度栏、像素分割数栏和时间延迟栏，与条件设定区域1002中所含的栏相同。发射电子发射率、电阻值栏、静电容量栏和材料选择栏是用于输入作为过渡特性条件设定的值的栏。
不同的模拟设定信息以标签形式显示。各标签中例如能够设定试样116的结构体(接触插塞202等)的各个类别的模拟设定信息。
过渡特性计算按钮1003是用于指示模拟的执行的操作按钮。在过渡特性计算按钮1003被操作了时，控制模块131基于模拟设定信息进行模拟。控制模块131将表示发射电子的发射电流(信号)的时间变化的数据作为模拟结果记录在存储装置122中。
过渡特性显示区域1004是显示表示发射电子的发射电流的时间变化的图表的区域。本实施例的过渡特性显示区域1004中显示与模拟设定信息的各个信息对应的图表。通过切换标签，能够参照不同的模拟设定信息的图表。在选择了“全部选择”的标签的情况下，显示将与各模拟设定信息对应的图表汇总了的图表。
图像获取按钮1006是用于指示生成使用了模拟结果的电位对比度像的操作按钮。在本实施例中，基于与过渡特性显示区域1004中显示的图表对应的模拟结果和时间延迟来生成电位对比度像。
此时，控制模块131以与时间延迟栏中设定的值对应的检测时刻进行取样，生成电位对比度像。也可以是，控制模块131将时间延迟栏的值作为基准值设定多个检测时刻，生成与各检测时刻对应的电位对比度像。
图像显示区域1007是显示所生成的电位对比度像的区域。保存按钮1008、1009是用于将模拟设定信息所包含的观察条件登记在条件信息133中的操作按钮。
图11是对实施例2的扫描电子显微镜10设定观察条件时执行的处理进行说明的流程图。
扫描电子显微镜10在过渡特性计算按钮1003被操作了时，开始下面说明的处理。
控制单元102在模拟模型中设定存储装置122中保存的模拟设定信息中所包含的参数(步骤S201)。这里，设定扫描条件和过渡特性条件中包含的参数。
控制单元102执行模拟，基于模拟结果显示图表(步骤S202)。
在设定了多个模拟设定信息时，控制模块131基于各模拟设定信息执行模拟。此时，在过渡特性显示区域1004中显示与各模拟设定信息对应的图表。
控制单元102接受时间延迟的设定(步骤S203)。
控制单元102输出催促向时间延迟栏输入值以及进行图像获取按钮1006的操作的消息。用户基于过渡特性显示区域1004中显示的图表，在时间延迟栏设定值，对图像获取按钮1006进行操作。
控制单元102基于所设定的时间延迟，进行发射电子的信号的取样，生成电位对比度像(步骤S204)。
具体而言，控制模块131向图像生成模块132输入表示发射电子的信号的时间变化的数据和时间延迟，指示生成电位对比度像。图像生成模块132使用时间延迟进行发射电子的信号取样，使用取样得到的发射电子的信号生成电位对比度像。
在观察条件中设定时间延迟的设定方法和在条件信息133中登记观察条件的登记方法，由于与实施例1的方法相同，因此省略说明。此外，实施例2的基于观测条件控制扫描电子显微镜10的控制方法也与实施例1的方法相同，因此省略说明。
依照实施例2，扫描电子显微镜10能够生成具有细微结构的试样116的高精度的电位对比度像。此外，实际上不用向试样116照射脉冲电子束就能够设定观察条件。
实施例3
实施例3的扫描电子显微镜10的结构的一部分不同。下面，以与实施例1的不同之处为中心，对实施例3进行说明。
图12是表示实施例3的扫描电子显微镜10的结构的一例的图。
实施例3的扫描电子显微镜10，为了观察有机材料等容易带电的试样116而改变了电子光学系统镜筒101的结构的一部分。实施例3的控制单元102的结构，由于与实施例1的控制单元102的结构相同，因此省略说明。
实施例3的电子光学系统镜筒101在物镜115与设置试样116的试样保持件117之间，设置了电极151。控制单元102使用电极151控制试样116的一次电子束112的照射区域附近的电场。更具体而言，控制单元102控制电极151，使一次电子束112的加速电压变低。通过采用这样的方式，能够减少一次电子束112使试样116带电的情况。
图13是表示实施例3的输出装置125中显示的操作画面1300的一例的图。
操作画面1300是设定观察条件时显示的画面，包括条件设定按钮1301、条件设定区域1302、过渡特性获取按钮1303、过渡特性显示区域1304、图像获取按钮1305、图像显示区域1306和保存按钮1307、1308。
条件设定按钮1301和条件设定区域1302，与条件设定按钮601及条件设定区域602相同。但是，条件设定区域1302包括减速电压栏。减速电压栏是设定用于控制电极151的参数的栏。
过渡特性获取按钮1303、过渡特性显示区域1304、图像获取按钮1305、图像显示区域1306和保存按钮1307、1308，与过渡特性获取按钮603、过渡特性显示区域604、图像获取按钮605、图像显示区域606、保存按钮607、608相同。
实施例3的在观察条件设定时间延迟的设定方法和在条件信息133登记观察条件的登记方法，由于与实施例1的方法相同，因此省略说明。此外，实施例3的基于观测条件控制扫描电子显微镜10的控制方法也与实施例1相同，因此省略说明。
依照实施例3，扫描电子显微镜10能够生成容易带电并且具有细微的结构的试样116的高精度的电位对比度像。
本发明并不限定于上述的实施例，包括各种变形例。此外，例如，上述的实施例是为了容易理解地说明本发明而对本发明的结构进行了详细的说明，并不限定于具有所说明的所有结构。此外，能够对各实施例的结构的一部分，增加其他结构、加以省略或置换成其他结构。
此外，上述的各结构、功能、处理部、处理手段等，它们的一部分或全部，例如可以通过利用集成电路设计等由硬件实现。此外，本发明也能够通过实现实施例的功能的软件的程序代码实现。此时，向计算机提供记录了程序代码的存储介质，该计算机具有的处理器读出存储介质中保存的程序代码。此时，通过从存储介质读出的程序代码自身实现上述的实施例的功能，该程序代码自身和存储了程序代码的存储介质构成本发明。作为用于供给这样的程序代码的存储介质，例如能够列举软盘、CD-ROM、DVD-ROM、硬盘、SSD(Solid StateDrive：固态驱动器)、光盘、光磁盘、CD-R、磁带、非易失性存储器卡、ROM等。
此外，实现本实施例中记载的功能的程序代码，例如能够利用汇编(assembler)、C/C++、perl、Shell、PHP、Java(注册商标)等广范围的程序或脚本语言(Script language)实现。
进而，也可以是，通过经由网络发送用于实现实施例的功能的软件的程序代码，将其保存在计算机的硬盘、存储器等存储单元或CD-RW、CD-R等存储介质中，计算机所具有的处理器读出该存储单元或该存储介质中保存的程序代码来执行。
在上述的实施例中，关于控制线、信息线，展示了认为进行说明时所需的控制线、信息线，但是并不一定说明了产品本身的全部的控制线、信息线。也可以使所有的结构相互连接。

Claims (14)

1.一种照射带电粒子束来观察试样的测量装置，其特征在于，包括：
输出所述带电粒子束的粒子源；
使所述带电粒子束聚焦的透镜；
对从照射了所述带电粒子束的所述试样发射的发射电子的信号进行检测的检测器；和
基于观测条件对所述带电粒子束的输出和所述发射电子的信号的检测进行控制的控制装置，
所述控制装置设定用于控制所述带电粒子束的照射周期的第1参数作为所述观测条件，
所述控制装置设定用于控制脉冲状的带电粒子束的脉冲宽度的第2参数作为所述观测条件，
所述控制装置设定用于在所述脉冲状的带电粒子束的照射时间内控制所述发射电子的信号的检测时刻的第3参数作为所述观测条件，
所述第3参数是基于从所述带电粒子束的照射位置发射的多个发射电子的信号各自的强度之差而决定的。
2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于：
所述控制装置基于所述第1参数和所述第2参数，使所述粒子源周期性地向所述试样照射规定脉冲宽度的脉冲状的带电粒子束，
记录表示所述多个发射电子的信号的强度的时间变化的数据，
基于所述照射时间内的所述多个发射电子的信号各自的强度之差决定所述第3参数。
3.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于：
所述控制装置设定表示所述试样的特性的第4参数，
使用所述第1参数、所述第2参数和所述第4参数，对向所述试样周期性地照射了所述脉冲状的带电粒子束时发射的所述多个发射电子的信号进行模拟，
记录表示作为所述模拟的结果的所述多个发射电子的信号的强度的时间变化的数据，
基于所述照射时间内的所述多个发射电子的信号各自的强度之差决定所述第3参数。
4.如权利要求2或3所述的测量装置，其特征在于：
设定用于决定所述检测时刻的多个候选参数，
参照所记录的所述数据，获取在与所述多个候选参数的各个候选参数对应的检测时刻检测到的所述发射电子的信号，
使用所获取的所述发射电子的信号来生成图像，
基于与所述多个候选参数的各个候选参数对应的图像，从所述多个候选参数中决定作为所述第3参数要设定的所述候选参数。
5.如权利要求2或3所述的测量装置，其特征在于：
所述控制装置基于所记录的所述数据，确定所述多个发射电子的信号各自的强度之差为最大的时间，
基于所述时间设定所述第3参数。
6.如权利要求2或3所述的测量装置，其特征在于：
所述测量装置具有控制机构，该控制机构对因所述试样的带电而产生的电场进行控制，
所述控制装置设定用于控制所述控制机构的第5参数。
7.如权利要求4所述的测量装置，其特征在于：
所述控制装置显示用于设定所述观测条件中包含的参数的设定画面，
在所述设定画面中显示所述图像。
8.一种照射带电粒子束来观察试样的测量装置的观测条件的设定方法，其特征在于：
所述测量装置具有：输出所述带电粒子束的粒子源；使所述带电粒子束聚焦的透镜；对从照射了所述带电粒子束的所述试样发射的发射电子的信号进行检测的检测器；和基于观测条件对所述带电粒子束的输出和所述发射电子的信号的检测进行控制的控制装置，
所述观测条件的设定方法包括：
所述控制装置设定用于控制所述带电粒子束的照射周期的第1参数作为所述观测条件的第1步骤；
所述控制装置设定用于控制脉冲状的带电粒子束的脉冲宽度的第2参数作为所述观测条件的第2步骤；和
所述控制装置设定用于在所述脉冲状的带电粒子束的照射时间内控制所述发射电子的信号的检测时刻的第3参数作为所述观测条件的第3步骤，其中，
所述第3参数是基于从所述带电粒子束的照射位置发射的多个发射电子的信号各自的强度之差而决定的。
9.如权利要求8所述的观测条件的设定方法，其特征在于：
所述第3步骤包括：
所述控制装置基于所述第1参数和所述第2参数，使所述粒子源周期性地向所述试样照射规定脉冲宽度的脉冲状的带电粒子束的步骤；
所述控制装置记录表示所述多个发射电子的信号的强度的时间变化的数据的步骤；和
所述控制装置基于所述照射时间内的所述多个发射电子的信号各自的强度之差，决定所述第3参数的步骤。
10.如权利要求8所述的观测条件的设定方法，其特征在于：
所述第3步骤包括：
所述控制装置设定表示所述试样的特性的第4参数的步骤；
所述控制装置使用所述第1参数、所述第2参数和所述第4参数，对向所述试样周期性地照射了所述脉冲状的带电粒子束时发射的所述多个发射电子的信号进行模拟的步骤；
所述控制装置记录表示作为所述模拟的结果的所述多个发射电子的信号的强度的时间变化的数据的步骤；和
所述控制装置基于所述照射时间内的所述多个发射电子的信号各自的强度之差，决定所述第3参数的步骤。
11.如权利要求9或10所述的观测条件的设定方法，其特征在于：
决定所述第3参数的步骤包括：
所述控制装置设定用于决定所述检测时刻的多个候选参数的步骤；
所述控制装置操作所记录的所述数据，获取在与所述多个候选参数的各个候选参数对应的检测时刻检测到的所述发射电子的信号的步骤；
所述控制装置使用所获取的所述发射电子的信号生成图像的步骤；和
所述控制装置基于与所述多个候选参数的各个候选参数对应的图像，从所述多个候选参数中决定作为所述第3参数要设定的所述候选参数的步骤。
12.如权利要求9或10所述的观测条件的设定方法，其特征在于：
决定所述第3参数的步骤包括：
所述控制装置基于所记录的所述数据，确定所述多个发射电子的信号各自的强度之差为最大的时间的步骤；和
所述控制装置基于所述时间设定所述第3参数的步骤。
13.如权利要求9或10所述的观测条件的设定方法，其特征在于：
所述测量装置具有控制机构，该控制机构对因所述试样的带电而产生的电场进行控制，
观测条件的设定方法包括：所述控制装置设定用于控制所述控制机构的第5参数的步骤。
14.如权利要求11所述的观测条件的设定方法，其特征在于，包括：
所述控制装置显示用于设定所述观测条件中包含的参数的设定画面的步骤；和
所述控制装置在所述设定画面中显示所述图像的步骤。
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