JP2011138670A - 走査型電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】偏向信号に歪みが生じても、その取得された観察画像の精度を保障する走査型電子顕微鏡を提供する。
【解決手段】走査型電子顕微鏡１０において、画像切出部１９より、電子線１３を偏向する偏向信号ｓ４，ｓ５の電圧値若しくは電流値を輝度として切り出した偏向画像２１，２３を、観察画像と同時に取得する。さらに、この偏向画像２１，２３の輝度情報の傾きを基に観察画像の１画素当たりの観察物上の長さl_Ｘｎを補正したり、偏向信号ｓ４，ｓ５の電圧値若しくは電流値を基に電子線１３の偏向速度ｖ_Ｘが一定になるように偏向制御信号ｓ１を補正することで、観察画像の精度を保障する。
【選択図】図１

Description

本発明は、観察画像の取得精度の向上をはかった走査型電子顕微鏡に関する。

走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）は、電子ビームを偏向信号によってラスタースキャンしながら観察物に照射し、その際に観察物から放出される電子の検出信号を基に観察物の観察画像を生成する。観察画像は、画素の集合によって構成され、各画素は、電子ビームが照射された観察物上の対象部分から放出される電子の検出信号を基に生成される。

そこで、観察画像の精度を確保するために、例えば、特許文献１には、観察画像の画素サイズよりも細かい間隔で観察物から放出される電子の検出信号をサンプリングし、このサンプリングした電子の検出信号を基に画素サイズを大きくした観察画像を生成し、観察画像の画質の向上をはかる技術が記載されている。また、特許文献２には、上述した電子ビームのスキャンを行うためのディジタル方式のスキャン回路で生成される偏向信号にグランドの電位の変化に起因したノイズが重畳するのを防止して、観察画像の解像度低下を防ぐ技術が記載されている。

ところで、観察画像の精度を確保するためには、このような技術もさることながら、その前提として、観察画像上での画素それぞれが示す観察物上の対象部分の大きさが均一であることが必要である。そして、この均一性は、一定の偏向速度で電子ビームをスキャンすることによって、電子ビームが一定時間に進む観察物上での移動距離を観察物上全てで同一とした上で、所定時間間隔で画素を取得することによって実現できる。このように、観察画像の精度は、電子ビームのスキャンする偏向信号の精度にまず依存する。そして、観察画像上での１画素に対応する観察物上の対象部分の大きさは、次のようにして求めることができる。

ここでは、観察画像上のｎ番目の画素として取得される観察物上の対象部分の大きさを、観察物上でのＸ軸方向，Ｙ軸方向それぞれの長さｌ_Ｘ，ｌ_Ｙで表す。この場合、電子ビームのＸ軸方向，Ｙ軸方向それぞれの偏向速度をｖ_Ｘ，ｖ_Ｙ、観察画像上のｎ番目の画素に対応した観察物上の対象部分を電子ビームでスキャンした時の時間（時刻）をｔ_Ｘｎ，ｔ_Ｙｎ、観察画像上のＸ軸方向，Ｙ軸方向それぞれに一つ手前の画素に対応した観察物上の対象部分を電子ビームでスキャンした時のそれぞれ時間（時刻）をｔ_{Ｘ（ｎ−１）}，ｔ_{Ｙ(ｎ−１)}とすると、Ｘ軸方向長さｌ_Ｘ，Ｙ軸方向長さｌ_Ｙは、式（１），式（２）によって表すことができる。すなわち、観察画像のｎ番目の画素として取得される観察物上の対象部分に係り、そのＸ軸方向長さｌ_Ｘは、偏向速度ｖ_Ｘを時間ｔ_Ｘｎから時間ｔ_{Ｘ(ｎ−１)}を差し引いた時間に乗算した結果で、そのＹ軸方向長さｌ_Ｙは、偏向速度ｖ_Ｙを時間ｔ_Ｙｎから時間ｔ_{Ｙ(ｎ−１)} を差し引いた時間に乗算した結果で表すことができる。

そのため、走査型電子顕微鏡では、偏向信号の大きさは、電子ビームの偏向速度ｖ_ｘ，ｖ_ｙを一定にするため、時間に対する一次関数で制御している。この結果、この時間に対する一次関数からなる偏向信号が歪んだ場合には、その歪みにより電子ビームの偏向速度ｖ_ｘ，ｖ_ｙが時間（時刻）によって増減変化することになる。具体的には、偏向信号の歪みより、偏向速度ｖ_ｘ，ｖ_ｙがその一定値に対して大きくなると、観察画像上で１つの画素で表される観察物上の対象部分についてのＸ軸方向、Ｙ軸方向の長さｌ_ｘ、ｌ_ｙは長くなり、観察画像上ではこの観察物上の対象部分が縮小されて取得されることになる。これに対し、偏向速度ｖ_ｘ，ｖ_ｙが一定値に対して小さくなると、観察画像上で１つの画素で表される観察物上の対象部分についてのＸ軸方向、Ｙ軸方向の長さｌ_ｘ、ｌ_ｙは短くなり、観察画像上ではこの観察物上の対象部分が拡大されて取得されることになる。

特開２００６−１３９９６５号公報 特開平９−３２６３４０号公報

しかしながら、取得した観察画像の表示を眺めても、偏向信号の歪みによって、観察物上における観察視野内のある対象部分が別の対象部分に対して縮小され、又は拡大されている観察画像であるか否かを、視認判断することは困難である。また、特許文献２に記載の技術は、生成した偏向信号に外部ノイズが重畳するのを防止するものであって、生成した時間に対する一次関数としての偏向信号自体に歪みが生じている場合には、特許文献１に記載の技術と同様に、何ら対応することができない。

そこで、従来では、走査型電子顕微鏡により取得される観察画像の精度は、定期的に装置のメンテナンスを行うことで、電子ビームのスキャンにより取得される観察画像の精度を保障してきた。例えば、メンテナンス時に、寸法及び形状が既知の基準試料を用い、その観察結果（例えば、間隔が均等のライン・アンド・パターンの歪み、等）に基づいて、前述した偏向信号の歪みを含む不具合を確認し、その対策をはかることによって保障してきた。特に、走査型電子顕微鏡を測長で利用する際には、数百nm幅のパターン幅を測定するため、観察画像の精度は重要視される。

本発明は、上記問題点を鑑みなされたものであって、本来、一定の偏向速度からなる偏向信号に歪みが生じても、その取得された観察画像の精度を保障する走査型電子顕微鏡を提供することを目的とする。

本発明は、上記した問題点を解決するために、電子ビームの偏向制御を行う偏向信号を、画像切出部より偏向画像として取得し、画像出力することを特徴とする。

そのために、本発明に係る走査型電子顕微鏡は、電子ビームを偏向制御する偏向制御信号、及び当該電子ビームが照射される試料上での観察画像の取得位置を示す画像切出信号を生成するスキャン制御部と、スキャン制御部から供給される偏向制御信号を基に、電子ビームの照射位置を移動させる偏向信号を生成する偏向制御部と、偏向制御部により生成される偏向信号を取得し、当該取得した偏向信号を当該偏向信号の出力の大きさに対応した輝度情報に変換し、スキャン制御部により生成される画像切出信号を基に当該輝度情報に基づく偏向画像を切り出す画像切出部とを備えていることを特徴とする。

また、本発明に係る走査型電子顕微鏡では、画像切出部は、観察画像の取得と同時に、偏向画像を切り出して取得することを特徴とする。

また、本発明に係る走査型電子顕微鏡では、この切り出した偏向画像の輝度情報の傾きに基づいて、観察画像の１画素に対応する観察物上の対象部分の大きさを補正する観察画像切出部を備えていることを特徴とする。

また、本発明に係る走査型電子顕微鏡では、スキャン制御部から偏向制御部に供給する偏向制御信号と、偏向制御部によって当該偏向制御信号を基に生成される偏向信号とにより、偏向制御部の偏向信号に基づく電子ビームの偏向速度が一定になるようにスキャン制御部から偏向制御部に供給する偏向制御信号を補正する補正制御部を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、偏向信号を信号出力の大きさに対応した輝度情報に変換し、この輝度情報に基づく偏向画像を切り出して取得することで、観察画像からは視覚判断することが困難な、観察画像上で偏向信号の歪みに基づいた観察物上の対象部分の拡大や縮小が生じていることを、偏向画像から容易に感得することができる。

また、本発明によれば、偏向画像の取得は、観察画像の取得と同時に行うことができ、観察画像と１対１に対応する偏向画像を取得することができるので、観察画像毎にその精度保障をダイナミックにはかることができるとともに、そのエビデンスとしても利用することができる。

また、本発明によれば、切り出した偏向画像の輝度情報の傾きに基づいて、観察画像の１画素に対応する観察物上の対象部分の大きさを補正することや、偏向制御部の偏向信号に基づく電子ビームの偏向速度が一定になるようにスキャン制御部から偏向制御部に供給する偏向制御信号を補正することにより、スキャンにより観察画像の取得を行う都度、観察画像自体の精度を向上させ、保障することができる。

本発明の一実施の形態に係る走査型電子顕微鏡の概略構成図である。 取得されたＸ軸方向偏向画像と、そのＸ軸方向偏向画像の基になった偏向器を作動するＸ軸方向偏向信号と、観察画像と、の関係例を示した図である。 取得されたＹ軸方向偏向画像と、そのＹ軸方向偏向画像の基になった偏向器を作動するＹ軸方向偏向信号と、観察画像と、の関係例を示した図である。 走査型電子顕微鏡の第１の実施例に係る要部の機能構成図である。 走査型電子顕微鏡の第２の実施例に係る要部の機能構成図である。 本発明の別の実施の形態に係る走査型電子顕微鏡の概略構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る走査型電子顕微鏡の概略構成図である。
図１において、走査型電子顕微鏡１０は、鏡体１１Ａと試料室１１Ｂとからなる本体１１を備えている。鏡体１１Ａ内に設けられた電子銃１２から発せられた電子線（電子ビーム）１３は、同じく鏡体１１Ａ内に設けられた図示せぬ電子レンズによって収束されるとともに偏向器１４によって２次元偏向され、試料室１１Ｂ内に配置された試料２０に照射される。偏向器１４は、偏向制御部１５で生成される偏向信号に応じて電子線１３を２次元偏向し、試料２０の表面上における電子線１３の照射位置をＸ軸方向，Ｙ軸方向に移動させる。偏向制御部１５は、スキャン制御部１６から供給される偏向制御信号ｓ１に基づいて、試料２０の表面上の電子線１３の照射位置をＸ軸方向，Ｙ軸方向に２次元走査（ラスタースキャン）するための偏向信号（Ｘ軸方向偏向信号，Ｙ軸方向偏向信号）を生成する。偏向制御部１５は、この生成した偏向信号（Ｘ軸方向偏向信号，Ｙ軸方向偏向信号）を偏向器１４に供給して偏向器１４を作動する。スキャン制御部１６は、取得する画像サイズ等に合わせ、電子線１３の照射位置をＸ軸方向座標データ及びＹ軸方向座標データで指示するスキャン座標情報を生成し、この生成したスキャン座標情報に基づいた偏向制御信号ｓ１として偏向制御部１５及び画像切出部１９に供給する。また、スキャン制御部１６は、画像切出部１９による画像の生成を制御する画像切出信号ｓ２を生成し、画像切出部１９に供給する。

一方、電子線１３の照射によって、試料２０の表面から発生する二次電子又は反射電子等の放出電子１７は、電子検出器１８によって捕獲され、図示せぬシンチレータにより光信号に変換された後、さらに、図示せぬ光電子倍増管により電気信号に変換され、検出出力信号ｓ３として画像切出部１９に供給される。

画像切出部１９は、電子検出器１８から供給される検出出力信号ｓ３をＡ／Ｄ変換（アナログ／ディジタル）してディジタル化した上で、この検出出力信号ｓ３を基に、試料２０の観察画像を取得する。

さらに、本実施の形態では、偏向制御部１５によって生成された、偏向器１４を作動する偏向信号も、画像切出部１９にＸ軸方向偏向信号ｓ４，Ｙ軸方向偏向信号ｓ５として供給される構成になっている。そして、画像切出部１９は、この偏向信号ｓ４，ｓ５を基に、偏向画像も取得するようになっている。偏向画像は、例えば、観察画像を取得するための、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４，Ｙ軸方向偏向信号ｓ５それぞれに対応したＸ軸方向偏向画像，Ｙ軸方向偏向画像から構成される。Ｘ軸方向偏向画像，Ｙ軸方向偏向画像では、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４，Ｙ軸方向偏向信号ｓ５それぞれのディジタル化した電圧値若しくは電流値が、画素毎の輝度情報として取得される。Ｘ軸方向偏向画像，Ｙ軸方向偏向画像は、１ライン毎（一走査毎）のＸ軸方向偏向信号，Ｙ軸方向偏向信号を、観察画像を取得するためのそれぞれ所定ライン数分（走査回数分）だけ集めて、画像化して表したものである。

ここで、偏向画像は、偏向信号ｓ４，ｓ５の電圧値若しくは電流値がその輝度情報として取得されるため、取得された偏向画像は、
偏向画像の輝度情報を、ｆ_Ｘ（ｔ），ｆ_Ｙ（ｔ）、
偏向画像のスキャン方向に対応した輝度の傾きをａ_Ｘ，ａ_Ｙ、
１ライン毎（一走査毎）のスキャン時間をｔ、
スキャン時間が０の時の輝度情報をｂ_Ｘ，ｂ_Ｙ
とすると、Ｘ軸方向偏向画像，Ｙ軸方向偏向画像それぞれの画素の輝度ｆ_Ｘ（ｔ），ｆ_Ｙ（ｔ）は、前述したように、電子線１３のＸ軸方向偏向速度ｖ_Ｘ，Ｙ軸方向偏向速度ｖ_Ｙが本来は１ライン毎の切り出しにおいて一定であるため、式（３），式（４）に示すようにスキャン時間ｔに対する一次関数になる。また、式（５），式（６）は、Ｘ軸方向偏向画像，Ｙ軸方向偏向画像それぞれの画像上の輝度ｆ_Ｘ（ｔ），ｆ_Ｙ（ｔ）の時間変化率で、式（３），式（４）の時間微分である。

ところで、偏向制御部１５によって生成される偏向信号ｓ４，ｓ５の時間に対する傾きの大きさは、電子線１３のＸ軸方向，Ｙ軸方向それぞれの偏向速度ｖ_Ｘ，ｖ_Ｙが本来は１ライン毎の切り出しにおいて一定であるため、１ライン（一走査）で一定になる。しかしながら、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４，Ｙ軸方向偏向信号ｓ５の中の少なくともいずれかが歪んでいて偏向速度ｖ_Ｘ，ｖ_Ｙが１ライン毎の切り出しにおいて一定でない場合は、その偏向信号ｓ４，ｓ５の時間に対する傾きの大きさ“ｄｆ_ｘ（ｔ）／ｄｔ”，“ｄｆ_Ｙ（ｔ）／ｄｔ”は一定にはならない。そのような場合には、偏向画像の輝度情報ｆ_Ｘ（ｔ），ｆ_Ｙ（ｔ）は、式（３），式（４）に示したような一次関数にはならず、その時間微分“ｄｆ_ｘ（ｔ）／ｄｔ”，“ｄｆ_Ｙ（ｔ）／ｄｔ”も、式（５）、式（６）に示したような一定の傾きａ_Ｘ，ａ_Ｙにはならない。これにより、電子線１３の偏向速度ｖ_Ｘ，ｖ_Ｙが時間により変動すると、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向の偏向画像の輝度情報ｆ_Ｘ（ｔ），ｆ_Ｙ（ｔ）の時間変化率“ｄｆ_Ｘ（ｔ）／ｄｔ”，“ｄｆ_Ｙ（ｔ）／ｄｔ”が変化することになり、対応するＸ軸方向，Ｙ軸方向の偏向画像も変化することになる。

前述したように、電子線１３の偏向速度ｖ_Ｘ，ｖ_Ｙが１ライン毎（一走査毎）の切り出しにおいて時間により変動すると、観察画像上で１画素として取得される観察物上の対象部分のＸ軸方向，Ｙ軸方向それぞれの長さｌ_Ｘ，ｌ_Ｙが、同一画像内の画素相互で異なってくる。この場合、偏向信号ｓ４，ｓ５の時間に対する傾き“ｄｆ_Ｘ（ｔ）／ｄｔ”，“ｄｆ_Ｙ（ｔ）／ｄｔ”が本来の取得する画像サイズ等に合わせた一定の傾きａ_Ｘ，ａ_Ｙに対して大きい程、観察画像上で１画素として取得される観察物上の対象部分の長さｌ_Ｘ，ｌ_Ｙは大きくなり、取得した観察画像上ではその該当する観察物上の対象部分が縮小されたように取得される。反対に、偏向信号の時間に対する傾き“ｄｆ_Ｘ（ｔ）／ｄｔ”，“ｄｆ_Ｙ（ｔ）／ｄｔ”が本来の取得する画像サイズ等に合わせた一定の傾きａ_Ｘ，ａ_Ｙに対して小さい程、観察画像上で１画素として取得される観察物上の対象部分の長さｌ_Ｘ，ｌ_Ｙは小さくなり、取得した観察画像上ではその該当する観察物上の対象部分が拡大されたように取得される。

画像切出部１９では、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４の輝度ｆ_ｘ（ｔ）と、Ｙ軸方向偏向信号ｓ５の輝度ｆ_Ｙ（ｔ）と、検出器出力信号ｓ３の輝度とは、いずれも時間をパラメータとした１次元の連続信号として取得されるため、スキャン制御部１６からの画像切出信号ｓ２を用いて、Ｘ軸方向並びにＹ軸方向それぞれの１ラインの切り出しと、Ｘ軸方向及びＹ軸方向それぞれ切り出した各ラインから構成される観察画像，偏向画像（Ｘ軸方向偏向画像及びＹ軸方向偏向画像）のそれぞれ生成を行う。なお、本実施の形態では、各画像間で関連性を持たせるため、同一の画像切出信号ｓ２で各画像を生成できるように、画像切出部１９は、入力部を複数搭載している構成になっている。

次に、Ｘ軸方向の偏向信号ｓ４と、この偏向信号ｓ４を基に取得された偏向画像と、検出器の出力信号より取得された観察画像の精度との関連について、図２を参照して説明する。

図２は、
Ａ；Ｘ軸方向の電子線１３の偏向速度ｖ_Ｘが１ラインの切り出しにおいて時間により変動せず、偏向速度ｖ_ｘが本来の取得する画像サイズ等に合わせた一定の傾きａ_Ｘになっている場合、
Ｂ；Ｘ軸方向の電子線１３の偏向速度ｖ_Ｘが１ラインの切り出しにおいて時間により変動し、偏向速度ｖ_ｘが本来の取得する画像サイズ等に合わせた一定の傾きａ_Ｘに対して小さくなるように歪んでいる場合、
Ｃ；Ｘ軸方向の電子線１３の偏向速度ｖ_Ｘが１ラインの切り出しにおいて時間により変動し、偏向速度ｖ_Ｘが本来の取得する画像サイズ等に合わせた一定の傾きａ_Ｘに対して大きくなるように歪んでいる場合、
のそれぞれについて、
ａ；取得されたＸ軸方向偏向画像２１、
ｂ；取得されたＸ軸方向偏向画像２１における、Ｘ軸方向へのある１ラインの切り出し、換言すれば、Ｙ軸方向の同一位置の画素に関してのＸ軸方向の偏向で、偏向器１４を作動する基になったＸ軸方向偏向信号ｓ４の該当する１ラインのプロフィル、
ｃ；Ｘ軸方向偏向信号ｓ４の該当する１ラインのプロフィルに対応して取得された、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４の該当する１ライン分の観察画像２２、
との関係例を示した図である。

図２において、Ｘ軸方向偏向画像２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、上述したＡ〜Ｃそれぞれのケースにおいて、画像切出部１９によって取得されたＸ軸方向の偏向画像である。この場合、Ｘ軸方向偏向画像２１Ａでは、図中に破線で示した、Ｘ軸方向へのある１ラインの切出部分は、その切出部分全域にわたって画像輝度の階調変化が一様（一定）になっている。

一方、Ｘ軸方向偏向画像２１Ｂでは、図中に破線で示した、Ｘ軸方向へのある１ラインの切出部分は、その切出部分全域にわたって画像輝度の階調変化が一様になっておらず、切出方向（Ｘ軸方向）の前側部分よりも、切出方向の後側部分の方が画像輝度の階調変化が大きくなっている。そのため、偏向画像２１の表示画面上では、Ｘ軸方向偏向画像２１Ａに比して、Ｘ軸方向偏向画像２１Ｂは、濃淡階調の濃い部分が多く現れる。同様に、Ｘ軸方向偏向画像２１Ｃでは、図中に破線で示した、Ｘ軸方向へのある１ラインの切出部分も、その切出部分全域にわたって画像輝度の階調変化が一様になっておらず、切出方向（Ｘ軸方向）の後側部分よりも、切出方向の前側部分の方が画像輝度の階調変化が大きくなっている。そのため、偏向画像２１の表示画面上では、Ｘ軸方向偏向画像２１Ａに比して、Ｘ軸方向偏向画像２１Ｃは、濃淡階調の濃い部分が少なく現れる。

また、図２において、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４Ａ，ｓ４Ｂ，ｓ４Ｃは、偏向画像２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃそれぞれにおいて破線で示した、Ｘ軸方向へのある１ラインについてのＸ軸方向偏向信号ｓ４の１ラインプロファイルを示したものである。

この場合、Ｘ軸方向偏向画像２１Ａにおいて破線で示した、Ｘ軸方向へのある１ラインについてのＸ軸方向偏向信号ｓ４Ａの１ラインプロファイルでは、式（３）の時間微分式で示したＸ軸方向偏向信号ｓ４Ａの時間ｔに対する傾き“ｄｆ_Ｘ（ｔ）／ｄｔ”が、その切出部分全域にわたって、式（５）で示すように一定の傾きａ_Ｘになっている。

一方、Ｘ軸方向偏向画像２１Ｂにおいて破線で示した、Ｘ軸方向へのある１ラインについてのＸ軸方向偏向信号ｓ４Ｂの１ラインプロファイルでは、式（３）の時間微分式で示したＸ軸方向偏向信号ｓ４Ｂの時間ｔに対する傾き“ｄｆ_Ｘ（ｔ）／ｄｔ”が、その切出部分全域にわたって、式（５）で示すように一定の傾きａ_Ｘになっておらず、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４Ａに比して、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４Ｂは、その途中部分の偏向信号ｆ_Ｘの大きさが小さくなり、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４Ａの下方側に弓なりに突出湾曲した出力となって歪んでいる。同様に、Ｘ軸方向偏向画像２１Ｃにおいて破線で示した、Ｘ軸方向へのある１ラインについてのＸ軸方向偏向信号ｓ４Ｃの１ラインプロファイルでは、式（３）の時間微分式で示したＸ軸方向偏向信号ｓ４Ｃの時間ｔに対する傾き“ｄｆ_Ｘ（ｔ）／ｄｔ”が、その切出部分全域にわたって、式（５）で示すように一定の傾きａ_Ｘになっておらず、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４Ａに比して、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４Ｃは、その途中部分の偏向信号ｆ_Ｘの大きさが大きくなり、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４Ａの上方側に弓なりに突出湾曲した出力となって歪んでいる。

さらに、図２において、観察画像２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、偏向画像２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃそれぞれにおいて破線で示した、Ｘ軸方向へのある１ラインプロファイルにより取得される観察画像の状況を示したものである。

この場合、Ｘ軸方向偏向画像２１Ａにおいて破線で示した、Ｘ軸方向へのある１ラインプロファイルにより取得される観察画像２２Ａでは、そのＸ軸方向偏向信号ｓ４Ａの１ラインプロファイルの時間ｔに対する傾き“ｄｆ_Ｘ（ｔ）／ｄｔ”がその切出部分全域にわたって一定の傾きａ_Ｘになっているので、各画素に対応する観察物上の対象部分の長さｌ_Ｘが均一になっている。そのため、観察視野範囲内の観察物上の対象部分は、その形状が観察画像２２Ａで歪むこと無く、精度の良い観察画像を取得することができる。

一方、Ｘ軸方向偏向画像２１Ｂにおいて破線で示した、Ｘ軸方向へのある１ラインプロファイルにより取得される観察画像２２Ｂでは、そのＸ軸方向偏向信号ｓ４の１ラインプロファイルの時間ｔに対する傾き“ｄｆ_Ｘ（ｔ）／ｄｔ”がその切出部分全域にわたって一定の傾きａ_Ｘになっておらず、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４Ａに比して、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４Ｂは、その途中部分の偏向信号ｆ_Ｘの大きさが小さくなり、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４Ａの下方側に弓なりに突出湾曲した出力となって歪んでいる。そのため、観察視野範囲内の観察物上の対象部分は、Ｘ軸方向偏向画像２１Ｂの画像輝度の階調変化が小さな切出方向の前側部分の画素部分では、その１画素として取得される観察物上の対象部分の長さｌ_Ｘが小さくなり、取得した観察画像上ではその該当する観察物上の対象部分が拡大されたように取得されるのに対し、Ｘ軸方向偏向画像２１Ｂの画像輝度の階調変化が大きな切出方向の後側部分の画素部分では、その１画素として取得される観察物上の対象部分の長さｌ_Ｘが大きくなり、取得した観察画像上ではその該当する観察物上の対象部分が縮小されたように取得される。同様に、Ｘ軸方向偏向画像２１Ｃにおいて破線で示した、Ｘ軸方向へのある１ラインプロファイルにより取得される観察画像２２Ｃでは、そのＸ軸方向偏向信号ｓ４の１ラインプロファイルの時間ｔに対する傾き“ｄｆ_Ｘ（ｔ）／ｄｔ”がその切出部分全域にわたって一定の傾きａ_Ｘになっておらず、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４Ａに比して、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４Ｃは、その途中部分の偏向信号ｆ_Ｘの大きさが大きくなり、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４Ａの上方側に弓なりに突出湾曲した出力となって歪んでいる。そのため、観察視野範囲内の観察物上の対象部分は、Ｘ軸方向偏向画像２１Ｃの画像輝度の階調変化が大きな切出方向の前側部分の画素部分では、その１画素として取得される観察物上の対象部分の長さｌ_Ｘが大きくなり、取得した観察画像上ではその該当する観察物上の対象部分が縮小されたように取得されるのに対し、Ｘ軸方向偏向画像２１Ｃの画像輝度の階調変化が小さな切出方向の後側部分の画素部分では、その１画素として取得される観察物上の対象部分の長さｌ_Ｘが小さくなり、取得した観察画像上ではその該当する観察物上の対象部分が拡大されたように取得される。

したがって、実施の形態に係る走査型電子顕微鏡１０によれば、図２に示したＸ軸方向偏向信号ｓ４を基準としてのＸ軸方向偏向信号ｓ４Ａと比較すれば、又は、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４のディジタル化した電圧値若しくは電流値が画素毎の輝度情報として取得されるＸ軸方向偏向画像２１を基準としてのＸ軸方向偏向画像２１Ａと比較すれば、観察画像からは視覚判断することが困難な、観察画像上で偏向信号の歪みに基づいた観察物上の対象部分の拡大や縮小が生じていることを、容易に感得することができる。

図３は、
Ａ；Ｙ軸方向の電子線１３の偏向速度ｖ_Ｙが１ラインの切り出しにおいて時間により変動せず、偏向速度ｖ_Ｙが本来の取得する画像サイズ等に合わせた一定の傾きａ_Ｙになっている場合、
Ｂ；Ｙ軸方向の電子線１３の偏向速度ｖ_Ｙが１ラインの切り出しにおいて時間により変動し、偏向速度ｖ_Ｙが本来の取得する画像サイズ等に合わせた一定の傾きａ_Ｙに対して小さくなるように歪んでいる場合、
Ｃ；Ｙ軸方向の電子線１３の偏向速度ｖ_Ｙが１ラインの切り出しにおいて時間により変動し、偏向速度ｖ_Ｙが本来の取得する画像サイズ等に合わせた一定の傾きａ_Ｙに対して大きくなるように歪んでいる場合、
のそれぞれについて、
ａ；取得されたＹ軸方向偏向画像２３、
ｂ；取得されたＹ軸方向偏向画像２３における、Ｙ軸方向へのある１ラインの切り出し、換言すれば、Ｘ軸方向のある１ライン分の画素に関してのＹ軸方向の偏向で、偏向器１４を作動する基になったＹ軸方向偏向信号ｓ５の該当する１ラインのプロフィル、
ｃ；Ｙ軸方向偏向信号ｓ５の該当する１ラインのプロフィルに対応して取得された、Ｙ軸方向偏向信号ｓ５の該当する１ライン分の観察画像２４、
との関係例を示した図である。

図３において、Ｙ軸方向偏向画像２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃは、上述したＡ〜Ｃそれぞれのケースにおいて、画像切出部１９によって取得されたＹ軸方向の偏向画像である。この場合、Ｙ軸方向偏向画像２３Ａでは、図中に破線で示した、Ｙ軸方向へのある１ラインの切出部分は、その切出部分全域にわたって画像輝度の階調変化が一様（一定）になっている。

一方、Ｙ軸方向偏向画像２３Ｂでは、図中に破線で示した、Ｙ軸方向へのある１ラインの切出部分は、その切出部分全域にわたって画像輝度の階調変化が一様になっておらず、切出方向（Ｙ軸方向）の前側部分よりも、切出方向の後側部分の方が画像輝度の階調変化が大きくなっている。そのため、偏向画像２３の表示画面上では、Ｙ軸方向偏向画像２３Ａに比して、Ｙ軸方向偏向画像２３Ｂは、濃淡階調の濃い部分が多く現れる。同様に、Ｙ軸方向偏向画像２３Ｃでは、図中に破線で示した、Ｙ軸方向へのある１ラインの切出部分も、その切出部分全域にわたって画像輝度の階調変化が一様になっておらず、切出方向（Ｙ軸方向）の後側部分よりも、切出方向の前側部分の方が画像輝度の階調変化が大きくなっている。そのため、偏向画像２３の表示画面上では、Ｙ軸方向偏向画像２３Ａに比して、Ｙ軸方向偏向画像２３Ｃは、濃淡階調の濃い部分が少なく現れる。

また、図３において、Ｙ軸方向偏向信号ｓ５Ａ，ｓ５Ｂ，ｓ５Ｃは、偏向画像２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃそれぞれにおいて破線で示した、Ｙ軸方向へのある１ラインについてのＹ軸方向偏向信号ｓ５の１ラインプロファイルを示したものである。

この場合、Ｙ軸方向偏向画像２３Ａにおいて破線で示した、Ｙ軸方向へのある１ラインについてのＹ軸方向偏向信号ｓ５Ａの１ラインプロファイルでは、式（４）の時間微分式で示したＹ軸方向偏向信号ｓ５Ａの時間ｔに対する傾き“ｄｆ_Ｙ（ｔ）／ｄｔ”が、その切出部分全域にわたって、式（６）で示すように一定の傾きａ_Ｙになっている。

一方、Ｙ軸方向偏向画像２３Ｂにおいて破線で示した、Ｙ軸方向へのある１ラインについてのＹ軸方向偏向信号ｓ５Ｂの１ラインプロファイルでは、式（４）の時間微分式で示したＹ軸方向偏向信号ｓ５Ｂの時間ｔに対する傾き“ｄｆ_Ｙ（ｔ）／ｄｔ”が、その切出部分全域にわたって、式（６）で示すように一定の傾きａ_Ｙになっておらず、Ｙ軸方向偏向信号ｓ５Ａに比して、Ｙ軸方向偏向信号ｓ５Ｂは、その途中部分の偏向信号ｆ_Ｙの大きさが小さくなり、Ｙ軸方向偏向信号ｓ５Ａの下方側に弓なりに突出湾曲した出力となって歪んでいる。同様に、Ｙ軸方向偏向画像２３Ｃにおいて破線で示した、Ｙ軸方向へのある１ラインについてのＹ軸方向偏向信号ｓ５Ｃの１ラインプロファイルでは、式（４）の時間微分式で示したＹ軸方向偏向信号ｓ５Ｃの時間ｔに対する傾き“ｄｆ_Ｙ（ｔ）／ｄｔ”が、その切出部分全域にわたって、式（６）で示すように一定の傾きａ_Ｙになっておらず、Ｙ軸方向偏向信号ｓ５Ａに比して、Ｙ軸方向偏向信号ｓ５Ｃは、その途中部分の偏向信号ｆ_Ｙの大きさが大きくなり、Ｙ軸方向偏向信号ｓ５Ａの上方側に弓なりに突出湾曲した出力となって歪んでいる。

さらに、図３において、観察画像２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃは、偏向画像２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃそれぞれにおいて破線で示した、Ｙ軸方向へのある１ラインプロファイルにより取得される観察画像の状況を示したものである。

この場合、Ｙ軸方向偏向画像２３Ａにおいて破線で示した、Ｙ軸方向へのある１ラインプロファイルにより取得される観察画像２４Ａでは、そのＹ軸方向偏向信号ｓ５Ａの１ラインプロファイルの時間ｔに対する傾き“ｄｆ_Ｙ（ｔ）／ｄｔ”がその切出部分全域にわたって一定の傾きａ_Ｙになっているので、各画素に対応する観察物上の対象部分の長さｌ_Ｙが均一になっている。そのため、観察視野範囲内の観察物上の対象部分は、その形状が観察画像２４Ａで歪むこと無く、精度の良い観察画像を取得することができる。

一方、Ｙ軸方向偏向画像２３Ｂにおいて破線で示した、Ｙ軸方向へのある１ラインプロファイルにより取得される観察画像２４Ｂでは、そのＹ軸方向偏向信号ｓ５の１ラインプロファイルの時間ｔに対する傾き“ｄｆ_Ｙ（ｔ）／ｄｔ”がその切出部分全域にわたって一定の傾きａ_Ｙになっておらず、Ｙ軸方向偏向信号ｓ５Ａに比して、Ｙ軸方向偏向信号ｓ５Ｂは、その途中部分の偏向信号ｆ_Ｙの大きさが小さくなり、Ｙ軸方向偏向信号ｓ５Ａの下方側に弓なりに突出湾曲した出力となって歪んでいる。そのため、観察視野範囲内の観察物上の対象部分は、Ｙ軸方向偏向画像２３Ｂの画像輝度の階調変化が小さな切出方向の前側部分の画素部分では、その１画素として取得される観察物上の対象部分の長さｌ_Ｙが小さくなり、取得した観察画像上ではその該当する観察物上の対象部分が拡大されたように取得されるのに対し、Ｙ軸方向偏向画像２３Ｂの画像輝度の階調変化が大きな切出方向の後側部分の画素部分では、その１画素として取得される観察物上の対象部分の長さｌ_Ｙが大きくなり、取得した観察画像上ではその該当する観察物上の対象部分が縮小されたように取得される。同様に、Ｙ軸方向偏向画像２３Ｃにおいて破線で示した、Ｙ軸方向へのある１ラインプロファイルにより取得される観察画像２４Ｃでは、そのＹ軸方向偏向信号ｓ５の１ラインプロファイルの時間ｔに対する傾き“ｄｆ_Ｙ（ｔ）／ｄｔ”がその切出部分全域にわたって一定の傾きａ_Ｙになっておらず、Ｙ軸方向偏向信号ｓ５Ａに比して、Ｙ軸方向偏向信号ｓ５Ｃは、その途中部分の偏向信号ｆ_Ｙの大きさが大きくなり、Ｙ軸方向偏向信号ｓ５Ａの上方側に弓なりに突出湾曲した出力となって歪んでいる。そのため、観察視野範囲内の観察物上の対象部分は、Ｙ軸方向偏向画像２３Ｃの画像輝度の階調変化が大きな切出方向の前側部分の画素部分では、その１画素として取得される観察物上の対象部分の長さｌ_Ｙが大きくなり、取得した観察画像上ではその該当する観察物上の対象部分が縮小されたように取得されるのに対し、Ｙ軸方向偏向画像２３Ｃの画像輝度の階調変化が小さな切出方向の後側部分の画素部分では、その１画素として取得される観察物上の対象部分の長さｌ_Ｙ，が小さくなり、取得した観察画像上ではその該当する観察物上の対象部分が拡大されたように取得される。

したがって、本実施の形態に係る走査型電子顕微鏡によれば、図３に示したＹ軸方向偏向信号ｓ５を基準としてのＹ軸方向偏向信号ｓ５Ａと比較すれば、又は、Ｙ軸方向偏向信号ｓ５のディジタル化した電圧値若しくは電流値が画素毎の輝度情報として取得されるＹ軸方向偏向画像２３を基準としてのＹ軸方向偏向画像２３Ａと比較すれば、観察画像からは視覚判断することが困難な画像上の歪みを感得することができる。

なお、本実施の形態では、観察画像のＸ軸方向又はＹ軸方向に関しての画像上の歪みを個別に容易に判別できるように、Ｘ軸方向偏向画像２１及びＹ軸方向偏向画像２３それぞれを取得するようにしたが、Ｘ軸方向偏向画像２１及びＹ軸方向偏向画像２３を１つの偏向画像で表すことも可能である。

そして、上述した偏向画像の取得は、観察画像の取得と同時に行うことができ、観察画像と１対１に対応する偏向画像を取得することができるので、観察画像と一緒にユーザインターフェース画面上に表示出力することや、観察画像と対応づけて偏向画像の保存をはかることで、観察画像毎にその精度保障をダイナミックにはかることができるとともに、そのエビデンスとしても利用することができる。

さらに、本実施の形態の走査型電子顕微鏡１０では、偏向制御部１５によって生成された偏向器１４を作動する偏向信号（Ｘ軸方向偏向信号ｓ４，Ｙ軸方向偏向信号ｓ５）や、この偏向信号ｓ４，ｓ５を基に取得した偏向画像（Ｘ軸方向偏向画像２１，Ｙ軸方向偏向画像２３）を基に、偏向信号（Ｘ軸方向偏向信号ｓ４，Ｙ軸方向偏向信号ｓ５）に歪みが生じても、観察視野範囲内の各画素に対応する観察物上の対象部分の長さｌ_Ｘ，ｌ_Ｙが均一な、精度の良い観察画像を取得できる構成を備えている。次に、その実施例について説明する。

＜実施例１＞
本実施例では、偏向画像上のＸ軸方向の輝度ｆ_Ｘ（ｔ）の傾き“ｄｆ_Ｘ（ｔ）／ｄｔ”，Ｙ軸方向の輝度ｆ_Ｙ（ｔ）の傾き“ｄｆ_Ｙ（ｔ）／ｄｔ”が一定にならない場合、この偏向画像上の輝度ｆ_Ｘ（ｔ），ｆ_Ｙ（ｔ）の傾き“ｄｆ_Ｘ（ｔ）／ｄｔ”，“ｄｆ_Ｙ（ｔ）／ｄｔ”を用いて、観察画像において１画素で表される観察物上の対象部分のＸ軸方向長さｌ_Ｘ，Ｙ軸方向長さｌ_Ｙを補正することによって、観察画像の各画素に対応する観察物上の対象部分の長さｌ_Ｘ，ｌ_Ｙが均一になるように補正する。

そのために、本実施例では、図１で示したように、画像切出部１９には、スキャン制御部１６から偏向制御部１５に出力される偏向制御信号ｓ１が供給されるとともに、偏向制御部１５からは偏向器１４を作動する偏向信号ｓ４，ｓ５が供給される構成になっている。そして、画像切出部１９は、偏向制御信号ｓ１の傾きと、偏向画像の輝度ｆ_Ｘ（ｔ），ｆ_Ｙ（ｔ）の傾き“ｄｆ_Ｘ（ｔ）／ｄｔ”，“ｄｆ_Ｙ（ｔ）／ｄｔ”を基に、観察画像の１画素当たりに対応する観察物上の対象部分の長さｌ_Ｘ，ｌ_Ｙを補正する。この場合、観察画像の１画素当たりに対応する観察物上のＸ軸方向長さｌ_Ｘを補正する場合も、観察画像の１画素当たりに対応する観察物上のＹ軸方向長さｌ_Ｙを補正する場合も、その補正方法は同様であるので、ここでは、観察画像の１画素当たりに対応する観察物上のＸ軸方向長さｌ_Ｘを補正する場合についてのみ説明する。

ここで、偏向制御信号ｓ１は、スキャン座標情報に基づいて電子線１３の偏向制御を行う偏向信号ｓ４，ｓ５の期待値であるため、その時間（時刻）に対する傾きは一定である。そこで、この偏向制御信号ｓ１の時間（時刻）に対するＸ軸方向傾きをｇ_Ｘとする。また、輝度ｆ_Ｘ（ｔ）の傾きが一定では無いＸ軸方向偏向画像２１の、ｎ番目の画素を取得した時の輝度ｆ_Ｘ（ｔ）の傾きをａ_Ｘｎとし、この時に取得された観察画像の１画素に対する観察物上の対象部分のＸ軸方向長さをｌ_Ｘｎとする。

スキャン制御部１６から偏向制御信号ｓ１の供給を受けた偏向制御部１５が、偏向制御信号ｓ１のＸ軸方向傾きｇ_Ｘのように傾きが一定の偏向信号ｓ４で電子線１３の偏向制御を行えば、Ｘ軸方向の偏向速度ｖ_Ｘは一定となるため、観察画像の１画素当たりが取得する観察物のＸ軸方向長さｌ_Ｘｎは、式（１）の長さｌ_Ｘになる。

これに対し、傾きａ_Ｘｎで偏向制御を行った時のＸ軸方向の偏向速度ｖ_Ｘｎとすると、観察画像の１画素当たりが取得する観察物のＸ軸方向長さｌ_Ｘｎは、式（７）になる。

ここで、式（１）に示した観察画像の１画素当たりが取得する観察物のＸ軸方向長さｌ_Ｘは、偏向速度ｖ_Ｘは一定で観察物に対する１画素当たりの長さをそのまま取得しているので、観察画像の１画素当たりが取得する本来の観察物のＸ軸方向長さである。これに対し、式（７）に示した観察画像の１画素当たりが取得する観察物のＸ軸方向長さｌ_Ｘｎは、この観察画像の１画素当たりが取得する本来の観察物のＸ軸方向長さｌ_Ｘを拡大し若しくは縮小して取得していることになる。そして、これら両者ｌ_Ｘｎ，ｌ_Ｘの比を取って、両者ｌ_Ｘｎ，ｌ_Ｘの関係を表すと、式（８）となる。

したがって、本実施例では、偏向画像の輝度ｆ_Ｘ（ｔ）のＸ軸方向傾き“ｄｆ_Ｘ（ｔ）／ｄｔ”が偏向制御信号ｓ１のＸ軸方向傾きｇ_Ｘのように一定にならない場合でも、観察画像の１画素毎に式（８）の補正を加えて表示することで、観察物に対する１画素当たりの長さを均一化することができる。

なお、詳細な説明は省略するが、偏向画像の輝度ｆ_Ｙ（ｔ）のＹ軸方向傾き“ｄｆ_Ｙ（ｔ）／ｄｔ”が偏向制御信号ｓ１のＹ軸方向傾きｇ_Ｙのように一定にならない場合でも、式（９）に示す関係式を、同様にして取得することができる。

図４は、図１に示した走査型電子顕微鏡の本実施例に係る要部の機能構成図である。
本実施例の場合、画像切出部１９には、偏向信号切出部１９-１と検出器出力信号切出部１９-２とが備えられている。

偏向信号切出部１９-１には、スキャン制御部１６から、偏向制御部１５に出力される偏向制御信号ｓ１及び画像の切り出しを指示する画像切出信号ｓ２が供給されるとともに、偏向制御部１５からは偏向器１４を作動するＸ軸方向偏向信号ｓ４，Ｙ軸方向偏向信号ｓ５が供給される構成になっている。

偏向信号切出部１９-１は、画像切出信号ｓ２の指示に基づいて、Ｘ軸方向偏向信号ｓ４，Ｙ軸方向偏向信号ｓ５から、前述したようにして、Ｘ軸方向偏向画像２１，Ｙ軸方向偏向画像２３の生成を行い、それぞれを画像出力する。

さらに、偏向信号切出部１９-１は、式（８），式（９）に示した、観察画像の１画素当たりが取得する本来の観察物のＸ軸方向長さｌ_Ｘ，Ｙ軸方向長さｌ_Ｙと、Ｘ軸方向偏向画像２１，Ｙ軸方向偏向画像２３それぞれのｎ番目の画素に対する観察物上の対象部分のＸ軸方向長さｌ_Ｘｎ，Ｙ軸方向長さｌ_Ｙｎとの関係式から、観察画像での画素それぞれが示す観察物上の対象部分の大きさを均一にするための画素補正値を生成し、これをＸ軸方向画素補正信号ｓ６及びＹ軸方向画素補正信号ｓ７として検出器出力信号切出部１９-２に出力する構成になっている。

一方、検出器出力信号切出部１９-２には、電子検出器１８から検出出力信号ｓ３が供給されるとともに、スキャン制御部１６から画像の切り出しを指示する画像切出信号ｓ２、偏向信号切出部１９-１でＸ軸方向偏向画像２１，Ｙ軸方向偏向画像２３を基に生成されたＸ軸方向画素補正信号ｓ６及びＹ軸方向画素補正信号ｓ７が供給される構成になっている。

検出器出力信号切出部１９-２は、スキャン制御部１６からの画像切出信号ｓ２を基に、電子検出器１８から供給される検出出力信号ｓ３をＡ／Ｄ変換してディジタル化した上で時間をパラメータとした１次元の連続信号として取得し、この時間をパラメータとした１次元の連続信号を、偏向信号切出部１９-１から供給されるＸ軸方向画素補正信号ｓ６及びＹ軸方向画素補正信号ｓ７に基づいて補正を施しながら、１画素として取得される観察物上の対象部分のＸ軸方向，Ｙ軸方向それぞれの長さｌ_Ｘ，ｌ_Ｙの均一化、すなわち１画素当たりの観察物上の対象部分の大きさの均一化をはかった画素毎の輝度情報を生成して、観察画像を取得する。これにより、検出器出力信号切出部１９-２は、画素それぞれが示す観察物上の対象部分の大きさが均一な、歪みが無く精度の確保をはかった観察画像を画像出力できる。

本実施例は、以上、説明したとおりであるが、その具体的構成については、種々の変形例が可能である。

例えば、測長での利用の際には、測定の対象となるパターン幅を含む画素のみを図示せぬ入出力部の操作により任意に指定し、測定対象の画素のみに補正を加えて表示することで、パターン幅測定の精度向上も可能である。

＜実施例２＞
本実施例では、偏向画像上のＸ軸方向の輝度ｆ_Ｘ（ｔ）の傾き“ｄｆ_Ｘ（ｔ）／ｄｔ”，Ｙ軸方向の輝度ｆ_Ｙ（ｔ）の傾き“ｄｆ_Ｙ（ｔ）／ｄｔ”が一定にならない場合、この偏向画像上の輝度ｆ_Ｘ（ｔ），ｆ_Ｙ（ｔ）の傾き“ｄｆ_Ｘ（ｔ）／ｄｔ”，“ｄｆ_Ｙ（ｔ）／ｄｔ”を用いて、スキャン制御部１６が偏向制御部１５に供給する偏向制御信号ｓ１自体を補正することによって、観察画像の各画素に対応する観察物上の対象部分の長さｌ_Ｘ，ｌ_Ｙが均一になるように補正する。

そのために、本実施例では、スキャン制御部１６から偏向制御部１５に供給される偏向制御信号ｓ１と、この偏向制御信号ｓ１を基に偏向制御部１５により生成されるＸ軸方向偏向信号ｓ４，Ｙ軸方向偏向信号ｓ５とを用いて、スキャン制御部１６から画像切出部１９に供給する偏向制御信号ｓ１のフィードバック制御を行う。そのために、本実施例の場合は、図１に図示した走査型電子顕微鏡１０の概略構成において、偏向制御部１５とスキャン制御部１６との間に、破線で示す補正制御部３１が設けられている。

図５は、走査型電子顕微鏡の本実施例に係る要部の機能構成図である。
補正制御部３１には、偏向制御部１５により生成されたＸ軸方向偏向信号ｓ４，Ｙ軸方向偏向信号ｓ５が供給されるとともに、スキャン制御部１６で生成されたスキャン座標情報に基づいた偏向制御信号ｓ１が供給される構成になっている。

そして、偏向制御信号ｓ１は、前述したとおり、スキャン座標情報に基づいて電子線１３の偏向制御を行う偏向信号ｓ４，ｓ５の期待値であるため、その時間（時刻）に対する傾きは一定である。そこで、補正制御部３１は、この偏向制御信号ｓ１の時間（時刻）に対するＸ軸方向傾きｇ_Ｘ，Ｙ軸方向傾きｇ_Ｙを有するＸ軸方向期待値偏向信号，Ｙ軸方向期待値偏向信号を生成する。その上で、補正制御部３１は、このＸ軸方向期待値偏向信号，Ｙ軸方向期待値偏向信号と、同じ偏向制御信号ｓ１又はこの偏向制御信号ｓ１を後述するように補正して生成した補正済偏向制御信号ｓ６に基づき偏向制御部１５により生成されたＸ軸方向偏向信号ｓ４，Ｙ軸方向偏向信号ｓ５との間で、出力の大きさの差、例えば電圧値の差（＋／−の差電圧値からなる）を取り、これをテーブル指定信号ｓ７としてテーブル用ＲＡＭ３２に供給する。

テーブル用ＲＡＭ３２は、偏向制御信号ｓ１の補正部としてスキャン制御部１６に一体的に設けられ、偏向制御信号ｓ１とこのテーブル指定信号ｓ７とを基にして偏向制御信号ｓ１に補正を加えて補正済偏向制御信号ｓ６を生成し、この補正済偏向制御信号ｓ６を偏向制御部１５に供給する構成になっている。そのために、このテーブル用ＲＡＭ３２には、例えば、スキャン座標情報に基づく偏向制御信号ｓ１毎に、テーブル指定信号ｓ７が示す差電圧毎に応じた補正済偏向制御信号ｓ６が格納されている。これにより、テーブル用ＲＡＭ３２からは、偏向制御信号ｓ１が生成される毎に、その際に補正制御部３１から供給されているテーブル指定信号ｓ７に基づいた補正済偏向制御信号ｓ６が読み出され、偏向制御部１５に供給される。

この結果、ｎライン目をスキャンした時の偏向制御信号ｓ１に基づくＸ軸方向若しくはＹ軸方向期待値偏向信号と、偏向制御部１５により生成されたＸ軸方向若しくはＹ軸方向偏向信号ｓ４，ｓ５との間で、期待値偏向信号よりも偏向信号ｓ４,ｓ５の値が大きくなっている場合は、（ｎ+1）ライン目をスキャンする時の偏向制御信号ｓ１は、（ｎ+1）ライン目をスキャンする時の偏向制御信号ｓ１に基づいて偏向制御部１５がそのまま偏向信号ｓ４,ｓ５を生成した場合よりも小さく、電子線１３の偏向速度ｖ_Ｘ，ｖ_Ｙが一定になるような偏向信号ｓ４,ｓ５を偏向制御部１５に生成させる補正済偏向制御信号ｓ６が、テーブル指定信号ｓ７によって偏向制御部１５に供給されることになる。また、ｎライン目をスキャンした時の偏向制御信号ｓ１に基づくＸ軸方向若しくはＹ軸方向期待値偏向信号と、偏向制御部１５により生成されたＸ軸方向若しくはＹ軸方向偏向信号ｓ４，ｓ５との間で、期待値偏向信号よりも偏向信号ｓ４,ｓ５の値が小さくなっている場合は、（ｎ+1）ライン目をスキャンする時の偏向制御信号ｓ１は、（ｎ+1）ライン目をスキャンする時の偏向制御信号ｓ１に基づいて偏向制御部１５がそのまま偏向信号ｓ４,ｓ５を生成した場合よりも大きく、電子線１３の偏向速度ｖ_Ｘ，ｖ_Ｙが一定になるような偏向信号ｓ４,ｓ５を偏向制御部１５に生成させる補正済偏向制御信号ｓ６に補正されて、偏向制御部１５に供給されることになる。

本実施例によれば、それぞれ傾きが一定のＸ軸方向若しくはＹ軸方向偏向信号ｓ４，ｓ５によって電子線１３の偏向速度ｖ_Ｘ，ｖ_Ｙを一定にして、観察画像の１ライン毎（一走査毎）の切り出しが行えるので、観察画像の１画素当たりが取得する観察物上の対象部分のＸ軸方向，Ｙ軸方向それぞれの長さｌ_Ｘｎ，ｌ_Ｙｎは、式（１）に示した関係になり、観察物に対する１画素当たりの長さを均一化することができる。これにより、画像切出部１９は、画素それぞれが示す観察物上の対象部分の大きさが均一な、歪みが無く精度の確保をはかった観察画像を画像出力できる。

図６は、本発明の別の実施の形態に係る走査型電子顕微鏡の概略構成図である。
図６に示した走査型電子顕微鏡１１０は、図１に示した走査型電子顕微鏡１０が同一の画像切出部１９でＸ軸方向偏向画像２１，Ｙ軸方向偏向画像２３，観察画像をそれぞれ生成できるように入力部を複数搭載している構成になっていたのに対し、Ｘ軸方向偏向画像２１，Ｙ軸方向偏向画像２３，観察画像それぞれ専用に１入力の画像切出部１１９(１1９-１〜１１９-３）を複数持つ構成になっている。図１に示した走査型電子顕微鏡１０と同様な構成については、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

１０，１１０ 走査型電子顕微鏡
１１ 本体
１２ 電子銃
１３ 電子線
１４ 偏向器
１５ 偏向制御部
１６ スキャン制御部
１７ 放出電子
１８ 電子検出器
１９，１１９ 画像切出部
１９-１ 偏向信号切出部
１９-２ 検出器出力信号切出部
２０ 試料
ｓ１ 偏向制御信号
ｓ２ 画像切出信号
ｓ３ 検出出力信号
ｓ４ Ｘ軸方向偏向信号
ｓ５ Ｙ軸方向偏向信号
ｓ６ 補正済偏向制御信号
ｓ７ テーブル指定信号
２１ Ｘ軸方向偏向画像
２２ Ｘ軸方向の１ライン分の観察画像
２３ Ｙ軸方向偏向画像
２４ Ｙ軸方向の１ライン分の観察画像
３１ 補正制御部
３２ テーブル用ＲＡＭ

Claims (5)

1. 電子ビームを偏向制御する偏向制御信号、及び当該電子ビームが照射される試料上での観察画像の取得位置を示す画像切出信号を生成するスキャン制御部と、
   該スキャン制御部から供給される偏向制御信号を基に、電子ビームの照射位置を移動させる偏向信号を生成する偏向制御部と、
   該偏向制御部により生成される偏向信号を取得し、当該取得した偏向信号を当該偏向信号の出力の大きさに対応した輝度情報に変換し、前記スキャン制御部により生成される画像切出信号を基に当該輝度情報に基づく偏向画像を切り出す画像切出部と
   を備えていることを特徴とする走査型電子顕微鏡。
2. 前記偏向制御部が生成する偏向信号は、電圧若しくは電流の大きさに対応させて電子ビームの照射位置をＸ軸方向，Ｙ軸方向に移動させるＸ軸方向偏向信号，Ｙ軸方向偏向信号であり、
   前記画像切出部は、当該Ｘ軸方向偏向信号の出力の大きさに対応した輝度情報に基づくＸ軸方向偏向画像、又は当該Ｙ軸方向偏向信号の出力の大きさに対応した輝度情報に基づくＹ軸方向偏向画像を切り出す
   ことを特徴とする請求項１記載の走査型電子顕微鏡。
3. 前記画像切出部は、観察画像の取得と同時に、偏向画像を切り出して取得する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の走査型電子顕微鏡。
4. 当該切り出した偏向画像の輝度情報の傾きに基づいて、観察画像の１画素に対応する観察物上の対象部分の大きさを補正する観察画像切出部
   を備えていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の走査型電子顕微鏡。
5. 前記スキャン制御部から前記偏向制御部に供給する偏向制御信号と、前記偏向制御部によって当該偏向制御信号を基に生成される偏向信号とにより、前記偏向制御部の偏向信号に基づく電子ビームの偏向速度が一定になるように前記スキャン制御部から前記偏向制御部に供給する偏向制御信号を補正する補正制御部
   を備えていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の走査型電子顕微鏡。

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