JP7431136B2 - 荷電粒子線装置、及び制御方法 - Google Patents

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Description

本開示は、荷電粒子線装置に係り、特に試料を保持するステージの移動量に応じて複数の検出器で取得する信号の合成比率を変化させる技術に関する。
電子顕微鏡やイオン顕微鏡等の荷電粒子線装置は、微細な構造を持つ様々な試料の観察に用いられている。例えば、半導体デバイスの製造工程におけるプロセス管理を目的として、荷電粒子線装置の一つである走査電子顕微鏡が、試料である半導体ウェハ上に形成された半導体デバイスパターンの寸法計測や欠陥検査等の測定に応用されている。
半導体デバイスパターンの寸法計測や欠陥検査では単位時間当たりの測定点数、即ちスループットが重要であり、スループットを向上するための方法として、ウェハを保持するステージを高速に移動し、ステージが停止する前に撮像を開始する方法がある。この時、撮像時のステージ移動分を偏向器にフィードバック制御することでステージが完全に停止していなくても、ずれのない画像を取得する方法が特許文献１に開示されている。
また、近年は半導体デバイスの三次元化が進展しており、半導体デバイスパターンの寸法計測装置や欠陥検査装置には下層パターンを高コントラストで撮像することも重要視されている。ここで、特許文献２では放出される方向に応じて二次電子を選択的に検出することで角度弁別し、下層の形状が明瞭な画像を生成することが開示されている。特に、試料に照射される電子線が通過する開口を用いて二次電子を角度弁別する方法が開示されている。
特許４９２７５０６号公報 特許５９４８０８４号公報 特開２０１９－４６６４２号公報
特許文献１に記載のステージドリフト補正方法と、特許文献２に記載の複数の検出器による角度弁別機能を単純に組み合わせると、ステージ移動量に応じて各検出器の検出信号量が変化するという課題がある。これは、特許文献１に記載のステージドリフト補正方法ではステージ移動量に応じて偏向器に偏向場を印可する必要があるため、偏向場の量に応じてウェハで発生した二次荷電粒子が偏向され、各検出器に到達する二次荷電粒子の量が変動するためである。
特許文献２や特許文献３では、偏向器の偏向場に応じて、二次荷電粒子の軌道を制御する他の偏向器で二次荷電粒子の検出量を調整する方法が開示されているが、ステージ移動の時間がミリ秒と早い典型的な場合、二次荷電粒子の軌道を変化させる偏向器の応答が間に合わず、二次荷電粒子の軌道を制御することはできないという課題がある。
本発明では、上記課題を解決するため、荷電粒子線を試料に照射する荷電粒子源と、試料を設置するステージと、荷電粒子線を偏向する偏向器と、荷電粒子線の照射により試料から放出される二次荷電粒子を検出する複数の検出器と、偏向器が指定する荷電粒子線の偏向量を調整するフィードバック制御部と、フィードバック制御部により調整された偏向量に基づき、複数の検出器の各信号の合成比率を算出し、合成比率に基づき各信号を合成して合成画像を生成する画像生成部とを備える荷電粒子線装置を提供する。
また、本発明においては、上記課題を解決するため、荷電粒子線装置の制御方法であって、荷電粒子線装置は、荷電粒子線を試料に照射する荷電粒子源と、試料を設置するステージと、ステージの移動量を計測する計測器と、荷電粒子線を偏向する偏向器と、荷電粒子線の照射により試料から放出される二次荷電粒子を検出する複数の検出器と、偏向器が指定する荷電粒子線の偏向量を調整するフィードバック制御部と、画像生成部と、を備え、フィードバック制御部は、ステージの移動量に応じて、荷電粒子線の偏向量を調整し、画像生成部は、フィードバック制御部により調整された偏向量に基づき、複数の検出器の各信号の合成比率を算出し、合成比率に基づき各信号を合成して合成画像を生成する、荷電粒子線装置の制御方法を提供する。
本発明を用いることで、ステージを高速に移動しながらステージ移動の影響を受けない画像を取得することができる。
実施例１に係る荷電粒子線装置の構成図。 実施例１に係る補正関数を決定するためのフローを説明するための図。 実施例１に係る補正を実行するためのフローを説明するための図。 実施例２に係る荷電粒子線装置の構成図。 実施例２に係る補正関数を決定するためのフローを説明するための図。 実施例２に係る補正を実行するためのフローを説明するための図。 実施例３に係る荷電粒子線装置の構成図。 実施例３に係る補正を実行するためのフローを説明するための図。 実施例４に係る荷電粒子線装置の構成図。 実施例４に係る画像におけるヒストグラムの一例を説明するための図。 実施例４に係る補正を実行するためのフローを説明するための図。
以下、本発明の実施例を図面に従い順次説明する。なお、本実施例で示す図面は本発明の原理に則った具体的な実施例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。以下の実施例では荷電粒子源として電子を用いる走査電子顕微鏡（ＳＥＭ；Scanning Electron Microscope）を例に説明するが、荷電粒子源として各種イオンを用いる場合でも同等の効果を得ることができる。
図１を用いて本実施例の走査電子顕微鏡の全体構成について説明する。図１中の鉛直方向をＺ方向、水平方向をＸ方向及びＹ方向とする。ＳＥＭは、電子線で試料を走査する電子線光学系と、真空中で試料を保持するステージ機構系と、電子線の走査によって試料から放出される二次電子を検出する検出系と、各部から出力されるデータを処理するとともに各部を制御する制御系を備える。
電子線光学系は、電子線源１０１、対物レンズ１０３、偏向器１０４、シャッター１２０を有する。電子線源１０１は、所定の加速電圧によって加速された一次電子線１０２を試料１０５に照射する線源である。対物レンズ１０３は一次電子線１０２を試料１０５の表面で収束させるレンズである。偏向器１０４は、試料１０５の表面を走査するために一次電子線１０２を偏向させる磁界や電界を発生させるコイルや電極である。
なお、電子線源１０１と対物レンズ１０３の中心とを結ぶ直線は光軸１２１と呼ばれ、偏向器１０４によって偏向されない一次電子線１０２は光軸１２１に沿って試料１０５へ照射される。シャッター１２０は、機械的に光軸１２１を開閉したり、電気的または磁気的に一次電子線１０２を偏向したりすることにより、試料１０５への一次電子線１０２の照射を制御する。
ステージ機構系は、可動ステージ１０６を有する。可動ステージ１０６は、試料１０５を保持するとともに、Ｘ方向及びＹ方向に試料１０５を移動させる。可動ステージ１０６に保持される試料１０５には、接地電圧よりも低い負電圧が印加されてもよく、印加される負電圧によって一次電子線１０２は減速作用を受ける。可動ステージ１０６の座標はステージ座標計測部１２２によって計測される。ステージ座標計測部１２２の構成の一例としては、レーザー光を可動ステージ１０６に照射し、可動ステージ１０６で反射したレーザー光を検出することで可動ステージ１０６の座標を計測することができる。これは一例であり、可動ステージ１０６の座標を計測できれば他の方法でも良い。
検出系は、二次電子絞り１０９、第一検出器１１１、第二検出器１１２を有する。二次電子絞り１０９は、例えば円形の開口１０９ａを有する金属板であり、試料１０５から放出される二次電子１０８の一部が開口１０９ａを通過する。開口１０９ａを通過する二次電子１０８は、試料１０５から放出される方向と光軸１２１とのなす角度が比較的小さいので、開口１０９ａを通過するか否かによって二次電子１０８が角度弁別される。すなわち開口１０９ａは、試料１０５から放出される二次電子１０８の角度弁別に用いられる。
なお開口１０９ａの位置を光軸１２１に一致させて一次電子線１０２が開口１０９ａを通過できるようにしても良いし、一次電子線１０２が通過する孔とは別に二次電子１０８の角度弁別用の開口１０９ａが設けられても良い。以降では、二次電子絞り１０９の開口１０９ａの位置が光軸１２１に一致する場合について説明する。
第一検出器１１１は、二次電子絞り１０９よりも試料１０５の側に設けられ、二次電子絞り１０９に二次電子１０８が衝突することにより発生する三次電子１１０を検出する検出器である。すなわち第一検出器１１１は、三次電子１１０を検出することにより、二次電子絞り１０９の開口１０９ａを通過しない二次電子１０８を間接的に検出する。
第二検出器１１２は、二次電子絞り１０９よりも電子線源１０１の側に設けられ、開口１０９ａを通過する二次電子１０８を検出する検出器である。第一検出器１１１や第二検出器１１２には、シンチレータ・ライトガイド・光電子増倍管で構成されるＥ-Ｔ検出器や半導体検出器が用いられても良いし、他の構成の検出器が用いられても良い。例えば、円環形状の半導体検出器やＭＣＰ（Micro-Channel Plate）で二次電子絞り１０９を構成することにより、二次電子絞り１０９を第一検出器１１１として機能させても良い。
制御系は、リターディング制御部１０７、第一検出器制御部１１３、第二検出器制御部１１４、画像生成部１１５、入出力部１１６、記憶部１１７、合成比率算出部１１８、偏向器オフセット制御部１２３、ＳＥＭ制御部１１９を有する。
リターディング制御部１０７は、可動ステージ１０６の上の試料１０５に印加される負電圧を制御する回路である。偏向器オフセット制御部１２３は、ステージ座標計測部１２２で計測された可動ステージ１０６の移動量を元に、偏向器１０４にオフセット電流もしくはオフセット電圧を印可するフィードバック制御部である。第一検出器制御部１１３及び第二検出器制御部１１４は、第一検出器１１１及び第二検出器１１２をそれぞれ制御し、ゲインやオフセットを調整する回路である。
画像生成部１１５は、第一検出器１１１から出力される第一信号または第二検出器１１２から出力される第二信号に基づいて画像を生成する演算器であり、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等である。
入出力部１１６は、試料１０５を観察するための条件である観察条件を入力したり、画像生成部１１５によって生成される画像を表示する装置であり、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、液晶ディスプレイ等である。
記憶部１１７は、各種データやプログラムが記憶される装置であり、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等である。記憶部１１７には、ＳＥＭ制御部１１９等によって実行されるプログラムや入出力部１１６から入力される観察条件、画像生成部１１５によって生成される画像等が記憶される。
合成比率算出部１１８は、画像生成部１１５が第一信号と第二信号とを合成して合成画像を生成するときに用いる合成比率を算出する演算器であり、例えばＭＰＵ等で構成される。合成比率が算出される処理の流れについては、後で図３を用いて説明する。
ＳＥＭ制御部１１９は、各部を制御するとともに、各部で生成されるデータを処理したり送信したりする演算器であり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ等である。ＳＥＭ制御部１１９のＣＰＵやＭＰＵ等は、画像生成部１１５のＣＰＵやＭＰＵ等や、合成比率算出部１１８のＭＰＵ等を兼用することができる。
本実施例では、試料１０５のうち所望の観察場所に可動ステージ１０６が移動した後、可動ステージ１０６が完全に停止せずにドリフトするドリフト量をステージ座標計測部１２２で計測し、ドリフト量に応じて偏向器オフセット制御部１２３からオフセット電流もしくはオフセット電圧を出力し、合成比算出部１１８において前記オフセット電流もしくはオフセット電圧出力に応じた合成比を算出する。具体的な処理の流れについて図２および図３を用いて説明する。本処理は図２に示す補正関数の決定と、図３に示す補正の実行の２つからなる。
＜図２：補正関数の決定＞
（Ｓ２０１）
平坦な表面を有する試料１０５である校正試料が可動ステージ１０６に保持されて、走査電子顕微鏡に搬入される。なお校正試料は平坦な表面を有するだけでなく、均質な材質であることが好ましい。例えばシリコンのベアウェハが校正試料として用いられる。
（Ｓ２０２）
可動ステージ１０６は、平坦な表面が視野内に配置されるように、校正試料を移動させる。この時、コンタミネーション防止するため、前回の補正関数を決定した際に使用した場所とは異なる場所に移動することが望ましい。
（Ｓ２０３）
ＳＥＭ制御部１１９はＮ＝0を設定するとともにシャッター１２０を開き、校正試料への一次電子線１０２の照射を開始する。なおＮは測定を実施する偏向器オフセットの点数である。
（Ｓ２０４）
偏向器オフセット制御部１２３から偏向器１０４に対してオフセット電流もしくはオフセット電圧であるＮ×ΔＤを出力する。この時、出力するオフセット電流もしくはオフセット電圧の量ΔＤは記憶部１１７に記録されている。
（Ｓ２０５）
第一検出器１１１から出力される第一信号および第二検出器１１２から出力される第二信号を記憶部１１７に記録する。
（Ｓ２０６）
ＳＥＭ制御部１１９は、Ｎの値が予め定められた閾値Ｎｔｈに達したか否かを判定する。Ｎの値が閾値Ｎｔｈに達していなければＳ２０４へ処理が進められ、達していればＳ２０７へ処理が進められる。
（Ｓ２０７）
ＳＥＭ制御部１１９は記憶部１１７に記録されている偏向器オフセット毎の第一信号および第二信号から第一及び第二検出器の検出信号量比を算出する。具体的には、第一信号をI1、第二信号をI2、第一検出器の検出信号量比をP1、第二検出器の検出信号量比をP2とすると、下式（１）、
Figure 0007431136000001
と決定される。決定した検出信号量比P1およびP2を記憶部１１７に記録する。
（Ｓ２０８）
可動ステージ１０６に保持されている校正試料を走査電子顕微鏡の外部に搬出し処理を終了する。
＜図３：補正の実行＞
（Ｓ３０１）
ユーザーが観察を望む試料１０５である観察試料が可動ステージ１０６に保持されて、走査電子顕微鏡に搬入される。
（Ｓ３０２）
ユーザーが観察を望む座標に可動ステージ１０６は観察試料を移動させる。
（Ｓ３０３）
観察場所へ移動直後の可動ステージ１０６の座標をステージ座標計測部１２２で計測する。
（Ｓ３０４）
画像取得を開始する。この時、一次電子線１０２の走査速度やフレーム積算数、ピクセル数、倍率等は入出力部１１６からユーザーにより入力される。
（Ｓ３０５）
可動ステージ１０６の座標をステージ座標計測部１２２で計測し、Ｓ３０３で計測した座標との差分をステージドリフト量とする。
（Ｓ３０６）
Ｓ３０５で決定したステージドリフト量に従って、偏向器オフセット制御部１２３からオフセット電流もしくはオフセット電圧を偏向器１０４に対して出力する。
（Ｓ３０７）
Ｓ３０６で出力した偏向器のオフセット電流もしくはオフセット電圧に従って、第一信号および第二信号の合成比を合成比算出部１１８にて算出し、画像生成部１１５にて合成画像を生成する。
（Ｓ３０８）
ＳＥＭ制御部１１９は、画像取得が完了したか否かを判定する。画像取得が完了していなければＳ３０５へ処理が進められ、達していればＳ３０９へ処理が進められる。
（Ｓ３０９）
可動ステージ１０６に保持されている観察試料を走査電子顕微鏡の外部に搬出し処理を終了する。
処理後の合成画像は記憶部１１７に記録される。また、オフセット電流もしくはオフセット電圧の値と合成比算出部１１８にて算出された合成比も合成画像の付帯情報として記憶部１１７に記録される。そして、合成画像と付帯情報はユーザーの望む時に入出力部１１６で確認できる。
以上説明した処理の流れによって、可動ステージ１０６のステージドリフト量に基づき偏向器１０４に印加されるオフセット電流もしくはオフセット電圧に応じて、第一検出器および第二検出器の検出率変動が補正されるため、ステージがドリフトしても均質な合成画像が生成される。なお、Ｓ３０５からＳ３０７の処理はフレーム積算の間に実施しても良いし、一次電子線１０２の１ライン走査間に実施しても良い。
実施例１では可動ステージ１０６のステージドリフト量に応じて偏向器１０４に印加されるオフセット電流もしくはオフセット電圧に応じて第一検出器および第二検出器の検出率が変動を補正する方法について示した。上記オフセット電流もしくはオフセット電圧に応じた検出率の変動量は、試料１０５の高さ（Z座標）や傾き、一次電子線１０２の試料１０５への照射エネルギーなどの条件によって変動する。そこで、本実施例ではこれらの条件毎に検出率の変動量を補正する制御方法の実施例を開示する。
一例として、図４に、試料１０５の高さ（Z座標）毎に検出率の変動量を補正するための装置構成を示す。本構成は、図１の構成に光照射部４０１、光検出部４０４、および試料高さ計測部４０５が追加されている。光照射部４０１から入射光４０２が試料１０５に向かって照射される。試料１０５で反射した反射光４０３は光検出部４０４で検出される。試料高さ計測部４０５では試料１０５のZ座標に応じて反射光４０３の光検出部４０４での位置が変化することを利用して試料１０５のZ座標を計測する。
図４の装置構成を用いて補正関数を決定する方法を図５に示す。
＜図５：補正関数の決定＞
（Ｓ５０１）
複数の高さを有する高さ校正用試料が可動ステージ１０６に保持されて、走査電子顕微鏡に搬入される。なお校正試料は平坦な表面を有するだけでなく、均質な材質であることが好ましい。
（Ｓ５０２～Ｓ５０７）
図２におけるＳ２０２からＳ２０７と同様である。
（Ｓ５０８）
ＳＥＭ制御部１１９は、Ｓ５０１で搬入した高さ校正用試料に準備されているすべての高さで測定が完了しているのかを判定する。すべての高さで測定が完了してない場合はＳ５０２に進み、測定が完了している場合はＳ５０９に進む。
（Ｓ５０９）
可動ステージ１０６に保持されている高さ校正試料を走査電子顕微鏡の外部に搬出し処理を終了する。以上の処理によって、試料１０５の高さ毎に補正関数を決定することができる。
＜図６：補正の実行＞
（Ｓ６０１、Ｓ６０２）
図３におけるＳ３０１およびＳ３０２と同様である。
（Ｓ６０３）
観察場所へ移動直後の可動ステージ１０６のXY座標をステージ座標計測部１２２で、試料１０５のZ座標を試料高さ計測部４０５でそれぞれ計測する。
（Ｓ６０４～Ｓ６０６）
図３におけるＳ３０４からＳ３０６と同様である。
（Ｓ６０７）
Ｓ６０３で計測した観察試料のＺ座標およびＳ３０６で出力したオフセット電流もしくはオフセット電圧に従って第一信号および第二信号の合成比を合成比算出部１１８にて算出し、画像生成部１１５にて合成画像を生成する。
（Ｓ６０８、Ｓ６０９）
図３におけるＳ３０８およびＳ３０９と同様である。
上記の処理によって、試料１０５の高さを考慮した上で、可動ステージ１０６のステージドリフト量に応じて偏向器１０４に印加されるオフセット電流もしくはオフセット電圧に応じて第一検出器および第二検出器の検出率変動が補正される。
以上、試料１０５の高さを考慮した場合の検出率変動補正方法について述べたが、ここで開示した方法は試料１０５の高さ以外のパラメータ変動に対しても適応できる。例えば、図４で試料１０５の高さを計測する代わりに、試料１０５の傾きを計測する、図示を省略したセンサーを搭載し、図５の補正関数決定のフローにおいて、傾きの異なる校正試料を用いて補正関数を決定し、図６の補正実行のフローにおいて、観察試料の傾きから合成比を決定すればよい。
これらの補正関数決定は、一次電子線１０２の試料１０５への入射エネルギーや入射角度毎に実施することもできるし、走査電子顕微鏡が設置されている環境の温度や気圧等の環境センサーの値を用いて実施することもできる。すなわち、試料の高さ、試料の傾き、荷電粒子線の試料への入射エネルギー、荷電粒子線の試料への入射角度、当該荷電粒子線装置が設置されている環境の温度、および当該荷電粒子線装置が設置されている環境の気圧、の少なくとも一つ以上を計測するためのセンサーの値を利用すれば良い。
本開示は可動ステージ１０６のドリフトを偏向器オフセット制御部１２３で補正する以外にも、偏向器オフセット制御部１２３からオフセット電流もしくはオフセット電圧を偏向器１０４に印加する場合に適応できる。具体的には図７に示す実施例３の荷電粒子線装置の構成を考える。図１の構成に対して、実施例３の構成では、ステージ座標計測部１２２が無くなり、代わりに二次電子偏向器７０１、収束レンズ７０３および時間計測部７０２が追加されている。二次電子偏向器７０１は磁場と電場を直交させた光学素子であり、一次電子線１０２は直進させ、二次電子１０８は偏向させる作用をもつ。収束レンズ７０３は一次電子１０２を収束させる作用を持つ。
二次電子偏向器７０１や収束レンズ７０３では装置設置環境の変化や電源の安定性、運転環境の変化によって一次電子１０２に作用する場が変化する場合がある。例えば、収束レンズ７０３において一次電子線１０２aのように偏向される。この偏向された一次電子線１０２aの軌道は偏向器オフセット制御部１２３からオフセット電流もしくはオフセット電圧を偏向器１０４に印加することで振り戻すことができる。
ここで、偏向された一次電子線１０２aを振り戻すために必要なオフセット電流もしくはオフセット電圧の量は、二次電子偏向器７０１の動作条件や収束レンズ７０３の動作条件を決定した時刻から現在までの経過時間の関数である。前述の二次電子偏向器７０１の動作条件や収束レンズ７０３の動作条件を決定した時刻を基準基準時刻とし、基準時刻から現在までの経過時間は時間計測部７０２で計測される。
基準時刻からの経過時間に対して偏向器オフセット制御部１２３から出力されるオフセット電流もしくはオフセット電圧は予め装置設計者が決定し、記憶部１１７に格納されている。また、基準時刻をいつに設定するのかも予め装置設計者が決定しておく。
検出率の補正関数は図２に記載のフローで決定されたものを用いることができる。図８に補正の実行のフローを示す。
＜図８：補正の実行＞
（Ｓ８０１～Ｓ８０３）
図３におけるＳ３０１、Ｓ３０２およびＳ３０４と同様である。
（Ｓ８０４）
時間計測部７０２で現在時刻を計測し、基準時刻からの経過時間を算出する。
（Ｓ８０５）
Ｓ８０４で決定した経過時間に従って偏向器オフセット制御部１２３からオフセット電流もしくはオフセット電圧を偏向器１０４に対して出力する。
（Ｓ８０６）
Ｓ８０５で出力したオフセット電流もしくはオフセット電圧に従って第一信号および第二信号の合成比を合成比算出部１１８にて算出し、画像生成部１１５にて合成画像を生成する。
（Ｓ８０７）
ＳＥＭ制御部１１９は、画像取得が完了したか否かを判定する。画像取得が完了していなければＳ８０４へ処理が進められ、達していればＳ８０８へ処理が進められる。
（Ｓ８０８）
可動ステージ１０６に保持されている観察試料を走査電子顕微鏡の外部に搬出し処理を終了する。
以上の処理により、時間経過に伴い偏向される一次電子線１０２aを振り戻しつつ、検出率の変動を補正することができる。
実施例１、２および３では、合成比率算出部１１８において算出される第一信号と第二信号の合成比率が偏向器オフセット制御部１２３から出力されるオフセット電流もしくはオフセット電圧に依存して変化させていた。しかし、合成比率算出部１１８で決定する合成比率は一定値として、第一検出器制御部１１３及び第二検出器制御部１１４におけるゲインとオフセットを調整することでも同等の効果を得ることができる。
具体的には、図９に示すように、偏向器オフセット制御部１２３から出力されるオフセット電流もしくはオフセット電圧に応じたゲインとオフセットを、検出器ゲイン算出部９０１で算出し、第一検出器制御部１１３及び第二検出器制御部１１４に設定することで実現できる。
通常、第一検出器制御部１１３及び第二検出器制御部１１４で決定されるゲインとオフセットは、それぞれ第一検出器１１１及び第二検出器１１２で取得した画像の図１０に示したヒストグラムにおいて、最小階調値ＩＭｉｎと最大階調値ＩＭａｘが所定の値になるように調整される。
しかし、本実施例では、第一検出器１１１及び第二検出器１１２における最小階調値ＩＭｉｎと最大階調値ＩＭａｘが図２のＳ２０７で決定される第一検出器の検出信号量比Ｐ１および第二検出器の検出信号量比Ｐ２に従って変動し、変動した最小階調値ＩＭｉｎと最大階調値ＩＭａｘが実現できるように第一検出器制御部１１３及び第二検出器制御部１１４でゲインとオフセットが決定される。第一検出器の検出信号量比Ｐ１および第二検出器の検出信号量比Ｐ２と最小階調値ＩＭｉｎおよび最大階調値ＩＭａｘの関係は設計者が予め決定し、記憶部１１７に格納されている。
第一検出器の検出信号量比P1および第二検出器の検出信号量比P2は図２に記載のフローで決定されたものを用いることができる。本実施例の補正の実行のフローを図１１に示す。
＜図１１：補正の実行＞
（Ｓ１１０１～Ｓ１１０６、Ｓ１１０８、Ｓ１１０９）
図３におけるＳ３０１～Ｓ３０６、Ｓ３０８およびＳ３０９と同様である。
（Ｓ１１０７）
Ｓ１１０６で出力したオフセット電流もしくはオフセット電圧に従って、第一検出器制御部１１３及び第二検出器制御部１１４でゲインとオフセット調整し、得られた第一信号および第二信号を予め決められている合成比で画像生成部１１５にて合成画像を生成する。
以上、本実施例においては、第一検出器制御部１１３及び第二検出器制御部１１４で決定されるゲインとオフセットの調整により、偏向器オフセット制御部１２３から出力されるオフセット電流もしくはオフセット電圧に依存して変動する検出率を補正した画像を取得することができる。
本発明は、以上に説明した実施例に限定されるものではなく、さらに、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を、他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例に含まれる構成を追加・削除・置換することも可能である。
更に、上述した各構成、機能、制御部等は、それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成する例を中心に説明したが、それらの一部又は全部を例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良いことは言うまでもない。すなわち、処理部の全部または一部の機能は、プログラムに代え、例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などの集積回路などにより実現してもよい。
１０１：電子線源、１０２：一次電子線、１０２a：偏向された一次電子線、１０３：対物レンズ、１０４：偏向器、１０５：試料、１０６：可動ステージ、１０７：リタ―ディング制御部、１０８：二次電子、１０９：二次電子絞り、１０９a：開口、１１０：三次電子、１１１：第一検出器、１１２：第二検出器、１１３：第一検出器制御部、１１４：第二検出器制御部、１１５：画像生成部、１１６：入出力部、１１７：記憶部、１１８：合成比算出部、１１９：SEM制御部、１２０：シャッター、１２１：光軸、１２２：ステージ座標計測部、１２３：偏向器オフセット制御部、４０１：光照射部、４０２：入射光、４０３：反射光、４０４：光検出部、７０１：二次電子偏向器、７０２：時間計測部、９０１：検出器ゲイン算出部。

Claims (11)

  1. 荷電粒子線を試料に照射する荷電粒子源と、
    前記試料を設置するステージと、
    前記荷電粒子線を偏向する偏向器と、
    前記荷電粒子線の照射により前記試料から放出される二次荷電粒子を検出する複数の検出器と、
    前記偏向器が指定する前記荷電粒子線の偏向量を調整するフィードバック制御部と、
    前記フィードバック制御部により調整された偏向量に基づき、前記複数の検出器の各信号の合成比率を算出し、前記合成比率に基づき前記各信号を合成して合成画像を生成する画像生成部と、を備える、
    ことを特徴とする荷電粒子線装置。
  2. 請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
    前記ステージの移動量を計測する計測器、を更に備え、
    前記フィードバック制御部は、前記ステージの移動量に応じて、前記荷電粒子線の偏向量を調整する、
    ことを特徴とする荷電粒子線装置。
  3. 請求項２に記載の荷電粒子線装置であって、
    記憶部を、更に備え、
    前記フィードバック制御部により調整された前記偏向量と前記合成比率の関係を、校正試料を用いて予め決定し、前記記憶部に保持する、
    ことを特徴とする荷電粒子線装置。
  4. 請求項３に記載の荷電粒子線装置であって、
    前記合成画像の生成時の前記偏向量と前記各信号の合成比率は、
    前記合成画像の付帯情報として前記記憶部に記録される、
    ことを特徴とする荷電粒子線装置。
  5. 請求項２に記載の荷電粒子線装置であって、
    前記画像生成部において前記合成画像を生成する処理を、
    前記偏向器による前記荷電粒子線の１ライン走査毎、もしくは、１フレーム走査毎に実施する、
    ことを特徴とする荷電粒子線装置。
  6. 請求項２に記載の荷電粒子線装置であって、
    前記試料の高さ、前記試料の傾き、前記荷電粒子線の前記試料への入射エネルギー、前記荷電粒子線の前記試料への入射角度、当該荷電粒子線装置が設置されている環境の温度、および当該荷電粒子線装置が設置されている環境の気圧、
    の少なくとも一つ以上を計測するためのセンサーを有し、
    前記フィードバック制御部により調整された前記偏向量に加えて、前記センサーの内、少なくとも一つの前記センサーで計測した結果に基づき、前記複数の検出器から出力される各信号の合成比率を算出する、
    ことを特徴とする荷電粒子線装置。
  7. 請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
    前記荷電粒子線の照射により試料から放出される二次荷電粒子を偏向するための二次荷電粒子偏向器もしくは前記複数の検出器と前期荷電粒子源の間に設置された前記荷電粒子線を収束するための収束レンズと、
    時間を計測するための時間計測部と、を更に備え、
    前記時間計測部で基準時刻と現在時刻の差分である経過時間が計測され、
    前記偏向器が指定する前記荷電粒子線の偏向量は、前記経過時間に従って前記フィードバック制御部により調整される、
    ことを特徴とする荷電粒子線装置。
  8. 請求項７に記載の荷電粒子線装置であって、
    前記基準時刻は前記二次荷電粒子偏向器の動作条件もしくは前記収束レンズの動作条件を決定した時刻、もしくは前記二次荷電粒子偏向器で発生させる偏向場もしくは前記収束レンズで発生させる偏向場を変更した時刻である、
    ことを特徴とする荷電粒子線装置。
  9. 荷電粒子線装置の制御方法であって、
    前記荷電粒子線装置は、荷電粒子線を試料に照射する荷電粒子源と、前記試料を設置するステージと、前記ステージの移動量を計測する計測器と、前記荷電粒子線を偏向する偏向器と、前記荷電粒子線の照射により前記試料から放出される二次荷電粒子を検出する複数の検出器と、前記偏向器が指定する前記荷電粒子線の偏向量を調整するフィードバック制御部と、画像生成部と、を備え、
    前記フィードバック制御部は、前記ステージの移動量に応じて、前記荷電粒子線の偏向量を調整し、
    前記画像生成部は、前記フィードバック制御部により調整された偏向量に基づき、前記複数の検出器の各信号の合成比率を算出し、前記合成比率に基づき前記各信号を合成して合成画像を生成する、
    ことを特徴とする荷電粒子線装置の制御方法。
  10. 請求項９に記載の荷電粒子線装置の制御方法であって、
    前記フィードバック制御部により調整された前記偏向量と前記合成比率の関係を、校正試料を用いて予め決定する、
    ことを特徴とする荷電粒子線装置の制御方法。
  11. 請求項１０に記載の荷電粒子線装置の制御方法であって、
    前記荷電粒子線装置は、前記試料の高さ、前記試料の傾き、前記荷電粒子線の前記試料への入射エネルギー、前記荷電粒子線の前記試料への入射角度、当該荷電粒子線装置が設置されている環境の温度、および当該荷電粒子線装置が設置されている環境の気圧、の少なくとも一つ以上を計測するためのセンサーを更に備え、
    前記フィードバック制御部により調整された前記偏向量に加えて、前記センサーの内、少なくとも一つの前記センサーで計測した結果に基づき、前記複数の検出器から出力される各信号の合成比率を算出する、
    ことを特徴とする荷電粒子線装置の制御方法。
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