WO2022013918A1 - 荷電粒子線装置、およびスキャン波形生成方法 - Google Patents

荷電粒子線装置、およびスキャン波形生成方法 Download PDF

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scan
waveform
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洋憲 板橋
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勇介 関
巧 上薗
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    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
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    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes

Definitions

  • the present disclosure relates to a charged particle beam device and a scan waveform generation method.
  • Patent Document 1 discloses a technique related to scan distortion correction.
  • the geometric strain at the first magnification is measured as an absolute strain based on a standard sample having a periodic structure.
  • the first magnification for which the geometric strain has been measured and the second for which the geometric strain has not been measured have not been measured.
  • the microstructure sample is photographed at a magnification.
  • An stretched image is generated in which the image at the first magnification is isotropically expanded and contracted up to the second magnification.
  • the geometric distortion at the second magnification is the relative distortion based on the stretched image.
  • the absolute strain at the second magnification is obtained from the absolute strain at the first magnification and the relative strain at the second magnification. After that, the second magnification is replaced with the first magnification and the relative strain measurement is repeated. Thereby, the geometric distortion at an arbitrary magnification is measured and corrected.
  • Patent Document 1 measures the magnification image distortion from two images having different magnifications and corrects only the magnification distortion.
  • a method of performing correction there is a method of storing the correction value in advance in a LUT (Look Up Table) and outputting the correction value according to the coordinate value of the scan.
  • LUT Look Up Table
  • the magnification distortion, the distortion of the current flowing through the deflection coil of the electron beam, the scanning speed, and the distortion due to the scanning direction (raster rotation) of the electron probe are corrected for each condition. It is necessary to store the value in the LUT or rewrite the LUT contents for each condition. If it is stored in advance, a huge memory capacity is required, and a huge memory write time is required to rewrite each condition.
  • the scanning time is extended and the central portion of the waveform with relatively slight scan distortion is used for imaging. Therefore, the screen display time in sample observation increases, and the observation throughput decreases. In addition, there is a problem that the throughput of the image connecting function and the accuracy of the image connecting function are lowered.
  • the present disclosure proposes a technique for appropriately correcting various types of distortion without reducing the observation throughput.
  • the present disclosure is a charged particle beam apparatus for irradiating a sample with a charged particle beam to acquire an image, a deflection coil for scanning the charged particle beam on the sample, and a digital scan waveform.
  • a D / A converter that converts
  • the scan waveform generator proposes a charged particle beam apparatus that has a basic LUT that stores parameters for correcting digital scan waveforms and includes a correction circuit that corrects the distortion characteristics of the deflection coil.
  • the present embodiment relates to a charged particle beam device for observing a sample in a wide range of fields such as semiconductor devices, electronics, advanced nanotechnology materials, biology, and pharmaceuticals, and particularly to scan control for scanning an electron beam to acquire an image.
  • a charged particle beam device can be applied to, for example, a semiconductor inspection device and a length measuring device.
  • a scan waveform (described later) that serves as a reference for correction using basic parameters stored in the basic LUT is used.
  • the basic parameters are changed by the linear approximation waveform or the curve approximation waveform with respect to the change point of, the distortion amount corresponding to each condition is corrected by using the changed parameter, and the scan waveform which drives a deflection coil is output. ..
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a scanning electron microscope according to an embodiment.
  • the scanning electron microscope 100 includes an electron source 101, a first condenser lens 102, a second condenser lens 103, a deflector 104, a housing 105, an objective lens 106, and a sample chamber. 107, a sample 108, an amplifier 109, a waveform acquisition unit 110, a D / A converter 111, a scan waveform generator 112, a computer with a display 113 (hereinafter, may be simply referred to as a “computer”), and the like.
  • a computer with a display 113 hereinafter, may be simply referred to as a “computer”
  • the electron source 101 is generally accelerated to 0.5 kV to 30 kV and emits an electron beam (primary electron beam).
  • the multi-stage lens composed of the first condenser lens 102, the second condenser lens 103, and the like is controlled under conditions suitable for observation, and has an action of converging the primary electron beam. Further, the deflector 104 has an action of varying the scanning speed. Then, secondary electrons and backscattered electrons are emitted from the sample 108 with the irradiation of the primary electron beam.
  • the scan waveform generator 112 outputs an analog waveform to the deflector 104 via the D / A converter 111.
  • the deflector 104 is controlled by the input scan waveform to scan the irradiation position of the primary electron beam on the sample 108 according to a desired observation field range. Further, the scan waveform generation device 112 also supplies the same analog waveform as the output to the deflector 104 to the waveform acquisition unit 110.
  • the waveform acquisition unit 110 takes the same waveform signal as that output to the deflector 104 as an input, and converts an analog signal into a digital signal by the A / D converter 114. Then, the waveform acquisition unit 110 stores the acquired digital waveform signal (waveform data) in the acquisition waveform storage memory, and outputs the stored waveform data to the scan waveform generation device 112. By comparing this waveform data with the reference waveform for distortion detection / correction (ideal waveform: scan waveform with the slowest scan speed), even before the sample 108 is actually irradiated with the primary electron beam. , It becomes possible to detect the presence or absence of scan distortion.
  • the scan waveform generator 112 includes a scan generator 201 and a linear approximation correction unit 205, and includes magnification distortion, distortion of the current flowing through the deflection coil of the electron beam, scan speed, and electron probe. Distortion due to the scanning direction (raster rotation) can be corrected for all conditions.
  • the image is displayed on the computer 113 with a display in synchronization with the scanning of the primary electron beam.
  • the computer 113 with a display includes a display means for displaying the formed image, an information input means for inputting information necessary for operating the device to the GUI displayed on the display means, and the like.
  • Each component of the electron optics system for example, the acceleration voltage of the primary electron beam, the probe current applied to the sample 108, and the like are adjusted automatically or by the user inputting a desired value on the computer 113 with a display.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the internal configuration of the scan waveform generation device 112 in the first mode (linear approximation described later).
  • the scan waveform generation device 112 receives commands from the computer 113 (scan setting commands for instructing scan parameters and correction commands for acquiring distortion correction values) and outputs from the waveform acquisition unit 110 as inputs, and the scan generation unit 112.
  • 201 a basic LUT correction unit 204-1 that corrects the X-direction scan signal 202, a basic LUT correction unit 204-2 that corrects the Y-direction scan signal 203, a linear approximation correction unit 205, and a time correction unit 206.
  • the linear approximation correction unit 205 corrects the scan speed correction unit 207-1 for correcting the scan speed distortion in the X direction, the scan speed correction unit 207-2 for correcting the scan speed distortion in the Y direction, and the magnification distortion in the X direction.
  • the scan speed correction units 207-1 and 207-2 respond to the conditions of each scan speed. Has a correction parameter to correct the distortion of the scan speed.
  • the magnification correction units 208-1 and 208-2 respond to the conditions of each scan magnification. It has a correction parameter and corrects the distortion of the scan magnification.
  • the rotation correction units 209-1 and 209-2 are respectively. It has a correction parameter according to the condition of the rotation angle in the scan direction, and corrects the distortion due to the scan rotation.
  • the time correction units 206-1 and 206-2 correct (adjust) the delay time caused by the scan distortion correction processing. This makes it possible to prevent a time difference between scanning the sample 108 without correction and scanning the sample 108 with correction.
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic internal configuration example of the basic LUT correction unit 204 and the linear approximation correction unit 205 in the first mode.
  • the basic LUT correction unit 204 has a table for storing correction value data which is the reverse characteristic of distortion corresponding to a 16-bit input X coordinate value in advance, and outputs conversion data corresponding to the input X coordinate value. Correct the distortion. For example, when the data width of the X coordinate value is 16 bits, the memory capacity of the LUT is about 1 Mbit because the number of X coordinates is 65536. In this embodiment, only the basic LUT is prepared without preparing the LUT for distortion correction for each of the X scan and the Y scan for the scan speed, the observation magnification, and the rotation.
  • the memory capacity of the basic LUT is, for example, about 1 Mbit when the coordinates are represented by 16 bit digital data, and about 2 Mbit when this is represented by two equations of the X coordinate and the Y coordinate. With this level of capacity, it can be built into an FPGA (Field-Programmable Gate Array), for example, and no external memory is required. Therefore, cost reduction can be realized.
  • FPGA Field-Programmable Gate Array
  • the total memory capacity is about 8.4 Mbit.
  • the straight line approximation correction unit 205 does not correct all the X coordinate values, but approximates the curve with a straight line and approximates each (scan). Corrects distortion (speed, observation magnification, rotation).
  • the linear approximation correction unit can be configured by, for example, a multiplier 301, an adder 302, a selector 303, a comparator 304, and a register.
  • the register is necessary for setting the slope of the parameter used in the distortion correction, the offset, and the setting value of the change point. Since the parameters set in the register are provided for each change point, the number of parameters set in the register increases or decreases depending on the number of change points.
  • the memory capacity can be reduced as compared with the method of correcting all by LUT (conventional example). That is, in the present embodiment, the LUT is provided only in the basic LUT correction unit 204, and the LUT is not provided in other parts (straight line approximation correction unit 205 or curve approximation correction unit 1001 described later). Therefore, the memory capacity can be reduced.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a GUI (Graphical User Interface) according to the present embodiment.
  • the GUI 401 displayed on the display of the computer 113 with a display includes, for example, an observation screen 402, a distortion correction mode switching unit 403, a correction value acquisition unit 404, a correction value setting unit 405, and an observation condition setting unit 406.
  • the observation screen 402 is a display area for the user to visually confirm the observation sample.
  • the observation condition setting unit 406 is an area for the user to set (set to an arbitrary value) a scan speed value, an observation magnification value, and a rotation value (angle value).
  • the distortion correction mode switching unit 403 is an area for the user to set a desired distortion correction mode.
  • the correction value acquisition unit 404 is an area used when acquiring a correction value.
  • the correction value setting unit 405 is a region used when the correction value is set in the basic LUT correction units 204-1 and 204-2, the linear approximation correction unit 205, or the curve approximation correction unit 1001 (described later).
  • the user sets the combination of the basic LUT correction and the linear approximation correction in the first mode, the combination of the basic LUT correction and the curve approximation correction (described later) in the second mode, and the rise of the scan waveform on the GUI 401. It is possible to arbitrarily select and switch between the third mode in which the portion and the falling portion are not used for imaging.
  • FIG. 5 is a schematic view showing the state of the rising portion and the falling portion of the scan.
  • the third mode in which the rising and falling parts of the scan are not used for imaging, when the screen size is 1280 x 960 in high-speed scanning, 200 ⁇ s is required per X scan.
  • the first mode and the second mode it is 125 ⁇ s, which is reduced by about 70 ms per image.
  • the third mode instead of performing the calculation by correction, only the central part of the scan waveform having a small distortion dependence and a relatively high linearity is used for imaging. Therefore, the rising and falling portions of the scan waveform are not used for imaging. Therefore, it is possible to selectively suppress the charge-up caused by the sample of the insulating material that occurs at the beginning of the scan.
  • the third mode is used.
  • the mode can be selectively switched and set.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the distortion correction process by linear approximation of the present embodiment.
  • the distortion correction is performed independently in the X direction and the Y direction of the primary electron beam. Further, in the present embodiment, the processing is performed in the order of scan speed correction ⁇ magnification correction ⁇ rotation correction, but the order of these processing is arbitrary, and any correction processing may be executed first.
  • Step 601 After starting the processing, the waveform acquisition unit 110 acquires the scan waveform and inputs it to the scan generation unit 201.
  • Step 602 The scan generation unit 201 is acquired by the scan waveform acquired in step 601 and the reference waveform for calculating the amount of distortion (ideal waveform: for example, the slowest scan in the scanning electron microscope (charged particle beam device) 100). The waveform is compared with the scan waveform with the least distortion), and the difference between them is measured as the amount of distortion.
  • ideal waveform for example, the slowest scan in the scanning electron microscope (charged particle beam device) 100.
  • Step 603 The scan generation unit 201 calculates the inverse characteristic of the strain amount measured in step 602.
  • Step 604 The scan generation unit 201 sets a correction value, which is an inverse characteristic calculated in step 603, for the LUTs of the basic LUT correction units 204-1 and 204-2.
  • the scan generation unit 201 sets an arbitrary number of scan speed patterns, calculates a correction value (parameter) of the reverse characteristic from the strain amount for each setting, and is a straight line with respect to the scan speed correction units 207-1 and 207-2. Set the correction value for approximation correction.
  • Step 606 Similar to the scan speed, the scan generation unit 201 sets an arbitrary number of patterns of magnification, calculates the correction value (parameter) of the inverse characteristic from the amount of distortion caused by the magnification, and causes the magnification correction units 208-1 and 208-2. Then, a correction value for linear approximation correction is set.
  • Step 607 The scan generation unit 201 sets an arbitrary number of rotation (rotation angles) patterns, calculates correction values (parameters) for the amount of distortion of each pattern, and linearly approximates the rotation correction units 209-1 and 209-2. Set to the correction value for correction.
  • the scan waveform output from the scan generation unit 201 is the basic LUT correction units 204-1 and 204-2, the scan speed correction units 207-1 and 207-2, the magnification correction units 208-1 and 208-2, and the rotation.
  • the elements are corrected (distortion correction and delay time adjustment) by the correction units 209-1 and 209-2 and the time correction units 206-1 and 206-2, respectively, and output to the D / A converter 111.
  • the D / A converter 111 converts the digital waveform into an analog waveform and outputs it to the deflector 104.
  • Step 609 The deflector scans the primary electron beam with a highly linear scan waveform to display a distortion-free image.
  • FIG. 7 is a diagram showing a specific example of correction processing of the X-direction scan waveform signal by linear approximation.
  • the scan generation unit 201 acquires the amount of distortion, which is the difference between the reference waveform (ideal waveform of a straight line) and the distorted measurement waveform, and sets the reverse characteristic of the amount of distortion in the basic LUT correction unit 204-1. Then, the basic LUT correction unit 204-1 distorts the scan waveform signal in the opposite direction. As a result, the delay-dependent distortion amount of the responsiveness of the deflection coil 1401 is canceled by the distortion amount in the reverse direction due to the basic LUT, and is corrected to a scan waveform with high linearity.
  • the number of change points of the linear approximation is 4 for each of the scan speed correction, the magnification correction, and the rotation correction. Therefore, for each of the change point a, the change point b, the change point c, the change point d, the slope 1 connecting each change point and the end point, the slope 2, the slope 3, the slope 4, and the slope 5. Offset 1, offset 2, offset 3, offset 4, and offset 5 corresponding to each inclination are stored in the acquisition waveform storage memory 115 in the waveform acquisition unit 110 as correction value parameters.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a calculation method and a calculation formula for the inclination value.
  • the method for calculating the slope 2 is a value obtained by dividing the X coordinate value of the change point b and the value obtained by subtracting the offset 2 by the time value of the change point b.
  • slope ⁇ 5 types horizontal axis value of the change point ⁇ 4 types; offset value ⁇ offset value
  • the register setting accesses each correction unit from the computer, the number of accesses increases and the time required for correction increases as the number of parameters for register setting increases.
  • the scan scan is delayed and the scan waveform is distorted.
  • the amount of distortion at each scan speed is measured in advance, and the correction value, which is the opposite characteristic, is stored in the acquisition waveform storage memory 115 in the waveform acquisition unit 110. Then, the amount of distortion due to the influence of the scan speed is canceled by the linear approximation waveform drawn from the stored correction value parameters a and b, the slope 1 corresponding to each point and the end point, and the slope 2 and the slope 3. It becomes possible. By canceling the amount of strain, an ideal waveform with high linearity can be generated.
  • the observation magnification condition is low, that is, when the scan scan is performed over a wide range, the range in which the beam is scanned to the end in the X direction and the beam is returned to the opposite end of the beam scan start is long, so the scan that scans the beam is performed.
  • the waveform is distorted with a delay. In this case, the distortion of the waveform due to the magnification is measured, and the correction value which is the opposite characteristic is stored in the acquisition waveform storage memory 115 in the waveform acquisition unit 110.
  • the distortion amount due to the influence of the magnification is canceled by the linear approximation waveform drawn from the change points a and b, which are the stored correction value parameters, and the slope 1, the slope 2, and the slope 3 corresponding to each point and the end point. Can be done. By canceling the amount of strain, an ideal waveform with high linearity can be generated.
  • the scan waveform may be distorted.
  • the amount of strain at each rotation angle is measured, and the correction value, which is the reverse characteristic of the measured amount of strain, is stored in the acquired waveform storage memory 115 in the waveform acquisition unit 110.
  • a linear approximation waveform is drawn from the stored correction value parameters a and b, and the slope 1, the slope 2, and the slope 3 connecting each point and the end point. Then, by calculating the drawn linear approximation waveform and the distorted waveform, the distortion due to rotation can be canceled.
  • the time correction unit 206 can adjust the time for correction by setting the register.
  • FIG. 9 is a diagram showing a comparison of circuit scales between a method of correcting all by LUT (comparative example) and a method of correcting by basic LUT and linear approximation (this embodiment). According to this embodiment, it can be seen that the memory capacity can be reduced to about 25% of the comparative example. Further, it can be seen that the register setting time (the time for transmitting the parameter from the storage unit to the arithmetic unit inside the FPGA) is only 0.05% of the comparative example.
  • the distortion amount of the deflection coil is corrected by the basic LUT correction unit, and the distortion depending on each observation condition is corrected in real time by the linear approximation correction.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the internal configuration of the scan waveform generation device 112 in the second mode.
  • the scan waveform generation device 112 receives commands from the computer 113 (scan setting commands for instructing scan parameters and correction commands for acquiring distortion correction values) and outputs from the waveform acquisition unit 110 as inputs, and the scan generation unit 112.
  • 201 a basic LUT correction unit 204-1 that corrects the X-direction scan signal 202, a basic LUT correction unit 204-2 that corrects the Y-direction scan signal 203, a curve approximation correction unit 1001, and a time correction unit 206.
  • the curve approximation correction unit 1001 corrects the scan speed correction unit 1002-1 for correcting the scan speed distortion in the X direction, the scan speed correction unit 1002-2 for correcting the scan speed distortion in the Y direction, and the magnification distortion in the X direction.
  • the basic LUT correction units 204-1 and 204-2 have and input a table for storing correction value data which is an inverse characteristic of distortion corresponding to a 16-bit input X coordinate value in advance.
  • the conversion data corresponding to the X coordinate value is output to correct the distortion.
  • the curve approximation correction unit 1001 uses a small-capacity LUT to approximate the vicinity of the conversion point (where the slope changes significantly) of the approximate straight line in the first mode with a smooth curve, respectively (scan speed, observation magnification, rotation). Correct the distortion of. In the straight line approximation correction, the slope near the change point becomes steep and the correction accuracy becomes coarse, but in the curve approximation correction, the correction accuracy is higher than the straight line approximation correction because the curve can be smoothly corrected by the small capacity LUT. In addition, by limiting the range of curve correction, the memory capacity and correction time can be reduced as compared with the above-mentioned comparative example.
  • the small-capacity LUT is prepared for each of the scan speed correction unit, the magnification correction unit, and the rotation correction unit for the X scan and the Y scan.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining the distortion correction process by curve approximation of the present embodiment (second mode).
  • the slope near the change point changes greatly, so that the correction may be coarse.
  • the correction by curve approximation by setting the correction value to a small capacity LUT (separate from the basic LUT), the vicinity of the change point becomes smooth. Therefore, it is possible to increase the accuracy of correction as compared with the first mode.
  • Step 1101 The scan generation unit 201 acquires the scan waveform acquired by the waveform acquisition unit 110.
  • Step 1102 The scan generation unit 201 compares the scan waveform acquired in step 1101 with the reference waveform for strain measurement (ideal waveform: for example, the waveform acquired by the slowest scan), and uses the difference as the strain amount. measure.
  • the reference waveform for strain measurement ideal waveform: for example, the waveform acquired by the slowest scan
  • Step 1103 The scan generation unit 201 calculates the inverse characteristic of the strain amount measured in step 1102.
  • Step 1104 The scan generation unit 201 sets correction values having opposite characteristics in the basic LUT correction units 204-1 and 204-2.
  • the scan generation unit 201 sets an arbitrary number of scan speed patterns, and calculates an inverse characteristic correction value (parameter) from the amount of distortion obtained near each change point (start point and end point are specified) of each pattern. , The correction value is set to the small capacity LUT (not shown) of the scan speed correction units 1002-1 and 1002-2.
  • Step 1106 the scan generation unit 201 sets an arbitrary number of magnification patterns, calculates the correction value (parameter) of the inverse characteristic from the strain amount near each change point of each pattern (the start point and the end point are specified), and calculates the correction value (parameter). Correction values are set in the small-capacity LUTs (not shown) of the magnification correction units 1003-1 and 1003-2.
  • Step 1107 the scan generation unit 201 sets an arbitrary number of rotation (angle) patterns, and corrects the inverse characteristic from the distortion amount near each change point (start point and end point are specified) of each pattern (parameter). Is calculated, and a correction value is set in the small capacity LUT (not shown) of the rotation correction units 1004-1 and 1004-2.
  • the scan waveform output from the scan generation unit 201 is the basic LUT correction units 204-1 and 204-2, the scan speed correction units 1002-1 and 1002-2, the magnification correction units 1003-1 and 1003-2, and the rotation. It is corrected by the correction units 1004-1 and 1004-2 and output to the D / A converter 111.
  • the D / A converter 111 converts the corrected digital waveform into an analog waveform, and sends the converted scan waveform (analog waveform) to the deflector 104.
  • Step 1109 The deflector 104 displays a distortion-free image by scanning the primary electron beam. The correction is performed independently for the X direction and the Y direction of the primary electron beam.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of an arithmetic circuit for curve approximation correction (second mode).
  • the calculation circuit for curve approximation correction can be configured by, for example, an adder 1203, a comparator 1204, a selector 1205, a data type conversion unit 1206, and a range selection unit 1207.
  • the scan generation unit 201 determines from the calculation result of the small capacity LUT the start point 1201 and the end point 1202 (start point and end point of the point to be approximated by the curve (near the change point)): to which range the small capacity LUT is applied to approximate the curve.
  • the information shown) is calculated and the register is set.
  • the comparator 1204 compares the scan coordinates with the calculated start point 1201 and end point 1202.
  • the range selection unit 1207 selects a range, and the selector 1205 corrects or controls the scan waveform. For example, the correction is performed by adding the scan coordinates 16 bits and the small capacity LUT data 9 bits, and the data type is converted into integer data and then output.
  • FIG. 13 is a diagram showing the results of comparing the circuit scales of the method of correcting all by LUT (comparative example) and the method of basic LUT correction + curve approximation correction (second mode).
  • the second mode is a calculation based on a LUT (small capacity LUT), so only one arithmetic unit is used for each correction unit. Therefore, the number of arithmetic units used is reduced as compared with the first mode. Further, it can be seen that the register setting time (the time for transmitting the parameter from the storage unit to the arithmetic unit inside the FPGA) is about 1% of the comparative example, and the distortion correction can be performed in real time.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of the internal configuration of the waveform acquisition unit 110 according to the present embodiment.
  • the waveform acquisition unit 110 includes an A / D converter 114, an acquisition waveform storage memory 115, a deflection coil 1401, a current sensor 1402, and a resistor 1403.
  • the waveform acquisition unit 110 acquires the amount of distortion by measuring the current of the deflection coil 1401 with the current sensor 1402 and then comparing it with a reference waveform (ideal waveform: the waveform acquired by the slowest scan). Then, this strain amount is recorded in the acquired waveform storage memory 115, and is output as a scan waveform to the scan waveform generator 112.
  • the current range can be adjusted by the resistor 1403, and a desired level of current waveform can be acquired.
  • This makes it possible to acquire not only the distortion due to the delay in the response of the deflection coil 1401 but also the scan distortion due to each observation condition by using the apparatus. That is, it is possible to correct the distortion due to a slight difference in the device and the scan distortion due to the aged deterioration of the device as many times as necessary.
  • FIG. 15 is a diagram showing an outline of an image connecting function according to the present embodiment.
  • the image joining function is a function of capturing a plurality of images and joining them by software processing to generate one image.
  • the image before joining is captured, the image without distortion is acquired by extending the scan time (the image of the rising portion and the falling portion is not used for image generation). ), As a result, the throughput of the image connection function was significantly reduced.
  • the scan is magnified and the beam is irradiated, the sample damage is worsened.
  • the scanning time is reduced and the throughput is improved accordingly. Further, since it is not necessary to irradiate the joint portion where the scan has been enlarged with a beam, it is possible to improve the accuracy of the image joint and reduce the damage to the sample.
  • FIG. 16 is a flowchart for explaining the correction value calculation process by simulation evaluation.
  • Step 1601 The computer 113 performs a simulation evaluation from the design value of the charged particle beam device, and calculates a correction value which is an inverse characteristic of the scan output waveform from the simulation result.
  • Step 1602 The computer 113 calculates the discretized digital value of the inverse characteristic from the scan distortion analog waveform. The calculation of the discretized digital values of the inverse characteristics is performed for each of the X-direction scan and the Y-direction scan.
  • Step 1603 The computer 113 sets the correction values calculated in step 1602 in the basic LUT correction units 204-1 and 204-2.
  • the amount of distortion of the deflection coil 1401 can be evaluated at the design stage.
  • FIG. 17 is a flowchart for explaining the correction value calculation process by the waveform acquisition unit 110.
  • the correction value calculation process by the waveform acquisition unit 110 can be executed at a stage where only the FPGA circuit exists (a stage where the actual machine of the charged particle beam device does not yet exist).
  • Step 1701 The waveform acquisition unit 110 measures the scan output waveform.
  • Step 1702 The waveform acquisition unit 110 calculates a digital value of the inverse characteristic from the scan waveform measured in step 1701. When calculating the digital value of the inverse characteristic, the waveform acquisition unit 110 calculates each of the X-direction scan and the Y-direction scan. Further, the waveform acquisition unit 110 calculates correction values for each of the scan speed, the observation magnification, and the rotation.
  • Step 1703 The waveform acquisition unit 110 sets values in the basic LUT correction units 204-1 and 204-2.
  • Step 1704 The waveform acquisition unit 110 sets a correction value in the linear approximation correction unit 205 or the curve approximation correction unit 1001 for each of the X-direction scan and the Y-direction scan.
  • the correction value calculation process by the waveform acquisition unit 110 is not a process of calculating the correction value using the actual machine of the charged particle beam device. Therefore, it is not possible to measure the amount of strain due to the difference between the devices. However, the strain caused by the deflection coil 1401 and each observation condition can be measured, and various strains can be corrected.
  • FIG. 18 is a flowchart for explaining the correction value calculation process at the time of shipment of the device. That is, this correction value calculation process is related to the acquisition of the correction value using the actual machine.
  • Step 1801 The scan generation unit 201 measures the scan output waveform from the device at the time of shipment.
  • Step 1802 The scan generation unit 201 calculates a discretized digital value of the inverse characteristic from the analog value of the scan distortion waveform.
  • Step 1803 The scan generation unit 201 sets the digital values calculated in step 1802 in the basic LUT correction units 204-1 and 204-2.
  • Step 1804 The scan generation unit 201 calculates the inverse characteristics of the distortion due to the scan speed, the observation magnification, and the rotation for each of the X-direction scan and the Y-direction scan, and sets them in the linear approximation correction unit 205 or the curve approximation correction unit 1001.
  • FIG. 19 is a flowchart for explaining the correction value calculation process at the time of user use.
  • Step 1901 The scan generation unit 201 measures the scan output waveform from the post-shipment device (device in use: for example, a charged particle beam device that has been used for many years).
  • Step 1902 The scan generation unit 201 calculates a digital value of the inverse characteristic from the scan waveform measured in step 1901. When calculating the digital value of the inverse characteristic, it is calculated for each X-direction scan and Y-direction scan. Further, the scan generation unit 201 calculates the scan speed, the observation magnification, and the correction value by rotation for each of the X-direction scan and the Y-direction scan.
  • Step 1903 The scan generation unit 201 sets a correction value in the basic LUT correction unit 204.
  • Step 1904 The scan generation unit 201 sets a correction value in the straight line approximation correction unit 205 or the curve approximation correction unit 1001.
  • Step 1905 The scan generation unit 201 measures the scan waveform again in response to the user's instruction.
  • Step 1906 The scan generation unit 201 acquires a correction value from the waveform measured in step 1905, and resets the correction value in the basic LUT correction units 204-1 and 204-2. Similarly, the scan generation unit 201 resets the correction value to the linear approximation correction unit 205 or the curve approximation correction unit 1001 for each scan speed, observation magnification, and rotation. That is, after shipment, the user can arbitrarily re-correct the scan distortion due to the aged deterioration of the device. Therefore, the maintenance of the device can be performed by the user himself / herself.
  • the charged particle beam apparatus 100 may be provided with functions corresponding to the above-mentioned first mode, second mode, and third mode, and one of them may be selected so that the sample 08 can be scanned and observed. , The function corresponding to the first mode or the second mode and the third mode may be provided so that the sample 108 can be observed. Further, the charged particle beam apparatus 100 may be configured to have either the function of the first mode or the second mode.
  • the distortion characteristic of the deflection coil is corrected by using the basic LUT that stores the parameter for correcting the scan waveform (digital scan waveform).
  • the linear approximation correction unit 205 and the curve approximation correction unit 1001 change the correction parameters acquired from the basic LUT according to the conditions including at least one of the scan speed, the magnification, and the rotation.
  • the correction parameters are (i) the first parameter set of the inverse characteristics of the distortion characteristics under predetermined conditions (parameters for correcting the distortion due to the delay in the response of the deflection coil) stored in the basic LUT.
  • (ii) It is composed of a combination of a second parameter set (parameters generated by changing the correction parameters of the basic LUT according to each condition) according to each condition of scan speed, magnification, and rotation.
  • the second parameter set is a parameter for distortion correction by linear approximation or a parameter for distortion correction by curve approximation that corrects distortion corresponding to a condition including at least one of scan speed, magnification, and rotation. ..
  • the distortion characteristic is corrected by executing the second correction (correction according to each condition) by the second parameter set.
  • magnification distortion, distortion of the current flowing through the deflection coil of the electron beam, scanning speed, and distortion due to the scanning direction (raster rotation) of the electron probe can be corrected for all conditions, linear approximation or curve.
  • scan distortion correction can improve the throughput and connection accuracy of the image connection function. Further, since the scan waveform acquisition means can correct the scan distortion even after the device is shipped, the distortion due to aged deterioration can be re-corrected.
  • the function of this embodiment can also be realized by a software program code.
  • a storage medium in which the program code is recorded is provided to the system or the device, and the computer (or CPU or MPU) of the system or the device reads out the program code stored in the storage medium.
  • the program code itself read from the storage medium realizes the function of the above-described embodiment, and the program code itself and the storage medium storing the program code itself constitute the present disclosure.
  • Examples of the storage medium for supplying such a program code include a flexible disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-R, a magnetic tape, a non-volatile memory card, and a ROM. Etc. are used.
  • the OS operating system
  • the processing enables the function of the above-described embodiment to be realized. You may. Further, after the program code read from the storage medium is written in the memory on the computer, the CPU of the computer or the like performs a part or all of the actual processing based on the instruction of the program code, and the processing is performed. May realize the function of the above-described embodiment.
  • the program code is distributed as a storage means such as a hard disk or a memory of the system or an apparatus, or a storage medium such as a CD-RW or a CD-R.
  • the computer (or CPU or MPU) of the system or device may read and execute the program code stored in the storage means or the storage medium at the time of use.
  • control lines and information lines are shown as necessary for explanation, and the product does not necessarily show all the control lines and information lines. All configurations may be interconnected.
  • Scan waveform generator 113 computer with display, 114 A / D converter, 115 acquisition waveform storage memory, 201 scan generator, 202 X-direction scan signal, 203 Y-direction scan signal, 204 basic LUT correction unit, 205 linear approximation correction unit , 206 time correction unit, 207 scan speed correction unit, 208 magnification correction unit, 209 rotation correction unit, 301 multiplier, 302 adder, 303 selector, 304 comparer, 401 GUI, 402 observation screen, 403 distortion correction mode switching unit , 404 correction value acquisition unit, 405 correction value setting unit, 406 observation condition setting unit, 1001 curve approximation correction unit, 1201 start point, 1202 end point, 1203 adder, 1204 comparer, 1205 selector, 1206 data type conversion unit, 1207 range Selector, 1401 deflection coil, 1402 current sensor, 1403 resistor

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Abstract

観察スループットを低下させずに様々な種類の歪みを適切に補正する。本開示は、試料に荷電粒子線を照射して画像を取得する荷電粒子線装置であって、荷電粒子線を前記試料上で走査させる偏向コイルと、デジタルスキャン波形をアナログスキャン波形に変換し、当該アナログスキャン波形を偏向コイルに出力して駆動させるＤ／Ａコンバータと、デジタルスキャン波形を生成して、Ｄ／Ａコンバータに出力するスキャン波形生成部と、を備え、スキャン波形生成部は、デジタルスキャン波形を補正するためのパラメータを格納する基本ＬＵＴを有し、偏向コイルの歪み特性を補正する補正回路を含む、荷電粒子線装置について提案する（図４参照）。

Description

荷電粒子線装置、およびスキャン波形生成方法
　本開示は、荷電粒子線装置、およびスキャン波形生成方法に関する。
　近年、半導体プロセスの微細化やナノテクノロジーの進歩により、多様な試料の微細領域形状の観察が必要となっている。これら微細領域の観察には電子ビーム技術を用いた走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）などを用いて観察領域の画像情報を取得することで行われる。これら走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた装置においては、複数の走査ラインに沿って所定の加速電圧で順次電子ビームを照射して、試料上の観察対象領域を走査（スキャン）し、出射される二次電子を検出して観察対象領域の試料観察を行うが、近年の半導体プロセスの微細化やナノテクノロジーの進歩により高い分解能が必須である。また、半導体デバイスやエレクトロニクス，先端ナノテクノロジー材料，生物，製薬などの幅広い分野で試料観察に使用するため観察画像の高画質化や使い勝手向上、ＳＥＭ装置の低コスト化が求められている。これらＳＥＭ装置に適用する画像処理システムでは、高い分解能を実現するリアルタイム処理性能に加え、多様な分野に対応する様々な検出器からの画像情報を入力する多チャンネル化と、低コスト化が求められている。特に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた試料観察においては、電子ビームを走査（スキャン）するスキャン座標に歪みがあると、観察画像が劣化するため、スキャン歪み補正が重要となる。
　例えば、特許文献１は、スキャン歪み補正に関する技術について開示している。特許文献１には、「周期構造を持つ標準試料を基準にした絶対歪みとして第１の倍率における幾何歪みを測定する。幾何歪み測定済の第１の倍率と、幾何歪み未測定の第２の倍率で微細構造試料を撮影する。第１の倍率の画像を第２の倍率まで等方的に伸縮した伸縮画像を生成する。第２の倍率における幾何歪みを、伸縮画像を基準とした相対歪みとして測定する。第１の倍率における絶対歪みと第２の倍率における相対歪みから、第２の倍率における絶対歪みを求める。以後、第２の倍率を第１の倍率に置き換えて相対歪み測定を繰り返すことにより、任意倍率における幾何歪みを測定し、補正する。」と記載されている。
特開２００８－０１４８５０号公報
　上述のように、特許文献１は、倍率の異なる二枚の画像から倍率像歪みを測定し、倍率歪みだけを補正する。
　しかしながら、走査型電子顕微鏡の像歪みの要因は多種多様にある。従って、特許文献１に開示の技術を適用しただけでは、倍率歪み以外の歪みに対して補正を行うことができない。観察条件によっては像歪みが顕在化し、画像が歪んでしまう。また、周期構造をもつ標準試料を用意し、繰り返し測定を行って歪みを補正することは、効率的で最良な歪み対策とは言えない。
　また、一般的に、補正を行う方法として、ＬＵＴ（Look Up Table）に予め補正値を格納しておき、スキャンの座標値に応じた補正値を出力する方法がある。この場合、倍率歪み、電子ビームの偏向コイルに流れる電流の歪み、スキャン速度、電子プローブの走査方向（ラスターローテーション）による歪みに対し、すべての条件毎に補正を行うためには、条件毎の補正値をＬＵＴに格納しておくか、条件毎にＬＵＴ内容を書き換える必要がある。予め格納しておく場合には、膨大なメモリ容量を必要とし、条件毎に書き換えを行うには、膨大なメモリ書き込み時間が必要となる。さらに、従来は、スキャンの時間を拡大して、スキャン歪みが比較的軽微な波形中央部を撮像に使用している。このため、試料観察における画面表示の時間が増加し、観察スループットが低下する。加えて、画像つなぎ機能のスループットおよび画像つなぎ機能の精度も低下する課題がある。
　本開示は、このような状況に鑑み、観察スループットを低下させずに様々な種類の歪みを適切に補正する技術を提案する。
　上記課題を解決するために、本開示は、試料に荷電粒子線を照射して画像を取得する荷電粒子線装置であって、荷電粒子線を前記試料上で走査させる偏向コイルと、デジタルスキャン波形をアナログスキャン波形に変換し、当該アナログスキャン波形を偏向コイルに出力して駆動させるＤ／Ａコンバータと、デジタルスキャン波形を生成して、Ｄ／Ａコンバータに出力するスキャン波形生成部と、を備え、スキャン波形生成部は、デジタルスキャン波形を補正するためのパラメータを格納する基本ＬＵＴを有し、偏向コイルの歪み特性を補正する補正回路を含む、荷電粒子線装置について提案する。
　本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される請求の範囲の様態により達成され実現される。
　本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の請求の範囲又は適用例をいかなる意味においても限定するものではない。
　本開示の技術によれば、荷電粒子線装置において、観察スループットを低下させずに様々な種類の歪みを適切に補正することができる。
本実施形態による走査型電子顕微鏡の構成例を示す図である。 第１モードによる（後述の直線近似補正部を含む）スキャン波形生成装置１１２の内構成例を示す図である。 第１モードによる基本ＬＵＴ補正部２０４および直線近似補正部２０５の概略内部構成例を示す図である。 本実施形態による荷電粒子線装置のＧＵＩ（Graphical User Interface）の構成例を示す図である。 スキャン波形の立ち上がり部分と立ち下がり部分の様子を示す概略図である。 本実施形態の直線近似による歪み補正処理を説明するためのフローチャートである。 直線近似によるＸ方向スキャン波形信号の補正処理の具体例を示す図である。 傾き値の算出方法と算出式の例を示す図である。 全てＬＵＴで補正する手法（比較例）と基本ＬＵＴおよび直線近似にて補正する手法（本実施形態）の回路規模の比較を示す図である。 第２モードによる（曲線近似補正部を含む）スキャン波形生成装置１１２の内構成例を示す図である。 本実施形態（第２モード）の曲線近似による歪み補正処理を説明するためのフローチャートである。 曲線近似補正（第２モード）の演算回路の構成例を示す図である。 全てＬＵＴで補正する手法（比較例）と基本ＬＵＴ補正＋曲線近似補正する手法（第２モード）の回路規模の比較結果を示す図である。 本実施形態による波形取得部１１０の内部構成例を示す図である。 本実施形態の荷電粒子線装置による画像つなぎ機能の概略を示す図である。 シミュレーション評価による補正値算出処理を説明するためのフローチャートである。 波形取得部１１０による補正値算出処理を説明するためのフローチャートである。 装置出荷時の補正値算出処理を説明するためのフローチャートである。 ユーザ使用時の補正値算出処理を説明するためのフローチャートである。
　本実施形態は、半導体デバイスやエレクトロニクス、先端ナノテクノロジー材料、生物、製薬等の幅広い分野で試料を観察する荷電粒子線装置に関し、特に、電子ビームを走査して画像を取得するスキャン制御に関する。このような荷電粒子線装置は、例えば、半導体検査装置及び測長装置に適用することができる。
　より具体的には、本実施形態は、観察スループットを低下させずに様々な種類の歪みを適切に補正するため、基本ＬＵＴに格納する基本パラメータを用いて補正の基準となるスキャン波形（後述の理想的なスキャン波形）との誤差の逆特性を取得して偏向コイルの応答性の遅れによる歪みを補正し、各条件（スキャン速度、倍率、回転など）に対応する歪み量の逆特性の複数の変化点に対して直線近似波形あるいは曲線近似波形によって基本パラメータを変更し、当該変更されたパラメータを用いて各条件に対応する歪み量を補正して、偏向コイルを駆動するスキャン波形を出力する。
　以下、図面を参照して、本実施形態について説明する。なお、本実施形態では、荷電粒子線装置として走査型電子顕微鏡を例に挙げて説明するが、本開示の技術は他の荷電粒子線装置でも適用することができる。
　＜走査型電子顕微鏡の構成例＞
　図１は、実施形態による走査型電子顕微鏡の構成例を示す図である。図１に示すように、走査型電子顕微鏡１００は、電子源１０１と、第１コンデンサレンズ１０２と、第２コンデンサレンズ１０３と、偏向器１０４と、筐体１０５と、対物レンズ１０６と、試料室１０７と、試料１０８と、アンプ１０９と、波形取得部１１０と、Ｄ／Ａコンバータ１１１と、スキャン波形生成装置１１２と、ディスプレイ付きコンピュータ１１３（以下、単に「コンピュータ」と称する場合もある）と、を備える。
　電子源１０１は、一般に０．５ｋＶ～３０ｋＶに加速され、電子ビーム（一次電子ビーム）を出射する。第１コンデンサレンズ１０２および第２コンデンサレンズ１０３などで構成される複数段のレンズは、観察に適した条件に制御されているものとし、一次電子ビームを収束する作用を有している。また、偏向器１０４は、走査速度を可変する作用を有している。そして、一次電子ビームの照射に伴って試料１０８からは二次電子や反射電子が放出される。
　スキャン波形生成装置１１２は、Ｄ／Ａコンバータ１１１を介して、アナログ波形を偏向器１０４へ出力する。偏向器１０４は、入力されたスキャン波形に制御されて、試料１０８上の一次電子ビームの照射位置を所望の観察視野範囲に従って走査させる。また、スキャン波形生成装置１１２は、偏向器１０４への出力と同一のアナログ波形を波形取得部１１０にも供給する。
　波形取得部１１０は、偏向器１０４に出力したものと同一の波形信号を入力とし、Ａ／Ｄコンバータ１１４によりアナログ信号からデジタル信号に変換させる。そして、波形取得部１１０は、取得したデジタルの波形信号（波形データ）を取得波形格納メモリに格納し、格納した波形データをスキャン波形生成装置１１２に出力する。この波形データと歪み検出・補正のための基準波形（理想的な波形：最も遅いスキャン速度によるスキャン波形）とを比較することにより、実際に試料１０８に一次電子ビームを照射する前であっても、スキャン歪みの有無を検知することが可能となる。
　スキャン波形生成装置１１２は、後述のように（図２参照）、スキャン生成部２０１および直線近似補正部２０５を備え、倍率歪み、電子ビームの偏向コイルに流れる電流の歪み、スキャン速度、電子プローブの走査方向（ラスターローテーション）による歪みに対して，すべての条件毎に補正を行うことができる。
　一次電子ビームの走査と同期させて、ディスプレイ付きコンピュータ１１３で画像表示される。また、ディスプレイ付きコンピュータ１１３は、形成画像を表示するための表示手段や、当該表示手段に表示されるＧＵＩに対して、装置の操作に必要な情報を入力する情報入力手段等を備えている。なお、電子光学系の各構成要素、例えば一次電子ビームの加速電圧、試料１０８へ照射されるプローブ電流などは、自動もしくはユーザがディスプレイ付きコンピュータ１１３上で所望の値を入力し、調整される。
　＜第１モードスキャン波形生成装置１１２の内構成例＞
　図２は、第１モード（後述の直線近似）によるスキャン波形生成装置１１２の内構成例を示す図である。スキャン波形生成装置１１２は、コンピュータ１１３からのコマンド（スキャンパラメータを指示するためのスキャン設定コマンドや歪補正値を取得するための補正コマンド）および波形取得部１１０からの出力を入力とし、スキャン生成部２０１と、Ｘ方向スキャン信号２０２を補正する基本ＬＵＴ補正部２０４－１と、Ｙ方向スキャン信号２０３を補正する基本ＬＵＴ補正部２０４－２と、直線近似補正部２０５と、時間補正部２０６と、を備える。直線近似補正部２０５は、Ｘ方向のスキャン速度歪みを補正するスキャン速度補正部２０７－１と、Ｙ方向のスキャン速度歪みを補正するスキャン速度補正部２０７－２と、Ｘ方向の倍率歪みを補正する倍率補正部２０８－１と、Ｙ方向の倍率歪みを補正する倍率補正部２０８－２と、Ｘ方向の回転（ラスターローテーション）歪みを補正する回転補正部２０９－１と、Ｙ方向の回転（ラスターローテーション）歪みを補正する回転補正部２０９－２と、を有する。
　スキャン設定コマンドに対応するスキャン速度（速いものから遅いものまで何種類かある）に対して歪み方が増減するため、スキャン速度補正部２０７－１および２０７－２は、各スキャン速度の条件に応じて補正パラメータを有し、スキャン速度の歪みを補正する。また、スキャン設定コマンドに対応する倍率（小さいものから大きいものまで何種類かある）に対して歪み方が増減するため、倍率補正部２０８－１および２０８－２は、各スキャン倍率の条件に応じて補正パラメータを有し、スキャン倍率の歪みを補正する。さらに、スキャン設定コマンドに対応する回転（スキャン方向の回転角が小さいものから大きいものまで何種類かある）に対して歪み方が増減するため、回転補正部２０９－１および２０９－２は、各スキャン方向の回転角の条件に応じて補正パラメータを有し、スキャン回転による歪みを補正する。
　時間補正部２０６－１および２０６－２は、スキャン歪み補正処理することによって生じる遅延時間を補正（調整）する。これにより、補正なしで試料１０８をスキャンする場合と補正ありで試料１０８をスキャンする場合との時間差が生じることを防止することが可能となる。
　＜第１モードによる基本ＬＵＴ補正部２０４および直線近似補正部２０５の内部構成例＞
　図３は、第１モードによる基本ＬＵＴ補正部２０４および直線近似補正部２０５の概略内部構成例を示す図である。
　基本ＬＵＴ補正部２０４は、あらかじめ１６ビットの入力Ｘ座標値に対応する、歪みの逆特性である補正値データを格納するテーブルを有し、入力するＸ座標値に対応した変換データを出力して歪みを補正する。例えば、Ｘ座標値のデータ幅が１６ｂｉｔの場合、Ｘ座標数が６５５３６個あるため、ＬＵＴのメモリ容量は、約１Ｍｂｉｔとなる。本実施形態では、スキャン速度と、観察倍率、回転に対してＸスキャンおよびＹスキャンのそれぞれについて歪み補正のためのＬＵＴを用意せずに基本ＬＵＴのみを用意している。基本ＬＵＴのメモリ容量は、例えば、座標を１６ｂｉｔのデジタルデータで表すと、約１Ｍｂｉｔであり、これをＸ座標とＹ座標の２式とすると約２Ｍｂｉｔになる。この程度の容量であれば、例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）に内蔵可能であり、外付けのメモリが不要になる。このため、低コスト化が実現できる。なお、従来例では、スキャン速度と、観察倍率、回転に対してＸスキャンおよびＹスキャンのそれぞれについて歪み補正のためのＬＵＴを用意するため、メモリ容量は合計で約８．４Ｍｂｉｔとなる。
　直線近似補正部２０５は、従来例のようなＬＵＴの補正値データで描画した滑らかな曲線と異なり、全てのＸ座標値に対してそれぞれ補正を行わず、曲線を直線で近似してそれぞれ（スキャン速度、観察倍率、回転）の歪み補正を行う。直線近似補正部は、例えば、乗算器３０１と、加算器３０２と、セレクタ３０３と、比較器３０４と、レジスタとによって構成することができる。当該レジスタは、歪み補正で使用するパラメータの傾きと、オフセット、変化点設定値を設定するために必要となるものである。変化点一つに対してレジスタに設定するパラメータを設けているため、変化点の数によってレジスタに設定するパラメータ数が増減する。したがって、本実施形態では全てＬＵＴで補正する手法（従来例）と比較すると、メモリ容量を削減できる。つまり、本実施形態では、ＬＵＴは、基本ＬＵＴ補正部２０４にのみ設け、それ以外（直線近似補正部２０５、あるいは後述の曲線近似補正部１００１）ではＬＵＴを設けていない。このため、メモリ容量を削減できるのである。
　＜ＧＵＩの構成例＞
　図４は、本実施形態によるＧＵＩ（Graphical User Interface）の構成例を示す図である。ディスプレイ付きコンピュータ１１３のディスプレイ上に表示されるＧＵＩ４０１は、例えば、観察画面４０２と、歪み補正モード切替部４０３と、補正値取得部４０４と、補正値設定部４０５と、観察条件設定部４０６と、を備える。観察画面４０２は、ユーザが観察試料の目視確認するための表示領域である。観察条件設定部４０６は、ユーザがスキャン速度値と、観察倍率値と、回転値（角度値）とを設定（任意の値に設定）するための領域である。歪み補正モード切替部４０３は、ユーザが所望の歪み補正モードに設定するための領域である。
　補正値取得部４０４は、補正値を取得する場合に用いられる領域である。補正値設定部４０５は、補正値を、基本ＬＵＴ補正部２０４－１および２０４－２もしくは直線近似補正部２０５もしくは曲線近似補正部１００１（後述）に設定する場合に用いられる領域である。本実施形態では、ユーザは、当該ＧＵＩ４０１上で、基本ＬＵＴ補正と直線近似補正の組み合わせを第１モードと、基本ＬＵＴ補正と曲線近似補正（後述）の組み合わせを第２モードと、スキャン波形の立ち上がり部分と立ち下り部分を撮像に用いない第３モードと、を任意に選択して切り替えることができる。
　＜スキャン立ち上がり部分と立下り部分について＞
　図５は、スキャン立ち上がり部分と立ち下がり部分の様子を示す概略図である。第１モードおよび第２モードが選択された場合、スキャン波形は、理想的な直線性の高い波形に補正されるため、比較的歪みやすい立ち上がり部分および立ち下り部分を撮像に用いることが可能となる。そのため第３モードよりも観察スループットが向上する。
　例えば、スキャン立ち上がり部分と立下り部分を撮像に用いない第３モードでは、高速スキャンで画面サイズ１２８０×９６０の場合、Ｘスキャン当たり２００μs要する。一方、第１モードおよび第２モードでは、１２５μｓとなり、一画像当り約７０ｍｓも削減される。第３モードでは、補正による演算を行わない代わりに、歪み依存の小さい比較的直線性の高いスキャン波形の中心部のみを撮像に用いる。このため、スキャン波形の立ち上がり部分および立ち下がり部分を撮像に用いない。したがって、スキャン振り始めに生じる、絶縁物の試料起因であるチャージアップを選択的に抑制できる。チャージアップを抑制することで、観察画像の輝度ムラを改善することができるがスループットは低下する。本実施形態では、上述のように、ユーザがＧＵＩ４０１上で観察スループット向上したい場合は、第１モードもしくは第２モードを、観察画面４０２を目視で確認しながら輝度ムラを改善させたい場合は第３モードを、選択的に切り替えて設定することができる。
　＜直線近似による歪み補正処理（第１モード）の内容＞
　図６は、本実施形態の直線近似による歪み補正処理を説明するためのフローチャートである。なお、歪み補正は、一次電子ビームのＸ方向とＹ方向に対して独立して行われる。また、本実施形態では、スキャン速度補正→倍率補正→回転補正の順で処理しているが、これらの処理の順番は任意であり、どの補正処理を先に実行してもよい。
（i）ステップ６０１
　処理開始後、波形取得部１１０は、スキャン波形を取得し、スキャン生成部２０１に入力する。
（ii）ステップ６０２
　スキャン生成部２０１は、ステップ６０１で取得したスキャン波形と、歪み量算出のための基準波形（理想的な波形：例えば、走査型電子顕微鏡（荷電粒子線装置）１００において最も速度が遅いスキャンによって取得した波形であって、最も歪みが少ないスキャン波形）と比較し、それらの差異を歪み量として計測する。
（iii）ステップ６０３
　スキャン生成部２０１は、ステップ６０２で計測した歪み量の逆特性を算出する。
（iv）ステップ６０４
　スキャン生成部２０１は、基本ＬＵＴ補正部２０４－１および２０４－２のＬＵＴに対して、ステップ６０３で算出した逆特性である補正値を設定する。
（v）ステップ６０５
　スキャン生成部２０１は、スキャン速度を任意に数パターン設定し、設定毎の歪み量から逆特性の補正値（パラメータ）を算出し、スキャン速度補正部２０７－１および２０７－２に対して、直線近似補正のための補正値を設定する。
（vi）ステップ６０６
　スキャン生成部２０１は、スキャン速度と同様に、倍率を任意に数パターン設定し、それによる歪み量から逆特性の補正値（パラメータ）を算出し、倍率補正部２０８－１および２０８－２に対して、直線近似補正のための補正値を設定する。
（vii）ステップ６０７
　スキャン生成部２０１は、回転（回転角度）を任意の数パターン設定し、各パターンの歪み量に対する補正値（パラメータ）を算出し、回転補正部２０９－１および２０９－２に対して、直線近似補正のための補正値に設定する。
（viii）ステップ６０８
　その後、スキャン生成部２０１から出力されたスキャン波形は、基本ＬＵＴ補正部２０４－１および２０４－２、スキャン速度補正部２０７－１および２０７－２、倍率補正部２０８－１および２０８－２、回転補正部２０９－１および２０９－２、時間補正部２０６－１および２０６－２においてそれぞれ要素について補正（歪み補正および遅延時間調整）され、Ｄ／Ａコンバータ１１１へ出力される。そして、Ｄ／Ａコンバータ１１１は、デジタル波形をアナログ波形に変換し、偏向器１０４に出力する。
（ix）ステップ６０９
　偏向器は、直線性の高いスキャン波形で一次電子ビームを走査することで歪みのない画像を表示する。
　＜直線近似によるスキャン波形の補正（第１モード）例＞
　上記フローチャートで示した直線近似による歪み補正処理の具体例について説明する。図７は、直線近似によるＸ方向スキャン波形信号の補正処理の具体例を示す図である。
　スキャン生成部２０１は、基準となる波形（直線の理想波形）と歪んだ測定波形の差異である歪み量を取得し、基本ＬＵＴ補正部２０４－１に歪み量の逆特性を設定する。そして、基本ＬＵＴ補正部２０４－１は、スキャン波形信号を逆方向に歪ませる。これにより、偏向コイル１４０１の応答性の遅れ依存の歪み量は基本ＬＵＴによる逆方向の歪み量によってキャンセルされ、直線性の高いスキャン波形に補正される。
　図７の例では、スキャン速度補正、倍率補正、および回転補正のそれぞれについて、直線近似の変化点数は４点である。このため、それぞれについて、変化点ａと変化点ｂと変化点ｃと変化点ｄと、各変化点および終点を結ぶ傾き１と、傾き２と、傾き３と、傾き４と、傾き５と、各傾きに対応するオフセット１と、オフセット２と、オフセット３と、オフセット４と、オフセット５を補正値のパラメータとして波形取得部１１０内の取得波形格納メモリ１１５に格納される。
　＜傾き値算出（第１モード）について＞
　図８は、傾き値の算出方法と算出式の例を示す図である。傾き２の算出方法は、変化点ｂのＸ座標値とオフセット２を減算した値を変化点ｂの時間値で除算した値となる。スキャン速度のＸスキャンの歪みに対する直線近似補正を行う場合、変化点４点でレジスタ設定するパラメータは、合計で１４種（傾き→５種；変化点の横軸の値→４種；オフセット値→５種）となる。レジスタ設定は、コンピュータから各補正部にアクセスするため、レジスタ設定するパラメータが多くなると、アクセス回数が増え、補正に要する時間も多くなる。
　格納された補正値パラメータである変化点ａと変化点ｂと変化点ｃと変化点ｄと、各変化点と終点に対応する傾き１と傾き２と傾き３と傾き４と傾き５から描画される直線近似波形を用いて各観察条件に起因する歪みをリアルタイムに補正する。
　速いスキャンの時、スキャン走査が遅れてスキャン波形が歪む。各スキャン速度の歪み量を予め計測し、その逆特性である補正値が波形取得部１１０内の取得波形格納メモリ１１５に格納される。そして、格納された補正値パラメータである変化点ａとｂ、各点と終点に対応する傾き１と傾き２と傾き３から描画される直線近似波形により、スキャン速度の影響による歪み量をキャンセルすることが可能となる。歪み量をキャンセルすることにより、理想的な直線性の高い波形を生成することができる。
　観察倍率の条件が低倍つまりスキャン走査を広範囲に行うときは、Ｘ方向の終端までビーム走査し、ビーム走査始まりの反対側の端までビームを戻す範囲が遠くなるため、ビームを走査するスキャンが遅れて波形が歪んでしまう。この場合、倍率による波形の歪みが計測され、その逆特性である補正値が波形取得部１１０内の取得波形格納メモリ１１５に格納される。そして、格納された補正値パラメータである変化点ａとｂ、各点と終点に対応する傾き１と傾き２と傾き３から描画される直線近似波形により、倍率の影響による歪み量をキャンセルすることができる。歪み量をキャンセルすることにより、理想的な直線性の高い波形を生成することができる。
　操作補助機能であるラスターローテーション(観察画面の回転)によりスキャン信号の走査方向を変化させるため、スキャン波形が歪む場合がある。各回転角度の歪み量が計測され、計測した歪み量の逆特性である補正値が波形取得部１１０内の取得波形格納メモリ１１５に格納される。格納された補正値パラメータである変化点ａとｂと、各点と終点を結ぶ傾き１と傾き２と傾き３から直線近似波形が描画される。そして、描画した直線近似波形と歪んだ波形を演算することで、回転による歪みをキャンセルすることができる。
　なお、補正前のスキャン波形信号はスキャン生成後から回路を通るため、実際の補正するタイミングより遅延する。このため、時間補正部２０６は、補正するタイミングをレジスタ設定により時間調整することができる。
　＜回路規模（第１モード）について＞
　図９は、全てＬＵＴで補正する手法（比較例）と基本ＬＵＴおよび直線近似にて補正する手法（本実施形態）の回路規模の比較を示す図である。本実施形態によれば、メモリ容量が比較例の約２５％まで低減できることが分かる。また、レジスタ設定時間（ＦＰＧＡ内部において、パラメータをその格納部から演算部まで伝送する時間）は、比較例の僅か０．０５％であることが分かる。つまり、直線近似にすることで、倍率歪み、電子ビームの偏向コイルに流れる電流の歪み、スキャン速度、電子プローブの走査方向（ラスターローテーション）による歪みに対して、すべての条件毎に補正を行うことができ、回路規模を低減し、低価格な装置を実現する。また、レジスタ設計時間も短縮でき、高速スキャン時にも対応が可能となる。
　本実施形態は、偏向コイルの歪み量は、基本ＬＵＴ補正部で補正し、各観察条件依存の歪みは、直線近似補正でリアルタイムに補正を行う。
　＜第２モードによるスキャン波形生成装置１１２の内構成例＞
　図１０は、第２モードによるスキャン波形生成装置１１２の内構成例を示す図である。スキャン波形生成装置１１２は、コンピュータ１１３からのコマンド（スキャンパラメータを指示するためのスキャン設定コマンドや歪補正値を取得するための補正コマンド）および波形取得部１１０からの出力を入力とし、スキャン生成部２０１と、Ｘ方向スキャン信号２０２を補正する基本ＬＵＴ補正部２０４－１と、Ｙ方向スキャン信号２０３を補正する基本ＬＵＴ補正部２０４－２と、曲線近似補正部１００１と、時間補正部２０６と、を備える。曲線近似補正部１００１は、Ｘ方向のスキャン速度歪みを補正するスキャン速度補正部１００２－１と、Ｙ方向のスキャン速度歪みを補正するスキャン速度補正部１００２－２と、Ｘ方向の倍率歪みを補正する倍率補正部１００３－１と、Ｙ方向の倍率歪みを補正する倍率補正部１００３－２と、Ｘ方向の回転歪みを補正する回転補正部１００４－１と、Ｙ方向の回転歪みを補正する回転補正部１００４－２と、を有する。
　基本ＬＵＴ補正部２０４－１および２０４－２は、図２と同様に、あらかじめ１６ビットの入力Ｘ座標値に対応する、歪みの逆特性である補正値データを格納するテーブルを有し、入力するＸ座標値に対応した変換データを出力して歪みを補正する。
　曲線近似補正部１００１は、小容量ＬＵＴを用いて、第１モードにおける近似直線の変換点付近（傾きが大きく変化する箇所）を滑らかな曲線で近似してそれぞれ（スキャン速度、観察倍率、回転）の歪みを補正する。直線近似補正は、変化点付近の傾きが急となり補正精度が粗くなるが、曲線近似補正は、小容量ＬＵＴにより滑らかに曲線で補正できるため、直線近似補正より補正精度が高い。加えて曲線補正の範囲を限定することで、上述の比較例よりメモリ容量および補正時間を低減することができる。なお、小容量ＬＵＴは、ＸスキャンおよびＹスキャンのスキャン速度補正部と、倍率補正部、回転補正部にそれぞれついて用意される。
　＜曲線近似による歪み補正処理（第２モード）の内容＞
　図１１は、本実施形態（第２モード）の曲線近似による歪み補正処理を説明するためのフローチャートである。第１モードの直線近似補正は、変化点付近の傾きが大きく変化するため、補正が粗くなる場合がある。一方、曲線近似による補正は、補正値を小容量ＬＵＴ（基本ＬＵＴとは別に）に設定することで、変化点付近が滑らか形となる。そのため第１モードよりも補正の精度を高くすることが可能となる。
（i）ステップ１１０１
　スキャン生成部２０１は、波形取得部１１０により取得したスキャン波形を取得する。
（ii）ステップ１１０２
　スキャン生成部２０１は、ステップ１１０１で取得したスキャン波形と、歪み計測のための基準波形（理想的な波形：例えば、速度が最も遅いスキャンによって取得した波形）とを比較し、差異を歪み量として計測する。
（iii）ステップ１１０３
　スキャン生成部２０１は、ステップ１１０２で計測した歪み量の逆特性を算出する。
（iv）ステップ１１０４
　スキャン生成部２０１は、基本ＬＵＴ補正部２０４－１および２０４－２に逆特性である補正値を設定する。
（v）ステップ１１０５
　スキャン生成部２０１は、スキャン速度を任意に数パターン設定し、各パターンの各変化点付近（始点と終点が指定される）における得られた歪み量から逆特性の補正値（パラメータ）を算出し、その補正値をスキャン速度補正部１００２－１および１００２－２の小容量ＬＵＴ（図示せず）に設定する。
（vi）ステップ１１０６
　スキャン生成部２０１は、同様に、倍率を任意に数パターン設定し、各パターンの各変化点付近（始点と終点が指定される）における歪み量から逆特性の補正値（パラメータ）を算出し、倍率補正部１００３－１および１００３－２の小容量ＬＵＴ（図示せず）に補正値を設定する。
（vii）ステップ１１０７
　スキャン生成部２０１は、同様に、回転（角度）を任意の数パターンを設定し、各パターンの各変化点付近（始点と終点が指定される）の歪み量から逆特性の補正値（パラメータ）を算出し、回転補正部１００４－１および１００４－２の小容量ＬＵＴ（図示せず）に補正値を設定する。
（viii）ステップ１１０８
　その後、スキャン生成部２０１から出力されたスキャン波形が、基本ＬＵＴ補正部２０４－１および２０４－２、スキャン速度補正部１００２－１および１００２－２、倍率補正部１００３－１および１００３－２、回転補正部１００４－１および１００４－２において補正され、Ｄ／Ａコンバータ１１１へ出力される。Ｄ／Ａコンバータ１１１は、補正されたデジタル波形をアナログ波形に変換し、変換されたスキャン波形（アナログ波形）を偏向器１０４に送る。
（ix）ステップ１１０９
　偏向器１０４は、一次電子ビームを走査することで歪みのない画像を表示する。なお、補正は、一次電子ビームのＸ方向とＹ方向に対して独立して行われる。
　＜曲線近似補正（第２モード）の演算回路の構成例＞
　図１２は、曲線近似補正（第２モード）の演算回路の構成例を示す図である。曲線近似補正の演算回路は、例えば、加算器１２０３と、比較器１２０４と、セレクタ１２０５と、データ型変換部１２０６と、範囲選択部１２０７と、によって構成することができる。
　スキャン生成部２０１は、小容量ＬＵＴの計算結果から始点１２０１と終点１２０２（曲線近似すべき箇所（変化点の近傍）の始点と終点：どの範囲に小容量ＬＵＴを適用して曲線近似するかを示す情報）を算出して、レジスタ設定する。比較器１２０４は、スキャン座標と算出した始点１２０１および終点１２０２とを比較する。範囲選択部１２０７は、範囲の選択を行い、セレクタ１２０５はスキャン波形を補正するか制御する。例えば、補正は、スキャン座標１６ｂｉｔと小容量ＬＵＴデータ９ｂｉｔを加算することによって行われ、データ型が整数データに変換された後、出力される。
　＜回路規模比較：比較例ｖｓ第２モード＞
　図１３は、全てＬＵＴで補正する手法（比較例）と基本ＬＵＴ補正＋曲線近似補正する手法（第２モード）の回路規模の比較結果を示す図である。
　小容量ＬＵＴの構成の例として、符号付９ビットのデータ幅で深さ５１２とすると、メモリ容量は約４．６Ｋｂｉｔで、ＸスキャンおよびＹスキャンの補正部合計で、約２７Ｋｂｉｔとなる。基本ＬＵＴのメモリ容量に足しても、約２．１５Ｍｂｉｔであり、比較例の約四分の一である。第２モードは、直線近似補正と異なり、あくまでもＬＵＴ（小容量ＬＵＴ）による演算であるため、演算器は各補正部に１つのみ使用される。したがって、演算器の使用数は、第１モードよりも削減される。また、レジスタ設定時間（ＦＰＧＡ内部において、パラメータをその格納部から演算部まで伝送する時間）も比較例の約１％で、リアルタイムに歪み補正を行えることが分かる。
　＜波形取得部の構成例＞
　図１４は、本実施形態による波形取得部１１０の内部構成例を示す図である。波形取得部１１０は、Ａ／Ｄコンバータ１１４と、取得波形格納メモリ１１５と、偏向コイル１４０１と、電流センサ１４０２と、抵抗１４０３を備えている。波形取得部１１０は、偏向コイル１４０１の電流を電流センサ１４０２で測定した後、基準となる波形（理想的な波形：最も速度が遅いスキャンによって取得した波形）との比較で歪み量を取得する。そして、この歪み量は、取得波形格納メモリ１１５に記録され、スキャン波形生成装置１１２にスキャン波形として出力される。
　また、波形取得部１１０においては、電流のレンジを抵抗１４０３で調整することが可能であり、所望レベルの電流波形を取得できる。これにより偏向コイル１４０１の応答性の遅れによる歪みだけではなく、装置を用いることで各観察条件に起因するスキャン歪みを取得することが可能となる。つまり、僅かな装置の機差による歪みや、装置の経年劣化によるスキャン歪みに対しても何度でも補正を行うことが可能となる。
　＜画像つなぎ機能＞
　図１５は、本実施形態による画像つなぎ機能の概略を示す図である。画像つなぎ機能は、画像を複数枚撮像し、それをソフト処理によりつなぎ合せて一枚の画像を生成する機能である。従来（第３モード）では、つなぎ合わせる前の画像を撮像する際に、スキャン時間を拡大することで歪みのない画像を取得しており（立ち上がり部分と立下り部分の画像を画像生成に用いない）、これにより画像つなぎ機能のスループットが大幅に低下していた。加えてスキャンを拡大してビーム照射しているため、試料ダメージも悪化する。
　一方、本実施形態の第１モードおよび第２モードでは、立ち上がり部分および立下り部分の画像を用いるため、スキャン時間が削減され、それによりスループットが向上する。さらに、スキャンを拡大させていたつなぎ部分へのビーム照射が不要となるため、画像つなぎの精度を向上させ、試料へのダメージを緩和することが可能となる。
　＜シミュレーション評価による補正＞
　図１６は、シミュレーション評価による補正値算出処理を説明するためのフローチャートである。
（i）ステップ１６０１
　コンピュータ１１３は、荷電粒子線装置の設計値からシミュレーション評価を行い、シミュレーション結果からスキャン出力波形の逆特性である補正値を算出する。
（ii）ステップ１６０２
　コンピュータ１１３は、スキャン歪みアナログ波形から逆特性の離散化したデジタル値を算出する。逆特性の離散化したデジタル値の算出は、Ｘ方向スキャンおよびＹ方向スキャンそれぞれに対して実行される。
（iii）ステップ１６０３
　コンピュータ１１３は、ステップ１６０２で算出した補正値を基本ＬＵＴ補正部２０４－１および２０４－２に設定する。
　なお、シミュレーション評価では基本ＬＵＴに格納される補正値のみ算出可能であるため、スキャン速度、観察倍率、および回転による歪み量は計測することができない。しかし、偏向コイル１４０１の応答性の遅れによる歪みは計測できるため、逆特性の補正値を取得することは可能である。このため、設計段階で偏向コイル１４０１の歪み量は評価することができる。
　＜波形取得部１１０による補正値算出処理＞
　図１７は、波形取得部１１０による補正値算出処理を説明するためのフローチャートである。波形取得部１１０による補正値算出処理は、ＦＰＧＡ回路のみ存在する段階（荷電粒子線装置の実機がまだ存在しない段階）で実行することができる。
（i）ステップ１７０１
　波形取得部１１０は、スキャン出力波形を計測する。
（ii）ステップ１７０２
　波形取得部１１０は、ステップ１７０１で計測したスキャン波形から逆特性のデジタル値を算出する。逆特性のデジタル値を算出する際は、波形取得部１１０は、Ｘ方向スキャンおよびＹ方向スキャンごとに算出する。また、波形取得部１１０は、スキャン速度、観察倍率、および回転のそれぞれについて補正値を算出する。
（iii）ステップ１７０３
　波形取得部１１０は、基本ＬＵＴ補正部２０４－１および２０４－２に値を設定する。
（iv）ステップ１７０４
　波形取得部１１０は、Ｘ方向スキャンおよびＹ方向スキャンごとに、直線近似補正部２０５もしくは曲線近似補正部１００１に補正値を設定する。
　波形取得部１１０による補正値算出処理は、荷電粒子線装置の実機を用いて補正値を算出する処理ではない。このため、装置機差による歪み量を計測することができない。しかし、偏向コイル１４０１および各観察条件に起因する歪みを計測することができ、様々な歪みに対して補正を行うことが可能となる。
　＜装置出荷時の補正値算出処理＞
　図１８は、装置出荷時の補正値算出処理を説明するためのフローチャートである。つまり、この補正値算出処理は、実機を用いた補正値の取得に関するものである。
（i）ステップ１８０１
　スキャン生成部２０１は、出荷時の装置からスキャン出力波形を計測する。
（ii）ステップ１８０２
　スキャン生成部２０１は、スキャン歪み波形のアナログ値から逆特性の離散化したデジタル値を算出する。
（iii）ステップ１８０３
　スキャン生成部２０１は、ステップ１８０２で算出したデジタル値を基本ＬＵＴ補正部２０４－１および２０４－２に設定する。
（iv）ステップ１８０４
　スキャン生成部２０１は、Ｘ方向スキャンおよびＹ方向スキャンごとに、スキャン速度、観察倍率、および回転による歪みの逆特性を算出し、直線近似補正部２０５もしくは曲線近似補正部１００１に設定する。
　なお、この場合、出荷時の装置でスキャン波形を計測するため、出荷後の経年劣化による歪みに対しては、補正を行うことはできない。しかし、出荷前の装置毎に補正を行うことができるため、機差による歪みを補正することが可能となる。
　＜ユーザによる補正値算出処理＞
　図１９は、ユーザ使用時の補正値算出処理を説明するためのフローチャートである。
（i）ステップ１９０１
　スキャン生成部２０１は、出荷後の装置（使用中の装置：例えば、何年も使用している荷電粒子線装置）からスキャン出力波形を計測する。
（ii）ステップ１９０２
　スキャン生成部２０１は、ステップ１９０１で計測したスキャン波形から逆特性のデジタル値を算出する。逆特性のデジタル値を算出する際は、Ｘ方向スキャンおよびＹ方向スキャンごとに算出される。また、スキャン生成部２０１は、Ｘ方向スキャンおよびＹ方向スキャンごとに、スキャン速度、観察倍率、および回転による補正値を算出する。
（iii）ステップ１９０３
　スキャン生成部２０１は、基本ＬＵＴ補正部２０４に補正値を設定する。
（iv）ステップ１９０４
　スキャン生成部２０１は、直線近似補正部２０５もしくは曲線近似補正部１００１に補正値を設定する。
（v）ステップ１９０５
　スキャン生成部２０１は、ユーザの指示に応答して、再度スキャン波形を計測する。
（vi）ステップ１９０６
　スキャン生成部２０１は、ステップ１９０５で計測した波形から補正値を取得し、基本ＬＵＴ補正部２０４－１および２０４－２に補正値を再設定する。同様に、スキャン生成部２０１は、スキャン速度、観察倍率、および回転ごとに直線近似補正部２０５もしくは曲線近似補正部１００１に補正値を再設定する。つまり、出荷後、装置の経年劣化によるスキャン歪みをユーザが任意に、再補正を行うことが可能となる。したがって、装置のメンテナンスをユーザ自身で行うことができる。
　＜変形例＞
　荷電粒子線装置１００において、上述の第１モード、第２モード、及び第３モードに対応するそれぞれの機能を設け、何れかを選択して試料０８を走査し、観察できるようにしてもよいし、第１モードあるいは第２モードと第３モードに対応する機能を設け、試料１０８を観察できるようにしてもよい。また、第１モードあるいは第２モードの何れかの機能を有するように荷電粒子線装置１００を構成してもよい。
　＜まとめ＞
（i）本実施形態によれば、スキャン波形（デジタルスキャン波形）を補正するためのパラメータを格納する基本ＬＵＴを用いて偏向コイルの歪み特性を補正する。また、本実施形態では、直線近似補正部２０５および曲線近似補正部１００１は、スキャン速度、倍率、および回転の少なくとも一つを含む条件に応じて、基本ＬＵＴから取得した補正パラメータを変更する。具体的には、補正パラメータは、(i)基本ＬＵＴに格納された、所定条件での歪み特性の逆特性の第１パラメータセット（偏向コイルの応答性の遅れによる歪みを補正するパラメータ）と、(ii)スキャン速度、倍率、および回転の各条件に応じた第２パラメータセット（基本ＬＵＴの補正パラメータを各条件に応じて変更して生成されたパラメータ）と、の組み合わせで構成される。第２パラメータセットは、スキャン速度、倍率、および回転の少なくとも一つを含む条件に対応する歪みを補正する、直線近似による歪み補正のためのパラメータ、あるいは曲線近似による歪み補正のためのパラメータである。そして、第１パラメータセットによって第１補正を実行した後、第２パラメータセットによって第２補正（各条件に合せた補正）を実行することにより、歪み特性を補正する。このようにすることにより、様々な観察条件で歪みのない画像を逐次観察できる。また、基本ＬＵＴによる基本的な像質の改善だけでなく、視野内の測長再現性、画像解析の精度や画像つなぎ機能を改善する件となる。さらに、倍率歪み、電子ビームの偏向コイルに流れる電流の歪み、スキャン速度、電子プローブの走査方向（ラスターローテーション）による歪みに対して、すべての条件毎に補正を行うことができ、直線近似または曲線近似により、回路規模を低減し、低価格な装置を実現することができる。また、スキャン歪み補正により、画像つなぎ機能のスループットおよびつなぎ精度を向上させることができる。さらに、スキャン波形取得手段によって、装置出荷後においてもスキャン歪み補正ができるため、経年劣化による歪みを再補正できる。
(ii)本実施形態の機能は、ソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本開示を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどが用いられる。
　また、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータ上のメモリに書きこまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータのＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。
　さらに、本実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することにより、それをシステム又は装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ－ＲＷ、ＣＤ－Ｒ等の記憶媒体に格納し、使用時にそのシステム又は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしても良い。
　最後に、ここで述べたプロセス及び技術は本質的に如何なる特定の装置に関連することはなく、コンポーネントの如何なる相応しい組み合わせによってでも実装できることを理解する必要がある。更に、汎用目的の多様なタイプのデバイスがここで記述した教授に従って使用可能である。ここで述べた方法のステップを実行するのに、専用の装置を構築するのが有益であることが判るかもしれない。また、実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。本開示は、具体例に関連して記述したが、これらは、すべての観点に於いて限定の為ではなく説明の為である。本分野にスキルのある者には、本開示を実施するのに相応しいハードウェア、ソフトウェア、及びファームウエアの多数の組み合わせがあることが解るであろう。例えば、記述したソフトウェアは、アセンブラ、Ｃ／Ｃ＋＋、ｐｅｒｌ、Ｓｈｅｌｌ、ＰＨＰ、Ｊａｖａ（登録商標）等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。
　さらに、上述の実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていても良い。
　加えて、本技術分野の通常の知識を有する者には、本開示のその他の実装がここに開示された本開示の明細書及び実施形態の考察から明らかになる。記述された実施形態の多様な態様及び／又はコンポーネントは、単独又は如何なる組み合わせでも使用することが出来る。明細書と具体例は典型的なものに過ぎず、本開示の範囲と精神は後続する請求範囲で示される。
１０１　電子源、１０２　第１コンデンサレンズ、１０３　第２コンデンサレンズ、１０４　偏向器、１０５　筐体、１０６　対物レンズ、１０７　試料室、１０８　試料、１０９　アンプ、１１０　波形取得部、１１１　Ｄ／Ａコンバータ、１１２　スキャン波形生成装置、１１３　ディスプレイ付きコンピュータ、１１４　Ａ／Ｄコンバータ、１１５　取得波形格納メモリ、２０１　スキャン生成部、２０２　Ｘ方向スキャン信号、２０３　Ｙ方向スキャン信号、２０４　基本ＬＵＴ補正部、２０５　直線近似補正部、２０６　時間補正部、２０７　スキャン速度補正部、２０８　倍率補正部、２０９　回転補正部、３０１　乗算器、３０２　加算器、３０３　セレクタ、３０４　比較器、４０１　ＧＵＩ、４０２　観察画面、４０３　歪み補正モード切替部、４０４　補正値取得部、４０５　補正値設定部、４０６　観察条件設定部、１００１　曲線近似補正部、１２０１　始点、１２０２　終点、１２０３　加算器、１２０４　比較器、１２０５　セレクタ、１２０６　データ型変換部、１２０７　範囲選択部、１４０１　偏向コイル、１４０２　電流センサ、１４０３　抵抗

Claims (12)

  1. 　試料に荷電粒子線を照射して画像を取得する荷電粒子線装置であって、
    　前記荷電粒子線を前記試料上で走査させる偏向コイルと、
    　デジタルスキャン波形をアナログスキャン波形に変換し、当該アナログスキャン波形を前記偏向コイルに出力して駆動させるＤ／Ａコンバータと、
    　前記デジタルスキャン波形を生成して、前記Ｄ／Ａコンバータに出力するスキャン波形生成部と、を備え、
    　前記スキャン波形生成部は、前記デジタルスキャン波形を補正するためのパラメータを格納する基本ＬＵＴを有し、前記偏向コイルの歪み特性を補正する補正回路を含む、荷電粒子線装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記スキャン波形生成部は、外部から入力されるモード信号であって、前記歪み特性の補正を実行するか、あるいは前記歪み特性の補正を実行せずにスキャン波形の立ち上がり部と立ち下がり部を用いずに撮像するかを示すモード信号に応じて、前記デジタルスキャン波形を出力する、荷電粒子線装置。
  3. 　請求項２において、
    　前記モード信号は、直線近似によって前記歪み特性の補正の実行を指示する第１モード信号と、曲線近似によって前記歪み特性の補正の実行を指示する第２モード信号と、前記歪み特性の補正を実行せずにスキャン波形の立ち上がり部と立ち下がり部を用いずに撮像することを指示する第３モード信号とを含み、
    　前記スキャン波形生成部は、前記第１モード信号あるいは前記第２モード信号を受信した場合には、前記補正回路を前記第１モード信号あるいは前記第２モード信号に対応する歪み補正を実行するように前記補正回路を動作させて補正された前記デジタルスキャン波形を出力し、前記第３モード信号を受信した場合には、前記補正回路を動作させずに前記デジタルスキャン波形を出力する、荷電粒子線装置。
  4. 　請求項３において、
    　前記補正回路は、スキャン速度、倍率、および回転の少なくとも一つを含む条件に応じて、補正パラメータを変更する荷電粒子線装置。
  5. 　請求項４において、
    　前記補正パラメータは、(i)前記基本ＬＵＴに格納された、所定条件での前記歪み特性の逆特性の第１パラメータセットと、(ii)前記スキャン速度、倍率、および回転の各条件に応じた第２パラメータセットと、の組み合わせで構成され、
    　前記第２パラメータセットは、前記スキャン速度、倍率、および回転の少なくとも一つを含む条件に対応する歪みを補正する、前記直線近似による歪み補正のためのパラメータ、あるいは前記曲線近似による歪み補正のためのパラメータであり、
    　前記補正回路は、前記第１パラメータセットによって第１補正を実行した後、前記第２パラメータセットによって第２補正を実行することにより、前記歪み特性を補正する、荷電粒子線装置。
  6. 　請求項４において、
    　前記スキャン波形生成部は、前記第１モード信号を受信した場合、前記基本ＬＵＴに格納されたパラメータを用いて補正の基準となるスキャン波形との誤差の逆特性を取得して前記偏向コイルの応答性の遅れによる歪みを補正し、前記条件に対応する歪み量の逆特性の複数の変化点に対して直線近似波形を生成して得られるパラメータを用いて前記条件に対応する歪み量を補正して、前記補正されたデジタルスキャン波形を出力する、荷電粒子線装置。
  7. 　請求項４において、
    　前記スキャン波形生成部は、前記第２モード信号を受信した場合、前記基本ＬＵＴに格納されたパラメータを用いて補正の基準となるスキャン波形との誤差の逆特性を取得して前記偏向コイルの応答性の遅れによる歪みを補正し、前記条件に対応する歪み量の逆特性の複数の変化点に対して曲線近似波形を生成して得られるパラメータを用いて前記条件に対応する歪み量を補正して、前記補正されたデジタルスキャン波形を出力する、荷電粒子線装置。
  8. 　請求項５において、
    　前記第１パラメータセットは、荷電粒子線装置の設計値によるシミュレーション評価によって得られるパラメータセット、前記スキャン波形生成部をＦＰＧＡで構成した段階で計測可能なスキャン波形の歪みに基づいて算出されるパラメータセット、出荷時の荷電粒子線装置を用いて計測されるスキャン波形の歪みに基づいて算出されるパラメータセット、あるいは出荷後の荷電粒子線装置を用いてユーザが計測するスキャン波形の歪みに基づいて算出されるパラメータセットである、荷電粒子線装置。
  9. 　請求項８において、
    　前記第２パラメータセットは、前記スキャン波形生成部をＦＰＧＡで構成した段階で計測可能なスキャン波形の歪みに基づいて算出されるパラメータセット、出荷時の荷電粒子線装置を用いて計測されるスキャン波形の歪みに基づいて算出されるパラメータセット、あるいは出荷後の荷電粒子線装置を用いてユーザが計測するスキャン波形の歪みに基づいて算出されるパラメータセットである、荷電粒子線装置。
  10. 　荷電粒子線装置において、試料に照射する荷電粒子線のスキャン波形を生成するスキャン波形生成方法であって、
    　前記スキャン波形を生成して、前記荷電粒子線を前記試料上で走査させる偏向コイルに前記スキャン波形を供給することと、
    　前記スキャン波形を補正するためのパラメータを格納する基本ＬＵＴを用いて、前記偏向コイルの歪み特性を補正することと、
    を含むスキャン波形生成方法。
  11. 　請求項１０において、
    　前記スキャン波形を供給することは、外部から入力されるモード信号であって、前記歪み特性の補正を実行するか、あるいは前記歪み特性の補正を実行せずにスキャン波形の立ち上がり部と立ち下がり部を用いずに撮像するかを示すモード信号に応答して前記歪み特性の補正を実行するか決定し、当該モード信号に対応するスキャン波形を出力することを含む、スキャン波形生成方法。
  12. 　請求項１１において、
    　前記モード信号は、直線近似によって前記歪み特性の補正の実行を指示する第１モード信号と、曲線近似によって前記歪み特性の補正の実行を指示する第２モード信号と、前記歪み特性の補正を実行せずにスキャン波形の立ち上がり部と立ち下がり部を用いずに撮像することを指示する第３モード信号とを含み、
    　前記スキャン波形を供給することは、前記第１モード信号あるいは前記第２モード信号を受信した場合には、前記第１モード信号あるいは前記第２モード信号に対応する歪み補正を実行して補正された前記スキャン波形を出力し、前記第３モード信号を受信した場合には、前記歪み特性の補正をせずに前記スキャン波形を出力する、スキャン波形生成方法。
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