WO2023152978A1 - 荷電粒子線装置 - Google Patents

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WO2023152978A1
WO2023152978A1 PCT/JP2022/005697 JP2022005697W WO2023152978A1 WO 2023152978 A1 WO2023152978 A1 WO 2023152978A1 JP 2022005697 W JP2022005697 W JP 2022005697W WO 2023152978 A1 WO2023152978 A1 WO 2023152978A1
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WO
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charged particle
deflector
particle beam
amount
deflection
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PCT/JP2022/005697
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English (en)
French (fr)
Inventor
朝則 中野
雄 山澤
Original Assignee
株式会社日立ハイテク
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Publication date
Application filed by 株式会社日立ハイテク filed Critical 株式会社日立ハイテク
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path

Definitions

  • the present invention relates to a charged particle beam device, for example, a charged particle beam device equipped with an aberration corrector.
  • Patent Document 1 shows a charged particle beam apparatus equipped with a high-order aberration corrector capable of correcting fifth-order spherical aberration and third-order chromatic aberration.
  • the transfer lens is arranged such that the position of its principal plane coincides with the image point of the aberration corrector. Also, the lens strength of the transfer lens is set so that the aberration generation point of the aberration corrector is projected onto the front focus of the objective lens.
  • Patent Document 2 shows a charged particle beam device that can simultaneously cancel out multiple aberrations caused by the distribution of the energy and aperture angle of the charged particle beam.
  • the charged particle beam device includes an aberration generating lens that generates aberration when the charged particle beam passes off-axis, and a correction lens that focuses the trajectory of the charged particle beam onto the main surface of the objective lens regardless of the energy of the charged particle beam.
  • the main surface of the correcting lens is arranged at a crossover position where a plurality of charged particle beams with different aperture angles converge after passing through the aberration generating lens.
  • Patent Document 3 shows a charged particle beam apparatus capable of reducing the number of man-hours for axial adjustment and the adjustment time even when a multistage multipole aberration corrector is provided.
  • the charged particle beam apparatus includes a multistage multipole aberration corrector, a deflector arranged in front of the multipole aberration corrector, and a power source including a quadrupole wobbler circuit that performs fine movement of the quadrupole intensity independently at each stage of the multipole. , an axis deviation calculator for calculating an image shift amount due to a slight movement of the quadrupole intensity, and a deflection amount calculator for calculating a deflection amount to be fed back to the multipole element and the deflector according to the shift amount.
  • the amount of deflection calculated by the amount-of-deflection calculator is obtained by interlocking multiple stages of deflection in the aberration corrector.
  • the aberration corrector is composed of a multi-stage multipole lens composed of magnetic poles or electrodes, and corrects aberrations that may occur in the objective lens or the like.
  • a charged particle beam system equipped with an aberration corrector it is possible to perform high-resolution observation by increasing the aperture angle and, in turn, reducing diffraction aberration, compared to an apparatus without an aberration corrector.
  • the aperture angle is large, when performing observation with a large field of view or image shift, that is, when the scanning area of the charged particle beam is widened, blurring at positions away from the central axis increases, and resolution may decrease. there were.
  • the present invention has been made in view of the above, and one of its purposes is to suppress deterioration in resolution that can occur when the scanning area is widened in a charged particle beam apparatus equipped with an aberration corrector. to do.
  • a charged particle beam device includes a charged particle source, a sample stage, an aberration corrector, a first deflector, a second deflector, and a controller.
  • a charged particle source generates a charged particle beam.
  • the sample stage carries a sample.
  • the aberration corrector is provided on the path through which the charged particle beam passes, and corrects aberration using a multi-stage multipole lens.
  • a first deflector is provided between the aberration corrector and the sample stage, and controls the irradiation position of the charged particle beam on the sample.
  • a second deflector is provided between the charged particle source and the aberration corrector, and controls the trajectory in the aberration corrector through which the charged particle beam passes.
  • the controller controls the deflection amount of the second deflector based on the irradiation position by the first deflector.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a main part of a charged particle beam device according to Embodiment 1;
  • FIG. It is a schematic diagram explaining an example of the observation method using the charged particle beam apparatus shown by FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example and an operation example of part of the charged particle beam device shown in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of a control table in FIG. 3;
  • FIG. 4B is a schematic diagram showing an example of a relationship between a scanning position and a deflection amount based on the control table of FIG. 4A;
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of the result of verification of the relationship between the scanning position and the blur amount for each different device configuration in the charged particle beam device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the result of verification of the relationship between the scanning position and the blur amount for each different device configuration in the charged particle beam device shown in FIG. 3 ;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the result of comparing maximum blur amounts for different device configurations in the charged particle beam device shown in FIG. 3 ;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the result of comparing maximum blur amounts for different device configurations in the charged particle beam device shown in FIG. 3 ;
  • 4 is a schematic diagram showing an example of display contents displayed on a display device in the charged particle beam device shown in FIGS. 1 and 3.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example and an operation example of part of FIG.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration example and an operation example of part of FIG. 1 in a charged particle beam device according to Embodiment 3
  • 11 is a schematic diagram showing a configuration example of a control table in FIG. 10
  • FIG. 11B is a schematic diagram showing an example of a relationship between a scanning position and a deflection amount after image shifting based on the control table of FIG. 11A
  • FIG. It is a figure which shows an example of the blurring accompanying the scanning of an electron beam. It is a figure which shows an example of the scanning distortion accompanying the scanning of an electron beam.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a main part of a charged particle beam device according to Embodiment 1.
  • FIG. The charged particle beam device 10 shown in FIG. 1 is, for example, a scanning electron microscope (SEM), a scanning transmission electron microscope (STEM), or the like. Also, in the specification, an electron beam is used as a charged particle beam, but the charged particle beam is not limited to an electron beam, and may be an ion beam or the like.
  • the electron source ES generates an electron beam EB.
  • the condenser lens CL1 converges the electron beam EB generated by the electron source ES.
  • the aperture APT controls the divergence angle ⁇ of the electron beam EB by removing unnecessary regions of the electron beam EB.
  • a condenser lens CL2 converges the electron beam EB that has passed through the aperture APT.
  • the condenser lens CL 3 converts the electron beam EB converged by the condenser lens CL 2 into a parallel electron beam EB and emits the parallel electron beam EB to the aberration corrector 20 .
  • a deflector (second deflector) DEF1 is provided between the electron source ES and the aberration corrector 20, more specifically, between the condenser lens CL2 and the condenser lens CL3.
  • the deflector DEF1 deflects the electron beam EB that has passed through the condenser lens CL2, thereby controlling the trajectory of the electron beam EB in the aberration corrector 20, which will be described later in detail.
  • the aberration corrector 20 corrects aberration caused by the objective lens OBL or the like using a multi-stage multipole lens provided on the path through which the electron beam EB passes.
  • the aberration corrector 20 includes hexapole type two-stage multipole lenses HEX1 and HEX2 and transfer lenses TL1 and TL2.
  • a parallel electron beam EB that has passed through the condenser lens CL3 passes through the multipole lens HEX1.
  • the electron beam EB passing through the multipole lens HEX1 is transferred to the multipole lens HEX2 by two transfer lenses TL1 and TL2.
  • Each of the two-stage multipole lenses HEX1 and HEX2 has, for example, a 12-pole structure and excites a hexapole field.
  • the two-stage multipole lenses HEX1 and HEX2 generate rotationally symmetrical negative spherical aberration with an intensity corresponding to the distance from the central axis 25, thereby canceling out the positive spherical aberration caused by the objective lens OBL and the like. do.
  • the central axis 25 is the trajectory along which the electron beam EB travels straight, and is also the optical axis of the objective lens OBL.
  • the second-stage multipole lens HEX2 excites a hexapole field that cancels out the three-fold astigmatism produced by the first-stage multipole lens HEX1.
  • the aberration corrector 20 may include a deflector (not shown) between the transfer lens TL1 and the transfer lens TL2 or between the multipole lens HEX2 and the condenser lens CL4, for example.
  • these deflectors and the deflector DEF1 shown in FIG. 1 can be used to adjust the optical axis with the central axis 25 as a reference.
  • the aberration corrector 20 is not limited to the configuration including the hexapole type two-stage multipole lenses HEX1 and HEX2. It may be a configuration including a stepped multipole lens,
  • the condenser lens CL4 converges the electron beam EB that has passed through the multipole lens HEX2 in the aberration corrector 20.
  • the sample stage STG carries the sample SPL.
  • the objective lens OBL focuses the electron beam EB that has passed through the condenser lens CL4 onto the irradiation position IP on the sample SPL. At this time, the convergence half angle of the electron beam EB converged on the sample SPL is called an aperture angle ⁇ .
  • a scanning coil (first deflector) SC is provided between the aberration corrector 20 and the sample stage STG, more specifically, between the condenser lens CL4 and the objective lens OBL, and directs the electron beam EB on the sample SPL. Control the irradiation position IP. Specifically, the scanning coil SC scans the electron beam EB, in other words, the irradiation position IP of the electron beam EB on the sample SPL. Alternatively, the scanning coil SC shifts the irradiation position IP, which is the origin of the scanning area, when moving the scanning area of the electron beam EB on the sample SPL. Such an operation is called image shift.
  • the scanning coil SC can scan within the scanning area after moving the scanning area by image shift.
  • the scanning coil SC scans the scanning region after the image shift by, for example, superimposing a variable component representing the deflection quantity accompanying scanning within the scanning region on an offset component representing the deflection quantity accompanying the image shift. do.
  • image shifting and scanning are performed by a common scanning coil SC
  • an image shift coil for image shifting is provided separately.
  • the control power supply unit 16 includes a plurality of power supplies that operate the electron source ES, condenser lenses CL1 to CL4, aperture APT, aberration corrector 20, scanning coil SC, objective lens OBL, and sample stage STG.
  • the sample stage STG is movable on a plane.
  • the scanning area on the sample SPL is determined by appropriately combining the movement of the sample stage STG and the image shift.
  • a negative voltage called a retarding voltage is applied to the sample stage STG by the control power supply unit 16 .
  • the controller 17 is implemented by, for example, a control computer including a processor and memory.
  • the controller 17 controls each power supply in the control power supply unit 16, for example, the acceleration voltage of the electron beam EB from the electron source ES, the focal length of each lens, the aperture value of the aperture APT, and the correction by the aberration corrector 20. It controls the coefficient, deflection amount of each deflector, and the like.
  • the storage device 18 is, for example, a non-volatile memory such as a HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive), and stores various data, various programs used by the controller 17, and the like.
  • the display device 19 serves as an interface with the user by displaying various information.
  • a detector and the like are further provided in the vacuum vessel 15 .
  • the detector detects the amount of secondary electrons and reflected electrons emitted from the sample SPL in response to irradiation with the electron beam EB, in other words, the primary electron beam.
  • the amount of secondary electrons and reflected electrons varies depending on the surface shape and the like of the sample SPL.
  • a detection signal from the detector is output to the controller 17 after passing through various signal processing circuits.
  • the controller 17 creates a detection image representing the surface shape and the like of the sample SPL based on the detection signal, and displays it on the display device 19 .
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of an observation method using the charged particle beam device shown in FIG.
  • FIG. 2 shows a state in which a sample SPL such as a semiconductor device is mounted on the sample stage STG.
  • Observation methods using the charged particle beam device 10 mainly include large-field observation, observation by image shift, and high-resolution observation.
  • Large-field observation means that the deflection amount of the scanning coil SC shown in FIG. This is a method of observing with magnification.
  • Observation by image shift means that the deflection amount of the scanning coil SC shown in FIG. This is a method of observing at high magnification. At this time, for example, by adding an offset to the deflection amount of the scanning coil SC, observation is performed after moving from the observation area 31a to the observation area 31b.
  • the amount of movement due to image shift is, for example, several micrometers to several tens of micrometers.
  • the observation areas 31a and 31b in other words, the size Ax in the X-axis direction and the size Ay in the Y-axis direction of the scanning area are, for example, 1 ⁇ m or less. Note that the magnification is determined by the ratio between the size of the observation area and the size of the detected image.
  • High-resolution observation is a method of observing a narrow observation area around the central axis 25 in FIG.
  • the aberration corrector 20 When the aberration corrector 20 is used, diffraction aberration can be reduced by increasing the divergence angle ⁇ of the electron beam EB, and mainly spherical aberration, which is the third-order aberration according to the divergence angle ⁇ , can be corrected. .
  • high-resolution observation can be performed compared to a charged particle beam apparatus without the aberration corrector 20 mounted.
  • FIG. 12A is a diagram showing an example of blur caused by electron beam scanning.
  • FIG. 12A shows blurring of the electron beam EB at each irradiation position IP when scanning is performed in a scanning area of 2 ⁇ m square. As shown in FIG. 12A, the blurring increases in the peripheral area away from the central axis 25 .
  • FIG. 12B is a diagram showing an example of scanning distortion accompanying electron beam scanning.
  • FIG. 12B shows how the actual irradiation position IP deviates from the ideal irradiation position IP' when the scanning area is wide. Such blurring and scanning distortion can reduce resolution.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration example and an operation example of part of the charged particle beam device shown in FIG.
  • FIG. 3 shows the electron source ES, condenser lenses CL1 to CL4, aperture APT, deflector DEF1, aberration corrector 20, scanning coil SC, objective lens OBL, sample SPL, control power supply unit 16, and controller 17 shown in FIG. and storage device 18 are shown. Furthermore, in FIG. 3, a condenser lens (correction lens) CL5 is added.
  • a condenser lens CL5 is provided between the scanning coil SC and the objective lens OBL, and has a function of correcting high-order aberrations.
  • the focal length of the condenser lens CL4 and the arrangement of the condenser lens CL5 are adjusted so that the crossover position of the condenser lens CL4 and the main surface of the condenser lens CL5 are aligned.
  • Condenser lens CL5 is controlled so that the fulcrum of deflection by scanning coil SC is at the position of objective lens OBL.
  • the scanning coil SC uses a two-stage configuration consisting of an upper coil SCu and a lower coil SCl to perform two-stage deflection.
  • the controller 17 controls the deflection amount of the deflector (second deflector) DEF1 based on the irradiation position IP on the sample SPL by the scanning coil (first deflector) SC.
  • the deflector DEF1 has a single-stage configuration.
  • the controller 17 controls the deflection of the deflector DEF1 so that the trajectory of the electron beam EB passing through the multipole lenses HEX1 and HEX2 of the aberration corrector 20 is translated from the central axis 25 according to the irradiation position IP by the scanning coil SC. Controls the amount of deflection. That is, the trajectory of the electron beam EB is changed from the trajectory 26a passing through the central axis 25 to the trajectory 26b away from the central axis 25.
  • the controller 17 sets the central axis to 0, and as the irradiation position IP moves from 0 to the +X-axis direction, the multipole beams through the condenser lens CL3.
  • the deflection amount of the deflector DEF1 is controlled so that the trajectory 26b passing through the lens HEX1 is translated from 0 to the -X axis direction. That is, the controller 17 controls the deflection amount of the deflector DEF1 so that the track 26b moves in parallel to a position away from the central axis 25.
  • FIG. Correspondingly, as indicated by an arrow 27c, the trajectory 26b passing through the multipole lens HEX2 is translated from 0 in the +X-axis direction, that is, moved away from the central axis 25. controlled as
  • the controller 17 causes the trajectory 26b passing through the multipole lens HEX1 via the condenser lens CL3 to move parallel from 0 to the +X axis direction as the irradiation position IP moves from 0 to the -X axis direction.
  • the deflection amount of the deflector DEF1 is controlled.
  • the trajectory 26b passing through the multipole lens HEX2 is controlled so as to move in parallel from 0 to the -X axis direction.
  • the deflection amount of the deflector DEF1 is controlled such that the locus 26b in the multipole lenses HEX1 and HEX2 moves farther away from the center axis 25 as the irradiation position IP moves away from the center axis 25. .
  • the aberration corrector 20 functions to generate aberration in the opposite direction to the aberration generated by the objective lens OBL or the like, and to cancel the aberration generated by the objective lens OBL or the like. The same applies when scanning the electron beam EB. Aberrations in the opposite direction to the aberrations produced in , for example, aberrations in the opposite direction that have a similar tendency. As a result, the aberration caused by the objective lens OBL or the like according to the tilt angle ⁇ can be canceled by passing the aberration corrector 20 through the off-axis orbit 26b.
  • the storage device 18 stores a control table (first control table) 28.
  • 4A is a schematic diagram showing a configuration example of a control table in FIG. 3.
  • the control table 28 represents the relationship between the scanning position by the scanning coil SC, in other words, the irradiation position IP, the control value SCV of the scanning coil SC, and thus the amount of deflection, and the control value DCV of the deflector DEF1, and thus the amount of deflection.
  • the control table 28 is created in advance based on simulation or actual measurement and stored in the storage device 18 .
  • control value SCV to control the scanning position of the scanning coil (first deflector) SC
  • control value DCV to control the deflector DEF1 (second deflector). control the amount of deflection.
  • control values SCV and DCV are determined for each scanning position in units of 0.2 ⁇ m. Control values SCV and DCV within 0.2 ⁇ m are approximately calculated by interpolation. Note that the unit size of the scanning position may be determined according to the required resolution, for example.
  • the control power supply unit 16 shown in FIG. 3 controls the power supply of the scanning coil SC, for example, the current value, according to the control value SCV from the controller 17, thereby controlling the deflection amount of the scanning coil SC according to the control value SCV. to control.
  • the control power supply unit 16 controls the power supply of the deflector DEF1, such as the current value, according to the control value DCV from the controller 17, thereby controlling the deflection amount of the deflector DEF1 according to the control value DCV. do.
  • FIG. 4B is a schematic diagram showing an example of the relationship between the scanning position and the amount of deflection based on the control table of FIG. 4A.
  • the deflection amount of the scanning coil SC increases and the deflection amount of the deflector DEF1 also increases.
  • the characteristics of a linear function are shown in FIG. 4B for simplification, strictly speaking, the characteristics may be those of a trigonometric function or the like.
  • 3 and 4A exemplify one-dimensional scanning in the X-axis direction, but more specifically, two-dimensional scanning in the X-axis and Y-axis directions is possible.
  • a control table corresponding to is provided.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams showing an example of the result of verifying the relationship between the scanning position and the blur amount for each different device configuration in the charged particle beam device shown in FIG. 3.
  • FIG. The amount of blur shown in FIGS. 5A and 5B includes the amount of blur caused by spherical aberration and the amount of blur caused by chromatic aberration. However, since the comparison here excludes the effect that the diffraction aberration is reduced as the aperture angle ⁇ increases, the amount of blurring shown in FIGS. , and the bokeh amount associated with the light source size ⁇ optical magnification are excluded.
  • Characteristic 35a is the case with correction by the aberration corrector 20, but when two-stage deflection is used instead of three-stage deflection as shown in FIG. This is the case when ⁇ is set to 15 m [rad].
  • the trajectory of the electron beam EB in the aberration corrector 20 becomes an axial trajectory 26a passing through the central axis 25 regardless of the irradiation position IP.
  • a characteristic 35a represents a characteristic of a general charged particle beam device in which the aberration corrector 20 is mounted.
  • the characteristic 35b is when there is no correction by the aberration corrector 20, that is, when the aberration corrector 20 is not provided or is not operated, and when two-stage deflection is used, and the aperture angle ⁇ is set to 6 m [rad]. This is the case.
  • a characteristic 35b represents a characteristic of a general charged particle beam device in which the aberration corrector 20 is not mounted.
  • the opening angle ⁇ is larger than in the case without correction indicated by the characteristic 35b. becomes larger, the blur amount becomes larger than that of the characteristic 35b.
  • the scanning position exceeds about 200 [nm]
  • the blur amount with correction becomes larger than without correction.
  • the characteristic 35d in FIG. is set to 6 m [rad] instead of 15 m [rad].
  • the opening angle ⁇ is the same, there is no large difference in the amount of blur between with correction and without correction.
  • the characteristic 35c in FIG. 5A is different from the characteristic 35a with correction and two-stage deflection, and is the case with correction and three-stage deflection as shown in FIG. .
  • the characteristic 35a and the characteristic 35c in FIG. 5A in the case of correction, by using three-stage deflection instead of two-stage deflection, the blur amount at the scanning position away from the central axis 25 is greatly improved. it becomes possible to
  • the opening angle It is possible to achieve a blur amount that is the same as or smaller than when ⁇ is small. More specifically, with correction, diffraction aberration can be reduced by increasing the aperture angle ⁇ compared to without correction, so the amount of blur is smaller. Become.
  • FIG. 5B shows the verification results when the opening angles ⁇ are equal, here both are 6 m [rad]. It shows the effect of In FIG. 5B, a characteristic 35d is obtained with correction and two-stage deflection, and without the condenser lens CL5.
  • the characteristic 35e is the same as the characteristic 35d in the case of correction and two-stage deflection, but unlike the characteristic 35d, it is the case in which the condenser lens CL5 is provided.
  • the provision of the condenser lens CL5 makes it possible to greatly improve the blur amount at the scanning position away from the central axis 25.
  • the characteristic 35f is the same as the characteristic 35e, in the case where correction is made and the condenser lens CL5 is provided. .
  • the use of three-stage deflection makes it possible to further improve the amount of blurring at scanning positions away from the central axis 25.
  • FIGS. 6A and 6B are diagrams showing an example of the result of comparing the maximum amount of blur for each different device configuration in the charged particle beam device shown in FIG. Shown here are the results of comparison of the amount of blurring at the four corner positions where the amount of blurring is maximum when scanning is performed in a scanning area of 2 ⁇ m square as shown in FIG. 12A.
  • results 36a, 36b are for the case of using two-stage deflection
  • results 36c, 36d are for the case of using three-stage deflection.
  • “A” is the case without correction
  • “B” is the case with correction.
  • the opening angle ⁇ is the same, and here both are 6 m [rad].
  • the maximum blur amount is approximately the same regardless of whether or not correction is performed. Further, as can be seen from the comparison between the result 36a and the result 36b, the provision of the condenser lens CL5 reduces the maximum amount of blur regardless of the presence or absence of correction.
  • results 37a and 37b are obtained with two-stage deflection, and results 37c and 37d with three-stage deflection. Further, in each of the results 37a to 37d, "A" is the case without correction, and “B” is the case with correction. However, in FIG. 6B, the opening angle ⁇ without correction shown in “A” is 6 m [rad] as in FIG. 6A, but the opening angle ⁇ with correction is different from that in FIG. It is 15 m [rad] differently.
  • the maximum The blur amount can be reduced. Furthermore, when the condenser lens CL5 is combined, the maximum blur amount can be made smaller as indicated by "B” in the result 37d.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of display contents displayed on a display device in the charged particle beam device shown in FIGS. 1 and 3.
  • FIG. 7 the user can select enable/disable of the operation of controlling the deflection amount of the deflector (second deflector) DEF1 through the display device 19 by setting.
  • the interlocking control of the deflector DEF1 according to the scanning position as described with reference to FIG. is disabled.
  • the interlocking control is disabled, the trajectory of the electron beam EB inside the aberration corrector 20 is maintained at the axial trajectory 26a shown in FIG.
  • the user can refer to the control table 28 shown in FIG. 4A through the display device 19, and can change the contents of the control table 28. ing.
  • the charged particle beam device 10 even if it is the same model, variations may occur for each device.
  • the degree of variation may differ depending on the installation location of the device or the like. In such a case, it becomes possible to correct the contents of the control table 28 via the display device 19 as shown in FIG.
  • a length measurement table may also be stored.
  • CD-SEM Cross-Scanning Electron Microscope
  • the contents of the length measurement table may change, so it is desirable to separately create a length measurement table to be used for the interlocking control.
  • the single-stage deflector DEF1 is provided in front of the aberration corrector 20, and the electron beam The deflection amount is controlled according to the EB scanning position, in other words, the irradiation position IP.
  • the EB scanning position in other words, the irradiation position IP.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration example and an operation example of part of FIG. 1 in the charged particle beam device according to the second embodiment.
  • FIG. 8 shows a configuration example similar to the configuration example shown in FIG.
  • the deflector DEF1 provided in the front stage of the aberration corrector 20 is not of a single-stage configuration but of a two-stage configuration consisting of an upper deflector DEF1u and a lower deflector DEF1l.
  • the controller 17 controls the deflection amount of the deflector (second deflector) DEF1 based on the irradiation position IP on the sample SPL by the scanning coil (first deflector) SC, as in the case of FIG. .
  • the controller 17 unlike the case of FIG.
  • the deflection amount of the deflector DEF1 is controlled so as to change according to the irradiation position IP. That is, the trajectory of the electron beam EB is changed from the trajectory 26 a passing through the central axis 25 to the trajectory 26 c having an angle with respect to the central axis 25 .
  • the controller 17 sets the central axis to 0, and as the irradiation position IP moves from 0 to the +X-axis direction, the controller 17 adjusts the central axis 25 of the trajectory 26c passing through the multipole lens HEX1 via the condenser lens CL3.
  • the deflection amount of the deflector DEF1 is controlled so that the angle .theta.1 becomes large.
  • the angle ⁇ 2 of the trajectory 26c passing through the multipole lens HEX2 with respect to the central axis 25 is also controlled to increase. This makes it possible to cancel the aberration caused by the inclination angle ⁇ of the electron beam EB with respect to the sample SPL by passing the aberration corrector 20 through the off-axis trajectory 26c.
  • the storage device 18 stores the same control table 40 as in FIG. 4A.
  • the control values for the deflector DEF1 include a control value for the upper deflector DEF1u and a control value for the lower deflector DEF1l.
  • control tables are provided for scanning in two dimensions, namely in the X and Y directions.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the result of comparing maximum blur amounts for different device configurations in the charged particle beam device shown in FIG.
  • FIGS. 6A and 6B when scanning is performed in a scanning area of 2 ⁇ m square as shown in FIG. results are shown.
  • results 41a and 41b are obtained without correction, and both are obtained when two-stage deflection is used.
  • Results 41c, 41d, and 41e are obtained with correction, and are obtained when 4-stage deflection, 3-stage deflection, and 4-stage deflection are used, respectively.
  • “C” is obtained when the opening angle ⁇ is 15 m [rad]
  • “D” is obtained when the opening angle ⁇ is 6 m [rad].
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration example and an operation example of part of FIG. 1 in the charged particle beam device according to the third embodiment.
  • FIG. 10 shows a configuration example similar to the configuration example shown in FIG.
  • the scanning coil (first deflector) SC performs image shifting instead of scanning. That is, the scanning coil SC shifts the irradiation position IP, which is the origin of the scanning area, when moving the scanning area of the electron beam EB on the sample SPL.
  • the controller 17 controls the deflection amount of the deflector (second deflector) DEF1 based on the shift amount by the scanning coil SC.
  • the detailed control method of the deflection amount of the deflector DEF1 is almost the same as in the case of FIG. That is, as indicated by arrows 46a and 46b in FIG. 10, when the controller 17 shifts the irradiation position IP, which is the origin, from 0 to a predetermined position in the +X-axis direction, the controller 17 shifts the multipole lens HEX1 through the condenser lens CL3.
  • the amount of deflection of the deflector DEF1 is controlled so that the trajectory 26b passing through it is translated from 0 to a predetermined position in the -X-axis direction.
  • the trajectory 26b passing through the multipole lens HEX2 is controlled to translate from 0 to a predetermined position in the +X-axis direction.
  • the scanning coil SC further scans the electron beam EB within the scanning area 47 where the image shift was performed.
  • the controller 17 maintains the deflection amount of the deflector DEF1 while the scanning coil SC is scanning within the scanning area 47 in this way.
  • 10 stores a control table (second control table) 45 different from that shown in FIG.
  • FIG. 11A is a schematic diagram showing a configuration example of the control table in FIG.
  • the scanning position unit is a value based on the image shift amount. , in this example, in units of 5 ⁇ m.
  • the controller 17 uses the control value SCV to control the image shift amount by the scanning coil SC, and uses the control value DCV to control the deflection amount of the deflector DEF1.
  • the control value DCV of the deflector DEF1 within the unit of scanning position was calculated by interpolation, but in the case of FIG. 11A, such interpolation is unnecessary.
  • FIG. 11B is a schematic diagram showing an example of the relationship between the scanning position and deflection amount after image shift based on the control table of FIG. 11A.
  • the amount of deflection by the deflector DEF1 is controlled so as to correspond one-to-one with the amount of shift by the scanning coil SC.
  • the amount of deflection by the deflector DEF1 is maintained while the scanning coil SC scans the electron beam EB within the scanning region 47 after the image shift.
  • the characteristics shown in FIG. 11B can be characteristics such as a trigonometric function instead of a linear function, as described in FIG. 4B. Also, as described with reference to FIG. 4B, more specifically, a control table corresponding to image shift in two dimensions is provided. Further, although FIG. 10 uses three-stage deflection, four-stage deflection as shown in FIG. 8 may alternatively be used. Also, although the control table 45 is used here for observation by image shift, it can also be used for large-scale observation. In this case, in FIG. 11B, the deflection amount of the scanning coil SC changes linearly, and the deflection amount of the deflector DEF1 changes stepwise.
  • the amount of deflection by the deflector DEF1 is controlled in conjunction with the amount of image shift. This also makes it possible to obtain the same effects as the various effects described in the first embodiment. That is, it is possible to suppress the decrease in resolution that can occur when the electron beam EB has a large aperture angle ⁇ and the scanning area is widened, that is, when the electron beam EB has a large tilt angle ⁇ .
  • the resolution when interlocked with the image shift amount, the resolution may be lower than when interlocked with the scanning amount as shown in the first embodiment.
  • the resolution required for observation by image shift and large-field observation is sufficiently obtained.
  • the cost of the deflector DEF1 can be reduced by sacrificing the resolution to some extent when performing observation by image shift or observation with a large field of view.

Abstract

収差補正器を搭載した荷電粒子線装置において、走査領域を広げた場合に生じ得る分解能の低下を抑制する。荷電粒子源（ＥＳ）は、荷電粒子線（ＥＢ）を発生する。収差補正器（２０）は、荷電粒子線が通過する経路上に設けられ、複数段構成の多極子レンズＨＥＸ１，ＨＥＸ２を用いて収差を補正する。第１の偏向器（ＳＣ）は、収差補正器と、試料ＳＰＬを搭載する試料ステージとの間に設けられ、試料上の荷電粒子線の照射位置ＩＰを制御する。第２の偏向器ＤＥＦ１は、荷電粒子源と収差補正器との間に設けられ、荷電粒子線 が通過する収差補正器内の軌道を制御する。コントローラ（１７）は、第１の偏向器による照射位置ＩＰに基づいて、第２の偏向器の偏向量を制御する。

Description

荷電粒子線装置
　本発明は、荷電粒子線装置に関し、例えば、収差補正器を搭載した荷電粒子線装置に関する。
　特許文献１には、５次球面収差および３次色収差を補正することができる高次収差補正装置を備えた荷電粒子ビーム装置が示される。当該荷電粒子ビーム装置では、トランスファレンズが、その主面位置と収差補正装置の像点とが一致するように配置される。また、トランスファレンズのレンズ強度は、収差補正装置の収差発生点が対物レンズの前焦点に投射されるように設定される。
　特許文献２には、荷電粒子線のエネルギーと開き角が分布していることによって発生する複数の収差を同時に打ち消すことができる荷電粒子線装置が示される。当該荷電粒子線装置は、荷電粒子線が軸外を通過することによって収差を発生させる収差発生レンズと、荷電粒子線のエネルギーによらずその軌道を対物レンズの主面上に集束させる補正レンズとを備える。補正レンズの主面は、開き角が異なる複数の荷電粒子線が収差発生レンズを通過した後に集束するクロスオーバー位置に配置される。
　特許文献３には、多段多極子型の収差補正器を備えた場合であっても、軸調整工数や調整時間を低減できる荷電粒子線装置が示される。当該荷電粒子線装置は、多段多極子型の収差補正器と、その前段に配置される偏向器と、多極子の各段で独立に４極子強度の微動を行う４極子ワブラ回路を含む電源と、４極子強度の微動による画像のシフト量を算出する軸ズレ算出部と、当該シフト量に応じて多極子および偏向器へフィードバックする偏向量を算出する偏向量算出部とを有する。偏向量算出部で算出される偏向量は、収差補正器における複数段の偏向を連動して行うことにより求められる。
特開２００７－１２８６５６号公報 特開２０１５－９５２９７号公報 特開２０１６－１４３５５８号公報
　例えば、特許文献１～特許文献３に示されるように、収差補正器を搭載した荷電粒子線装置が知られている。収差補正器は、磁極または電極で構成された複数段の多極子レンズによって構成され、対物レンズ等で生じ得る収差を補正する。収差補正器を搭載した荷電粒子線装置では、収差補正器を搭載しない装置よりも開き角を大きくする、ひいては回析収差を低減することで、高分解能観察を行うことが可能である。しかしながら、開き角が大きくなると、大視野観察やイメージシフトによる観察を行う場合、すなわち荷電粒子線の走査領域が広がる場合に、中心軸から離れた位置のボケが大きくなり、分解能が低下するおそれがあった。
　本発明は、このようなことに鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、収差補正器を搭載した荷電粒子線装置において、走査領域を広げた場合に生じ得る分解能の低下を抑制することにある。
　本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
　本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
　本発明の代表的な実施の形態による荷電粒子線装置は、荷電粒子源と、試料ステージと、収差補正器と、第１の偏向器と、第２の偏向器と、コントローラと、を備える。荷電粒子源は、荷電粒子線を発生する。試料ステージは、試料を搭載する。収差補正器は、荷電粒子線が通過する経路上に設けられ、複数段構成の多極子レンズを用いて収差を補正する。第１の偏向器は、収差補正器と試料ステージとの間に設けられ、試料上の荷電粒子線の照射位置を制御する。第２の偏向器は、荷電粒子源と収差補正器との間に設けられ、荷電粒子線が通過する収差補正器内の軌道を制御する。コントローラは、第１の偏向器による照射位置に基づいて、第２の偏向器の偏向量を制御する。
　本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、収差補正器を搭載する荷電粒子線装置において、走査領域を広げた場合に生じ得る分解能の低下を抑制することが可能になる。
実施の形態１による荷電粒子線装置の主要部の構成例を示す概略図である。 図１に示される荷電粒子線装置を用いた観察方法の一例を説明する模式図である。 図１に示される荷電粒子線装置において、一部の構成例および動作例を示す概略図である。 図３における制御テーブルの構成例を示す模式図である。 図４Ａの制御テーブルに基づく走査位置と偏向量との関係の一例を示す模式図である。 図３に示した荷電粒子線装置において、それぞれ異なる装置構成毎に走査位置とボケ量との関係を検証した結果の一例を示す図である。 図３に示した荷電粒子線装置において、それぞれ異なる装置構成毎に走査位置とボケ量との関係を検証した結果の一例を示す図である。 図３に示した荷電粒子線装置において、それぞれ異なる装置構成毎の最大のボケ量を比較した結果の一例を示す図である。 図３に示した荷電粒子線装置において、それぞれ異なる装置構成毎の最大のボケ量を比較した結果の一例を示す図である。 図１および図３に示される荷電粒子線装置において、表示装置に表示される表示内容の一例を示す概略図である。 実施の形態２による荷電粒子線装置において、図１における一部の構成例および動作例を示す概略図である。 図８に示した荷電粒子線装置において、それぞれ異なる装置構成毎の最大のボケ量を比較した結果の一例を示す図である。 実施の形態３による荷電粒子線装置において、図１における一部の構成例および動作例を示す概略図である。 図１０における制御テーブルの構成例を示す模式図である。 図１１Ａの制御テーブルに基づくイメージシフト後の走査位置と偏向量との関係の一例を示す模式図である。 電子線の走査に伴うボケの一例を示す図である。 電子線の走査に伴う走査歪みの一例を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図面において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
　（実施の形態１）
　＜荷電粒子線装置の概略構成＞
　図１は、実施の形態１による荷電粒子線装置の主要部の構成例を示す概略図である。図１に示す荷電粒子線装置１０は、例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）や走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ：Scanning Transmission Electron Microscopy）等である。また、明細書では、荷電粒子線として電子線を用いるが、荷電粒子線は、電子線に限らず、例えばイオンビーム等であってもよい。
　図１に示す荷電粒子線装置１０は、真空容器１５と、制御電源ユニット１６と、コントローラ１７と、記憶装置１８と、表示装置１９と、を備える。真空容器１５内には、荷電粒子源である電子源ＥＳと、コンデンサレンズＣＬ１～ＣＬ４と、絞りＡＰＴと、偏向器（第２の偏向器）ＤＥＦ１と、収差補正器２０と、走査コイル（第１の偏向器）ＳＣと、対物レンズＯＢＬと、試料ステージＳＴＧと、が設けられる。
　電子源ＥＳは、電子線ＥＢを発生する。コンデンサレンズＣＬ１は、電子源ＥＳで発生した電子線ＥＢを集束させる。絞りＡＰＴは、電子線ＥＢの不要な領域を除去することで、電子線ＥＢの開き角αを制御する。コンデンサレンズＣＬ２は、絞りＡＰＴを通過した電子線ＥＢを集束させる。コンデンサレンズＣＬ３は、コンデンサレンズＣＬ２によって集束された電子線ＥＢを平行な電子線ＥＢに変換して、収差補正器２０に出射する。
　偏向器（第２の偏向器）ＤＥＦ１は、電子源ＥＳと収差補正器２０との間、詳細には、コンデンサレンズＣＬ２とコンデンサレンズＣＬ３との間に設けられる。偏向器ＤＥＦ１は、コンデンサレンズＣＬ２を通過した電子線ＥＢを偏向することで、詳細は後述するが、電子線ＥＢが通過する収差補正器２０内の軌道を制御する。
　収差補正器２０は、電子線ＥＢが通過する経路上に設けられた複数段構成の多極子レンズを用いて、対物レンズＯＢＬ等で生じる収差を補正する。この例では、収差補正器２０は、６極子型の２段構成の多極子レンズＨＥＸ１，ＨＥＸ２と、転写レンズＴＬ１，ＴＬ２と、を備える。コンデンサレンズＣＬ３を通過した平行な電子線ＥＢは、多極子レンズＨＥＸ１を通過する。多極子レンズＨＥＸ１を通過した電子線ＥＢは、２個の転写レンズＴＬ１，ＴＬ２によって多極子レンズＨＥＸ２に転写される。
　２段構成の多極子レンズＨＥＸ１，ＨＥＸ２のそれぞれは、例えば、１２極子の構成を備え、６極子場を励起する。２段構成の多極子レンズＨＥＸ１，ＨＥＸ２は、中心軸２５からの距離に応じた強度で、回転対称となる負の球面収差を発生することで、対物レンズＯＢＬ等で生じる正の球面収差を相殺する。中心軸２５は、電子線ＥＢが直進する際の軌道であり、対物レンズＯＢＬの光軸でもある。２段目の多極子レンズＨＥＸ２は、１段目の多極子レンズＨＥＸ１で生じる３回非点収差を相殺するような６極子場を励起する。
　なお、収差補正器２０は、例えば、転写レンズＴＬ１と転写レンズＴＬ２との間の位置や、多極子レンズＨＥＸ２とコンデンサレンズＣＬ４との間に位置に、図示しない偏向器を備えてもよい。この場合、これらの偏向器や、図１に示した偏向器ＤＥＦ１によって、中心軸２５を基準とした光軸調整を行うことができる。また、収差補正器２０は、このような６極子型の２段構成の多極子レンズＨＥＸ１，ＨＥＸ２を含んだ構成に限らず、例えば、球面収差や色収差を補正する４極子－８極子型の４段構成の多極子レンズを含んだ構成であってもよい、
　コンデンサレンズＣＬ４は、収差補正器２０内の多極子レンズＨＥＸ２を通過した電子線ＥＢを集束される。試料ステージＳＴＧは、試料ＳＰＬを搭載する。対物レンズＯＢＬは、コンデンサレンズＣＬ４を通過した電子線ＥＢを試料ＳＰＬ上の照射位置ＩＰに集束させる。この際に、試料ＳＰＬに集束される電子線ＥＢの集束半角は、開き角αと呼ばれる。
　走査コイル（第１の偏向器）ＳＣは、収差補正器２０と試料ステージＳＴＧとの間、詳細には、コンデンサレンズＣＬ４と対物レンズＯＢＬとの間に設けられ、電子線ＥＢの試料ＳＰＬ上の照射位置ＩＰを制御する。具体的には、走査コイルＳＣは、試料ＳＰＬ上で電子線ＥＢ、言い換えれば電子線ＥＢの照射位置ＩＰを走査する。あるいは、走査コイルＳＣは、試料ＳＰＬ上で電子線ＥＢの走査領域を移動させる際に、走査領域の原点となる照射位置ＩＰをシフトさせる。このような動作は、イメージシフトと呼ばれる。
　走査コイルＳＣは、イメージシフトによって走査領域を移動させた上で、その走査領域内で走査を行うことが可能である。この場合、走査コイルＳＣは、例えば、イメージシフトに伴う偏向量を表すオフセット成分に、走査領域内での走査に伴う偏向量を表す可変成分を重畳させることで、イメージシフト後の走査領域を走査する。なお、ここでは、イメージシフトおよび走査を、共通の走査コイルＳＣで行う例を示したが、個別のコイルで行うことも可能である。この場合、走査を行う走査コイルに加えて、別途、イメージシフトを行うイメージシフトコイルが設けられる。
　制御電源ユニット１６は、複数の電源を含み、複数の電源によって、電子源ＥＳ、コンデンサレンズＣＬ１～ＣＬ４、絞りＡＰＴ、収差補正器２０、走査コイルＳＣ、対物レンズＯＢＬおよび試料ステージＳＴＧを動作させる。試料ステージＳＴＧは、平面上を移動可能となっている。試料ＳＰＬ上の走査領域は、当該試料ステージＳＴＧの移動と、イメージシフトとを適宜併用することで定められる。また、試料ステージＳＴＧには、制御電源ユニット１６によって、リターディング電圧と呼ばれる負電圧が印加される。
　コントローラ１７は、例えば、プロセッサおよびメモリを含む制御コンピュータによって実現される。コントローラ１７は、制御電源ユニット１６内の各電源を制御することで、例えば、電子源ＥＳからの電子線ＥＢの加速電圧、各レンズの焦点距離、絞りＡＰＴの絞り値、収差補正器２０による補正係数、各偏向器の偏向量等を制御する。記憶装置１８は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の不揮発性メモリであり、各種データや、コントローラ１７で用いる各種プログラム等を記憶する。表示装置１９は、各種情報を表示することでユーザとのインタフェースを担う。
　なお、記載の簡略化のため、図１では省略されているが、真空容器１５内には、さらに検出器等が設けられる。検出器は、電子線ＥＢ、言い換えれば一次電子線の照射に応じて試料ＳＰＬから放出される二次電子や反射電子の量を検出する。この二次電子や反射電子の量は、試料ＳＰＬの表面形状等に応じて変化する。検出器からの検出信号は、各種信号処理回路を経たのち、コントローラ１７に出力される。コントローラ１７は、当該検出信号に基づいて、試料ＳＰＬの表面形状等を表す検出画像を作成し、表示装置１９に表示する。
　＜収差補正器を用いた場合の問題点＞
　図２は、図１に示される荷電粒子線装置を用いた観察方法の一例を説明する模式図である。図２には、試料ステージＳＴＧ上に、半導体装置等の試料ＳＰＬが搭載された状態が示される。荷電粒子線装置１０を用いた観察方法として、主に、大視野観察と、イメージシフトによる観察と、高分解能観察とが挙げられる。大視野観察とは、図１に示した走査コイルＳＣの偏向量を大きく変化させる、すなわち走査領域を広くすることで、図２に示されるように、相対的に広い大視野観察領域３０を低倍率で観察する方法である。
　イメージシフトによる観察とは、図１に示した走査コイルＳＣの偏向量を小さく変化させる、すなわち走査領域を狭くすることで、図２に示されるように、相対的に狭い観察領域３１ａ，３１ｂを高倍率で観察する方法である。この際には、例えば、走査コイルＳＣの偏向量にオフセットを加えることで、観察領域３１ａから観察領域３１ｂに移動した上で、観察が行われる。イメージシフトによる移動量は、例えば、数μｍ～数十μｍ等である。また、観察領域３１ａ，３１ｂ、言い換えれば走査領域のＸ軸方向のサイズＡｘやＹ軸方向Ａｙのサイズは、例えば、１μｍ以下等である。なお、倍率は、観察領域のサイズと、検出画像のサイズとの比率で定められる。
　高分解能観察とは、イメージシフトを行わずに走査コイルＳＣの偏向量を小さく変化させることで、図１における中心軸２５周りの狭い観察領域を高倍率で観察する方法である。収差補正器２０を用いると、電子線ＥＢの開き角αを大きくすることで回析収差を低減しつつ、主に、開き角αに応じた３次収差となる球面収差を補正することができる。これにより、中心軸２５周りの狭い観察領域では、収差補正器２０を搭載しない荷電粒子線装置と比較して、高分解能観察を行うことが可能になる。
　ここで、大視野観察やイメージシフトを行う場合、すなわち電子線ＥＢの走査領域が広がる場合、大きな開き角αと電子線ＥＢの傾斜角との組み合わせによって生じる収差に起因して、中心軸２５から離れた照射位置ＩＰのボケが大きくなり、分解能が低下するおそれがあった。この際には、小さな開き角αを用いる荷電粒子線装置、すなわち、収差補正器２０を搭載しない荷電粒子線装置よりも、分解能が低下するおそれがあった。
　図１２Ａは、電子線の走査に伴うボケの一例を示す図である。図１２Ａには、２μｍ角の走査領域で走査を行った場合で、各照射位置ＩＰにおける電子線ＥＢのボケの様子が示される。図１２Ａに示されるように、中心軸２５から離れた周辺領域において、ボケが大きくなる。図１２Ｂは、電子線の走査に伴う走査歪みの一例を示す図である。図１２Ｂには、走査領域が広い場合に、実際の照射位置ＩＰが理想の照射位置ＩＰ’からズレる様子が示される。このようなボケや走査歪みが生じると、分解能が低下し得る。
　このため、大視野観察やイメージシフトによる観察を行う場合であっても、図１２Ａおよび図１２Ｂに示されるような周辺領域におけるボケや走査歪み抑制し、分解能の低下を抑制することが望まれる。少なくとも、収差補正器２０を搭載した荷電粒子線装置１０で大視野観察やイメージシフトによる観察を行う場合であっても、収差補正器２０を搭載しない荷電粒子線装置と同等以上の分解能を実現することが望まれる。
　＜荷電粒子線装置の動作＞
　図３は、図１に示される荷電粒子線装置において、一部の構成例および動作例を示す概略図である。図３には、図１に示した電子源ＥＳ、コンデンサレンズＣＬ１～ＣＬ４、絞りＡＰＴ、偏向器ＤＥＦ１、収差補正器２０、走査コイルＳＣ、対物レンズＯＢＬ，試料ＳＰＬ、制御電源ユニット１６、コントローラ１７および記憶装置１８が示される。さらに、図３では、コンデンサレンズ（補正用レンズ）ＣＬ５が追加されている。
　コンデンサレンズＣＬ５は、走査コイルＳＣと対物レンズＯＢＬとの間に設けられ、高次収差を補正する機能を有する。コンデンサレンズＣＬ４のクロスオーバー位置とコンデンサレンズＣＬ５の主面とが一致するように、コンデンサレンズＣＬ４の焦点距離や、コンデンサレンズＣＬ５の配置が調整される。コンデンサレンズＣＬ５は、走査コイルＳＣよる偏向支点が対物レンズＯＢＬの位置となるように制御される。また、走査コイルＳＣは、上段コイルＳＣｕおよび下段コイルＳＣｌからなる２段構成を用いて、２段偏向を行う。
　このような構成において、コントローラ１７は、走査コイル（第１の偏向器）ＳＣによる試料ＳＰＬ上の照射位置ＩＰに基づいて、偏向器（第２の偏向器）ＤＥＦ１の偏向量を制御する。詳細には、偏向器ＤＥＦ１は、１段構成となっている。コントローラ１７は、電子線ＥＢが収差補正器２０の多極子レンズＨＥＸ１，ＨＥＸ２内を通過する軌道が、走査コイルＳＣによる照射位置ＩＰに応じて中心軸２５から平行移動するように、偏向器ＤＥＦ１の偏向量を制御する。すなわち、電子線ＥＢの軌道は、中心軸２５を通る軌道２６ａから、中心軸２５から離れた軌道２６ｂに変更される。
　より詳細には、図３の矢印２７ａ，２７ｂに示されるように、コントローラ１７は、中心軸を０として、照射位置ＩＰが０から＋Ｘ軸方向に移動するにつれて、コンデンサレンズＣＬ３を介して多極子レンズＨＥＸ１内を通過する軌道２６ｂが、０から－Ｘ軸方向に平行移動するように、偏向器ＤＥＦ１の偏向量を制御する。すなわち、コントローラ１７は、軌道２６ｂが中心軸２５から遠ざかる位置に平行移動するように、偏向器ＤＥＦ１の偏向量を制御する。また、これに応じて、矢印２７ｃに示されるように、多極子レンズＨＥＸ２内を通過する軌道２６ｂは、０から＋Ｘ軸方向に平行移動するように、すなわち中心軸２５から遠ざかる位置に平行移動するように制御される。
　同様に、コントローラ１７は、照射位置ＩＰが０から－Ｘ軸方向に移動するにつれて、コンデンサレンズＣＬ３を介して多極子レンズＨＥＸ１内を通過する軌道２６ｂが、０から＋Ｘ軸方向に平行移動するように、偏向器ＤＥＦ１の偏向量を制御する。また、これに応じて、多極子レンズＨＥＸ２内を通過する軌道２６ｂは、０から－Ｘ軸方向に平行移動するように制御される。このように、偏向器ＤＥＦ１の偏向量は、照射位置ＩＰが中心軸２５から離れるほど、多極子レンズＨＥＸ１，ＨＥＸ２内の軌道２６ｂが中心軸２５から離れた位置に平行移動するように制御される。
　収差補正器２０は、対物レンズＯＢＬ等で発生する収差と逆方向の収差を発生し、対物レンズＯＢＬ等で発生する収差を相殺するように機能する。電子線ＥＢを走査する際も同様であり、試料ＳＰＬに対する電子線ＥＢの傾斜角βに連動して軌道２６ｂが中心軸２５から離れるように制御した場合、収差補正器２０は、対物レンズＯＢＬ等で発生する収差と逆方向の収差、例えば、類似する傾向を持つ逆方向の収差を発生する。その結果、傾斜角βに応じて対物レンズＯＢＬ等で生じる収差を、収差補正器２０の軸外の軌道２６ｂを通過させることで相殺することが可能になる。
　このような制御を行うため、記憶装置１８は、制御テーブル（第１の制御テーブル）２８を記憶する。図４Ａは、図３における制御テーブルの構成例を示す模式図である。制御テーブル２８は、走査コイルＳＣよる走査位置、言い換えれば照射位置ＩＰと、走査コイルＳＣの制御値ＳＣＶ、ひいては偏向量と、偏向器ＤＥＦ１の制御値ＤＣＶ、ひいては偏向量との関係を表す。制御テーブル２８は、予め、シミュレーションまたは実測に基づいて作成され、記憶装置１８に記憶される。
　コントローラ１７は、制御テーブル２８に基づいて、制御値ＳＣＶを用いて走査コイル（第１の偏向器）ＳＣによる走査位置を制御し、制御値ＤＣＶを用いて偏向器ＤＥＦ１（第２の偏向器）の偏向量を制御する。図４Ａに示される例では、０．２μｍ単位の走査位置毎に、制御値ＳＣＶ，ＤＣＶが定められる。０．２μｍ内の制御値ＳＣＶ，ＤＣＶは、補間によって近似的に算出される。なお、当該走査位置の単位の大きさは、例えば、求められる分解能に応じて定められればよい。
　図３に示される制御電源ユニット１６は、コントローラ１７からの制御値ＳＣＶに応じて走査コイルＳＣの電源、例えば、電流値等を制御することで、制御値ＳＣＶに応じて走査コイルＳＣの偏向量を制御する。同様に、制御電源ユニット１６は、コントローラ１７からの制御値ＤＣＶに応じて偏向器ＤＥＦ１の電源、例えば、電流値等を制御することで、制御値ＤＣＶに応じて偏向器ＤＥＦ１の偏向量を制御する。
　図４Ｂは、図４Ａの制御テーブルに基づく走査位置と偏向量との関係の一例を示す模式図である。図４Ｂに示されるように、走査位置が中心軸２５、すなわち０から離れるにつれて、走査コイルＳＣの偏向量は大きくなり、偏向器ＤＥＦ１の偏向量も大きくなる。なお、図４Ｂでは、簡略化のため一次関数の特性を示したが、厳密には三角関数等の特性になり得る。また、図３および図４Ａでは、一次元、すなわちＸ軸方向での走査を例としたが、詳細には、二次元、すなわちＸ軸方向およびＹ軸方向での走査が可能であり、二次元に対応した制御テーブルが設けられる。
　＜シミュレーション結果＞
　図５Ａおよび図５Ｂは、図３に示した荷電粒子線装置において、それぞれ異なる装置構成毎に走査位置とボケ量との関係を検証した結果の一例を示す図である。図５Ａおよび図５Ｂに示されるボケ量には、球面収差に起因するボケ量と、色収差に起因するボケ量とが含まれる。ただし、ここでは、開き角αを大きいほど回析収差が低減されるという効果を除外して比較を行うため、図５Ａおよび図５Ｂに示されるボケ量からは、回析収差に伴うボケ量と、光源サイズ×光学倍率に伴うボケ量とが除外されている。
　図５Ａに示される特性３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、共に、図３に示した高次収差補正用のコンデンサレンズＣＬ５を設けない場合のものである。特性３５ａは、収差補正器２０による補正有りの場合であるが、図３に示したような３段偏向ではなく、２段偏向を用いた場合、すなわち偏向器ＤＥＦ１を有しない場合で、開き角αを１５ｍ［ｒａｄ］に設定した場合のものである。２段偏向を用いた場合、収差補正器２０内の電子線ＥＢの軌道は、照射位置ＩＰに関わらず、中心軸２５を通る軸上の軌道２６ａとなる。特性３５ａは、収差補正器２０を搭載した一般的な荷電粒子線装置の特性を表す。
　特性３５ｂは、収差補正器２０による補正無しの場合、すなわち、収差補正器２０を設けない、または機能させない場合で、かつ、２段偏向を用いる場合で、開き角αを６ｍ［ｒａｄ］に設定した場合のものである。特性３５ｂは、収差補正器２０を搭載しない一般的な荷電粒子線装置の特性を表す。
　図５Ａに示されるように、特性３５ａに示される補正有りの場合では、特性３５ｂに示される補正無しの場合と比較して開き角αが大きいため、走査領域が広くなると、すなわち、傾斜角βが大きくなると、特性３５ｂよりもボケ量が大きくなる。この例では、走査位置が２００［ｎｍ］程度を超えると、補正有りの場合のボケ量は、補正無しの場合よりも大きくなる。
　図５Ｂにおける特性３５ｄは、図５Ａにおける特性３５ａと同様に、収差補正器２０による補正有りの場合で、かつ、２段偏向を用いた場合のものであるが、特性３５ａと異なり、開き角αを１５ｍ［ｒａｄ］ではなく６ｍ［ｒａｄ］に設定した場合のものである。図５Ｂにおける特性３５ｄと特性３５ｂとの比較から分かるように、開き角αが同じ場合には、補正有りと補正無しとで、ボケ量に大きな差異は生じない。
　一方、図５Ａにおける特性３５ｃは、特性３５ａにおける補正有りかつ２段偏向の場合と異なり、図３に示したように、補正有りの場合で、かつ、３段偏向を用いた場合のものである。図５Ａにおける特性３５ａと特性３５ｃとの比較から分かるように、補正有りの場合に、２段偏向でなく３段偏向を用いることで、中心軸２５から離れた走査位置でのボケ量を大きく改善することが可能になる。
　さらに、図５Ａにおける特性３５ｂと特性３５ｃとの比較から分かるように、補正有りと３段偏向との組み合わせを用いることで、走査領域が広い場合であっても、補正無しの場合、すなわち開き角αが小さい場合と同程度、またはそれよりも小さいボケ量を実現することが可能になる。なお、より詳細には、補正有りの場合には、補正無しの場合と比較して、開き角αを大きくすることで回析収差を低減することが可能になるため、ボケ量は、より小さくなる。
　図５Ｂは、開き角αが等しい場合、ここでは共に６ｍ［ｒａｄ］の場合での検証結果を示すものあり、３段偏向による効果と、高次収差補正用のコンデンサレンズ（補正用レンズ）ＣＬ５による効果とを示すものである。図５Ｂにおいて、特性３５ｄは、補正有りかつ２段偏向の場合で、さらに、コンデンサレンズＣＬ５を設けない場合のものである。一方、特性３５ｅは、特性３５ｄと同じく補正有りかつ２段偏向の場合のものであるが、特性３５ｄと異なり、コンデンサレンズＣＬ５を設けた場合のものである。特性３５ｄと特性３５ｅとの比較から分かるように、コンデンサレンズＣＬ５を設けることで、中心軸２５から離れた走査位置でのボケ量を大きく改善することが可能になる。
　特性３５ｆは、特性３５ｅと同じく補正有りの場合で、かつ、コンデンサレンズＣＬ５を設けた場合のものであるが、特性３５ｅと異なり、２段偏向ではなく３段偏向を用いた場合のものである。特性３５ｅと特性３５ｆとの比較から分かるように、３段偏向を用いることで、中心軸２５から離れた走査位置でのボケ量をさらに改善することが可能になる。
　図６Ａおよび図６Ｂは、図３に示した荷電粒子線装置において、それぞれ異なる装置構成毎の最大のボケ量を比較した結果の一例を示す図である。ここでは、図１２Ａに示したような２μｍ角の走査領域で走査を行った場合において、最大のボケ量となる４角の位置でのボケ量を比較した結果が示される。
　図６Ａにおいて、結果３６ａ，３６ｂは、２段偏向を用いた場合のものであり、結果３６ｃ，３６ｄは、３段偏向を用いた場合のものである。また、結果３６ａ～３６ｄのそれぞれにおいて、“Ａ”は補正無しの場合のものであり、“Ｂ”は補正有りの場合のものである。図６Ａでは、“Ａ”および“Ｂ”に関わらず、すなわち補正有無に関わらず、開き角αは等しく、ここでは共に６ｍ［ｒａｄ］となっている。
　まず、結果３６ａまたは結果３６ｂにおける“Ａ”と“Ｂ”との比較から分かるように、開き角αが同じ場合には、補正有無に関わらず最大のボケ量は同程度となる。また、結果３６aと結果３６ｂとの比較から分かるように、コンデンサレンズＣＬ５を設けることで、補正有無に関わらず、最大のボケ量は小さくなる。
　一方、結果３６ｃの“Ｂ”に示されるように、補正有りと３段偏向との組み合わせを用いると、結果３６ｃの“Ａ”に示される補正無しと３段偏向との組み合わせ、または結果３６ａの“Ａ”に示される補正無しと２段偏向との組み合わせを用いる場合と比較して、最大のボケ量は小さくなる。当該結果３６ｃの“Ｂ”に示される補正有りと３段偏向との組み合わせに対して、さらに、コンデンサレンズＣＬ５を組み合わせると、結果３６ｄの“Ｂ”に示されるように、最大のボケ量はより小さくなる。
　図６Ｂにおいて、図６Ａの場合と同様に、結果３７ａ，３７ｂは、２段偏向を用いた場合のものであり、結果３７ｃ，３７ｄは、３段偏向を用いた場合のものである。また、結果３７ａ～３７ｄのそれぞれにおいて、“Ａ”は補正無しの場合のものであり、“Ｂ”は補正有りの場合のものである。ただし、図６Ｂでは、“Ａ”に示される補正無しでの開き角αは、図６Ａの場合と同様に６ｍ［ｒａｄ］であるが、補正有りでの開き角αは、図６Ａの場合と異なり１５ｍ［ｒａｄ］となっている。
　一般的な装置構成では、２段偏向が用いられ、例えば、補正無しの場合には、結果３７ａの“Ａ”、すなわちα＝６ｍ［ｒａｄ］かつコンデンサレンズＣＬ５無しの場合の結果が得られ、補正有りの場合には、結果３７ｂの“Ｂ”、すなわちα＝１５ｍ［ｒａｄ］かつコンデンサレンズＣＬ５有りの場合の結果が得られる。しかしながら、補正有りの場合には、補正無しの場合と比較して、最大のボケ量は、倍以上大きくなり得る。
　そこで、補正有りの場合には、３段偏向を用いることで、結果３７ｃの“Ｂ”に示されるように、コンデンサレンズＣＬ５を設けずとも、結果３７ａの“Ａ”と比較して、最大のボケ量を小さくすることができる。さらに、コンデンサレンズＣＬ５を組み合わせると、結果３７ｄの“Ｂ”に示されるように、最大のボケ量をより小さくすることができる。結果３７ｄの“Ｂ”に示される最大のボケ量は、結果３７ｂの“Ａ”に示される、補正無しかつα＝６ｍ［ｒａｄ］に、コンデンサレンズＣＬ５有りを組み合わせた場合のものと同程度となっている。
　＜ユーザ設定機能＞
　図７は、図１および図３に示される荷電粒子線装置において、表示装置に表示される表示内容の一例を示す概略図である。図７に示されるように、ユーザは、表示装置１９を介して、偏向器（第２の偏向器）ＤＥＦ１の偏向量を制御する動作の有効／無効を、設定によって選択可能となっている。この例では、“ＤＥＦ１連動モード”のオンが選択されると、図３で述べたような走査位置に応じた偏向器ＤＥＦ１の連動制御が有効化され、オフが選択されると、当該連動制御が無効化される。連動制御が無効化された場合、収差補正器２０内での電子線ＥＢの軌道は、図３に示した軸上の軌道２６ａに保たれる。
　例えば、図２で述べたような高分解能観察を行う場合、すなわち、中心軸２５周りの狭い観察領域を高倍率で観察する場合、偏向器ＤＥＦ１の連動制御を用いずとも十分な分解能を得ることが可能である。一方、このような高分解能観察において、連動制御を用いる場合、図４Ａに示した制御テーブル２８における走査位置の単位をある程度細かく作成する必要があり、また、走査コイルＳＣと同等レベルの偏向器ＤＥＦ１、すなわち偏向量の設定分解能が高くかつ応答速度が速い偏向器ＤＥＦ１が必要とされ得る。
　一方、大視野観察やイメージシフトによる観察を行う場合、高分解能観察を行う時ほどの分解能は求められないことが多い。この場合、設定分解能がある程度低く、応答速度がある程度遅い偏向器ＤＥＦ１であっても特に問題は生じない。例えば、このような偏向器ＤＥＦ１を用いる場合、ユーザは、図７に示されるような表示装置１９を介して、高分解能観察を行う際には連動制御を無効化し、大視野観察やイメージシフトによる観察を行う際には連動制御を有効化すればよい。
　また、図７に示されるように、ユーザは、表示装置１９を介して、図４Ａに示した制御テーブル２８を参照することができ、また、制御テーブル２８の内容を変更することが可能となっている。例えば、荷電粒子線装置１０では、同一機種であっても装置毎にばらつきが生じ得る。また、装置の設置箇所等に応じて、ばらつきの程度が異なる場合もある。このような場合、図７に示されるような表示装置１９を介して、制御テーブル２８の内容を補正することが可能になる。
　なお、ここでは、記憶装置１８内に制御テーブル２８を記憶させたが、さらに、測長用テーブルを記憶させてもよい。例えば、測長ＳＥＭ（ＣＤ－ＳＥＭ：Critical Dimension-Scanning Electron Microscope）では、予め、パターン長が判明している校正用の試料等を計測することで、計測値と、既知のパターン長との誤差が算出され、当該誤差を補正するための補正値を含んだ測長用テーブルが作成される場合がある。偏向器ＤＥＦ１の連動制御を用いると、当該測長用テーブルの内容も変わり得るため、別途、連動制御時に用いる測長用テーブルを作成しておくことが望ましい。
　＜実施の形態１の主要な効果＞
　以上、実施の形態１の方式では、収差補正器２０を搭載する荷電粒子線装置１０において、収差補正器２０の前段に１段構成の偏向器ＤＥＦ１が設けられ、当該偏向器ＤＥＦ１によって、電子線ＥＢの走査位置、言い換えれば照射位置ＩＰに応じた偏向量の制御が行われる。これにより、電子線ＥＢの開き角αが大きい場合で、かつ、走査領域を広げた場合、すなわち電子線ＥＢの傾斜角βが大きい場合に生じ得る分解能の低下を抑制することが可能になる。また、走査領域を広げた場合であっても、収差補正器２０を搭載しない荷電粒子線装置、すなわち小さい開き角αを用いる荷電粒子線装置と同等以上の分解能を実現することが可能になる。
　（実施の形態２）
　＜荷電粒子線装置の動作＞
　図８は、実施の形態２による荷電粒子線装置において、図１における一部の構成例および動作例を示す概略図である。図８には、図３に示した構成例と同様の構成例が示される。ただし、図８では、図３の場合と異なり、収差補正器２０の前段に設けられる偏向器ＤＥＦ１は、１段構成ではなく、上段偏向器ＤＥＦ１ｕおよび下段偏向器ＤＥＦ１ｌからなる２段構成となっている。
　コントローラ１７は、図３の場合と同様に、走査コイル（第１の偏向器）ＳＣによる試料ＳＰＬ上の照射位置ＩＰに基づいて、偏向器（第２の偏向器）ＤＥＦ１の偏向量を制御する。ただし、コントローラ１７は、図３の場合と異なり、電子線ＥＢが収差補正器２０の多極子レンズＨＥＸ１，ＨＥＸ２内を通過する軌道と中心軸２５とがなす角度θ１，θ２が、走査コイルＳＣによる照射位置ＩＰに応じて変化するように、偏向器ＤＥＦ１の偏向量を制御する。すなわち、電子線ＥＢの軌道は、中心軸２５を通る軌道２６ａから、中心軸２５に対して角度を有した軌道２６ｃに変更される。
　より詳細には、コントローラ１７は、中心軸を０として、照射位置ＩＰが０から＋Ｘ軸方向に移動するにつれて、コンデンサレンズＣＬ３を介して多極子レンズＨＥＸ１内を通過する軌道２６ｃの中心軸２５に対する角度θ１が大きくなるように、偏向器ＤＥＦ１の偏向量を制御する。また、これに応じて、多極子レンズＨＥＸ２内を通過する軌道２６ｃの中心軸２５に対する角度θ２も大きくなるように制御される。これにより、試料ＳＰＬに対する電子線ＥＢの傾斜角βに応じて生じる収差を、収差補正器２０の軸外の軌道２６ｃを通過させることで相殺することが可能になる。
　なお、図８において、記憶装置１８は、図４Ａの場合と同様の制御テーブル４０を記憶する。ただし、偏向器ＤＥＦ１の制御値は、上段偏向器ＤＥＦ１ｕ用の制御値と、下段偏向器ＤＥＦ１ｌ用の制御値とを含む。また、図３の場合と同様に、より詳細には、二次元、すなわちＸ軸方向およびＹ軸方向での走査に対応した制御テーブルが設けられる。
　＜シミュレーション結果＞
　図９は、図８に示した荷電粒子線装置において、それぞれ異なる装置構成毎の最大のボケ量を比較した結果の一例を示す図である。ここでは、図６Ａおよび図６Ｂの場合と同様に、図１２Ａに示したような２μｍ角の走査領域で走査を行った場合において、最大のボケ量となる４角の位置でのボケ量を比較した結果が示される。
　図９において、結果４１ａ，４１ｂは、補正無しの場合のものであり、共に２段偏向を用いた場合のものである。結果４１ｃ，４１ｄ，４１ｅは、補正有りの場合のものであり、それぞれ、４段偏向、３段偏向、４段偏向を用いた場合のものである。また、結果４１ａ～４１ｅのそれぞれにおいて、“Ｃ”は開き角αが１５ｍ［ｒａｄ］の場合のものであり、“Ｄ”は開き角αが６ｍ［ｒａｄ］の場合のものである。
　結果４１ｂの“Ｄ”と、結果４１ｃの“Ｄ”との比較から分かるように、共に同じ開き角αであり、コンデンサレンズ（補正用レンズ）ＣＬ５有りの場合において、図８に示したような補正有りかつ４段偏向の組み合わせを用いることで、補正無しの場合と比較して、最大のボケ量は小さくなる。また、結果４１ｃと結果４１ｄとの比較から分かるように、図８に示した４段偏向と、図３に示した３段偏向とを比較すると、最大のボケ量は、３段偏向の方が小さくなる。なお、結果４１ｅの“Ｃ”は、結果４１ｃの“Ｃ”と異なり、コンデンサレンズＣＬ５無しの場合のものである。コンデンサレンズＣＬ５無しの場合には、有りの場合と比べて最大のボケ量は大きくなる。
　＜実施の形態２の主要な効果＞
　以上、実施の形態２の方式のように、３段偏向、すなわち１段構成の偏向器ＤＥＦ１の代わりに、４段偏向、すなわち２段構成の偏向器ＤＥＦ１を用いた場合であっても、実施の形態１で述べた各種効果と同様の効果を得ることが可能になる。すなわち、電子線ＥＢの開き角αが大きい場合で、かつ、走査領域を広げた場合、すなわち電子線ＥＢの傾斜角βが大きい場合に生じ得る分解能の低下を抑制することが可能になる。
　（実施の形態３）
　＜荷電粒子線装置の動作＞
　図１０は、実施の形態３による荷電粒子線装置において、図１における一部の構成例および動作例を示す概略図である。図１０には、図３に示した構成例と同様の構成例が示される。ただし、図１０では、図３の場合と異なり、走査コイル（第１の偏向器）ＳＣは、走査ではなくイメージシフトを行う。すなわち、走査コイルＳＣは、試料ＳＰＬ上で電子線ＥＢの走査領域を移動させる際に、走査領域の原点となる照射位置ＩＰをシフトさせる。そして、コントローラ１７は、当該走査コイルＳＣによるシフト量に基づいて、偏向器（第２の偏向器）ＤＥＦ１の偏向量を制御する。
　偏向器ＤＥＦ１の偏向量の詳細な制御方法に関しては、図３の場合とほぼ同様である。すなわち、図１０の矢印４６ａ，４６ｂに示されるように、コントローラ１７は、原点となる照射位置ＩＰを０から＋Ｘ軸方向の所定の位置にシフトさせる場合、コンデンサレンズＣＬ３を介して多極子レンズＨＥＸ１内を通過する軌道２６ｂが、０から－Ｘ軸方向の所定の位置に平行移動するように、偏向器ＤＥＦ１の偏向量を制御する。また、これに応じて、矢印４６ｃに示されるように、多極子レンズＨＥＸ２内を通過する軌道２６ｂは、０から＋Ｘ軸方向の所定の位置に平行移動するように制御される。
　このようにイメージシフトを行った状態で、走査コイルＳＣは、さらに、イメージシフトを行った先の走査領域４７内で、電子線ＥＢを走査する。ただし、コントローラ１７は、図３の場合と異なり、このように走査コイルＳＣが走査領域４７内で走査を行っている間、偏向器ＤＥＦ１の偏向量を維持する。また、このような動作に伴い、図１０における記憶装置１８は、図３の場合とは異なる制御テーブル（第２の制御テーブル）４５を記憶する。
　図１１Ａは、図１０における制御テーブルの構成例を示す模式図である。図１１Ａに示される制御テーブル（第２の制御テーブル）４５では、図４Ａに示した制御テーブル（第１の制御テーブル）２８と異なり、走査位置の単位がイメージシフト量に基づく値となっており、この例では、５μｍ単位となっている。コントローラ１７は、当該制御テーブル４５に基づいて、制御値ＳＣＶを用いて走査コイルＳＣによるイメージシフト量を制御し、制御値ＤＣＶを用いて偏向器ＤＥＦ１の偏向量を制御する。ここで、図４Ａの場合には、走査位置の単位内での偏向器ＤＥＦ１の制御値ＤＣＶは、補間によって算出されたが、図１１Ａの場合には、このような補間は不要となる。
　図１１Ｂは、図１１Ａの制御テーブルに基づくイメージシフト後の走査位置と偏向量との関係の一例を示す模式図である。図１１Ｂに示されるように、偏向器ＤＥＦ１による偏向量は、走査コイルＳＣによるシフト量と１対１で対応するように制御される。そして、当該偏向器ＤＥＦ１による偏向量は、走査コイルＳＣがイメージシフトを行った先の走査領域４７内で電子線ＥＢを走査している間、維持される。
　なお、図１１Ｂに示した特性は、図４Ｂで述べたように、厳密には、一次関数ではなく三角関数等の特性になり得る。また、図４Ｂで述べたように、詳細には、二次元でのイメージシフトに対応した制御テーブルが設けられる。さらに、図１０では、３段偏向を用いたが、その代わりに、図８に示したような４段偏向を用いてもよい。また、ここでは、制御テーブル４５を、イメージシフトによる観察を行う場合に用いたが、大規模観察を行う場合に用いることも可能である。この場合、図１１Ｂにおいて、走査コイルＳＣの偏向量がリニアに変化し、偏向器ＤＥＦ１による偏向量が階段状に変化することになる。
　＜実施の形態３の主要な効果＞
　以上、実施の形態３の方式では、偏向器ＤＥＦ１による偏向量がイメージシフト量に連動して制御される。これによっても、実施の形態１で述べた各種効果と同様の効果を得ることが可能になる。すなわち、電子線ＥＢの開き角αが大きい場合で、かつ、走査領域を広げた場合、すなわち電子線ＥＢの傾斜角βが大きい場合に生じ得る分解能の低下を抑制することが可能になる。
　なお、イメージシフト量に連動させた場合、実施の形態１に示したような走査量に連動させた場合と比較すると、分解能は低下し得る。ただし、イメージシフトによる観察や大視野観察で求められる分解能は、十分に得られる。そして、図７でも述べたように、イメージシフトによる観察や大視野観察を行う場合の分解能をある程度犠牲にすることで、偏向器ＤＥＦ１の低コスト化等を図ることが可能になる。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前述した実施の形態は、本発明を分かり易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、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　１０…荷電粒子線装置、１７…コントローラ、１８…記憶装置、２０…収差補正器、２５…中心軸、２６ａ～２６ｃ…電子線の軌道、２８，４０，４５…制御テーブル、ＣＬ５…コンデンサレンズ（補正用レンズ）、ＤＥＦ１…偏向器（第２の偏向器）、ＥＢ…電子線（荷電粒子線）、ＥＳ…電子源（荷電粒子源）、ＨＥＸ１，ＨＥＸ２…多極子レンズ、ＩＰ…照射位置、ＯＢＬ…対物レンズ、ＳＣ…走査コイル（第１の偏向器）、ＳＰＬ…試料、ＳＴＧ…試料ステージ

Claims (12)

  1. 　荷電粒子線を発生する荷電粒子源と、
    　試料を搭載する試料ステージと、
    　前記荷電粒子線が通過する経路上に設けられ、複数段構成の多極子レンズを用いて収差を補正する収差補正器と、
    　前記収差補正器と前記試料ステージとの間に設けられ、前記試料上の前記荷電粒子線の照射位置を制御する第１の偏向器と、
    　前記荷電粒子源と前記収差補正器との間に設けられ、前記荷電粒子線が通過する前記収差補正器内の軌道を制御する第２の偏向器と、
    　前記第１の偏向器による前記照射位置に基づいて、前記第２の偏向器の偏向量を制御するコントローラと、
    を備える、
    荷電粒子線装置。
  2. 　請求項１記載の荷電粒子線装置において、
    　前記第１の偏向器は、前記試料上で前記荷電粒子線を走査し、
    　前記コントローラは、前記第１の偏向器による走査に連動して、前記第２の偏向器の偏向量を制御する、
    荷電粒子線装置。
  3. 　請求項１記載の荷電粒子線装置において、
    　前記第１の偏向器は、前記試料上で前記荷電粒子線の走査領域を移動させる際に、前記走査領域の原点となる照射位置をシフトさせ、
    　前記コントローラは、前記第１の偏向器によるシフト量に基づいて、前記第２の偏向器の偏向量を制御する、
    荷電粒子線装置。
  4. 　請求項３記載の荷電粒子線装置において、
    　前記第１の偏向器は、さらに、前記走査領域内で前記荷電粒子線を走査し、
    　前記コントローラは、前記第１の偏向器が前記走査領域内で走査を行っている間、前記第２の偏向器の前記偏向量を維持する、
    荷電粒子線装置。
  5. 　請求項１記載の荷電粒子線装置において、
    　前記第２の偏向器は、１段構成の偏向器であり、
    　前記コントローラは、前記荷電粒子線が直進する軌道を中心軸として、前記荷電粒子線が通過する前記多極子レンズ内の軌道が、前記第１の偏向器による前記照射位置に応じて前記中心軸から平行移動するように、前記第２の偏向器の偏向量を制御する、
    荷電粒子線装置。
  6. 　請求項５記載の荷電粒子線装置において、
    　前記コントローラは、前記第１の偏向器による前記照射位置が前記中心軸から離れるほど、前記多極子レンズ内の軌道が前記中心軸から離れた位置に平行移動するように、前記第２の偏向器の偏向量を制御する、
    荷電粒子線装置。
  7. 　請求項１記載の荷電粒子線装置において、
    　前記第２の偏向器は、２段構成の偏向器であり、
    　前記コントローラは、前記荷電粒子線が直進する軌道を中心軸として、前記荷電粒子線が通過する前記多極子レンズ内の軌道と前記中心軸とがなす角度が、前記第１の偏向器による前記照射位置に応じて変化するように、前記第２の偏向器の偏向量を制御する、
    荷電粒子線装置。
  8. 　請求項７記載の荷電粒子線装置において、
    　前記コントローラは、前記第１の偏向器による前記照射位置が前記中心軸から離れるほど、前記多極子レンズ内の軌道と前記中心軸とがなす角度が大きくなるように、前記第２の偏向器の偏向量を制御する、
    荷電粒子線装置。
  9. 　請求項２記載の荷電粒子線装置において、
    　さらに、前記第１の偏向器による走査位置と、前記第２の偏向器の偏向量との関係を表す第１の制御テーブルを記憶する記憶装置を備え、
    　前記コントローラは、前記第１の偏向器による走査位置を制御し、前記第１の制御テーブルに基づいて、前記第２の偏向器の偏向量を制御する、
    荷電粒子線装置。
  10. 　請求項３記載の荷電粒子線装置において、
    　さらに、前記第１の偏向器によるシフト量と、前記第２の偏向器の偏向量との関係を表す第２の制御テーブルを記憶する記憶装置を備え、
    　前記コントローラは、前記第１の偏向器によるシフト量を制御し、前記第２の制御テーブルに基づいて、前記第２の偏向器の偏向量を制御する、
    荷電粒子線装置。
  11. 　請求項１記載の荷電粒子線装置において、
    　前記コントローラは、前記第２の偏向器の偏向量を制御する動作の有効／無効を、設定によって選択可能となっている、
    荷電粒子線装置。
  12. 　請求項１記載の荷電粒子線装置において、
    　さらに、前記第１の偏向器と前記試料ステージとの間に設けられ、高次収差を補正する補正用レンズを備える、
    荷電粒子線装置。
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