WO2024262000A1 - 装置およびその制御方法ならびにプログラム - Google Patents

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達也 臼井
のぞみ 笠原
巧 上薗
洋憲 板橋
誠人 神尾
圭亮 田沼
龍子 氏平
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Hitachi High Tech Corp
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/22—Treatment of data
    • H01J2237/221—Image processing

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus, a control method thereof, and a program thereof, for example, an electron beam apparatus and a semiconductor inspection apparatus using the same, and a control method thereof and a program thereof.
  • Patent Document 1 shows a scanning electron microscope (hereinafter also referred to as SEM) that scans a sample multiple times with a charged particle beam, detects the emitted electrons, and generates an output image.
  • SEM scanning electron microscope
  • Patent Document 1 also shows that an image with a uniform brightness level is generated over the entire field of view by normalizing the brightness value of each pixel in the scan area by the irradiation time of the charged particle beam.
  • Scanning electron microscopes are used in a wide range of fields, including semiconductor devices, electronics, advanced materials, biology, and pharmaceuticals.
  • the Voltage Contrast (hereinafter referred to as VC) method is also used, in which an electron beam is irradiated onto the surface, and the potential contrast caused by the potential difference generated on the charged surface is observed to observe failures and defects.
  • the contrast sensitivity decreases, so it takes time to search for optimal scanning parameters, and precise positioning is required during observation, which requires extra steps such as preliminary observation to confirm the validity of the position. It is expected that semiconductors will continue to become finer and more complex in the future, so it is essential to improve the contrast of the VC method, shorten the observation time, and shorten the TAT (turnaround time).
  • Patent Document 1 normalizes the cumulative brightness value per unit area of the sample surface by the cumulative electron beam irradiation time for that area when there are areas on the sample where the scanning speed is different or secondary electrons are not easily generated within a single captured image.
  • This technology aligns the brightness levels of images of each area with different scanning conditions when the amount of electrons irradiated per unit area differs due to differences in scanning conditions such as scanning speed or overlapping scanning.
  • Patent Document 1 only shows that the cumulative electron beam irradiation time is used to normalize the brightness level, and does not recognize the improvement of contrast, shortening of observation time, and shortening of TAT in the VC method.
  • Patent Document 1 also does not recognize that captured images are acquired in VC observation while taking into account the shape, area, material, etc. of the object to be observed.
  • the object of the present invention is to provide an apparatus and a control method that can improve contrast, shorten observation time, and shorten TAT.
  • an apparatus that has an electron gun, a deflector, a detector, a sample stage on which a sample is placed, and a controller.
  • the controller receives an instruction to create an image, it: (1) receives a designation of an area to which the VC method is applied, (2) receives a secondary electron detection signal from the sample from the detector while sending a control signal generated based on a predetermined scanning trajectory to the deflector, and (3) generates an image based on the secondary electron detection signal.
  • the image includes a first partial area suitable for the VC method and a second partial area suitable for observing the surface of the sample.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a charged particle beam device according to an embodiment
  • 5 is a timing diagram showing the relationship between image generation control signals and pixel data in the embodiment.
  • FIG. FIG. 2 is a block diagram showing an example of a pixel coefficient storage unit according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of a pixel accumulation processing unit according to the embodiment.
  • 4 is a flowchart showing an operation of a controller according to the embodiment.
  • 1 is a plan view showing an example of a captured image acquired by scanning a sample with a charged particle beam device according to an embodiment.
  • FIG. FIG. 7 is a schematic plan view showing an example of a scanning pattern when a sample is scanned to obtain the captured image of FIG. 6.
  • a scanning electron microscope will be described as an example of a charged particle beam device, but the present invention is not limited to a scanning electron microscope and can be applied to other charged particle beam devices.
  • a charged particle beam device equipped with a scanning electron microscope is used to observe a semiconductor device, particularly to observe a semiconductor device by VC.
  • a charged particle beam device When observing a semiconductor device by the VC method using a charged particle beam device, it is important to increase the contrast (brightness level) ratio between an image of an area to which the VC method is applied (hereinafter also referred to as an area to which the VC method is applied) and an image of an area to which the VC method is not applied (hereinafter also referred to as an area outside the area to which the VC method is applied).
  • the image outside the area to which the VC method is applied corresponds to an image obtained by performing a normal surface scan of an area to which the VC method is not applied.
  • the scanning speed can be changed arbitrarily within one scanning line. For example, in an area on the sample where the VC method is applied, scanning is performed at a first scanning speed, and outside the area on the same line on the sample where the VC method is applied, scanning is performed at a second scanning speed different from the first scanning speed.
  • an image of a specified field of view of the charged particle beam device is taken as one frame, an image including a partial image of the area where the VC method is applied and a partial image outside the area where the VC method is applied is obtained within one frame in one scan.
  • a first pixel coefficient determined based on the characteristics of the plug in the VC method application area, such as shape, material, and area, is multiplied for pixel data of the partial image corresponding to the VC method application area on the sample.
  • a second pixel coefficient determined based on the second scanning speed is multiplied for pixel data of the partial image corresponding to the area outside the VC method application area on the sample.
  • one frame of an image within an observation field of view (predetermined field of view) including a partial image of the VC method application area and a partial image outside the VC method application area can be acquired in one scan, making it possible to grasp the validity of the position of the VC method application area and its relationship with other structures on the sample that are outside the VC method application area, while also acquiring an image in one go with normal scanning.
  • This makes it possible to eliminate the need for preliminary observation, which involves confirming the position and then performing observation using the VC method, thereby shortening the observation time and shortening the TAT.
  • images of areas where the VC method is applied are generated by multiplying the pixel data by a first pixel coefficient that takes into account the charging characteristics of the plugs in the VC method area, such as their shape, material, and area, making it possible to increase the contrast compared to images outside the VC method area.
  • Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a charged particle beam device according to an embodiment.
  • reference numeral 100 denotes a charged particle beam device according to embodiment 1.
  • the charged particle beam device 100 includes a scanning electron microscope 101 and a controller 109 that controls the scanning electron microscope 101.
  • the scanning electron microscope 101 includes an electron gun 102, a scanning deflector (hereinafter also simply referred to as a deflector) 104, a sample stage 105, and a detector 108.
  • a scanning deflector hereinafter also simply referred to as a deflector
  • the electron beam 103 emitted from the electron gun 102 is deflected by the deflector 104 and focused on a sample 106 placed on a sample stage 105.
  • the sample 106 When the sample 106 is irradiated with the electron beam 103, it emits secondary electrons 107.
  • the emitted secondary electrons 107 are detected by the detector 108 and transmitted as a detection signal to the controller 109.
  • the controller 109 performs signal processing on the received detection signal and generates an image 120 of the sample 106.
  • the two pairs of deflectors 104 are composed of a pair of deflectors (X-direction deflectors) that scan the electron beam 103 in the X direction at the sample 106, and a pair of deflectors (Y-direction deflectors) that scan the electron beam 103 in the Y direction.
  • a control signal is supplied to the X-direction deflector and the Y-direction deflector from the controller 109, and the X-direction deflector and the Y-direction deflector deflect the electron beam 103 in accordance with the control signal from the controller 109.
  • the control signals from the controller 109 consist of an X/Y control signal (shown as X/Y in FIG. 1) that instructs the movement of the electron beam 103 in the X and Y directions, and an electron beam irradiation time signal (shown as irradiation time in FIG. 1) that instructs the irradiation time during which the electron beam 103 is irradiated onto the sample 106.
  • the deflector 104 controls the electron beam 103 according to the X/Y control signal and the electron beam irradiation time signal.
  • the controller 109 controls the scanning of the electron beam in the scanning electron microscope 101 based on scanning conditions and parameters set by a user (not shown), and generates a captured image based on a detection signal from the scanning electron microscope 101.
  • the setting of scanning conditions and parameters by the user will be described.
  • an example will be described in which the user sets (instructs) scanning conditions and parameters to the controller 109 using an input device (not shown) and a display device (not shown) connected to the controller 109.
  • a case will be described in which the user sets scanning conditions and parameters using a graphic user interface (GUI).
  • GUI graphic user interface
  • the method of setting scanning conditions and parameters is not limited to this, but by using a GUI, the user can make settings while checking them, making the setting easier.
  • reference numeral 110 denotes a GUI screen displayed on the display device by the controller 109.
  • a user operates input devices such as a mouse and a keyboard to make selections or input numerical values for items displayed on the GUI screen 110.
  • one GUI screen 110 is composed of three areas 111, 112, and 113, and an image size specification area, although this is not particularly limited.
  • ⁇ Area 111 Scanning Method>>>>> The user selects a scanning method for the electron beam 103 in the area 111. That is, in the example shown in FIG. 1, the scanning methods are composed of three scanning methods: raster, flat, and snake. The user selects one of these three scanning methods in the area 111. The electron beam 103 is moved by deflection by a deflector so as to match a trajectory (scanning trajectory) determined by the selected scanning method. Note that in the example shown in FIG. 1, raster is selected as the scanning method for the electron beam 103, and the raster trajectory is selected as the scanning trajectory.
  • the number of VC method application areas set on the sample 106 is not limited to one.
  • multiple VC method application regions may be set.
  • the region 112 shown in FIG. 1 includes a region for specifying the number of VC method application regions, and the number "2" is set. As a result, two VC method application regions can be set.
  • the value set for the number of VC method application regions may be "1" or "3" or more.
  • the parameters of the VC method application area include information regarding the position of the VC method application area on the sample 106 (shown as position in FIG. 1), the irradiation time for irradiating the surface of the sample 106 corresponding to each pixel in the VC method application area with the electron beam 103, and the pixel coefficient of each pixel of the captured image corresponding to the position on the sample 106 where the electron beam 103 is irradiated. Since the next pixel is scanned after the numerical value set for the irradiation time, the irradiation time can be considered as the scanning speed, and is shown as the scanning speed in FIG. 1.
  • numerical values may be directly input on the GUI screen 110 using an input device, but for example, a setting file in which each parameter is described for each pixel may be prepared in advance and read into the controller 109.
  • a setting file in which each parameter is described for each pixel may be prepared in advance and read into the controller 109.
  • the pixel coefficient in the VC method application area parameters are set that take into account the plug shape, area, and material of the part of the sample 106 that corresponds to each target pixel. This makes the pixel coefficient a coefficient that is independent of the scanning speed.
  • the pixel coefficient is a coefficient that takes into account the characteristics of the sample 106 in the VC method application area, regardless of the scanning speed, and this allows both the irradiation time and the VC contrast of the captured image to be optimized, making it possible to shorten the TAT for observation and improve the observation accuracy.
  • a pixel coefficient determined in consideration of the shape, area, material, etc., without depending on the scanning speed is integrated with the pixels of the VC method application area to obtain an image of the VC method application area.
  • a numerical value may be directly input on the GUI screen 110 using an input device, but for example, design data for the sample 106 may be read and a specific position in the design data may be set as information regarding the position of the VC method application area, or a position on the sample 106 may be set as a known marker, and the relative position from the marker to the specific position may be set as information regarding the position of the VC method application area.
  • ⁇ Area 113 Outside the VC law applicable area>>>>> The user sets parameters for scanning the area outside the VC method application area in the area 113.
  • the area outside the VC method application area corresponds to an area where a normal surface scan is performed.
  • the user sets (inputs numerical values) parameters related to the scanning of the area where the surface scan is performed.
  • the parameters of the area where the surface scan is performed include, for example, the scanning speed and pixel coefficient. Of course, the scanning speed and pixel coefficient may be changed for each pixel.
  • the controller 109 includes a scanning track generation unit 114, a control signal generation unit 115, a pixel coefficient storage unit 116, a pixel integration processing unit 117, an A/D (analog/digital) conversion unit 118, and a pixel memory 119.
  • the controller 109 includes a processor, which executes a program stored in a non-volatile memory (not shown) to realize the scanning track generation unit 114, the control signal generation unit 115, the pixel coefficient storage unit 116, and the pixel integration processing unit 117.
  • Examples of the processor include a CPU and a GPU, but other semiconductor devices may be used as long as they are the main body that executes a predetermined process. Of course, these units may be realized by combining logic circuits, sequential circuits, and the like.
  • the scanning trajectory generation unit 114 the scanning trajectory (scanning method), scanning speed, position of the scanning area, and image size parameters are supplied to the control signal generation unit 115, and the position of the scanning area and pixel coefficient parameters are supplied to the pixel coefficient storage unit 116.
  • the position of the scanning area here refers to the position of the VC method application area and the position outside the VC method application area.
  • the scanning area when there is no distinction between the VC method application area and the area outside the VC method application area, these are also referred to as the scanning area.
  • the control signal generating unit 115 inputs a control signal (X/Y control signal: X/Y) for controlling the deflector 104 and an electron beam irradiation time signal (irradiation time) calculated from the scanning time to the scanning electron microscope 101. At the same time, the control signal generating unit 115 supplies an image generation control signal for generating an image of the sample 106 to the pixel coefficient storage unit 116 and the pixel integration processing unit 117, and controls the generation of the image.
  • X/Y control signal X/Y
  • irradiation time electron beam irradiation time
  • the pixel coefficient storage unit 116 stores pixel coefficients set by the user and outputs the stored pixel coefficients in sequence to the pixel accumulation processing unit 117.
  • the pixel coefficient storage unit 116 is supplied with the position read by the scanning trajectory generation unit 114, the pixel coefficients, and the image generation control signal generated by the control signal generation unit 115.
  • the pixel coefficient storage unit 116 has a look-up table (hereinafter also referred to as LUT).
  • LUT look-up table
  • the pixel coefficients supplied to the pixel coefficient storage unit 116 are stored and held in the LUT.
  • the LUT has at least the same number of elements as the number of pixels in one frame of the captured image, and the pixel coefficient for that pixel set (specified) by the user is stored in the element of the LUT at the coordinates corresponding to the pixel coordinates of the captured image.
  • the pixel coefficient storage unit 116 also monitors the image generation control signal from the control signal generation unit 115, and when it determines that the accumulation process for the current pixel has been completed, it updates the coordinate address indicating the current LUT element, and outputs the pixel coefficient stored in the LUT element indicated by the updated coordinate address.
  • the A/D conversion unit 118 converts the detection signal corresponding to the secondary electrons 107 from the detector 108 into a digital signal and outputs it as an input signal.
  • the pixel integration processing unit 117 performs integration processing on the input signal converted to a digital signal by the A/D conversion unit 118 based on the image generation control signal and pixel coefficients, and stores the pixel data 202 obtained by integrating the input signal a number of integration times calculated from the scanning speed specified by the user in the pixel memory 119. When scanning of one frame is completed, the acquired captured image 120 is output.
  • the completion of the setting of the scanning conditions and parameters and the reading by the scanning trajectory generation unit 114 can be regarded as an instruction to the controller 109 to create the captured image 120. Furthermore, the reading of the settings related to the VC method application area can be regarded as the reception of a VC method application area designation to the controller 109.
  • Fig. 2 is a timing diagram showing the relationship between the image generation control signals and pixel data according to the embodiment.
  • the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates voltage.
  • the clock signal CLK shown in Fig. 2 indicates a reference clock signal.
  • the controller 109 operates in synchronization with this clock signal CLK.
  • the image generation control signal 201 includes a frame control signal 203, a line control signal 204, and a pixel switching signal 205, and each of these signals (203-205) changes based on the rising edge (hereinafter also simply referred to as the rising edge) of the clock signal CLK.
  • the frame control signal 203, the line control signal 204, and the pixel switching signal 205 are each generated by the control signal generation unit 115 shown in FIG. 1.
  • the frame control signal 203 is asserted (high level) at the start of scanning.
  • the period during which the frame control signal 203 is continuously asserted indicates that an area within the same frame is being scanned.
  • the frame control signal 203 is negated.
  • the line control signal 204 is a signal that indicates a line change during scanning.
  • the line control signal 204 is asserted at the start of scanning for each line, and is negated when scanning of that line is completed. If, for example, raster (trajectory) is set as the scanning method (scanning trajectory), the line control signal 204 is asserted while scanning of one line is being performed, and when scanning of one line is completed, the line control signal 204 is negated. Thereafter, the direction of the deflector 104 is controlled to the scanning start position of the next line, and the line control signal 204 continues to be negated until scanning begins (blanket period).
  • the pixel switching signal 205 is a control signal that indicates pixel switching.
  • the pixel switching signal 205 is asserted for only one pulse when irradiation of the electron beam 103 for an irradiation time calculated from the scanning speed set (specified) by the user is completed for an area on the sample 106 corresponding to one pixel.
  • the number of cycles of the clock signal CLK from the rising edge of the previous pixel switching signal 205 to the rising edge of the next pixel switching signal 205 is the number of integrations per pixel in the pixel integration processing unit 117.
  • the scanning speed of a certain area (VC method application area) specified by the user is fast and the beam irradiation time on the surface of that area on the sample 106 is short, the interval (interval between rising edges) of the pixel switching signal 205 will be short and the number of pixel integrations in the pixel integration processing unit 117 will also decrease.
  • the scanning speed specified by the user is slow, the beam irradiation time on the surface of that area on the sample 106 will be long, so the interval of the pixel switching signal 205 will be long and the number of pixel integrations in the pixel integration processing unit 117 will also increase.
  • the pixel data 202 is data obtained by integrating the input signal, which is the detection signal from the detection unit 108 converted into a digital signal by the A/D conversion unit 118, using a pixel coefficient specified by the user for the number of cycles of the clock signal CLK until the pixel switching signal 205 is asserted again.
  • the pixel data 202 indicated by "D0" indicates a value obtained by integrating the pixel coefficient for the input signal for two cycles of the clock signal CLK (two-pixel integration).
  • the pixel data 202 indicated by "D2" indicates a value obtained by integrating the pixel coefficient for the input signal for four cycles of the clock signal CLK (four-pixel integration).
  • ⁇ Pixel Coefficient Storage Unit>>> 3 is a block diagram showing an example of a pixel coefficient storage unit according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the pixel coefficient storage unit 116 includes at least an address counter 301 and an LUT 302.
  • the LUT 302 multiple elements are stored at addresses (intersections of the X and Y coordinates) of an array specified by an X coordinate (X) and a Y coordinate (Y).
  • the array formed by the X and Y coordinates corresponds to one frame.
  • each pixel in one frame corresponds to an address specified by the X and Y coordinates, and the elements stored at the addresses correspond to the pixels.
  • a pixel coefficient 303 for each pixel set by the user on the GUI screen 110 is stored as an element. That is, the pixel coefficient 303 from the scanning trajectory generation unit 114 is stored in the LUT 302. At this time, the address of the LUT 302 to be stored is determined by a parameter indicating the position of the scanning area from the scanning trajectory generation unit 114. Note that in FIG. 3, “a0" to "a3” shown as pixel coefficients 303 correspond to the pixel data "D0" to "D3" shown in FIG. 2. That is, “a0” is the pixel coefficient corresponding to pixel data "D0", and “a2" is the pixel coefficient corresponding to pixel data "D2".
  • the address counter 301 is supplied with the frame control signal 203, the line control signal 204, and the pixel switching signal 205. Based on these signals, the address counter 301 generates an address that identifies an element of the LUT 302. A pixel coefficient stored in the LUT 302 is selected by the address generated by the address counter 301, and the selected pixel coefficient is output from the pixel coefficient storage unit 116 as the pixel coefficient 303.
  • the address generated by the address counter 301 is also used as an address indicating an element of the image memory 119 shown in FIG. 1. That is, in the image memory 119, the corresponding pixel data 202 is stored at an address specified by the address generated by the address counter 301.
  • Fig. 4 is a block diagram showing an example of a pixel integration processing unit according to an embodiment.
  • the pixel integration processing unit 117 includes at least a multiplier 401, an adder 402, a flip-flop circuit (hereinafter also referred to as an FF circuit) 403 for holding data during integration processing, and a latch circuit 404 for storing data for which integration processing has been completed and outputting the data to the image memory 119 as pixel data.
  • At least an input signal 405 obtained by converting a secondary electron signal detected by the detector 108 (Fig. 1) into a digital signal by the A/D conversion unit 118 (Fig. 1), a pixel coefficient 303 output from the pixel coefficient storage unit 116 (Fig. 3), a frame control signal 203, and a pixel switching signal 205 are input to the pixel integration processing unit 117.
  • the multiplier 401 multiplies the input signal 405 by the pixel coefficient 303, and outputs the multiplication result to the adder 402.
  • the adder 402 adds the previous multiplication result held in the FF circuit 403 to the current multiplication result, and updates the value stored in the FF circuit 403 with the addition result.
  • the frame control signal 203 is input to both the FF circuit 403 and the latch circuit 404, and the FF circuit 403 and the latch circuit 404 are each reset by the rising edge of the frame control signal 203.
  • the FF circuit 403 is also reset by the rising edge of the pixel switching signal 205.
  • the latch circuit 404 is enabled by the rising edge of the pixel switching signal 205.
  • the FF circuit 403 is reset by the rising edge of the frame control signal 203, so that the FF circuit 403 is reset at the start of one frame.
  • the FF circuit 403 is also reset by the rising edge of the pixel switching signal 205. In other words, after the pixel switching signal 205 rises, the addition result of the adder 402 is accumulated in the FF circuit 403 during the period until the next rising edge of the signal.
  • pixel switching signal 205 rises and then rises two cycles of clock signal CLK.
  • input signal 405 and pixel coefficient 303 "a0" are multiplied by multiplier 401, and the multiplication result and the output of reset FF circuit 403 are added by adder 402 and stored in FF circuit 403.
  • input signal 405 and pixel coefficient 303 "a0" are multiplied by multiplier 401, and the multiplication result and the multiplication result of the first cycle stored in FF circuit 403 are added by adder 402 and stored in FF circuit 403.
  • the latch circuit 404 is also reset by the rising edge of the frame control signal 203, so at the start of one frame, the latch circuit 404 is reset. After that, the rising edge of the pixel switching signal 205 causes the latch circuit 404 to enter an enabled state. In the enabled state, the latch circuit 404 takes in the output of the FF circuit 403 and outputs it as pixel data 202.
  • "a0" to "a3" indicate pixel coefficients (first pixel coefficients) set based on the characteristics of the VC method application area.
  • the position of the VC method application area in the sample 106 is expressed in X and Y coordinates as (X0, Y0) to (X3, Y0).
  • pixel coefficients (second pixel coefficients) set for areas outside the VC method application area are also stored in the LUT and are integrated with the input signal in the pixel integration processing unit 117 shown in Figure 4.
  • the scanning speed is set to, for example, one cycle of the clock signal CLK, and the second pixel coefficient is set based on this scanning speed.
  • the area outside the VC law application area is, for example, the entire area in one frame except for the VC law application area. This eliminates the need to set the position of the area outside the VC law application area, as shown in Figure 1.
  • Fig. 5 is a flow chart showing the operation of the controller according to the embodiment.
  • the operation of the pixel coefficient storage unit and pixel accumulation processing unit according to the first embodiment will be described with reference to Figs. 1, 3 to 5.
  • the raster trajectory is only an example, and is not limited to this.
  • it is assumed that pixel coefficients are supplied to the LUT 302 of the pixel coefficient storage unit 116 from the scanning trajectory generation unit 114, and that pixel coefficients have already been stored in each element of the LUT 302.
  • step 500 the controller 109 starts scanning.
  • step 501 the controller 109 asserts the frame control signal 203 and initializes the image memory 119.
  • the controller 109 also initializes the address (address value indicating the X coordinate and Y coordinate) of the address counter 301 in the pixel coefficient storage unit 116. This initializes the address value that specifies the elements of the image memory 119 and the elements of the LUT 302.
  • step 502 the controller 109 uses the address counter 301 to select an element specified by the address value initialized in step 501 from the elements of the LUT 302 in the pixel coefficient storage unit 116, reads (updates) the pixel coefficient 303 stored in the selected element, and in response to the rising edge of the frame control signal 203, initializes the FF circuit 403 in the pixel integration processing unit 117 and initializes the pixel data (pixel value) 202 latched in the latch circuit 404.
  • step 503 the controller 109 executes an accumulation process in the pixel accumulation processing unit 117 using the read pixel coefficient 303 and the input signal. That is, the accumulation process is executed using the multiplier 401, adder 402, and FF circuit 403 shown in FIG. 4. Each time this accumulation process is completed, the controller 109 determines in step 504 whether the pixel switching signal 205 is asserted or not. In other words, each time the clock signal CLK shown in FIG. 2 rises, it is determined whether the pixel switching signal 205 is rising or not.
  • step 504 If it is determined in step 504 that the pixel switching signal 205 is not asserted (No), the controller 109 repeats the accumulation process in step 503 until the pixel switching signal 205 is asserted, and an accumulated value is obtained.
  • multiplication is performed between the same pixel coefficient and the same input signal for the number of cycles of the clock signal CLK from when the pixel switching signal 205 is asserted, to when it is negated and then asserted again, and the result is added to the previous multiplication result to obtain an accumulated value.
  • the controller 109 enables the latch circuit 404 in step 505, updates the latch circuit 404, updates the pixel data 202, and stores it in the pixel memory 119. That is, the updated pixel data 202 is stored in the pixel memory 119, and the current address value (X coordinate) is updated.
  • the pixel data 202 stored in the pixel memory 119 is pixel data obtained by performing an integration process between the pixel coefficient and the input signal in the pixel integration processing unit 117 for the number of cycles of the clock signal CLK in the interval between the rising edges of the pixel switching signal 205.
  • step 506 the controller 109 determines whether or not a line switch has occurred based on the line control signal 204. If the line control signal 204 is not negated, the controller 109 determines that a line switch has not occurred, and returns to step 502 to execute processing. That is, in step 502, the controller 109 initializes the pixel values and updates the pixel coefficients, and in steps 503 and 504, it executes an accumulation process using the updated pixel coefficients and the updated input signal, and in step 505, it stores the pixel data acquired by the accumulation process in the updated address value.
  • the address value is updated in step 505 by updating the address generated by the address counter 301 in the pixel coefficient storage unit 116 in response to the rising edge of the pixel switching signal 205. For example, if the current address (X coordinate, Y coordinate) generated by the address counter 301 is the address value (X0, Y0), the address counter 301 updates the address to the address value (X1, Y0) in response to the rising edge of the pixel switching signal 205.
  • the control signal (X/Y control signal) output by the control signal generation unit 115 to control the deflector 104 corresponds to the address generated by the address counter 301.
  • the address value generated by the address counter 301 when the address value generated by the address counter 301 is updated, the position on the sample 106 where the electron beam 103 is irradiated also changes accordingly, and the A/D conversion unit 118 outputs an input signal according to the secondary electrons from the position where the electron beam 103 is irradiated. Therefore, when the address value generated by the address counter 301 is updated, the input signal input to the multiplier 401 is also updated. That is, the multiplier 401 is supplied with the updated pixel coefficient and an input signal corresponding to the secondary electrons at the position on the sample 106 that corresponds to the updated address value, and multiplication is performed between them.
  • step 506 determines in step 506 that the line control signal 204 is negated and a line switch has occurred.
  • the controller 109 then executes step 507.
  • step 507 the controller 109 determines whether one frame has ended based on the frame control signal 203.
  • step 507 if the frame control signal 203 is not negated, the controller 109 determines that one frame has not ended and then executes step 508.
  • step 508 the controller 109 initializes and updates the address generated by the address counter 301. That is, in response to the assertion of the line control signal 204, the address counter 301 updates the address value of the Y coordinate and initializes the address value of the X coordinate. That is, the address counter 301 initializes the value of the X coordinate indicating the pixel position and updates the value of the Y coordinate indicating the line position. Specifically, the address counter 301 outputs the address value (e.g., X0, Y1) with the line position and pixel position changed.
  • the address counter 301 outputs the address value (e.g., X0, Y1) with the line position and pixel position changed.
  • steps 502 to 507 are executed.
  • the pixel coefficient specified by the address value (X0, Y1) is read out from the LUT 302, and the input signal input to the multiplier 401 is a signal based on secondary electrons at the position on the sample 106 specified by the X/Y control signal corresponding to the address value (X0, Y1).
  • the frame control signal 203 is negated.
  • the controller 109 ends the pixel accumulation process in step 509.
  • the pixel data 202 for one frame generated by the image accumulation process is stored in the image memory 119 and is output to, for example, a display device as an image captured by scanning.
  • FIG. 6 is a plan view showing an example of an image captured by scanning a sample once by the charged particle beam device according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic plan view showing an example of a scanning pattern when the sample is scanned to acquire the captured image of FIG. 6.
  • FIGS. 6 and 7 show a case where the user sets the scanning conditions as in the GUI screen 110 shown in FIG. 1. That is, it is assumed that the scanning trajectory is set to a raster trajectory as shown in FIG. 1.
  • Figures 6 and 7 show a case in which multiple VC method application areas with multiple different areas and shapes, and areas outside the VC method application area, are set within an area scanned in one go as one frame.
  • 120 indicates one frame of an image acquired in one scan
  • 602_A and 602_B indicate partial images of the VC method application area of different areas and shapes
  • 603 indicates a partial image of a normal surface scan outside the VC method application area.
  • the surface of the sample 106 is scanned in a scanning pattern as shown in FIG. 7. That is, in the VC method application areas 702_A and 702_B of the sample 106 corresponding to the partial images 602_A and 602_B, scanning with the electron beam 103 is performed at a first scanning speed, and in the outside of the VC method application area 703 of the sample 106 corresponding to the normal surface scanning partial image 603, scanning with the electron beam 103 is performed at a second scanning speed different from the first scanning speed.
  • the second scanning speed is set to a value faster than the first scanning speed.
  • the double arrow line RL indicates a return line
  • the return line RL is a switching portion of the raster trajectory and is a trajectory that does not affect the acquisition of the image.
  • the user when VC method application regions 702_A, 702_B are set on the sample 106, the user can arbitrarily set, for each of the VC method application regions 702_A, 702_B, the position of the region, the scanning speed for each pixel when scanning the region, and the pixel coefficient when scanning the region.
  • the user can arbitrarily set the scanning speed for each pixel when scanning the region, and the pixel coefficient when scanning the region.
  • FIG. 7 an example is shown in which the same value of the first scanning speed is set for multiple VC method application areas 702_A, 702_B, but this is not limited to this. In other words, if there are multiple VC method application areas (701_A, 701_B) on the sample 106 as in FIG. 7, a different value of the first scanning speed may be set for each VC method application area.
  • multiple VC method application areas and non-VC method application areas are set on the same scanning orbit (line).
  • the scanning speed of the electron beam changes to a first scanning speed and a second scanning speed on the same scanning orbit.
  • partial images 602_A and 602_B of the VC method application area and a normal surface scanning partial image 603 outside the VC method application area can be obtained, and one frame of captured image 120 can be generated.
  • the user can arbitrarily set a pixel coefficient for each minute area on the sample that corresponds to one pixel of the captured image, making it possible to obtain an image with good VC contrast while shortening the beam irradiation time on that area. Furthermore, a partial image of the VC method application area and a partial image obtained by performing a normal surface scan outside the VC method application area can be obtained as one frame of an image in a single scan, eliminating steps such as preliminary observation and confirmation of positional validity, improving the convenience of scanning and shortening the observation time.
  • the VC method application areas 702_A and 702_B can be regarded as the first surface, and the area 703 outside the VC method application area can be regarded as the second surface.
  • scanning is performed at a first scanning speed on the first surface, and scanning is performed at a second scanning speed on the second surface.
  • the solid line trajectory portion where scanning is performed at the first scanning speed can be regarded as the first scanning trajectory (first speed trajectory)
  • the dashed line trajectory portion where scanning is performed at the second speed can be regarded as the second scanning trajectory (second speed trajectory).
  • the user sets an appropriate scanning speed and pixel coefficients (first pixel coefficient, second pixel coefficient) for each of the VC method application area and outside the VC method application area, for example, on the GUI screen 110.
  • the scanning speed and pixel coefficients set outside the VC method application area are, for example, scanning speeds and pixel coefficients suitable for normal surface scanning (surface observation), and the pixel coefficients outside the VC method application area are set based on the scanning speed outside the VC method application area.
  • first speed trajectory scanning is performed at a scanning speed suitable for the VC method, and an image of a first partial region corresponding to the first surface (partial images 602_A, 602_B) is generated using an input signal based on secondary electrons from the first surface and pixel coefficients suitable for the VC method.
  • second speed trajectory scanning is performed at a scanning speed suitable for normal surface scanning, and an image of a second partial region corresponding to the second surface (partial image 603) is generated using an input signal based on secondary electrons from the second surface and pixel coefficients suitable for normal surface scanning.
  • REFERENCE SIGNS LIST 100 Charged particle beam device 101 Scanning electron microscope 102 Electron gun 104 Deflector 108 Detector 106 Sample 109 Controller 110 GUI screen 114 Scanning trajectory generation unit 115 Control signal generation unit 116 Pixel coefficient storage unit 117 Pixel integration processing unit 118 A/D conversion unit 119 Pixel memory

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Abstract

荷電粒子線装置１００は、電子銃１０２と、偏向器１０４と、検出器１０８と、試料１０６が置かれる試料台１０５と、コントローラ１０９とを有する。ここで、コントローラ１０９は、撮像画像の作成指示を受信すると、（１）ＶＣ法適用領域指定を受信し、（２）所定走査軌道に基づいて生成される制御信号を偏向器に送りつつ、検出器から試料からの二次電子検出信号を受信し、（３）二次電子検出信号に基づいて撮像画像を生成する。ここで、撮像画像は、ＶＣ法に適した第１部分領域と、試料の表面観察に適した第２部分領域とを含んでいる。

Description

装置およびその制御方法ならびにプログラム
　本発明は、装置およびその制御方法ならびにプログラムに関し、例えば電子ビーム装置およびこれを使用する半導体検査装置のような装置およびその制御方法ならびにプログラムに関する。
　電子ビーム装置として荷電粒子線装置に関する技術が、特許文献１に記載されている。特許文献１には、荷電粒子線で試料を複数回スキャンし、放出された電子を検出して出力画像を生成する走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：以下、ＳＥＭとも称する）が示されている。また、特許文献１では、スキャン領域の各画素における輝度値を、荷電粒子線の照射時間で規格化することにより、視野全体において均一な輝度レベルの画像を生成することが示されている。
特開２０１５－２１０９０３号公報
　走査型電子顕微鏡は、半導体デバイスやエレクトロニクス、先端材料、生物、製薬などの幅広い分野で使用されている。特に半導体デバイスの分野においては、半導体の微細化・複雑化にともない一般的なＳＥＭ観察に加えて、表面に電子ビームを照射し、帯電した表面に発生する電位差により生じる電位コントラストを観察し、故障や欠陥観察を行うＶｏｌｔａｇｅ　Ｃｏｎｔｒａｓｔ（以下、ＶＣとも称する)法も用いられている。しかし、半導体の微細化に伴いコントラスト感度が低下するため、最適な走査パラメータの探索に時間を要するとともに、観察時に厳密な位置決めが必要となり位置妥当性の確認のための予備観察のような余分な工程が必要となっている。今後も半導体の微細化・複雑化は進むと予想されており、ＶＣ法のコントラスト改善と観察時間の短時間化、短ＴＡＴ（Ｔｕｒｎａｒｏｕｎｄ　Ｔｉｍｅ）化は必須である。
　特許文献１に記載の荷電粒子線装置は、1枚の撮像画像の内、試料上の走査速度が異なる領域や二次電子が発生しにくい領域が存在する場合、試料表面の単位面積あたりの累積輝度値をその面積に対する電子ビームの累積照射時間で規格化する。この技術は、走査速度や重複して走査されるなどの走査条件の違いにより、単位面積あたりに照射する電子量が異なる場合において、走査条件の異なる各領域の画像の輝度レベルを合わせる技術である。特許文献１は、輝度レベルの規格化を行うために、電子ビームの累積照射時間を使用することを示しているだけであり、特許文献１では、ＶＣ法のコントラスト改善、観察時間の短時間化、短ＴＡＴ化は認識されていない。また、特許文献１では、ＶＣ観察において、観察対象の形状や面積、材質などを考慮して、撮像画像の取得を行うことも認識されていない。
　本発明の目的は、コントラストの改善、観察時間の短時間化、短ＴＡＴ化を図ることが可能な装置およびその制御方法を提供することにある。
　本発明の他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述およ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実施の形態のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
　すなわち、代表的な実施の形態では、電子銃と、偏向器と、検出器と、試料が置かれる試料台と、コントローラとを有する装置が開示される。ここで、コントローラは、撮像画像の作成指示を受信すると、：（１）ＶＣ法適用領域指定を受信し、（２）所定走査軌道に基づいて生成される制御信号を偏向器に送りつつ、検出器から試料からの二次電子検出信号を受信し、（３）二次電子検出信号に基づいて撮像画像を生成する。ここで、撮像画像は、ＶＣ法に適した第１部分領域と、試料の表面観察に適した第２部分領域とを含んでいる。
　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によって得られる効果を簡単に説明すると、コントラストの改善、観察時間の短時間化、短ＴＡＴ化を図ることが可能な装置およびその制御方法を提供することができる。
実施の形態に係る荷電粒子線装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る画像生成制御信号と画素データとの関係を示すタイミング図である。 実施の形態に係る画素係数格納ユニットの一例を示すブロック図である。 実施の形態に係る画素積算処理ユニットの一例を示すブロック図である。 実施の形態に係るコントローラの動作を示すフローチャートである。 実施の形態に係る荷電粒子線装置によって、試料をスキャンして取得した撮像画像の一例を示す平面図である。 図６の撮像画像を取得するために、試料をスキャンしたときの走査パターンの一例を示す模式的な平面図である。
　以下の実施の形態において、要素の数等に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に制限されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。また、以下の実施の形態において、その構成要素は、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。さらに、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
　また、実施の形態を説明するための全図において、原則として同一の部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
　以下、実施の形態を、図面を参照して説明する。以下の実施の形態においては、荷電粒子線装置として、走査型電子顕微鏡を例示して説明するが、本発明は、走査型電子顕微鏡に限定されず、他の荷電粒子線装置にも適用可能である。
　＜実施の形態の概要＞
　実施の形態では、走査型電子顕微鏡を備えた荷電粒子線装置を用いて、半導体デバイスの観察、特に半導体デバイスをＶＣ観察する場合を例として説明する。荷電粒子線装置を用いて、ＶＣ法で観察する場合、ＶＣ法を適用する領域（以下、ＶＣ法適用領域とも称する）の撮像画像と、ＶＣ法を適用しない領域（以下、ＶＣ法適用領域外とも称する）の撮像画像との間のコントラスト（輝度レベル）比を高くすることが重要である。なお、ＶＣ法適用領域外の撮像画像は、ＶＣ法を適用しない領域を、通常の表面走査を行うことで取得した撮像画像に該当する。
　実施の形態に係る荷電粒子線装置においては、スキャンの１ライン内で走査速度が任意に変更可能にされる。例えば試料上のＶＣ法適用領域においては、第１走査速度で走査が行われ、試料上の同じラインにおけるＶＣ法適用領域外においては、第１走査速度とは異なる第２走査速度で走査が行われる。荷電粒子線装置の所定の視野の撮像画像を１フレームとしたとき、１回のスキャンで、1フレーム内に、ＶＣ法適用領域の部分画像とＶＣ法適用領域外の部分画像を含む撮像画像を取得するようにする。
　ここで、試料上のＶＣ法適用領域に対応する部分画像の画素データに対しては、ＶＣ法適用領域におけるプラグの形状や材質、面積などの特性に基づいて決定された第１画素係数が積算される。これに対して、試料上のＶＣ法適用領域外に対応する部分画像の画素データに対しては、第２走査速度に基づいて決定された第２画素係数が積算される。
　これにより、実施の形態に係る荷電粒子線装置によれば、ＶＣ法適用領域の部分画像とＶＣ法適用領域外の部分画像とを含む観察視野（所定の視野）内の１フレームの撮像画像を１回のスキャンで取得することができ、ＶＣ法適用領域の位置の妥当性やＶＣ法適用領域外に写る他の試料上の構造との関係を把握できるとともに、通常の走査で一度に撮像画像を取得することができる。そのため、位置を確認してからＶＣ法による観察を行う予備観察の作業を省くことができ、観察時間の短縮化および短ＴＡＴ化を図ることができる。
　また、ＶＣ法適用領域の画像は、ＶＣ法適用領域におけるプラグの形状や材質、面積などによる帯電特性を考慮した第１画素係数を、画素データに積算することで生成しているため、ＶＣ法適用領域外の画像に対してコントラストを高くすることが可能である。
　（実施の形態）
　図１は、実施の形態に係る荷電粒子線装置の構成を示すブロック図である。図１において、１００は、実施の形態１に係る荷電粒子線装置を示している。荷電粒子線装置１００は、走査型電子顕微鏡１０１と走査型電子顕微鏡１０１を制御するコントローラ１０９とを備えている。
　＜走査型電子顕微鏡＞
　走査型電子顕微鏡１０１は、電子銃１０２と、走査用偏向器（以下、単に偏向器とも称する）１０４と、試料台１０５と、検出器１０８とを備えている。
　電子銃１０２から照射された電子ビーム１０３は、偏向器１０４で偏向され、試料台１０５上に配置された試料１０６上に収束される。試料１０６は、電子ビーム１０３が照射されることで、二次電子１０７を放出する。この放出された二次電子１０７が、検出器１０８で検出され、検出信号としてコントローラ１０９に送信される。コントローラ１０９は、受信した検出信号に対して信号処理を行い、試料１０６の撮像画像１２０を生成する。
　図１では、図面が複雑になるのを避けるために、対向する一対の偏向器１０４が例示されているが、具体的には、ほぼ直交する二対の偏向器１０４が、走査型電子顕微鏡１０１に設けられている。二対の偏向器１０４は、試料１０６において、電子ビーム１０３をＸ方向に走査する一対の偏向器（Ｘ方向偏向器）と、電子ビーム１０３をＹ方向に走査する一対の偏向器（Ｙ方向偏向器）とによって構成されている。Ｘ方向偏向器とＹ方向偏向器には、コントローラ１０９から制御信号が供給され、Ｘ方向偏向器およびＹ方向偏向器は、コントローラ１０９からの制御信号に従って、電子ビーム１０３を偏向する。コントローラ１０９からの制御信号は、電子ビーム１０３のＸ方向およびＹ方向への移動を指示するＸ／Ｙ制御信号（図１では、Ｘ／Ｙと表示）と、電子ビーム１０３を試料１０６に照射している照射時間を指示する電子ビーム照射時間信号（図１では、照射時間と表示）とによって構成されている。このＸ／Ｙ制御信号と電子ビーム照射時間信号に従って、偏向器１０４は、電子ビーム１０３を制御する。
　＜コントローラ＞
　次に、コントローラ１０９を説明する。コントローラ１０９は、ユーザ（図示せず）が設定した走査（スキャン）条件およびパラメータに基づいて、走査型電子顕微鏡１０１における電子ビームの走査を制御するとともに、走査型電子顕微鏡１０１からの検出信号に基づいた撮像画像の生成を行う。
　先ず、ユーザによる走査条件およびパラメータの設定について、説明する。ここでは、ユーザが、コントローラ１０９に接続された入力装置（図示せず）および表示装置（図示せず）を用いて、走査条件およびパラメータを、コントローラ１０９に設定（指示）する例を説明する。また、特に制限されないが、ここでは、ユーザが、グラフィックユーザインタフェース（ＧＵＩ）を用いて、走査条件およびパラメータを設定する場合を説明する。勿論、走査条件およびパラメータの設定方法は、これに限定されるものではないが、ＧＵＩを用いることにより、ユーザは確認しながら設定を行うことが可能であり、設定が容易となる。
　＜＜ＧＵＩ画面＞＞
　図１において、１１０は、コントローラ１０９によって、表示装置に表示されているＧＵＩ画面を示している。ユーザは、マウスおよびキーボード等の入力装置を操作して、ＧＵＩ画面１１０に表示されている項目に対して、選択あるいは数値の入力等を行う。
　実施の形態において、１つのＧＵＩ画面１１０は、特に制限されないが、３つの領域１１１、１１２および１１３と、画像サイズ指定領域とによって構成されている。
　＜＜＜領域１１１：走査方法＞＞＞
　ユーザは、領域１１１において、電子ビーム１０３の走査方法を選択する。すなわち、図１に示した例では、走査方法は、ラスター、フラットおよびスネークの３つの走査方法によって構成されている。ユーザは、領域１１１において、この３つの走査方法から１つの走査方法を選択する。電子ビーム１０３は、選択された走査方法によって決まる軌道(走査軌道)に合うように、偏向器による偏向によって、移動する。なお、図１に示されている例では、電子ビーム１０３の走査方法としては、ラスターが選択されており、走査軌道は、ラスター軌道が選択されている。
　＜＜＜領域１１２：ＶＣ法適用領域＞＞＞
　ユーザは、領域１１２において、ＶＣ法適用領域の走査に関するパラメータを設定（数値の入力）する。試料１０６に設定するＶＣ法適用領域の個数は、１つに限定されない。すなわち、試料１０６に対して、複数のＶＣ法適用領域を設定してもよい。図１に示した領域１１２には、ＶＣ法適用領域の個数を指定する領域であるＶＣ法適用領域数が存在し、数値“２”が設定されている。これにより、２つのＶＣ法適用領域が設定可能となっている。勿論、ＶＣ法適用領域数に設定する数値は、“１”でも“３”以上でもよい。
　実施の形態では、ＶＣ法適用領域のパラメータとしては、試料１０６上における、ＶＣ法適用領域の位置に関する情報（図１では、位置と表示）と、ＶＣ法適用領域内の各画素に対応する試料１０６上の表面に電子ビーム１０３を照射する照射時間と、試料１０６上において電子ビーム１０３を照射した位置に対応する撮像画像の各画素の画素係数とがある。前記した照射時間に設定された数値後に、次の画素の走査が行われることになるため、照射時間は、走査速度と見なすことができ、図１では、走査速度と表示している。
　ＶＣ法適用領域の画素毎の走査速度および画素係数の設定方法としては、入力装置によって、ＧＵＩ画面１１０で、数値を直接入力してもよいが、例えば、あらかじめ画素毎に各パラメータを記載した設定ファイルを準備し、コントローラ１０９に読み込ませるようにしてもよい。ここで、ＶＣ法適用領域内の画素係数としては、対象の各画素に対応する試料１０６の部分におけるプラグ形状や面積、その材質などを考慮したパラメータを設定する。これにより、画素係数としては、走査速度に依存しない係数となる。すなわち、画素係数としては、走査速度に依存せずに、試料１０６のＶＣ法適用領域内の特性を考慮した係数を使用することになり、照射時間と撮像画像のＶＣコントラスとの両方を最適化でき、観察の短ＴＡＴ化と観察精度向上を実現することが可能となる。
　例えば、ＶＣ法適用領域内における走査速度を、遅くすることで、ＶＣ法適用領域内における電子ビームの照射時間を長くして、ＶＣ法適用領域外に対するＶＣ法適用領域のコントラストを高くさせることが可能である。しかしながら、例えばＶＣ法適用領域が小さく、照射時間が長いと、ＶＣ法適用領域にダメージが与えられることが考えられ、走査速度を遅くすることは望ましくない。これに対して、実施の形態においては、走査速度に依存せずに、形状、面積あるいは材質等を考慮して定めた画素係数を、ＶＣ法適用領域の画素に積算して、ＶＣ法適用領域の撮像画像を取得することが行われる。積算値が大きくなるような適切な画素係数を用いることにより、走査速度を早くして、照射時間を短くしながら、ＶＣ法適用領域外に対するＶＣ法適用領域のコントラストを向上（高く）させることが可能となる。
　ユーザが、ＶＣ法適用領域の位置を設定する方法としても、入力装置によって、ＧＵＩ画面１１０で数値を直接入力してもよいが、例えば、試料１０６の設計データを読み込ませて、設計データにおける所定の位置を、ＶＣ法適用領域の位置に関する情報として設定しても良いし、試料１０６上の位置を既知であるマーカとし、マーカから所定の位置までの相対位置を、ＶＣ法適用領域の位置に関する情報として設定しても良い。
　＜＜＜領域１１３：ＶＣ法適用領域外＞＞＞
　ユーザは、領域１１３において、ＶＣ法適用領域外の領域の走査に関するパラメータを設定する。ＶＣ法適用領域外の領域は、通常の表面走査を行う領域に該当し、ユーザは、領域１１３において、通常の表面走査を行う領域の走査に関するパラメータを設定(数値を入力)する。この通常の表面走査を行う領域のパラメータとしては、例えば、走査速度や画素係数があり、ユーザは、領域１１３において、これらを設定する。勿論、走査速度と画素係数は、画素毎に変更してもよい。
　＜＜＜画像サイズ指定領域＞＞＞
　前記した３つの領域以外に、ユーザが設定する項目としては、例えば、取得する撮像画像の大きさ（画像サイズ）を指定する領域が、ＧＵＩ画面１１０には存在する。なお、図１の例では、画像サイズ指定領域に、画像サイズとして、８００ｘ６００の数値が、ユーザによって直接入力されている。
　＜＜コントローラの構成＞＞
　次に、コントローラ１０９の構成例を説明する。コントローラ１０９は、走査軌道生成ユニット１１４、制御信号生成ユニット１１５、画素係数格納ユニット１１６、画素積算処理ユニット１１７、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換ユニット１１８および画素メモリ１１９と、を備えている。コントローラ１０９は、プロセッサを備えており、プロセッサが、図示しない不揮発性メモリに格納されたプログラムを実行することで、走査軌道生成ユニット１１４、制御信号生成ユニット１１５、画素係数格納ユニット１１６および画素積算処理ユニット１１７等を実現する。プロセッサの一例としては、ＣＰＵやＧＰＵが考えられるが、所定の処理を実行する主体であれば他の半導体デバイスでもよい。勿論、これらのユニットは、論理回路、順序回路等を組み合わせて実現してもよい。
　ユーザが、ＧＵＩ画面１１０で設定した走査条件およびパラメータは、設定が完了すると、走査軌道生成ユニット１１４に読み込まれる。走査軌道生成ユニット１１４は、読み込んだ走査条件およびパラメータのうち、走査軌道（走査方法）、走査速度、走査領域の位置、画像サイズのパラメータを、制御信号生成ユニット１１５に供給し、走査領域の位置、画素係数のパラメータを、画素係数格納ユニット１１６に供給する。なお、ここで、走査領域の位置は、ＶＣ法適用領域の位置およびＶＣ法適用領域外の位置を表している。以下、本明細書では、ＶＣ法適用領域とＶＣ法適用領域外とを区別しない場合は、これらを走査領域とも称する。
　制御信号生成ユニット１１５は、偏向器１０４を制御するための制御信号（Ｘ／Ｙ制御信号：Ｘ／Ｙ）と、走査時間から算出した電子ビーム照射時間信号（照射時間）を走査型電子顕微鏡１０１に入力する。同時に、制御信号生成ユニット１１５は、試料１０６の撮像画像を生成するための画像生成制御信号を、画素係数格納ユニット１１６および画素積算処理ユニット１１７に供給し、撮像画像の生成を制御する。
　画素係数格納ユニット１１６は、ユーザが設定した画素係数を格納し、格納された画素係数を順番に画素積算処理ユニット１１７へ出力する。画素係数格納ユニット１１６には、走査軌道生成ユニット１１４で読み込まれた位置、画素係数および制御信号生成ユニット１１５で生成された画像生成制御信号が供給される。
　後で、図３を用いて詳しく説明するが、画素係数格納ユニット１１６は、ルックアップテーブル（Ｌｏｏｋ　Ｕｐ　Ｔａｂｌｅ：以下、ＬＵＴとも称する）を備えている。画素係数格納ユニット１１６に供給された画素係数は、ＬＵＴに格納、保持される。ＬＵＴは少なくとも撮像画像の１フレーム分の画素数と同じ数の要素を有し、撮像画像の画素座標に対応した座標のＬＵＴの要素に、ユーザが設定（指定）したその画素における画素係数が格納される。また、画素係数格納ユニット１１６は、制御信号生成ユニット１１５からの画像生成制御信号を監視し、現在の画素の積算処理が完了したと判定すると、現在のＬＵＴの要素を示す座標アドレスを更新し、更新された座標アドレスが示すＬＵＴの要素に格納された画素係数を出力する。
　Ａ／Ｄ変換ユニット１１８は、検出器１０８からの二次電子１０７に従った検出信号を、デジタル信号に変換し、入力信号として出力する。
　画素積算処理ユニット１１７は、Ａ／Ｄ変換ユニット１１８でデジタル信号に変換された入力信号に対して、画像生成制御信号および画素係数に基づいて積算処理を行い、入力信号をユーザが指定した走査速度から算出された積算回数だけ積算して得られた画素データ２０２を、画素メモリ１１９に格納し、1フレームのスキャンが完了すると、取得した撮像画像１２０を出力する。
　走査条件およびパラメータの設定の完了と、走査軌道生成ユニット１１４による読み込みが、コントローラ１０９に対する、撮像画像１２０の作成の指示と見なすことができる。また、ＶＣ法適用領域に関する設定の読み込みを、コントローラ１０９に対する、ＶＣ法適用領域指定の受信と見なすことができる。
　＜＜＜画像生成制御信号、画素データ＞＞＞
　次に、前記した画像生成制御信号および画素データ２０２のタイミングを、図面を用いて説明する。図２は、実施の形態に係る画像生成制御信号と画素データとの関係を示すタイミング図である。図２において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。また、図２に示したクロック信号ＣＬＫは、基準となるクロック信号を示している。特に制限されないが、コントローラ１０９は、このクロック信号ＣＬＫに同期して動作する。
　図２に示されているように、画像生成制御信号２０１は、フレーム制御信号２０３、ライン制御信号２０４および画素切り替え信号２０５を含んでおり、これらの信号（２０３～２０５）のそれぞれは、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりエッジ（以下、単に立ち上がりとも称する）を基準に変化する。
　フレーム制御信号２０３、ライン制御信号２０４および画素切り替え信号２０５のそれぞれは、図１に示した制御信号生成ユニット１１５によって生成される。
　フレーム制御信号２０３は、走査（スキャン）の開始時に、アサート（ハイレベル）される。フレーム制御信号２０３が、連続してアサートされ続けている期間は、同一のフレーム内の領域を走査している事を示している。１フレーム全体の走査が完了すると、フレーム制御信号２０３はネゲートされる。
　ライン制御信号２０４は、走査において、ラインの切り替わりを示す信号である。ライン制御信号２０４は、１ライン毎に、走査の開始時にアサートされ、その１ラインの走査が完了するとネゲートされる。走査方法（走査軌道）として、例えばラスター（軌道）が設定されている場合、１ラインの走査中は、ライン制御信号２０４はアサートされ、１ラインの走査が完了すると、ライン制御信号２０４はネゲートされる。その後、ライン制御信号２０４は、次のラインの走査開始位置に偏向器１０４の向きが制御され、走査が開始するまでの期間（帰線期間）、ネゲートされ続けている。
　画素切り替え信号２０５は、画素の切り替わりを示す制御信号である。画素切り替え信号２０５は、１画素に対応する試料１０６上の領域に対して、ユーザが設定（指定）した走査速度から算出した照射時間分の電子ビーム１０３の照射が完了すると、１パルスだけアサートされる。一つ前の画素切り替え信号２０５の立ち上がりエッジから、次の画素切り替え信号２０５の立ち上がりエッジまでの間のクロック信号ＣＬＫのサイクル数が、画素積算処理ユニット１１７における画素毎の積算回数となる。
　すなわち、ユーザが指定したある領域（ＶＣ法適用領域）の走査速度が速く、試料１０６におけるその領域上の表面へのビーム照射時間が短い場合、画素切り替え信号２０５の間隔（立ち上がりエッジ間の間隔）は短くなり、画素積算処理ユニット１１７における画素積算回数も減少する。一方、ユーザが指定した走査速度が遅い場合、試料１０６におけるその領域上の表面へのビーム照射時間は長くなるため、画素切り替え信号２０５の間隔は長くなり、画素積算処理ユニット１１７での画素積算回数も増加する。
　画素データ２０２は、検出部１０８からの検出信号をＡ／Ｄ変換ユニット１１８でデジタル信号に変換した入力信号に対し、ユーザが指定した画素係数を用いて画素切り替え信号２０５が再びアサートされるまでの間のクロック信号ＣＬＫのサイクル回数分だけ積算処理を行ったデータである。例えば、“Ｄ０”で示した画素データ２０２は、クロック信号ＣＬＫの２サイクル分だけ、入力信号に対して画素係数が積算された値（２画素積算）を示している。同様に、“Ｄ２”で示した画素データ２０２は、クロック信号ＣＬＫの４サイクル分だけ、入力信号に対して画素係数が積算された値（４画素積算）を示している。
　＜＜＜画素係数格納ユニット＞＞＞
　図３は、実施の形態に係る画素係数格納ユニットの一例を示すブロック図である。図３に示されているように、画素係数格納ユニット１１６は、少なくともアドレスカウンタ３０１とＬＵＴ３０２とを備えている。
　ＬＵＴ３０２は、図３の下側に示すように、複数の要素が、Ｘ座標（Ｘ）およびＹ座標（Ｙ）によって特定される配列のアドレス（Ｘ座標とＹ座標の交点）に格納される。Ｘ座標およびＹ座標により構成された配列は、１フレームに対応する。すなわち、１フレームにおける画素のそれぞれが、Ｘ座標およびＹ座標で特定されるアドレスに対応し、アドレスに格納されている要素が、画素に対応することになる。
　ＬＵＴ３０２の各アドレスには、要素として、ユーザがＧＵＩ画面１１０で設定した画素毎の画素係数３０３が格納される。すなわち、ＬＵＴ３０２には、走査軌道生成ユニット１１４からの画素係数３０３が格納される。このとき、格納するＬＵＴ３０２のアドレスは、走査軌道生成ユニット１１４からの走査領域の位置を示すパラメータで定められる。なお、図３において、画素係数３０３として示されている“ａ０”～“ａ３”は、図２に示した画素データ“Ｄ０”～“Ｄ３”に対応している。すなわち、“ａ０”が、画素データ“Ｄ０”に対応した画素係数であり、“ａ２”が、画素データ“Ｄ２”に対応した画素係数である。
　アドレスカウンタ３０１には、フレーム制御信号２０３、ライン制御信号２０４および画素切り替え信号２０５が供給される。アドレスカウンタ３０１は、これらの信号に基づいて、ＬＵＴ３０２の要素を特定するアドレスを生成する。アドレスカウンタ３０１によって生成されたアドレスによって、ＬＵＴ３０２に格納されている画素係数が選択され、選択された画素係数が、画素係数３０３として、画素係数格納ユニット１１６から出力される。
　なお、アドレスカウンタ３０１が生成するアドレスは、図１に示した画像メモリ１１９の要素を示すアドレスとしても用いられる。すなわち、画像メモリ１１９において、アドレスカウンタ３０１により生成されたアドレスによって特定されるアドレスに、対応する画素データ２０２が格納されることになる。
　＜＜＜画素積算処理ユニット＞＞＞
　図４は、実施の形態に係る画素積算処理ユニットの一例を示すブロック図である。画素積算処理ユニット１１７は、図４に示すように、少なくとも、乗算器４０１、加算器４０２、積算処理中のデータを保持するフリップフロップ回路（以下、ＦＦ回路とも称する）４０３および積算処理が完了したデータを格納し、画素データとして画像メモリ１１９に出力するためのラッチ回路４０４を備えている。画素積算処理ユニット１１７には、少なくとも、検出器１０８（図１）で検出された二次電子信号をＡ／Ｄ変換ユニット１１８（図１）でデジタル信号に変換することで取得された入力信号４０５と、画素係数格納ユニット１１６（図３）から出力された画素係数３０３と、フレーム制御信号２０３と、画素切り替え信号２０５とが入力される。
　乗算器４０１は、入力信号４０５と画素係数３０３との間で乗算を行い、乗算結果を、加算器４０２へ出力する。加算器４０２は、ＦＦ回路４０３に保持された一つ前の乗算結果と、現在の乗算結果とを加算し、ＦＦ回路４０３に格納されている値を、加算結果で更新する。
　フレーム制御信号２０３は、ＦＦ回路４０３とラッチ回路４０４のそれぞれに入力され、ＦＦ回路４０３とラッチ回路４０４のそれぞれは、フレーム制御信号２０３の立ち上がりエッジによって、リセットされる。また、ＦＦ回路４０３は、画素切り替え信号２０５の立ち上がりエッジによってもリセットされる。これに対して、ラッチ回路４０４は、画素切り替え信号２０５の立ち上がりエッジによって、イネーブル状態となる。
　フレーム制御信号２０３の立ち上がりによって、ＦＦ回路４０３はリセットされるため、１フレームの開始時に、ＦＦ回路４０３はリセットされることになる。また、ＦＦ回路４０３は、画素切り替え信号２０５の立ち上がりによってもリセットされる。言い換えるならば、画素切り替え信号２０５が立ち上がった後、次に立ち上がるまでの期間、加算器４０２の加算結果が、ＦＦ回路４０３に累積されることになる。
　例えば、画素データ２０２が、“Ｄ０”の場合には、図２に示したように、画素切り替え信号２０５は、立ち上がった後、クロック信号ＣＬＫが２サイクル経過したところで立ち上がることになる。これにより、１サイクル目のクロック信号ＣＬＫの際には、入力信号４０５と画素係数３０３の“ａ０”とが、乗算器４０１によって乗算され、その乗算結果と、リセットされたＦＦ回路４０３の出力とが、加算器４０２によって加算され、ＦＦ回路４０３に格納されることになる。また、２サイクル目のクロック信号ＣＬＫの際には、入力信号４０５と画素係数３０３の“ａ０”とが、乗算器４０１によって乗算され、その乗算結果と、ＦＦ回路４０３に格納されている１サイクル目の乗算結果とが、加算器４０２によって加算され、ＦＦ回路４０３に格納されることになる。画素データ２０２が、“Ｄ０”の場合を例にして述べたが、他の場合（例えば、Ｄ１～Ｄ３）も同様に、累積される回数が、画素切り替え信号２０５の立ち上がり間隔（クロック信号ＣＬＫのサイクル数）に従って決定されることになる。
　ラッチ回路４０４も、フレーム制御信号２０３の立ち上がりによってリセットされるため、１フレームの開始時に、ラッチ回路４０４はリセットされることになる。その後、画素切り替え信号２０５の立ち上がりにより、ラッチ回路４０４はイネーブル状態となる。イネーブル状態となることで、ラッチ回路４０４は、ＦＦ回路４０３の出力を取り込み、画素データ２０２として出力する。
　図３および図４において、“ａ０”～“ａ３”は、ＶＣ法適用領域の特性に基づいて設定された画素係数（第１画素係数）を示している。この場合、試料１０６におけるＶＣ法適用領域の位置は、Ｘ座標およびＹ座標で表すと、（Ｘ０、Ｙ０）～（Ｘ３、Ｙ０）である。また、図３および図４では示していないが、ＶＣ法適用領域外に対して設定された画素係数（第２画素係数）も、ＬＵＴに格納され、図４に示した画素積算処理ユニット１１７において、入力信号と積算される。ＶＣ法適用領域外の領域に対しては、走査速度は、例えばクロック信号ＣＬＫの１サイクル分に設定され、この走査速度に基づいて、第２画素係数が設定される。
　ＶＣ法適用領域外の領域は、例えば、１フレームにおいて、ＶＣ法適用領域を除いた全ての領域とする。これにより、図１に示したように、ＶＣ法適用領域外の領域の位置を設定しなくても済む。
　＜＜＜処理フロー＞＞＞
　図５は、実施の形態に係るコントローラの動作を示すフローチャートである。次に、実施の形態１に係る画素係数格納ユニットおよび画素積算処理ユニットの動作を、図１、図３～図５を用いて説明する。ここでは、ユーザが、走査軌道として、図１に示したようにラスター軌道を設定した場合を例にして説明する。勿論、ラスター軌道は一例であって、これに限定されるものではない。また、画素係数格納ユニット１１６のＬＵＴ３０２には、走査軌道生成ユニット１１４から、画素係数が供給され、ＬＵＴ３０２の各要素には、既に画素係数が格納されているものとする。
　先ず、ステップ５００において、コントローラ１０９がスキャンを開始する。
　次に、ステップ５０１において、コントローラ１０９は、フレーム制御信号２０３をアサートし、画像メモリ１１９の初期化を行う。また、コントローラ１０９は、画素係数格納ユニット１１６におけるアドレスカウンタ３０１のアドレス（Ｘ座標およびＹ座標を示すアドレス値）を初期化する。これにより、画像メモリ１１９の要素およびＬＵＴ３０２の要素を指定するアドレス値が初期化される。
　ステップ５０２において、コントローラ１０９は、アドレスカウンタ３０１を用いて、画素係数格納ユニット１１６におけるＬＵＴ３０２の要素から、ステップ５０１において初期化されたアドレス値によって指定された要素を選択し、選択された要素に格納されている画素係数３０３を読み出す（更新）とともに、フレーム制御信号２０３の立ち上がりに応答して、画素積分処理ユニット１１７において、ＦＦ回路４０３の初期化と、ラッチ回路４０４にラッチされている画素データ（画素値）２０２の初期化を行う。
　その後、ステップ５０３において、コントローラ１０９は、読み出した画素係数３０３と入力信号とを用いて、画素積算処理ユニット１１７において、積算処理を実行する。すなわち、図４に示した乗算器４０１、加算器４０２およびＦＦ回路４０３を用いて、積算処理が実行される。この積算処理が完了する毎に、コントローラ１０９は、ステップ５０４において、画素切り替え信号２０５がアサートされているか否かを判定する。言い換えるならば、図２に示したクロック信号ＣＬＫの立ち上がり毎に、画素切り替え信号２０５が立ち上がっているか否かが判定される。
　ステップ５０４において、画素切り替え信号２０５がアサートされていないと判定すると（Ｎｏ）、画素切り替え信号２０５がアサートされるまで、コントローラ１０９は、ステップ５０３の積算処理を繰り返し、積算値が取得される。言い換えるならば、画素切り替え信号２０５がアサートされ、ネゲート後に再びアサートされるまでのクロック信号ＣＬＫのサイクル数だけ、同じ画素係数と同じ入力信号との間で乗算が行われ、以前の乗算結果に加算されて、積算値が求められる。
　ステップ５０４において、画素切り替え信号２０５がアサートされていた場合（Ｙｅｓ）、コントローラ１０９は、ステップ５０５において、ラッチ回路４０４をイネーブル状態にし、ラッチ回路４０４を更新して、画素データ２０２を更新し、画素メモリ１１９に格納する。すなわち、更新された画素データ２０２を画素メモリ１１９へ格納し、現在のアドレス値（Ｘ座標）を更新する。この時、画素メモリ１１９に格納される画素データ２０２は、画素積算処理ユニット１１７において、画素切り替え信号２０５の立ち上がりエッジの間隔におけるクロック信号ＣＬＫのサイクル数分、画素係数と入力信号との間で積算処理を施すことで取得された画素データである。
　次に、ステップ５０６において、コントローラ１０９は、ライン制御信号２０４に基づいてライン切り替えの有無を判定する。ライン制御信号２０４がネゲートされていなければ、コントローラ１０９は、ライン切り替えは発生していないと判定し、ステップ５０２に戻って、処理を実行する。すなわち、コントローラ１０９は、ステップ５０２において、画素値の初期化および画素係数の更新を行い、ステップ５０３および５０４で、更新された画素係数と更新された入力信号とを用いた積算処理を実行し、積算処理により取得された画素データをステップ５０５で更新されたアドレス値に格納する。
　ステップ５０５におけるアドレス値の更新は、画素係数格納ユニット１１６内のアドレスカウンタ３０１が生成するアドレスを、画素切り替え信号２０５の立ち上がりエッジに応答して更新することで行われる。例えば、アドレスカウンタ３０１が生成している現在のアドレス（Ｘ座標、Ｙ座標）が、アドレス値（Ｘ０、Ｙ０）であった場合、画素切り替え信号２０５の立ち上がるエッジに応答して、アドレスカウンタ３０１は、アドレスを、アドレス値（Ｘ１、Ｙ０）に更新する。偏向器１０４を制御するために、制御信号生成ユニット１１５が出力する制御信号（Ｘ／Ｙ制御信号）は、アドレスカウンタ３０１が生成するアドレスに対応している。そのため、アドレスカウンタ３０１が生成するアドレス値が更新すると、これに合わせて、試料１０６上において電子ビーム１０３の照射される位置も変わり、Ａ／Ｄ変換ユニット１１８からは、電子ビーム１０３が照射されている位置からの二次電子に従った入力信号が出力されることになる。従って、アドレスカウンタ３０１が生成するアドレス値が更新されると、乗算器４０１に入力される入力信号も更新されることになる。すなわち、乗算器４０１には、更新された画素係数と、更新されたアドレス値に対応する試料１０６上の位置における二次電子に対応した入力信号とが供給され、これらの間で乗算が行われることになる。
　一方、ステップ５０６において、ライン制御信号２０４がネゲートして、ライン切り替えが発生したと、コントローラ１０９が判定した場合、コントローラ１０９は、次にステップ５０７を実行する。ステップ５０７において、コントローラ１０９は、フレーム制御信号２０３に基づいて、１フレームが終了したか否かを判定する。
　ステップ５０７において、コントローラ１０９は、フレーム制御信号２０３がネゲートしていなければ、１フレームは終了していないと判定し、次にステップ５０８を実行する。
　ステップ５０８において、コントローラ１０９は、アドレスカウンタ３０１が生成するアドレスの初期化と更新とを行う。すなわち、アドレスカウンタ３０１は、ライン制御信号２０４のアサートに応答して、Ｙ座標のアドレス値を更新するとともに、Ｘ座標のアドレス値を初期化する。すなわち、アドレスカウンタ３０１は、画素の位置を示すＸ座標の値を初期化し、ラインの位置を示すＹ座標の値を更新する、具体的には、アドレスカウンタ３０１は、ラインの位置および画素の位置が変更されたアドレス値（例えば、Ｘ０、Ｙ１）を出力する。
　ステップ５０８の後は、前記したステップ５０２～５０７が実行される。このとき、ステップ５０２では、ＬＵＴ３０２において、アドレス値（Ｘ０、Ｙ１）で指定された画素係数が読み出され、乗算器４０１に入力される入力信号は、アドレス値（Ｘ０、Ｙ１）に対応するＸ／Ｙ制御信号によって指定される試料１０６上の位置における二次電子に基づいた信号である。
　１フレーム分のスキャンが完了すると、フレーム制御信号２０３がネゲートすることになる。１フレーム分のスキャンが完了すると、コントローラ１０９は、ステップ５０９において、画素積算処理を終了する。画像積算処理によって生成された１フレーム分の画素データ２０２は、画像メモリ１１９に格納され、スキャンによる撮像画像として例えば表示装置に出力される。
　＜＜＜撮像画像＞＞＞
　実施の形態に係る荷電粒子線装置１００によって撮像された撮像画像の例を、次に説明する。図６は、実施の形態に係る荷電粒子線装置によって、試料を１回スキャンして取得した撮像画像の一例を示す平面図である。また、図７は、図６の撮像画像を取得するために、試料をスキャンしたときの走査パターンの一例を示す模式的な平面図である。図６および図７は、ユーザが、図１に示したＧＵＩ画面１１０のように走査条件を設定した場合が示されている。すなわち、走査軌道は、図１に示せているようにラスター軌道に設定されているものとする。
　試料１０６において、１フレームとして１回でスキャンされる領域内に、複数の異なる面積、形状を備える複数のＶＣ法適用領域と、ＶＣ法適用領域外とを設定した場合が、図６および図７に示されている。
　すなわち、図６において、１２０は、１回のスキャンで取得された１フレームの撮像画像を示し、６０２＿Ａ、６０２＿Ｂは異なる面積、形状のＶＣ法適用領域の部分画像を示し、６０３はＶＣ法適用領域外の通常の表面走査部分画像を示している。
　図６に示すような撮像画像を取得するために、実施の形態１に係る荷電粒子線装置１００では、図７に示されているような走査パターンで、試料１０６の表面上が走査される。すなわち、部分画像６０２＿Ａおよび６０２＿Ｂに対応する試料１０６におけるＶＣ法適用領域７０２＿Ａおよび７０２＿Ｂでは、電子ビーム１０３による走査が第１走査速度で行われるようにし、通常の表面走査部分画像６０３に対応する試料１０６にけるＶＣ法適用領域外７０３では、第１走査速度とは異なる第２走査速度で電子ビーム１０３による走査が行われる。ここでは、第２走査速度は、第１走査速度よりも早い値に設定されているものとする。なお、図７において、二重の矢印線ＲＬは、帰線を示しており、帰線ＲＬは、ラスター軌道の切り替えし部分であり、撮像画像の取得には影響しない軌道である。
　実施の形態に係る荷電粒子線装置においては、試料１０６にＶＣ法適用領域７０２＿Ａ、７０２＿Ｂを設定する場合、ユーザが、ＶＣ法適用領域７０２＿Ａ、７０２＿Ｂ毎に、その領域の位置と、その領域を走査する際の画素毎の走査速度と、その領域を走査した際の画素係数を任意に設定することができる。また、試料１０６において、ＶＣ法適用領域外７０３に対しても、ユーザが、その領域を走査する際の画素毎の走査速度と、その領域を走査した際の画素係数を任意に設定することができる。ユーザが、ＶＣ法適用領域に対する走査速度と画素係数とＶＣ法適用領域外に対する走査速度と画素係数とを、適切な値に設定することで、ＶＣ法適用領域とＶＣ法適用領域外との間の比であるＶＣコントラストが改善された撮像画像を取得することが可能となる。
　図７では、複数のＶＣ法適用領域７０２＿Ａ、７０２＿Ｂに対して、同じ値の第１走査速度を設定する例を示したが、これに限定されるものではない。すなわち、ＶＣ法適用領域が、図７のように、試料１０６に複数（７０１＿Ａ、７０１＿Ｂ）存在する場合には、ＶＣ法適用領域毎に異なる値の第１走査速度を設定してもよい。
　また、図７では、同一の走査軌道(ライン)上に、複数のＶＣ法適用領域とＶＣ法適用領域外とを設定している。このように設定すると、同一の走査軌道上において、電子ビームによる走査の速度が、第１走査速度、第２走査速度と変化することになる。
　また、図７に示すように1回のスキャンで、図６に示すように、ＶＣ法適用領域の部分画像６０２＿Ａ、６０２＿Ｂと、ＶＣ法適用領域外の通常の表面走査部分画像６０３とを取得し、１フレームの撮像画像１２０を生成することが可能である。これにより、従来ＶＣ観察を行う際に要していた予備観察の工程を省くことができるため、半導体観察の短ＴＡＴ化を実現するとともに、ＶＣ法適用領域内の部分画像に写る構造の位置の妥当性やＶＣ法適用領域外の通常の表面走査を行う領域の部分画像に写る構造との位置の関係が把握できるためスキャン利便性の向上に貢献できる。
　実施の形態によれば、撮像画像の1画素に対応する試料上の微小領域毎にユーザが、任意に画素係数を設定可能となり、当該領域へのビーム照射時間を短くしながらもＶＣコントラストが良い撮像画像を取得できる。さらに、ＶＣ法適用領域の部分画像とＶＣ法適用領域外の通常の表面走査を行った部分画像を一回のスキャンで1フレームの撮像画像として取得できるため、予備観察や位置妥当の確認などの工程を省略し、スキャン利便性を向上し観察の短時間化が可能である。
　図７において、ＶＣ法適用領域７０２＿Ａおよび７０２＿Ｂは、第１表面と見なし、ＶＣ法適用領域外の領域７０３は、第２表面と見なすことができる。この場合、第１表面では、第１走査速度で走査が行われ、第２表面では、第２走査速度で走査が行われることになる。また、図７において、第１走査速度で走査が行われる実線の軌道部分は、第１走査軌道（第１速度軌道）と見なすことができ、第２速度で走査が行われる破線の軌道部分は、第２走査軌道（第２速度軌道）と見なすことができる。
　前記したように、ユーザによって、ＶＣ法適用領域およびＶＣ法適用領域外のそれぞれに対して、適した走査速度と画素係数（第１画素係数、第２画素係数）が、例えばＧＵＩ画面１１０で設定される。なお、ＶＣ法適用領域外に設定される走査速度および画素係数は、例えば通常の表面走査（表面観察）に適した走査速度および画素係数であり、ＶＣ法適用領域外の画素係数は、ＶＣ法適用領域外の走査速度に基づいて設定されている。
　第１速度軌道においては、ＶＣ法に適した走査速度で走査が行われ、第１表面からの二次電子に基づいた入力信号と、ＶＣ法に適した画素係数とによって、第１表面に対応する第１部分領域の画像（部分画像６０２＿Ａ、６０２＿Ｂ）が生成される。また、第２速度軌道においては、通常の表面走査に適した走査速度で走査が行われ、第２表面からの二次電子に基づいた入力信号と、通常の表面走査に適した画素係数とによって、第２表面に対応する第２部分領域の画像（部分画像６０３）が生成される。
　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ことはいうまでもない。
１００　荷電粒子線装置
１０１　走査型電子顕微鏡
１０２　電子銃
１０４　偏向器
１０８　検出器
１０６　試料
１０９　コントローラ
１１０　ＧＵＩ画面
１１４　走査軌道生成ユニット
１１５　制御信号生成ユニット
１１６　画素係数格納ユニット
１１７　画素積算処理ユニット
１１８　Ａ／Ｄ変換ユニット
１１９　画素メモリ

Claims (10)

  1. 　電子銃と、偏向器と、検出器と、試料が置かれる試料台と、コントローラとを有する装置であって、
    　撮像画像の作成指示を受信した前記コントローラは：
    　　　・　ＶＣ法適用領域指定を受信し、
    ・　所定走査軌道に基づいて生成される制御信号を前記偏向器に送りつつ、前記検出器から前記試料からの二次電子検出信号を受信し、
    　　　・　前記二次電子検出信号に基づいて前記撮像画像を生成し、
    ここで、前記撮像画像は、以下の部分領域を含む：
    　ＶＣ法に適した第１部分領域と、
    　前記試料の表面観察に適した第２部分領域と、
    　装置。
  2. 　請求項１記載の装置において、
    　前記所定走査軌道は：
    　前記ＶＣ法適用領域指定に対応した前記試料上の第１表面を、前記ＶＣ法に適した第１走査速度で走査する、第１速度軌道と、
    　前記ＶＣ法適用領域指定に対応しない前記試料上の第２表面を、前記第１走査速度より高速な第２走査速度で走査する、第２速度軌道と、を含み、
    　前記第１部分領域の画像の前記生成は、第１係数を用いて行われ、
    　前記第２部分領域の画像の前記生成は、前記第２走査速度に基づいて決められる第２係数を用いて行われ、
    　前記第１走査速度と前記第１係数は、前記第１表面の特性に基づいて決定された値である、
    　装置。
  3. 　請求項２に記載の装置において、
    　前記第１走査速度および前記第２走査速度は、前記電子銃からの電子ビームが前記第１表面および前記第２表面に照射されている時間に相当する、
    　装置。
  4. 　請求項３に記載の装置において、
    　前記所定走査軌道は、前記電子ビームによる１スキャンの１ラインを含み、
    　同一の前記１ラインにおいて、前記第１表面は前記第１走査速度で走査され、前記第２表面は前記第２走査速度で走査される、
    　装置。
  5. 　請求項４に記載の装置において、
    　前記第１部分領域の画像は、前記二次電子検出信号に基づいた前記第１表面に係る画素データと前記第１係数との演算によって生成され、
    　前記第２部分領域の画像は、前記二次電子検出信号に基づいた前記第２表面に係る画素データと前記第２係数との演算によって生成される、
    　装置。
  6. 　請求項５に記載の装置において、
    　前記第１部分領域の画像と、前記第２部分領域の画像は、前記電子ビームによる１スキャンによって取得される１フレームに含まれている、
    　装置。
  7. 　請求項１に記載の装置において、
    　前記撮像画像の前記作成指示は、ＧＵＩにおいて行われる、
    　装置。
  8. 　電子銃と、偏向器と、検出器と、試料が置かれる試料台と、コントローラとを備える装置の制御方法であって、
    　前記コントローラは、所定走査軌道に基づいて生成される制御信号を前記偏向器に送りつつ、前記検出器から前記試料からの二次電子検出信号を受信し、前記二次電子検出信号に基づいて撮像画像を生成し、
    　ここで、前記コントローラは、
    　前記試料において、ＶＣ法適用領域として指定された第１部分領域に係る第１画像を生成し、
    　前記第１部分領域とは異なる第２部分領域に対して、前記試料の表面観察に適した第２画像を生成する、
    　制御方法。
  9. 　請求項８記載の制御方法において、
    　前記コントローラは、
    　前記ＶＣ法適用領域として指定された前記第１部分領域に対応する前記試料上の第１表面を、前記制御信号によって、ＶＣ法に適した第１走査速度で走査し、走査により取得された画素データと第１係数とに基づいて、前記第１画像を生成し、
    　前記第２部分領域に対応する前記試料上の第２表面を、前記制御信号によって、前記第１走査速度より高速な第２走査速度で走査し、走査により取得された画素データと第２係数とに基づいて、前記第２画像を生成し、
    　ここで、前記第１走査速度と前記第１係数は、前記第１表面の特性に基づいて決定された値である、
    　制御方法。
  10. 　請求項８または９に記載の制御方法を、前記コントローラに実行させるプログラム。 
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