特許 7290747 走査電子顕微鏡

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-05

(45)【発行日】2023-06-13

(54)【発明の名称】走査電子顕微鏡

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/28 20060101AFI20230606BHJP

【ＦＩ】

H01J37/28 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021558117

(86)(22)【出願日】2019-11-21

(86)【国際出願番号】 JP2019045622

(87)【国際公開番号】W WO2021100171

(87)【国際公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-04-27

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上薗 巧

(72)【発明者】

【氏名】鳥羽 忠信

(72)【発明者】

【氏名】板橋 洋憲

(72)【発明者】

【氏名】神尾 誠人

【審査官】右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０２８２７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子ビームの照射制御コマンドを生成する管理用計算機と、
前記照射制御コマンドに基づいて制御信号を生成する制御ブロックと、
前記制御信号に基づいて前記電子ビームの照射方向を制御するビーム照射制御デバイスと、
を備え、
前記管理用計算機は、
ユーザが選択したスキャン種類及び前記ユーザが設定したスキャンパラメータに基づき、基本的な波形を定義する基本波形定義コマンドを波形組み合わせコマンドにより組み合わせて照射制御コマンドを生成し、
前記スキャン種類ごとに前記基本波形定義コマンドおよび前記波形組み合わせコマンドをテンプレート化したコマンドテンプレートを格納する、
走査電子顕微鏡。

【請求項2】

請求項１に記載の走査電子顕微鏡において、
前記管理用計算機は、前記電子ビームの走査方向ごとに前記照射制御コマンドを生成する、
走査電子顕微鏡。

【請求項3】

請求項１に記載の走査電子顕微鏡において、
前記基本波形定義コマンドは、一定の出力値を所定時間継続して出力する前記制御信号を定義するコマンドを含む、
走査電子顕微鏡。

【請求項4】

請求項１に記載の走査電子顕微鏡において、
前記基本波形定義コマンドは、所定の時間が経過するごとに出力値が増加する前記制御信号を定義するコマンドを含む、
走査電子顕微鏡。

【請求項5】

請求項１に記載の走査電子顕微鏡において、
前記基本波形定義コマンドは、所定の時間が経過するごとに出力値が減少する前記制御信号を定義するコマンドを含む、
走査電子顕微鏡。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、走査電子顕微鏡に関する。

【背景技術】

【0002】

走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）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。走査電子顕微鏡は、高い分解能、画質や使い勝手の向上、低価格化、高度化、多様な試料に対する多様な条件での観察に耐えられる性能等が求められる。

【0003】

現在の走査電子顕微鏡では、ＳＥＭユーザは装置メーカにより予め設定された複数の観察条件から、観察に適した観察条件を選択し試料の観察を行うことが一般的である。また、観察条件を変更できるとしても一部のみであり、ＳＥＭの基本的な走査方向や走査順序を変更することは出来ない。

【0004】

例えば、特許文献１には、電子ビームを偏向器で偏向させて照射対象に照射する電子ビーム照射装置における、電子ビームの照射エリアを調整する方法が開示されている。具体的には、電子ビームの照射エリア調整には、電子ビーム照射レシピに基づいて前記偏向器を制御することにより照射された電子ビームに対応した電流を検出する調整プレートに対して照射位置を変えながら電子ビームを照射する電子ビーム照射ステップと、前記調整プレートから検出される電流を取得する電流取得ステップと、取得された電流値に対応する画像データを形成する画像形成ステップと、形成された画像データに基づいて、電子ビームの照射エリアが適切か否かの判定を行う判定ステップと、照射エリアが不適切と判定された場合に、前記電子ビーム照射レシピを更新するレシピ更新ステップと、が含まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－１３３２４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

すでに述べた通り、走査電子顕微鏡には、多様な試料に対する多様な条件に耐えられる性能等が求められる。しかしながら、時間の制約から、電子ビームの制御はハードウェアで実現されており、予め設定された走査条件でしか試料の観察を行うことができない。新たな条件で画像取得等を行う場合には、ハードウェアの改変が必要となるため、ＴＡＴ(Turn Around Time)が長くなってしまう。

【0007】

そこで、本発明は、ＴＡＴの増大を抑えつつ所望の走査条件で試料の観察を行うことが可能な走査電子顕微鏡を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

【0009】

本発明の代表的な実施の形態による走査電子顕微鏡は、電子ビームの照射制御コマンドを生成する管理用計算機と、照射制御コマンドに基づいて制御信号を生成する制御ブロックと、制御信号に基づいて電子ビームの照射方向を制御するビーム照射制御デバイスと、を備える。管理用計算機は、ユーザが選択したスキャン種類及び前記ユーザが設定したスキャンパラメータに基づき、基本的な波形を定義する基本波形定義コマンドを波形組み合わせコマンドにより組み合わせて照射制御コマンドを生成し、前記スキャン種類ごとに前記基本波形定義コマンドおよび前記波形組み合わせコマンドをテンプレート化したコマンドテンプレートを格納する。

【発明の効果】

【0010】

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

【0011】

すなわち、本発明の代表的な実施の形態によれば、ＴＡＴの増大を抑えつつ所望の走査条件で試料の観察を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態１に係る走査電子顕微鏡の構成の一例を示す図である。

【図2】照射制御コマンドおよび対応するスキャン波形を対比して例示する図である。

【図3】波形組み合わせコマンドおよび対応するスキャン波形を対比して例示する図である。

【図4】コマンドテンプレートの一例を示す図である。

【図5】本発明の実施の形態２に係る走査電子顕微鏡の構成の一例を示す図である。

【図6】本発明の実施の形態３に係る走査電子顕微鏡の構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する各実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明の技術範囲を限定するものではない。なお、実施例において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は、特に必要な場合を除き省略する。
（実施の形態１）
＜走査電子顕微鏡の構成＞

【0014】

図１は、本発明の実施の形態１に係る走査電子顕微鏡の構成の一例を示す図である。図１の走査電子顕微鏡１は、走査電子顕微鏡本体１０、制御ブロック２０、管理用計算機３０を備えている。

【0015】

走査電子顕微鏡本体１０は、検査用の試料が収容される試料室１０Ｂに、鏡筒１０Ａが載置された構成となっている。鏡筒１０Ａには、試料１８に向けて電子ビームを照射する電子銃１２、電子ビームの照射方向の制御を行うビーム照射制御デバイス１４等が収容される。ビーム照射制御デバイス１４は、制御ブロック２０から送信される制御信号に基づき電子ビームの制御を行う。ビーム照射制御デバイス１４には、例えば、偏向器、絞り、対物レンズ等（いずれも図示は省略）が含まれる。ビーム照射制御デバイス１４による電子ビームの制御方法については、後で詳しく説明する。

【0016】

また、鏡筒１０Ａには、電子ビームの照射により試料１８から放出される二次電子を検出し、二次電子に基づく検出信号を出力する検出器１６等が収容される。ここで言う二次電子には反射電子等も含まれる。検出器１６からの検出信号に基づき、ＳＥＭ画像等の検査画像の生成、試料１８のサイズの測定、電気特性の計測等が行われる。検出信号に基づく処理は、図示しない演算回路等で実行される。なお、検出器１６は、試料室１０Ｂに設置されてもよい。また、複数の検出器１６が、鏡筒１０Ａ、試料室１０Ｂに分かれて設置されてもよい。

【0017】

試料室１０Ｂには、ステージ１９、試料１８等が収容される。試料１８は、ステージ１９上に載置される。試料１８は、例えば、半導体デバイスや複数の半導体デバイスを含む半導体ウェーハ等である。ステージ１９には、図示しないステージ駆動機構が設けられている。ステージ駆動機構により、試料１８を試料室１０Ｂ内で移動させることが可能になっている。

【0018】

管理用計算機３０は、図１に示すように、スキャン種類選択部３１、スキャンパラメータ入力部３３、照射制御コマンド変換部３５を有する。スキャン種類選択部３１、スキャンパラメータ入力部３３、照射制御コマンド変換部３５は、例えばＣＰＵ等のプロセッサにおいてプロクラムを実行することで実現される。また、スキャン種類選択部３１、スキャンパラメータ入力部３３、照射制御コマンド変換部３５は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアで構成されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせて構成されてもよい。

【0019】

スキャン種類選択部３１は、電子ビームのスキャン種類の選択を行う機能ブロックである。スキャンパラメータ入力部３３は、スキャン種類選択部３１で選択されたスキャン種類のパラメータ（スキャンパラメータ）の設定処理を行う機能ブロックである。

【0020】

スキャン種類選択部３１およびスキャンパラメータ入力部３３による各処理は、例えば図１に示すようなＧＵＩ画面（入力画面）４０の操作に基づき行われる。ＧＵＩ画面４０は、図示しないディスプレイに表示され、ユーザによるキーボードやマウス等の入力装置による入力操作やタッチ操作を受け付ける。

【0021】

ＧＵＩ画面４０は、例えば、スキャン種類の選択が行われるスキャン種類選択領域４１、すべてのスキャン種類間で共通の共通パラメータの設定が行われる共通パラメータ設定領域４２、スキャン種類ごとの個別パラメータを設定する個別パラメータ設定領域４３を含む。スキャン種類選択領域４１は、スキャン種類選択部３１に対応している。共通パラメータ設定領域４２および個別パラメータ設定領域４３は、スキャンパラメータ入力部３３に対応している。ＧＵＩ画面４０におけるスキャン種類の選択やパラメータの設定は、対応する項目へのチェックやパラメータの数値入力等により行われる。

【0022】

スキャン種類選択領域４１において選択されるスキャン種類としては、例えば、「ラスター」、「フラット」、「スネーク」等が挙げられる。「ラスター」とは、ラインを飛ばすことなく、隣りのラインを順次走査するスキャン種類である。「フラット」とは、個別パラメータ設定領域４３で設定されるライン間隔分だけラインを飛ばしながら順次走査するスキャン種類である。

【0023】

「スネーク」とは、例えば、左から右への走査と、右から左への走査とを交互に行うスキャン種類である。図１の例では、左から右へ１ライン分の走査を行うと、数ライン空けて別のラインに対し右から左へ走査し、さらに別のラインに対し左から右へ走査を行うという動作が繰り返し行われる。具体的に述べると、左から右へ走査した後、このラインより図示下方のラインに対し右から左へ走査が行われる。そして、右から左への走査が行われると、このラインより図示上方のラインに対し左から右へ走査が行われる。

【0024】

「ラスター」および「フラット」では、各ラインにおける走査方向は同じである。これに対し、「スネーク」では、走査方向が交互に入れ替わる。なお、図１には、走査方向がＸ方向の場合が示されているが、走査方向がＹ方向であっても構わない。

【0025】

共通パラメータ設定領域４２で設定される共通パラメータとしては、例えば、走査電子顕微鏡で取得する検査画像の大きさ（画像サイズ）や、検査画像の各画素に対応する領域に電子ビームが照射される時間（画素滞在時間）、電子ビームの周期と走査電子顕微鏡に入力される交流電源の周期との同期の選択（電源同期）等がある。また、図１に示す「ライン積算」とは、例えば、同一ラインへの走査回数を示し、「フレーム積算」とは、画像サイズに対応する全域への走査回数を示す。

【0026】

個別パラメータ設定領域４３で設定される個別パラメータとしては、例えば、ビーム操作方法「フラット」における「ライン間隔」等がある。「ライン間隔」とは、画像データをライン毎に取得していく際に、画像データを取得したラインと、次に画像データを取得するラインとの間隔を規定する値である。すなわち、「フラット」では、「ライン間隔」分だけラインと飛ばしながら順次走査が行われる。

【0027】

照射制御コマンド変換部３５は、スキャン種類選択領域４１において選択されたスキャン種類および共通パラメータ設定領域４２において設定されたパラメータに基づき、電子ビームの制御に関わる照射制御コマンドを生成する機能ブロックである。照射制御コマンド変換部３５は、例えば、電子ビームの制御に関わる要素を互いに異なる走査方向（例えばＸ方向、Ｙ方向の２方向）ごとに生成し、方向ごとの要素を照射制御コマンドに変換する。照射制御コマンドの具体例については後で詳しく説明する。照射制御コマンド変換部３５は、生成した照射制御コマンドを制御ブロック２０へ送信する。なお、生成された照射制御コマンドは、管理用計算機３０内の図示しないメモリに格納されてもよい。

【0028】

制御ブロック２０は、管理用計算機３０で生成された照射制御コマンドに基づき、電子ビームを制御する制御信号を生成する機能ブロックである。制御ブロック２０は、図１に示すように、メモリ書き込み制御部２１、コマンド格納メモリ２３、スキャン波形生成部２５を有する。

【0029】

メモリ書き込み制御部２１は、例えば、照射制御コマンド変換部３５から照射制御コマンドを受信しコマンド格納メモリ２３へ格納する。なお、メモリ書き込み制御部２１は、制御ブロック２０内の各要素に対する制御も行うことが可能である。

【0030】

スキャン波形生成部２５は、コマンド格納メモリ２３に格納された照射制御コマンドを読み出し、照射制御コマンドに基づくスキャン波形を制御信号２６として生成する。その際、スキャン波形生成部２５は、ビーム照射制御デバイス１４に含まれる構成要素ごとに制御信号２６を生成してもよい。スキャン波形生成部２５は、生成した制御信号２６をビーム照射制御デバイス１４へ送信する。ビーム照射制御デバイス１４は、スキャン波形生成部２５から受信した制御信号２６に基づき電子ビームの照射方向の制御を行う。

【0031】

メモリ書き込み制御部２１およびスキャン波形生成部２５は、ＣＰＵ等のプロセッサでプロクラムを実行することで実現されてもよいし、ＦＰＧＡやＡＳＩＣで構成されてもよい。コマンド格納メモリ２３は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリでもよいし、照射制御コマンドを一時的に保持するだけでよい場合にはＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）やＤＲＡＭ（Dynamic RAM）等の揮発性メモリでもよい。
＜照射制御コマンドおよびスキャン波形の具体例＞

【0032】

次に、照射制御コマンドの具体例について説明する。図２は、照射制御コマンドおよび対応するスキャン波形を対比して例示する図である。照射制御コマンドは、電子ビームの照射方向に関わる基本的な波形を定義する基本波形定義コマンド（例えば図２（ａ）～図２（ｃ）の各コマンド）、および波形を組み合せる波形組み合わせコマンド（例えば図２（ｄ）のコマンド）に分類される。基本波形定義コマンドで定義されるスキャン波形は、コマンドごとに異なる。また、それぞれの基本波形定義コマンドでは、スキャン波形調整用のパラメータの指定も行われる。

【0033】

図２（ａ）には、基本波形定義コマンドとして「ＳＥＴ」コマンドが示されている。「ＳＥＴ」コマンドは、一定の出力値を所定時間継続して出力するスキャン波形を定義するコマンドである。「ＳＥＴ」コマンドでは、スキャン波形の継続時間（ｔ）、スキャン波形の出力値（ｖ）、スキャン波形を識別するための波形識別ラベル（ｌａｂｅｌ）がパラメータとしてそれぞれ指定される。

【0034】

図２（ｂ）には、基本波形定義コマンドとして「ＩＮＣ」コマンドが示されている。「ＩＮＣ」コマンドは、所定の時間が経過するごとに出力値が増加するスキャン波形を定義するコマンドである。「ＩＮＣ」コマンドでは、出力の初期値を規定するスキャン波形の継続時間（ｔ）、出力初期値（ｓ）、出力値の変化量（増加量）を規定する出力値変化量（ｖ＿ｓ）、出力値が変化するタイミングを規定する出力値変更時間（ｔ＿ｓ）、スキャン波形を識別するための波形識別ラベル（ｌａｂｅｌ）がパラメータとしてそれぞれ指定される。

【0035】

「ＩＮＣ」コマンドにより生成されるスキャン波形は、図２（ｂ）に示すように、出力初期値（ｓ）で出力されると、継続時間（ｔ）が経過するまで、出力値変更時間（ｔ＿ｓ）が経過するごとに出力値が出力値変化量（ｖ＿ｓ）分だけ増加し続ける波形となる。

【0036】

図２（ｃ）には、基本波形定義コマンドとして「ＤＥＣ」コマンドが示されている。「ＤＥＣ」コマンドは、所定の時間が経過するごとに出力値が減少するスキャン波形を定義するコマンドである。「ＤＥＣ」コマンドでは、スキャン波形の継続時間（ｔ）、出力の初期値を規定する出力初期値（ｓ）、出力値の変化量（減少量）を規定する出力値変化量（ｖ＿ｓ）、出力値が変化するタイミングを規定する出力値変更時間（ｔ＿ｓ）、スキャン波形を識別するための波形識別ラベル（ｌａｂｅｌ）がパラメータとしてそれぞれ指定される。

【0037】

「ＤＥＣ」コマンドにより生成されるスキャン波形は、図２（ｃ）に示すように、出力初期値（ｓ）で出力されると、継続時間（ｔ）が経過するまで、出力値変更時間（ｔ＿ｓ）ごとに出力値が出力値変化量（ｖ＿ｓ）分だけ減少し続ける波形となる。

【0038】

図２（ｄ）には、波形組み合わせコマンドとして「ＲＥＰ」コマンドが示されている。「ＲＥＰ」コマンドでは、組み合わせを行うスキャン波形の波形識別ラベル（ｌａｂｅｌ）、および組み合わせたスキャン波形の繰り返し回数（ｃｏｕｎｔ）がパラメータとして指定される。例えば照射制御コマンド変換部３５において「ＲＥＰ」コマンドが実行されると、「ＲＥＰ」コマンドで指定されたものと同一の波形識別ラベルのコマンドが呼び出され、呼び出されたコマンドが組み合わされる。そして、組み合わされたコマンドが、指定された繰り返し回数分繰り返される。このように、「ＲＥＰ」コマンドでは、所望のスキャン種類となるように複数の基本波形定義コマンドが組み合わされる。

【0039】

図３は、波形組み合わせコマンドおよび対応するスキャン波形を対比して例示する図である。図３には、１ラインずつ走査するラスタースキャンを実現する時の、Ｘ方向の照射制御コマンドおよび対応するスキャン波形が対比して示されている。コマンドＣＯＭ１１～ＣＯＭ１３は基本波形定義コマンド、コマンドＣＯＭ１４は波形組合せコマンドである。

【0040】

コマンドＣＯＭ１１では、「ＳＥＴ」コマンドが定義されている。コマンドＣＯＭ１１では、パラメータとして、継続時間ｔ＝１００、出力値ｖ＝１００、波形識別ラベルｌａｂｅｌ＝ｒａｓｔｅｒ＿ｘがそれぞれ指定されている。

【0041】

コマンドＣＯＭ１２では、「ＩＮＣ」コマンドが定義されている。コマンドＣＯＭ１２では、パラメータとして、継続時間ｔ＝８００、出力初期値ｓ＝１００、出力値変化量ｖ＿ｓ＝１、出力値変更時間ｔ＿ｓ＝１、波形識別ラベルｌａｂｅｌ＝ｒａｓｔｅｒ＿ｘがそれぞれ指定されている。

【0042】

コマンドＣＯＭ１３では、「ＳＥＴ」コマンドが定義されている。コマンドＣＯＭ１３では、パラメータとして、継続時間ｔ＝１００、出力値ｖ＝１００、波形識別ラベルｌａｂｅｌ＝ｒａｓｔｅｒ＿ｘがそれぞれ指定されている。

【0043】

コマンドＣＯＭ１４では、「ＲＥＰ」コマンドが定義されている。コマンドＣＯＭ１４では、パラメータとして、波形識別ラベルｌａｂｅｌ＝ｒａｓｔｅｒ＿ｘ、繰り返し回数ｃｏｕｎｔ＝６００がそれぞれ指定されている。

【0044】

図３では、画像サイズ８００×６００の範囲を走査する場合の例が示されている。コマンドＣＯＭ１１～ＣＯＭ１３により、各ラインにおけるＸ方向の８００画素分のスキャン波形が定義され、コマンドＣＯＭ１４により、６００ライン分のスキャン波形が定義される。なお、コマンドＣＯＭ１３は、コマンドＣＯＭ１１と同じ内容である。このため、コマンドＣＯＭ１４では、同じ「ＳＥＴ」コマンドが２回参照されてもよい。

【0045】

図３のスキャン波形について詳しく述べる。まず、時刻０－１００では「ＳＥＴ」コマンドであるコマンドＣＯＭ１１に基づきスキャン波形が生成される。この間、スキャン波形の出力値は１００である。次に、時刻１００－９００では「ＩＮＣ」コマンドであるコマンドＣＯＭ１２に基づきスキャン波形が生成される。この間、スキャン波形の出力値は、時間が１経過するごとに、出力値が１ずつ増加し続ける。したがって、継続時間８００（時刻９００）が経過すると、スキャン波形の出力値は９００である。そして、時刻９００－１０００では「ＳＥＴ」コマンドであるコマンドＣＯＭ１３に基づきスキャン波形が生成される。この間、スキャン波形の出力値は１００である。ここまでで、１ライン分のスキャン波形が生成される。以下、時刻６００，０００まで、これと同じスキャン波形が６００ライン分生成される。

【0046】

このように、基本波形定義コマンドと、波形組合せコマンドとを組み合わせることで、ラスタースキャン実現に必要なコマンド数が削減されている。なお、実際には、Ｙ方向の制御を行うスキャン波形が別途生成される場合もある。

【0047】

照射制御コマンド変換部３５は、選択されたスキャン種類、指定された各スキャンパラメータに基づき照射制御コマンドを生成するが、照射制御コマンドの生成を効率化するため、スキャン種類ごとに、基本波形定義コマンドおよび波形組合せコマンドを予めテンプレート化しておいてもよい。

【0048】

図４は、コマンドテンプレートの一例を示す図である。コマンドテンプレート１００には、スキャン種類を示すスキャン種類列１１０と、スキャン種類ごとに実行されるコマンドを示すコマンド列１２０とが含まれる。

【0049】

例えば、「ラスター」スキャン、Ｘ方向の「フラット」スキャンには、コマンドＣＯＭ２１～ＣＯＭ２４が対応している。コマンドＣＯＭ２１～ＣＯＭ２３は基本波形定義コマンドであり、コマンドＣＯＭ２４は波形組み合わせコマンドである。なお、コマンドＣＯＭ２１～ＣＯＭ２４におけるＡ１～Ａ９、ｌａｂｅｌＡは各コマンドのパラメータである。

【0050】

また、例えば、Ｙ方向の「フラット」スキャンには、コマンドＣＯＭ３１～ＣＯＭ３６、…、ＣＯＭ３９が対応している。コマンドＣＯＭ３１～ＣＯＭ３６等は基本波形定義コマンドであり、コマンドＣＯＭ３９は波形組み合わせコマンドである。なお、コマンドＣＯＭ３１～ＣＯＭ３６、ＣＯＭ３９におけるＢ１～Ｂ１７、ｌａｂｅｌＢ等はパラメータである。

【0051】

また、例えば、Ｘ方向の「スネーク」スキャンには、コマンドＣＯＭ４１～ＣＯＭ４６が対応している。コマンドＣＯＭ４１～ＣＯＭ４５は基本波形定義コマンドであり、コマンドＣＯＭ４６は波形組み合わせコマンドである。なお、コマンドＣＯＭ４１～ＣＯＭ４６におけるＣ１～Ｃ１７、ｌａｂｅｌＣはパラメータである。

【0052】

なお、図４はあくまで一例であり、コマンドテンプレートは、図４に限定されるものではない。ユーザは、所望のスキャン種類を実現するため、任意のコマンドテンプレートを適宜作成することが可能である。また、同一のスキャン種類について、図４とは、異なるコマンドテンプレートが別途用意されてもよい。これらのコマンドテンプレートは、例えば管理用計算機３０内の図示しないメモリに格納される。

【0053】

コマンドテンプレートを用いる場合、照射制御コマンド変換部３５は、ユーザによりスキャン種類が選択されると、コマンドテンプレート１００を参照して選択されたスキャン種類に対応する各コマンドをメモリから読み出す。そして、照射制御コマンド変換部３５は、読み出したコマンドに対し、ユーザにより指定されたスキャンパラメータを適用することで、照射制御コマンドを生成する。
＜電子ビーム照射後の処理＞

【0054】

スキャン波形生成部２５は、照射制御コマンドに基づいてスキャン波形である制御信号を生成し、ビーム照射制御デバイス１４へ送信する。電子ビームが照射されると、ＳＥＭ画像が生成される。その際、生成されたＳＥＭ画像に、ユーザにより設定されたパラメータ等の各種情報が表示されるようにしてもよい。これにより、設定されたパラメータと、取得画像とを紐付けることが可能となる。あるいは、ＳＥＭ画像のデータと、パラメータ等の各種情報とが関連付けて格納されるようにしてもよい。
＜本実施の形態による主な効果＞

【0055】

本実施の形態によれば、照射制御コマンド変換部３５は、管理用計算機は、ユーザが選択したスキャン種類及びユーザが設定したスキャンパラメータに基づき照射制御コマンドを生成する。そして、スキャン波形生成部２５は、照射制御コマンドに基づいて制御信号を生成する。この構成によれば、スキャン波形の設定を装置構成を変更せずに行うことができるので、ＴＡＴの増大を抑えつつ所望の走査条件で試料の観察を行うことが可能となる。

【0056】

また、本実施の形態によれば、照射制御コマンド変換部３５は、電子ビームの走査方向ごとに照射制御コマンドを生成する。この構成によれば、照射制御コマンドを簡略化することが可能となる。

【0057】

また、本実施の形態によれば、照射制御コマンド変換部３５は、基本的な波形を定義する基本波形定義コマンドを波形組み合わせコマンドにより組み合わせて照射制御コマンドを生成する。基本波形定義コマンドは、一定の出力値を所定時間継続して出力する制御信号を定義するコマンドを含む。また、基本波形定義コマンドは、所定の時間が経過するごとに出力値が増加する制御信号を定義するコマンドを含む。また、基本波形定義コマンドは、所定の時間が経過するごとに出力値が減少する制御信号を定義するコマンドを含む。この構成によれば、必要となる基本波形定義コマンドの個数の増大を抑えることが可能となる。

【0058】

管理用計算機３０は、スキャン種類ごとに基本波形定義コマンドおよび波形組合せコマンドをテンプレート化したコマンドテンプレート１００を格納する。この構成によれば、照射制御コマンドの生成時、基本波形定義コマンドの組み合わせを演算により算出する必要がなくなるので、照射制御コマンド生成に関わる負荷が軽減される。

【0059】

管理用計算機３０は、ユーザによる入力操作を受け付けるＧＵＩ画面４０を表示する。この構成によれば、ユーザはＧＵＩ画面４０を見ながらスキャン種類の選択及びスキャンパラメータの設定を行うことが可能となる。
（実施の形態２）

【0060】

以下の実施の形態では、ＧＵＩ画面４０上でスキャン波形の設定が直接行われる場合について説明する。まず、実施の形態２では、例えばＸ方向（第１方向）のスキャン波形の設定が直接行われる。なお、以下では、前述の実施の形態と重複する箇所については、原則として説明を省略する。

【0061】

図５は、本発明の実施の形態２に係る走査電子顕微鏡の構成の一例を示す図である。本実施の形態では、管理用計算機３０の構成が図１とは異なる。図５の管理用計算機３０は、スキャン波形入力部１３７、照射制御コマンド変換部３５を有する。スキャン波形入力部１３７は、例えば図５に示すＧＵＩ画面４０で設定されたスキャン波形の入力処理を行う機能ブロックである。スキャン波形入力部１３７は、ＣＰＵ等のプロセッサにおいてプロクラムを実行することで実現される。また、スキャン波形入力部１３７は、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のハードウェアで構成されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせて構成されてもよい。

【0062】

図５のＧＵＩ画面４０は、ユーザによるスキャン波形の設定に関わる入力操作を受け付ける。ＧＵＩ画面４０には、スキャン波形の設定画面がグラフィカルに表示される。ＧＵＩ画面４０は、１方向のスキャン波形を設定可能なスキャン波形設定領域（第１スキャン波形設定領域）１４１を含む。

【0063】

スキャン波形設定領域１４１は、設定用のスキャン波形を表示するスキャン波形表示領域１４２、スキャン波形の一部を拡大表示するスキャン波形拡大表示領域１４３を含む。図５に示すように、スキャン波形拡大表示領域１４３には、パラメータ設定領域１４４、１４５が含まれる。パラメータ設定領域１４４では、例えば、スキャン時におけるＸ方向の画素飛ばし量の設定が行われる。パラメータ設定領域１４５では、例えば１画素当たりの画素滞在時間の設定が行われる。

【0064】

スキャン波形表示領域１４２には、パラメータ設定領域１４６～１５１が含まれる。パラメータ設定領域１４６では、プリスキャンを行う画素数の設定が行われる。パラメータ設定領域１４７では、ポストスキャンを行う画素数の設定が行われる。パラメータ設定領域１４８では、スキャン前の待機時間の設定が行われる。パラメータ設定領域１４９では、スキャン後の待機時間の設定が行われる。パラメータ設定領域１５０では、スキャンを行う画素数の設定が行われる。例えば１ラインの画素数が８００画素であれば、図５のように、パラメータ設定領域１５０には「８００」が設定される。パラメータ設定領域１５１では、Ｘ方向のスキャンの繰り返し回数が設定される。例えば、６００ライン分のスキャンを行う場合、パラメータ設定領域１５０には「８００」が設定される。

【0065】

ユーザは、ＧＵＩ画面４０のスキャン波形設定領域１４１を見ながらスキャン波形の各パラメータを入力することで、スキャン波形の設定を容易に行うことができる。

【0066】

スキャン波形入力部１３７は、ＧＵＩ画面４０から入力された各パラメータを照射制御コマンド変換部３５へ送信する。照射制御コマンド変換部３５は、ＧＵＩ画面４０から受信した各パラメータに基づき照射制御コマンドを生成する。スキャン波形入力部１３７に入力されたパラメータは、照射制御コマンドのパラメータである。このため、照射制御コマンド変換部３５は、これらのパラメータを照射制御コマンド形式に変換するだけで照射制御コマンドを生成することができる。すなわち、照射制御コマンド変換部３５は、ユーザが設定したスキャン波形に基づいて照射制御コマンドを生成する。照射制御コマンド生成後の処理は、実施の形態１と同様であるので、以下の説明は省略する。

【0067】

本実施の形態によれば、照射制御コマンド変換部３５は、ユーザが設定したスキャン波形に基づいて照射制御コマンドを生成する。この構成によれば、ユーザは直感的かつ容易にスキャン波形を自在に設定することが可能となる。また、任意のスキャン条件における画像取得を容易に行うことが可能となる。

【0068】

また、本実施の形態によれば、ＧＵＩ画面４０は、Ｘ方向のスキャン波形を設定可能なスキャン波形設定領域１４１を含む。この構成によれば、ＧＵＩ画面４０の煩雑化を抑え、快適にスキャン波形の設定作業を行うことが可能となる。
（実施の形態３）

【0069】

次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３では、２方向分のスキャン波形の設定が直接行われる。図６は、本発明の実施の形態３に係る走査電子顕微鏡の構成の一例を示す図である。図６の装置構成は、ＧＵＩ画面４０の構成を除いて図５と同様である。

【0070】

ＧＵＩ画面４０は、例えばＸ方向のスキャン波形を設定可能なスキャン波形設定領域１４１、および、例えばＹ方向のスキャン波形を設定可能なスキャン波形設定領域（第２スキャン波形設定領域）１６１を含む。このように、本実施の形態では、Ｘ方向およびＹ方向（第１方向とは異なる第２方向）のスキャン波形を設定可能な２つのスキャン波形設定領域１４１、１６１が並べて表示される。

【0071】

スキャン波形設定領域１６１は、Ｙ方向の設定用のスキャン波形を表示するスキャン波形表示領域１６２、Ｙ方向のスキャン波形の一部を拡大表示するスキャン波形拡大表示領域１６３を含む。図６に示すように、スキャン波形拡大表示領域１６３には、パラメータ設定領域１６４、１６５が含まれる。パラメータ設定領域１６４では、例えば、スキャン時におけるＹ方向のライン飛ばし量の設定が行われる。パラメータ設定領域１６５では、スキャン時における１ライン滞在時間の設定が行われる。すなわち、パラメータ設定領域１６５では、１ラインに要するスキャン時間の設定が行われる。

【0072】

スキャン波形表示領域１６２には、パラメータ設定領域１６６～１７０が含まれる。パラメータ設定領域１６６では、プリスキャンを行うライン数の設定が行われる。パラメータ設定領域１６７では、ポストスキャンを行うライン数の設定が行われる。パラメータ設定領域１６８では、スキャン前の待機時間の設定が行われる。パラメータ設定領域１６９では、スキャン後の待機時間の設定が行われる。パラメータ設定領域１７０では、スキャンを行うライン数の設定が行われる。例えば６００ライン分のスキャンを行う場合、図６のように、パラメータ設定領域１７０には「６００」が設定される。

【0073】

また、ＧＵＩ画面４０は、スキャン波形確認領域１８０を含む。スキャン波形確認領域１８０には、スキャン軌道確認領域１８１、スキャン波形表示領域（第１スキャン波形表示領域）１８４、スキャン波形表示領域（第２スキャン波形表示領域）１８６が含まれる。

【0074】

スキャン軌道表示領域１８１は、２次元のスキャン軌道を表示する領域である。スキャン軌道表示領域１８１は、図６のように静止画像でスキャン軌道を表示してもよいし、し電子ビームの照射位置を移動させる動画像によりスキャン軌道を表示してもよい。

【0075】

スキャン波形表示領域１８４は、スキャン波形設定領域１４１で設定されたＸ方向のスキャン波形（第１スキャン波形）を表示する領域である。スキャン波形表示領域１８６は、スキャン波形設定領域１６１で設定されたＹ方向のスキャン波形（第２スキャン波形）を表示する領域である。このように、本実施の形態では、Ｘ方向およびＹ方向のスキャン波形が並べて表示される。

【0076】

ユーザは、ＧＵＩ画面４０のスキャン波形設定領域１４１、１６１、スキャン波形確認領域１８０を見ながらスキャン波形の各パラメータを入力することで、スキャン波形の設定を容易に行うことができる。

【0077】

なお、スキャン波形設定領域１４１、１６１とスキャン波形確認領域１８０とを別画面で表示するようにしてもよい。例えば、スキャン波形設定領域１４１、１６１がＧＵＩ画面４０に表示されているときには、スキャン波形確認領域１８０への表示切換スイッチが表示されてもよい。これとは逆に、スキャン波形確認領域１８０がＧＵＩ画面４０に表示されているときには、スキャン波形設定領域１４１、１６１への表示切換スイッチが表示されてもよい。

【0078】

本実施の形態によれば、ＧＵＩ画面４０は、Ｘ方向のスキャン波形を設定可能なスキャン波形設定領域１４１と、Ｙ方向のスキャン波形を設定可能なスキャン波形設定領域１６１とを含む。

【0079】

Ｘ方向、Ｙ方向のスキャンパラメータの入力を別々の画面で行うと、全体軌道のイメージが把握するのが困難だが、本実施の形態のＧＵＩ画面４０によれば、Ｘ方向およびＹ方向のスキャンパラメータの入力と入力結果を同時に確認することが可能となる。

【0080】

また、本実施の形態によれば、ＧＵＩ画面４０は、スキャン波形設定領域１４１に対応するスキャン波形表示領域１８４と、スキャン波形設定領域１６１に対応するスキャン波形表示領域１８６とを含む。この構成によれば、設定されたスキャンパラメータとスキャン波形とが同時に表示されるので、スキャン波形のイメージを容易に把握することが可能となる。

【0081】

また、本実施の形態によれば、ＧＵＩ画面４０は、２次元のスキャン軌道を表示するスキャン軌道表示領域１８１を含む。この構成によれば、スキャン軌道が可視化されるので、スキャン軌道の設定を容易に行うことが可能となる。

【0082】

また、Ｘ方向およびＹ方向のスキャン波形に代えて、Ｘ方向及びＹ方向のスキャン波形から座標情報を計算し、時間ごとにスキャン位置（電子ビーム照射位置）を２次元平面状に描画することも可能である。この場合、図６のスキャン軌道表示領域１８１にスキャン位置を表示すればよい。これにより、ユーザは、ＸＹ平面での走査軌道を容易に把握できることが可能となる。

【0083】

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。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。なお、図面に記載した各部材や相対的なサイズは、本発明を分かりやすく説明するため簡素化・理想化しており、実装上はより複雑な形状となる場合がある。

【符号の説明】

【0084】

１…走査電子顕微鏡、１０…走査電子顕微鏡本体、１４…ビーム照射制御デバイス、２０…制御ブロック、２１…メモリ書き込み制御部、２３…コマンド格納メモリ、２５…スキャン波形生成部、２６…制御信号、３０…管理用計算機、３１…スキャン種類選択部、３３…スキャンパラメータ入力部、３５…照射制御コマンド変換部、４０…ＧＵＩ画面、４１…スキャン種類選択領域、４２…共通パラメータ設定領域、４３…個別パラメータ設定領域、１４１、１６１…スキャン波形設定領域、１８０…スキャン波形確認領域、１８１…スキャン軌道表示領域、１８４、１８６…スキャン波形表示領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】