特許 7465299 荷電粒子線装置

(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】2024-04-02

(45)【発行日】2024-04-10

(54)【発明の名称】荷電粒子線装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/147 20060101AFI20240403BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20240403BHJP

   H01J 37/22 20060101ALI20240403BHJP

【ＦＩ】

H01J37/147 B

H01J37/28 B

H01J37/22 502H

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022047000

(22)【出願日】2022-03-23

(65)【公開番号】P2023140925

(43)【公開日】2023-10-05

【審査請求日】2023-06-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(74)【代理人】

【識別番号】100161540

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 良伸

(72)【発明者】

【氏名】堤 建一

(72)【発明者】

【氏名】内田 達也

(72)【発明者】

【氏名】横内 和城

(72)【発明者】

【氏名】池尾 信行

(72)【発明者】

【氏名】伊木田 木の実

【審査官】後藤 慎平

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１１／００７４９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０００－１３３５６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷電粒子線でプローブを形成し、前記プローブで試料を走査して走査像を取得する荷電粒子線装置であって、
前記プローブで前記試料を走査するための光学系と、
前記プローブで前記試料を走査することによって前記試料で発生した信号を検出する検出器と、
前記光学系を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記プローブで前記試料を走査して得られた参照画像を取得し、前記参照画像と基準画像を比較してドリフト量を求め、前記ドリフト量に基づいて前記試料上における前記プローブの照射位置のずれを補正する補正処理と、
前記ドリフト量に基づいて前記補正処理を実行する頻度を設定する処理と、
を行い、
前記走査像は、前記プローブで前記試料の観察領域を複数回走査して取得され、
前記制御部は、
１画素あたりの前記プローブの滞在時間を設定し、
前記補正処理を、前記プローブで前記観察領域を走査した後、次に前記プローブで前記観察領域を走査する前に行う、荷電粒子線装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記制御部は、前記頻度を設定する処理、および前記補正処理を繰り返し行う、荷電粒子線装置。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記制御部は、前記頻度を設定する処理において、
前記ドリフト量が大きいほど、前記頻度を多く設定する、荷電粒子線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、荷電粒子線装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子プローブで試料を走査して走査像を取得する荷電粒子線装置として、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）、オージェ電子分光装置（Ａｕｇｅｒ）などが知られている。

【0003】

このような荷電粒子線装置では、試料において電子プローブが照射された領域に発生する熱とその周辺の温度ムラなどによって、試料がドリフトする場合がある。また、光学系の温度変化などによって、電子プローブの照射位置がドリフトしてしまう場合がある。このように、時間とともに電子プローブと試料の相対的な位置が変動してしまうと、走査像を高い位置精度で取得することができない。そのため、１０万倍以上の高い倍率で観察や分析が可能な荷電粒子線装置では、電子プローブの照射位置を補正する機能が必須となる。

【0004】

例えば、特許文献１には、電子線の走査位置を補正できる電子プローブマイクロアナライザーが開示されている。特許文献１では、補正の基準となる基準画像とＸ線像（元素マップ）とともに取得された二次電子像を比較し、２つの像の間でずれがある場合には、そのずれを直すように電子線の走査位置を補正している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１７－７６５５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

電子プローブの照射位置を補正する頻度は、一般的に、ユーザーが過去の経験などに基づいて設定する。しかしながら、分析を開始する前に試料のドリフトや光学系の安定性を正確に予見することはできないため、ユーザーが電子プローブの照射位置を補正する頻度を適切に設定することは困難である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る荷電粒子線装置の一態様は、
荷電粒子線でプローブを形成し、前記プローブで試料を走査して走査像を取得する荷電粒子線装置であって、
前記プローブで前記試料を走査するための光学系と、
前記プローブで前記試料を走査することによって前記試料で発生した信号を検出する検出器と、
前記光学系を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記プローブで前記試料を走査して得られた参照画像を取得し、前記参照画像と基準画像を比較してドリフト量を求め、前記ドリフト量に基づいて前記試料上における前記プローブの照射位置のずれを補正する補正処理と、
前記ドリフト量に基づいて前記補正処理を実行する頻度を設定する処理と、
を行い、
前記走査像は、前記プローブで前記試料の観察領域を複数回走査して取得され、
前記制御部は、
１画素あたりの前記プローブの滞在時間を設定し、
前記補正処理を、前記プローブで前記観察領域を走査した後、次に前記プローブで前記観察領域を走査する前に行う。

【0008】

このような荷電粒子線装置では、制御部がドリフト量に基づいて補正処理の頻度を設定するため、適切に補正処理の頻度を設定できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係るオージェ電子分光装置の構成を示す図。

【図2】電子プローブの走査を説明するための図。

【図3】第１実施形態に係るオージェ電子分光装置の制御部の処理の一例を示すフローチャート。

【図4】第２実施形態に係るオージェ電子分光装置の制御部の処理の一例を示すフローチャート。

【図5】第３実施形態に係るオージェ電子分光装置の制御部の処理の一例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

【0011】

１． 第１実施形態
１．１． オージェ電子分光装置
まず、第１実施形態に係るオージェ電子分光装置について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係るオージェ電子分光装置１００の構成を示す図である。

【0012】

オージェ電子分光装置１００は、オージェ電子分光法による測定を行う。オージェ電子分光法とは、電子線等により励起されて試料から放出されるオージェ電子のエネルギーを測定することによって、元素分析を行う手法である。

【0013】

オージェ電子分光装置１００は、図１に示すように、光学系２０と、試料ステージ３０と、インプットレンズ４０と、電子分光器５０と、オージェ電子検出器６０と、二次電子検出器７０と、制御部８０と、を含む。

【0014】

光学系２０は、電子線でプローブを形成し、当該プローブで試料Ｓを走査する電子光学系である。光学系２０は、電子源２１と、集束レンズ２２と、偏向器２４と、走査偏向器２５と、対物レンズ２６と、を含む。

【0015】

電子源２１は、電子線を放出する。電子源２１は、例えば、陰極から放出された電子を陰極と陽極との間に印加された加速電圧によって加速させ、電子線を放出する電子銃である。

【0016】

集束レンズ２２および対物レンズ２６は、電子源２１から放出された電子線を集束させて電子プローブを形成する。走査偏向器２５は、集束レンズ２２および対物レンズ２６によって集束された電子線を二次元的に偏向させる。走査偏向器２５で電子線を二次元的に偏向させることによって、電子プローブで試料Ｓを走査できる。偏向器２４は、集束された電子線を二次元的に偏向させる。偏向器２４は、例えば、走査像の視野を電磁的に移動させるイメージシフトに用いられる。

【0017】

試料ステージ３０は、試料Ｓを保持している。試料ステージ３０は、例えば試料Ｓを水平方向に移動させる水平方向移動機構、試料Ｓを高さ方向に移動させる高さ方向移動機構、および試料Ｓを傾斜させる傾斜機構を備えている。試料ステージ３０によって、試料Ｓ
を位置決めすることができる。

【0018】

インプットレンズ４０は、電子線が試料Ｓに照射されることによって試料Ｓから放出されたオージェ電子を取り込んで、電子分光器５０に導く。例えば、インプットレンズ４０で電子を減速させることによってエネルギー分解能を可変にできる。

【0019】

電子分光器５０は、オージェ電子を分光する。電子分光器５０は、例えば、静電半球型アナライザーである。電子分光器５０は、内半球電極と、外半球電極と、を有している。電子分光器５０では、内半球電極と外半球電極との間に電圧を印加することで、印加した電圧に応じたエネルギー範囲のオージェ電子を取り出すことができる。オージェ電子検出器６０は、電子分光器５０で分光されたオージェ電子を検出する。

【0020】

オージェ電子検出器６０で検出されたオージェ電子をエネルギーごとに計数することによってオージェスペクトルを得ることができる。また、電子プローブで試料Ｓを走査し、試料Ｓ上の各点でのオージェ電子の量を測定することによって、オージェ像を得ることができる。

【0021】

二次電子検出器７０は、電子線が試料Ｓに照射されることによって試料Ｓから放出された二次電子を検出する。電子プローブで試料Ｓを走査し、試料Ｓ上の各点での二次電子の量を測定することによって、二次電子像を得ることができる。

【0022】

なお、図示はしないが、オージェ電子分光装置１００は、電子線が試料Ｓに照射されることによって試料Ｓから放出された反射電子を検出する反射電子検出器を備えていてもよい。電子プローブで試料Ｓを走査して、試料Ｓ上の各点での反射電子の量を測定することによって、反射電子像を得ることができる。

【0023】

制御部８０は、オージェ電子分光装置１００の光学系２０を制御する。制御部８０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプロセッサと、記憶装置（ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）など）と、を含む。制御部８０では、プロセッサで記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、各種計算処理、各種制御処理を行う。

【0024】

図２は、オージェ電子分光装置１００における電子プローブの走査を説明するための図である。

【0025】

オージェ電子分光装置１００では、電子源２１から放出された電子を集束レンズ２２および対物レンズ２６で集束して電子プローブを形成し、走査偏向器２５で電子線を偏向させることによって電子プローブで試料Ｓを走査する。電子プローブで試料Ｓを走査し、試料Ｓ上の各点から放出されたオージェ電子を電子分光器５０で分光し、オージェ電子検出器６０で検出することによってオージェ像を取得できる。また、試料Ｓ上の各点から放出された二次電子を二次電子検出器７０で検出することによって二次電子像を取得できる。

【0026】

オージェ電子分光装置１００では、図２に示すように、試料Ｓの観察領域Ｓ２をラスター走査する。例えば、電子プローブの走査は、図２に示すように、Ｘ軸に沿って走査線Ｌを引き、走査線Ｌを引く位置をＹ軸に沿って移動させることを繰り返すことで行われる。例えば、２５６×２５６ピクセルの走査像を得るためには、２５６ラインの走査線Ｌを引く。オージェ電子分光装置１００では、例えば、観察領域Ｓ２を複数回走査し、各画素における信号の強度を積算して、走査像を取得する。

【0027】

１．２． 動作
次に、オージェ電子分光装置１００の動作について説明する。図３は、第１実施形態に係るオージェ電子分光装置１００の制御部８０の処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、オージェ電子分光装置１００がオージェ像を取得するときの動作について説明する。

【0028】

オージェ電子分光装置１００では、制御部８０は、プローブで試料Ｓを走査して得られた参照画像を取得し、参照画像と基準画像を比較してドリフト量Ｄを求め、当該ドリフト量Ｄに基づいて試料Ｓ上におけるプローブの照射位置のずれを補正する補正処理と、ドリフト量に基づいて補正処理を実行する頻度を設定する処理Ｓ１１６と、を行う。補正処理は、図３に示すように、参照画像を取得する処理Ｓ１１２、ドリフト量Ｄを求める処理Ｓ１１４、およびプローブの照射位置を補正する処理Ｓ１１８を含む。

【0029】

制御部８０がオージェ像を取得する処理を実行する前に、ユーザーがオージェ像を取得するための光学系２０の条件（加速電圧やプローブ電流）および電子分光器５０の条件を設定する。ユーザーは制御部８０の設定部（ユーザーインターフェイス等）を操作して、これらの条件を設定する。設定部におけるこれらの条件の設定が制御部８０の処理に反映される。

【0030】

また、ユーザーが試料Ｓ上の観察領域Ｓ２を決定する。ユーザーは、例えば、オージェ電子分光装置１００において試料Ｓの二次電子像を取得して試料Ｓを観察し、観察領域Ｓ２を決定する。

【0031】

ユーザーは、光学系２０の条件、電子分光器５０の条件、および観察領域Ｓ２を決定した後、オージェ電子分光装置１００に対して、オージェ像の取得を開始する指示を行う。

【0032】

制御部８０は、ユーザーがオージェ像の取得開始の指示を行ったか否かを判定する（Ｓ１００）。制御部８０は、開始ボタンに対する押下操作が行われた場合や、入力機器から開始指示が入力された場合に、ユーザーが開始指示を行ったと判定する。

【0033】

制御部８０は、ユーザーが開始指示を行ったと判定した場合（Ｓ１００のＹｅｓ）、基準画像を取得する（Ｓ１０２）。

【0034】

基準画像は、ドリフト量Ｄを求める処理において基準となる画像である。制御部８０は、試料Ｓ上の観察領域Ｓ２で撮影された二次電子像を取得し、基準画像とする。基準画像は、あらかじめ撮影された観察領域Ｓ２の像であってもよい。なお、基準画像は、反射電子像であってもよいし、オージェ像であってもよい。

【0035】

次に、制御部８０は、補正処理を実行する頻度の初期値Ａ_０およびドリフト量Ｄの閾値Ｔを設定する（Ｓ１０４）。

【0036】

初期値Ａ_０は、プローブの走査を開始してから補正処理を実行するまでの走査線の数として設定される。すなわち、補正処理は、初期値Ａ_０として設定された数だけ走査線が引かれたタイミングで行われる。

【0037】

閾値Ｔは、許容されるドリフト量Ｄである。初期値Ａ_０および閾値Ｔは、例えば、あらかじめ設定された任意の値である。なお、初期値Ａ_０および閾値Ｔをユーザーが設定してもよい。

【0038】

次に、制御部８０は、オージェ像を取得するためのプローブの走査を開始する（Ｓ１０６）。制御部８０は、光学系２０にプローブの走査を開始させる。

【0039】

プローブの走査が開始されると、制御部８０は、試料Ｓ上に引かれる走査線の数のカウントを開始し（Ｓ１０７）、走査線が設定された数Ａ（Ａ＝Ａ_０）だけ引かれたか否かを判定する（Ｓ１０８）。

【0040】

例えば、設定された初期値Ａ_０が６４ラインである場合、制御部８０は、プローブの走査を開始してから６４ライン目の走査線が引かれたときに、走査線が設定された数Ａだけ引かれたと判定する。

【0041】

制御部８０は、走査線が設定された数Ａだけ引かれたと判定した場合（Ｓ１０８のＹｅｓ）、プローブの走査を停止する（Ｓ１１０）。すなわち、制御部８０は、光学系２０にプローブの走査を停止させる。これにより、オージェ像を取得するためのプローブの走査は中断される。

【0042】

次に、制御部８０は、補正処理を開始する。制御部８０は、まず、参照画像を取得する（Ｓ１１２）。制御部８０は、光学系２０に参照画像（二次電子像）を取得するためのプローブの走査を実行させ、二次電子検出器７０から参照画像のデータを取得する。

【0043】

制御部８０は、処理Ｓ１０２で取得した基準画像と処理Ｓ１１２で取得した参照画像を比較し、ドリフト量Ｄを求める（Ｓ１１４）。制御部８０は、例えば、パターンマッチングにより基準画像と参照画像のずれの大きさとずれの方向を求める。このずれの大きさとずれの方向からドリフト量Ｄとドリフトの方向を求める。また、例えば、基準画像と参照画像をそれぞれフーリエ変換し、基準画像のフーリエ変換した結果と、参照画像をフーリエ変換した結果の相関関数を求めて、ドリフト量Ｄとドリフトの方向を求めてもよい。

【0044】

基準画像と参照画像のずれは、時間とともに電子線と試料の相対的な位置が変動すること（ドリフト）で生じる。基準画像と参照画像のずれは、例えば、温度変化や帯電などによる試料Ｓのドリフトや、光学系２０の温度変化などによるプローブの照射位置のドリフトによって生じる。すなわち、ドリフト量Ｄは、光学系２０と試料Ｓとの相対的な位置の変動量である。

【0045】

制御部８０は、ドリフト量Ｄに基づいて、試料Ｓ上のプローブの照射位置のずれを補正する（Ｓ１１８）。制御部８０は、ドリフト量Ｄおよびドリフトの方向に基づいて、ドリフトがキャンセルされるように光学系２０を動作させる。例えば、照射位置の補正は、偏向器２４によって電子線を偏向させることによって、プローブの照射位置を、ドリフト方向とは反対方向に、ドリフト量Ｄだけ移動させることで行われる。制御部８０は、プローブの照射位置のずれを補正した後、補正処理を終了する。

【0046】

ここで、制御部８０は、処理Ｓ１１８が行われる前に、処理Ｓ１１４で求めたドリフト量Ｄに基づいて、補正処理を実行する頻度を設定する（Ｓ１１６）。

【0047】

具体的には、制御部８０は、補正処理が終了した後、次の補正処理が行われるまでの間に引かれる走査線の数Ａを設定する。

【0048】

制御部８０は、ドリフト量Ｄが大きいほど補正処理を実行する頻度を多く設定し、ドリフト量Ｄが小さいほど補正処理を実行する頻度を少なく設定する。すなわち、制御部８０は、ドリフト量Ｄが大きいほど走査線の数Ａを少なく設定し、ドリフト量Ｄが小さいほど走査線の数Ａを多く設定する。頻度は、例えば、ｉ（ｉは自然数）回目の補正処理を行ってからｉ＋１回目の補正処理を行うまでの間隔として設定される。

【0049】

例えば、ｉ回目の頻度を設定する処理における走査線の数Ａ_ｉは、次式を用いて求めることができる。

【0050】

Ａ_ｉ＝Ａ_０（ｉ＝１）
Ａ_ｉ＝Ａ_ｉ－１×Ｔ／Ｄ（ｉ≧２）
ただし、Ａ_ｉ－１は、ｉ－１回目の設定処理Ｓ１１６で設定された走査線の数Ａである。

【0051】

例えば、走査線の数Ａが６４ラインに設定されると、制御部８０は、補正処理を実行した後、６４ラインだけ走査を行ったタイミングで、次の補正処理を実行する。２５６×２５６ピクセルの画像を得るためには、２５６ラインの走査線を引くため、走査線の数Ａが６４ラインに設定された場合、観察領域Ｓ２を１回走査する間に、４回の補正が実行される。

【0052】

閾値Ｔは、ドリフト量Ｄの許容値を示す。例えば、オージェ像が、観察倍率１０万倍、２５６×２５６ピクセルの画像であった場合に、画像サイズを１２０ｍｍ×１２０ｍｍとすると、１ピクセルの大きさは、１２０ｍｍ÷１０^５倍÷２５６ｐｉｘｅｌ＝４．７×１０^－６ｍｍ／ｐｉｘｅｌとなり、約５ｎｍ／ｐｉｘｅｌとなる。したがって、閾値Ｔが１０ｎｍに設定された場合、２５６×２５６ピクセルの画像を取得する間に、２ピクセル以上のドリフトを許容しない設定となる。

【0053】

例えば、前回設定された走査線の数Ａが６４ライン、ドリフト量Ｄが２０ｎｍ、閾値Ｔが１０ｎｍの場合、走査線の数Ａは、Ａ_ｉ＝Ａ_ｉ－１×Ｔ／Ｄ＝６４×１０／２０＝３２となり、走査線の数Ａは３２ラインに設定される。

【0054】

また、例えば、前回設定された走査線の数Ａが６４ライン、ドリフト量Ｄが５ｎｍ、閾値Ｔが１０ｎｍの場合、走査線の数Ａは、Ａ_ｉ＝Ａ_ｉ－１×Ｔ／Ｄ＝６４×１０／５＝１２８となり、走査線の数Ａは１２８ラインに設定される。

【0055】

なお、上記では、処理Ｓ１１６の後に、処理Ｓ１１８を行う場合について説明したが、処理Ｓ１１６と処理Ｓ１１８が並行して行われてもよいし、処理Ｓ１１８の後に処理Ｓ１１６が行われてもよい。

【0056】

補正処理が終了した後、制御部８０は、オージェ像を取得するためのプローブの走査を再開する（Ｓ１２０）。制御部８０は、走査偏向器２５に、プローブの走査を開始させる。例えば、処理Ｓ１１０において、プローブの走査が６４ライン目で停止された場合、６５ライン目からプローブの走査を再開する。

【0057】

制御部８０は、プローブの走査が再開されると、試料Ｓ上に引かれる走査線の数のカウントを開始する（Ｓ１２１）。

【0058】

制御部８０は、オージェ像の取得を終了するか否かを判定する（Ｓ１２２）。制御部８０は、例えば、あらかじめ設定された積算回数だけ観察領域Ｓ２をプローブで走査した場合に、オージェ像の取得を終了すると判定する。例えば、積算回数が１０回に設定されている場合、制御部８０は、観察領域Ｓ２が１０回走査されたときに、オージェ像の取得を終了すると判定する。

【0059】

制御部８０は、オージェ像の取得を終了しないと判定した場合（Ｓ１２２のＮｏ）、処理Ｓ１０８に戻って、走査線が設定された数Ａだけ引かれたか否かを判定する（Ｓ１０８）。このとき、処理Ｓ１１６において走査線の数Ａが３２ラインに設定された場合、制御
部８０は、プローブの走査を再開してから３２ライン目の走査線が引かれたときに、走査線が設定された数だけ引かれたと判定する。また、例えば、処理Ｓ１１６において走査線の数Ａが１２８ラインに設定された場合、制御部８０は、プローブの走査を再開してから１２８ライン目の走査線が引かれたときに、走査線が設定された数だけ引かれたと判定する。

【0060】

制御部８０は、走査線が設定された数Ａだけ引かれたと判定した場合（Ｓ１０８のＹｅｓ）、プローブの走査を停止し（Ｓ１１０）、補正処理を開始する。制御部８０は、参照画像を取得し（Ｓ１１２）、基準画像と参照画像を比較し、ドリフト量Ｄを求める（Ｓ１１４）。制御部８０は、ドリフト量Ｄに基づいて走査線の数Ａを設定し（Ｓ１１６）、ドリフト量Ｄに基づいて試料Ｓ上のプローブの照射位置のずれを補正する（Ｓ１１８）。補正処理を終了した後、制御部８０は、プローブの走査を再開し（Ｓ１２０）、走査線の数のカウントを開始する（Ｓ１２１）。そして、制御部８０は、オージェ像の取得を終了するか否かを判定する（Ｓ１２２）。

【0061】

このように、制御部８０は、オージェ像の取得を終了すると判定されるまで、処理Ｓ１０８、処理Ｓ１１０、処理Ｓ１１２、処理Ｓ１１４、処理Ｓ１１６、処理Ｓ１１８、処理Ｓ１２０、処理Ｓ１２１、処理Ｓ１２２を繰り返す。このように、制御部８０は、オージェ像を取得している間、補正処理の頻度の設定、および補正処理を繰り返す。

【0062】

制御部８０は、オージェ像の取得を終了すると判定した場合（Ｓ１２２のＹｅｓ）、処理を終了する。これにより、観察領域Ｓ２のオージェ像を取得できる。

【0063】

１．３． 効果
オージェ電子分光装置１００では、制御部８０は、ドリフト量Ｄに基づいて補正処理を実行する頻度を設定する。このように、オージェ電子分光装置１００では、ドリフト量Ｄに基づいて補正処理の頻度が設定されるため、適切に補正処理の頻度を設定できる。

【0064】

また、オージェ電子分光装置１００では、制御部８０は、補正処理の頻度を設定する処理Ｓ１１６および補正処理（処理Ｓ１１２、処理Ｓ１１４、処理Ｓ１１８）を繰り返し行う。そのため、オージェ電子分光装置１００では、オージェ像を取得するための分析の途中に頻度を変更できるため、例えば、分析の途中でドリフト量Ｄが大きく変動した場合であっても、適切な頻度で補正処理を実行できる。

【0065】

ここで、測定を開始する前に試料のドリフトや光学系の安定性などを正確に予見することはできない。そのため、測定の前にあらかじめ、補正処理の頻度を設定することは困難である。例えば、ドリフト量Ｄに対してプローブの照射位置を補正する頻度が少ないと、基準画像と参照画像との間のすれが大きくなり、２つの像の間のずれを求めることができなくなってしまう場合がある。また、ドリフト量Ｄに対してプローブの照射位置を補正する頻度が多いと、測定に時間がかかってしまう。

【0066】

オージェ電子分光装置１００では、上述したように、制御部８０が補正処理の頻度を設定する処理Ｓ１１６を行うため、上記のような問題が生じない。

【0067】

オージェ電子分光装置１００では、制御部８０は、補正処理が終了した後、次の補正処理が行われるまでに引かれる走査線の数Ａを設定する。そのため、オージェ電子分光装置１００では、適切に補正処理の頻度を設定できる。

【0068】

２． 第２実施形態
２．１． オージェ電子分光装置
次に、第２実施形態に係るオージェ電子分光装置について説明する。第２実施形態に係るオージェ電子分光装置の構成は、図１に示すオージェ電子分光装置１００の構成と同様であり、その説明を省略する。

【0069】

２．２． 動作
次に、第２実施形態に係るオージェ電子分光装置１００の動作について説明する。以下では、上述した第１実施形態に係るオージェ電子分光装置１００の動作の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

【0070】

上述した第１実施形態では、制御部８０は、頻度として、補正処理が終了した後、次の補正処理が行われるまでに引かれる走査線の数Ａを設定した。これに対して、第２実施形態では、制御部８０は、頻度として、補正処理が終了した後、次の補正処理が行われるまでの時間を設定する。

【0071】

図４は、第２実施形態に係るオージェ電子分光装置１００の制御部８０の処理の一例を示すフローチャートである。

【0072】

制御部８０は、ユーザーがオージェ像の取得開始の指示を行ったか否かを判定する（Ｓ２００）。制御部８０は、開始指示を行ったと判定した場合（Ｓ２００のＹｅｓ）、基準画像を取得する（Ｓ２０２）。

【0073】

次に、制御部８０は、補正処理を行う頻度の初期値Ｂ_０およびドリフト量の閾値Ｔを設定する（Ｓ２０４）。初期値Ｂ_０および閾値Ｔは、例えば、あらかじめ設定された任意の値である。なお、初期値Ｂ_０および閾値Ｔをユーザーが設定してもよい。

【0074】

初期値Ｂ_０は、プローブの走査を開始した後、１回目の補正処理が行われるまでの時間として設定される。すなわち、補正処理は、プローブの走査が開始されてから初期値Ｂ_０だけ時間が経過したタイミングで行われる。閾値Ｔは、図３に示す処理Ｓ１０４と同様に設定される。

【0075】

次に、制御部８０は、オージェ像を取得するためのプローブの走査を開始する（Ｓ２０６）。プローブの走査が開始されると、制御部８０は、時間の計測を開始し（Ｓ２０７）、設定時間Ｂ（Ｂ＝Ｂ_０）経過したか否かを判定する（Ｓ２０８）。

【0076】

例えば、初期値Ｂ_０が３０秒である場合、制御部８０は、プローブの走査を開始してから３０秒経過したときに、設定時間Ｂ経過したと判定する。

【0077】

制御部８０は、設定時間Ｂ経過したと判定した場合（Ｓ２０８のＹｅｓ）、プローブの走査を停止する（Ｓ２１０）。

【0078】

次に、制御部８０は、補正処理を開始する。制御部８０は、まず、参照画像を取得し（Ｓ２１２）、基準画像と参照画像を比較してドリフト量Ｄを求める（Ｓ２１４）。制御部８０は、ドリフト量Ｄに基づいて、試料Ｓ上のプローブの照射位置のずれを補正する（Ｓ２１８）。これにより、補正処理を行うことができる。

【0079】

制御部８０は、処理Ｓ２１８が行われる前に、処理Ｓ２１４で求めたドリフト量Ｄに基づいて補正処理を実行する頻度を設定する（Ｓ２１６）。

【0080】

具体的には、制御部８０は、補正処理が終了した後、次の補正処理が行われるまでの時間Ｂを設定する。

【0081】

制御部８０は、ドリフト量Ｄが大きいほど補正処理を実行する頻度を多く設定し、ドリフト量Ｄが小さいほど補正処理を実行する頻度を少なく設定する。すなわち、制御部８０は、ドリフト量Ｄが大きいほど時間Ｂを短く設定し、ドリフト量Ｄが小さいほど時間Ｂを長く設定する。

【0082】

例えば、ｉ回目の頻度を設定する処理における時間Ｂ_ｉは、次式を用いて求めることができる。

【0083】

Ｂ_ｉ＝Ｂ_０（ｉ＝１）
Ｂ_ｉ＝Ｂ_ｉ－１×Ｔ／Ｄ（ｉ≧２）
ただし、Ｂ_ｉ－１は、ｉ－１回目の設定処理Ｓ２１６で設定された時間Ｂである。

【0084】

例えば、前回設定された時間Ｂが３０秒、ドリフト量Ｄが２０ｎｍ、閾値Ｔが１０ｎｍの場合、時間Ｂは、Ｂ_ｉ＝Ｂ_ｉ－１×Ｔ／Ｄ＝３０×１０／２０＝１５となり、時間Ｂは１５秒に設定される。

【0085】

また、例えば、前回設定された時間Ｂが３０秒、ドリフト量Ｄが５ｎｍ、閾値Ｔが１０ｎｍの場合、時間Ｂは、Ｂ_ｉ＝Ｂ_ｉ－１×Ｔ／Ｄ＝３０×１０／５＝６０となり、時間Ｂは６０秒に設定される。

【0086】

なお、上記では、処理Ｓ２１６の後に、処理Ｓ２１８を行う場合について説明したが、処理Ｓ２１６と処理Ｓ２１８が並行して行われてもよいし、処理Ｓ２１８の後に処理Ｓ２１６が行われてもよい。

【0087】

補正処理が終了した後、制御部８０は、オージェ像を取得するためのプローブの走査を再開し（Ｓ２２０）、時間の計測を開始する（Ｓ２２１）。次に、制御部８０は、オージェ像の取得を終了するか否かを判定する（Ｓ２２２）。

【0088】

制御部８０は、オージェ像の取得を終了しないと判定した場合（Ｓ２２２のＮｏ）、処理Ｓ２０８に戻って、設定時間Ｂ経過したか否かを判定する（Ｓ２０８）。このとき、処理Ｓ２１６において設定時間Ｂが１５秒に設定された場合、制御部８０は、プローブの走査を再開してから１５秒後に、時間Ｂ経過したと判定する。また、例えば、処理Ｓ２１６において時間Ｂが６０秒に設定された場合、制御部８０は、プローブの走査を再開してから６０秒後に、時間Ｂ経過したと判定する。

【0089】

制御部８０は、時間Ｂ経過したと判定した場合（Ｓ２０８のＹｅｓ）、プローブの走査を停止し（Ｓ２１０）、補正処理を開始する。制御部８０は、参照画像を取得し（Ｓ２１２）、基準画像と参照画像を比較し、ドリフト量Ｄを求める（Ｓ２１４）。制御部８０は、ドリフト量Ｄに基づいて設定時間Ｂを設定し（Ｓ２１６）、ドリフト量Ｄに基づいて試料Ｓ上のプローブの照射位置のずれを補正する（Ｓ２１８）。補正処理を終了した後、制御部８０は、プローブの走査を再開し（Ｓ２２０）、時間Ｂの計測を開始する（Ｓ２２１）。そして、制御部８０は、オージェ像の取得を終了するか否かを判定する（Ｓ２２２）。

【0090】

このように、制御部８０は、オージェ像の取得を終了すると判定されるまで、処理Ｓ２０８、処理Ｓ２１０、処理Ｓ２１２、処理Ｓ２１４、処理Ｓ２１６、処理Ｓ２１８、処理Ｓ２２０、処理Ｓ２２１、処理Ｓ２２２を繰り返す。

【0091】

制御部８０は、オージェ像の取得を終了すると判定した場合（Ｓ２２２のＹｅｓ）、処
理を終了する。これにより、観察領域Ｓ２のオージェ像を取得できる。

【0092】

２．３． 効果
第２実施形態に係るオージェ電子分光装置１００では、制御部８０は、補正処理が終了した後、次の補正処理が行われるまでの時間Ｂを設定する。そのため、第２実施形態に係るオージェ電子分光装置１００では、適切に補正処理の頻度を設定できる。

【0093】

第２実施形態に係るオージェ電子分光装置１００では、上述した第１実施形態に係るオージェ電子分光装置１００と同様の作用効果を奏することができる。

【0094】

３． 第３実施形態
３．１． オージェ電子分光装置
次に、第３実施形態に係るオージェ電子分光装置について説明する。第３実施形態に係るオージェ電子分光装置の構成は、図１に示すオージェ電子分光装置１００の構成と同様であり、その説明を省略する。

【0095】

３．２． 動作
次に、第３実施形態に係るオージェ電子分光装置１００の動作について説明する。以下では、上述した第１実施形態に係るオージェ電子分光装置１００の動作の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

【0096】

上述した第１実施形態では、制御部８０は、頻度として、補正処理が終了した後、次の補正処理が行われるまでに引かれる走査線の数Ａを設定した。これに対して、第３実施形態では、制御部８０は、１画素あたりのプローブの滞在時間Ｃを設定し、補正処理を、プローブで観察領域Ｓ２を走査した後、次にプローブで観察領域Ｓ２を走査する前に行う。例えば、制御部８０は、観察領域Ｓ２の全体を走査するごとに補正処理を行い、滞在時間Ｃを変更することで、補正処理の頻度を変更する。

【0097】

図５は、第３実施形態に係るオージェ電子分光装置１００の制御部８０の処理の一例を示すフローチャートである。

【0098】

制御部８０は、ユーザーがオージェ像の取得開始の指示を行ったか否かを判定する（Ｓ３００）。制御部８０は、開始指示を行ったと判定した場合（Ｓ３００のＹｅｓ）、基準画像を取得する（Ｓ３０２）。

【0099】

次に、制御部８０は、補正処理を行う頻度の初期値Ｃ_０およびドリフト量の閾値Ｔを設定する（Ｓ３０４）。初期値Ｃ_０および閾値Ｔは、例えば、あらかじめ設定された任意の値である。なお、初期値Ｃ_０および閾値Ｔをユーザーが設定してもよい。

【0100】

初期値Ｃ_０は、１画素あたりのプローブの滞在時間Ｃとして設定される。ここで、第３実施形態では、補正処理は、観察領域Ｓ２を１回走査するごとに行われ、補正処理の頻度がプローブの滞在時間Ｃとして設定される。プローブの滞在時間Ｃを変更することで、走査速度が変更され、観察領域Ｓ２を走査する走査時間を変更できる。したがって、プローブの滞在時間Ｃを設定することで、補正処理の頻度を設定できる。閾値Ｔは、図３に示す処理Ｓ１０４と同様に設定される。

【0101】

次に、制御部８０は、オージェ像を取得するためのプローブの走査を開始する（Ｓ３０６）。制御部８０は、走査偏向器２５に、１画素あたりの滞在時間が、設定された初期値Ｃ_０となるようにプローブで観察領域Ｓ２を走査させる。これにより、観察領域Ｓ２の走査が開始される。

【0102】

制御部８０は、観察領域Ｓ２の全体が走査されたか否かを判定する（Ｓ３０８）。制御部８０は、観察領域Ｓ２の全体が走査されたと判定した場合（Ｓ３０８のＹｅｓ）、プローブの走査を停止する（Ｓ３１０）。

【0103】

例えば、オージェ像が２５６×２５６ピクセルの画像であり、初期値Ｃ_０が２５６^－２秒の場合、観察領域Ｓ２の走査時間は、２５６×２５６×２５６^－２＝１［秒］となる。

【0104】

次に、制御部８０は、補正処理を開始する。制御部８０は、まず、参照画像を取得し（Ｓ３１２）、基準画像と参照画像を比較してドリフト量Ｄを求める（Ｓ３１４）。制御部８０は、ドリフト量Ｄに基づいて、試料Ｓ上のプローブの照射位置のずれを補正する（Ｓ３１８）。これにより、補正処理を行うことができる。

【0105】

制御部８０は、処理Ｓ３１８が行われる前に、処理Ｓ３１４で求めたドリフト量Ｄに基づいて、補正処理を実行する頻度を設定する（Ｓ３１６）。

【0106】

具体的には、制御部８０は、１画素あたりのプローブの滞在時間Ｃを設定する。

【0107】

制御部８０は、ドリフト量Ｄが大きいほど補正処理を実行する頻度を多く設定し、ドリフト量Ｄが小さいほど補正処理を実行する頻度を少なく設定する。すなわち、制御部８０は、ドリフト量Ｄが大きいほど滞在時間Ｃを短く設定し、ドリフト量Ｄが小さいほど滞在時間Ｃを長く設定する。

【0108】

例えば、ｉ回目の頻度を設定する処理における滞在時間Ｃ_ｉは、次式を用いて求めることができる。

【0109】

Ｃ_ｉ＝Ｃ_０（ｉ＝１）
Ｃ_ｉ＝Ｃ_ｉ－１×Ｔ／Ｄ（ｉ≧２）
ただし、Ｃ_ｉ－１は、ｉ－１回目の設定処理Ｓ３１６で設定された滞在時間Ｃである。

【0110】

例えば、前回設定された滞在時間Ｃが２５６^－２秒、ドリフト量Ｄが２０ｎｍ、閾値Ｔが１０ｎｍの場合、滞在時間Ｃは、Ｃ_ｉ＝Ｃ_ｉ－１×Ｔ／Ｄ＝２５６^－２×１０／２０に設定され、観察領域Ｓ２の走査時間は、２５６×２５６×Ｃ_ｉ＝０．５［秒］となる。すなわち、補正処理は、０．５秒後に行われる。

【0111】

また、例えば、前回設定された滞在時間Ｃが２５６^－２秒、ドリフト量Ｄが５ｎｍ、閾値Ｔが１０ｎｍの場合、滞在時間Ｃは、Ｃ_ｉ＝Ｃ_ｉ－１×Ｔ／Ｄ＝２５６^－２×１０／５に設定され、観察領域Ｓ２の走査時間は、２５６×２５６×Ｃ_ｉ＝２［秒］となる。すなわち、補正処理は、２秒後に行われる。

【0112】

なお、上記では、処理Ｓ３１６の後に、処理Ｓ３１８を行う場合について説明したが、処理Ｓ３１６と処理Ｓ３１８が並行して行われてもよいし、処理Ｓ３１８の後に処理Ｓ３１６が行われてもよい。

【0113】

次に、制御部８０は、オージェ像を取得するためのプローブの走査を再開する（Ｓ３２０）。制御部８０は、光学系２０にオージェ像を取得するためのプローブの走査を開始させる。制御部８０は、走査偏向器２５に、１画素あたりの滞在時間が、設定された滞在時間Ｃとなるように電子線を偏向させる。

【0114】

次に、制御部８０は、オージェ像の取得を終了するか否かを判定する（Ｓ３２２）。

【0115】

制御部８０は、オージェ像の取得を終了しないと判定した場合（Ｓ３２２のＮｏ）、処理Ｓ３０８に戻って、観察領域Ｓ２の全体が走査されたか否かを判定する（Ｓ３０８）。制御部８０は、観察領域Ｓ２の全体が走査されたと判定した場合（Ｓ３０８のＹｅｓ）、プローブの走査を停止し（Ｓ３１０）、補正処理を開始する。制御部８０は、参照画像を取得し（Ｓ３１２）、基準画像と参照画像を比較してドリフト量Ｄを求める（Ｓ３１４）。制御部８０は、ドリフト量Ｄに基づいて滞在時間Ｃを設定し（Ｓ３１６）、ドリフト量Ｄに基づいて試料Ｓ上のプローブの照射位置のずれを補正する（Ｓ３１８）。

【0116】

補正処理を終了した後、制御部８０は、プローブの走査を再開し（Ｓ３２０）、オージェ像の取得を終了するか否かを判定する（Ｓ３２２）。

【0117】

このように、制御部８０は、オージェ像の取得を終了すると判定されるまで、処理Ｓ３０８、処理Ｓ３１０、処理Ｓ３１２、処理Ｓ３１４、処理Ｓ３１６、処理Ｓ３１８、処理Ｓ３２０、処理Ｓ３２２を繰り返す。

【0118】

制御部８０は、オージェ像の取得を終了すると判定した場合（Ｓ３２２のＹｅｓ）、処理を終了する。これにより、観察領域Ｓ２のオージェ像を取得できる。

【0119】

３．３． 効果
第３実施形態に係るオージェ電子分光装置１００では、走査像は、プローブで観察領域Ｓ２を複数回走査して取得され、制御部８０は、１画素あたりのプローブの滞在時間Ｃを設定し、補正処理をプローブで観察領域Ｓ２を走査した後、次にプローブで観察領域Ｓ２を走査する前に行う。このように第３実施形態に係るオージェ電子分光装置１００では、ドリフト量Ｄに応じて滞在時間Ｃを設定するため、適切な走査速度で走査像を取得できる。

【0120】

また、第３実施形態に係るオージェ電子分光装置１００では、補正処理をプローブで観察領域Ｓ２を走査した後、次にプローブで観察領域Ｓ２を走査する前に行われる。すなわち、観察領域Ｓ２を走査している途中に、プローブの走査が中断しない。そのため、より良好な観察領域Ｓ２の走査像を得ることができる。

【0121】

例えば、観察領域Ｓ２を走査している途中でプローブの走査を中断した場合、プローブの走査の中断の前後で位置ずれが生じてしまい、良好な走査像が得られない場合がある。

【0122】

第３実施形態に係るオージェ電子分光装置１００では、上述した第１実施形態に係るオージェ電子分光装置１００と同様の作用効果を奏することができる。

【0123】

３．４． 変形例
３．４．１． 第１変形例
上述した第３実施形態では、オージェ像を取得するためのプローブの走査を停止した後、制御部８０は、光学系２０に観察領域Ｓ２をプローブで走査させて、参照画像（二次電子像）を取得した。これに対して、制御部８０は、参照画像を、オージェ像と同時に取得してもよい。

【0124】

オージェ電子分光装置１００では、図１に示すように、オージェ電子を検出するためのオージェ電子検出器６０と二次電子検出器７０の両方を備えているため、オージェ電子と二次電子を同時に検出できる。したがって、オージェ像を取得するためのプローブの走査において、オージェ電子検出器６０でオージェ電子を検出し、二次電子検出器７０で二次電子を検出することによって、オージェ像と参照画像を同時に取得できる。

【0125】

３．４．２． 第２変形例
上述した第３実施形態では、図５に示すように、観察領域Ｓ２を１回走査するごとに頻度を設定する処理および補正処理を行ったが、例えば、頻度を設定する処理および補正処理を、観察領域Ｓ２をＮ回（Ｎは２以上の整数）走査するごとに行ってもよい。例えば、Ｎ＝３の場合、観察領域Ｓ２を３回走査した後、４回目の走査を行う前に、頻度を設定する処理および補正処理を行う。

【0126】

４． その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

【0127】

例えば、上述した第１～第３実施形態では、本発明に係る荷電粒子線装置が、オージェ電子分光装置の場合について説明したが、本発明に係る荷電粒子線装置は、電子線やイオンビームなどの荷電粒子線でプローブを形成し、当該プローブで試料を走査して走査像を取得する装置であればよい。また、プローブで試料を走査して試料で発生した信号は、二次電子や、反射電子、オージェ電子などの電子、特性Ｘ線などのＸ線、カソードルミネッセンスなどの光であってもよい。

【0128】

本発明に係る荷電粒子線装置は、例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ）であってもよい。

【0129】

また、例えば、上述した第１～第３実施形態では、オージェ像を取得する場合について説明したが、本発明に係る荷電粒子線装置は、オージェ像以外の様々な走査像を取得してもよい。例えば、本発明に係る荷電粒子線装置は、ＥＤＳ（energy dispersive X-ray spectroscopy）で元素マップを取得してもよいし、ＷＤＳ（wavelength-dispersive X-ray spectroscopy）で元素マップを取得してもよいし、ＥＥＬＳ（electron energy-loss spectroscopy）で元素マップを取得してもよい。

【0130】

また、例えば、上述した第１～第３実施形態では、基準画像および参照画像として二次電子像を用いる場合について説明したが、基準画像および参照画像は、二次電子像に限定されず、反射電子像や、オージェ像、ＥＤＳによる元素マップ、ＥＥＬＳによる元素マップなどであってもよい。

【0131】

また、例えば、上述した第１～第３実施形態では、オージェ像を取得する際の、すなわち、面分析を行う際の、補正処理の頻度を設定する場合について説明したが、線分析や点分析を行う際の、補正処理の頻度を設定する場合にも適用可能である。

【0132】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

【符号の説明】

【0133】

２０…光学系、２１…電子源、２２…集束レンズ、２４…偏向器、２５…走査偏向器、２６…対物レンズ、３０…試料ステージ、４０…インプットレンズ、５０…電子分光器、６
０…オージェ電子検出器、７０…二次電子検出器、８０…制御部、１００…オージェ電子分光装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】