特許 7520781 荷電粒子ビーム走査モジュール、荷電粒子ビーム装置およびコンピュータ

(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】2024-07-12

(45)【発行日】2024-07-23

(54)【発明の名称】荷電粒子ビーム走査モジュール、荷電粒子ビーム装置およびコンピュータ

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/147 20060101AFI20240716BHJP

   H01J 37/22 20060101ALI20240716BHJP

   G01B 15/04 20060101ALI20240716BHJP

   H01J 37/28 20060101ALN20240716BHJP

【ＦＩ】

H01J37/147 B

H01J37/22 502B

H01J37/22 502H

G01B15/04 K

H01J37/28 B

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021126744

(22)【出願日】2021-08-02

(65)【公開番号】P2023021705

(43)【公開日】2023-02-14

【審査請求日】2024-02-01

(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】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】李 ウェン

(72)【発明者】

【氏名】村上 真一

(72)【発明者】

【氏名】高橋 弘之

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 誠

(72)【発明者】

【氏名】森 渉

【審査官】右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開平７－２２３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１４７３１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／００

Ｇ０１Ｂ １５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷電粒子ビーム走査モジュールであって、
荷電粒子ビームの走査用デジタル信号を出力する走査コントローラと、
前記走査用デジタル信号を走査用アナログ信号に変換して出力する、ＤＡＣ回路と、
前記走査用アナログ信号を評価用デジタル信号に変換する、ＡＤＣ回路と、
を備え、
前記ＤＡＣ回路が前記走査用デジタル信号をサンプリングするサンプリング周波数は第１周波数であり、
前記ＡＤＣ回路が前記走査用アナログ信号をサンプリングするサンプリング周波数は前記第１周波数よりも少ない第２周波数であり、
前記走査コントローラは、前記走査用デジタル信号および前記評価用デジタル信号を評価することで、前記ＤＡＣ回路の出力特性を決定する、
荷電粒子ビーム走査モジュール。

【請求項2】

請求項１に記載の荷電粒子ビーム走査モジュールであって、
前記走査用アナログ信号は、当該荷電粒子ビーム走査モジュールの内部又は外部に備えられる増幅回路で増幅された後に、前記荷電粒子ビームの偏向器に供給される、
荷電粒子ビーム走査モジュール。

【請求項3】

請求項１に記載の荷電粒子ビーム走査モジュールであって、
前記荷電粒子ビーム走査モジュールはサンプルアンドホールド回路を有し、
前記サンプルアンドホールド回路は、前記走査用アナログ信号及びホールド指示信号を、前記第２周波数で受信し、
前記サンプルアンドホールド回路は、前記ホールド指示信号で指定された時点の前記走査用アナログ信号を出力し続け、
前記ＡＤＣ回路が変換対象とする前記走査用アナログ信号は、前記サンプルアンドホールド回路が出力した信号である、
荷電粒子ビーム走査モジュール。

【請求項4】

請求項１に記載の荷電粒子ビーム走査モジュールであって、
前記走査コントローラは、前記第２周波数と異なる第３周波数で繰り返される前記走査用デジタル信号を生成する、
荷電粒子ビーム走査モジュール。

【請求項5】

請求項１に記載の荷電粒子ビーム走査モジュールであって、
前記走査コントローラは、前記出力特性に基づいて前記走査用アナログ信号を補正し、
前記走査コントローラは、前記ＤＡＣ回路の出力特性を決定するのと並行して、補正後の走査用アナログ信号を前記ＡＤＣ回路に出力させる、
荷電粒子ビーム走査モジュール。

【請求項6】

請求項１に記載の荷電粒子ビーム走査モジュールであって、
前記荷電粒子ビーム走査モジュールは、
荷電粒子ビームを試料に照射することに応じて発生する二次電子に関する情報を受信し、
前記二次電子に関する前記情報に基づいて試料画像を生成し、
前記試料画像に基づいて、前記試料に係る寸法を計測し、
前記出力特性に基づいて、前記寸法を補正する、
荷電粒子ビーム走査モジュール。

【請求項7】

請求項１に記載の荷電粒子ビーム走査モジュールであって、
前記出力特性は、互いに直交する第１方向および第２方向のそれぞれについて決定され、
前記荷電粒子ビーム走査モジュールは、
荷電粒子ビームを試料に照射することに応じて発生する二次電子に関する情報を受信し、
前記二次電子に関する前記情報に基づいて試料画像を生成し、
前記第１方向の前記出力特性および前記第２方向の前記出力特性に基づいて、前記試料画像を補正する、
荷電粒子ビーム走査モジュール。

【請求項8】

請求項５に記載の荷電粒子ビーム走査モジュールであって、
前記走査コントローラは、
第１出力特性に基づいて、前記走査用アナログ信号を補正するための補正値を決定し、
前記第１出力特性と、前記第１出力特性より後に決定された第２出力特性との差分を算出し、
前記差分が所定の閾値より大きい場合に、前記第２出力特性に基づいて、前記補正値を更新する、
荷電粒子ビーム走査モジュール。

【請求項9】

荷電粒子ビーム走査モジュールを備える荷電粒子ビーム装置であって、
前記荷電粒子ビーム走査モジュールは、
荷電粒子ビームの走査用デジタル信号を出力する走査コントローラと、
前記走査用デジタル信号を走査用アナログ信号に変換して出力する、ＤＡＣ回路と、
前記走査用アナログ信号を評価用デジタル信号に変換する、ＡＤＣ回路と、
を備え、
前記ＤＡＣ回路が前記走査用デジタル信号をサンプリングするサンプリング周波数は第１周波数であり、
前記ＡＤＣ回路が前記走査用アナログ信号をサンプリングするサンプリング周波数は前記第１周波数よりも少ない第２周波数であり、
前記走査コントローラは、前記走査用デジタル信号および前記評価用デジタル信号を評価することで、前記ＤＡＣ回路の出力特性を決定し、
前記荷電粒子ビーム装置は、さらに、
前記荷電粒子ビームを生成する荷電粒子源と、
前記荷電粒子ビームを試料に照射することに応じて発生する二次電子を検出する検出器と、
検出された前記二次電子に基づいて試料画像を生成する、試料画像生成装置と、
を備える、荷電粒子ビーム装置。

【請求項10】

請求項９に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
前記走査用アナログ信号は、当該荷電粒子ビーム走査モジュールの内部又は外部に備えられる増幅回路で増幅された後に、前記荷電粒子ビームの偏向器に供給される、
荷電粒子ビーム装置。

【請求項11】

請求項９に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
前記荷電粒子ビーム走査モジュールはサンプルアンドホールド回路を有し、
前記サンプルアンドホールド回路は、前記走査用アナログ信号及びホールド指示信号を、前記第２周波数で受信し、
前記サンプルアンドホールド回路は、前記ホールド指示信号で指定された時点の前記走査用アナログ信号を出力し続け、
前記ＡＤＣ回路が変換対象とする前記走査用アナログ信号は、前記サンプルアンドホールド回路が出力した信号である、
荷電粒子ビーム装置。

【請求項12】

請求項９に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
前記走査コントローラは、前記第２周波数と異なる第３周波数で繰り返される前記走査用デジタル信号を生成する、
荷電粒子ビーム装置。

【請求項13】

請求項９に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
前記走査コントローラは、前記出力特性に基づいて前記走査用アナログ信号を補正し、
前記走査コントローラは、前記ＤＡＣ回路の出力特性を決定するのと並行して、補正後の走査用アナログ信号を前記ＡＤＣ回路に出力させる、
荷電粒子ビーム装置。

【請求項14】

請求項９に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
前記荷電粒子ビーム走査モジュールは、
荷電粒子ビームを試料に照射することに応じて発生する二次電子に関する情報を受信し、
前記二次電子に関する前記情報に基づいて試料画像を生成し、
前記試料画像に基づいて、前記試料に係る寸法を計測し、
前記出力特性に基づいて、前記寸法を補正する、
荷電粒子ビーム装置。

【請求項15】

請求項９に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
前記出力特性は、互いに直交する第１方向および第２方向のそれぞれについて決定され、
前記荷電粒子ビーム走査モジュールは、
荷電粒子ビームを試料に照射することに応じて発生する二次電子に関する情報を受信し、
前記二次電子に関する前記情報に基づいて試料画像を生成し、
前記第１方向の前記出力特性および前記第２方向の前記出力特性に基づいて、前記試料画像を補正する、
荷電粒子ビーム装置。

【請求項16】

請求項１３に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
前記走査コントローラは、
第１出力特性に基づいて、前記走査用アナログ信号を補正するための補正値を決定し、
前記第１出力特性と、前記第１出力特性より後に決定された第２出力特性との差分を算出し、
前記差分が所定の閾値より大きい場合に、前記第２出力特性に基づいて、前記補正値を更新する、
荷電粒子ビーム装置。

【請求項17】

請求項９に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
前記出力特性は、互いに直交する第１方向および第２方向のそれぞれについて決定され、
前記試料画像生成装置は、
前記第１方向の前記出力特性および前記第２方向の前記出力特性に基づいて、前記試料画像の所定位置における、前記第１方向の位置ずれ情報および前記第２方向の位置ずれ情報を生成し、
前記第１方向の前記位置ずれ情報および前記第２方向の前記位置ずれ情報を出力し、
前記試料画像を出力する、
荷電粒子ビーム装置。

【請求項18】

荷電粒子ビーム装置と通信可能なコンピュータであって、
前記荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビーム走査モジュールを備え、
前記荷電粒子ビーム走査モジュールは、
荷電粒子ビームの走査用デジタル信号を出力する走査コントローラと、
前記走査用デジタル信号を走査用アナログ信号に変換して出力する、ＤＡＣ回路と、
前記走査用アナログ信号を評価用デジタル信号に変換する、ＡＤＣ回路と、
を備え、
前記ＤＡＣ回路が前記走査用デジタル信号をサンプリングするサンプリング周波数は第１周波数であり、
前記ＡＤＣ回路が前記走査用アナログ信号をサンプリングするサンプリング周波数は前記第１周波数よりも少ない第２周波数であり、
前記走査コントローラは、前記走査用デジタル信号および前記評価用デジタル信号を評価することで、前記ＤＡＣ回路の出力特性を決定し、
前記荷電粒子ビーム装置は、さらに、
前記荷電粒子ビームを生成する荷電粒子源と、
前記荷電粒子ビームを試料に照射することに応じて発生する二次電子を検出する検出器と、
検出された前記二次電子に基づいて試料画像を生成する、試料画像生成装置と、
を備え、
前記コンピュータは、情報を格納する記憶媒体と、プロセッサとを備え、
前記プロセッサは、前記荷電粒子ビーム装置から、前記試料画像と、前記出力特性を表す情報とを受信する、
コンピュータ。

【請求項19】

請求項１８に記載のコンピュータであって、
前記プロセッサは、前記出力特性に基づいて前記試料画像を補正する、
コンピュータ。

【請求項20】

請求項１８に記載のコンピュータであって、
前記出力特性は、互いに直交する第１方向および第２方向のそれぞれについて決定され、
前記出力特性を表す前記情報は、前記第１方向の前記出力特性を表す情報および前記第２方向の前記出力特性を表す情報を含む、
コンピュータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、荷電粒子ビーム走査モジュール、荷電粒子ビーム装置およびコンピュータに関する。

【背景技術】

【0002】

荷電粒子ビーム装置は、試料に荷電粒子を照射し、二次電子を検出することにより試料に関する情報を取得する装置である。荷電粒子ビーム装置は、試料に対して荷電粒子ビームを走査するための荷電粒子ビーム走査モジュールを備える。

【0003】

荷電粒子ビーム走査モジュールでは、走査コントローラからのデジタル信号がＤＡＣ回路（デジタルアナログ変換回路）でアナログ信号に変換され、このアナログ信号に応じて荷電粒子ビームが偏向されて試料の所望の位置に照射される。

【0004】

ＤＡＣ回路における変換の際に、誤差が発生する場合がある。この誤差は、積分非直線性誤差（以下「ＩＮＬ誤差」と略記する）を含む。ＩＮＬ誤差は、たとえば経時変化、温度変化、その他の環境変化、等によって発生する。ＩＮＬ誤差は、荷電粒子ビームの走査における、時間と照射位置との関係の直線性に影響し、たとえば画像上における寸法の変化（伸縮等）として表れる。このため、試料の位置によって寸法の計測誤差が異なり、画像内での均一性が損なわれる場合がある。

【0005】

荷電粒子ビームの照射誤差を補正する技術として、たとえば特許文献１には、干渉計を用いて荷電粒子ビームの偏向を補正するための構成が記載されている。

【0006】

また、ＤＡＣ回路のＩＮＬ誤差を補正するための技術として、図１に示す構成が知られている。ＤＡＣ回路からのデジタル信号は、走査時には増幅回路に供給され、荷電粒子ビームの偏向に用いられる。一方、補正動作時には、デジタル信号はＡＤＣ回路（アナログデジタル変換回路）に供給される。

【0007】

ＡＤＣ回路はアナログ信号をデジタル信号に変換し、走査コントローラにフィードバックする。走査コントローラは、ＤＡＣ回路に出力したデジタル信号と、ＡＤＣ回路から入力されるデジタル信号との差分に基づき、デジタル信号の誤差を補正する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２００４－８７４８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

従来の技術では、ＤＡＣ回路におけるＩＮＬ誤差を、リアルタイムで補正することが困難であるという課題があった。

【0010】

たとえば特許文献１の構成は、結果として荷電粒子ビームの偏向を補正するものではあるが、ＤＡＣ回路のＩＮＬ誤差を補正するものではない。

【0011】

また、図１の構成では、荷電粒子ビームの走査と補正とを同時に行うことが困難である。ＡＤＣ回路の変換動作に必要な時間は、ＤＡＣ回路の変換動作に必要な時間と比較すると長いため、通常の走査のような高速なデジタル信号の変化には、ＡＤＣ回路の変換動作が追従できない。このため、補正動作のためにはデジタル信号の制御を低速とする必要があり、荷電粒子ビームの走査が通常通り行えないので、荷電粒子ビーム装置のスループットが低下する。

【0012】

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、ＤＡＣ回路におけるＩＮＬ誤差を、リアルタイムで補正できる荷電粒子ビーム走査モジュール、荷電粒子ビーム装置およびコンピュータ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】

【0013】

本発明に係る荷電粒子ビーム走査モジュールの一例は、
荷電粒子ビームの走査用デジタル信号を出力する走査コントローラと、
前記走査用デジタル信号を走査用アナログ信号に変換して出力する、ＤＡＣ回路と、
前記走査用アナログ信号を評価用デジタル信号に変換する、ＡＤＣ回路と、
を備え、
前記ＤＡＣ回路が前記走査用デジタル信号をサンプリングするサンプリング周波数は第１周波数であり、
前記ＡＤＣ回路が前記走査用アナログ信号をサンプリングするサンプリング周波数は前記第１周波数よりも少ない第２周波数であり、
前記走査コントローラは、前記走査用デジタル信号および前記評価用デジタル信号を評価することで、前記ＤＡＣ回路の出力特性を決定する。

【0014】

本発明に係る荷電粒子ビーム装置の一例は、
荷電粒子ビーム走査モジュールを備える荷電粒子ビーム装置であって、
前記荷電粒子ビーム走査モジュールは、
荷電粒子ビームの走査用デジタル信号を出力する走査コントローラと、
前記走査用デジタル信号を走査用アナログ信号に変換して出力する、ＤＡＣ回路と、
前記走査用アナログ信号を評価用デジタル信号に変換する、ＡＤＣ回路と、
を備え、
前記ＤＡＣ回路が前記走査用デジタル信号をサンプリングするサンプリング周波数は第１周波数であり、
前記ＡＤＣ回路が前記走査用アナログ信号をサンプリングするサンプリング周波数は前記第１周波数よりも少ない第２周波数であり、
前記走査コントローラは、前記走査用デジタル信号および前記評価用デジタル信号を評価することで、前記ＤＡＣ回路の出力特性を決定し、
前記荷電粒子ビーム装置は、さらに、
前記荷電粒子ビームを生成する荷電粒子源と、
前記荷電粒子ビームを試料に照射することに応じて発生する二次電子を検出する検出器と、
検出された前記二次電子に基づいて試料画像を生成する、試料画像生成装置と、
を備える。

【0015】

本発明に係るコンピュータの一例は、
荷電粒子ビーム装置と通信可能なコンピュータであって、
前記荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビーム走査モジュールを備え、
前記荷電粒子ビーム走査モジュールは、
荷電粒子ビームの走査用デジタル信号を出力する走査コントローラと、
前記走査用デジタル信号を走査用アナログ信号に変換して出力する、ＤＡＣ回路と、
前記走査用アナログ信号を評価用デジタル信号に変換する、ＡＤＣ回路と、
を備え、
前記ＤＡＣ回路が前記走査用デジタル信号をサンプリングするサンプリング周波数は第１周波数であり、
前記ＡＤＣ回路が前記走査用アナログ信号をサンプリングするサンプリング周波数は前記第１周波数よりも少ない第２周波数であり、
前記走査コントローラは、前記走査用デジタル信号および前記評価用デジタル信号を評価することで、前記ＤＡＣ回路の出力特性を決定し、
前記荷電粒子ビーム装置は、さらに、
前記荷電粒子ビームを生成する荷電粒子源と、
前記荷電粒子ビームを試料に照射することに応じて発生する二次電子を検出する検出器と、
検出された前記二次電子に基づいて試料画像を生成する、試料画像生成装置と、
を備え、
前記コンピュータは、情報を格納する記憶媒体と、プロセッサとを備え、
前記プロセッサは、前記荷電粒子ビーム装置から、前記試料画像と、前記出力特性を表す情報とを受信する。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係る技術によれば、ＤＡＣ回路におけるＩＮＬ誤差を、リアルタイムで補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】ＤＡＣ回路のＩＮＬ誤差を補正するための従来の構成の例。

【図2】本発明の実施例１に係るＩＮＬ誤差の例。

【図3】実施例１に係る荷電粒子ビーム装置を含む構成の例。

【図4】図３の偏向器の具体的な構成の例。

【図5】実施例１に係る荷電粒子ビーム走査モジュールを含む構成の例。

【図6】図５の荷電粒子ビーム走査モジュールにおける信号のタイミング図。

【図7】図５のＤＡＣ回路の出力特性の例。

【図8】実施例１における補正動作の流れの例。

【図9】本発明の実施例３における補正処理の概略。

【図10】本発明の実施例４における位置ずれ情報の例。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
［実施例１］
図２は、本発明の実施例１に係る荷電粒子ビーム走査モジュールの補正対象となり得るＩＮＬ誤差の例を示す。試料１０において、パターン１１がＸ軸方向に等間隔に形成されており、すなわち寸法Ｌ１＝Ｌ２である。Ｘ軸方向に荷電粒子ビームを走査した場合の信号の変化をグラフに示す。

【0019】

グラフの横軸は時間を表すが、ＤＡＣ回路の入力を表すと考えることもできる。縦軸はＤＡＣ回路の出力を表す。ＤＡＣ回路の出力は、軸方向（たとえばＸ軸方向）の１回の走査において、時間とともに増大する。理想的な出力１２は破線によって表される。理想的な出力１２は、入力すなわち走査コントローラからのデジタル信号と一致し、直線的に増大する。なお、実際にはデジタル信号は微細なステップ状の信号であるが、図２では説明の便宜上直線として表している。

【0020】

ＤＡＣ回路の実際の出力１３はグラフの実線によって表され、ＩＮＬ誤差を含む。たとえば寸法Ｌ１を計測する際には、ＤＡＣ回路の出力はΔｖ_ｉ（１）だけ変化するのが理想的であるが、実際には誤差のためΔｖ_ｒ（１）だけ変化し、一般的にはΔｖ_ｉ（１）≠Δｖ_ｒ（１）となる。同様に、寸法Ｌ２については、理想的な変化分はΔｖ_ｉ（１）であり、実際の変化分はΔｖ_ｒ（２）であり、一般的にはΔｖ_ｉ（２）≠Δｖ_ｒ（２）となる。これらの誤差が荷電粒子ビームの偏向誤差として表れ、寸法Ｌ１の計測に影響を及ぼす。

【0021】

図３は、実施例１に係る荷電粒子ビーム装置１００を含む構成の例を示す。荷電粒子ビーム装置１００は、たとえば走査電子顕微鏡（ＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）であるが、これに限らない。

【0022】

電子源１０１（荷電粒子源）は、電子ビーム１０３（荷電粒子ビーム）を生成する。電子ビーム１０３は引出電極１０２によって引き出され、図示しない加速電極によって加速され、集束レンズの一形態であるコンデンサレンズ１０４によって絞られた後に、偏向器１０５により、試料１０上を一次元的、或いは二次元的に走査される。電子ビーム１０３は試料台１０８に内蔵された電極に印加された負電圧により減速されると共に、対物レンズ１０６のレンズ作用によって集束されて試料１０上に照射される。

【0023】

電子ビーム１０３が試料１０に照射されると、当該照射個所から二次電子、及び後方散乱電子等の電子１１０が放出される。放出された電子１１０は、試料に印加される負電圧に基づく加速作用によって、電子源１０１の方向に加速され、変換電極１１２に衝突し、二次電子１１１を生じさせる。変換電極１１２から放出された二次電子１１１は、検出器１１３によって捕捉される。このように、検出器１１３は、電子ビーム１０３を試料１０に照射することに応じて発生する二次電子を検出する。検出器１１３によって捕捉された二次電子量によって、検出器１１３の出力が変化する。この出力に応じて図示しない表示装置の輝度が変化する。例えば二次元像を形成する場合には、偏向器１０５への偏向信号と、検出器１１３の出力との同期をとることで、走査領域の画像を形成する。

【0024】

なお、図３に例示する荷電粒子ビーム装置１００は、図示しない加速電極に高電圧（例えば１５ｋＶ以上）の印加が可能な装置であり、高加速で電子ビームを照射することによって、試料表面には露出されていない埋設パターン等に、電子ビームを到達させることができる。

【0025】

なお、図３の例では試料から放出された電子を変換電極にて一端変換して検出する例について説明しているが、無論このような構成に限られることはなく、例えば加速された電子の軌道上に、電子倍像管や検出器の検出面を配置するような構成とすることも可能である。また、変換電極１１２および検出器１１３はそれぞれ一つである必要はなく、光軸に対して方位角方向や仰角方向に分割された複数の検出面と各検出面に対応する検出器を持つ構成としても良い。この構成では、一度の撮像で検出器の数の撮像画像を同時に取得することができる。

【0026】

制御装置１２０は、たとえばコンピュータを用いて構成され、プロセッサ１２１およびメモリ１２２を備える。メモリ１２２は情報を格納する記憶媒体である。記憶媒体は、たとえばメインメモリ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、ＭＲＡＭ（磁気抵抗メモリ）、等を用いて構成することができる。メモリ１２２はプログラムを記憶してもよく、プロセッサ１２１がこのプログラムを実行することにより、制御装置１２０は本実施例において説明する機能および機能的手段を実現してもよい。

【0027】

制御装置１２０は、たとえば以下の機能を備える。
‐荷電粒子ビーム装置１００の各構成要素を制御する機能
‐検出された二次電子に基づいて試料画像を形成する機能（すなわち、試料画像生成装置としての機能）
‐試料上に形成されたパターンのパターン幅を計測する機能（たとえば、ラインプロファイルと呼ばれる検出電子の強度分布に基づいて計測する）

【0028】

また、制御装置１２０内には、主にＳＥＭの光学条件を制御するＳＥＭ制御装置と、検出器１１３によって得られた検出信号の信号処理を行う信号処理装置が含まれている。制御装置１２０は、ビームの走査条件（方向や速度等）を制御するための荷電粒子ビーム走査モジュール（図５に関連して後述する）を含む。

【0029】

荷電粒子ビーム装置１００には、コンピュータ１３０が接続される。コンピュータ１３０は、プロセッサ１３１およびメモリ１３２を備え、荷電粒子ビーム装置１００と通信可能である。メモリ１３２は情報を格納する記憶媒体である。記憶媒体は、たとえばメインメモリ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、ＭＲＡＭ（磁気抵抗メモリ）、等を用いて構成することができる。メモリ１３２はプログラムを記憶してもよく、プロセッサ１３１がこのプログラムを実行することにより、コンピュータ１３０は本実施例において説明する機能および機能的手段を実現してもよい。

【0030】

図４は、偏向器１０５の具体的な構成の例を示す。Ｚ軸正の向きに電子ビーム１０３が照射される。図４（ａ）は電界型の偏向器を示す。電界型の偏向器は、第１の電極対１５１と、第２の電極対１５２とを備え、クーロン力によって荷電粒子を偏向させる。第１の電極対１５１は、Ｘ軸方向に電界を発生させ、これによって電子ビーム１０３をＸ軸方向に偏向させる。第２の電極対１５２は、Ｙ軸方向に電界を発生させ、これによって電子ビーム１０３をＹ軸方向に偏向させる。

【0031】

図４（ｂ）は磁界型の偏向器を示す。磁界型の偏向器は、第１のコイル対１５３と、第２のコイル対１５４とを備え、ローレンツ力によって荷電粒子を偏向させる。第１のコイル対１５３は、Ｙ軸方向に磁界を発生させ、Ｚ軸方向に照射される電子ビーム１０３をＸ軸方向に偏向させる。第２のコイル対１５４は、Ｘ軸方向に磁界を発生させ、Ｚ軸方向に照射される電子ビーム１０３をＹ軸方向に偏向させる。

【0032】

なお、電界型の偏向器と磁界型の偏向器とを組み合わせて用いてもよい。さらに、偏向器の具体的な構成は上述のものに限らず、たとえば任意の公知の構成を用いることができる。

【0033】

図５は、荷電粒子ビーム走査モジュール２００を含む構成の例を示す。荷電粒子ビーム走査モジュール２００は、走査コントローラ２０１と、ＤＡＣ回路２０２と、ＶＧＡ回路２０５と、サンプリング回路２０６と、ＡＤＣ回路２０７と、タイミング装置２０８とを備える。また、荷電粒子ビーム走査モジュール２００には、増幅回路２０３と、偏向器１０５とが接続される。

【0034】

走査コントローラ２０１は、たとえばコンピュータを含み、プロセッサ２０１ａおよびメモリ２０１ｂを備える。メモリ２０１ｂは情報を格納する記憶媒体である。記憶媒体は、たとえばメインメモリ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、ＭＲＡＭ（磁気抵抗メモリ）、等を用いて構成することができる。メモリ２０１ｂはプログラムを記憶してもよく、プロセッサ２０１ａがこのプログラムを実行することにより、走査コントローラ２０１は本実施例において説明する機能および機能的手段を実現してもよい。

【0035】

走査コントローラ２０１は、荷電粒子ビームの走査用デジタル信号Ｄ１を生成して出力する。走査用デジタル信号Ｄ１は、ビーム制御信号であり、特定軸方向（たとえばＸ軸方向またはＹ軸方向）における荷電粒子ビームの偏向量を表し、すなわち照射位置に対応する。第１デジタル信号はたとえば２６ビットの精度を有する。

【0036】

ＤＡＣ回路２０２は、走査用デジタル信号Ｄ１を受信し、走査用アナログ信号Ａ１に変換して出力する。ＤＡＣ回路２０２は、たとえば超高精度ＤＡＣ回路であり、２６ビットの精度に対応可能である。より具体的な例として、２６ビットのうち上位１４ビットと下位１２ビットをそれぞれアナログ信号に変換し、結果を加算することにより最終的な走査用アナログ信号Ａ１を出力してもよい。なお、走査用アナログ信号Ａ１には、上述のようにＤＡＣ回路２０２のＩＮＬ誤差が含まれる。

【0037】

増幅回路２０３は、走査用アナログ信号Ａ１を増幅することによって、増幅された走査用アナログ信号（以下「増幅後アナログ信号Ａ２」と呼ぶ）を生成し、増幅後アナログ信号Ａ２を偏向器１０５に供給する。すなわち、走査用アナログ信号Ａ１は、増幅回路２０３で増幅された後に、荷電粒子ビームの偏向器１０５に供給される。増幅後アナログ信号Ａ２は、たとえば電圧または電流によって表される。

【0038】

なお、図５の例では、増幅回路２０３は荷電粒子ビーム走査モジュール２００の外部に備えられるが、変形例として、増幅回路２０３は荷電粒子ビーム走査モジュール２００の内部に備えられてもよい。このような増幅回路２０３を備えることにより、ＤＡＣ回路２０２の出力を大きくする必要がなく、ＤＡＣ回路２０２の構成を簡素にすることができる。

【0039】

偏向器１０５は、増幅回路２０３からの増幅後アナログ信号Ａ２に基づいて荷電粒子ビームを偏向させる。

【0040】

ＶＧＡ回路２０５は可変利得増幅回路であり、ＡＤＣ回路２０７のダイナミックレンジに応じて走査用アナログ信号Ａ１を調整し、調整された走査用アナログ信号（以下「調整済アナログ信号Ａ３」と呼ぶ）を出力する。

【0041】

サンプリング回路２０６は、たとえばサンプルアンドホールド回路である。サンプリング回路２０６は、所定のサンプリング時刻において、調整済アナログ信号Ａ３をホールドし、ホールドされた走査用アナログ信号（以下「ホールドアナログ信号Ａ４」と呼ぶ）をＡＤＣ回路２０７に出力する。すなわち、サンプリング回路２０６は、タイミング装置２０８から出力されるホールド指示信号で指定された時点の調整済アナログ信号Ａ３に対応するホールドアナログ信号Ａ４を、所定時間だけ同一値に維持して出力し続ける。

【0042】

なお、走査用アナログ信号Ａ１、増幅後アナログ信号Ａ２、調整済アナログ信号Ａ３およびホールドアナログ信号Ａ４は、いずれも走査用アナログ信号であり、ＩＮＬ誤差を含むという点において同質の信号である。

【0043】

ＡＤＣ回路２０７は、ホールドアナログ信号Ａ４を評価用デジタル信号Ｄ２に変換する。評価用デジタル信号Ｄ２は、実質的に走査用デジタル信号Ｄ１にＩＮＬ誤差が付加された信号であり、ＩＮＬ誤差の評価に用いることができる。具体例として、走査用デジタル信号Ｄ１と評価用デジタル信号Ｄ２との差分に基づいてＩＮＬ誤差を評価することができる。ＡＤＣ回路２０７は、ＤＡＣ回路２０２に対応する精度を有し、たとえば超高精度ＡＤＣ回路であり、２６ビットの精度に対応可能である。

【0044】

タイミング装置２０８は、走査コントローラ２０１、ＤＡＣ回路２０２、サンプリング回路２０６およびＡＤＣ回路２０７、等が、適切に同期して動作するようタイミング信号を供給する。

【0045】

図６は、荷電粒子ビーム走査モジュール２００における信号のタイミング図である。一点鎖線が１回の走査に対応する範囲を表し、複数回の走査によって試料１０が２次元的に走査される。１回の走査は、走査用デジタル信号Ｄ１の繰り返し周期ＴＸに対応する。繰り返し周波数（第３周波数）は、繰り返し周期ＴＸの逆数に比例し、たとえば繰り返し周期ＴＸがｃ［秒］であれば繰り返し周波数は１／ｃ［Ｈｚ］である。

【0046】

サンプリング周期Ｔ１は、ＤＡＣ回路２０２が走査用デジタル信号Ｄ１をサンプリングする周期を表す。サンプリング周波数（第１周波数）は、サンプリング周期Ｔ１の逆数に比例し、たとえばサンプリング周期Ｔ１がａ［秒］であればサンプリング周波数は１／ａ［Ｈｚ］である。

【0047】

サンプリング周期Ｔ１は、たとえばＤＡＣ回路２０２の仕様において、入力信号が一定に維持される必要がある時間として定義される時間であってもよい。または、サンプリング周期Ｔ１は、実際にＤＡＣ回路２０２に対する入力値が一定に維持される時間であってもよい。

【0048】

サンプリング周期Ｔ２は、ＡＤＣ回路２０７がホールドアナログ信号Ａ４をサンプリングする周期を表す。サンプリング周波数（第２周波数）は、サンプリング周期Ｔ２の逆数に比例し、たとえばサンプリング周期Ｔ２がｂ［秒］であればサンプリング周波数は１／ｂ［Ｈｚ］である。

【0049】

サンプリング周期Ｔ２は、たとえばＡＤＣ回路２０７の仕様において、入力信号が一定に維持される必要がある時間として定義される時間であってもよい。または、サンプリング周期Ｔ２は、実際にＡＤＣ回路２０７に対する入力値が一定に維持される時間であってもよい。

【0050】

サンプリング回路２０６は、調整済アナログ信号Ａ３と、タイミング装置２０８から出力されるホールド指示信号とを、サンプリング周期Ｔ２と同じ周期で、すなわち第２周波数で受信し、これに対応するホールドアナログ信号Ａ４を出力し続ける。このように、ＡＤＣ回路２０７が変換対象とする走査用アナログ信号は、サンプリング回路２０６が出力したホールドアナログ信号Ａ４であるため、少なくともＡＤＣ回路２０７の変換動作に必要な時間にわたって信号の値が維持される。

【0051】

ＡＤＣ回路２０７のサンプリング周期Ｔ２は、ＤＡＣ回路２０２のサンプリング周期Ｔ１より長い。すなわち、第２周波数は第１周波数より少ない。一般的に、ＡＤＣ回路２０７の変換動作は、ＤＡＣ回路２０２の変換動作に比べて長時間を要するが、このように第２周波数が第１周波数より少なくなるように設計することにより、ＡＤＣ回路２０７の変換動作に必要な時間を確保することができる。

【0052】

図６の（１）～（６）は、サンプリング回路２０６によるサンプリングの時刻を示す。時刻（１）および（２）は、第１の繰り返し周期ＴＸに属し、時刻（３）および（４）は、第２の繰り返し周期ＴＸに属し、時刻（５）および（６）は、第３の繰り返し周期ＴＸに属する。ＡＤＣ回路２０７のサンプリング周期Ｔ２は、ＤＡＣ回路２０２のサンプリング周期Ｔ１より長い。また、サンプリング周期Ｔ２は、繰り返し周期ＴＸとは異なる。すなわち、走査用デジタル信号Ｄ１は、第２周波数とは異なる第３周波数で繰り返される。この第３周波数は、第２周波数の整数倍および整数分の１とは異なる値であってもよい。

【0053】

なお、図６の例では、サンプリング周期Ｔ２は繰り返し周期ＴＸより短いが、変形例において、繰り返し周期ＴＸより長い時間であってもよい。また、図６の例では１回の繰り返し周期ＴＸにおいて２回程度のサンプリングが行われるが、サンプリングの頻度は適宜設計可能である。

【0054】

また、本実施例に係る荷電粒子ビーム走査モジュール２００は、荷電粒子ビームの走査と、評価用デジタル信号Ｄ２の生成とを並行して実行することができる。ここで、図６に示すように、走査用アナログ信号Ａ１は、ＶＧＡ回路２０５およびサンプリング回路２０６を介して、ホールドアナログ信号Ａ４としてホールドされるので、走査用デジタル信号Ｄ１が高速に変化しても、ＡＤＣ回路２０７による変換動作は正確に実行することができる。言い換えると、ＡＤＣ回路２０７のサンプリング周期Ｔ２に合わせて走査用デジタル信号Ｄ１のサンプリング周期Ｔ１を長くする必要がなく、リアルタイムでＩＮＬ誤差の評価を行うことが可能である。「リアルタイムで」とは、たとえば、ＩＮＬ誤差の評価と、試料に対する荷電粒子ビームの走査と並行して行うことを意味する。

【0055】

図７は、ＤＡＣ回路２０２の出力特性の例を表す。横軸が入力すなわち走査用デジタル信号Ｄ１の値を表し、縦軸が出力すなわち走査用アナログ信号Ａ１の値を表す。

【0056】

図６の例において異なる繰り返し周期に分散しているサンプリング時刻が、図７では走査用デジタル信号Ｄ１の値に応じて配置されており、すなわち等価的に、１回の繰り返し周期にまとめられている。破線が理想値３０１すなわち走査用デジタル信号Ｄ１に比例する値に対応し、実線が実測値３０２すなわち走査用アナログ信号Ａ１の値に対応する。

【0057】

サンプリング周期Ｔ２は繰り返し周期ＴＸとは異なり、たとえば繰り返し周期ＴＸの整数倍とも整数分の１とも異なる値なので、各繰り返し周期ＴＸにおける最初のサンプリング時刻（１）、（３）および（５）はそれぞれ、走査用デジタル信号Ｄ１の異なる値に対応する。同様に、各繰り返し周期ＴＸにおける２回目のサンプリング時刻（２）、（４）および（６）もまた、それぞれ走査用デジタル信号Ｄ１の異なる値に対応する。図７における各サンプリング時刻間のずれが、等価的なインターバルＩ１となる。この等価的なインターバルＩ１は、繰り返し周期ＴＸに応じてサンプリング周期Ｔ２の値を決定することにより、任意の値（たとえばサンプリング周期Ｔ１およびＴ２より短い時間）として設計することが可能である。

【0058】

このように、走査コントローラ２０１は、第２周波数（サンプリング周期Ｔ２に対応する）とは異なる第３周波数（繰り返し周期ＴＸに対応する）で繰り返される走査用デジタル信号Ｄ１を生成するので、これらの周波数の差に応じて、より高い周波数で（より短い実質的なインターバルＩ１で）サンプリングを行うことができる。

【0059】

ここで、走査用デジタル信号Ｄ１および走査用アナログ信号Ａ１の関係が、ＤＡＣ回路２０２の出力特性を表すということができる。たとえば、ＤＡＣ回路２０２に、走査用デジタル信号Ｄ１として図７の時刻（１）における値が入力されると、ＤＡＣ回路２０２は、図７の同じ時刻（１）における走査用アナログ信号Ａ１に対応する値を出力する。

【0060】

走査コントローラ２０１は、このように、走査用デジタル信号Ｄ１および走査用アナログ信号Ａ１に基づいて（より厳密には、走査用アナログ信号Ａ１に対応する評価用デジタル信号Ｄ２に基づいて）、ＤＡＣ回路２０２の出力特性を決定することができる。すなわち、走査コントローラ２０１は、走査用デジタル信号Ｄ１および評価用デジタル信号Ｄ２を評価することで、ＤＡＣ回路２０２の出力特性を決定することができる。

【0061】

出力特性を表す情報の表現形式は任意に設計可能であり、たとえば、走査用デジタル信号Ｄ１の値と、走査用アナログ信号Ａ１または評価用デジタル信号Ｄ２との値を関連付けるテーブルとして表現してもよい。または、たとえば、走査用デジタル信号Ｄ１の値と、走査用デジタル信号Ｄ１および評価用デジタル信号Ｄ２の差分とを関連付けるテーブルとして表現してもよい。

【0062】

１回の出力特性の計測周期、すなわち、図７に示す時刻（１）～（６）に対応する値をすべて計測するのに必要な周期は、図６に示すように複数の繰り返し周期ＴＸにわたるので、繰り返し周期ＴＸの持続時間より長い時間となる。出力特性の計測周期は、たとえば１枚の試料画像を撮像する期間（すなわち２次元の繰り返し周期）に一致させてもよいし、複数枚の試料画像を撮像する期間に一致させてもよい。出力特性の計測周期は、たとえば１ｍｓ～１０ｍｓの範囲内とすることができる。

【0063】

決定されたＤＡＣ回路２０２の出力特性は、ＤＡＣ回路２０２におけるＩＮＬ誤差を補正するために用いることができる。本実施例では、走査コントローラ２０１が、ＤＡＣ回路２０２の出力特性に基づき、ＤＡＣ回路２０２の出力を補正する。

【0064】

図８は、実施例１における補正動作の流れの例を示す。まず、ＤＡＣ回路２０２のＩＮＬ誤差の本補正が行われる（ステップＳ１）。この本補正は、撮像動作が開始される前に実行することができ、精度の高い補正動作とすることができる。なお、この本補正は省略してもよい。

【0065】

次に、通常計測動作（ステップＳ２）として、たとえば撮像のための荷電粒子ビームの走査が行われる。この走査は、補正後の走査用アナログ信号Ａ１を用いて行われる。たとえば、走査コントローラ２０１は、ステップＳ２より前に取得された出力特性（第１出力特性）に基づいて、走査用アナログ信号Ａ１を補正するための補正値を決定し、この補正値に応じて走査用アナログ信号Ａ１を補正する。

【0066】

具体的な補正の実現方法としては、たとえば走査コントローラ２０１の指示に応じてＤＡＣ回路２０２が走査用アナログ信号Ａ１を調整して出力してもよいし、ＤＡＣ回路２０２から出力された走査用アナログ信号Ａ１を補正するための適切な回路（図示せず）を別途設けてもよい。

【0067】

この通常計測動作（ステップＳ２）と並行して、すなわちリアルタイムで、ＤＡＣ回路２０２の出力特性が計測される（ステップＳ３）。すなわち、ＩＮＬ誤差が計測され、計測結果はメモリ２０１ｂに記憶される。言い換えると、走査コントローラ２０１は、ＤＡＣ回路２０２の出力特性を決定するのと並行して、補正後の走査用アナログ信号Ａ１をＡＤＣ回路２０７に出力させる。

【0068】

これらと並行して、走査コントローラ２０１は、ＩＮＬ誤差の判定を行う（ステップＳ４）。たとえば、補正済みのＩＮＬ誤差と、新たに計測された出力特性（第２出力特性）におけるＩＮＬ誤差との差分（変動幅）が、所定の閾値より大きいか否かを判定する。すなわち、上述の第１出力特性と、これより後に決定された第２出力特性との差分を算出し、差分が所定の閾値より大きいか否かを判定する。

【0069】

変動幅の算出方法は、当業者が適宜設計することができる。たとえば、変動幅は、走査用デジタル信号Ｄ１および評価用デジタル信号Ｄ２の差の絶対値または差の二乗を用いて表すことができる。

【0070】

ステップＳ４において、差分が所定の閾値より大きい場合には、走査コントローラ２０１は、補正値を更新する（ステップＳ５）。たとえば、新たに計測された出力特性（第２出力特性）に基づいて補正値を新たに算出し、これによって補正値を更新し、それ以降に取得した画像については、この更新された新たな補正値に基づいて補正を行う。この新たな補正値が、次にステップＳ４が実行される際の比較基準となる。補正値の具体的な使用方法は、当業者が適宜設計可能であるが、たとえば後述の実施例２～４において説明する方法とすることができる。

【0071】

なお、ステップＳ４において変動幅が閾値を超えていない場合には、ステップＳ５は実行されない。

【0072】

ステップＳ４は、たとえば所定のインターバルで実行することができる。このインターバルは、たとえば１秒～１０秒の範囲内とすることができる。または、ステップＳ４は、計測位置または撮像位置が変化する都度、実行することができる。

【0073】

このような動作によれば、リアルタイムで取得したＤＡＣ回路２０２の出力特性を用いて、適切なタイミングでＤＡＣ回路２０２のＩＮＬ誤差の補正値を更新することができる。これによって、たとえば、温度に依存するＩＮＬ誤差（数秒単位で変動する）と、ＤＡＣ回路２０２の経時変化（数日単位で変動する）との双方に対応して適切な補正を行うことができる。

【0074】

以上説明するように、実施例１に係る荷電粒子ビーム走査モジュールおよび荷電粒子ビーム装置によれば、荷電粒子ビームの走査と並行してＤＡＣ回路２０２の出力特性を決定することができるので、ＤＡＣ回路２０２のＩＮＬ誤差をリアルタイムで補正することができる。また、これにより、荷電粒子ビームの高い走査精度と、撮像の高いスループットとを両立させることができる。

【0075】

［実施例２］
実施例２は、実施例１において、ＩＮＬ誤差の補正を試料画像に基づいて行うよう変更したものである。以下、実施例１と共通する部分については説明を省略する場合がある。

【0076】

実施例２において、走査コントローラ２０１は、撮像された試料画像と、出力特性を表す情報とをコンピュータ１３０（図３）に送信する。コンピュータ１３０のプロセッサ１３１は、荷電粒子ビーム装置１００から（すなわち走査コントローラ２０１から）、試料画像と、ＤＡＣ回路２０２の出力特性を表す情報とを受信してメモリ１３２に格納する。

【0077】

プロセッサ１３１は、受信した試料画像に基づいて、試料画像中の特定部位に現れるパターン（測長対象パターン）について寸法を計測することにより、測長値を取得する。その後、プロセッサ１３１は、ＤＡＣ回路２０２の出力特性に基づいて、測長値を補正する。

【0078】

たとえば、出力特性が図２に示す内容であったとする。また、試料画像から、Ｎ個の部位（ただしＮは１以上の整数）について測長値が取得されたとする。ｎ番目のパターン（ただしｎは、１≦ｎ≦Ｎとなる整数）について取得した測長値をＬ（ｎ）_ｍとすると、そのパターンに対する補正後の測長値Ｌ（ｎ）_ｃｏｍは、
Ｌ（ｎ）_ｃｏｍ＝Ａ×Ｌ（ｎ）_ｍ×Δｖ_ｒ（ｎ）／Δｖ_ｉ（ｎ）
と表すことができる。

【0079】

ただしＡは調整係数であり、たとえば光学条件等を表す。Δｖ_ｒ（ｎ）は、ｎ番目のパターンにおける実際の偏向電圧量を表し、すなわち、そのパターンの一端から他端まで荷電粒子ビームを偏向させる際に変化した電圧の量を表す。Δｖ_ｉ（ｎ）は、ｎ番目のパターンにおける理想的な偏向電圧量（または、期待される偏向電圧量）を表し、すなわち、そのパターンの一端から他端まで荷電粒子ビームを偏向させる際に本来変化すべき電圧の量を表す。

【0080】

本実施例では、ＤＡＣ回路２０２の出力特性は、各パターンに対応する位置におけるΔｖ_ｒ（ｎ）とΔｖ_ｉ（ｎ）との関係を表すということができる。また、ｖ_ｒ（ｎ）の値は、図７に示す等価的なインターバルＩ１を小さく設計することにより、高精度で求めることができる。

【0081】

このように、実施例２において、荷電粒子ビーム走査モジュール２００は、荷電粒子ビームを試料に照射することに応じて発生する二次電子に関する情報を受信し、この情報に基づいて試料画像を生成し、試料画像をコンピュータ１３０に送信する。また、コンピュータ１３０のプロセッサ１３１は、試料画像を受信し、試料画像に基づいて試料に係る寸法（測長値）を計測し、ＤＡＣ回路２０２の出力特性に基づいて測長値を補正する。このようにして、試料画像に基づく計測と、出力特性に基づく補正とを組み合わせ、高精度の計測を行うことができる。

【0082】

以上説明するように、実施例２によれば、パターンの測長値結果における変動分を補正することができ、すなわち、ＩＮＬ誤差による測長値の伸び縮みを補正することができる。

【0083】

なお、実施例２における補正は、プロセッサ１３１またはコンピュータ１３０で行う必要はなく、荷電粒子ビーム走査モジュール２００（たとえば走査コントローラ２０１）または荷電粒子ビーム装置１００（たとえば制御装置１２０）において行ってもよい。その場合には、走査コントローラ２０１は、試料画像と、出力特性を表す情報とを、コンピュータ１３０に送信する必要はない。

【0084】

［実施例３］
実施例３は、実施例２において、複数の軸方向で補正を行うよう変更したものである。以下、実施例１または２と共通する部分については説明を省略する場合がある。

【0085】

図９は、実施例３における補正処理の概略を示す。実施例３において、走査コントローラ２０１は、互いに直交する第１方向および第２方向のそれぞれについて、ＤＡＣ回路２０２の出力特性を決定する。以下では、第１方向の例としてＸ方向を用い、第２方向の例としてＹ方向を用いる。

【0086】

２方向の出力特性を並列的に取得する方法は、実施例１の記載および公知技術等に基づき、当業者が適宜設計可能である。たとえば、あるＹ位置についてＸ方向の走査を行い、次に、Ｙ位置をある単位だけ移動させた次のＹ位置についてＸ方向の走査を行う。これを繰り返して、Ｙ位置を最小値から最大値まで走査することにより、Ｘ方向の出力特性と並列的に、Ｙ方向の出力特性も取得することができる。

【0087】

たとえば、画素位置を表すベクトルについて、ＩＮＬ誤差による影響のため、正確な位置４０２が誤差を含む位置４０１として計測される場合がある。

【0088】

コンピュータ１３０のプロセッサ１３１は、実施例２と同様に、荷電粒子ビームを試料に照射することに応じて発生する二次電子に関する情報を受信し、メモリ１３２に格納するとともに、この情報に基づいて試料画像を生成する。

【0089】

また、プロセッサ１３１は、ＤＡＣ回路２０２の出力特性を表す情報を受信する。出力特性は、たとえばＸ方向およびＹ方向のそれぞれについて決定され、出力特性を表す情報は、Ｘ方向の出力特性を表す情報およびＹ方向の出力特性を表す情報を含む。プロセッサ１３１は、出力特性に基づいて試料画像を補正する。たとえば、Ｘ方向の出力特性に基づいてＸ方向の輝度または画素位置を補正し、Ｙ方向の出力特性に基づいてＹ方向の輝度または画素位置を補正する。

【0090】

補正のための具体的な演算処理は、当業者が適宜設計することができるが、以下に一例を説明する。所定の基準点（たとえば画像中の原点）から、誤差を含む位置４０１（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）までのＸ方向距離ｘ_ｒおよびＹ方向距離ｙ_ｒに対して、それぞれ実施例２と同様の補正を行い、補正後の位置として正確な位置４０２（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）を算出する。そして、正確な位置４０２（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）の画素の輝度の値を、誤差を含む位置４０１（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）について計測された輝度の値に一致させる。このような処理をすべての計測位置（またはすべての画素位置）について繰り返す。適切な補間処理を行ってもよい。このようにして試料画像が補正される。

【0091】

プロセッサ１３１は、補正後の試料画像を出力する。出力の態様として、たとえば、メモリ１３２に記憶してもよいし、表示装置（図示せず）に表示してもよいし、通信ネットワークを介して他のコンピュータに送信してもよい。

【0092】

このような補正によれば、たとえば試料１０の矩形状のパターンが実測形状４０３のように傾いて撮像された場合において、傾きを２次元的に修正して正確な試料画像を取得することができる。

【0093】

なお、実施例３における補正についても、プロセッサ１３１またはコンピュータ１３０で行う必要はなく、荷電粒子ビーム走査モジュール２００（たとえば走査コントローラ２０１）または荷電粒子ビーム装置１００（たとえば制御装置１２０）において行ってもよい。その場合には、走査コントローラ２０１は、試料画像と、出力特性を表す情報とを、コンピュータ１３０に送信する必要はない。

【0094】

［実施例４］
実施例４は、実施例２において、複数の軸方向で補正を行うとともに、試料画像と位置ずれ情報とを出力するよう変更したものである。以下、実施例１～３のいずれかと共通する部分については説明を省略する場合がある。

【0095】

コンピュータ１３０のプロセッサ１３１は、実施例２および３と同様に、荷電粒子ビームを試料に照射することに応じて発生する二次電子に関する情報を受信し、メモリ１３２に格納するとともに、この情報に基づいて試料画像を生成する。そして、プロセッサ１３１は、Ｘ方向の出力特性およびＹ方向の出力特性に基づいて、試料画像の所定位置（たとえばすべての画素位置）における、Ｘ方向の位置ずれ情報およびＹ方向の位置ずれ情報を生成する。

【0096】

図１０は、実施例４における位置ずれ情報の例を示す。試料画像のＸ方向のサイズをｎとし、Ｙ方向のサイズをｍとし、位置（ｉ，ｊ）にある画素の位置ずれ情報をＰｉｊ（δＸ，δＹ）と表す（ただし１≦ｉ≦ｎ，１≦ｊ≦ｍ）。たとえばＰ１１（δＸ，δＹ）という表現は、試料画像の基準点（たとえば左下）における、誤差を含む位置と正確な位置との差分を表す。

【0097】

図１０では、試料画像全体に対する位置ずれ情報が行列形式で表されているが、実際には図１０に示す各要素すなわち各位置における位置ずれ情報Ｐｉｊ（δＸ，δＹ）はそれぞれベクトルである。誤差を含む位置と正確な位置との差分は、図９の例では（ｘ_ｉ－ｘ_ｒ，ｙ_ｉ－ｙ_ｒ）として表すことができ、その場合には、Ｘ方向の位置ずれ情報がｘ_ｉ－ｘ_ｒに対応し、Ｙ方向の位置ずれ情報がｙ_ｉ－ｙ_ｒに対応する。

【0098】

プロセッサ１３１は、Ｘ方向の位置ずれ情報およびＹ方向の位置ずれ情報を出力する。また、プロセッサ１３１は、試料画像（すなわち補正前の試料画像）を出力する。出力の態様として、たとえば、メモリ１３２に記憶してもよいし、表示装置（図示せず）に表示してもよいし、通信ネットワークを介して他のコンピュータに送信してもよい。

【0099】

このように、試料画像と、位置ずれ情報とをセットとして（すなわち、組み合わせて）出力することにより、任意の態様で位置ずれ情報を利用することができ、自由度が高まる。たとえば、試料画像および位置ずれ情報を取得した利用者は、実施例１のように試料画像に基づいて測長を行い、測長結果を位置ずれ情報に基づいて補正してもよいし、実施例３のように試料画像を補正し、補正後の試料画像において測長を行ってもよい。

【0100】

なお、実施例４における補正についても、プロセッサ１３１またはコンピュータ１３０で行う必要はなく、荷電粒子ビーム走査モジュール２００（たとえば走査コントローラ２０１）または荷電粒子ビーム装置１００（たとえば制御装置１２０）において行ってもよい。その場合には、走査コントローラ２０１は、試料画像と、出力特性を表す情報とを、コンピュータ１３０に送信する必要はない。

【符号の説明】

【0101】

１０…試料
１１…パターン
１２…理想的な出力
１３…実際の出力
１００…荷電粒子ビーム装置
１０１…電子源（荷電粒子源）
１０２…引出電極
１０３…電子ビーム（荷電粒子ビーム）
１０４…コンデンサレンズ
１０５…偏向器
１０６…対物レンズ
１０８…試料台
１１０…電子
１１１…二次電子
１１２…変換電極
１１３…検出器
１２０…制御装置
１２１…プロセッサ
１２２…メモリ
１３０…コンピュータ
１３１…プロセッサ
１３２…メモリ
１５１，１５２…電極対
１５３，１５４…コイル対
２００…荷電粒子ビーム走査モジュール
２０１…走査コントローラ
２０２…ＤＡＣ回路
２０３…増幅回路
２０５…ＶＧＡ回路
２０６…サンプリング回路
２０７…ＡＤＣ回路
２０８…タイミング装置
３０１…理想値
３０２…実測値
４０１…誤差を含む位置
４０２…正確な位置
４０３…実測形状
２０１ａ…プロセッサ
２０１ｂ…メモリ
Ｌ…測長値
Ａ１…走査用アナログ信号
Ａ２…増幅後アナログ信号（走査用アナログ信号）
Ａ３…調整済アナログ信号（走査用アナログ信号）
Ａ４…ホールドアナログ信号（走査用アナログ信号）
Ｄ１…走査用デジタル信号
Ｄ２…評価用デジタル信号
Ｉ１…インターバル
Ｌ１，Ｌ２…寸法
Ｔ１，Ｔ２…サンプリング周期
ＴＸ…繰り返し周期

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】