(57)【要約】【課題】調整が容易で、高速かつ再現性のある低コストな傾斜観察方法、観察装置を提供する。【解決手段】標準試料の真上から撮影した画像（step４）と、傾斜ビームで撮影した画像（step６）から、ビーム傾斜時の走査スポットのボケを抽出し、目的とする試料の傾斜画像（step１０）を、抽出した傾斜時のスポットでデコンボリューション（step１１、１２）することにより、試料の高分解能傾斜画像を得る。【選択図】図１
2010040381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集束された荷電粒子ビームを観察試料に斜め照射して走査し、照射によって前記観察試料から発生する２次粒子または反射粒子を検出して得られる画像を用いて前記観察試料を斜めから観察する傾斜観察方法であって、
斜め照射時の前記荷電粒子ビームのぼけを補正した像を得るため、標準試料の垂直照射画像と、前記荷電粒子ビームの前記斜め照射と同じ条件で取得した前記標準試料の斜め照射画像とを用いる、
ことを特徴とする試料の傾斜観察方法。
【請求項２】
請求項１記載の傾斜観察方法であって、
前記観察試料の前記斜め照射画像のフーリエ変換を、前記標準試料の前記斜め照射画像のフーリエ変換を前記標準試料の前記垂直照射画像のフーリエ変換で割り算した結果で、割り算したものを逆フーリエ変換して得られた画像を用いる、
ことを特徴とする傾斜観察方法。
【請求項３】
請求項１記載の傾斜観察方法であって、
単数または複数の前記斜め照射画像をもとに前記観察試料の立体形状を求める、
ことを特徴とする傾斜観察方法。
【請求項４】
請求項２記載の傾斜観察方法であって、
単数または複数の前記斜め照射画像をもとに前記観察試料の立体形状を求める、
ことを特徴とする傾斜観察方法。
【請求項５】
請求項１記載の傾斜観察方法であって、
前記標準試料は、平坦なカーボンまたはシリコンの基板上の金微粒子あるいは白金微粒子である、
ことを特徴とする傾斜観察方法。
【請求項６】
請求項２記載の傾斜観察方法であって、
前記標準試料は、平坦なカーボンまたはシリコンの基板上の金微粒子あるいは白金微粒子であることを特徴とする傾斜観察方法。
【請求項７】
集束された荷電粒子ビームの照射によって観察試料から発生する２次粒子または反射粒子を検出して得られる画像を用いて前記観察試料を観察する観察装置であって、
荷電粒子ビームを供給するための荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームの収束角度と収束位置を制御するためのコンデンサーレンズ部と、
前記荷電粒子ビームを試料面上に集束するための対物レンズ部と、
前記荷電粒子ビームを試料面上で所望の傾斜角度で走査する走査部と、
前記観察試料から発生する２次粒子または反射粒子を検出し、前記荷電粒子ビームの走査と同期させて画像を取得する画像取得部と、
標準試料の垂直照射および斜め照射で取得した２枚の画像を使って、前記観察試料の斜め照射画像から斜め照射時の前記荷電粒子ビームのぼけを補正する画像演算処理部と、
前記画像演算処理部によって補正された前記観察試料の画像を表示する表示部とを備える、
ことを特徴とする観察装置。
【請求項８】
請求項７記載の観察装置であって、
前記標準試料として、平坦なカーボンまたはシリコンの基板上の金微粒子あるいは白金微粒子を用いる、
ことを特徴とする観察装置。
【請求項９】
請求項７記載の観察装置であって、
前記画像演算処理部は、単数または複数の前記斜め照射画像をもとに前記観察試料の立体形状の情報を得る、
ことを特徴とする観察装置。
【請求項１０】
請求項７記載の観察装置であって、
前記画像演算処理部は、
前記標準試料の前記斜め照射画像のフーリエ変換を前記標準試料の前記垂直照射画像のフーリエ変換で割り算した結果で、前記観察試料の前記斜め照射画像のフーリエ変換を割り算したものを逆フーリエ変換する処理を実行する、
ことを特徴とする観察装置。
【請求項１１】
請求項７記載の観察装置であって、
前記コンデンサーレンズ部は、第１のコンデンサーレンズと、前記第１のコンデンサーレンズより前記観察試料側に置かれた第２のコンデンサーレンズとからなり、
前記走査部は、前記第１コンデンサーレンズと前記第２コンデンサーレンズの間に設置され、前記荷電粒子ビームを傾斜する偏向器を含む、
ことを特徴とする観察装置。
【請求項１２】
請求項７記載の観察装置であって、
前記画像演算処理部は、
前記観察試料の前記斜め照射画像のフーリエ変換F[Bt]を、前記標準試料の前記斜め照射画像のフーリエ変換F[At]を前記標準試料の前記垂直照射画像のフーリエ変換F[A0]で割り算した結果で、割り算したものを逆フーリエ変換F-1{F[Bt]/F[At]/F[A0]}する処理を実行する、
ここで、At、A0はそれぞれ傾斜時、無傾斜時の前記２次粒子または反射粒子の前記標準試料からの放出の分布関数、Btは傾斜時の前記２次粒子または反射粒子の前記観察試料からの放出の分布関数を示す、
ことを特徴とする観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は荷電粒子ビーム装置に関し、特に試料面上で収束荷電粒子ビームを走査する顕微鏡、検査装置、測長装置、加工装置等における傾斜観察技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体の微細化技術が進み、フィン電界効果トランジスタ(Fin Field Emission Transistor: FinFET)のような３次元構造をもつ新しい半導体も出現し始めている。これにともない半導体の研究や生産において使用される検査装置、測長装置には真上からの観察ではよく見えない垂直に近い角度のデバイスの側壁、凹部の底面などの微細な３次元形状を観察したいという要求がでてきている。特に高い分解能を求められる半導体の検査、測長の目的には電子ビームをもちいた走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）が用いられている。たとえば測長電子顕微鏡は加速電圧1kV以下で2nm程度の高い分解能を有する。このような装置で上記のような３次元形状の観察をするには真上からでなく、斜めからの視点で観察する傾斜観察が必要になる。
【０００３】
傾斜観察の手法には（１）試料ステージを傾斜させる、（２）鏡体を傾斜させる、（３）傾斜観察用カラムを別に設ける、（４）ビームを傾斜照射する、などの手法が考えられる。このうち（１）から（３）は対応した特別な機械的機構が必要になる。（４）の場合は単にビームを試料に傾斜照射すると走査スポットがボケるので、分解能が損なわれる。そこでそのボケを補正するために（４−１）補正装置を導入する（特許文献１参照）、（４−２）非点、フォーカス、入射方向、絞り位置を傾斜による収差を打ち消すように調整する（特許文献２参照）などの方法がある。
【０００４】
一方ビーム傾斜角度の精密測定には、構造のわかっているサンプルを使う方法が提唱されている（特許文献３参照）。ビーム傾斜角が正確にわかることが、複数の傾斜照射画像からのステレオ計測による３次元再構成の精度向上には必要になる。
【０００５】
また、傾斜観察を意図していないが、ビームを傾斜させてレンズの収差を正確に測定する手法が透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope:ＴＥＭ）の分野において開発されている（非特許文献１）。
【０００６】
更に、特許文献４には収差補正器付の走査透過型電子顕微鏡（Scanning Transmission Electron Microscope:ＳＴＥＭ）においてイメージシフト機能を使った場合の収差補正条件のずれを調整するために、試料の傾斜走査透過画像から電子線のスポット形状をデコンボリューション法により抽出し、それを傾斜方位角に対応してリング状にならべて、その対称性から収差補正条件のずれを検知し、２段偏向器の偏向支点を調整することにより収差補正条件のずれを修正する技術が開示されている。この技術では傾斜電子線の形成はあくまでも装置の調整のための技術であり、調整をうまく行い、最終的に傾斜のないビームで高分解能像を得ることを目的としており、調整のために傾斜方位角が複数必要で、リング状にならべたスポット形状のパターンの対称性を取得することが必要である。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−５４０７４号公報
【特許文献２】特許３９６８３３４号
【特許文献３】特開２００５−１８３３６９号公報
【特許文献４】特開２００７−１７３１３２号公報
【非特許文献１】Ultramicroscopy Vol3.1978 pp49-60
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし上述した（１）から（３）の手法では試料ステージや鏡体を傾斜させるので、機械的に試料が傾斜できる空間を確保するために試料と対物レンズ間の距離が狭くできない。また傾斜時には試料と対物レンズが平行に配置しないために、リターディング電界を用いて分解能を向上させる手法が使えないということで、真上からの観察時に比べ傾斜観察時の分解能が大きく低下する、試料傾斜機構のハードウェアの追加にコストがかかる、傾斜動作に時間がかかり、頻繁に傾斜観察をおこなうと観察のスループットが低下するなどの課題がある。
【０００９】
（４−１）では傾斜による収差増加分を補正装置により除去するので原理的に傾斜時の高分解能化が可能だが、現状の補正装置は高コストで調整法が複雑という課題がある。（４−２）では傾斜照射による走査スポットのボケを軽減するように電子光学的な軸調整、絞りずらしなどをおこなっても原理的に完全には分解能は回復しない。特に傾斜角度が数度になると真上からの観察にくらべて分解能劣化が顕著になるという課題がある。真上からの観察と傾斜観察を頻繁に切り替えて画像を比べるなどの手法は光軸調整箇所が多く、再現性の観点からも困難である。
【００１０】
またビーム傾斜角がいくら正確に計測できても、傾斜照射画像の分解能が悪くては３次元再構成の精度向上もできない。
【００１１】
以上の課題を解決すべく、本発明の目的は、傾斜観察時の画像のボケを、画像処理を用いて真上からの観察と同等の分解能に回復し、高速、調整が容易で、再現性のある低コストな傾斜観察方法、及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため、本発明においては、集束された荷電粒子ビームを観察試料に斜め照射して走査し、照射によって試料から発生する２次粒子または反射粒子を検出して得られる画像を用いて試料を斜めから観察する傾斜観察方法において、斜め照射時の荷電粒子ビームのぼけを補正した像を得るため、標準試料の垂直照射画像と、荷電粒子ビームの斜め照射時と同じ条件で取得した標準試料の斜め照射画像とを用いる傾斜観察方法を提供する。
【００１３】
また、上記の目的を達成するため、本発明においては、試料を斜めから観察する観察装置を、荷電粒子ビームを供給するための荷電粒子源と、荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームの収束角度と収束位置を制御するためのコンデンサーレンズ部と、荷電粒子ビームを試料面上に集束するための対物レンズ部と、荷電粒子ビームを試料面上で所望の傾斜角度で走査する走査部と、試料から発生する２次粒子または反射粒子を検出し、荷電粒子ビームの走査と同期させて画像を取得する画像取得部と、標準試料の垂直照射および斜め照射で取得した２枚の画像を使って、試料の斜め照射画像から斜め照射時の荷電粒子ビームのぼけを補正する画像演算処理部と、この画像演算処理部によって補正された観察試料の画像を表示する表示部とを備え、この表示部に傾斜した荷電粒子ビームのぼけを補正された試料の画像を表示する構成とする。
【００１４】
すなわち、本発明においては、参照試料の真上から撮影した画像と傾斜ビームで撮影した画像の2枚の画像から、ビーム傾斜時の走査スポットのボケをデコンボリューションにより抽出し、目的とする試料の傾斜画像を、抽出した傾斜時のスポットで再度デコンボリューションすることにより、傾斜画像の分解能を向上させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高速で簡便な傾斜観察での像分解能の回復が図れ、これをもちいて高精度な3次元観察が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態を説明するに先立ち、本発明の原理構成を数式を用いて説明する。
【００１７】
即ち、具体的には以下の処理ことを行うことにより傾斜画像の分解能を向上させることができる。
【００１８】
ＳＥＭでは試料上を１次電子ビームで走査する際に生ずる、２次電子あるいは反射電子を捕らえて画像を形成している。数学的には２次電子、反射電子の試料からの放出の分布関数Ａとスポットの強度分布Ｓのコンボリューションとして以下のように記述できる。
【００１９】
【数１】
2010040381.tif 000003
ここで、傾斜照射と無傾斜照射を区別すると、傾斜照射像At、無傾斜照射像A0はそれぞれ、
【００２０】
【数２】
2010040381.tif 000004
【００２１】
【数３】
2010040381.tif 000005
となる。
【００２２】
分布関数Ａとしては、標準試料たとえば平坦なカーボン基板上の金微粒子などを考えると傾斜照射でも無傾斜照射でも試料からの２次電子あるいは反射電子放出の様子は、あまり変わらないので、
【００２３】
【数４】
2010040381.tif 000006
となる。
【００２４】
しかしスポットの強度分布Sは収差の影響を受けて変化するので
【００２５】
【数５】
2010040381.tif 000007
となる。
【００２６】
具体的にはＳ(tilt)はフォーカスずれ、非点収差、コマ収差、色分散のために大きくぼけてしまうので傾斜画像（２）も分解能が劣化してしまう。この標準試料の傾斜照射像, 無傾斜照射像をフーリエ変換して割り算するとコンボリューションの数学的性質から
【００２７】
【数６】
2010040381.tif 000008
が得られる。ただしここで標準試料に関する式(4)を使った。
【００２８】
そこで目的とする試料Ｂの傾斜画像、
【００２９】
【数７】
2010040381.tif 000009
の分解能を回復するために(7)のフーリエ変換を(6)で割り算する。
【００３０】
【数８】
2010040381.tif 000010
(8)の逆フーリエ変換をとれば
【００３１】
【数９】
2010040381.tif 000011
これによりぼけのない無傾斜ビームＳ(0)で走査した試料Ｂの傾斜画像すなわち分解能を回復した傾斜観察画像が得られる。またビーム傾斜時に色収差に起因しておこるビームのぼけもS(tilt)に繰り込まれているのでこの演算により原理的に回復することができる。
【００３２】
ここでは標準試料の画像A０、Atのフーリエ変換を利用しているが、無傾斜ビームのスポットがＢの構造に比べ極端に小さい場合はA0,Atの相互相関演算を利用することもできる。なぜなら相互相関演算を
【００３３】
【数１０】
2010040381.tif 000012
で定義すると、
【００３４】
【数１１】
2010040381.tif 000013
となるので、
【００３５】
【数１２】
2010040381.tif 000014
ここで
【００３６】
【数１３】
2010040381.tif 000015
と仮定した。
【００３７】
さらに、式（８）のかわりに、
【００３８】
【数１４】
2010040381.tif 000016
を計算し、（１４）の逆フーリエ変換を取ると（９）が求まる。
【００３９】
ここで、
【００４０】
【数１５】
2010040381.tif 000017
と仮定した。
【００４１】
この標準試料としては、ＳＥＭ画像のフーリエ変換を後の画像演算に使うので、フーリエ変換をとったとき、広い範囲の空間周波数にわたってパワーが分布しているものがよい。つまり試料のエッジがはっきりしており、大小、あらゆる方向のエッジが混在している構造の物がよい。たとえばカーボン上の金粒子、ラテックスボール、白金粒子、アルミニウム粒子、Ｓｉ粒子、および直線、円、四角形、三角形などの組合せの繰り返しパターンが描画された基板上のパターンなどが適している。たとえば２０万倍以上の高倍率用としては粒径5nmから100nm程度にわたる蒸着金粒子、５万倍以下の低倍率用としては基板上の100nmから500nm程度の大きさの円、多角形の組合せ描画パターンなどが利用できる。
【００４２】
続いて、本発明を実施するための最良の形態として、電子を荷電粒子として用いる走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の場合を説明する。イオンなど他の荷電粒子をもちいた走査顕微鏡についても原理的には同一の考えで適用できることは言うまでもない。
【実施例１】
【００４３】
傾斜高分解能画像を得る傾斜観察方法の実施例１の手順について図１を使って説明する。
【００４４】
まず操作者がＳＥＭの観察条件（加速電圧、作動距離(working distance：WD)、電流量、倍率など）を決めて、無傾斜画像を撮影できる状態にする（ＳＴＥＰ１）。次に試料台の一部に組み込まれた標準試料の位置まで、試料ステージを移動させる（ＳＴＥＰ２）。次に標準試料の無傾斜照射像を観察したい倍率で撮影する（ＳＴＥＰ３）。この画像を画像データＡ０として記憶部に蓄積しておく。なお、以後画像の名前は任意である（ＳＴＥＰ４）。
【００４５】
次にビームを傾斜させて標準試料の傾斜画像を取得する（ＳＴＥＰ５）。後で３次元画像処理などを行う予定があるなど、ビーム傾斜角や方位角を知っておく必要がある場合には、予めピラミッド型サンプルなど幾何学形状のわかっている試料にてビーム傾斜角や方位角の測定を行っておく。正確な傾斜角度や方位角が後の画像解釈に不要の場合は、それは知らなくてもよい。ビーム傾斜の再現性があればよい。次に得られた傾斜画像を画像データAtとして記憶部に蓄積しておく（ＳＴＥＰ６）。
【００４６】
次にＦをフーリエ変換の演算と定義すると、上述した画像演算（６）であるF[Ａt]/F [Ａ0]を実行し、その結果をRtoとして記憶部に蓄積する（ＳＴＥＰ７）。ここではフーリエ変換の前処理としてハニングフィルターなど適当なフィルターで処理をおこない、偽像やノイズの抑制をおこなってもよい。また画像フーリエ変換の割り算でなく、上述したとおりＡt、Ａ0の相互相関の演算（１１）で代替することも可能な場合がある。以降の画像演算でもフィルターの使用や、フーリエ変換を相互相関演算での代替などがあってもよい。
【００４７】
次に、ステージを移動して試料の見たい部分に視野をあわせる（ＳＴＥＰ８）。次にＳＴＥＰ５と同じ傾斜照射条件で、試料の傾斜画像を撮影する（ＳＴＥＰ９）。次にこれを演算（７）の画像データBtとして記憶部に蓄積する（ＳＴＥＰ１０）。
【００４８】
次に、演算式（８）に示した通り、画像演算F[Bt]/Rtoをおこなう（ＳＴＥＰ１１）。次にＳＴＥＰ１１の結果に対して、式（９）の逆フーリエ変換をおこない画像を得る（ＳＴＥＰ１２）。最後に得られた傾斜高分解能画像を表示し、更に記憶部に蓄積して終了する（ＳＴＥＰ１３）。
【００４９】
次に試料上別視野を同じ傾斜照射条件で観察したい場合はＳＴＥＰ８からＳＴＥＰ１３を繰り返せばよい。また測長ＳＥＭなどのように、予め観察するべき場所の位置座標がわかっている場合は、それを用いて試料ステージを自動制御し、自動計測することも可能である。
【００５０】
また傾斜観察条件を変更する場合はＳＴＥＰ１から再度始めるが、最初に観察したい傾斜照射条件がいくつか定まっている場合は、標準試料についてＳＴＥＰ５からＳＴＥＰ７までを複数の傾斜条件たとえば方位角０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°、傾斜角３°、５°、１０°、１５°などの組合せについて最初にまとめて撮影してしまい、記憶部に格納しておき、しかるのちに試料については、格納された複数の傾斜条件のうち、当座必要な条件を選んで撮影してもよい。
【００５１】
図２に実際の傾斜ＳＥＭ画像から上述した実施例１の観察方法の手順により得た傾斜高分解能像の例を示す。
【００５２】
標準試料（カーボン上の金微粒子）Ａの無傾斜画像(a)と傾斜画像（b）から走査ビーム形状(c)をもとめ, 試料Ｂの傾斜画像(d)と走査ビーム形状(c)より高分解能像(e)を回復している。ビーム傾斜によるビームの変形のために試料Ｂの傾斜画像では左下斜め方向に像に尾が引いているが、画像処理後の高分解能像(e)ではこれは見えない。エッジも鮮鋭になっており分解能が回復していることがわかる。
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明の傾斜観察装置の一実施例として、図４に測長ＳＥＭの構成を示す。
【００５４】
図４において、ショットキー電子源１はタングステンの単結晶に、酸素とジルコニウムなどを拡散させショットキー効果を利用する電子源で、その近傍にサプレッサー電極２、引き出し電極３が設けられる。ショットキー電子源１を加熱し、引き出し電極３との間に＋２ｋＶ程度の電圧を印加することにより、ショットキー電子源１はショットキー電子を放出する。サプレッサー電極２には負電圧が印加されショットキー電子源１の先端以外から放出される電子を抑制する。引き出し電極３の穴を出た電子は制御電極４、陽極５で形成される静電レンズにより所望の加速電圧にまで加速、収束される。
【００５５】
陽極５を出た電子線は、続いてコンデンサーレンズ部の第１コンデンサーレンズ６で収束され、コンデンサー可動絞り７にて電流量を制限される。ビーム傾斜をおこなうときには、走査コイル１５と共に走査部を構成する２段偏向器８によりビームを傾斜させる。ここでは２段偏向器８は第１コンデンサーレンズ６の下に位置しているがこれに限らず、第１コンデンサーレンズ６の近辺または第２コンデンサーレンズ９の近辺に設置してもよく、走査部の走査コイル１５に重畳させてもよい。電子光学系で不変なクロスオーバー位置があれば、その位置であれば１段偏向でもよい。傾斜したビームは第２コンデンサーレンズ９をとおり、一度クロスした後、対物レンズ部の対物レンズ１７に軸からずれた位置に入射する。
【００５６】
この光軸０上のクロス位置１２をコンデンサーレンズ部を構成する第１、第２コンデンサーレンズ６，９と２段偏向器８を連動して、ビーム無傾斜の場合とビーム傾斜の場合でずれないようにすると、対物レンズ部の対物レンズ１７の収束作用により、同一視野で、傾斜ビームで走査したＳＥＭ画像が取得できる。傾斜の角度及び方位は２段偏向器８で調整できる。これにより任意の傾斜角、方位の傾斜画像が取得できる。傾斜角度、方位角の絶対量は、例えば特許文献３にあるように、凹ピラミッド型の試料を使って計測しておくとよい。
【００５７】
試料ステージ１９にはリターディング電源３９によりリターディング電圧がかかっており、傾斜入射ビームは減速されて試料１８に入射する。傾斜入射ビームは走査コイル１５により試料１８上を走査される。標準試料２０は試料台１９の片隅に設置されている。
【００５８】
なお、図４において、真空容器２４において、１２はクロスオーバー、１４は対物アライナ、１６は非点補正コイル、２１は試料準備室、２２はゲートバルブ、２３は試料交換機構である。また、この真空容器２４内の各部に対し、加熱電源２５、２サプレッサー電源２６、引き出し電圧源２７、制御電圧源２８、加速電圧源２９、レンズ電源３０、偏向器電源３１、レンズ電源３２、検出器電源３３、ＥｘＢ偏向器電源３４、対物アライナ電源３５、非点補正電源３６、走査コイル電源３７、レンズ電源３８から電源供給がされる。
【００５９】
さて、ビーム走査により試料から発生する２次電子、反射電子は対物レンズ１７を上方に抜けてＥｘＢ偏向器１３まで達し軌道を曲げられて検出器１１に捕らえられ信号として検出される。あるいは反射板１０にあたり、そこで３次電子を発生させ、その３次電子が検出器１１に捕らえられ信号として検出される。
【００６０】
検出した信号は制御部である制御コンピュータ４０の命令で、記憶部である外部記憶装置４１に画像データとして蓄積される。先に説明した傾斜画像、無傾斜画像はこの外部記憶装置４１に、その取得条件を示すファイルとともに画像データとして蓄積される。
【００６１】
操作者が入力部である操作卓４３から制御コンピュータ４０へ命令するか、必要な条件ファイルを参照させると、制御コンピュータ４０は外部記憶装置３５から必要な画像を取り出し、画像演算処理部である画像処理装置４４に画像を渡して、前記式（６）、（８）、（９）などの画像演算をおこなわせ、結果を出力部としての表示部である表示装置４２に表示させる。
【００６２】
図３に上述した実施例における操作画面の一例を示す。ここでは予めビーム傾斜角度の絶対量は、図４に示した装置構成を用い、例えば特許文献3にあるように、凹ピラミッド型の試料を使って計測したデータがあり、傾斜ビームを構築する偏向器のコイル電流などの数値の大きさと対応がついていて、ビーム傾斜角や方位角を設定できる電子光学系の使用を前提としている。
【００６３】
まず所望の加速電圧、ビーム電流で画像が撮影できる状態にＳＥＭを立ち上げる。次に本画面を、例えばタッチパネル等を備える表示装置４２に表示させ、まず画面左上設定ボタン５１を押し、プルダウンメニューから照射ビームの傾斜角、方位角を入力する。傾斜観察条件が複数ある場合は入力ファイルとして別途作成しておき、ここでファイル名を指定して制御コンピュータ４０に読み込ませる。
【００６４】
次に画面中央上方の試料ボタン５２のプルダウンメニューから標準試料を選択し、画像を蓄積しておくホルダー名を入力しておく。次に試料ステージを標準試料に合わせて、視野を選び、倍率、フォーカス、非点合わせ等をおこなう。次に、同様のタッチパネル等を用いた、画面右上のスタートボタン５０を押すと、スタートボタンが点灯し、まずそのままの標準試料の無傾斜照射画像が取得され、画像表示スペース５３の左側に表示される。同時にこの画像データは、先に指定された記憶装置４１内の格納先のホルダーに蓄積される。次に、先に指定されたビーム傾斜角、方位角にＳＥＭが設定され、傾斜照射画像が取得される。
【００６５】
そして表示部である表示装置４２上の画像表示スペース５３の中央に、画像が表示される。同時にこの画像データも先に指定された記憶装置４１内の格納先のホルダーに区別できるように蓄積される。続いてコンピュータ４０の制御の下、画像演算処理部である画像処理装置４４内ではこれら２つの画像データから、図１の実施例におけるＳＴＥＰ７の演算がおこなわれる。傾斜ＳＰＯＴのボタンＯＮで、この傾斜照射画像の右上部分に演算結果Rtoを表示することができる。
【００６６】
ここまできて図３のスタートボタン５０は消灯する。次に試料ボタン５２から観察メニューをえらび、画像を蓄積するファイル名を指定する。
【００６７】
次に観察すべき試料の位置に試料ステージ１９を動かし、観察したい視野を選ぶ。倍率は先の標準試料の場合と同じにする。これが異なると次のスタートボタン５０を押すことができないよう縛りをソフトウェアでかけておく。次にスタートボタン５０を押すと、試料の無傾斜画像取得と表示、同視野の傾斜画像の取得と表示を自動でおこない、最後に図１のＳＴＥＰ１２の画像演算により得た処理結果である、分解能を回復させた傾斜像を表示装置４２に表示して終わる。また、ＳＡＶＥボタンを押すことにより、この画像を記憶装置４１内の観察ホルダーの中に区別がつくように蓄積することができる。
【００６８】
なお、測長ＳＥＭにおいては、特許文献３に記述の方法などを使用して、上述した実施例１により得られる、分解能を回復した傾斜画像を複数枚使って試料の高さ計測などを行うことができる。適当な傾斜角度を選び、専用の三次元（Three Dimension：３Ｄ）表示装置を使い試料の立体画像を表示することも可能になることは言うまでもない。
【００６９】
以上詳述した本発明はＳＥＭに限らず、走査型イオン顕微鏡、半導体検査装置、集束イオンビーム装置などへ利用の可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第１の実施例である観察方法により、傾斜高分解能画像を得る手順を説明する図である。
【図２】第１の実施例の観察方法による傾斜画像の分解能回復の例を示す図である。
【図３】第１の実施例の観察方法を観察装置で実行するための、操作画面の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例である観察装置としての測長ＳＥＭの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…ショットキー電子源、２…サプレッサー電極、３…引き出し電極、４…制御電極、５…陽極、６…第１コンデンサーレンズ、７…可動絞り、８…２段偏向器、９…第２コンデンサーレンズ、１０…反射板、１１…検出器、１２…クロスオーバー、１３…ＥｘＢ偏向器、１４…対物アライナ、１５…走査コイル、１６…非点補正コイル、１７…対物レンズ、１８…試料、１９…試料ステージ、２０…標準試料、２１…試料準備室、２２…ゲートバルブ、２３…試料交換機構、２４…真空容器、２５…加熱電源、２６…サプレッサー電源、２７…引き出し電圧源、２８…制御電圧源、２９…加速電圧源、３０…レンズ電源、３１…偏向器電源、３２…レンズ電源、３３…検出器電源、３４…ＥｘＢ偏向器電源、３５…対物アライナ電源、３６…非点補正電源、３７…走査コイル電源、３８…レンズ電源、３９…リターディング電源、４０…制御コンピュータ、４１…外部記憶装置、  ４２…表示装置、４３…操作卓、４４…画像処理装置、５０…スタートボタン、５１…設定ボタン、５２…試料ボタン、５３…画像表示スペース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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