(57)【要約】【課題】１次ビームを高速照射することによる影響を簡易な構成により緩和することができる荷電粒子線装置を提供する。【解決手段】本発明に係る荷電粒子線装置は、２次電子を検出する複数の検出器と２次電子を検出器に向かって偏向させる偏向器を備え、荷電粒子線の走査座標に応じて異なる検出器に向けて２次電子を偏向させる。【選択図】図４
2015028851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に対して荷電粒子線を照射する荷電粒子線源と、
前記試料から放出される２次電子を検出する複数の検出部と、
前記２次電子を前記検出部のいずれかに向けて偏向する偏向部と、
を備え、
前記偏向部は、
前記荷電粒子線源が前記荷電粒子線を前記試料上の第１走査座標に対して照射するときは前記２次電子を第１の前記検出部に向かって偏向させ、
前記荷電粒子線源が前記荷電粒子線を前記試料上の前記第１走査座標とは異なる第２走査座標に対して照射するときは前記２次電子を第２の前記検出部に向かって偏向させる
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
前記偏向部は、前記荷電粒子線源が前記荷電粒子線を前記試料上に対して照射する走査座標に応じて、前記２次電子を向かわせる前記検出部を循環させる
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項３】
前記荷電粒子線装置はさらに、前記検出部の出力を増幅する増幅器を備え、
前記荷電粒子線装置は、前記増幅器が増幅信号を出力するために要する時間を、前記荷電粒子線源が前記試料上の１走査座標に対して前記荷電粒子線を照射し続ける時間により除算した値以上の個数の前記検出部を備えている
ことを特徴とする請求項２記載の荷電粒子線装置。
【請求項４】
前記荷電粒子線装置は、前記２次電子が前記偏向部によって偏向される前に前記２次電子を減速する減速部を備える
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項５】
前記減速部は、前記２次電子を通過させる穴を有し、前記試料と前記検出部との間に配置され、負電圧を印加される、電極を用いて構成されている
ことを特徴とする請求項４記載の荷電粒子線装置。
【請求項６】
前記検出部と前記偏向部との間の距離は、前記複数の検出部間の最大距離を、前記偏向部に印加される電圧に対する前記偏向の角度変化の割合で除算し、さらにその値を前記偏向部に印加される最大電圧で除算した値に設定されている
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項７】
前記荷電粒子線装置は、前記２次電子を集束するレンズを備える
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項８】
前記偏向部は、
前記荷電粒子線と前記２次電子をともに偏向させるように構成されており、
前記検出部は、
前記２次電子を検出する複数の検出部位に分割されており、
前記荷電粒子線源が前記荷電粒子線を前記試料に対して照射する際の走査倍率に応じて、使用する前記検出部位を変更する
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項９】
前記検出部は、電場を出力して前記２次電子を偏向させるように構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項１０】
前記荷電粒子線装置は、前記検出部の出力を前記荷電粒子線の前記試料上に対する走査座標毎に積分し、前記積分の結果を前記走査座標毎の検出結果として用いる
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項１１】
前記荷電粒子線装置は、
前記検出器が検出した２次電子の強度をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器が出力するデジタル値を前記試料上の走査座標に対応させて記憶する画像メモリと、
を備えることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
【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】
荷電粒子線装置の１態様である走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）は、電子ビーム（以後、１次ビームまたは１次電子と称する）を試料上に照射し、試料から放出される２次電子（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ：ＳＥ）や後方散乱電子（Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ： ＢＳＥ）（以後、ＳＥとＢＳＥをまとめてＳＥと称する）を画像に変換することにより、試料の観察像を得る。走査型電子顕微鏡は特に半導体デバイスを計測する際に広く応用されている。
【０００３】
走査型電子顕微鏡を用いて絶縁試料を観測する場合、１次ビーム照射によって試料に電荷が蓄積する。その結果、ＳＥが試料に引き戻されることにより、ＳＮ（信号対ノイズ）比低下、観察パターン消失、帯電ポテンシャルが１次ビームに対して及ぼす影響による視野ずれ、像ボケ、などの課題が生じる。
【０００４】
この課題について、試料に対して照射する単位時間当たりの１次電子数を減らすことにより試料の帯電を抑制できることが知られている。１次ビームの電流が固定である場合、これは１ピクセル当たりの照射時間を短くすることを意味する。したがって、電子ビームを高速に走査することにより、帯電現象が引き起こす課題を抑制することができる。他方、電子ビームを高速に走査すると、新たな課題が生じる。これについて以下に説明する。
【０００５】
ＳＥＭ検出系におけるＳＥ信号処理は、（１）ＳＥ信号を検出器によって電気信号に変換する、（２）増幅器（ＡＭＰ）により信号を増幅する、（３）増幅信号をＡ／Ｄ変換する、（４）デジタル信号をメモリに書き込む、（５）メモリ上のデジタル信号を画像として表示する、という過程により実施される。上記の一連の処理は１次ビーム走査に同期して実施する必要があり、ビーム走査を高速化するとともに検出系の応答性を向上させることが必須である。
【０００６】
検出系の応答速度がビーム走査速度に追随できない場合は、ＡＭＰが増幅信号を出力するために要する時間が１ピクセル分の照射時間以上に広がり、その結果として試料の１ピクセル分の画像情報が複数のピクセルにまたがって画像化されてしまう。これにより像ボケが生じ、観測パターン寸法の測定精度と再現性が劣化することが、本願発明者らによって確認されている。１次ビームを高速走査したときの画像劣化を補正する技術として、下記特許文献１記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１６５４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記課題を解決するため、検出系の各素子と回路を高速化することが考えられる。しかし、電子を検出する検出器の応答速度は様々な物理現象の統計的ばらつきによって制限されてしまう。また、検出器の微弱な信号を増幅するＡＭＰ回路の応答を高速にすると、出力にリンギング等が生じ、誤信号の原因となる。したがって、素子や回路を高速化することのみによって検出系を高速化することは困難である。
【０００９】
また、上記特許文献１に記載されている技術のように、画像処理によって高速化の影響を補正するためには、補正処理において使用する追加情報が必要であると考えられる。例えば特許文献１においては、１次ビームを高速照射したときの画像と低速照射したときの画像を用いる必要がある。したがって、処理速度などの観点で負担が生じる。
【００１０】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、１次ビームを高速照射することによる影響を簡易な構成により緩和することができる荷電粒子線装置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】
【００１１】
本発明に係る荷電粒子線装置は、２次電子を検出する複数の検出器と２次電子を検出器に向かって偏向させる偏向器を備え、荷電粒子線の走査座標に応じて異なる検出器に向けて２次電子を偏向させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る荷電粒子線装置によれば、１次ビームを高速走査したときに起きる像ボケや寸法誤差を、簡易な検出系の構成により抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一般的な荷電粒子線装置１００の構成図である。
【図２】ＳＥ信号を画像化する検出系の処理ブロック図である。
【図３】検出系の応答遅れによる影響を説明する図である。
【図４】実施形態１に係る荷電粒子線装置１００が備える検出器１０７の配置例を示す図である。
【図５】偏向器に対して入力する偏向信号の例を示す図である。
【図６】実施形態２に係る荷電粒子線装置１００の模式図である。
【図７】ＳＥ偏向器１１２と検出器１０７の間の距離Ｌについて説明する図である。
【図８】実施形態４に係る荷電粒子線装置１００のＳＥ偏向器１１２周辺における構成を示す図である。
【図９】実施形態５に係る荷電粒子線装置１００の構成図である。
【図１０】検出器１０７が有する複数の検出部位とその割り当てを例示する図である。
【図１１】検出器１０７を３つ備える場合における例を示す図である。
【図１２】ＡＭＰ１０８の出力波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜従来の走査型電子顕微鏡＞
以下では本発明の理解を容易にするため、まず従来の荷電粒子線装置の１例として走査型電子顕微鏡の構成とその課題を説明し、その後に本発明の基本原理と実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、一般的な荷電粒子線装置（ここではＳＥＭを想定する）１００の構成図である。荷電粒子線源１０１から照射された荷電粒子線（例えば電子ビーム）１０２は、偏向器１０３によって偏向され、対物レンズ１０４によって試料１０５上の走査位置１０６に集束される。試料１０５から放射されるＳＥは、検出器１０７によって検出される。検出器１０７以降の処理については次の図２で説明する。
【００１６】
図２は、ＳＥ信号を画像化する検出系の処理ブロック図である。検出器１０７の出力は、ＡＭＰ１０８によって増幅される。ＡＭＰ１０８の出力はＡ／Ｄ変換器１０９によってデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器１０９が出力するデジタル信号は画像メモリ１１０に書き込まれる。画像は多ピクセル（以後、ｐｉｘとも称する）からなり、画像メモリ１１０に書き込まれるデジタル信号と画像ピクセルは１対１に対応する。Ａ／Ｄ変換器１０９が出力するデジタル値がそのまま対応する画像ピクセルの輝度値になる。
【００１７】
画像メモリ１１０が格納する画像のＸ方向のピクセル数をＰｘ、Ｙ方向のピクセル数をＰｙとすると、合計ピクセル数はＰｘ×Ｐｙとなる。試料１０５上の走査領域１０６をＰｘ×Ｐｙ個に分割し、各分割領域を画像メモリ１１０内に格納される各画像ピクセルと１対１に対応させる。以下では便宜上、試料１０５上の各分割領域もピクセルと称する。１次ビームの走査速度は、「照射時間／ピクセル数」で定義することができる。
【００１８】
図３は、検出系の応答遅れによる影響を説明する図である。図３（ａ）（ｂ）は検出系の応答遅れがない場合におけるＡＭＰ出力と画像輝度をそれぞれ示す。図３（ｃ）（ｄ）は検出系の応答遅れが存在する場合におけるＡＭＰ出力と画像輝度をそれぞれ示す。ここではピクセル１から強度Ｖ、ピクセル２から強度Ｖ／２の信号が検出器１０７に到達するものと仮定する。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、検出系の応答が１次ビームの走査速度に追随する場合は、試料１０５からの２次電子信号を検出・増幅した信号が１ピクセルの時間内に収まる。したがって図３（ｂ）に示すように、Ａ／Ｄ変換後は画像ピクセル１の輝度はＢ、ピクセル２の輝度はＢ／２となる。
【００２０】
図３（ｃ）に示すように、検出系の応答が１次ビームの走査速度に追随することができず遅れる場合は、２次電子信号を検出・増幅した後の信号は複数のピクセルにまたがってしまう。その結果、図３（ｄ）に示すように、ピクセル１の信号の影響によりピクセル２の信号値が実際の信号値より高くなり、さらにはピクセル３においても誤信号が生じる。したがって、ピクセル１の輝度はＢ、ピクセル２の輝度はＢ／２＋α、ピクセル３の輝度はβとなる。αとβは検出系の応答遅れに起因して生じる誤信号分の輝度である。
【００２１】
図３に示すような検出系の応答遅れにより、検出パターンの凹凸形状のエッジ部分が広がって画像化され、像ボケやパターン寸法の測定誤差の原因になる。したがって、検出系の応答遅れを減少させる手法が求められる。
【００２２】
＜本発明の基本的な考え方＞
検出系の応答遅れを減少させるため、本発明に係る荷電粒子線装置は、複数の検出器１０７を並行して用いる。具体的には、Ｎ個（Ｎ≧２）の検出器１０７を設け、１次ビームの走査と同期して各検出器１０７を循環的に用いる。以下にＮ＝３の場合を説明するが、Ｎ≧２場合の一般化も容易である。
【００２３】
本発明に係る荷電粒子線装置１００は、ＳＥを偏向して検出器１０７に向かわせるＳＥ偏向器１１２を備える。このＳＥ偏向器１１２は、試料１０５上でピクセル１に対応する領域を走査するときＳＥが第１検出器１０７に到達し、ピクセル２に対応する領域を走査するときＳＥが第２検出器１０７に到達し、ピクセル３に対応する領域を走査するときＳＥが第３検出器１０７に到達するように、ＳＥを偏向する。ＳＥ偏向器１１２は、偏向器１０３と兼用してもよいし別途設けてもよい。ＳＥ偏向器１１２の具体的な配置例については実施形態２以降で説明する。
【００２４】
各検出器１０７の出力は、個別のＡ／Ｄ変換器１０９によって増幅され、画像メモリ１１０内の各ピクセルに対応するアドレス上に書き込まれる。検出器１０７が検出信号を出力するために要する時間とＡ／Ｄ変換器１０９が増幅信号を出力するために要する時間の和が３ピクセル分の時間以内に収まれば、検出系の応答遅れにより１ピクセル分の情報が複数のピクセルにまたがることを防止できる。
【００２５】
ピクセル４に対応する領域を走査するときは、ＳＥが再び第１検出器１０７に到達するようにＳＥを偏向し、その出力を画像メモリ１１０内のピクセル４に対応するアドレスに書き込む。この過程を繰り返して走査領域１０６を画像化する。つまり、第１〜第３検出器に対するピクセル割り当てはそれぞれ以下のようになる。
【００２６】
第１検出器：ピクセル１→４→７→・・・
第２検出器：ピクセル２→５→８→・・・
第３検出器：ピクセル３→６→９→・・・
【００２７】
検出器１０７の個数は、以下のように決定することができる。ＡＭＰ１０８が増幅信号を出力するために要する時間をｔｄ、１ピクセルに対して１次ビームを照射する時間をｔｓ（ｔｄ>ｔｓ）とすると、理想的な場合は検出器１０７の個数Ｎ’＝ｔｄ／ｔｓとすればよい。実際には、ピクセル毎の信号値が多少重なることを許容できる場合もあるので、Ｎ’も少ない個数、すなわちＮ＝（ｔｄ−Δｔ）／ｔｓ≦Ｎ’の検出器１０７を用いて、検出系の応答遅れによる像ボケ、寸法変変動、測長再現性の劣化など抑制することができると考えられる。Δｔの具体的な値は計算機を用いたシミュレーションや実験等により求める必要がある。
【００２８】
＜実施の形態１＞
図４は、本発明の実施形態１に係る荷電粒子線装置１００が備える検出器１０７の配置例を示す図である。図４（ａ）は３つの検出器１０７を直線上に等間隔配置した例、図４（ｂ）は３つの検出器１０７を円周上に等間隔配置した例を示す。その他の構成は図１〜図２および＜本発明の基本的な考え方＞で説明したものと同様である。
【００２９】
図５は、偏向器に対して入力する偏向信号の例を示す図である。図５（ａ）は偏向器１０３に対して入力する偏向信号、図５（ｂ）は図４（ａ）に示す配置例においてＳＥ偏向器１１２に対して入力する偏向信号、図５（ｃ）は図４（ｂ）に示す配置例においてＳＥ偏向器１１２に対して入力する偏向信号を示す。
【００３０】
図５（ａ）に示すように、偏向器１０３に対して入力する偏向信号は、走査位置に応じて線型的に変化する。試料１０５上における荷電粒子線１０２の走査座標は、画像メモリ１１０が格納する各ピクセルの座標に対応する。
【００３１】
図５（ｂ）に示すように、検出器１０３を直線配置した場合においてＳＥ偏向器１１２に対して入力する偏向信号は、荷電粒子線１０２に同期した三角波となる。ピクセル１〜３を走査する際に、ＳＥがそれぞれ第１〜第３検出器１０７に到達するように、ＳＥを偏向する。１次ビームがピクセル４を走査するときは、ＳＥが再び第１検出器１０７に戻るように、偏向信号を初期値に戻す。
【００３２】
図５（ｃ）に示すように、検出器を円周上に配置した場合においては、ＳＥを２次元的に偏向させることが必要である。すなわち、２方向（Ｘ方向とＹ方向）それぞれにＳＥを偏向させるＳＥ偏向器１１２が必要である。この場合は、Ｘ方向とＹ方向それぞれのＳＥ偏向器１１２に対する偏向信号として、位相が互いに９０°異なる正弦波を入力する。偏向信号の周期を、１次ビーム１０２が３ピクセル走査する時間と同じ値にすることにより、ピクセル１〜４・・・からのＳＥ信号を、第１検出器→第２検出器→第３検出器→第１検出器→・・・の順に使用して検出することができる。
【００３３】
＜実施の形態２＞
荷電粒子線装置１００の構成によっては、走査分解能を高めるため、対物レンズとして磁場レンズと静電レンズを重畳的に併用する場合がある。その場合、静電レンズは試料１０５に負の高電圧を入力する。その結果、試料１０５が放出するＳＥは電源ＧＮＤ基準で数ＫｅＶのエネルギーを有する。
【００３４】
高ＳＮ比を得るため反射板等を介さずＳＥを直接検出する場合は、上記のように高エネルギーを有するＳＥを偏向する必要がある。検出器間の距離が短い（例えばｍｍオーダ）場合、高エネルギーを有するＳＥを高速に偏向するため高性能の制御回路が必要となり、技術的かつ価格的な困難が考えられる。そこで本発明の実施形態２に係る荷電粒子線装置１００は、ＳＥをいったん減速させてから偏向する構造を採用する。その他の構成は実施形態１と同様である。
【００３５】
図６は、本実施形態２に係る荷電粒子線装置１００の模式図である。メッシュ電極Ｍ１は、高速のＳＥに対して正の高電圧を印加し、検出器１０７に向かってＳＥの軌道を変化させる。メッシュ電極Ｍ１の後段には低電圧のメッシュ電極Ｍ２を配置し、これによりＳＥを減速させる（減速区間）。以後の動作は実施形態１と同様である。なお、電極Ｍ１とＭ２は、必ずしもメッシュ形状でなくともよいが、少なくともＳＥを通過させる穴を有している必要がある。
【００３６】
検出器１０７の動作条件として高電圧を印加することが必要な場合（例えば、蛍光体発光のためには約１０ｋＶの電圧が必要）、ＳＥを偏向させた後、検出器１０７に高電圧を印加してＳＥを加速させる（加速区間）。加速区間と減速区間の間はメッシュ電極Ｍ２によって区切られているため、メッシュ電極Ｍ２の電位によって電場が収束し、したがって加速区間内の電場が減速区間において及ぼす影響は少ない。
【００３７】
＜実施の形態３＞
本発明の実施形態３においては、ＳＥ偏向器１１２と検出器１０７の間の距離Ｌについて説明する。その他の構成は実施形態１〜２と同様である。
【００３８】
図７は、ＳＥ偏向器１１２と検出器１０７の間の距離Ｌについて説明する図である。距離Ｌを長くすると、ＳＥ偏向器１１２の偏向感度を向上させることができる。距離Ｌの最適値はＳＥ偏向器の偏向感度と検出器１０７間の距離により求まる。
【００３９】
ＳＥ偏向器１１２が静電偏向器である場合を考える。ＳＥ偏向器１１２の偏向感度をθ［ｒａｄ／Ｖ］、ＳＥ偏向器１１２に印加される最大電圧をＶ［Ｖ］、検出器１０７間の最大距離をｌｓとすると、Ｌ＝ｌｓ／（θＶ）となる。したがって、Ｌは検出器１０７間の距離ｌｓに比例し、ＳＥ偏向器１１２の偏向感度θに反比例する。
【００４０】
＜実施の形態４＞
図８は、本発明の実施形態４に係る荷電粒子線装置１００のＳＥ偏向器１１２周辺における構成を示す図である。その他の構成は実施形態１〜３と同様であるため、以下では図８に係る事項を中心に説明する。
【００４１】
ＳＥの軌道が広がっている場合、１ピクセル分のＳＥが複数の検出器１０７にまたがって到達することが懸念される。そこで本実施形態４においては、集束レンズを用いてＳＥの軌道を集束させ、ＳＥが並行に進行するようにする。例えば図８に示すように、レンズＬ１を用いて広がっているＳＥを点Ｆ付近に集束させ、その後レンズＬ２を用いてＳＥの軌道を並行にする。最後にＳＥ偏向器１１２によってＳＥを偏向させる。
【００４２】
＜実施の形態５＞
試料１０５から放出されるＳＥを荷電粒子線１０２から分離せず、かつ直接検出する場合は、荷電粒子線１０２を偏向させる偏向器１０３を用いてＳＥを偏向させることができる。そこで本発明の実施形態５においては、偏向器１０３をＳＥ偏向器として兼用する構成例を説明する。その他の構成は実施形態１〜４と同様であるため、以下では差異点を中心に説明する。
【００４３】
図９は、本発明の実施形態５に係る荷電粒子線装置１００の構成図である。図９に示すように、ＳＥが荷電粒子線１０２と同じ空間を通過する場合、荷電粒子線１０２を走査する偏向場によってＳＥも偏向作用を受ける。図９（ａ）は電磁偏向を用いる場合の電子軌道を示し、図９（ｂ）は静電偏向を用いる場合の電子軌道を示す。
【００４４】
偏向器１０３によって偏向されたＳＥは、上方に配置されている検出器１０７に到達する。偏向されたＳＥが検出器１０７に到達する位置は、偏向幅によって異なる。本実施形態５においては、偏向器１０３は荷電粒子線１０２とＳＥをともに偏向するので、１次電子１０２の偏向幅とＳＥの偏向幅は連動している。例えば荷電粒子線１０２を高倍率で走査する場合は狭い範囲を走査するので偏向幅が小さく、したがってＳＥの偏向幅もこれに対応して小さい。そこで本実施形態５においては、検出器１０７を複数の検出部位に分割し、荷電粒子線１０２の走査倍率に応じて、使用する検出部位を変更する。
【００４５】
図１０は、検出器１０７が有する複数の検出部位とその割り当てを例示する図である。同図は、図９と同様に検出器１０７を側面から見たものである。荷電粒子線１０２の走査倍率が高くなると偏向幅が小さくなるので使用する検出部位は少なくなり、荷電粒子線１０２の走査倍率が低くなると偏向幅が大きくなるので使用する検出部位は多くなる。この走査倍率と使用する検出部位の対応関係をあらかじめデータテーブルなどに定義しておき、荷電粒子線１０２の走査倍率に応じて使用する検出部位を変更することができる。
図１０に示す例においては、簡単のために分割数＝８、ピクセル数＝４とした。走査倍率ＭのときＳＥは検出器１０７の検出部位３〜６の範囲で偏向され、走査倍率Ｍ／２のときＳＥは検出部位１〜８の範囲で偏向される。そこで、走査倍率Ｍのときは１つの検出部位を１ピクセルに割り当て、走査倍率Ｍ／２のときは２つの検出部位を１ピクセルに割り当てる。
【００４６】
＜実施の形態６＞
本発明の実施形態６においては、検出器１０７に対して電圧を印加して検出器１０７周辺に電場を発生させ、これによりＳＥを偏向させる構成例について説明する。荷電粒子線装置１００のその他の構成は実施形態１〜５と同様である。
【００４７】
図１１は、検出器１０７を３つ備える場合における例を示す図である。第１〜第３検出器１０７のそれぞれに対して印加する電圧をＶ１、Ｖ２、Ｖ３とする。図１１（ａ）は第１検出器１０７に対して電圧Ｖを印加したときの等電位線分布を示す。図１１（ｂ）は第２検出器１０７に対して電圧Ｖを印加したときの等電位線分布を示す。
【００４８】
図１１（ａ）（ｂ）に示すように、電圧を印加する検出器１０７を切り替えることにより、等電位線分布が変化し、これによりＳＥが偏向される方向を変えることができる。この動作を荷電粒子線１０２の走査と同期させることにより、走査位置毎に検出器１０７を切り替えることができる。特に、ＳＥ偏向器１１２の偏向感度が不十分な場合、本実施形態６に係る構成を併用することにより、偏向精度を向上させることができる。
【００４９】
あるいは、検出器１０７が出力する電場によってＳＥを十分な感度で偏向させることができる場合は、ＳＥ偏向器１１２を省略することもできる。この場合は、検出器１０７がＳＥ偏向器１１２の代替として機能する。
【００５０】
＜実施の形態７＞
従来の荷電粒子線装置においては、ＳＥ信号が隣接するピクセル間で重なる可能性があるため、ＡＭＰ１０８の出力のうちピーク値のみを用いるなどして、信号をピクセル間で分離する必要があった。他方、実施形態１〜６で説明した構成により、隣接したピクセルに対応するＳＥ信号を分離して信号の重なりを抑制することができる。本発明の実施形態７に係る荷電粒子線装置１００は、このことを利用して、ＡＭＰ１０８の出力を全般的に用いて信号強度をより正確に求める構成例を説明する。その他の構成は実施形態１〜６と同様である。
【００５１】
図１２は、ＡＭＰ１０８の出力波形を示す図である。ＡＭＰ１０８の応答遅れにより、その出力波形は図１２に示すように時間軸に対して広がりを有する。ＳＥ信号の強度は、この出力波形を時間軸に沿って積分した値に相当する。ＡＭＰ１０８の出力がピクセル間で重なり合う場合は、隣接するピクセルに対応する出力を積分してしまうため、積分処理によってＳＥ信号強度を求めることはできないが、図１２に示すように検出器１０７を分離することにより、ピクセル間にまたがらずＡＭＰ１０８出力を積分することができる。これにより、ＳＥ信号強度をより正確に求めることができる。
【００５２】
本発明は上記した実施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。上記実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることもできる。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることもできる。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成を追加・削除・置換することもできる。
【００５３】
例えば実施形態１において、隣接するピクセル（または試料１０５上の隣接する走査座標）については異なる検出器１０７を用いてＳＥを検出することを説明したが、荷電粒子線１０２を走査する順序によっては、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、ピクセル１→ピクセル４→ピクセル３→ピクセル２の順に、対応する試料１０５上の走査座標に対して荷電粒子線１０２を照射する場合は、ピクセル１とピクセル２はともに第１検出器１０７を用いて検出することになる。
【００５４】
以上の実施形態においては、荷電粒子線装置１００がＳＥＭであることを想定したが、ＳＥを検出した結果を利用するその他の荷電粒子線装置１００においても、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１００：荷電粒子線装置、１０１：荷電粒子線源、１０２：荷電粒子線、１０３：偏向器、１０４：対物レンズ、１０５：試料、１０６：走査位置、１０７：検出器、１０８：ＡＭＰ、１０９：Ａ／Ｄ変換器、１１０：画像メモリ、１１２：ＳＥ偏向器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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