(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出される一次荷電粒子線を収束する複数のレンズと、前記一次荷電粒子線を試料上で走査する走査コイルと、前記一次荷電粒子を収束して前記試料に照射する対物レンズと、前記対物レンズよりも上段に配置され、前記一次荷電粒子線をチルトさせる偏向器とを有し、前記対物レンズの振り戻を用いてチルトさせた前記一次荷電粒子線を前記試料に照射することにより、前記試料のチルト像、もしくは左右視差角像を取得する荷電粒子線装置において、
前記対物レンズと前記偏向器の間にアライナーが更に備えられ、
前記アライナーは、前記偏向器のチルト角、前記複数のレンズ条件、前記対物レンズと前記試料までの距離を用いて、前記一次荷電粒子線のチルト時に発生する前記試料の視野ずれを補正するビームチルト視野補正機能を有し、
前記試料の表面傾斜に対応して、前記一次荷電粒子線が前記試料上を１ライン走査中に前記対物レンズの焦点とチルトした前記一次荷電粒子線による視野ずれを同時、連続的に補正する傾斜焦点補正機能を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１記載の荷電粒子線装置において、
前記対物レンズの焦点補正とチルトした前記一次荷電粒子線による視野ずれ補正と同時に走査幅を変更し、前記試料表面傾斜を行わない場合と同等の領域を走査する傾斜倍率補正機能を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項２記載の荷電粒子線装置において、
更に、画像表示装置を備え、
前記画像表示装置は、ビームチルト視野補正、傾斜焦点補正、傾斜倍率補正の３つの内の少なくとも一つを実行可能とする入力手段を含むＧＵＩ画面を表示するものであることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
荷電粒子源と、試料ステージと、前記荷電粒子源から放出される一次荷電粒子線を収束して光軸上にクロスオーバを形成する複数のレンズと、前記一次荷電粒子を収束して前記試料ステージに載置される試料に照射する対物レンズと、前記対物レンズと前記クロスオーバとの間に配置され、前記一次荷電粒子線をチルトさせる偏向器とを有し、前記一次荷電粒子線を前記偏向器により前記光軸を対称軸として左右にチルトして２本の一次荷電粒子線とし、前記試料の左右のステレオペア画像を取得する荷電粒子線装置において、
前記対物レンズと前記偏向器の間に視野補正用アライナーが更に備えられ、
前記視野補正用アライナーは、前記偏向器により前記一次荷電粒子線をチルトすることにより前記クロスオーバとは異なる位置に形成される仮想的なクロスオーバの前記光軸からの位置ずれを前記光軸と一致するように前記一次荷電粒子線のチルト角度を補正し、表面傾斜試料にかかる前記左右のステレオペア画像の視野を一致させることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項４記載の荷電粒子線装置において、
前記一致は、±２００μｍ以内の範囲を許容することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項４記載の荷電粒子線装置において、
前記チルト角度の補正角度は、前記偏向器によりチルトされる前記一次荷電粒子線のチルト角度と、前記偏向器と前記視野補正用アライナーとの間の距離と、前記視野補正用アライナーと前記対物レンズとの間の距離と、前記複数のレンズにより形成される前記一次荷電粒子線のクロスオーバと前記対物レンズとの間の距離とを用いて決定されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
荷電粒子源と、試料ステージと、前記ステージを傾斜させる傾斜機構と、前記荷電粒子源から放出される一次荷電粒子線を収束して光軸上にクロスオーバを形成する複数のレンズと、前記一次荷電粒子線を前記試料ステージに載置される試料上で走査する走査コイルと、前記一次荷電粒子を収束して前記試料に照射する対物レンズと、前記対物レンズと前記クロスオーバとの間に配置され、前記一次荷電粒子線をチルトさせる偏向器と、これらを制御する制御ＣＰＵと、前記制御ＣＰＵに接続された画像表示装置とを有する荷電粒子線装置において、
前記対物レンズと前記偏向器の間に視野補正用アライナーが更に備えられ、
前記傾斜機構を用いて傾斜させた前記試料ステージに載置される前記試料の表面に前記一次荷電粒子線を照射してチルト像を観察する際に、
前記制御ＣＰＵは、
前記走査コイルが、傾いた前記試料ステージの傾斜方向に前記一次荷電粒子線を走査するように、かつ、
前記対物レンズが、走査される前記一次荷電粒子線が前記試料の表面において焦点を結ぶように、かつ、
前記視野補正用アライナーが、前記偏向器により前記一次荷電粒子線をチルトすること及び前記対物レンズにより前記一次荷電粒子線の焦点位置を変更することにより前記クロスオーバとは異なる位置に形成される仮想的なクロスオーバの前記光軸からの位置ずれを前記光軸と一致させ前記一次荷電粒子線のチルト角度を補正するように制御するものであることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項７記載の荷電粒子線装置において、
前記制御ＣＰＵは、更に、
前記傾斜前と等しい走査範囲にて走査を行うように前記走査コイルを制御するものであることを特徴と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】
試料上で電子線やイオン線等荷電粒子線をチルトさせ、試料のチルト像表示もしくは、左右視差画像データで立体像表示を行う従来技術として、例えば特開平２−３３８４３号公報（特許文献１）や特開２０１０−９９０７号公報（特許文献２）がある。特許文献１には、荷電粒子線を対物レンズ上方でチルトさせ、対物レンズの軸外における振り戻し作用を利用し、荷電粒子線を試料にチルトさせて照射し、試料のチルト像を取得する手法が開示されている。また、引用文献２には、荷電粒子線装置を用いて立体視観察を行う技術が開示されている。本文献の技術では、電磁コイルを用いて、左右視差角分チルトさせた荷電粒子線でもって試料を走査し、左右のステレオペア画像を取得、それを立体液晶ディスプレイ等に表示することにより、実時間（リアルタイム）での立体像観察を可能にしている。
【０００３】
さらに、チルト時に発生する焦点、非点、視野を補正する手法の例としては、特開２０１０−１６００７号公報（特許文献３）がある。非点補正に関しては、複数の非点補正値の組合せを評価し、最適な非点補正値を検出し、視野ずれに関しては、傾斜前後の画像を比較し視野ずれ量を評価し、イメージシフト、もしくは試料ステージの移動で補正をおこなっている。
【０００４】
一方、試料表面自体が、荷電粒子線の焦点深度を超えて大きく傾斜しているサンプルの観察方法として、試料表面傾斜にあわせて荷電粒子線の焦点を連続的に変化させ、常に焦点のあった画像を提供する傾斜焦点補正（ダイナミックフォーカス）機能、そして、試料傾斜角度にあわせて荷電粒子ビーム走査幅を変更し、傾斜前と同じ領域を走査し画像取得を行う、傾斜倍率補正（ティルトコンペンセーション）機能があり、これらは既に製品化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−３３８４３号公報
【特許文献２】特開２０１０−９９０７号公報
【特許文献３】特開２０１０−１６００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
荷電粒子線を対物レンズ上方でチルトさせ、対物レンズ軸外の振り戻し作用を利用して、チルトした荷電粒子線を試料に照射して、試料を観察すると、チルトさせていないときと比べて視野ずれが発生する。電子顕微鏡に代表される荷電粒子線装置においては、通常、光軸中心上に位置する対物レンズの上側クロスオーバが、荷電粒子線をチルトさせたことにより仮想的に光軸からずれることにより、このずれ量と対物レンズ縮小率の積として、視野ずれは発生する。
【０００７】
これを回避するためには、荷電粒子線をクロスオーバ位置でチルトさせるクロスオーバ方式がしられているが、装置性能、実装への制限が大きい。
【０００８】
これらのチルト像観察、立体視像観察を用いて、試料ステージ等を用いて試料自体を大きく傾斜させて観察する場合、従来技術より、試料傾斜角度に応じて傾斜焦点補正(ダイナミックフォーカス)機能を用いて連続的に焦点を変更し、観察視野全面において焦点のあった画像を取得することは可能である。しかしながら、本発明者等が検討した結果、１０００倍以上の高倍率では上記の視野ずれにより、傾斜像観察時は、所定の観察位置に対して視野が大きくずれること、そして立体像観察時は、左右の視差画像ともに視野がずれ、異なる位置を観察することになり、立体観察できなくなるという事態が発生することが分かった。
【０００９】
本発明の第１の目的は、一次荷電粒子線をチルトすることにより生じる視野ずれの補正を容易に行なうことのできる荷電粒子線装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の第２の目的は、視野ずれが抑制され、良好な立体画像が得られる荷電粒子線装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の第３の目的は、傾斜試料であっても、チルトした荷電粒子線により所定位置の観察が可能な荷電粒子線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】
上記目的を達成するための一実施形態として、荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出される一次荷電粒子線を収束する複数のレンズと、前記一次荷電粒子線を試料上で走査する走査コイルと、前記一次荷電粒子を収束して前記試料に照射する対物レンズと、前記対物レンズよりも上段に配置され、前記一次荷電粒子線をチルトさせる偏向器とを有し、前記対物レンズの振り戻を用いてチルトさせた前記一次荷電粒子線を前記試料に照射することにより、前記試料のチルト像、もしくは左右視差角像を取得する荷電粒子線装置において、前記対物レンズと前記偏向器の間にアライナーが更に備えられ、前記アライナーは、前記偏向器のチルト角、前記複数のレンズ条件、前記対物レンズと前記試料までの距離を用いて、前記一次荷電粒子線のチルト時に発生する前記試料の視野ずれを補正するビームチルト視野補正機能を有することを特徴とする荷電粒子線装置とする。
【００１３】
また、上記荷電粒子線装置において、前記試料の表面傾斜に対応して、前記一次荷電粒子線が前記試料上を１ライン走査中に前記対物レンズの焦点とチルトした前記一次荷電粒子線による視野ずれを同時、連続的に補正する傾斜焦点補正機能を有することを特徴とする荷電粒子線装置とする。
【００１４】
また、荷電粒子源と、試料ステージと、前記荷電粒子源から放出される一次荷電粒子線を収束して光軸上にクロスオーバを形成する複数のレンズと、前記一次荷電粒子を収束して前記試料ステージに載置される試料に照射する対物レンズと、前記対物レンズと前記クロスオーバとの間に配置され、前記一次荷電粒子線をチルトさせる偏向器とを有する荷電粒子線装置において、前記対物レンズと前記偏向器の間に視野補正用アライナーが更に備えられ、前記視野補正用アライナーは、前記偏向器により前記一次荷電粒子線をチルトすることにより前記クロスオーバとは異なる位置に形成される仮想的なクロスオーバの前記光軸からの位置ずれが前記光軸と一致するように前記一次荷電粒子線のチルト角度を補正するものであることを特徴とする荷電粒子線装置とする。
【００１５】
また、荷電粒子源と、試料ステージと、前記ステージを傾斜させる傾斜機構と、前記荷電粒子源から放出される一次荷電粒子線を収束して光軸上にクロスオーバを形成する複数のレンズと、前記一次荷電粒子線を前記試料ステージに載置される試料上で走査する走査コイルと、前記一次荷電粒子を収束して前記試料に照射する対物レンズと、前記対物レンズと前記クロスオーバとの間に配置され、前記一次荷電粒子線をチルトさせる偏向器と、これらを制御する制御ＣＰＵと、前記制御ＣＰＵに接続された画像表示装置とを有する荷電粒子線装置において、前記対物レンズと前記偏向器の間に視野補正用アライナーが更に備えられ、前記傾斜機構を用いて傾斜させた前記試料ステージに載置される前記試料の表面に前記一次荷電粒子線を照射してチルト像を観察する際に、前記制御ＣＰＵは、前記走査コイルが、傾いた前記試料ステージの傾斜方向に前記一次荷電粒子線を走査するように、かつ、前記対物レンズが、走査される前記一次荷電粒子線が前記試料の表面において焦点を結ぶように、かつ、前記視野補正用アライナーが、前記偏向器により前記一次荷電粒子線をチルトすること及び前記対物レンズにより前記一次荷電粒子線の焦点位置を変更することにより前記クロスオーバとは異なる位置に形成される仮想的なクロスオーバの前記光軸からの位置ずれを前記光軸と一致させ前記一次荷電粒子線のチルト角度を補正するように制御するものであることを特徴とする荷電粒子線装置とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、視野ずれを補正するアライナーを有することにより、一次荷電粒子線をチルトすることにより生じる視野ずれの補正を容易に行なうことのできる荷電粒子線装置を、また視野ずれが抑制され、良好な立体画像が得られる荷電粒子線装置を提供することができる。さらに、試料の表面傾斜に対応して、一次荷電粒子線が試料上を１ライン走査中に対物レンズの焦点とチルトした一次荷電粒子線による視野ずれを同時、連続的に補正する傾斜焦点補正機能を有することにより、傾斜試料であっても、チルトした荷電粒子線により所定位置の観察が可能な荷電粒子線装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施例に係る荷電粒子線装置の一例である走査電子顕微鏡の全体概略構成図である。
【図２】チルト像観察時の電子線軌道を説明するための図である。
【図３】立体像観察時の電子線軌道を説明するための図である。
【図４】電子線チルトによる視野ずれ発生のメカニズムを説明するための図である。
【図５】電子線チルトによる視野ずれの補正方法を説明するための図である。
【図６】第２の実施例に係る荷電粒子線装置を用いて表面傾斜試料のチルトビーム観察時の荷電粒子線軌道を説明するための図である。
【図７】焦点、視野ずれ同時補正時の信号タイムチャートである。
【図８】第２の実施例に係る荷電粒子線装置を用いて傾斜試料のチルトビーム観察時（傾斜倍率補正時）の荷電粒子線軌道を説明するための図である。
【図９】焦点、視野ずれ、倍率同時補正時の信号タイムチャートである。
【図１０】第２の実施例に係る荷電粒子線装置の操作ＧＵＩの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、荷電粒子源から放出される一次荷電粒子線を、複数のレンズにより収束し、対物レンズよりも上段の電磁コイルにより、上記一次荷電粒子線をチルトさせ、前記対物レンズの振り戻を用いてチルトした荷電粒子線にて試料を走査することにより、前記試料のチルト像、もしくは左右視差角像を取得する荷電粒子線装置において、前記対物レンズと前記電磁コイルの中間に設置したアライナーを用いて、前記電磁コイルのチルト角、前記複数のレンズ条件、前記対物レンズと前記試料までの距離からもとまる補正量にて、前記荷電粒子線のチルト時に発生する前記試料の視野ずれを、対物レンズ焦点変化に連動し、動的に補正することを特徴とする。
【００１９】
上記構成とすることにより、傾斜試料の傾斜像、立体像観察実施時において、視野ずれなく良好な傾斜試料のチルト像観察、立体像観察が可能になる。
【００２０】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２１】
第１の実施例について図１〜図５を用いて説明する。図１は、本実施例に係る荷電粒子線装置の一例である走査電子顕微鏡の概略構成図である。ここでは電子線を用いた例について説明するが、イオンビームを用いる場合にも適用することができる。なお、同一符号は同一構成要素を示す。フィラメント（陰極）１と陽極３には、制御ＣＰＵ４０で制御される高圧制御電源２０により電圧が印加され、所定のエミッション電流で一次電子線４がフィラメント１から引き出される。なお、図１において制御ＣＰＵ４０と直接或いは間接的に接続されている構成要素は制御ＣＰＵ４０により制御される。フィラメント１と陽極３の間には、ＣＰＵ４０で制御される高圧制御電源２０により加速電圧が印加され、陰極（フィラメント）１から放出された一次電子線４が加速されて後段のレンズ系に進行する。なお、符号２はウェネルトである。一次電子線４は、第一及び第二レンズ制御電源２１、２２で制御された第一及び第二収束レンズ５、６で収束され、絞り板８で一次電子線の不要な領域が除去された後に、対物レンズ制御電源２３で制御された対物レンズ７により試料１０に微小スポットとして収束される。
【００２２】
一次電子線４は、上下２段で構成された走査コイル９で試料１０上を二次元的に走査される。符号２４は走査コイル制御電源である。一次電子線の照射で試料１０から発生した二次電子等の二次信号１２は、対物レンズ７の下部に進行した後、二次信号検出器１３に検出される。二次信号検出器１３で検出された信号は、信号増幅器１４で増幅された後、画像表示装置４１に試料像として表示される。
【００２３】
対物レンズ７と絞り板８との間には、ＸおよびＹ方向の非点を補正するための８極の非点補正器５１が配置される。符号３２は非点補正器用制御電源である。非点補正器５２の近傍、もしくは同じ位置には非点補正器５２の軸ずれを補正する非点補正器用アライナーが配置される。符号３３は非点補正器用アライナー制御電源である。
【００２４】
観察対象である試料１０は試料ステージ１５の上に設置され、試料ステージ１５を移動させることにより、観察視野の変更が可能である。試料ステージ１５の移動は手動、もしくは電動で行われ、移動方向は光軸方向をＺ方向とし、ＸＹＺの３方向だけでなく光軸を回転軸として試料を回転させることも可能であり、光軸に垂直な面を０°として、そこから試料１０を傾斜させることも可能である。本実施例ではステージ駆動ユニットおよび電源１６を用いて試料ステージを駆動した。
【００２５】
次にチルト像観察および立体像観察について図２および図３を用いて述べる。図２はチルト像観察時の電子線軌道を説明するための図であり、図３は立体像観察時の電子線軌道を説明するための図である。  
走査コイル９上段の同位置には、チルト（傾斜）角制御用偏向器５３が配置され、チルト像および立体像観察時には、一次電子線４を傾斜させ、対物レンズ７の振り戻し作用を用いて、試料１０に一次電子線４をチルトさせて照射する。符号３４は傾斜角制御用偏向器制御電源である。
【００２６】
図２においては、一次電子線４の中心軌道だけでなく、電子線の広がりも示す。フィラメント１から引き出され、第一収束レンズ５および第二収束レンズ６を通った一次電子線４は、光軸上にクロスオーバ１００を結び、絞り板８を通り、チルト角制御用偏向器５３でもって傾斜される。チルトした電子線６１は対物レンズ７の軸外を通り、対物レンズ７の振り戻し作用により、光軸よりチルトして試料１０に照射され、チルト像がえられる。
【００２７】
立体像観察時には、図３に示すように、上記と同様一次電子線４がクロスオーバ１００を結び、絞り板８を通過した後、チルト角制御用偏向器５３を用いて光軸を対象軸に左右２本のチルトした電子線６２、６３を形成し、左右のステレオペア画像を取得する。取得した画像は、制御ＣＰＵ４０にて画像処理され、立体視表示モニター（画像表示装置４１）などに表示することにより立体像観察が可能になる。
【００２８】
次に、電子線チルト時の視野ずれの発生メカニズムについて図４を用いて述べる。図４は電子線チルトによる視野ずれ発生のメカニズムの説明図である。ここでは簡単のため、走査のための偏向信号を受けていない、電子線中心軌道にて説明する。
【００２９】
第２集束レンズ６を通過した電子線は、偏向コイル(走査コイル)９およびチルト角制御用偏向器５３上方でクロスオーバ１００を結ぶ。次に、試料１０に角度ωｉ［ｒａｄ］にて照射することを目的に、チルト角制御用偏向器５３にて角度ω０［ｒａｄ］にて偏向し、対物レンズ７によって振り戻され試料１０に照射される。しかし、電子線到達点は光軸上ではなく、光軸より距離Δｒｉだけずれた点となる。
【００３０】
これは、チルト角制御用偏向器５３により、図４に示すようにチルト電子線のクロスオーバ１００が仮想的に光軸より距離Δｒ０ずれた点となるためである。図４の光学系配置においては幾何学的計算より位置ずれ距離Δｒｉは以下のように求められる。
【００３１】
【数１】
0005364112.tif 000002
【００３２】
ここでＭｏｂｊ、Δｒ０は以下のようである。
【００３３】
【数２】
0005364112.tif 000003
【００３４】
位置ずれ距離Δｒｉはａ、ｂ、ωｉ、特にωｉによって変化し、１０°以下のωｉでも、数１０μｍ発生する。数百倍の観察でも無視できない物である。なお、aはクロスオーバから対物レンズまでの距離、ｂは対物レンズから観察試料表面までの距離、Ｄ１はチルト角制御用偏向器５３から視野補正用アライナー５４までの距離を示す。
【００３５】
次に、図５を用いて視野ずれの補正方法について説明する。図５は、上記電子線チルトによる視野ずれの補正方法を説明するための図である。視野ずれの補正は視野補正用アライナー５４を用いて行う。具体的には、チルト角制御用偏向器５３によって、角度ω０だけ偏向されたチルト電子線を補正角度Δω０［ｒａｄ］だけ偏向し、仮想的に光軸から距離Δｒ０だけずれていたクロスオーバを、光軸と一致するように補正する。符号３５は視野補正用アライナー制御電源である。なお、仮想的なクロスオーバの光軸からの位置ずれに関し、距離Δｒ０が±２００μｍ以内であれば光軸と一致していると見なすことができる。
【００３６】
図５の光学系配置においては、幾何学的計算より補正角度Δω０は以下のように求められる。
【００３７】
【数３】
0005364112.tif 000004
【００３８】
上式に基づき、視野補正用アライナー５４を用いてチルト電子線観察時の視野ずれを抑制することが可能である。現実的には、視野補正用アライナー５４に与える信号は、アライナーが電磁コイルであれば電流となるため、補正角度に応じた電流を与えることになる。
【００３９】
なお、（３）式より補正角度Δω０は、角度ωｉ、距離ａをある観察条件に決定しても、距離ｂによって変化する（距離Ｄ１、Ｄ２は装置固有の寸法定数）。
【００４０】
視野補正用アライナーを備えた荷電粒子線装置を用いて荷電粒子線を対物レンズ上方でチルトさせ、仮想的に光軸からずれるクロスオーバを光軸と一致するように補正して試料観察を行った結果、１０００倍以上の高倍率でも所望の位置のチルト像を観察視野内で観察することができた。
【００４１】
また、上記荷電粒子線装置を用いて細胞や金属結晶、粉体の立体視観察を行った結果、左右の観察位置がずれることなく、良好な立体画像を得ることができた。
【００４２】
以上述べた通り、本実施例によれば、視野補正用アライナーを備えることにより、一次電子線をチルトさせて試料観察する場合であっても、視野ずれの補正を容易に行なうことのできる荷電粒子線装置を提供することができる。また、光軸を対象軸に左右２本のチルトした荷電粒子線を用いて左右のステレオペア画像を取得する場合であっても、視野ずれが抑制され、良好な立体画像が得られる荷電粒子線装置を提供することができる。
【実施例２】
【００４３】
第２の実施例について図６〜図１０を用いて説明する。なお、実施例１に記載され、本実施例に未記載の事項は特段の事情がない限り本実施例にも適用することができる。図６は本実施例に係る荷電粒子線装置（走査電子顕微鏡）を用いて表面傾斜試料のチルトビーム観察時の荷電粒子線軌道を説明するための図であり、図７は焦点、視野ずれ同時補正時の信号タイムチャートである。
【００４４】
図６のように、試料ステージ１５の傾斜軸移動などを使用した、大幅な試料表面傾斜θが見られる試料１０に対して、試料表面傾斜θにあわせてフォーカスを連続的に変化させる傾斜焦点補正を使用した場合、同時に視野補正用アライナー５４による視野ずれも連続的に補正する必要がある。試料ステージ１５は、水平面（光軸に対して垂直な面）に対して−２０度〜９０度の角度で傾けることが可能である。なお、符号１０５は一次電子線のスキャン方向を示す。また、ｂｍｉｎ１は一次電子を走査した際の観察視野内における対物レンズと試料表面との最小距離、ｂｍａｘ１は最大距離を示す。
【００４５】
このときの各種信号制御図が図７である。図中、ＩＤＥＦは一次電子線を走査するために走査コイル制御電源２４から走査コイル９へ供給される偏向信号、Ｉｏｂｊは一次電子線を試料表面に収束させるために対物レンズ制御電源から対物レンズへ供給される対物レンズ信号、ＩＴｉｌｔ_ＡＬは仮想的なクロスオーバの光軸からの位置ずれを補正するために視野補正用アライナー制御電源から視野補正用アライナーに供給される視野補正用アライナー制御信号を示し、ＩＴｉｌｔは傾斜角制御用偏向器信号を示す。上段の偏向信号ＩＤＥＦにあわせて観察すべき試料の高さ位置が変化するため、中段の対物レンズ信号Ｉｏｂｊを傾斜焦点補正で変化させる。さらに焦点補正に連動して仮想的なクロスオーバ位置が変化するため視野補正用アライナー制御信号ＩＴｉｌｔ_ＡＬも変化させる。図７においては、偏向信号ＩＤＥＦが進む（一次電子線が図面右方向へスキャン１０５される）につれて、試料は下がっているため、対物レンズの性質として、対物レンズ電流Ｉｏｂｊを小さくする（対物レンズフォーカス特性は非線形であり、図７のような傾向をもつ）。それに連動して、視野補正用アライナーの信号ＩＴｉｌｔ_ＡＬは、ｂが大きくなるため（ｂｍｉｎ１→ｂｍａｘ１）、（３）式に従い徐々に大きくなっていく。これらは制御ＣＰＵを用いて行なう。
【００４６】
ただし、この場合、試料傾斜に合わせて偏向信号ＩＤＥＦは変化させていないので、傾斜した試料が走査幅される範囲は、試料傾斜を行わない場合の走査範囲（±Ｌ）と比べて異なり、見かけ上倍率も異なったものとなる。
【００４７】
視野補正用アライナー５４による視野ずれ補正は、傾斜焦点補正だけでなく、傾斜倍率補正を同時使用することにより、さらに使い勝手のよいものとなる。傾斜倍率補正は、画像の倍率を試料傾斜の前後で変化しないようにする技術であり、走査コイル９の走査範囲を試料傾斜角度に合わせて変更することにより行われる。傾斜倍率補正のための走査範囲の変更は制御ＣＰＵを用いて行なう。
【００４８】
これらの機能をくみあわせることにより、傾斜試料のチルト像、立体像観察において、焦点をあわせながら、走査範囲および倍率を維持し、そして視野ずれなく観察を行うことが可能である。
【００４９】
そこで、次に傾斜焦点補正を行う際に、視野ずれ補正だけでなく、傾斜倍率補正を行う方法について図８、図９を用いて説明する。図８は傾斜倍率補正を行いながら傾斜試料のチルトビーム観察を行う際の荷電粒子線軌道を説明するための図であり、図９は焦点、視野ずれ、倍率同時補正時の信号タイムチャートである。なお、図９において、実線が倍率補正を行う場合、破線は倍率補正を行なわない場合を示す。
【００５０】
傾斜倍率補正機能を用いて傾斜角度θにて傾斜した試料面上を、偏向信号ＩＤＥＦを制御し、傾斜前と等しい走査範囲±Ｌにて走査を行う。その際の制御信号の変化を見ると、試料中心高さ（ｂ）を基準とし、光軸左側では偏向幅を増加し、右側では減少させることになる。しかし、走査幅の変化量の左右での差は２％未満と小さく、実際には左右共に傾斜倍率機能を使用前の走査幅Lに傾斜角度θの余弦ｃｏｓθを乗じたＬｃｏｓθと変更して差し支えない。それと同時に焦点補正、視野ずれ補正信号も修正する。
【００５１】
次に、本実施例に係る荷電粒子線装置の位置ずれ補正に関するＧＵＩ画面について図１０を用いて説明する。図１０は、本実施例に係る走査電子顕微鏡におけるユーザー入力画面の一例を示す。図より、ユーザーは、視野ずれ補正である“ビームチルト視野補正”と“傾斜焦点補正”、“傾斜倍率補正”の３つの機能について、チェックボックス１０７をチェックすることによって使用可能である。これらの機能は、個別でも、複数の組合せての使用も可能である。“傾斜焦点補正”、“傾斜倍率補正”にはスライダ１０９が付き、試料の傾斜角度をユーザーが決定する。
【００５２】
本実施例に係る荷電粒子線装置を用いて半導体素子を傾斜させ、傾斜焦点補正を行いながらチルト像を観察するに際し、傾斜焦点補正に合わせて、仮想的に光軸からずれるクロスオーバを光軸と一致するように位置ずれ補正しながら試料観察を行った結果、所定位置における良好な斜視画像を得ることができた。更に、上記傾斜焦点補正に合わせて、位置ずれ補正と倍率補正とを行なった結果、より寸法精度の高い画像を得ることができた。
【００５３】
以上、本実施例によれば、視野補正用アライナーを備えることにより、傾斜焦点補正を行うような傾斜試料であっても位置ずれが抑制されるため所定位置の観察が可能な荷電粒子線装置を提供することができる。更に、傾斜焦点補正機能を備えることにより、寸法精度の高い斜視画像を得ることができる。
【００５４】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例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。
【符号の説明】
【００５５】
１…フィラメント（陰極）、２…ウェネルト、３…陽極、４…一次電子線、５…第一収束レンズ、６…第二収束レンズ、７…対物レンズ、８…絞り板、９…走査コイル、１０…試料、１２…二次信号、１３…二次信号用検出器、１４…信号増幅器、１５…試料ステージ、１６…ステージ駆動ユニットおよび電源、２０…高圧制御電源、２１…第一収束レンズ制御電源、２２…第二収束レンズ制御電源、２３…対物レンズ制御電源、２４…走査コイル制御電源、３２…非点補正器用制御電源、３３…非点補正器用アライナー制御電源、３４…傾斜角制御用偏向器制御電源、３５…視野補正用アライナー制御電源、４０…制御ＣＰＵ、４１…表示モニター、５１…非点補正器、５２…非点補正器用アライナー、５３…傾斜（チルト）角制御用偏向器、５４…視野補正用アライナー、６１…チルト電子線、６２…左側チルト電子線、６３…右側チルト電子線、１００…クロスオーバ、１０５…スキャン方向、１０７…チェックボックス、１０９…スライダ。
【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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