JP6080565B2

JP6080565B2 - Charged particle beam equipment

Info

Publication number: JP6080565B2
Application number: JP2013010790A
Authority: JP
Inventors: 弘之高橋; 岩崎　孝志; 孝志岩崎; 渉森; シャヘドゥルホック
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2033-01-24
Also published as: JP2014143075A

Description

本発明は、荷電粒子線装置に係り、例えば荷電粒子ビームを走査し画像を取得する荷電粒子線装置に適用可能な技術に関する。 The present invention relates to a charged particle beam apparatus, for example, a technique applicable to a charged particle beam apparatus that scans a charged particle beam and acquires an image.

荷電粒子線装置の１つである走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）は、微細な対象物に対し、細く絞った電子ビームを走査することによって、試料から二次電子等を放出させ、当該二次電子等に基づいて、微細な対象物の観察，検査、或いは測定等を行う装置である。 A scanning electron microscope (SEM), which is one of charged particle beam devices, emits secondary electrons and the like from a sample by scanning a fine target with a finely focused electron beam. This is an apparatus for observing, inspecting or measuring a fine object based on secondary electrons and the like.

従来の走査電子顕微鏡は電子ビームを一方向に走査し画像を取得している。この方式の走査電子顕微鏡にてレジストウエハなどの表面が絶縁物で覆われている試料を観察すると帯電による画像劣化が生じてしまう。この解決策として電子ビームを往復で走査し画像を取得する技術が特許文献１に示されている。 A conventional scanning electron microscope scans an electron beam in one direction and acquires an image. When a sample such as a resist wafer whose surface is covered with an insulator is observed with this type of scanning electron microscope, image degradation due to charging occurs. As a solution to this problem, Patent Document 1 discloses a technique for acquiring an image by reciprocating an electron beam.

特開２００５−３４５２７２号公報JP 2005-345272 A

本発明者らは電子ビーム等の荷電粒子線を往復で走査し画像を取得する技術を検討した結果、以下のような問題があることを見出した。すなわち、電子ビームの走査方向に応じた位置ずれが生じた場合、往復走査では走査方向ごとに異なるずれ量となるため、画像の連続性がなくなり、正しい画像の取得ができなくなるという問題が生じる。また、一方向走査ではすべての画像が同じ方向にずれるため画像中心位置がずれる。画像中心位置がずれていると、画像を拡大、縮小した時に視野が異なるという問題が生じる。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 As a result of studying a technique for acquiring an image by reciprocally scanning a charged particle beam such as an electron beam, the present inventors have found the following problems. That is, when a positional shift occurs in accordance with the scanning direction of the electron beam, the reciprocal scanning results in a different shift amount for each scanning direction, so that there is a problem that image continuity is lost and a correct image cannot be acquired. In addition, since all images are shifted in the same direction in one-way scanning, the image center position is shifted. If the image center position is deviated, there is a problem that the field of view is different when the image is enlarged or reduced.
Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

本願において開示される課題を解決するための手段のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the means for solving the problems disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

すなわち、荷電粒子線装置は、輝度情報を取り込むタイミングを輝度情報の遅延時間分だけ遅延させる遅延回路を有する。 In other words, the charged particle beam apparatus has a delay circuit that delays the timing for capturing the luminance information by the delay time of the luminance information.

上記荷電粒子線装置によれば、回路遅延時間による画像位置ずれの影響を抑制することができ、画像の位置ずれのない正確な画像を取得することが可能となる。 According to the charged particle beam apparatus, it is possible to suppress the influence of the image position shift due to the circuit delay time, and it is possible to acquire an accurate image without the image position shift.

本発明に先立って検討した走査電子顕微鏡の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the scanning electron microscope examined prior to this invention. 一方向走査の走査方法と走査信号を示す図である。It is a figure which shows the scanning method and scanning signal of a unidirectional scanning. 往復走査の走査方法と走査信号を示す図である。It is a figure which shows the scanning method and scanning signal of reciprocating scanning. 図１の走査電子顕微鏡の一部の構成を詳細に示す図である。It is a figure which shows the structure of a part of scanning electron microscope of FIG. 1 in detail. 画像取得時の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement at the time of image acquisition. 伝搬遅延時間を考慮した画像取得時の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement at the time of the image acquisition which considered the propagation delay time. 高速走査による画像取得動作を示す図である。It is a figure which shows the image acquisition operation | movement by high-speed scanning. 高速走査による一方向走査で取得した画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the image acquired by the unidirectional scanning by high speed scanning. 高速走査による往復走査で取得した画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the image acquired by the reciprocating scanning by high-speed scanning. 図１４の走査電子顕微鏡の一部の構成を詳細に示す図である。It is a figure which shows the structure of a part of scanning electron microscope of FIG. 14 in detail. 実施の形態に係るエッジ位置から最適遅延時間を求める方法を示す図である。It is a figure which shows the method of calculating | requiring optimal delay time from the edge position which concerns on embodiment. 実施の形態に係る輝度プロファイルから最適遅延時間を求める方法を示す図である。It is a figure which shows the method of calculating | requiring the optimal delay time from the brightness | luminance profile which concerns on embodiment. 実施の形態に係る最適遅延時間を求める手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure which calculates | requires the optimal delay time which concerns on embodiment. 実施の形態に係る走査電子顕微鏡の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the scanning electron microscope which concerns on embodiment. 実施の形態に係る画像取得時の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement at the time of the image acquisition which concerns on embodiment. 実施の形態の変形例に係る走査電子顕微鏡の構成を詳細に示した図である。It is the figure which showed in detail the structure of the scanning electron microscope which concerns on the modification of embodiment. 変形例に係る画像取得時の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement at the time of the image acquisition which concerns on a modification.

以下、図面を用いて実施形態を説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。また、以下の説明では走査電子顕微鏡を例にとって説明するが、それに限られることはなく、走査透過電子顕微鏡やイオン顕微鏡等の荷電粒子線装置にも、適用が可能である。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. However, in the following description, the same components are denoted by the same reference numerals, and repeated description is omitted. In the following description, a scanning electron microscope will be described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and can be applied to a charged particle beam apparatus such as a scanning transmission electron microscope or an ion microscope.

１．本発明に先立って検討した技術
＜構成および動作＞
図１は本発明に先立って検討した走査電子顕微鏡の概略を示す図である。走査型電子顕微鏡１０１は、電子銃１、集束レンズ７，８、対物レンズ９等を格納する真空容器１０２と、真空容器１０２の外にあるレンズ制御電源５、制御部３１等の制御系とで構成される。電子銃１は、電子源２，引出電極３、及び加速電極４から構成される。電子源２と引出電極３との間には、高電圧を発生する可変直流電源５Ｄ１によって引出電圧Ｖ１が印加され、これによって、電子源２から電子ビーム３６が引き出される。加速電極４はアース電位に維持され、加速電極４と電子源２との間には、高電圧（３ＫＶ〜５ＫＶ）を発生する可変直流電源５Ｄ０によって加速電圧Ｖ０が印加される。したがって電子ビーム３６は、この加速電圧Ｖ０によって加速される。 1. Technology studied prior to the present invention <Configuration and operation>
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a scanning electron microscope examined prior to the present invention. The scanning electron microscope 101 includes a vacuum container 102 that stores the electron gun 1, the focusing lenses 7 and 8, the objective lens 9, and the like, and a control system such as a lens control power source 5 and a control unit 31 that are outside the vacuum container 102. Composed. The electron gun 1 includes an electron source 2, an extraction electrode 3, and an acceleration electrode 4. An extraction voltage V1 is applied between the electron source 2 and the extraction electrode 3 by a variable DC power supply 5D1 that generates a high voltage, whereby an electron beam 36 is extracted from the electron source 2. The acceleration electrode 4 is maintained at a ground potential, and an acceleration voltage V0 is applied between the acceleration electrode 4 and the electron source 2 by a variable DC power source 5D0 that generates a high voltage (3 KV to 5 KV). Therefore, the electron beam 36 is accelerated by this acceleration voltage V0.

加速された電子ビーム３６は、絞り１５によって不要な領域を除去され、レンズ制御電源５に接続された集束レンズ７および集束レンズ８によって集束される。更に対物レンズ９によって、試料ステージ１２上の半導体ウェハ等の試料１３に集束される。なお、試料１３は、図１に示されているが、走査電子顕微鏡１０１を構成するものではない。 The accelerated electron beam 36 is focused by the focusing lens 7 and the focusing lens 8 connected to the lens control power source 5 after an unnecessary area is removed by the diaphragm 15. Further, the light is focused on a sample 13 such as a semiconductor wafer on the sample stage 12 by the objective lens 9. Although the sample 13 is shown in FIG. 1, it does not constitute the scanning electron microscope 101.

試料ステージ１２は、ステージ駆動装置２３により、少なくとも水平移動可能である。試料ステージ１２には位置モニター用測定装置１１が接続されており、試料ステージ１２を所定の位置に移動することができる。試料１３は集束された電子ビーム３６によって照射され、走査信号発生器２４に接続された偏向器１６ａ，１６ｂによって走査される。このとき非点収差補正器４０は非点収差補正制御部４１で制御される。電子ビーム３６の照射によって試料１３から放出される情報信号３３（二次電子、及び／又は後方散乱電子等）は、直交電磁界偏向器２０で偏向され、検出器２１によって検出される。検出された情報信号３３は、ＣＲＴ等の像表示装置３２の輝度変調信号とすることで、像表示装置３２に試料１３の拡大像が表示される。なお、試料１３は可変減速電源１４に接続されている。試料１３に照射される高電位の電子ビームと試料１３との電位差を小さくして、試料１３のダメージをなくすためである。図示はしていないが、以上の構成が電子ビームを照射するのに適した真空容器内に収納される。レンズ制御電源５，走査信号発生器２４，非点収差補正制御部４１は、制御部３１に接続されている。また、直交電磁界偏向器２０は、制御部３１からの指示により、直交電磁界制御部５０によって制御される。なお、直交電磁界偏向器２０は、情報信号３３を検出器２１側に偏向する電界を発生する電極と、当該電界に直交するように、磁界を発生するための磁極を含み、当該磁界は電界によるビームの偏向作用を相殺するように、ビームを偏向する。 The sample stage 12 can be moved at least horizontally by the stage driving device 23. A measurement apparatus 11 for position monitoring is connected to the sample stage 12, and the sample stage 12 can be moved to a predetermined position. The sample 13 is irradiated with a focused electron beam 36 and scanned by deflectors 16 a and 16 b connected to a scanning signal generator 24. At this time, the astigmatism corrector 40 is controlled by the astigmatism correction controller 41. An information signal 33 (secondary electrons and / or backscattered electrons, etc.) emitted from the sample 13 by irradiation with the electron beam 36 is deflected by the orthogonal electromagnetic deflector 20 and detected by the detector 21. The detected information signal 33 is used as a luminance modulation signal of an image display device 32 such as a CRT, so that an enlarged image of the sample 13 is displayed on the image display device 32. The sample 13 is connected to a variable deceleration power source 14. This is because the potential difference between the high-potential electron beam irradiated on the sample 13 and the sample 13 is reduced to eliminate damage to the sample 13. Although not shown, the above configuration is housed in a vacuum vessel suitable for irradiating an electron beam. The lens control power source 5, the scanning signal generator 24, and the astigmatism correction control unit 41 are connected to the control unit 31. The orthogonal electromagnetic field deflector 20 is controlled by the orthogonal electromagnetic field control unit 50 in accordance with an instruction from the control unit 31. The orthogonal electromagnetic field deflector 20 includes an electrode for generating an electric field for deflecting the information signal 33 toward the detector 21 and a magnetic pole for generating a magnetic field so as to be orthogonal to the electric field. The beam is deflected so as to cancel out the beam deflecting action due to.

図２に一方向走査の電子ビームの走査方法とその走査信号の例を示す。本例では横方向（Ｘ方向）を走査方向、縦方向（Ｙ方向）をライン方向とした走査方法を示す。Ｘ方向の走査信号は画素ごとの輝度情報信号を取得するごとに１画素分位置電子ビームの照射位置を移動し、それを横方向の画素数分繰り返す。そのため、取得画像の画素数と１画素あたりの画像取得時間（画素周期）の積すなわち、ライン周期を周期とした鋸歯状波となる。一方、Ｙ方向の走査信号は１ラインごとに１画素の大きさだけ走査位置を移動させるためライン周期とライン数の積を周期とした鋸歯状波となる。ここでＹ方向の走査信号の周期をフレーム周期とする。ここで、走査波形の振幅は電子ビームの走査幅を示している。走査信号の振幅と画像の倍率は反比例の関係であり、振幅が小さいほど拡大した画像を取得することとなる。 FIG. 2 shows an example of a scanning method of an electron beam for one-way scanning and its scanning signal. This example shows a scanning method in which the horizontal direction (X direction) is the scanning direction and the vertical direction (Y direction) is the line direction. The scanning signal in the X direction moves the irradiation position of the position electron beam by one pixel every time the luminance information signal for each pixel is acquired, and repeats it by the number of pixels in the horizontal direction. Therefore, it is a product of the number of pixels of the acquired image and the image acquisition time (pixel period) per pixel, that is, a sawtooth wave having a line period as a period. On the other hand, since the scanning signal in the Y direction moves the scanning position by the size of one pixel for each line, it becomes a sawtooth wave with a cycle of the product of the line period and the number of lines. Here, the period of the scanning signal in the Y direction is a frame period. Here, the amplitude of the scanning waveform indicates the scanning width of the electron beam. The amplitude of the scanning signal and the magnification of the image are inversely proportional, and an enlarged image is acquired as the amplitude decreases.

図３に往復走査における電子ビームの走査方法とその走査信号を示す。走査方法は１ラインごとに右方向走査、左方向走査を行うことで画像を取得する。そのＸ方向の走査信号は２ライン周期の三角波となる。Ｙ方向の走査信号は一方向走査時と同じである。 FIG. 3 shows an electron beam scanning method and its scanning signal in the reciprocating scanning. In the scanning method, an image is acquired by performing rightward scanning and leftward scanning for each line. The scanning signal in the X direction becomes a triangular wave with a two-line period. The scanning signal in the Y direction is the same as that in the unidirectional scanning.

図４は図１の走査電子顕微鏡の一部の構成を詳細に示した図である。走査電子顕微鏡１０１は、真空容器１０２と制御系１０３とで構成される。制御系１０３は画像処理部３７、制御部３１、走査信号発生部２４で構成されている。画像処理部３７はタイミング制御部５７、記憶部２７とで構成されている。また、制御部３１は信号増幅部５３とＡＤ変換器（Analog-to- Digital Converter）５４から構成されている。タイミング制御部５７では画素ごとの輝度情報取り込み周期に相当するタイミング信号５１を発生する。走査信号発生部２４はタイミング信号５１に同期して動作し、Ｘ方向／Ｙ方向それぞれの走査信号５８ａ、５８ｂを発生し、電子ビーム３６の走査を行う。電子ビーム３６の走査によって発生した二次電子、反射電子等の情報信号３３を検出器２１で捕捉し、制御部３１に送られる。制御部３１では信号増幅部５３にて輝度情報信号５６を増幅し、増幅された輝度情報信号５６ｄをＡＤ変換器５４にてＡＤ変換しディジタルデータに変換し、輝度情報５５として画像処理部へ転送する。画像処理部３７では、電子ビーム３６の走査順に輝度情報５５を２次元的に整列し、画像を生成し、記憶部２７へ記憶する。 FIG. 4 is a diagram showing in detail the configuration of a part of the scanning electron microscope of FIG. The scanning electron microscope 101 includes a vacuum container 102 and a control system 103. The control system 103 includes an image processing unit 37, a control unit 31, and a scanning signal generation unit 24. The image processing unit 37 includes a timing control unit 57 and a storage unit 27. The control unit 31 includes a signal amplification unit 53 and an AD converter (Analog-to-Digital Converter) 54. The timing control unit 57 generates a timing signal 51 corresponding to the luminance information capturing cycle for each pixel. The scanning signal generator 24 operates in synchronization with the timing signal 51, generates scanning signals 58 a and 58 b in the X direction and Y direction, and scans the electron beam 36. An information signal 33 such as secondary electrons and reflected electrons generated by scanning the electron beam 36 is captured by the detector 21 and sent to the control unit 31. In the control unit 31, the luminance information signal 56 is amplified by the signal amplifying unit 53, the amplified luminance information signal 56 d is AD converted by the AD converter 54, converted into digital data, and transferred to the image processing unit as luminance information 55. To do. In the image processing unit 37, the luminance information 55 is two-dimensionally aligned in the scanning order of the electron beam 36, an image is generated, and stored in the storage unit 27.

図５は画像取得時の動作を示す図である。画素単位のタイミングであるタイミング信号５１の立ち上りにて走査信号を更新し、電子ビームの走査位置を移動する。その時の輝度情報信号５６をＡＤ変換器５４にてディジタルデータに変換し輝度情報５５を得る。この動作を繰り返し画像全体の輝度情報を取得し、画像を取得する。 FIG. 5 is a diagram illustrating an operation at the time of image acquisition. The scanning signal is updated at the rising edge of the timing signal 51 that is the timing of each pixel, and the scanning position of the electron beam is moved. The luminance information signal 56 at that time is converted into digital data by the AD converter 54 to obtain luminance information 55. This operation is repeated to acquire luminance information of the entire image and acquire an image.

＜課題＞
ここで本発明に先立って検討した技術の課題について図を用いて説明する。走査信号発生部２４および信号増幅部５３は電子回路にて構成されている。電子回路は伝搬遅延時間を持っている。図６は伝搬遅延時間を考慮した画像取得時の動作を示す図である。走査信号発生部２４が持つ伝搬遅延時間Ｔｄ１だけ走査信号５８ａ、５８ｂがタイミング信号５１よりも遅延し、輝度情報信号５６ｄはそれからさらに信号増幅部５３の伝搬遅延時間Ｔｄ２だけ遅れＡＤ変換器５４に到達する。したがって、輝度情報信号５６ｄはタイミング信号５１から総伝搬遅延時間Ｔｄ＝Ｔｄ１＋Ｔｄ２の時間遅延してＡＤ変換器５４に到達する。この場合Ｔｄ＜画素周期であることから、画像に位置ずれへの影響は少ない。 <Issues>
Here, the problem of the technique examined prior to the present invention will be described with reference to the drawings. The scanning signal generating unit 24 and the signal amplifying unit 53 are configured by electronic circuits. The electronic circuit has a propagation delay time. FIG. 6 is a diagram illustrating an operation at the time of image acquisition in consideration of the propagation delay time. The scanning signals 58a and 58b are delayed from the timing signal 51 by the propagation delay time Td1 of the scanning signal generation unit 24, and the luminance information signal 56d then reaches the AD converter 54 delayed by the propagation delay time Td2 of the signal amplification unit 53. To do. Therefore, the luminance information signal 56d reaches the AD converter 54 after being delayed from the timing signal 51 by a total propagation delay time Td = Td1 + Td2. In this case, since Td <pixel period, the image has little influence on the positional deviation.

図７は高速走査による画像取得動作を示す図である。図７は図６と比較して４倍の高速な走査を行った場合のタイムチャートである。伝搬遅延時間Ｔｄ１およびＴｄ２は回路起因であることから、同じ時間である。しかしながら高速な走査を行って画素周期が短くなるため３画素分遅延して輝度情報信号５６ｄがＡＤ変換器５４に到達することとなりこととなり、３画素分の位置ずれが生じる。すなわち、走査位置Ｘｎのタイミング信号５１によって走査位置Ｘｎ−３の輝度情報信号５６、走査位置Ｘｎ＋３のタイミング信号５１によって走査位置Ｘｎの輝度情報信号５６がそれぞれＡＤ変換器５４によってＡＤ変換され輝度情報５５が記憶部（表示メモリ）２７に格納されることになる。したがって、表示メモリ２７の走査位置Ｘｎに対応する部分に走査位置Ｘｎ−３の輝度情報５５が、表示メモリ２７の走査位置Ｘｎ＋３に対応する部分に走査位置Ｘｎの輝度情報５５が格納される。ここで、表示メモリ２７の内容が像表示装置３２に表示される。位置ずれの方向は該当画素に対する輝度情報信号５６ｄが遅延してくることから走査信号の進行方向と等しい方向になる。なお、実際の総伝搬時間Ｔｄはタイミング制御部５７からそれに対応する情報信号がＡＤ変換器５４に到達するまでの時間であり、伝搬遅延時間Ｔｄ１,Ｔｄ２の回路遅延のほかに走査信号５８ａ，５８ｂ、輝度情報信号５６等の伝送時間、電子ビーム３６を照射して二次電子信号３３が検出器２１で捕捉されるまでの電子の飛行時間、なども含まれる。 FIG. 7 is a diagram showing an image acquisition operation by high-speed scanning. FIG. 7 is a time chart when scanning is performed four times faster than FIG. The propagation delay times Td1 and Td2 are the same time because they originate from the circuit. However, since the pixel cycle is shortened by performing high-speed scanning, the luminance information signal 56d arrives at the AD converter 54 with a delay of three pixels, resulting in a positional deviation of three pixels. In other words, the luminance information signal 56 at the scanning position Xn−3 is AD converted by the timing signal 51 at the scanning position Xn, and the luminance information signal 56 at the scanning position Xn is AD converted by the AD converter 54 by the timing signal 51 at the scanning position Xn + 3. Is stored in the storage unit (display memory) 27. Therefore, the luminance information 55 of the scanning position Xn-3 is stored in the portion corresponding to the scanning position Xn of the display memory 27, and the luminance information 55 of the scanning position Xn is stored in the portion corresponding to the scanning position Xn + 3 of the display memory 27. Here, the contents of the display memory 27 are displayed on the image display device 32. The direction of the positional deviation is the same as the direction of travel of the scanning signal because the luminance information signal 56d for the corresponding pixel is delayed. The actual total propagation time Td is the time from the timing controller 57 until the corresponding information signal reaches the AD converter 54. In addition to the circuit delays of the propagation delay times Td1 and Td2, the scanning signals 58a and 58b. In addition, the transmission time of the luminance information signal 56 and the like, and the flight time of the electrons until the secondary electron signal 33 is captured by the detector 21 after irradiation of the electron beam 36 are also included.

図８は高速走査による一方向走査で取得した画像の例を示す図である。図８は図２に示す左から右（Ｘ方向）への一方向走査で画像を取得する際の伝搬遅延時間による位置ずれの取得画像への影響を示している。１つの小さい四角の部分が１つの画素に対応している。薄く塗られた部分が正しい画像であり、黒く塗りつぶした部分が実際に取得される画像である。伝搬遅延時間Ｔｄによって右方向へ４画素分ずれた画像が取得される。一方向走査の場合ではすべての画像が同じ方向にずれるため画像中心位置のずれとなる。画像中心位置がずれていると、画像を拡大、縮小したときに視野が異なるという問題が生じる。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an image acquired by one-way scanning by high-speed scanning. FIG. 8 shows the influence of the positional deviation on the acquired image due to the propagation delay time when the image is acquired by one-way scanning from left to right (X direction) shown in FIG. One small square portion corresponds to one pixel. The lightly painted part is the correct image, and the blacked part is the actually acquired image. An image shifted by four pixels in the right direction by the propagation delay time Td is acquired. In the case of unidirectional scanning, all the images are shifted in the same direction, so that the image center position is shifted. If the image center position is shifted, there is a problem that the field of view is different when the image is enlarged or reduced.

また、図９は高速走査による往復走査で取得した画像の例を示す図である。図９は図３に示す往復走査で画像を取得する際の伝搬遅延時間による位置ずれの取得画像への影響を示している。図８と同様に薄く塗られた部分が正しい画像、黒く塗りつぶした部分が実際に取得される画像である。図８と同様に４画素分ずれた画像が取得される。往復走査ではラインごとに走査方向が異なるためずれ方向がラインごとに異なることから、位置ずれだけでなく画像そのものが正確な画像ではなくなる。 FIG. 9 is a diagram showing an example of an image acquired by reciprocating scanning by high-speed scanning. FIG. 9 shows the influence of the positional deviation on the acquired image due to the propagation delay time when the image is acquired by the reciprocating scanning shown in FIG. As in FIG. 8, the thinly painted part is the correct image, and the blacked part is the actually acquired image. Similar to FIG. 8, an image shifted by four pixels is acquired. In the reciprocating scanning, the scanning direction is different for each line, and the shift direction is different for each line. Therefore, not only the positional shift but also the image itself is not an accurate image.

以上をまとめると、走査方向に応じた位置ずれ要因としては電子ビーム走査から二次電子信号取得までの時間差が一つの原因である。二次電子画像の取得動作を詳細に説明すると以下の４ステップの動作にて行われている。
（ａ）電子ビームを所定の位置に偏向する。
（ｂ）電子ビームの照射により生じた二次電子を検出器で検出する。
（ｃ）検出器の出力を増幅、ＡＤ変換して画素ごとの輝度情報を得る。
（ｄ）画素ごとの輝度情報を電子ビームの照射位置に応じて２次元的に並べる。
この動作の中で（ａ）から（ｃ）において（ａ）では偏向回路の遅延時間、（ｂ）では一次、二電子の飛行時間、（ｃ）では二次信号の増幅回路の遅延時間といった遅延時間を有している。そのため、輝度情報は前記、遅延時間の分だけ電子ビームの照射よりも遅れた照射位置の輝度情報となる。この遅延時間が輝度情報の取得周期、よりも長くなると取得画像の位置ずれが生じる。この位置ずれ量ΔＸは、遅延時間をＴｄ、輝度情報取得周期をＴｓとすると、以下の式（１）のようになる。
ΔＸ＝Ｔｄ/Ｔｓ ……（１）
特に電子ビームを高速に走査する場合は輝度情報取得周期をＴｓが短くなるため位置ずれ量が大きくなる。また、位置ずれの方向は電子ビームの走査方向と同じ方向となる。 To summarize the above, one of the causes of the positional deviation according to the scanning direction is the time difference from the electron beam scanning to the acquisition of the secondary electron signal. The acquisition operation of the secondary electron image will be described in detail. The operation is performed in the following four steps.
(A) The electron beam is deflected to a predetermined position.
(B) The secondary electrons generated by the electron beam irradiation are detected by a detector.
(C) The output of the detector is amplified and AD converted to obtain luminance information for each pixel.
(D) The luminance information for each pixel is arranged two-dimensionally according to the irradiation position of the electron beam.
In this operation, in (a) to (c), the delay time of the deflection circuit in (a), the flight time of the primary and second electrons in (b), the delay time of the amplification circuit of the secondary signal in (c), etc. Have time. Therefore, the luminance information is the luminance information of the irradiation position delayed from the electron beam irradiation by the delay time. When this delay time is longer than the luminance information acquisition cycle, the position of the acquired image is shifted. This positional deviation amount ΔX is expressed by the following equation (1), where Td is the delay time and Ts is the luminance information acquisition cycle.
ΔX = Td / Ts (1)
In particular, when scanning with an electron beam at a high speed, Ts is shortened in the luminance information acquisition cycle, so that the amount of positional deviation increases. Further, the direction of positional deviation is the same as the scanning direction of the electron beam.

回路の遅延時間による位置ずれは一方向走査の場合は取得画像全体の位置ずれとなる。往復走査の場合は走査方向が異なるため位置ずれの方向が異なることとなる。そのため、取得した画像は異なる位置ずれ量を持った画像となり正確な画像ではなくなる。よって、高速に往復走査を行う場合に回路遅延時間による位置ずれが大きくなる。 The positional deviation due to the delay time of the circuit is a positional deviation of the entire acquired image in the case of one-way scanning. In the case of reciprocating scanning, the scanning direction is different, so the direction of positional deviation is different. Therefore, the acquired image becomes an image having a different amount of displacement and is not an accurate image. Therefore, when the reciprocating scanning is performed at high speed, the positional deviation due to the circuit delay time becomes large.

２．実施の形態
＜構成および動作＞
図１４は実施の形態に係る走査電子顕微鏡の構成を示す図である。走査電子顕微鏡１０１Ａは、図１の走査電子顕微鏡１０１と制御部が異なるのみである。すなわち、図１の制御部３１が制御部３１Ａに置き換わっている。その他の構成及び動作は図１と同じであるので、重複する説明は省略する。 2. Embodiment <Configuration and Operation>
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a scanning electron microscope according to the embodiment. The scanning electron microscope 101A is different from the scanning electron microscope 101 of FIG. That is, the control unit 31 in FIG. 1 is replaced with a control unit 31A. Other configurations and operations are the same as those in FIG.

図１０は図１４の走査電子顕微鏡の構成を詳細に示す図である。図４との違いはタイミング信号５１を遅延させる遅延回路５２を設け、輝度情報信号５６ｄをＡＤ変換器５４によってＡＤ変換するタイミングを遅延させることにある。輝度情報信号５６ｄはタイミング信号５１から総伝搬遅延時間Ｔｄ＝Ｔｄ１＋Ｔｄ２の時間遅延してＡＤ変換器５４に到達する。したがって、ＡＤ変換するタイミングであるタイミング信号５１ｄを遅延回路５２によってタイミング信号５１に対してＴｄ遅延させる。ここで、遅延回路５２の遅延量はソウフトウェアで変更できるようになっている。すなわち、遅延回路５２内のレジスタをソウフトウェアで書き換えることによって遅延量を可変にすることができるようになっている。 FIG. 10 is a diagram showing in detail the configuration of the scanning electron microscope of FIG. The difference from FIG. 4 is that a delay circuit 52 for delaying the timing signal 51 is provided, and the timing for AD conversion of the luminance information signal 56d by the AD converter 54 is delayed. The luminance information signal 56d reaches the AD converter 54 after being delayed from the timing signal 51 by a total propagation delay time Td = Td1 + Td2. Accordingly, the timing signal 51d, which is the AD conversion timing, is delayed by Td from the timing signal 51 by the delay circuit 52. Here, the delay amount of the delay circuit 52 can be changed by software. That is, the delay amount can be made variable by rewriting the register in the delay circuit 52 with software.

図１５は実施の形態に係る画像取得時の動作を示す図である。図１５は図７に対応するタイミング図であり、走査位置Ｘｎ−３のタイミング信号５１ｄによって走査位置Ｘｎ−３の輝度情報信号５６が、走査位置Ｘｎのタイミング信号５１ｄによって走査位置Ｘｎの輝度情報信号５６がそれぞれＡＤ変換され輝度情報５５が記憶部（表示メモリ）２７に格納されることになる。したがって、表示メモリ２７の走査位置Ｘｎ−３に対応する部分に走査位置Ｘｎ−３の輝度情報５５が、表示メモリ２７の走査位置Ｘｎに対応する部分に走査位置Ｘｎの輝度情報５５が格納される。ここで、表示メモリ２７の内容が像表示装置３２に表示される。これにより、高速な走査を行ったとしても画素の位置ずれが生じない。
遅延回路の追加という簡単な方法で、走査位置と輝度情報５６との対応を一致させることが可能となる。ここで、遅延回路５２での遅延時間は走査信号発生部５７から信号増幅部５３の出力である輝度情報信号５６ｄがＡＤ変換器５４に入力するまでの総遅延時間と等しい値とする。このようにすることで位置ずれをなくすことが可能となる。さらに往復走査においても位置ずれ、画像の異常ともに解消することが可能となる。 FIG. 15 is a diagram illustrating an operation at the time of image acquisition according to the embodiment. FIG. 15 is a timing chart corresponding to FIG. 7. The luminance information signal 56 at the scanning position Xn-3 is obtained by the timing signal 51d at the scanning position Xn-3, and the luminance information signal at the scanning position Xn is obtained by the timing signal 51d at the scanning position Xn. 56 is AD converted, and the luminance information 55 is stored in the storage unit (display memory) 27. Therefore, the luminance information 55 of the scanning position Xn-3 is stored in the portion corresponding to the scanning position Xn-3 of the display memory 27, and the luminance information 55 of the scanning position Xn is stored in the portion corresponding to the scanning position Xn of the display memory 27. . Here, the contents of the display memory 27 are displayed on the image display device 32. As a result, even if high-speed scanning is performed, pixel positional deviation does not occur.
The correspondence between the scanning position and the luminance information 56 can be matched by a simple method of adding a delay circuit. Here, the delay time in the delay circuit 52 is set to a value equal to the total delay time until the luminance information signal 56d, which is the output of the signal amplifier 53, is input to the AD converter 54 from the scanning signal generator 57. By doing so, it is possible to eliminate positional deviation. Further, both positional deviation and image abnormality can be resolved even in reciprocating scanning.

＜変形例１＞
図１６は実施の形態の変形例に係る走査電子顕微鏡の構成を詳細に示した図である。図１０に示す実施の形態では、タイミング信号５１を遅延させる遅延回路５２の出力信号５１ｄをＡＤ変換器５４に入力しているが、図１６に示す変形例１ではタイミング信号５１を遅延させる遅延回路５２Ｂの出力信号５１Ｂｄを画像処理部３７に入力している。変形例１では、輝度情報５５を記憶部２７に取り込むタイミングを遅延させている。輝度情報５５はタイミング信号５１から総伝搬遅延時間Ｔｄ´＝Ｔｄ１＋Ｔｄ２＋Ｔｄ３の時間遅延して記憶部２７に到達する。ここで、遅延時間Ｔｄ３はＡＤ変換器５４の遅延時間である。したがって、記憶部２７に取り込むタイミングであるタイミング信号５１Ｂｄを遅延回路５２Ｂによってタイミング信号５１に対してＴｄ´遅延させる。遅延回路５２Ｂも遅延回路５２と同様に遅延量はソウフトウェアで変更できるようになっている。なお、遅延回路５２Ｂは制御部３１Ｂ内にあるが、画像処理部３７内にあってもよい。 <Modification 1>
FIG. 16 is a diagram showing in detail the configuration of a scanning electron microscope according to a modification of the embodiment. In the embodiment shown in FIG. 10, the output signal 51d of the delay circuit 52 that delays the timing signal 51 is input to the AD converter 54. In the first modification shown in FIG. 16, the delay circuit that delays the timing signal 51 is used. The output signal 51Bd of 52B is input to the image processing unit 37. In the first modification, the timing for taking the luminance information 55 into the storage unit 27 is delayed. The luminance information 55 reaches the storage unit 27 after being delayed from the timing signal 51 by a total propagation delay time Td ′ = Td1 + Td2 + Td3. Here, the delay time Td3 is the delay time of the AD converter 54. Therefore, the delay signal 52B delays the timing signal 51Bd, which is the timing taken into the storage unit 27, by Td ′ with respect to the timing signal 51. Similarly to the delay circuit 52, the delay amount of the delay circuit 52B can be changed by software. The delay circuit 52B is in the control unit 31B, but may be in the image processing unit 37.

図１７は変形例に係る画像取得時の動作を示す図である。図１７は図１５に対応するタイミング図であり、走査位置Ｘｎ−３のタイミング信号５１Ｂｄによって走査位置Ｘｎ−３の輝度情報５５が、走査位置Ｘｎのタイミング信号５１Ｂｄによって走査位置Ｘｎの輝度情報５５がそれぞれ記憶部（表示メモリ）２７に格納されることになる。したがって、表示メモリ２７の走査位置Ｘｎ−３に対応する部分に走査位置Ｘｎ−３の輝度情報５５が、表示メモリ２７の走査位置Ｘｎに対応する部分に走査位置Ｘｎの輝度情報５５が格納される。ここで、表示メモリ２７の内容が像表示装置３２に表示される。これにより、高速な走査を行ったとしても画素の位置ずれが生じない。 FIG. 17 is a diagram illustrating an operation at the time of image acquisition according to a modification. FIG. 17 is a timing chart corresponding to FIG. 15. The luminance information 55 at the scanning position Xn-3 is obtained by the timing signal 51Bd at the scanning position Xn-3, and the luminance information 55 at the scanning position Xn is obtained by the timing signal 51Bd at the scanning position Xn. Each is stored in the storage unit (display memory) 27. Therefore, the luminance information 55 of the scanning position Xn-3 is stored in the portion corresponding to the scanning position Xn-3 of the display memory 27, and the luminance information 55 of the scanning position Xn is stored in the portion corresponding to the scanning position Xn of the display memory 27. . Here, the contents of the display memory 27 are displayed on the image display device 32. As a result, even if high-speed scanning is performed, pixel positional deviation does not occur.

＜変形例２＞
実施の形態別の変形例としてタイミング信号５１に対する輝度情報信号５６または輝度情報５５の遅延時間分だけ余分に走査を行い、記憶部７に輝度情報５５を格納し画像処理にて画像をずらすという方法もある。この方法（変形例２）では余分に走査を行う必要があるため、画像の取得時間が増える。また、より高速な走査を行った場合は位置ずれ量が大きくなり、画像を取得しない部分への荷電ビーム照射範囲が大きくなる。そのため、試料帯電による画像劣化等の原因となる可能性があり、最良の手段とは言えない。しかしながら、変形例２では、実施の形態および変形例１のような遅延回路を設けることなく、高速な走査を行ったとしても画素の位置ずれが生じない。 <Modification 2>
As a modified example according to the embodiment, a method of performing extra scanning for the delay time of the luminance information signal 56 or the luminance information 55 with respect to the timing signal 51, storing the luminance information 55 in the storage unit 7, and shifting the image by image processing There is also. In this method (Modification 2), since it is necessary to perform extra scanning, the image acquisition time increases. Further, when scanning is performed at a higher speed, the amount of positional deviation increases, and the charged beam irradiation range to a portion where an image is not acquired increases. For this reason, there is a possibility of image deterioration due to sample charging, which is not the best means. However, in the second modification, the pixel misalignment does not occur even if high-speed scanning is performed without providing the delay circuit as in the embodiment and the first modification.

＜遅延時間の求め方＞
実施の形態、変形例１および変形例２を実現するにあたって、遅延回路５２，５２Ｂの最適な遅延時間Ｔｄを正確に求める必要がある。最適な遅延時間Ｔｄを求める方法はいくつか考えられるが、その一つは電気的な遅延時間をオシロスコープなどの測定器にて計測する方法である。この方法では電子回路の伝搬遅延時間を測定することが可能であるが電子回路以外の遅延時間を計測することが困難である。しかしながら、電子回路以外の遅延時間は電子回路部分の遅延時間に比べて小さいので測定器によって遅延時間Ｔｄを求めることも可能である。さらに精度の良い方法として、実際に画像を取得し、画像から最適遅延時間Ｔｄを求める方法を以下に説明する。 <Determining the delay time>
In realizing the embodiment, the first modification, and the second modification, it is necessary to accurately obtain the optimum delay time Td of the delay circuits 52 and 52B. There are several methods for obtaining the optimum delay time Td. One of them is a method of measuring the electrical delay time with a measuring instrument such as an oscilloscope. This method can measure the propagation delay time of the electronic circuit, but it is difficult to measure the delay time other than the electronic circuit. However, since the delay time other than the electronic circuit is smaller than the delay time of the electronic circuit portion, the delay time Td can be obtained by a measuring instrument. As a more accurate method, a method of actually acquiring an image and obtaining the optimum delay time Td from the image will be described below.

（１）第１の方法
図１１は実施の形態に係るエッジ位置から最適遅延時間を求める方法を示す図である。まず、図１１（ａ）に示すように縦方向（Ｙ方向）のラインパターン（黒色の下に長い長方形形状のパターン）を横方向（Ｘ方向）に往復走査して画像を取得する。このときの遅延回路５２の遅延時間をＴｄｓとする。次にＸ方向の１ラインごとにパターンのエッジ位置を算出する。ここで遅延時間Ｔｄｓが最適でない場合、図１１（ｂ）のようにエッジ位置がラインごとに異なった画像となる。図１１（ｃ）はラインごとのパターンのエッジ位置をプロットしたものである。ここでエッジ位置の誤差量ΔＰは往復走査を行っているため往走査、復走査において逆方向の位置ずれが生じている。したがって、画素周期をＴｐとするとエッジ位置の誤差量ΔＰからと遅延時間誤差ΔＴｄには以下の式（２）の関係が成り立つ。
ΔＴｄ＝Ｔｐ × ΔＰ / ２ ……（２）
以上のような方法で遅延時間誤差ΔＴｄを測定することが可能である。 (1) First Method FIG. 11 is a diagram showing a method for obtaining the optimum delay time from the edge position according to the embodiment. First, as shown in FIG. 11A, a vertical (Y direction) line pattern (long rectangular pattern under black) is reciprocated in the horizontal direction (X direction) to acquire an image. The delay time of the delay circuit 52 at this time is Tds. Next, the edge position of the pattern is calculated for each line in the X direction. Here, when the delay time Tds is not optimal, an image in which the edge position differs for each line as shown in FIG. FIG. 11C is a plot of the pattern edge position for each line. Here, since the error amount ΔP of the edge position is reciprocating, there is a positional deviation in the reverse direction in forward scanning and backward scanning. Therefore, when the pixel period is Tp, the relationship of the following equation (2) is established from the error amount ΔP of the edge position and the delay time error ΔTd.
ΔTd = Tp × ΔP / 2 (2)
The delay time error ΔTd can be measured by the method as described above.

本方法の応用として、図１２（ｂ）に示すようなライン方向の輝度プロファイルを往走査、復走査にてそれそれで取得し、マッチングをとりずれ量を算出することも可能である。このずれ量をΔＰとすると式（２）より遅延時間誤差Ｔｄを求めることができる。輝度プロファイルのマッチングをとる方法では位置ずれ量をより正確に算出できるため、遅延時間誤差ΔＴｄをより細かい単位で正確に求めることが可能である。
最適な遅延時間Ｔｄは画像取得時に使用した遅延時間Ｔｄｓに遅延時間誤差ΔＴｄを加算することで求めることができる。 As an application of this method, a luminance profile in the line direction as shown in FIG. 12B can be obtained by forward scanning and backward scanning, and matching can be performed to calculate a deviation amount. When this deviation amount is ΔP, the delay time error Td can be obtained from the equation (2). In the method of matching the luminance profile, the amount of positional deviation can be calculated more accurately, so that the delay time error ΔTd can be accurately determined in smaller units.
The optimum delay time Td can be obtained by adding the delay time error ΔTd to the delay time Tds used at the time of image acquisition.

（２）第２の方法
また、第２の方法として走査電子顕微鏡の性能評価方法の一つである分解能評価にて行う方法がある。本説明では簡略化のため評価画像をラインパターンとして説明する。ここで分解能評価は、輝度プロファイルを取得し、その傾きから算出する方法とする。図１２は実施の形態に係る輝度プロファイルから最適遅延時間を求める方法を示す図である。図１２（ａ）に示すようなラインパターンの同一部分を往復走査し、ライン方向の輝度プロファイルを往走査、復走査にてそれそれで取得する。 (2) Second Method As a second method, there is a method of performing resolution evaluation, which is one of the performance evaluation methods of a scanning electron microscope. In this description, the evaluation image is described as a line pattern for simplification. Here, the resolution evaluation is a method of obtaining a luminance profile and calculating from the inclination. FIG. 12 is a diagram showing a method for obtaining the optimum delay time from the luminance profile according to the embodiment. The same portion of the line pattern as shown in FIG. 12A is reciprocally scanned, and the luminance profile in the line direction is obtained by forward scanning and backward scanning.

次に、図１２（ｂ）に示すように取得した２つの輝度プロファイル（ラインプロファイル）を加算する。この加算した輝度プロファイル（加算プロファイル）から分解能を算出する。なお、図１２（ｂ）の加算プロファイルの縦軸は、ラインプロファイルの縦軸の半分にして表示している。ここで、往走査、復走査に位置ずれが生じていると、加算による傾きの鈍化、すなわち加算ボケが生じ、その結果分解能が劣化する。遅延時間Ｔｄをパラメータとして分解能評価を行い、その結果をプロットした例を図１２（ｃ）に示す。遅延時間Ｔｄが最適の場合往走査、復走査のエッジ位置が一致し、加算ボケがなくなるため、分解能が最小となる。このようにすることで遅延時間の最適値を求めることが可能である。 Next, as shown in FIG. 12B, the two acquired luminance profiles (line profiles) are added. The resolution is calculated from the added luminance profile (addition profile). Note that the vertical axis of the addition profile in FIG. 12B is displayed as half the vertical axis of the line profile. Here, if a positional deviation occurs in the forward scanning and the backward scanning, the inclination is decreased by addition, that is, addition blurring occurs, and as a result, the resolution deteriorates. FIG. 12C shows an example in which the resolution evaluation is performed using the delay time Td as a parameter and the result is plotted. When the delay time Td is optimum, the edge positions of the forward scan and the backward scan coincide with each other, and there is no addition blur, so that the resolution is minimized. By doing so, it is possible to obtain the optimum value of the delay time.

（３）最適な遅延時間Ｔｄを求める手順
ここで実際の走査電子顕微鏡を用いて試料を観察する条件に、画像拡大率である倍率、画像の回転量がある。画像の倍率は走査信号の振幅と反比例の関係にあることから走査信号の振幅で画像の倍率を制御している。また、画像の回転はＸ方向，Ｙ方向それぞれの走査信号を合成することで走査方向を変える制御している。このような走査波形の変更に伴って、遅延時間Ｔｄが変化することが予測される。その場合は、倍率、回転によって、遅延時間Ｔｄを可変とすることが必要となる。荷電粒子の照射条件、特に荷電粒子源での加速電圧、および試料への照射エネルギーによって荷電ビームの飛行時間が異なる。これも輝度信号の遅延時間含まれることから、加速電圧、照射エネルギーによって遅延時間Ｔｄの最適値が異なる。したがって、加速電圧、照射エネルギーも考慮して遅延時間の最適値を求める必要がある。 (3) Procedure for Obtaining Optimal Delay Time Td Conditions for observing a sample using an actual scanning electron microscope include a magnification that is an image enlargement ratio and an image rotation amount. Since the magnification of the image is inversely proportional to the amplitude of the scanning signal, the magnification of the image is controlled by the amplitude of the scanning signal. The rotation of the image is controlled to change the scanning direction by combining the scanning signals in the X and Y directions. It is predicted that the delay time Td will change as the scanning waveform changes. In that case, it is necessary to make the delay time Td variable by the magnification and rotation. The flight time of the charged beam varies depending on the irradiation conditions of the charged particles, particularly the acceleration voltage at the charged particle source and the irradiation energy to the sample. Since this also includes the delay time of the luminance signal, the optimum value of the delay time Td differs depending on the acceleration voltage and irradiation energy. Therefore, it is necessary to obtain the optimum value of the delay time in consideration of the acceleration voltage and the irradiation energy.

図１３は実施の形態に係る最適遅延時間を求める手順を示す図である。最適な遅延時間Ｔｄを求める手順の一例を以下に説明する。ここでは最適な遅延時間を分解能から求める方法（第２の方法）を例に説明する。まず、遅延時間の変更範囲、変更回数を決定する（ステップＳ１）。これは算出条件であるため固定値とすることも可能である。遅延時間を変数として往復走査にて画像を取得する（ステップＳ２）。次に取得した複数の画像の分解能を算出（評価）する（ステップＳ３）。その後、算出した分解能が最小となる遅延時間を算出する（ステップＳ４）。以上説明した手順は、画像取得、画像処理の組み合わせであり、自動化することが可能である。 FIG. 13 is a diagram showing a procedure for obtaining the optimum delay time according to the embodiment. An example of a procedure for obtaining the optimum delay time Td will be described below. Here, a method (second method) for obtaining the optimum delay time from the resolution will be described as an example. First, the change range of the delay time and the number of changes are determined (step S1). Since this is a calculation condition, it may be a fixed value. An image is acquired by reciprocating scanning using the delay time as a variable (step S2). Next, the resolution of the acquired plurality of images is calculated (evaluated) (step S3). Thereafter, the delay time that minimizes the calculated resolution is calculated (step S4). The procedure described above is a combination of image acquisition and image processing, and can be automated.

さらに画像倍率、回転、加速電圧、照射エネルギーをパラメータとして、いくつかの画像取得条件にて最適遅延時間Ｔｄを求める。最適遅延時間Ｔｄの求め方は図１３に示すとおりである。ここで求めた複数の最適遅延時間Ｔｄからそれぞれのパラメータに対する依存性を求め、そのパラメータと最適遅延時間Ｔｄの関係式を求めておく。実際に画像を取得する場合には画像の取得条件に応じた最適遅延時間Ｔｄを前記関係式から算出し、遅延回路５２の遅延時間を決定する。 Furthermore, the optimum delay time Td is obtained under several image acquisition conditions using the image magnification, rotation, acceleration voltage, and irradiation energy as parameters. The method for obtaining the optimum delay time Td is as shown in FIG. The dependence on each parameter is obtained from the plurality of optimum delay times Td obtained here, and a relational expression between the parameters and the optimum delay time Td is obtained. When the image is actually acquired, the optimum delay time Td corresponding to the image acquisition condition is calculated from the relational expression, and the delay time of the delay circuit 52 is determined.

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態および変形例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態および変形例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventors has been specifically described based on the embodiment and the modification. However, the present invention is not limited to the embodiment and the modification, and various modifications can be made. Needless to say.

１電子銃
２電子源
３引出電極
４加速電極
５レンズ制御電源
６電界制御部
７，８集束レンズ
９対物レンズ
１０クロスオーバ
１１位置モニター用測定装置
１２試料ステージ
１３試料
１４可変減速電源
１５絞り
１６ａ，１６ｂ偏向器
１７，１８電極
１９電圧制御部
２０直交電磁界偏向器
２１検出器
２２，３１，４１制御部
２３ステージ駆動装置
２４走査信号発生器
２７記憶部
３２像表示装置
３３，３４情報信号
３６電子ビーム
３７画像処理部
４０非点収差補正器
４３光軸
５０直交電磁界制御部
５１タイミング信号
５２遅延回路
５３信号増幅部
５４ＡＤ変換器
５５輝度情報
５６輝度情報信号
５７タイミング制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electron gun 2 Electron source 3 Extraction electrode 4 Acceleration electrode 5 Lens control power supply 6 Electric field control part 7, 8 Focusing lens 9 Objective lens 10 Crossover 11 Position monitor measuring device 12 Sample stage 13 Sample 14 Variable deceleration power supply 15 Aperture 16a, 16b Deflectors 17 and 18 Electrodes 19 Voltage control unit 20 Orthogonal electromagnetic field deflector 21 Detectors 22, 31, 41 Control unit 23 Stage drive unit 24 Scan signal generator 27 Storage unit 32 Image display units 33 and 34 Information signal 36 Electron Beam 37 Image processor 40 Astigmatism corrector 43 Optical axis 50 Orthogonal electromagnetic field controller 51 Timing signal 52 Delay circuit 53 Signal amplifier 54 AD converter 55 Luminance information 56 Luminance information signal 57 Timing controller

Claims

荷電粒子源から放出されるビームを試料上で走査する偏向器と、
前記偏向器に与える走査信号を発生する走査信号発生器と、
前記荷電粒子源から放出されるビームの照射に基づいて得られる荷電粒子を検出する検出器と、
前記検出器からの輝度情報信号を増幅する信号増幅部と、
前記信号増幅部で増幅された輝度情報信号をディジタル変換するＡＤ変換器と、
前記偏向器の動作タイミングを発生するタイミング制御部と、
前記動作タイミングを遅延させる遅延部と、
を備え、
前記タイミング制御部で発生させた動作タイミングで前記偏向器を走査させ、
前記遅延部にて遅延させた動作タイミングで前記ＡＤ変換器を動作させ、
前記遅延部は、前記動作タイミングを、前記走査信号発生器の遅延時間、前記走査信号の伝搬時間、前記ビームを照射して得られる荷電粒子が前記検出器で検出するまでの電子の飛行時間、前記輝度情報信号の伝搬時間および前記信号増幅部の遅延時間を含む前記タイミング制御部からそれに対応する前記輝度情報信号が前記ＡＤ変換器に到着するまでの時間遅延させる荷電粒子線装置。 A deflector that scans the sample with a beam emitted from a charged particle source;
A scanning signal generator for generating a scanning signal to be applied to the deflector;
A detector for detecting charged particles obtained based on irradiation of a beam emitted from the charged particle source;
A signal amplifier for amplifying the luminance information signal from the detector ;
An AD converter for digitally converting the luminance information signal amplified by the signal amplification unit ;
A timing control unit for generating an operation timing of the deflector;
A delay unit for delaying the operation timing;
With
Scanning the deflector at the operation timing generated by the timing controller;
Operate the AD converter at the operation timing delayed by the delay unit ,
The delay unit, the operation timing, the delay time of the scanning signal generator, the propagation time of the scanning signal, the flight time of electrons until the charged particles obtained by irradiating the beam are detected by the detector, the luminance information signal propagation time and the signal charged particle beam device Ru is the time delay from the timing controller including a delay time of the amplifying portion to the luminance information signal arrives at the AD converter corresponding to that of.

請求項１の荷電粒子線装置において、
前記遅延部の遅延時間を可変にすることができる。 The charged particle beam device according to claim 1,
The delay time of the delay unit can be made variable.

請求項２の荷電粒子線装置において、
前記遅延部の遅延時間を、前記走査信号発生器を駆動することで所定の位置にビームを偏向し、ビーム照射に基づいて得られる荷電粒子情報が前記ＡＤ変換器に到達する時間と一致させる。 The charged particle beam device according to claim 2,
The delay time of the delay unit is made to coincide with the time when the charged particle information obtained based on the beam irradiation reaches the AD converter by deflecting the beam to a predetermined position by driving the scanning signal generator.

請求項２の荷電粒子線装置において、
前記遅延部の遅延時間を画像の取得倍率によって切り替える。 The charged particle beam device according to claim 2,
The delay time of the delay unit is switched according to the image acquisition magnification.

請求項２の荷電粒子線装置において、
前記遅延部の遅延時間を画像取得時の走査信号の方向によって切り替える。 The charged particle beam device according to claim 2,
The delay time of the delay unit is switched according to the direction of the scanning signal at the time of image acquisition.

請求項２の荷電粒子線装置において、
前記遅延部の遅延時間を画像の取得時の荷電粒子の加速電圧によって切り替える。 The charged particle beam device according to claim 2,
The delay time of the delay unit is switched according to the acceleration voltage of the charged particles at the time of image acquisition.

請求項２の荷電粒子線装置において、
前記遅延部の遅延時間を画像の取得時の試料への照射エネルギーによって切り替える。 The charged particle beam device according to claim 2,
The delay time of the delay unit is switched according to the irradiation energy to the sample at the time of image acquisition.

請求項２の荷電粒子線装置において、
前記遅延部の遅延時間を、複数の方向に走査して画像を取得し、該取得した画像から取得パターンのエッジ位置情報を走査ごとに算出し、該エッジ位置情報の不連続性から算出する。 The charged particle beam device according to claim 2,
The delay time of the delay unit is scanned in a plurality of directions to acquire an image, the edge position information of the acquired pattern is calculated for each scan from the acquired image, and is calculated from the discontinuity of the edge position information.

請求項２の荷電粒子線装置において、
前記遅延部の遅延時間を複数方向走査にて取得した画像から分解能を算出し、該分解能が最小となる遅延時間とする。 The charged particle beam device according to claim 2,
The resolution of the delay time of the delay unit is calculated from an image acquired by multi-directional scanning, and the delay time is the minimum resolution.