画像を生成するための方法および装置
本発明は、粒子線によって対象物（５）の画像を生成するための方法および装置（１）に関する。この方法または装置（１）では粒子線が対象物（５）上にラスタ走査される。本発明は、粒子線によって対象物（５）の画像を生成するための方法および装置（１）において、良好な画像が常に保証されているように冷陰極電界エミッタ（２）と共に使用可能であるものを提案することを課題としている。この課題は、本発明による方法において、ビームのパラメータが変化した場合に、補正されたパラメータにより対象物（５）のラスタ走査を繰り返すことにより解決される。本発明による装置（１）は、このために対応する手段（４，６，７）を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物上に粒子線をラスタ走査することによって対象物の画像を生成するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記装置は粒子線システムである。粒子線システムは、例えば電子線システムまたはイオンビームシステムとして形成されていてよい。特に電子線システムの使用は既に極めて広く知られている。電子線システムは、例えばナノ構造体を作製するために利用される。電子線システムには、既に長い間知られている電子顕微鏡も挙げられ、電子顕微鏡によって対象物の画像を生成することができる。公知の電子顕微鏡には走査型電子顕微鏡および透過型電子顕微鏡があり、走査型電子顕微鏡は、半導体構造、生物学または鉱物学的な試料およびその他の試料の高解像度画像を生成するために用いられる。
【０００３】
電子線システム（電子線装置とも呼ぶ）、例えば走査型電子顕微鏡は、電子線を生成するために電子線生成器として形成された粒子線生成器、対象物に電子線を集束するための対物レンズ、および、対象物で散乱された、または対象物から放出された電子を検出するための少なくとも１つの検出器を有している。粒子線生成器によって生成された電子線は、対物レンズによって、調査すべき対象物に集束される。操作装置によって、電子線は、調査すべき対象物の表面上にラスタ状に案内される。すなわち、電子線は、対象物の表面上にラスタ走査される。電子線の電子はこの場合に対象物と相互作用する。この相互作用の結果として、特に電子が対象物表面から放出されるか（いわゆる二次電子）、または電子線の電子は後方散乱される（いわゆる後方散乱電子）。二次電子および後方散乱電子は検出器により検出される。検出器は、検出された二次電子または後方散乱電子に関連して検出信号を生成し、この検出信号は画像生成に用いられる。
【０００４】
電子のための粒子線生成器（以下に粒子線源とも呼ぶ）としては、例えば、熱陰極電界エミッタまたは冷陰極電界エミッタが用いられる。このような電界エミッタの使用は、既に長い間知られている。近年では、種々異なった用途で、小型化された冷陰極電界エミッタが使用されている。ドイツ国特許公開第１０３０２７９４号明細書は、小型の電子線システムについて記載している。この電子線システムは、同様に小型の冷陰極電界エミッタを備えている。この冷陰極電界エミッタは、電子線蒸着法により形成される。さらに欧州特許第１１８６０７９号明細書により、テラヘルツ範囲で作動する小型電子線源が公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ国特許公開第１０３０２７９４号明細書
【特許文献２】欧州特許第１１８６０７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
冷陰極電界エミッタは高い指向性ビーム値と小さいビームエネルギ幅とを有している。それ故、冷陰極電界エミッタは、極めて小さい電子線直径を得るために特に適しており、これにより、高解像度を達成することができる。しかしながら、冷陰極電界エミッタは、電子放出電流が時間的に変動するという欠点を有している。電子放出電流の時間的な変動は、不都合なことに、対象物結像時に例えば走査型電子顕微鏡において列状ラスタ走査画像に妨げとなる明暗の付いたストリップを知覚可能にしてしまう。
【０００７】
本発明の課題は、粒子線によって対象物の画像を生成するための方法および装置において、冷陰極電界エミッタと共に使用可能であり、画質が常に保証される方法および装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明によれば、請求項１に記載の特徴を有する方法により解決される。本発明による装置は、請求項１６に記載の特徴を有する。本発明のさらなる特徴は、従属請求項および以下の説明から明らかである。
【０００９】
粒子線によって対象物の画像を生成するための本発明による方法では、対象物上に粒子線をラスタ走査することにより画像を生成する。画質を改善するために、粒子線の対応パラメータが検出される。さらに、パラメータが変化したかどうかが突き止められる。パラメータに変化が生じた場合には、対象物においてパラメータの変化が生じた場所が検出される。次いで粒子線はこの場所に戻される。粒子線による対象物の新たなラスタ走査がこの場所から行われる。
【００１０】
本発明は、放出電流がもっぱら飛躍的に変化し、これらの飛躍的な変化の間に一定の放出電流を有しているという、粒子線生成器、特に冷陰極電界エミッタの特性を、有利には画像生成のために利用することができるという認識に基づいている。放出電流は、粒子線生成時に原則的には極めて短時間内に、多くの場合、マイクロ秒よりも短時間内に飛躍的に変化する。飛躍的な変化後に放出電流のさらなる飛躍が生じるまで、放出電流は所定時間にわたり安定状態を保つ。そこで本発明では、放出電流の変化を突き止めて画質を改善するための手段を講じている。粒子線生成器の放出電流が変化したことを突き止めた場合、放出電流の変化が生じた場所がすぐに検出される。粒子線はこの場所に復帰され、この場所から粒子線は対象物上に新たにラスタ走査される。対象物の既にラスタ走査された画素によって取得済の誤った画像情報は消去され、繰り返されたラスタ走査により得られた情報に置き換えられる。結像時間は、新たなラスタ走査により極わずかにしか長くならない。
【００１１】
本発明による方法では、好ましくはパラメータは、パラメータの変化が認識された後に目標値に変更される。例えば、エミッタの放出電流の変化が突き止められた場合には、常に十分に良好な結像、特に画像の十分かつ良好な輝度が保証されているように放出電流は目標値に変更される。
【００１２】
パラメータの変化が生じた場所の検出は、例えば時間計算により、好ましくは変化が突き止められた時点、粒子線のラスタ走査速度および／または信号の継続時間を考慮して行われる。
【００１３】
粒子線の復帰を決定するパラメータの変化量を調節可能とすることが好ましい。すなわち、閾値が調節可能である。これにより、パラメータの極わずかな変動が生じるたびに粒子線が復帰されるのではなく、明白な変化が生じた場合にのみ粒子線が復帰されることが保証されている。
【００１４】
本発明による手段の具体的実施形態では、パラメータは所定時間にわたって積算され、その後にパラメータに変化が生じたかどうかが突き止められる。この手順は、強度が極めて小さいパラメータを観察する場合に特に有利である。信号対雑音比が高い十分な信号を得るために、所定時間にわたりパラメータの積算が行われる。
【００１５】
本発明による方法の別の実施例では、それぞれ所定パターンの第１点から所定パターンの第２点まで粒子線が対象物上にラスタ走査され、パラメータの変化が突き止められた後、ラスタ走査時に粒子線が所定パターンの第２点に到達した場合にようやく、粒子線はパラメータが変化した場所に復帰される。したがって、この実施例では、対象物上における粒子線の新たなラスタ走査は、所定パターンが２つの点の間でラスタ走査もしくは「スキャン」された後に行われる。好ましくは第１点は所定パターンの始端部であり、第２点は所定パターンの終端部である。
【００１６】
所定パターンは、例えば行（画像行）または列（画像列）である。この場合、補正は１つの行または列のスキャン後に行われる。代替的には、互いに連続した複数の行または列がパターンとして使用される。本発明は、もちろん行状または列状のパターンに限定されていない。むしろラスタ走査、すなわち、対象物上の点から点へデータを捕捉するために使用可能なあらゆるパターンを使用することができる。
【００１７】
本発明による方法の具体的実施形態では、パラメータとして粒子線の電流（粒子線電流または粒子電流とも呼ぶ）が検出される。例えば、粒子線電流は、冷陰極電界エミッタの電子の放出電流である。
【００１８】
本発明による方法の別の実施形態では、対象物上における粒子線のラスタ走査は、評価ユニットにより制御されるラスタ走査手段により行われる。好ましくは、パラメータ、これに対して代替的または付加的にはパラメータが変化した場所も評価ユニットにより検出される。
【００１９】
本発明による方法の有利な実施例では、粒子線は電子線として形成されており、電子線は、画像を生成するために対象物上にラスタ走査される。
【００２０】
好ましくは、粒子線は冷陰極電界エミッタにより生成される。このために、特に小型化の冷陰極電界エミッタを使用することができる。なぜなら、この種の電界エミッタは、粒子線（電子線）を制御するために巨視的なエミッタよりも小さい電圧変化しか必要としないからである。例えば、電子線は、蒸着された冷陰極電界エミッタにより生成され、この場合、蒸着された冷陰極電界エミッタとは、例えば、電子線蒸着法によって作製される、小型の冷陰極電界エミッタである。
【００２１】
本発明による方法の別の実施形態では、粒子線が少なくとも１つのラスタ走査点に案内され、このラスタ走査点で積算測定が行われる。例えば、粒子線は、対象物上にラスタ走査される場合にラスタ走査点まで案内され、このラスタ走査点では、測定が粒子線により複数回行われ、このようにして得られた測定値が平均値を出すために積算される（ピクセル積算）。しかしながら、積算測定は、ラスタ走査行に配置された全てのラスタ走査点に対して行ってもよい（行積算）。これに対して代替的に、積算測定は、それぞれラスタ走査点を有し、ユニットの形にまとめられた複数のラスタ走査行に対して行ってもよい（フレーム積算）。ピクセル積算の場合に、上記ラスタ走査点でパラメータの変化が得られた場合、粒子線はこのラスタ走査点に再び復帰される。行積算の場合に、ラスタ走査行のラスタ走査点でパラメータの変化が得られたことが突き止められた場合、粒子線はラスタ走査行のこのラスタ走査点またはパラメータの変化を有するラスタ走査点の前に配置された別のラスタ走査点（例えば、ラスタ走査行の第１ラスタ走査点、すなわち、ラスタ走査行始端部）に復帰される。同様のことが、フレーム積算の場合にもいえる。この場合、パラメータの変化が得られたラスタ走査点への復帰、またはフレームにおいてこのラスタ走査点の前に配置された別のラスタ走査点（例えばラスタ走査行の始端部）への復帰が行われる。全ての実施例では、復帰後に新たなラスタ走査が開始される。
【００２２】
本発明による方法の別の実施形態では、生成された画像の輝度およびコントラストの後調整が行われる。例えば輝度およびコントラストの後調整は自動的に行われる。粒子線のパラメータが変化した場合には輝度の後調整が行われる。変化が生じた場所に粒子線が復帰され、新たにスキャンが行われことにより、輝度飛躍が広範囲に防止される。
【００２３】
本発明による方法は、以下にさらに詳しく説明するように、好ましくは粒子線装置、特に電子線装置で使用される。
【００２４】
本発明は、粒子線を用いて対象物の画像を生成するための装置にも関する。この装置では粒子線が対象物上にラスタ走査される。本発明の装置は、特に少なくとも１つの上記特徴または特徴の組合わせを有する方法を実施するために形成されている。装置は、粒子線を生成するための少なくとも１つの粒子線生成器と、対象物上に粒子線をラスタ走査するための少なくとも１つのラスタ走査手段と、粒子線に対応するパラメータを検出するための少なくとも１つの手段と、パラメータの変化を判定するための少なくとも１つの手段と、対象物においてパラメータの変化が生じた場所を検出するための少なくとも１つの手段と、この場所に粒子線を戻すための少なくとも１つの手段とを有している。
【００２５】
本発明による装置では、粒子線生成器により粒子線が生成され、この粒子線はラスタ走査手段によって対象物上にラスタ走査される。粒子線に対応するパラメータを検出するための手段と、パラメータの変化を判定するための手段とにより、パラメータが変化した場所を検出することが可能である。このことは、例えば、上述の時間計算により行われる。次いで上述のように粒子線はこの場所に復帰され、対象物のラスタ走査が新たに開始される。
【００２６】
本発明による装置では、好ましくはパラメータを目標値に変更するための手段が設けられる。この手段は、上述のようにしてパラメータを変更するために用いられる。
【００２７】
本発明による装置は、好ましくはパラメータの変化のための閾値を調節するための手段をも有している。このようにして、上述のように、パラメータの全ての微小な変化が粒子線を復帰させる前提条件とはならないようにすることができる。
【００２８】
本発明による装置の実施形態では、粒子線を復帰させるための手段はラスタ走査手段の内部に収容されている。好ましくは、粒子線を復帰させるための手段とラスタ走査手段とは同一に形成されている。したがって、これらの手段はユニットを形成している。
【００２９】
さらに好ましくは、粒子線に対応するパラメータを検出するための手段は、粒子線電流を検出するための手段として形成されている。例えば、冷陰極電界エミッタの放出電流が測定され、この電流がパラメータとして使用される。
【００３０】
粒子線に対応するパラメータを検出するための手段は、粒子線生成器と対象物との間に配置されている。代替的には、粒子線に対応するパラメータを検出するための手段は、粒子線生成器の内部に組み込まれている。例えば、パラメータを検出するための手段は、冷陰極電界エミッタと対象物との間の電子線カラムの内部に配置されており、ここで、パラメータとして冷陰極電界エミッタの放出電流が使用される。
【００３１】
本発明による装置の別の実施形態では、パラメータの変化を判定するための手段は、場所を検出するための手段の内部に収容されている。好ましくは、パラメータの変化を判定するための手段と、場所を検出するための手段とは同一に、すなわち、ユニットとして形成されている。
【００３２】
本発明による装置の有利な実施形態では、パラメータを検出するための手段および／またはパラメータの変化を判定するための手段および／または対象物における場所を検出するための手段および／または粒子線を復帰させるための手段は、互いに接続されている。好ましくは、パラメータを検出するための手段、パラメータの変化を判定するための手段および／または対象物における場所を検出するための手段は、１つの評価ユニット内に収容されている。
【００３３】
さらに好ましくは、パラメータを変更するための手段は粒子線生成器に接続されている。
【００３４】
本発明の別の実施形態では、装置には上述のような積算測定を行うための手段が設けられている。さらに好ましくは、装置は生成された画像の輝度および／またはコントラストを後調整するための手段を有している。
【００３５】
本発明の別の実施形態では、粒子線生成器は、電子線源として形成されている。したがって、装置は、例えば以下に説明するように、電子線装置である。
【００３６】
本発明は、電子線により対象物の画像を生成するための電子線装置、特に走査型電子顕微鏡にも関する。この装置では電子線が対象物上にラスタ走査される。本発明による電子線装置は、電子線を生成するための少なくとも１つの電子線源と、対象物に電子線を集束するための少なくとも１つの対物レンズと、対象物上に電子線をラスタ走査するための少なくとも１つのラスタ走査手段と、電子線に対応するパラメータを検出するための少なくとも１つの手段と、対象物においてパラメータの変化が生じた場所を検出するための少なくとも１つの手段と、この場所に電子線を復帰させるための少なくとも１つのの手段とを有している。
【００３７】
さらに、本発明による電子線装置には、パラメータを目標値に変更するための手段が配置される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】粒子線装置の概略図である。
【図２】走査型電子顕微鏡の形態の粒子線装置の概略図である。
【図３ａ】ラスタ走査画素を備える対象物の概略図である。
【図３ｂ】ラスタ走査画素を備える対象物の概略図である。
【図３ｃ】ラスタ走査画素を備える対象物の概略図である。
【図４ａ】ラスタ走査画素を備える対象物の別の概略図である。
【図４ｂ】ラスタ走査画素を備える対象物の別の概略図である。
【図４ｃ】ラスタ走査画素を備える対象物の別の概略図である。
【図４ｄ】ラスタ走査画素を備える対象物の別の概略図である。
【図５ａ】ラスタ走査画素を備える対象物の別の概略図である。
【図５ｂ】ラスタ走査画素を備える対象物の別の概略図である。
【図５ｃ】ラスタ走査画素を備える対象物の別の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
次に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００４０】
以下に本発明を粒子線装置１を用いてまずは全般的に説明する。図１は、粒子線装置の概略図を示している。粒子線装置１は、粒子線を生成するビーム源（ビーム生成器）２を有している。粒子線は粒子線カラム（図示しない）内に導入され、対物レンズ３によって対象物５に集束される。対象物５に粒子線をラスタ走査するためにラスタ走査手段４が設けられている。対物レンズ３およびラスタ走査手段４の相対配置は模式的な例でしかないことを明示的に指摘しておく。対物レンズ３およびラスタ走査手段４の実際の配置は図示の装置とは全く異なっていてもよい。
【００４１】
ラスタ走査手段４によって対象物５上にラスタ走査される粒子線は、対象物５と相互作用し、これにより、相互作用粒子を生成し、この相互作用粒子は検出器（図示しない）によって検出され、画像生成のために使用される。
【００４２】
さらに粒子線装置１は、ビーム生成器２と対物レンズ３との間に配置された粒子電流測定器６を有している。これに対して代替的に、粒子電流測定器６はビーム生成器２の内部に組み込まれている。粒子電流測定器６は、導線８によって評価ユニット７に接続されている。さらに評価ユニット７は、導線９によってラスタ走査手段４に接続されている。評価ユニット７によって粒子電流の変化の閾値を調節することも可能である。粒子電流の変化がこの閾値を超過した場合にはじめて、以下に説明するように粒子線の復帰が行われる。
【００４３】
粒子電流測定器６によって、ビーム生成器２により生成された粒子線の粒子電流が測定される。このようにして検出された粒子電流もしくは粒子電流値は導線８によって評価ユニット７に伝達される。評価ユニット７は制御プログラムを備えており、これにより、評価ユニット７は、いま測定された粒子電流値がこれまでに測定された粒子電流値に対して変化したか否かを判定することができる。このために、評価ユニット７はマイクロプロセッサ（図示しない）およびメモリ構成部分（図示しない）を備えており、メモリ構成部分には、特に制御プログラムと粒子電流値とが記憶されているか、または持続的に記憶される。粒子電流の変化が生じたこと（閾値値超過）を評価ユニット７が判定するとすぐに、時間計算により、粒子電流が変化した時点で粒子線が対象物５のどの場所に位置していたかが検出される。この場所に粒子線は復帰される。このために、評価ユニット７は導線９によって、粒子線を前記場所に戻す対応制御信号をラスタ走査手段４に送信する。次いで対象物５のラスタ走査はこの場所から繰り返され、さらに実施される。対象物５の既にラスタ走査された画素によって取得済の誤った画像情報は消去され、繰り返し行われたラスタ走査により得られた情報に置き換えられる。
【００４４】
図２は、走査型電子顕微鏡１の形の電子線装置として形成された本発明による装置の具体的実施形態を示している。走査型電子顕微鏡１は、冷陰極電界放出器の形のビーム源２、抽出電極１０および陽極１１を有しており、陽極１１は、同時に走査型電子顕微鏡１のビーム案内管１２の端部である。ビーム源２から放出した電子は、ビーム源２と陽極１１との間の電位差に基づき陽極電位まで加速される。
【００４５】
ビーム案内管１２は、対物レンズ３として働く磁気レンズの磁極片１６によって形成された孔を通って案内される。磁極片１６の内部にはコイル１７が配置されている。ビーム案内管１２には静電式の遅延装置が後置されている。この遅延装置は電極１９と管電極１８とからなっており、管電極１８は、ビーム案内管１２の、対象物５に向かい合った端部に形成されている。したがって、管電極１８は、ビーム案内管１２と共に陽極電位を有し、電極１９および対象物５は、陽極電位に比べてより低い電位を有している。このようにビーム源２から放出した電子線の電子は、対象物５の検査のために必要な望ましい低いエネルギに抑制される。さらに、電子線を偏向し、対象物５上をラスタ走査することのできるラスタ走査手段４が設けられている。
【００４６】
ビーム源２により生成された電子線と対象物５との相互作用に基づき二次電子または後方散乱電子を検出するために、第１検出器１４と第２検出器１５とを備える検出装置がビーム案内管１２の内部に配置されている。この場合、検出器１４は、ビーム案内管１２の光軸２０に沿って調節装置１３によって可動に配置されている。第１検出器１４および第２検出器１５は、それぞれ環状の検出面を有している。本発明は、２つの検出器を使用することに限定されないことを明示的に指摘しておく。むしろ本発明は、単一の検出器のみを有していてもよいし、２つ以上の検出器を有していてもよい。単一または複数の検出器は可動に配置されていなくてもよい。検出器１４および１５は評価ユニット２６に接続されており、この評価ユニット２６により、特に積算測定が行われる。例えば、電子線がラスタ走査点まで案内され、このラスタ走査点で電子線により測定が複数回行われ、このようにして得られた測定値が平均値形成のために積算される（ピクセル積算）。しかしながら、積算測定は、ラスタ走査行に配置された全てのラスタ走査点に関して行うこともできる（行積算）。これに対して代替的に、積算測定は、それぞれ複数のラスタ走査点を有し、ユニットの形にまとめられた複数のラスタ走査行に対して行うこともできる（フレーム積算）。
【００４７】
さらに走査型電子顕微鏡１は、電子線の電流を測定するための粒子電流測定器６を有している。この実施例では、粒子電流測定器６は、感応性領域６′を備えている。粒子電流測定器６は導線８により評価ユニット７に接続されており、この評価ユニット７は導線９によりラスタ走査手段４に接続されている。
【００４８】
走査型電子顕微鏡１は、図１に示した実施例に関して既に説明したように、本発明による方法にしたがって動作する。これに関しては上述の説明を参照されたい。付加的に、走査型電子顕微鏡１は、ビーム源２に接続された変更手段２４を有している。電子線の電流（電子電流）の変化を突き止めた後に、電子電流は目標値に変更される。これにより、新たに生成された画像が輝度飛躍を有しておらず、かつ明るすぎたり暗すぎたりしないことが保証される。変更手段２４は、当然ながら図１による実施形態にも形成されていてよい。
【００４９】
図３ａ、図３ｂおよび図３ｃは、対象物５の概略図を示している。対象物５にはラスタ走査画素が概略的に示されている。ラスタ走査画素は、図１による実施例の粒子線または図２による実施例の電子線によってスキャンされる。符号２１は、対象物５におけるラスタ走査画素の複数の行を示している。粒子線あるいは電子線２２は、それぞれ１つの行２１の各ラスタ走査画素に順次に当たるように、すなわち各ラスタ走査画素をスキャンするように対象物５上を案内される。図３ａは、行２１の第１ラスタ走査画素をスキャンする場合の粒子線あるいは電子線２２の位置を示しており、図３ｂは、同じ行の別のラスタ走査画素をスキャンする場合の粒子線あるいは電子線２２の位置を示している。
【００５０】
粒子電流あるいは電子電流２２が変化したことを突き止めた場合、粒子電流あるいは電子電流２２の変化が生じた場所が検出される。この場所は、図３ｂで符号２３を付したラスタ走査画素である。この場所の検出後に、粒子線あるいは電子線２２はラスタ走査手段によりラスタ走査画素２３に復帰される（図３ｃ）。ラスタ走査画素２３が位置している行２１のラスタ走査は、この場合ラスタ走査画素２３から繰り返し継続される。ラスタ走査が最初に中断され、粒子線あるいは電子線２２が復帰されたラスタ走査画素まで、ラスタ走査画素２３をスキャンすることにより得られたこれまでの情報は全て破棄され、繰り返し行われた、あるいは新たなラスタ走査の情報に置き換えられる。
【００５１】
同様のことが図４ａ、図４ｂ、図４ｃおよび図４ｄに示した実施例についてもいえる。図３ａ〜図３ｃに示した実施例とは異なり、ここでは行のラスタ走査は、粒子電流あるいは電子電流（図４ｂ）の変化が突き止められた後にもさらに継続され、行２１（図４ｃ）の完全なスキャン後にようやく粒子線あるいは電子線２２はラスタ走査画素２３に復帰される。
【００５２】
ラスタ走査画素２３への復帰に対して代替的に、両実施例では、粒子線あるいは電子線２２は、ラスタ走査画素２３にではなく、ラスタ走査画素２３が位置する行２１の始端部に案内される。このことは同様に図３ｃまたは４ｄに示されている。すなわち、この実施例では行２１全体がもう一度新たにラスタ走査される。したがって、本発明は、粒子線のパラメータ（ここでは粒子線電流）の変化が生じたラスタ走査画素（ここではラスタ走査画素２３）にのみ粒子線が復帰されることに制限されてない。むしろ粒子線は、変化が生じたラスタ走査画素よりも前に配置されている別のラスタ走査画素にも案内することができる。粒子線電流のパラメータの変化が得られたラスタ走査画素においても新たなラスタ走査が行われることのみが重要である。
【００５３】
図５ａ、図５ｂおよび図５ｃは、列２５でラスタ走査される対象物を示している。しかしながら、基本的には、図３ａ〜図３ｃおよび図４ａ〜図４ｄに示した実施例の場合と同じことがいえる。
【００５４】
図示の実施例では、特に次の方法を用いることもできる。ピクセル積算時にラスタ走査画素２３に粒子電流あるいは電子電流に変化が生じた場合には、粒子線あるいは電子線２２はラスタ走査画素２３まで再び復帰される。行積算が行われ、ラスタ走査画素２３で粒子電流あるいは電子電流の変化が得られたことが突き止められた場合には、粒子線もしくは電子線２２は、ラスタ走査画素２３に戻されるか、またはラスタ走査行２１の別のラスタ走査画素、もしくはラスタ走査画素２３の前に配置されたラスタ走査列２５（例えばラスタ走査行２１またはラスタ走査列２５の最初のラスタ走査画素、すなわち、ラスタ走査行始端部またはラスタ走査列始端部）に復帰される。同様のことがフレーム積算に関してもいえる。この場合にもラスタ走査画素２３自体への復帰、またはラスタ走査画素２３の前に配置された、フレームの別のラスタ走査画素（例えばラスタ走査行２１またはラスタ走査列２５の始端部）への復帰が行われる。全ての実施例において、復帰後に新たなラスタ走査が開始される。
【００５５】
上述のように、粒子電流あるいは電子電流の変化が突き止められた後に粒子電流あるいは電子電流が目標値に変更される。これにより、新たに生成された画像が輝度飛躍を有していることも、明るすぎたり暗すぎたりしないことも保証される。このことは、特に画像輝度の自動的な後制御を行う場合に有利である。本発明による復帰および新たなラスタ走査により、輝度飛躍なしに良好な画質が常に保証される。
【符号の説明】
【００５６】
１ 電子線装置
２ ビーム源
３ 対物レンズ
４ ラスタ走査手段
５ 対象物
６，６′ 粒子電流測定装置
７，２６ 評価ユニット
８，９ 導線
１０ 抽出電極
１１ 陽極
１２ ビーム案内管
１３ 調節装置
１４，１５ 検出器
１６ 対物レンズとして作用するレンズの磁極片
１７ 磁気レンズのコイル
１８ 管電極
１９ 電極
２０ 光軸
２１ 行
２２ 電子線
２３ 画素
２４ 変更装置
２５ 列
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物上に粒子線をラスタ走査することによって対象物の画像を生成するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記装置は粒子線システムである。粒子線システムは、例えば電子線システムまたはイオンビームシステムとして形成されていてよい。特に電子線システムの使用は既に極めて広く知られている。電子線システムは、例えばナノ構造体を作製するために利用される。電子線システムには、既に長い間知られている電子顕微鏡も挙げられ、電子顕微鏡によって対象物の画像を生成することができる。公知の電子顕微鏡には走査型電子顕微鏡および透過型電子顕微鏡があり、走査型電子顕微鏡は、半導体構造、生物学または鉱物学的な試料およびその他の試料の高解像度画像を生成するために用いられる。
【０００３】
電子線システム（電子線装置とも呼ぶ）、例えば走査型電子顕微鏡は、電子線を生成するために電子線生成器として形成された粒子線生成器、対象物に電子線を集束するための対物レンズ、および、対象物で散乱された、または対象物から放出された電子を検出するための少なくとも１つの検出器を有している。粒子線生成器によって生成された電子線は、対物レンズによって、調査すべき対象物に集束される。操作装置によって、電子線は、調査すべき対象物の表面上にラスタ状に案内される。すなわち、電子線は、対象物の表面上にラスタ走査される。電子線の電子はこの場合に対象物と相互作用する。この相互作用の結果として、特に電子が対象物表面から放出されるか（いわゆる二次電子）、または電子線の電子は後方散乱される（いわゆる後方散乱電子）。二次電子および後方散乱電子は検出器により検出される。検出器は、検出された二次電子または後方散乱電子に関連して検出信号を生成し、この検出信号は画像生成に用いられる。
【０００４】
電子のための粒子線生成器（以下に粒子線源とも呼ぶ）としては、例えば、熱陰極電界エミッタまたは冷陰極電界エミッタが用いられる。このような電界エミッタの使用は、既に長い間知られている。近年では、種々異なった用途で、小型化された冷陰極電界エミッタが使用されている。ドイツ国特許公開第１０３０２７９４号明細書は、小型の電子線システムについて記載している。この電子線システムは、同様に小型の冷陰極電界エミッタを備えている。この冷陰極電界エミッタは、電子線蒸着法により形成される。さらに欧州特許第１１８６０７９号明細書により、テラヘルツ範囲で作動する小型電子線源が公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ国特許公開第１０３０２７９４号明細書
【特許文献２】欧州特許第１１８６０７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
冷陰極電界エミッタは高い指向性ビーム値と小さいビームエネルギ幅とを有している。それ故、冷陰極電界エミッタは、極めて小さい電子線直径を得るために特に適しており、これにより、高解像度を達成することができる。しかしながら、冷陰極電界エミッタは、電子放出電流が時間的に変動するという欠点を有している。電子放出電流の時間的な変動は、不都合なことに、対象物結像時に例えば走査型電子顕微鏡において列状ラスタ走査画像に妨げとなる明暗の付いたストリップを知覚可能にしてしまう。
【０００７】
本発明の課題は、粒子線によって対象物の画像を生成するための方法および装置において、冷陰極電界エミッタと共に使用可能であり、画質が常に保証される方法および装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明によれば、請求項１に記載の特徴を有する方法により解決される。本発明による装置は、請求項１６に記載の特徴を有する。本発明のさらなる特徴は、従属請求項および以下の説明から明らかである。
【０００９】
粒子線によって対象物の画像を生成するための本発明による方法では、対象物上に粒子線をラスタ走査することにより画像を生成する。画質を改善するために、粒子線の対応パラメータが検出される。さらに、パラメータが変化したかどうかが突き止められる。パラメータに変化が生じた場合には、対象物においてパラメータの変化が生じた場所が検出される。次いで粒子線はこの場所に戻される。粒子線による対象物の新たなラスタ走査がこの場所から行われる。
【００１０】
本発明は、放出電流がもっぱら飛躍的に変化し、これらの飛躍的な変化の間に一定の放出電流を有しているという、粒子線生成器、特に冷陰極電界エミッタの特性を、有利には画像生成のために利用することができるという認識に基づいている。放出電流は、粒子線生成時に原則的には極めて短時間内に、多くの場合、マイクロ秒よりも短時間内に飛躍的に変化する。飛躍的な変化後に放出電流のさらなる飛躍が生じるまで、放出電流は所定時間にわたり安定状態を保つ。そこで本発明では、放出電流の変化を突き止めて画質を改善するための手段を講じている。粒子線生成器の放出電流が変化したことを突き止めた場合、放出電流の変化が生じた場所がすぐに検出される。粒子線はこの場所に復帰され、この場所から粒子線は対象物上に新たにラスタ走査される。対象物の既にラスタ走査された画素によって取得済の誤った画像情報は消去され、繰り返されたラスタ走査により得られた情報に置き換えられる。結像時間は、新たなラスタ走査により極わずかにしか長くならない。
【００１１】
本発明による方法では、好ましくはパラメータは、パラメータの変化が認識された後に目標値に変更される。例えば、エミッタの放出電流の変化が突き止められた場合には、常に十分に良好な結像、特に画像の十分かつ良好な輝度が保証されているように放出電流は目標値に変更される。
【００１２】
パラメータの変化が生じた場所の検出は、例えば時間計算により、好ましくは変化が突き止められた時点、粒子線のラスタ走査速度および／または信号の継続時間を考慮して行われる。
【００１３】
粒子線の復帰を決定するパラメータの変化量を調節可能とすることが好ましい。すなわち、閾値が調節可能である。これにより、パラメータの極わずかな変動が生じるたびに粒子線が復帰されるのではなく、明白な変化が生じた場合にのみ粒子線が復帰されることが保証されている。
【００１４】
本発明による手段の具体的実施形態では、パラメータは所定時間にわたって積算され、その後にパラメータに変化が生じたかどうかが突き止められる。この手順は、強度が極めて小さいパラメータを観察する場合に特に有利である。信号対雑音比が高い十分な信号を得るために、所定時間にわたりパラメータの積算が行われる。
【００１５】
本発明による方法の別の実施例では、それぞれ所定パターンの第１点から所定パターンの第２点まで粒子線が対象物上にラスタ走査され、パラメータの変化が突き止められた後、ラスタ走査時に粒子線が所定パターンの第２点に到達した場合にようやく、粒子線はパラメータが変化した場所に復帰される。したがって、この実施例では、対象物上における粒子線の新たなラスタ走査は、所定パターンが２つの点の間でラスタ走査もしくは「スキャン」された後に行われる。好ましくは第１点は所定パターンの始端部であり、第２点は所定パターンの終端部である。
【００１６】
所定パターンは、例えば行（画像行）または列（画像列）である。この場合、補正は１つの行または列のスキャン後に行われる。代替的には、互いに連続した複数の行または列がパターンとして使用される。本発明は、もちろん行状または列状のパターンに限定されていない。むしろラスタ走査、すなわち、対象物上の点から点へデータを捕捉するために使用可能なあらゆるパターンを使用することができる。
【００１７】
本発明による方法の具体的実施形態では、パラメータとして粒子線の電流（粒子線電流または粒子電流とも呼ぶ）が検出される。例えば、粒子線電流は、冷陰極電界エミッタの電子の放出電流である。
【００１８】
本発明による方法の別の実施形態では、対象物上における粒子線のラスタ走査は、評価ユニットにより制御されるラスタ走査手段により行われる。好ましくは、パラメータ、これに対して代替的または付加的にはパラメータが変化した場所も評価ユニットにより検出される。
【００１９】
本発明による方法の有利な実施例では、粒子線は電子線として形成されており、電子線は、画像を生成するために対象物上にラスタ走査される。
【００２０】
好ましくは、粒子線は冷陰極電界エミッタにより生成される。このために、特に小型化の冷陰極電界エミッタを使用することができる。なぜなら、この種の電界エミッタは、粒子線（電子線）を制御するために巨視的なエミッタよりも小さい電圧変化しか必要としないからである。例えば、電子線は、蒸着された冷陰極電界エミッタにより生成され、この場合、蒸着された冷陰極電界エミッタとは、例えば、電子線蒸着法によって作製される、小型の冷陰極電界エミッタである。
【００２１】
本発明による方法の別の実施形態では、粒子線が少なくとも１つのラスタ走査点に案内され、このラスタ走査点で積算測定が行われる。例えば、粒子線は、対象物上にラスタ走査される場合にラスタ走査点まで案内され、このラスタ走査点では、測定が粒子線により複数回行われ、このようにして得られた測定値が平均値を出すために積算される（ピクセル積算）。しかしながら、積算測定は、ラスタ走査行に配置された全てのラスタ走査点に対して行ってもよい（行積算）。これに対して代替的に、積算測定は、それぞれラスタ走査点を有し、ユニットの形にまとめられた複数のラスタ走査行に対して行ってもよい（フレーム積算）。ピクセル積算の場合に、上記ラスタ走査点でパラメータの変化が得られた場合、粒子線はこのラスタ走査点に再び復帰される。行積算の場合に、ラスタ走査行のラスタ走査点でパラメータの変化が得られたことが突き止められた場合、粒子線はラスタ走査行のこのラスタ走査点またはパラメータの変化を有するラスタ走査点の前に配置された別のラスタ走査点（例えば、ラスタ走査行の第１ラスタ走査点、すなわち、ラスタ走査行始端部）に復帰される。同様のことが、フレーム積算の場合にもいえる。この場合、パラメータの変化が得られたラスタ走査点への復帰、またはフレームにおいてこのラスタ走査点の前に配置された別のラスタ走査点（例えばラスタ走査行の始端部）への復帰が行われる。全ての実施例では、復帰後に新たなラスタ走査が開始される。
【００２２】
本発明による方法の別の実施形態では、生成された画像の輝度およびコントラストの後調整が行われる。例えば輝度およびコントラストの後調整は自動的に行われる。粒子線のパラメータが変化した場合には輝度の後調整が行われる。変化が生じた場所に粒子線が復帰され、新たにスキャンが行われことにより、輝度飛躍が広範囲に防止される。
【００２３】
本発明による方法は、以下にさらに詳しく説明するように、好ましくは粒子線装置、特に電子線装置で使用される。
【００２４】
本発明は、粒子線を用いて対象物の画像を生成するための装置にも関する。この装置では粒子線が対象物上にラスタ走査される。本発明の装置は、特に少なくとも１つの上記特徴または特徴の組合わせを有する方法を実施するために形成されている。装置は、粒子線を生成するための少なくとも１つの粒子線生成器と、対象物上に粒子線をラスタ走査するための少なくとも１つのラスタ走査手段と、粒子線に対応するパラメータを検出するための少なくとも１つの手段と、パラメータの変化を判定するための少なくとも１つの手段と、対象物においてパラメータの変化が生じた場所を検出するための少なくとも１つの手段と、この場所に粒子線を戻すための少なくとも１つの手段とを有している。
【００２５】
本発明による装置では、粒子線生成器により粒子線が生成され、この粒子線はラスタ走査手段によって対象物上にラスタ走査される。粒子線に対応するパラメータを検出するための手段と、パラメータの変化を判定するための手段とにより、パラメータが変化した場所を検出することが可能である。このことは、例えば、上述の時間計算により行われる。次いで上述のように粒子線はこの場所に復帰され、対象物のラスタ走査が新たに開始される。
【００２６】
本発明による装置では、好ましくはパラメータを目標値に変更するための手段が設けられる。この手段は、上述のようにしてパラメータを変更するために用いられる。
【００２７】
本発明による装置は、好ましくはパラメータの変化のための閾値を調節するための手段をも有している。このようにして、上述のように、パラメータの全ての微小な変化が粒子線を復帰させる前提条件とはならないようにすることができる。
【００２８】
本発明による装置の実施形態では、粒子線を復帰させるための手段はラスタ走査手段の内部に収容されている。好ましくは、粒子線を復帰させるための手段とラスタ走査手段とは同一に形成されている。したがって、これらの手段はユニットを形成している。
【００２９】
さらに好ましくは、粒子線に対応するパラメータを検出するための手段は、粒子線電流を検出するための手段として形成されている。例えば、冷陰極電界エミッタの放出電流が測定され、この電流がパラメータとして使用される。
【００３０】
粒子線に対応するパラメータを検出するための手段は、粒子線生成器と対象物との間に配置されている。代替的には、粒子線に対応するパラメータを検出するための手段は、粒子線生成器の内部に組み込まれている。例えば、パラメータを検出するための手段は、冷陰極電界エミッタと対象物との間の電子線カラムの内部に配置されており、ここで、パラメータとして冷陰極電界エミッタの放出電流が使用される。
【００３１】
本発明による装置の別の実施形態では、パラメータの変化を判定するための手段は、場所を検出するための手段の内部に収容されている。好ましくは、パラメータの変化を判定するための手段と、場所を検出するための手段とは同一に、すなわち、ユニットとして形成されている。
【００３２】
本発明による装置の有利な実施形態では、パラメータを検出するための手段および／またはパラメータの変化を判定するための手段および／または対象物における場所を検出するための手段および／または粒子線を復帰させるための手段は、互いに接続されている。好ましくは、パラメータを検出するための手段、パラメータの変化を判定するための手段および／または対象物における場所を検出するための手段は、１つの評価ユニット内に収容されている。
【００３３】
さらに好ましくは、パラメータを変更するための手段は粒子線生成器に接続されている。
【００３４】
本発明の別の実施形態では、装置には上述のような積算測定を行うための手段が設けられている。さらに好ましくは、装置は生成された画像の輝度および／またはコントラストを後調整するための手段を有している。
【００３５】
本発明の別の実施形態では、粒子線生成器は、電子線源として形成されている。したがって、装置は、例えば以下に説明するように、電子線装置である。
【００３６】
本発明は、電子線により対象物の画像を生成するための電子線装置、特に走査型電子顕微鏡にも関する。この装置では電子線が対象物上にラスタ走査される。本発明による電子線装置は、電子線を生成するための少なくとも１つの電子線源と、対象物に電子線を集束するための少なくとも１つの対物レンズと、対象物上に電子線をラスタ走査するための少なくとも１つのラスタ走査手段と、電子線に対応するパラメータを検出するための少なくとも１つの手段と、対象物においてパラメータの変化が生じた場所を検出するための少なくとも１つの手段と、この場所に電子線を復帰させるための少なくとも１つのの手段とを有している。
【００３７】
さらに、本発明による電子線装置には、パラメータを目標値に変更するための手段が配置される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】粒子線装置の概略図である。
【図２】走査型電子顕微鏡の形態の粒子線装置の概略図である。
【図３ａ】ラスタ走査画素を備える対象物の概略図である。
【図３ｂ】ラスタ走査画素を備える対象物の概略図である。
【図３ｃ】ラスタ走査画素を備える対象物の概略図である。
【図４ａ】ラスタ走査画素を備える対象物の別の概略図である。
【図４ｂ】ラスタ走査画素を備える対象物の別の概略図である。
【図４ｃ】ラスタ走査画素を備える対象物の別の概略図である。
【図４ｄ】ラスタ走査画素を備える対象物の別の概略図である。
【図５ａ】ラスタ走査画素を備える対象物の別の概略図である。
【図５ｂ】ラスタ走査画素を備える対象物の別の概略図である。
【図５ｃ】ラスタ走査画素を備える対象物の別の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
次に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００４０】
以下に本発明を粒子線装置１を用いてまずは全般的に説明する。図１は、粒子線装置の概略図を示している。粒子線装置１は、粒子線を生成するビーム源（ビーム生成器）２を有している。粒子線は粒子線カラム（図示しない）内に導入され、対物レンズ３によって対象物５に集束される。対象物５に粒子線をラスタ走査するためにラスタ走査手段４が設けられている。対物レンズ３およびラスタ走査手段４の相対配置は模式的な例でしかないことを明示的に指摘しておく。対物レンズ３およびラスタ走査手段４の実際の配置は図示の装置とは全く異なっていてもよい。
【００４１】
ラスタ走査手段４によって対象物５上にラスタ走査される粒子線は、対象物５と相互作用し、これにより、相互作用粒子を生成し、この相互作用粒子は検出器（図示しない）によって検出され、画像生成のために使用される。
【００４２】
さらに粒子線装置１は、ビーム生成器２と対物レンズ３との間に配置された粒子電流測定器６を有している。これに対して代替的に、粒子電流測定器６はビーム生成器２の内部に組み込まれている。粒子電流測定器６は、導線８によって評価ユニット７に接続されている。さらに評価ユニット７は、導線９によってラスタ走査手段４に接続されている。評価ユニット７によって粒子電流の変化の閾値を調節することも可能である。粒子電流の変化がこの閾値を超過した場合にはじめて、以下に説明するように粒子線の復帰が行われる。
【００４３】
粒子電流測定器６によって、ビーム生成器２により生成された粒子線の粒子電流が測定される。このようにして検出された粒子電流もしくは粒子電流値は導線８によって評価ユニット７に伝達される。評価ユニット７は制御プログラムを備えており、これにより、評価ユニット７は、いま測定された粒子電流値がこれまでに測定された粒子電流値に対して変化したか否かを判定することができる。このために、評価ユニット７はマイクロプロセッサ（図示しない）およびメモリ構成部分（図示しない）を備えており、メモリ構成部分には、特に制御プログラムと粒子電流値とが記憶されているか、または持続的に記憶される。粒子電流の変化が生じたこと（閾値値超過）を評価ユニット７が判定するとすぐに、時間計算により、粒子電流が変化した時点で粒子線が対象物５のどの場所に位置していたかが検出される。この場所に粒子線は復帰される。このために、評価ユニット７は導線９によって、粒子線を前記場所に戻す対応制御信号をラスタ走査手段４に送信する。次いで対象物５のラスタ走査はこの場所から繰り返され、さらに実施される。対象物５の既にラスタ走査された画素によって取得済の誤った画像情報は消去され、繰り返し行われたラスタ走査により得られた情報に置き換えられる。
【００４４】
図２は、走査型電子顕微鏡１の形の電子線装置として形成された本発明による装置の具体的実施形態を示している。走査型電子顕微鏡１は、冷陰極電界放出器の形のビーム源２、抽出電極１０および陽極１１を有しており、陽極１１は、同時に走査型電子顕微鏡１のビーム案内管１２の端部である。ビーム源２から放出した電子は、ビーム源２と陽極１１との間の電位差に基づき陽極電位まで加速される。
【００４５】
ビーム案内管１２は、対物レンズ３として働く磁気レンズの磁極片１６によって形成された孔を通って案内される。磁極片１６の内部にはコイル１７が配置されている。ビーム案内管１２には静電式の遅延装置が後置されている。この遅延装置は電極１９と管電極１８とからなっており、管電極１８は、ビーム案内管１２の、対象物５に向かい合った端部に形成されている。したがって、管電極１８は、ビーム案内管１２と共に陽極電位を有し、電極１９および対象物５は、陽極電位に比べてより低い電位を有している。このようにビーム源２から放出した電子線の電子は、対象物５の検査のために必要な望ましい低いエネルギに抑制される。さらに、電子線を偏向し、対象物５上をラスタ走査することのできるラスタ走査手段４が設けられている。
【００４６】
ビーム源２により生成された電子線と対象物５との相互作用に基づき二次電子または後方散乱電子を検出するために、第１検出器１４と第２検出器１５とを備える検出装置がビーム案内管１２の内部に配置されている。この場合、検出器１４は、ビーム案内管１２の光軸２０に沿って調節装置１３によって可動に配置されている。第１検出器１４および第２検出器１５は、それぞれ環状の検出面を有している。本発明は、２つの検出器を使用することに限定されないことを明示的に指摘しておく。むしろ本発明は、単一の検出器のみを有していてもよいし、２つ以上の検出器を有していてもよい。単一または複数の検出器は可動に配置されていなくてもよい。検出器１４および１５は評価ユニット２６に接続されており、この評価ユニット２６により、特に積算測定が行われる。例えば、電子線がラスタ走査点まで案内され、このラスタ走査点で電子線により測定が複数回行われ、このようにして得られた測定値が平均値形成のために積算される（ピクセル積算）。しかしながら、積算測定は、ラスタ走査行に配置された全てのラスタ走査点に関して行うこともできる（行積算）。これに対して代替的に、積算測定は、それぞれ複数のラスタ走査点を有し、ユニットの形にまとめられた複数のラスタ走査行に対して行うこともできる（フレーム積算）。
【００４７】
さらに走査型電子顕微鏡１は、電子線の電流を測定するための粒子電流測定器６を有している。この実施例では、粒子電流測定器６は、感応性領域６′を備えている。粒子電流測定器６は導線８により評価ユニット７に接続されており、この評価ユニット７は導線９によりラスタ走査手段４に接続されている。
【００４８】
走査型電子顕微鏡１は、図１に示した実施例に関して既に説明したように、本発明による方法にしたがって動作する。これに関しては上述の説明を参照されたい。付加的に、走査型電子顕微鏡１は、ビーム源２に接続された変更手段２４を有している。電子線の電流（電子電流）の変化を突き止めた後に、電子電流は目標値に変更される。これにより、新たに生成された画像が輝度飛躍を有しておらず、かつ明るすぎたり暗すぎたりしないことが保証される。変更手段２４は、当然ながら図１による実施形態にも形成されていてよい。
【００４９】
図３ａ、図３ｂおよび図３ｃは、対象物５の概略図を示している。対象物５にはラスタ走査画素が概略的に示されている。ラスタ走査画素は、図１による実施例の粒子線または図２による実施例の電子線によってスキャンされる。符号２１は、対象物５におけるラスタ走査画素の複数の行を示している。粒子線あるいは電子線２２は、それぞれ１つの行２１の各ラスタ走査画素に順次に当たるように、すなわち各ラスタ走査画素をスキャンするように対象物５上を案内される。図３ａは、行２１の第１ラスタ走査画素をスキャンする場合の粒子線あるいは電子線２２の位置を示しており、図３ｂは、同じ行の別のラスタ走査画素をスキャンする場合の粒子線あるいは電子線２２の位置を示している。
【００５０】
粒子電流あるいは電子電流２２が変化したことを突き止めた場合、粒子電流あるいは電子電流２２の変化が生じた場所が検出される。この場所は、図３ｂで符号２３を付したラスタ走査画素である。この場所の検出後に、粒子線あるいは電子線２２はラスタ走査手段によりラスタ走査画素２３に復帰される（図３ｃ）。ラスタ走査画素２３が位置している行２１のラスタ走査は、この場合ラスタ走査画素２３から繰り返し継続される。ラスタ走査が最初に中断され、粒子線あるいは電子線２２が復帰されたラスタ走査画素まで、ラスタ走査画素２３をスキャンすることにより得られたこれまでの情報は全て破棄され、繰り返し行われた、あるいは新たなラスタ走査の情報に置き換えられる。
【００５１】
同様のことが図４ａ、図４ｂ、図４ｃおよび図４ｄに示した実施例についてもいえる。図３ａ〜図３ｃに示した実施例とは異なり、ここでは行のラスタ走査は、粒子電流あるいは電子電流（図４ｂ）の変化が突き止められた後にもさらに継続され、行２１（図４ｃ）の完全なスキャン後にようやく粒子線あるいは電子線２２はラスタ走査画素２３に復帰される。
【００５２】
ラスタ走査画素２３への復帰に対して代替的に、両実施例では、粒子線あるいは電子線２２は、ラスタ走査画素２３にではなく、ラスタ走査画素２３が位置する行２１の始端部に案内される。このことは同様に図３ｃまたは４ｄに示されている。すなわち、この実施例では行２１全体がもう一度新たにラスタ走査される。したがって、本発明は、粒子線のパラメータ（ここでは粒子線電流）の変化が生じたラスタ走査画素（ここではラスタ走査画素２３）にのみ粒子線が復帰されることに制限されてない。むしろ粒子線は、変化が生じたラスタ走査画素よりも前に配置されている別のラスタ走査画素にも案内することができる。粒子線電流のパラメータの変化が得られたラスタ走査画素においても新たなラスタ走査が行われることのみが重要である。
【００５３】
図５ａ、図５ｂおよび図５ｃは、列２５でラスタ走査される対象物を示している。しかしながら、基本的には、図３ａ〜図３ｃおよび図４ａ〜図４ｄに示した実施例の場合と同じことがいえる。
【００５４】
図示の実施例では、特に次の方法を用いることもできる。ピクセル積算時にラスタ走査画素２３に粒子電流あるいは電子電流に変化が生じた場合には、粒子線あるいは電子線２２はラスタ走査画素２３まで再び復帰される。行積算が行われ、ラスタ走査画素２３で粒子電流あるいは電子電流の変化が得られたことが突き止められた場合には、粒子線もしくは電子線２２は、ラスタ走査画素２３に戻されるか、またはラスタ走査行２１の別のラスタ走査画素、もしくはラスタ走査画素２３の前に配置されたラスタ走査列２５（例えばラスタ走査行２１またはラスタ走査列２５の最初のラスタ走査画素、すなわち、ラスタ走査行始端部またはラスタ走査列始端部）に復帰される。同様のことがフレーム積算に関してもいえる。この場合にもラスタ走査画素２３自体への復帰、またはラスタ走査画素２３の前に配置された、フレームの別のラスタ走査画素（例えばラスタ走査行２１またはラスタ走査列２５の始端部）への復帰が行われる。全ての実施例において、復帰後に新たなラスタ走査が開始される。
【００５５】
上述のように、粒子電流あるいは電子電流の変化が突き止められた後に粒子電流あるいは電子電流が目標値に変更される。これにより、新たに生成された画像が輝度飛躍を有していることも、明るすぎたり暗すぎたりしないことも保証される。このことは、特に画像輝度の自動的な後制御を行う場合に有利である。本発明による復帰および新たなラスタ走査により、輝度飛躍なしに良好な画質が常に保証される。
【符号の説明】
【００５６】
１ 電子線装置
２ ビーム源
３ 対物レンズ
４ ラスタ走査手段
５ 対象物
６，６′ 粒子電流測定装置
７，２６ 評価ユニット
８，９ 導線
１０ 抽出電極
１１ 陽極
１２ ビーム案内管
１３ 調節装置
１４，１５ 検出器
１６ 対物レンズとして作用するレンズの磁極片
１７ 磁気レンズのコイル
１８ 管電極
１９ 電極
２０ 光軸
２１ 行
２２ 電子線
２３ 画素
２４ 変更装置
２５ 列
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物上（５）に粒子線（２２）をラスタ走査することによって前記対象物（５）の画像を生成するための方法において、
前記粒子線（２２）に対応するパラメータを検出するステップと、
前記パラメータに変化が生じたかどうかを判定するステップと、
前記対象物（５）においてパラメータの変化が生じた場所（２３）を検出するステップと、
前記場所（２３）に前記粒子線（２２）を復帰させるステップと、
前記場所から前記対象物（５）上に前記粒子線（２２）を新たにラスタ走査するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記パラメータを目標値に変更する方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、
所定時間にわたり前記パラメータを積算し、次いで、パラメータに変化が生じたかどうかを判定する方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載方法において、
それぞれ所定パターン（２１）の第１点から前記所定パターン（２１）の第２点まで、対象物（５）上に前記粒子線（２２）をラスタ走査し、パラメータの変化が突き止められた後に、前記粒子線（２２）がラスタ走査時に前記所定パターン（２１）の第２点に到達した場合に前記粒子線（２２）の復帰を行う方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、
所定パターンとして、行（２１）または列（２５）を使用する方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法において、
パラメータとして粒子線（２２）の電流を検出する方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法において、
ラスタ走査手段（４）によって前記対象物（５）上に前記粒子線（２２）をラスタ走査し、前記ラスタ走査手段（４）を評価ユニット（７）により制御する方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、
前記評価ユニット（７）によりパラメータおよび／または場所を検出する方法。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法において、
粒子線を電子線（２２）として形成し、前記対象物（２２）上に前記電子線（２２）をラスタ走査する方法。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法において、
冷陰極電界エミッタ（２）、好ましくは小型の冷陰極電界エミッタ（２）によって粒子線を生成する方法。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法において、
蒸着された電界エミッタによって前記粒子線（２２）を生成する方法。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法において、
パラメータの変化の閾値を調節可能にする方法。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法において、
積算測定が行われる少なくとも１つのラスタ走査点（２３）に前記粒子線（２２）を案内し、前記ラスタ走査点（２３）が、パラメータに変化が生じた場所である場合に、前記ラスタ走査点（２３）に前記粒子線（２２）を復帰させる方法。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか１項に記載の方法において、
パラメータの変化が得られた場合に画像輝度および／または画像コントラストの後調整を行う方法。
【請求項１５】
請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法の使用法において、
粒子線装置（１）、特に電子線装置に請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法を用いる使用法。
【請求項１６】
粒子線（２２）によって対象物（５）の画像を生成するための装置（１）であって、特に請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法を実施するために対象物（５）上に粒子線（２２）がラスタ走査される装置において、
前記粒子線（２２）を生成するための少なくとも１つの粒子線生成器（２）と、
前記対象物（５）上に粒子線をラスタ走査するための少なくとも１つのラスタ走査手段（４）と、
前記粒子線（２２）に対応するパラメータを検出するための少なくとも１つの手段（６）と、
パラメータの変化を判定するための少なくとも１つの手段（７）と、
前記対象物（５）においてパラメータの変化が生じた場所（２３）を検出するための少なくとも１つの手段と、
前記場所（２３）に前記粒子線（２２）を復帰させるための少なくとも１つの手段（４）とを備える装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置（１）において、
前記パラメータを目標値に変更するための手段（２４）を備える装置。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載の装置（１）において、
前記粒子線（２２）を復帰させるための手段が、前記ラスタ走査手段（４）の内部に組み込まれている装置。
【請求項１９】
請求項１６から１８までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記粒子線（２２）を復帰させるための手段と前記ラスタ走査手段（４）とが同一である装置。
【請求項２０】
請求項１６から１９までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記粒子線（２２）に対応するパラメータを検出するための手段（６）が、前記粒子線電流を検出する手段として形成されている装置。
【請求項２１】
請求項１６から２０までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記粒子線（２２）に対応するパラメータを検出するための前記手段（７）が、前記粒子線生成器（２）と前記対象物（５）との間に配置されているか、または前記粒子線生成器（２）の内部に組み込まれている装置。
【請求項２２】
請求項１６から２１までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
パラメータの変化を判定するための手段が、前記場所（２３）を検出するための手段（７）の内部に収容されている装置。
【請求項２３】
請求項１６から２２までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
パラメータの変化を判定するための前記手段と、前記場所（２３）を検出するための前記手段（７）とが同一である装置。
【請求項２４】
請求項１６から２３までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
パラメータを検出するための前記手段（６）および／またはパラメータの変化を判定するための前記手段（７）および／または前記対象物（５）において前記場所（２３）を検出するための手段（７）および／または前記粒子線（２２）を復帰させるための前記手段（４）が、互いに接続されている装置。
【請求項２５】
請求項１６から２４までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
パラメータを変更するための手段（２４）が、粒子線生成器（２）に接続されている装置。
【請求項２６】
請求項１６から２５までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
パラメータを検出するための前記手段（７）および／またはパラメータの変化を判定するための前記手段（７）および／または前記対象物（５）において前記場所（２３）を検出するための前記手段（７）が、１つの評価ユニット（７）内に収容されている装置。
【請求項２７】
請求項１６から２６までのいずれか１項に記載の装置（１）において、前記粒子線生成器（２）が、電子線源として形成されている装置。
【請求項２８】
請求項１６から２７までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記粒子線生成器（２）が、冷陰極電界エミッタ、好ましくは小型の冷陰極電界エミッタとして形成されている装置。
【請求項２９】
請求項１６から２８までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記装置（１）が、電子線装置として形成されている装置。
【請求項３０】
請求項１６から２９までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記装置（１）が、パラメータの変化に関して閾値を調節するための手段（７）を有している装置。
【請求項３１】
請求項１６から３０までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記装置（１）が、積算測定のための手段（２６）を有している装置。
【請求項３２】
請求項１６から３１までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記装置（１）が、画像輝度および／または画像コントラストを後調整するための手段（２４）を有している装置。
【請求項３３】
電子線（２２）によって対象物（５）の画像を生成するための電子線装置（１）、特に走査型電子顕微鏡であって、特に請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法を実施するために、対象物（５）上に電子線（２２）がラスタ走査される電子線装置において、
前記電子線（２２）を生成するための少なくとも１つの電子線源（２）と、
前記対象物（５）上に前記電子線（２２）を集束するための少なくとも１つの対物レンズ（５）と、
前記対象物（５）上に前記電子線（２２）をラスタ走査するための少なくとも１つのラスタ走査手段（４）と、
前記電子線に対応するパラメータを検出するための少なくとも１つの手段（６）と、
パラメータの変化を判定するための少なくとも１つの手段（７）と、
対象物（５）においてパラメータの変化が生じた場所（２３）を検出するための少なくとも１つの手段（７）と、
前記場所（２３）に前記電子線（２２）を戻すための少なくとも１つの手段（４）とを備える電子線装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の電子線装置（１）において、
パラメータを目標値に変更するための手段（２４）が設けられている電子線装置。
【請求項１】
対象物上（５）に粒子線（２２）をラスタ走査することによって前記対象物（５）の画像を生成するための方法において、
前記粒子線（２２）に対応するパラメータを検出するステップと、
前記パラメータに変化が生じたかどうかを判定するステップと、
前記対象物（５）においてパラメータの変化が生じた場所（２３）を検出するステップと、
前記場所（２３）に前記粒子線（２２）を復帰させるステップと、
前記場所から前記対象物（５）上に前記粒子線（２２）を新たにラスタ走査するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記パラメータを目標値に変更する方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、
所定時間にわたり前記パラメータを積算し、次いで、パラメータに変化が生じたかどうかを判定する方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載方法において、
それぞれ所定パターン（２１）の第１点から前記所定パターン（２１）の第２点まで、対象物（５）上に前記粒子線（２２）をラスタ走査し、パラメータの変化が突き止められた後に、前記粒子線（２２）がラスタ走査時に前記所定パターン（２１）の第２点に到達した場合に前記粒子線（２２）の復帰を行う方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、
所定パターンとして、行（２１）または列（２５）を使用する方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法において、
パラメータとして粒子線（２２）の電流を検出する方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法において、
ラスタ走査手段（４）によって前記対象物（５）上に前記粒子線（２２）をラスタ走査し、前記ラスタ走査手段（４）を評価ユニット（７）により制御する方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、
前記評価ユニット（７）によりパラメータおよび／または場所を検出する方法。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法において、
粒子線を電子線（２２）として形成し、前記対象物（２２）上に前記電子線（２２）をラスタ走査する方法。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法において、
冷陰極電界エミッタ（２）、好ましくは小型の冷陰極電界エミッタ（２）によって粒子線を生成する方法。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法において、
蒸着された電界エミッタによって前記粒子線（２２）を生成する方法。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法において、
パラメータの変化の閾値を調節可能にする方法。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法において、
積算測定が行われる少なくとも１つのラスタ走査点（２３）に前記粒子線（２２）を案内し、前記ラスタ走査点（２３）が、パラメータに変化が生じた場所である場合に、前記ラスタ走査点（２３）に前記粒子線（２２）を復帰させる方法。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか１項に記載の方法において、
パラメータの変化が得られた場合に画像輝度および／または画像コントラストの後調整を行う方法。
【請求項１５】
請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法の使用法において、
粒子線装置（１）、特に電子線装置に請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法を用いる使用法。
【請求項１６】
粒子線（２２）によって対象物（５）の画像を生成するための装置（１）であって、特に請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法を実施するために対象物（５）上に粒子線（２２）がラスタ走査される装置において、
前記粒子線（２２）を生成するための少なくとも１つの粒子線生成器（２）と、
前記対象物（５）上に粒子線をラスタ走査するための少なくとも１つのラスタ走査手段（４）と、
前記粒子線（２２）に対応するパラメータを検出するための少なくとも１つの手段（６）と、
パラメータの変化を判定するための少なくとも１つの手段（７）と、
前記対象物（５）においてパラメータの変化が生じた場所（２３）を検出するための少なくとも１つの手段と、
前記場所（２３）に前記粒子線（２２）を復帰させるための少なくとも１つの手段（４）とを備える装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置（１）において、
前記パラメータを目標値に変更するための手段（２４）を備える装置。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載の装置（１）において、
前記粒子線（２２）を復帰させるための手段が、前記ラスタ走査手段（４）の内部に組み込まれている装置。
【請求項１９】
請求項１６から１８までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記粒子線（２２）を復帰させるための手段と前記ラスタ走査手段（４）とが同一である装置。
【請求項２０】
請求項１６から１９までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記粒子線（２２）に対応するパラメータを検出するための手段（６）が、前記粒子線電流を検出する手段として形成されている装置。
【請求項２１】
請求項１６から２０までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記粒子線（２２）に対応するパラメータを検出するための前記手段（７）が、前記粒子線生成器（２）と前記対象物（５）との間に配置されているか、または前記粒子線生成器（２）の内部に組み込まれている装置。
【請求項２２】
請求項１６から２１までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
パラメータの変化を判定するための手段が、前記場所（２３）を検出するための手段（７）の内部に収容されている装置。
【請求項２３】
請求項１６から２２までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
パラメータの変化を判定するための前記手段と、前記場所（２３）を検出するための前記手段（７）とが同一である装置。
【請求項２４】
請求項１６から２３までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
パラメータを検出するための前記手段（６）および／またはパラメータの変化を判定するための前記手段（７）および／または前記対象物（５）において前記場所（２３）を検出するための手段（７）および／または前記粒子線（２２）を復帰させるための前記手段（４）が、互いに接続されている装置。
【請求項２５】
請求項１６から２４までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
パラメータを変更するための手段（２４）が、粒子線生成器（２）に接続されている装置。
【請求項２６】
請求項１６から２５までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
パラメータを検出するための前記手段（７）および／またはパラメータの変化を判定するための前記手段（７）および／または前記対象物（５）において前記場所（２３）を検出するための前記手段（７）が、１つの評価ユニット（７）内に収容されている装置。
【請求項２７】
請求項１６から２６までのいずれか１項に記載の装置（１）において、前記粒子線生成器（２）が、電子線源として形成されている装置。
【請求項２８】
請求項１６から２７までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記粒子線生成器（２）が、冷陰極電界エミッタ、好ましくは小型の冷陰極電界エミッタとして形成されている装置。
【請求項２９】
請求項１６から２８までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記装置（１）が、電子線装置として形成されている装置。
【請求項３０】
請求項１６から２９までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記装置（１）が、パラメータの変化に関して閾値を調節するための手段（７）を有している装置。
【請求項３１】
請求項１６から３０までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記装置（１）が、積算測定のための手段（２６）を有している装置。
【請求項３２】
請求項１６から３１までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記装置（１）が、画像輝度および／または画像コントラストを後調整するための手段（２４）を有している装置。
【請求項３３】
電子線（２２）によって対象物（５）の画像を生成するための電子線装置（１）、特に走査型電子顕微鏡であって、特に請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法を実施するために、対象物（５）上に電子線（２２）がラスタ走査される電子線装置において、
前記電子線（２２）を生成するための少なくとも１つの電子線源（２）と、
前記対象物（５）上に前記電子線（２２）を集束するための少なくとも１つの対物レンズ（５）と、
前記対象物（５）上に前記電子線（２２）をラスタ走査するための少なくとも１つのラスタ走査手段（４）と、
前記電子線に対応するパラメータを検出するための少なくとも１つの手段（６）と、
パラメータの変化を判定するための少なくとも１つの手段（７）と、
対象物（５）においてパラメータの変化が生じた場所（２３）を検出するための少なくとも１つの手段（７）と、
前記場所（２３）に前記電子線（２２）を戻すための少なくとも１つの手段（４）とを備える電子線装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の電子線装置（１）において、
パラメータを目標値に変更するための手段（２４）が設けられている電子線装置。
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図４ｄ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図４ｄ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【公表番号】特表２００９−５４３２７３（Ｐ２００９−５４３２７３Ａ）
【公表日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１６９５３（Ｐ２００９−５１６９５３）
【出願日】平成１９年６月２２日（２００７．６．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／００５４９８
【国際公開番号】ＷＯ２００８／００３４０５
【国際公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（５０４０２０４５２）カール・ツァイス・エヌティーエス・ゲーエムベーハー (36)
【氏名又は名称原語表記】Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ ＮＴＳ ＧｍｂＨ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２２日（２００７．６．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／００５４９８
【国際公開番号】ＷＯ２００８／００３４０５
【国際公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（５０４０２０４５２）カール・ツァイス・エヌティーエス・ゲーエムベーハー (36)
【氏名又は名称原語表記】Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ ＮＴＳ ＧｍｂＨ
【Ｆターム（参考）】
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