(57)【要約】  本発明の走査電子顕微鏡は、電子源（１０２）と、一次電子線（１３８）を試料（１１３）に照射するための電子光学系（１０９、１１０、１１１）と、前記試料から放出される信号電子（１３９）を検出する電子検出器（１２７）と、減速電界型エネルギーフィルタ（１０８）とを備え、前記減速電界型エネルギーフィルタは信号電子のエネルギー弁別用の導体薄膜（３０４）を有する。  これにより、リターディング光学系を有する場合であっても高いエネルギー分解能が得られる減速電界型エネルギーフィルタを備えた走査電子顕微鏡を実現できる。
2012081428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子源と、前記電子源から放出される一次電子線を偏向するための偏向器と、前記偏向器によって偏向された前記一次電子線を収束するための収束レンズと、前記収束レンズによって収束された前記一次電子線の試料への照射に起因して放出される信号電子を検出する電子検出器と、前記電子検出器よりも前記試料側に配置され前記信号電子のエネルギーを弁別する減速電界型エネルギーフィルタと、を備えた走査電子顕微鏡において、
前記減速電界型エネルギーフィルタは、前記信号電子のエネルギー弁別用の導体薄膜を有することを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の走査電子顕微鏡において、
更に、前記試料に照射される前記一次電子線を減速するための減速手段を備えることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項３】
請求項１に記載の走査電子顕微鏡において、
前記導体薄膜は、少なくともＣ，グラフェン，Ａｌ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｗのいずれかを有し、厚みが０．３ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲であることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項４】
請求項１に記載の走査電子顕微鏡において、
前記導体薄膜は絶縁体と導体との多層膜であり、厚みが０．３ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲であることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項５】
請求項１に記載の走査電子顕微鏡において、
前記導体薄膜は穴を多数有しており、
多数の前記穴は前記試料から放出された前記信号電子が通過するものであることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項６】
請求項５に記載の走査電子顕微鏡において、
多数の前記穴は１０μｍ以下の直径を有することを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項７】
請求項１に記載の走査電子顕微鏡において、
前記導体薄膜は開口部を少なくとも一つ有しており、
前記開口部は前記一次電子線が通過するものであることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項８】
請求項１に記載の走査電子顕微鏡において、
前記開口部は１±０．５ｍｍの直径を有することを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項９】
請求項７に記載の走査電子顕微鏡において、
前記開口部の内部には前記一次電子線が通過するシールドパイプが配置され、
前記シールドパイプは接地されていることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１０】
請求項１に記載の走査電子顕微鏡において、
更に、前記導体薄膜に印加する設定電圧を入力するためのユーザインターフェースを備えたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１１】
請求項１に記載の走査電子顕微鏡において、
前記導体薄膜に第一の設定電圧を印加した状態で得られる第一の走査像と、
前記導体薄膜に第二の設定電圧を印加した状態で得られる第二の走査像との差分画像を形成する画像処理回路を備えたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１２】
請求項１に記載の走査電子顕微鏡において、
更に、前記導体薄膜よりも前記試料側に第２の電子検出器を備え、
前記第２の電子検出器は、前記試料より放出された前記信号電子が前記導体薄膜へ衝突することに起因して放出される電子を検出するものであることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１３】
請求項１に記載の走査電子顕微鏡において、
更に、前記導体薄膜の表面に付着する汚染物を除去するためのオゾンもしくは活性酸素のガス供給システムを備え、
前記ガス供給システムは前記電子検出器と前記試料との間に配置されることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１４】
請求項１に記載の走査電子顕微鏡において、
前記減速電界型エネルギーフィルタは、前記導体薄膜を挟んで設けられた第１と第２の導体グリッドとを有し、
前記第１と第２の導体グリッドは接地されていることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１５】
請求項１に記載の走査電子顕微鏡において、
前記導体薄膜は導体グリッドの試料側端部に配置されていることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１６】
請求項１１に記載の走査電子顕微鏡を用いた測長方法であって、
前記導体薄膜に第一の電圧を印加し、前記信号電子が前記第一の電圧でエネルギー弁別された電子に基づいて第一の画像を得る工程と、
前記導体薄膜に第二の電圧を印加し、前記信号電子が前記第二の電圧でエネルギー弁別された電子に基づいて第二の画像を得る工程と、
前記第一の画像と前記第二の画像の差分画像を形成する工程と、
前記差分画像より前記試料のパターン寸法を計測する工程とを含み、
前記差分画像が前記試料のオージェ電子によって形成されることを特徴とする測長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡（以下、ＳＥＭ）及びそれを用いた測長方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体の製造ラインでは工程の途中でウェハ上に形成された回路パターンの寸法を計測する技術が重要な役割を担っている。従来、この計測技術は光学式顕微鏡をベースにしたものが大半であったが、近年は半導体パターンの微細化に伴いＳＥＭをベースにした計測装置（以下、ＳＥＭ式測長装置）が広く普及している。【０００３】
しかし、現在、半導体デバイスの３次元化および使用される材料の多様化が進んでいる。それに伴い、３次元デバイスの寸法計測、局所元素分析への要求が高まりつつある。【０００４】
この要求を満足する手段として、ＳＥＭにおいて検出される信号電子をエネルギー弁別する方法が挙げられる（例えば、非特許文献１）。【０００５】
信号電子をエネルギー弁別する用途で用いられる装置はエネルギーフィルタと総称される。これまでに、金属グリッドに電圧を印加し、印加電圧以上のエネルギーを持つ電子のみを通過させるエネルギーフィルタ（以下、減速電界型エネルギーフィルタ）に関する特許が考案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−２４００４７号公報
【特許文献２】ＷＯ０１／０７５９２９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】C. Schonjahn et al.，”Energy-filtered imaging in a field-emission electron microscope for dopant mapping in semiconductors”，J. Appl. Phys. 92, 7667 (2002).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＳＥＭにおいて検出される信号電子は二次電子、反射電子、オージェ電子に分類される。３次元デバイスの寸法計測、局所元素分析を行う上で、前記信号電子の弁別が有効であると期待される。【０００９】
なぜならば、反射電子はエネルギーが高いため、３次元デバイスの底から脱出でき、底部の観察に有用であると期待される。また、オージェ電子はそのエネルギーが元素固有であり、発生も試料ごく表面に限られるため、オージェ電子の検出により局所元素分析が可能になる。一方、二次電子は走査電子顕微鏡において一般的に画像形成に用いられる電子であり、試料表面から発生するため、試料の形状を反映した情報が得られる。【００１０】
信号電子を弁別するエネルギーフィルタとして、従来、金属グリッド等に電圧を印加し、印加電圧以上のエネルギーを持つ電子のみを通過させる減速電界型と、電磁場によって電子を偏向し電子軌道の違いにより弁別する偏向型の二種類が良く用いられる。また、電子のエネルギーによって物質への侵入長が異なることを利用した薄膜透過型のエネルギーフィルタも考案されている。【００１１】
偏向型のエネルギーフィルタでは減速電界型よりも良いエネルギー分解能が得られるが、装置が大規模になることに加え、ごく一部のエネルギー範囲のみを検出する（バンドパス）のため信号強度が弱いという課題がある。薄膜透過型は透過できる信号電子のエネルギーが薄膜の厚さで決まるため、任意のエネルギー弁別ができないという課題がある。【００１２】
信号強度が弱い場合は、画像のＳ／Ｎが悪く、画像を積算する必要があるため、高スループットを必要とするＳＥＭ式測長装置には適さない。また、ＳＥＭ式測長装置では計測する試料によって、検出する二次電子や反射電子を変える必要があるので、任意のエネルギー弁別ができないエネルギーフィルタも同様にＳＥＭ式測長装置には適さない。【００１３】
減速電界型エネルギーフィルタは、閾値以上のエネルギーを持つ電子を全て透過させるため、信号強度の点で偏向型よりも優れており、閾値をユーザが自由に決定できる点では薄膜透過型よりも優れる。その一方で、エネルギー分解能では偏向型に劣るという課題がある。【００１４】
以下では、従来の減速電界型エネルギーフィルタの原理と課題について、図２を用いて説明する。【００１５】
減速電界型エネルギーフィルタは、図２に示すように導体グリッド２０１とグリッドに接続されたエネルギーフィルタ電源１２６で構成される。エネルギーフィルタ電源１２６により導体グリッド２０１に負電圧ＶＦを印加すると、等電位線(等電位面)２０２に示すような電位障壁が形成される。【００１６】
一次電子がウェハ（試料）１１３に照射されるとウェハ１１３から二次電子や反射電子、オージェ電子を含む信号電子１３９が出射される。その後、エネルギーフィルタに入射した信号電子１３９の内、電位障壁を超えるエネルギーをもつ電子のみがエネルギーフィルタを通過し、検出される。【００１７】
現在、ＳＥＭ式測長装置ではリターディング電源１２１によりウェハ１１３に数ｋＶの負電圧Ｖｒを印加し、ウェハ直前で一次電子１３８を減速させるリターディング法が良く採用されている。リターディング法では、ウェハ１１３から出射した信号電子１３９はウェハ１１３に印加された数ｋＶの負電圧Ｖｒによって加速されるという特徴を持つ。そのため、リターディング法と減速電界型エネルギーフィルタを併用すると、信号電子１３９は数ｋｅＶのエネルギーを持ってエネルギーフィルタ１０８に入射することになる。この場合、信号電子１３９をエネルギー弁別するためにはエネルギーフィルタ電源１２６に−数ｋＶの電圧を印加する必要がある。【００１８】
一方、減速電界型エネルギーフィルタでは、導体グリッド２０１に印加した電圧ＶＦよりもグリッド中央部の電位が低くなる。この電圧降下量が大きいほどエネルギーフィルタのエネルギー分解能は低下することに加え、この電圧降下量はＶＦに比例する。すなわち、グリッド中央部における電圧降下のため、減速電界型エネルギーフィルタではＶＦが大きくなるに従い、エネルギー分解能も劣化する。このため、リターディング法と高エネルギー分解能の両立はこれまで困難とされてきた。【００１９】
本発明の目的は、リターディング光学系を有する場合であっても高いエネルギー分解能が得られる減速電界型エネルギーフィルタを備えた走査電子顕微鏡及びそれを用いた測長方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するための一実施形態として、電子源と、前記電子源から放出される一次電子線を偏向するための偏向器と、前記偏向器によって偏向された前記一次電子線を収束するための収束レンズと、前記収束レンズによって収束された前記一次電子線の試料への照射に起因して放出される信号電子を検出する電子検出器と、前記電子検出器よりも前記試料側に配置され前記信号電子のエネルギーを弁別する減速電界型エネルギーフィルタと、を備えた走査電子顕微鏡において、前記減速電界型エネルギーフィルタは、前記信号電子のエネルギー弁別用の導体薄膜を有することを特徴とする走査電子顕微鏡とする。【００２１】
また、上記走査電子顕微鏡において、更に前記導体薄膜に第一の設定電圧を印加した状態で得られる第一の走査像と、前記導体薄膜に第二の設定電圧を印加した状態で得られる第二の走査像との差分画像を形成する画像処理回路を備えた走査電子顕微鏡を用いた測長方法であって、前記導体薄膜に第一の電圧を印加し、前記信号電子が前記第一の電圧でエネルギー弁別された電子に基づいて第一の画像を得る工程と、前記導体薄膜に第二の電圧を印加し、前記信号電子が前記第二の電圧でエネルギー弁別された電子に基づいて第二の画像を得る工程と、前記第一の画像と前記第二の画像の差分画像を形成する工程と、前記差分画像より前記試料のパターン寸法を計測する工程とを含み、前記差分画像が前記試料のオージェ電子によって形成されることを特徴とする測長方法とする。
【発明の効果】
【００２２】
減速電界型エネルギーフィルタに導体薄膜を用いることにより、リターディング光学系を有する場合であっても高いエネルギー分解能が得られる減速電界型エネルギーフィルタを備えた走査電子顕微鏡及びそれを用いた測長方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施例に係る走査電子顕微鏡（ＳＥＭ式測長装置）の概略全体構成図である。
【図２】従来の減速電界型エネルギーフィルタの動作を説明するための概略構成図である。
【図３】第１の実施例に係る走査電子顕微鏡における減速電界型エネルギーフィルタの動作を説明するための概略構成図である。
【図４】図２および図３で示したエネルギーフィルタのエネルギー分解能の違いを説明するための、グリッドへ印加する電圧に対するフィルタ通過電子数（Ｓカーブ）のグラフである。
【図５】図２および図３で示したエネルギーフィルタにより検出される、信号電子のエネルギーに対する信号電子の数のグラフである。
【図６】一次電子照射時の導体パターンと絶縁体パターンの電位差を計測する方法について説明するための図である。
【図７】導体パターン及び絶縁体パターンから出射される信号電子が有するエネルギー分布の一例を示す図である。
【図８】導体パターン及び絶縁体パターンから出射される信号電子のグリッドへ印加する電圧に対するフィルタ通過電子数（Ｓカーブ）のグラフである。
【図９】バンドパス検出を説明するための信号電子のエネルギーに対する信号電子の数のグラフである。
【図１０】第１の実施例に係る走査電子顕微鏡で用いる導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタの概略構成断面図である。
【図１１】第２の実施例に係る測長のためのレシピ作成手順を示すフローチャートである。
【図１２】第２の実施例に係る走査電子顕微鏡（ＳＥＭ式測長装置）で用いる減速電界型エネルギーフィルタの条件設定のためのＧＵＩ画面の一例を示す図である。
【図１３】第２の実施例に係る走査電子顕微鏡で用いる減速電界型エネルギーフィルタの設定手順を示すフローチャートである。
【図１４】第２の実施例に係る走査電子顕微鏡における画像取得・処理手順を示すフロー図である。
【図１５】第２の実施例に係る測長手順を示すフロー図である。
【図１６】第３の実施例に係る走査電子顕微鏡（ＳＥＭ式測長装置）の概略要部構成図である。
【図１７】第４の実施例に係る走査電子顕微鏡（ＳＥＭ式測長装置）の概略全体構成図である。
【図１８】図１０で示した減速電界型エネルギーフィルタの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本実施の形態では、従来の減速電界型エネルギーフィルタのグリッドに、厚さが１００Å以上５００Å以下（１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下）の導体薄膜を張り付け、グリッドに負電圧を印加することで信号電子のエネルギー弁別を行うことを特徴とする。本実施の形態により、リターディング法を用いたＳＥＭにおいて、従来の減速電界型エネルギーフィルタよりも優れたエネルギー分解能を得ることができる。導体薄膜を用いることで、従来の減速電界型エネルギーフィルタよりも良いエネルギー分解能を得ることができる理由について以下に述べる。
【００２５】
まず、従来の減速電界型エネルギーフィルタでは、導体グリッド２０１に印加した電圧ＶＦ（＜０）よりもグリッド中央部の電位が低くなる（図２）。この電位降下の影響により、−ＶＦより低いエネルギーを持つ電子であってもエネルギーフィルタを通過することができ、このためエネルギー分解能が低下する。
【００２６】
詳細は後で説明するが、本実施の形態では電圧を印加する導体グリッド３０２に導体薄膜３０４を張り付ける（図３）。導体グリッド３０２に導体薄膜３０４を張り付け、エネルギーフィルタ電源１２６より電圧ＶＦ（＜０）を印加した場合、等電位線２０２は図３に示すように導体薄膜３０４と略平行に形成される。特に、導電薄膜３０４を導体グリッド３０２の信号電子入射側に張り付けることにより、等電位線２０２は信号電子入射側において導体薄膜３０４に対し、より平行に形成される。この場合、従来の減速電界型エネルギーフィルタ（図２）で生じたグリッド中央部における電位降下が無くなり、印加電圧ＶＦのほぼ均一な電位障壁が形成される。
【００２７】
次に、図３に示すエネルギーフィルタと従来のエネルギーフィルタの信号透過率特性の違いについて説明する。
【００２８】
ここで、導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタと、従来のエネルギーフィルタの両者に、Ｖ０（＞０）のエネルギーを持つ電子が、導体グリッド２０１、３０１、３０２、３０３のピッチよりも十分に広い範囲に照射した場合を考える。この時、フィルタを通過する電子数が導体グリッド２０１、３０２に印加する電圧ＶＦに対してどのように変化するのかを図４に示す。一般に、図４に示すカーブはＳカーブと呼ばれる。
【００２９】
従来のエネルギーフィルタは、前述の電位降下の影響により、−Ｖ０より高い電圧を印加した状態でも一定数の電子が透過し（図４中破線）、これによってエネルギー分解能が低下する。
【００３０】
一方、導体薄膜３０４を導体グリッド３０２に張り付けると電位降下が無視できるほど小さくなるため、Ｓカーブは階段関数に近い振舞いを示し（図４中実線）、エネルギー分解能が従来のエネルギーフィルタよりも大きく向上する。ここで、エネルギー分解能はＳカーブの立ち上がりの幅で定義し、幅が狭いほどエネルギー分解能は良いとする。
【００３１】
次に、導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタを用いて試料観察を行う場合の利点について説明する。
【００３２】
減速電界型エネルギーフィルタは、グリッドに印加した電圧によって形成される電位障壁を通過できるエネルギーを持つ電子を全て通過させる特性を有する、言わばハイパスフィルタである。
【００３３】
一次電子が試料へＶ０のエネルギーを持って入射した場合、試料から放出される信号電子数のエネルギー依存性は一般に図５で表される。信号電子の内、０〜５０ｅＶのエネルギーを持つものは二次電子５０１、５０ｅＶ以上のエネルギーを持つものは反射電子５０２と呼ばれる。また、オージェ電子５０３は原子の内殻電子の励起に起因して放出される電子であり、そのエネルギーは原子固有である。一般に、二次電子５０１のみで走査像を形成すると、試料表面の形状を反映した画像が得られ、反射電子５０２のみで走査像を形成すると、試料内部や元素番号の違いを反映した画像が得られる。
【００３４】
ここで、図５のスペクトルで表される信号電子を、導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタと従来のものでフィルタリングした場合を比較する。導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタに電圧ＶＦ（＜０）を印加した場合、−ＶＦ以上のエネルギーを持つ電子のみエネルギーフィルタを通過することができる（図５上斜線部）。一方、従来のエネルギーフィルタはエネルギー分解能が本発明よりも劣るため、−ＶＦ以下のエネルギーを持つ電子もエネルギーフィルタを通過してしまう（図５下斜線部）。この場合、目的のエネルギー以外の電子も検出される。
【００３５】
導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタは、フィルタに印加した電圧以上のエネルギーを持つ電子のみ検出することを可能にする。この効果は、例えば、反射電子の中でもＶ０近傍のエネルギーを持つものを検出する、または、二次電子の中でも〜１０ｅＶ以上のエネルギーを持つものを検出する場合に有効である。
【００３６】
次に、導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタを用いて試料の電位差を計測する際の効果について説明する。
【００３７】
以下、図６に示すように導体６０２の試料上に絶縁体６０１パターンがある場合、導体６０２と絶縁体６０１の電位差を計測する方法について説明する。ここで、導体６０２は一次電子１３８を試料直前で減速させるための電位Ｖｒ（＜０）を印加するためのリターディング電源１２１に接続されている。
【００３８】
一次電子１３８が絶縁体６０１に照射されると絶縁体６０１は帯電し、帯電の正負は（二次電子量）／（一次電子量）で定義される二次電子発生効率で決まる。二次電子発生効率が１．０より小さければ絶縁体６０１は負に帯電し、１．０より大きければ正に帯電する。二次電子発生効率は一次電子１３８の入射時のエネルギーによって決まり、半導体デバイスで一般に使用される絶縁物の二次電子発生効率が１．０を超えるのは５００ｅＶから１０００ｅＶである。
【００３９】
以下は、絶縁体６０１が正に帯電した場合について説明する。まず、導体６０２から放出された二次電子６０４はリターディング電圧Ｖｒによって加速され、エネルギーフィルタへ入射するときは−Ｖｒのエネルギーを持っているため、図７中の符号７０１で示す分布になる。なお、図７は導体パターン及び絶縁体パターンから出射される信号電子が有するエネルギー分布の一例を示す図である。
【００４０】
一方、正にΔＶだけ帯電した絶縁体６０１から放出された二次電子６０３がエネルギーフィルタへ入射するときは、−Ｖｒ−ΔＶのエネルギーを持っているため、図７中の符号７０２で示すように、二次電子数のエネルギー分布はΔＶだけシフトする。
【００４１】
図７に示した導体と絶縁体について、導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタによりＳカーブを取得すると図８上のようになる。導体部はグリッドにＶｒから透過電子数が低下し始めるが、絶縁体部はΔＶ分だけＳカーブがシフトする。このため、グリッドにＶｒ近傍の電圧を印加した場合は、フィルタを透過し検出される電子の大部分は導体から放出された二次電子６０４となり、導体６０２のみが明るい画像が得られる。
【００４２】
一方、図７に示した導体と絶縁体について、従来の減速電界型エネルギーフィルタによりＳカーブを取得すると図８下のようになる。従来のエネルギーフィルタでもＳカーブはΔＶ分だけシフトするが、エネルギー分解能が悪いために、Ｓカーブの変化はなだらかである。その結果、グリッドにＶｒ近傍の電圧を印加した場合、導体から放出された二次電子６０４だけではなく、絶縁体から放出された二次電子６０３の多くもエネルギーフィルタを通過してしまい、導体６０２と絶縁体６０１で画像の明るさにあまり差がつかない。
【００４３】
このため、従来のエネルギーフィルタでは、導体６０２と絶縁体６０１の画像明るさに大きな差をつけるためには、ΔＶを大きくする、つまり、絶縁体６０１の帯電量を大きくする必要があった。しかしながら、導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタを用いることにより、従来と比較して僅かな電位の違いでも、導体と絶縁体の画像明るさに差をつける方法を提供できる。
【００４４】
次に、導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタを用いて、任意のエネルギー範囲の信号電子により走査像を形成する方法について説明する。
【００４５】
減速電界型エネルギーフィルタは、ある閾値以上のエネルギーを持つ電子を全て通過させるハイパスフィルタであるが、フィルタのグリッドに異なる二種類の設定電圧を印加して得られた２枚の画像の差分画像を形成すると、任意のエネルギー範囲の信号電子が作る画像を形成することができる。
【００４６】
電子源において加速電圧Ｖ０で加速された一次電子が、リターディング電源に接続された試料に照射された場合、試料から放出された信号電子はリターディング電圧Ｖｒで加速され、エネルギーフィルタに侵入する際の信号電子の個数とエネルギーの関係は図９に示す分布で表される。
【００４７】
導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタを用い、試料の同一箇所において、フィルタのグリッドに第一設定電圧ＶＦ１を印加した後、走査像１を取得し、次に、第二の設定電圧ＶＦ２（＜ＶＦ１）を印加した後、走査像２を取得する。走査像１と２の差分画像は、図９上の斜線部で示すように−ＶＦ１から−ＶＦ２までのエネルギー範囲の信号電子が作る画像である。
【００４８】
一方、従来のフィルタを用い前述の方法で差分画像を得ると、図９下の斜線部で示すエネルギー範囲の信号電子が作る画像になり、ＶＦ１およびＶＦ２の設定とは異なるエネルギー領域の電子が混入してしまう。このため、例えば、オージェ電子のみを検出することはできない。
【００４９】
導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタは従来のフィルタと比較してエネルギー分解能が良いため、例えば、オージェ電子のみから画像を形成することが可能になる。オージェ電子のエネルギーは元素に固有であるため、オージェ電子より走査像を形成することで、任意の元素の微小領域の空間分布を可視化することができる。
【００５０】
以下、実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００５１】
第1の実施例について、図１、図１０、図１８を用いて説明する。なお、発明を実施するための形態に記載され、本実施例に未記載の事項は本実施例に適用することができる。図１は本実施例に係る導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタを備えた走査電子顕微鏡（ＳＥＭ式測長装置）の概略全体構成図である。【００５２】
以下は、本実施例のＳＥＭ式測長装置の基本的な構成について説明する。ＳＥＭ式測長装置は大きく分けて、ＳＥＭ筐体１０３、試料室１１７、ＳＥＭシステム制御部１３６、真空排気システム部１１２、画像形成部１２９、測長システム制御部１３７で構成される。【００５３】
ＳＥＭ筐体１０３および試料室１１７は、図中に示していないが、ロータリーポンプ、ドライポンプ、ターボ分子ポンプ等の真空排気装置とそれらを制御する機構を備えた真空排気システム部１１２により、走査像を得るために十分な真空度が維持される様、排気される。また、真空排気システム部１１２は真空排気装置とＳＥＭ筐体１０３および試料室１１７とをつなぐバルブ（Ａ）１４１、バルブ（Ｂ）１４２の開閉を制御する。
（ＳＥＭ筐体および試料室）
ＳＥＭ筐体１０３は、試料に対して一次電子１３８を照射する照射系と検出系からなり、電子源１０２、コンデンサレンズ１０４、絞り１０５、反射板１２８、検出器１２７、Ｅ×Ｂ偏向器１０７、エネルギーフィルタ１０８、偏向器１０９、１１０、ブースタ電極１２５、対物レンズ(収束レンズ)１１１、トラップ板電極１２３で構成される。【００５４】
本実施例では、後述する導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタ１０８がＥ×Ｂ偏向器１０７直下にあり、信号電子１３９を減速させるためにエネルギーフィルタ電源１２６から導体薄膜に負極性の電圧が印加され、エネルギーフィルタとして機能する。【００５５】
電子源１０２から放出された一次電子１３８は、コンデンサレンズ１０４によって収束され、ウェハ（試料）１１３に入射する一次電子１３８の電流を制御するための絞り１０５を通過し、反射板１２８の穴およびエネルギーフィルタ１０８のシールドパイプ（詳細は後述）を通過し、偏向器１０９、１１０で偏向されたのち、対物レンズ(収束レンズ)１１１によって細く絞られ試料へ入射する。【００５６】
一次電子１３８がウェハ１１３に照射されることに起因して発生する信号電子１３９（２次電子、反射電子、オージェ電子）は、リターディング電源１２１によってウェハホルダ１１４に印加された負電圧、トラップ板電極１２３およびブースタ電極１２５の電位差によって加速され、対物レンズ（収束レンズ）１１１によって収束され、偏向器１０９、１１０で偏向されたのち、エネルギーフィルタ１０８を通過し反射板１２８に衝突する。【００５７】
反射板１２８に衝突した信号電子１３９に起因して反射板１２８より発生する電子１４０（三次電子）は、Ｅ×Ｂ偏向器１０７によって検出器１２７へと引き込まれる。本実施例では反射板１２８より発生する電子１４０（三次電子）を検出する構成について説明するが、反射板１２８位置に信号電子１３９を直接検出できる検出器、例えば半導体検出器やマイクロチャンネルプレート、を設置しても本発明の効果を得ることができる。【００５８】
ブースタ電極１２５にブースタ電源１２４より正電圧を印加することで、信号電子１３９は反射板１２８側に引き上げられる効果を得られる。また、ブースタ電極１２５の電位がウェハ１１３上に漏れることを防ぐとともに、帯電するウェハ１１３の帯電を均一化する目的で、トラップ板電極１２３にはリターディング電圧と同電圧をトラップ板電源１２２より印加する。【００５９】
試料室１１７はステージ１１６、絶縁材１１５、ウェハ１１３を載せるウェハホルダ１１４で構成され、ウェハホルダ１１４と接地されたステージ１１６とは、絶縁材１１５で電気的に絶縁されている。また、ウェハホルダ１１４には、リターディング電源１２１で、外部から電圧が印加できるようになっている。さらに、ウェハ１１３とウェハホルダ１１４は接触しており、ウェハ１１３とウェハホルダ１１４は同電位である。本実施例では、半導体ウェハを観察する場合について説明するが、他の試料について負極性の電圧をリターディング電源１２１より印加して観察することができる。【００６０】
また、ステージ１１６はＳＥＭ筐体１０３の中心軸に対する垂直方向の面内に駆動可能である。つまり、ＳＥＭ筐体１０３の中心軸をｚ軸とすれば、ステージ１１６はｘ，ｙ面内に移動可能である。ウェハホルダ１１４はステージ１１６に対して絶縁材１１５を介して固定されており、ステージ１１６を駆動することによりウェハホルダ１１４を動かすことができる。ステージ１１６の移動は、ステージ制御部１１８内のステージコントローラ１１９、ステージ駆動部１２０で制御される。
（ＳＥＭシステム制御部）
ＳＥＭシステム制御部１３６は、電子源１０２から出射する一次電子１３８の加速電圧を制御する電子銃電源１０１、コンデンサレンズ１０４、Ｅ×Ｂ偏向器１０７、偏向器１０９、１１０、対物レンズ（収束レンズ）１１１を制御する電子光学系制御電源１０６、ブースタ電極１２５の電圧を制御するブースタ電源１２４、トラップ板電極１２３の電圧を制御するトラップ板電源１２２、ウェハホルダ１１４の電圧を制御するリターディング電源１２１、エネルギーフィルタ１０８の導体薄膜に印加する電圧を制御するエネルギーフィルタ電源１２６、真空排気システム部１１２、画像形成部１２９、画像表示部１３５と接続されており、信号を送ることで上記の装置を制御する。
（電子光学系制御電源）
電子光学系制御電源１０６により、コンデンサレンズ１０４を構成するコイルに流れる電流を制御することで、絞り１０５を通過する一次電子１３８の電流を制御する。さらに、電子光学系制御電源１０６により、Ｅ×Ｂ偏向器１０７を構成するコイルの電流、および電極の電圧を制御することで、一次電子１３８はＥ×Ｂ偏向器１０７において偏向させること無く、三次電子１４０を検出器１２７に引き込むことができる。さらに、電子光学系制御電源１０６により、偏向器１０９、１１０を構成するコイルに流れる電流を制御することで、一次電子１３８をウェハ１１３上で走査する。【００６１】
一次電子１３８をウェハ１１３上で焦点を結ぶように、電子光学系制御電源１０６により対物レンズ１１１を構成するコイルに流れる電流を制御し、この制御は電子銃電源１０１、ブースタ電源１２４、トラップ板電源１２２、リターディング電源１２１が変化した際、常に一次電子１３８がウェハ１１３上で絞られるように行う。【００６２】
ウェハ１１３に入射する一次電子１３８のエネルギーは、電子銃電源１０１で設定した加速電圧とリターディング電源１２１によりウェハホルダ１１４に印加した電圧（リターディング電圧）の差で決まり、リターディング電圧を変えることでウェハ１１３に入射する一次電子１３８のエネルギーを変えることができる。  
（検出器及び画像形成部）
走査像を形成するためには、一次電子１３８がウェハ１１３上を走査するように偏向器１０９、１１０で一次電子１３８を偏向し、検出器１２７で取り込まれた三次電子１４０の信号を、信号増幅器１３０で増幅した後、ＡＤコンバータ部１３１でデジタル信号に変換し、画像処理部１３２へ信号を送る。画像処理部１３２では走査信号と同期した３次電子信号のマップとして走査像を形成する。形成された走査像は画像メモリ部１３３に保存される。【００６３】
ここで、形成された走査像の最大階調値と最小階調値が、画像の１画素に割り当てられた階調値の最低値から最高値の範囲内に収まるように、信号増幅器１３０の増幅率及びオフセットは自動で調整される。また、この増幅率およびオフセットはユーザが設定することも可能である。検出器１２７は正極性の高電圧にフローティングされている。【００６４】
差分処理部１３４は、画像メモリ部１３３に保存された任意の二枚の走査像の差分画像を形成する機能を有する。後で説明するが、この差分処理部１３４は任意のエネルギー範囲の信号電子による画像を形成する際に使用される。【００６５】
画像メモリ部１３３に保存された走査像および差分処理部１３４で形成された差分画像は随時、ＳＥＭシステム制御部１３６を介して、画像表示部１３５でユーザが確認できる。  
（測長システム制御部）  
本実施例に示したＳＥＭ式測長装置では、常に最適な測長が行なわれるよう、測長システム制御部１３７が、測長するウェハ１１３のパターンおよびプロセスの情報、観察条件、測長領域、測長に用いるアルゴリズム等を記憶し、かつＳＥＭシステム制御部１３６と接続されており、ＳＥＭシステム制御部１３６を介して装置全体を管理及び制御する。【００６６】
これにより、ＳＥＭ式測長装置では、オペレータの有無に関わらずウェハ１１３の測長を行い、測長結果をモニタできる仕組みになっている。  
（導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタの構造）  
次に、導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタ１０８の構造について図１０、図１８を用いて詳細に説明する。図１０は本実施例に係る走査電子顕微鏡で用いる導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタの概略構成断面図であり、図１８はその斜視図である。【００６７】
本実施例においてＳＥＭ式測長装置に搭載するエネルギーフィルタ１０８は導体グリッド３０１、３０２、３０３で構成される。導体グリッド３０１、３０２、３０３のピッチは導体薄膜が破れず、弛まずに張り付けられる程度であり、例えば〜１ｍｍである。【００６８】
以下、導体グリッド３０２のみ導体薄膜３０４を張り付けた場合について説明するが、導体グリッド３０２に加えて導体グリッド３０１、３０３の両方、もしくは一方に導体薄膜３０４と同様の導体薄膜を張り付けることができる。【００６９】
導体グリッド３０２は真空を維持できるフィードスルー（図示せず）を介して、負極性の電圧を印加できるエネルギーフィルタ電源１２６に接続されている。また、放電を避けるため、導体グリッド３０２は、導体グリッド３０１、３０３間およびシールドパイプ１００１間と〜１ｍｍ以上離れている。【００７０】
導体グリッド３０２には厚さ１００Å以上５００Å以下（１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下）の導体薄膜３０４が張り付けられている。導体薄膜３０４は導電性を有しており、導電性材料として、例えばＡｌ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｗ，Ｃ，ステンレスなどの導体、或いはＳｉＮなどの絶縁体薄膜に前述の導体を蒸着したものを用いることができる。これらは単体で用いても良いし、組み合わせることもできる。  
また、Ａｌ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｗ，Ｃ，ステンレスなどの導体に代わる導体として、グラフェンを用いることも可能である。この場合、導体薄膜３０４の厚さは３Å以上３０Å以下（０．３ｎｍ以上３ｎｍ以下）となり、導体薄膜３０４の厚さを薄くすることで、透過すべきエネルギーを持った二次電子が薄膜に散乱されて検出されにくくなる現象を低減することが可能となる。さらに、薄膜の透過率が向上することで、ＳＥＭ画像のＳＮ比が向上する効果も得られる。【００７１】
導体薄膜３０４は信号電子１３９が通るための数μｍ程度の開口を有していることが好ましい。例えば、導体薄膜３０４の例として、透過電子顕微鏡において試料の保持台として市販されているマイクログリッドが挙げられる。導体薄膜３０４に〜μｍ程度の開口がある場合でも、導体グリッド３０２に形成される電位障壁の均一性は十分保たれる。本実施例では開口率８０％、エネルギーフィルタの寸法として１０ｃｍφのものを用いた。但し、これに限定されるものではない。開口率は、等電界が導体薄膜に平行に形成される範囲で出来るだけ高い方が望ましい。【００７２】
図には示していいないが、導体薄膜３０４の導体グリッド３０２への張り付け方法の例を説明する。コロジオンなどの有機膜を導体グリッド３０２へ張り付け、前述の有機膜に、Ａｌ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｗ，ステンレスなどの導体を１００Å以上５００Å以下の厚みで蒸着した後、加熱し有機膜を焼き飛ばすことで前記導体薄膜を得る。また、Ｃを主成分とする導体薄膜は、前記の有機膜単体を加熱することで作製する。  
また、導体として、グラフェンを用いる場合は、Ｃｕ，Ｎｉなどの金属基板上に作製したグラフェンをポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのレジストに転写した後、グラフェンを転写したＰＭＭＡを導体グリッド３０２に貼り付け、レジスト剥離剤によりＰＭＭＡのみ除去することで導体薄膜３０４を得ることができる。【００７３】
導体薄膜３０４を張り付けた導体グリッド３０２にはエネルギーフィルタ電源１２６より負電圧を印加でき、印加された電圧により電位障壁が形成され、電位障壁よりも高いエネルギーを持つ信号電子１３９のみがエネルギーフィルタ１０８を通過できる。【００７４】
本実施例では、導体グリッド３０２に〜ｋＶの負電圧を印加するため、導体グリッド３０２および導体薄膜３０４のみで減速電界型エネルギーフィルタを構成した場合、一次電子線はエネルギーフィルタを通過する際に大きく偏向される。【００７５】
導体グリッド３０２上下に配置された導体グリッド３０１、３０３を接地し、かつ一次電子１３８が通るシールドパイプ１００１を導体グリッド３０１、３０３で連結することにより、一次電子１３８の軌道上はほぼ０Ｖになり、一次電子１３８はエネルギーフィルタに電圧を印加してもほとんど影響を受けずにエネルギーフィルタ１０８を通過することが可能になる。【００７６】
一次電子１３８が通るシールドパイプ１００１を接地することで、導体グリッド３０２に電圧を印加しても、一次電子１３８のビーム径に影響が無く（空間分解能が悪化せず）、一次電子１３８のウェハ１１３上での位置ずれおよびフォーカスのボケが小さくなるという効果が得られる。また、シールドパイプの直径は１ｍｍ程度である（１±０．５ｍｍ）。【００７７】
導体グリッド３０２に導体薄膜３０４を張り付け、かつ接地したシールドパイプ１００１を組み合わせることで、高いエネルギー分解能を得ることができ、かつエネルギーフィルタ電源１２６より印加する電圧を変化させても位置ずれやフォーカスボケの補正を行う必要が無く、空間分解能も悪化しないため、微小な構造を観察しながら最適な印加電圧を探索することができる。【００７８】
前述のシールドパイプ１００１は導体グリッド３０１、３０３の両方と連結されていたが、導体グリッド３０１、３０３のどちらか一方にだけ連結することもできる。【００７９】
以上説明したように、本実施例によれば、導電薄膜を減速電界型エネルギーフィルタに用いることにより、小型で信号量が多い減速電界型フィルタのエネルギー分解能を大きく向上させ、リターディング光学系を有する場合であっても高いエネルギー分解能が得られる減速電界型エネルギーフィルタを備えた走査電子顕微鏡を提供することができる。また、減速電界型フィルタにシールドパイプを備えることにより、一次電子線の位置ずれやフォーカスボケ補正が不要となり、また空間分解の劣化を抑制することができる。
【実施例２】
【００８０】
第２の実施例について、図１１〜図１５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無い限り本実施例にも適用することができる。実施例1と同一の符号は同一の構成要素を示す。【００８１】
本実施例では、実施例１で説明した導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタを搭載したＳＥＭ式測長装置における自動測長の方法について説明する。【００８２】
自動測長は、オペレータによる「レシピ作成の工程」とレシピを用いた「自動測長の工程」に分かれている。以下、それぞれの工程について説明する。なお、本実施例のレシピ作成は、図１に示すＳＥＭ式測長装置上で実行されており、かつレシピ作成の工程ないし自動測長の工程の各々は、全体が測長システム制御部１３７により統御されている。また、図１には図示されていないが、本実施例で使用されるＳＥＭ式測長装置においては、測長システム制御部１３７または画像表示部１３５には、外部サーバが接続されており、レシピ情報など、データサイズが大きな情報は外部サーバに格納されている。更にまた、測長システム制御部１３７または画像表示部１３５には、サーバとの接続可否に応じて通信機能がそなえられている。ここで、通信機能とは、例えば通信処理を制御するためのソフトウェアやソフトウェアを実行するためのコンピュータ、あるいは通信回線に接続するための端子などを意味するが、以下の説明では、通信処理ソフトウェアにより実現される機能を通信機能と称する場合もある。  
「レシピ作成の工程」  
図１１を用いてレシピの作成手順を示す。  
（試料の基本情報の入力ステップＳ１１００）  
試料の測長を行おうとするオペレータは、まず、測長する試料の情報を入力する。装置オペレータは、例えば、画像表示部１３５に示される入力画面を見ながら、情報を入力する。ここで、試料が例えば半導体ウェハの場合は、ウェハの品種、製造工程の名称が前述の情報に相当し、オペレータが入力したこれらの情報は複数存在するレシピを分類し管理するために用いられる。  
（光学条件の選定ステップＳ１１０１）  
測長を行う際に用いる光学条件を選定する。光学条件のパラメータは、試料に入射するプローブ電流、撮像時の視野、入射エネルギー、試料上に形成される電界強度であり、ＳＥＭ画像の取得で、「フレーム加算等の複数回の画像取得でＳＥＭの画質が劣化」「測長時の弊害となる明るさムラ等の異常コントラスト」が発生しないよう決められる。この作業は、オペレータが光学条件を任意に選んでも良いし、装置出荷時に製造元が推奨条件を決め、それを用いても良い。  
（アライメント用のテンプレート登録ステップＳ１１０２）  
半導体ウェハ等のパターンが形成された試料では、試料を動かすステージ１１６の座標と試料上に形成されたパターンの座標との位置関係を正確に計測する必要がある。本実施例では、この位置関係を計測する工程をアライメント工程とする。ここでは、光学画像上及びＳＥＭ画像上で認識可能な試料上のパターンの画像を、テンプレートとして外部サーバに登録する。測長システム制御部１３７に外部記憶装置を接続してテンプレートを登録しても良い。【００８３】
このテンプレートには、光学画像とＳＥＭ画像の２種類を登録することができ、光学画像のテンプレートは第１のアライメント工程、ＳＥＭ画像のテンプレートは第２のアライメント工程に用いられる。通常、精度の低い第１のアライメント工程を経てから高精度な第２のアライメント工程を行う手順となる。【００８４】
登録作業は、例えば、画像表示部１３５上に表示される光学画像とＳＥＭ画像とを、装置オペレータが選択することにより実行される。
（アライメント位置の登録ステップＳ１１０３）  
ステージ１１６の座標と試料上に形成されたパターンの座標との位置関係を正確に補正するためには最低２つの場所でアライメント工程を行う必要がある。  
ここではアライメントを行う場所の登録を行う。登録は、例えば、画像表示部１３５に表示されるＳＥＭ画像上での適当な位置を、装置オペレータが選択することにより実行される。  
（アライメントの実行ステップＳ１１０４）  
ここでは、テンプレートと上記で登録した場所で撮像した光学画像及びＳＥＭ画像の画像比較からステージ１１６の座標と試料のパターンの座標の位置関係を計測する。  
（測定位置検索用のテンプレート登録ステップＳ１１０５）  
次に、測長するパターンの近傍に測定する場所を探すための位置検索用テンプレートを登録する。測定位置検索用のテンプレートは、アライメント用のテンプレートと同様、外部サーバに記憶されるが、測長システム制御部１３７に外部記憶装置を接続してテンプレートを登録しても良い。【００８５】
登録作業自体は、アライメント用のテンプレートの登録時と同様に行う。テンプレートとして登録する情報は、低倍のＳＥＭ画像とステージ座標である。測定する箇所を探す処理は、登録したステージ座標に移動した後、低倍のＳＥＭ画像を撮像し、登録した画像とパターンマッチングを行うことで位置を決定する。  
（測長点のテンプレートを登録Ｓ１１０６）  
前記の測定位置検索用のテンプレートを登録後、測長する箇所のテンプレートを外部サーバに登録する。ここで、テンプレートとして登録される画像はパターンの寸法を測定するときの、ＳＥＭの撮像倍率とほぼ同じ倍率の画像を登録する。登録時に実行する作業は、アライメント用のテンプレート及び測定位置検索用のテンプレートの登録作業と同じである。  
（エネルギーフィルタ要否の判定ステップＳ１１０７）  
測長する試料にエネルギーフィルタの使用が必要な場合は、以下の手順でエネルギーフィルタの設定を行う。エネルギーフィルタの使用が不要の場合、図１１に示されるステップＳ１１０９の画像取得処理（測長の実施）に飛ぶ。エネルギーフィルタ使用の要不要は、オペレータが判断し、自由に設定することも可能だが、先に記述した試料の基本情報から、装置が自動的にエネルギーフィルタ使用の要不要を判断しても良い。【００８６】
装置が自動的に判断する方法には２種類ある。１つは、過去に作成されたレシピを参照し、エネルギーフィルタ使用の要否を装置が判断する方式である。レシピは外部サーバに格納されるが、サーバとは別の外部記憶装置を測長システム制御部１３７に接続しても良い。あるいは、測長システム制御部１３７あるいは他の装置要素にメモリなどの記憶手段を設け、レシピを格納してもよい。測長システム制御部１３７は、装置オペレータが入力した試料の基本情報に従ってレシピを外部サーバないしは外部記憶装置から呼び出して参照する。【００８７】
もう１つは、ＳＥＭ式測長装置の出荷時、装置の製造元がエネルギーフィルタ使用の要否の対応表を装置に記憶させ、その対応表を元に装置がエネルギーフィルタ使用の要否を判断する方式である。例えば、試料が半導体ウェハの場合は、ウェハ表面の構造および材料が工程の名称に反映されるので、その名称ごとに製造元が推奨するエネルギーフィルタ使用条件の対応表を作成し、装置に記憶させる。【００８８】
本方式を実際に装置に実装する場合には、例えば、測長システム制御部１３７に外部記憶装置を接続して対応表を記憶させる。測長システム制御部１３７は、装置オペレータが入力した製造工程の名称を参照キーとして上記対応表を参照し、当該製造工程により製造された試料にエネルギーフィルタの使用が必要か不要かを判断する。本方式を採用した装置の場合、新たな製造工程が開発される毎に対応表を更新する必要がある。このため、外部記憶装置として可搬性の記録媒体を用い、当該可搬性記録媒体に対応表を格納する。【００８９】
これにより、対応表の更新時に記録媒体を交換するだけで対応表が更新できるため、更新作業が容易となる。あるいは、新たな対応表を外部サーバに格納し、対応表の更新時にからサーバからダウンロードできるように測長システム全体を構成すると、対応表の更新作業が更に容易となる。なおここで「測長システム」とは、ＳＥＭ式測長装置と外部サーバ及び通信回線により構成されるシステムの意味であり、測長に関係する範囲内で、他のシステム要素も含む。  
（エネルギーフィルタの設定ステップＳ１１０８）  
エネルギーフィルタの使用条件の設定方法について図１２に示すＧＵＩ１２０１と、図１３に示すフローチャートを用いて説明する。エネルギーフィルタを使用する場合、図１２に示すＧＵＩ１２０１が新たに画像表示部１３５に表示される（Ｓ１３０１）。【００９０】
まず、測長対象となる試料の種類は、プルダウン機能で装置に記憶されている情報を選択できるボタン（Ａ）１２０２を押し、選択肢の中から選択する（Ｓ１３０２）。測長システム制御部１３７は、装置オペレータが入力した試料の種類に従って、信号電子数（二次電子、反射電子、オージェ電子）のエネルギー依存性のスペクトルを外部サーバないしは外部記憶装置から呼び出し、ＧＵＩ１２０１上に表示する（Ｓ１３０３）。典型的な試料に対する信号電子数のエネルギー依存性のスペクトルは、製造元が外部サーバないしは外部記憶装置に記録するが、記録されていない試料については、後でユーザが追加することができる。前記スペクトルは、ユーザが数値データとして直接、外部サーバないしは外部記憶装置に登録することもできるが、図１に示すＳＥＭ式測長装置で測定することもできる。【００９１】
ここで、前記スペクトルをＳＥＭ式測長装置で測定する方法について説明する。試料から発生した信号電子から測定したＳカーブは、信号電子数のエネルギー依存性のスペクトルとエネルギーフィルタ１０８が持つ透過関数が畳み込まれたものである。ここで、Ｓカーブはエネルギーフィルタ１０８に印加する電圧を変えながら試料を観測することで得られる。また、エネルギーフィルタ１０８が持つ透過関数は、例えば、ウェハ（試料）１１３に電子源１０２で一次電子１３８を加速する電圧と同電圧を印加し、一次電子１３８をウェハ１１３直上ではね返してエネルギーフィルタ１０８に入射する条件で、検出器１２７に到達する電子数のエネルギーフィルタ１０８に印加する電圧に対する変化を測定することで決定できる。この透過関数は、ユーザが測定することもできるが、製造元が外部サーバないしは外部記憶装置にあらかじめ記録しておいても良い。Ｓカーブと透過関数が得られると、両者を逆畳み込みすることで、目的とする信号電子数のエネルギー依存性のスペクトルが得られる。この計算および処理は測長システム制御部１３７で実行でき、結果は、測長システム制御部１３７に接続された外部サーバないしは外部記憶装置に記憶される。【００９２】
走査像を形成する信号電子のエネルギー範囲をＧＵＩ１２０１上の検出下限エネルギー入力部１２０３と検出上限エネルギー入力部１２０４に入力すると（Ｓ１３０４）、検出されるエネルギー範囲がＧＵＩ１２０１のスペクトル上に斜線部で表示される（Ｓ１３０５）。本実施例では、信号電子のエネルギー範囲をＧＵＩ１２０１上で入力する方式について説明するが、ユーザがスライドバー等によりエネルギー範囲を入力しても同様の結果を得ることができる。【００９３】
ここで、検出下限エネルギー（Ｅ１）の入力範囲は０≦Ｅ１＜Ｖｉｎ（Ｖｉｎ：一次電子のウェハへの入射エネルギー）、検出上限エネルギー（Ｅ２）の入力範囲はＥ１＜Ｅ２≦Ｖｉｎである。ステップＳ１３０６においてＥ２＝Ｖｉｎの場合は、エネルギーフィルタの第一の設定電圧ＶＦ１をＶｒ−Ｅ１に設定し（Ｖｒ：実施例１のリターディング電圧）、エネルギーフィルタの第二の設定電圧ＶＦ２は０に設定する（Ｓ１３０７）。ステップＳ１３０６においてＥ２≠Ｖｉｎの場合は、エネルギーフィルタの第一の設定電圧ＶＦ１をＶｒ−Ｅ１に、第二の設定電圧ＶＦ２をＶｒ−Ｅ２に設定する（Ｓ１３０８）。【００９４】
詳しくは画像取得・処理のステップ（Ｓ１３０９）で述べるが、Ｅ１からＥ２のエネルギー範囲（ＧＵＩ１２０１のスペクトル上の斜線部）の信号電子による画像は随時、ＧＵＩ１２０１上の走査像表示部１２０５に表示される。表示される画像の撮像方式および積算枚数はそれぞれ、プルダウン機能で装置に記憶されている情報を選択できるボタン（Ｂ）１２０６、ボタン（Ｃ）１２０７を押し、選択肢の中から選択する。【００９５】
本実施例に示すＧＵＩ１２０１およびその制御・処理機能をＳＥＭ式測長装置に適用することにより、ユーザは検出する信号電子のエネルギー範囲を変える動作に同期して、設定されたエネルギー範囲の信号電子が形成する画像をＧＵＩ１２０１上で観察することができる。これにより、ユーザは最適なエネルギー範囲の決定を短時間で行うことができる。以上のエネルギーフィルタ設定の後、図１１中の「画像取得処理」へ進む。  
（画像取得・処理のステップＳ１１０９）  
「画像取得・処理」で行う処理の詳細についてフローチャート（図１４）を用いて説明する。本フローチャートは、図１１のステップＳ１１０７〜ステップＳ１１０９に対応する。【００９６】
まず、エネルギーフィルタの要否ステップＳ１４０１において、エネルギーフィルタを使用しない場合は、光学条件の選定(図１１、ステップＳ１１０１)で決めた条件で走査像を取得し、「測長の実施」ステップＳ１４０９へと進む。【００９７】
エネルギーフィルタの要否ステップＳ１４０１において、エネルギーフィルタを使用する場合、まず、エネルギーフィルタのグリッドに第一の設定電圧ＶＦ１を印加し（Ｓ１４０２）、その時の走査像１を取得する（Ｓ１４０３）。ステップＳ１４０４においてＶＦ２の設定値が０の場合、走査像１を用いて図１４中「測長の実施」を行う。ステップＳ１４０４においてＶＦ２の設定値が０ではない場合、走査像１を画像メモリ部に保存し（Ｓ１４０５）、エネルギーフィルタのグリッドに第二の設定電圧ＶＦ２を印加し（Ｓ１４０６）、走査像２を取得する（Ｓ１４０７）。差分画像処理部において、走査像１と走査像２の差分画像を形成し（Ｓ１４０８）、図１４中の「測長の実施(ステップＳ１４０９)」以降では形成された差分画像を用いる。「画像取得・処理」のステップＳ１１０９で得られた画像に対して、測長点の測長を実施し、結果を装置が記憶する。ここで記憶される情報は、測長した寸法だけでも良いが、ＳＥＭ画像も添付して記憶させても良い。  
（レシピファイルの保存ステップＳ１１１０）  
適切に測長が行なわれている場合は、レシピのファイルの保存を行う（ステップＳ１１１０）。適切に測長ができない場合は、「光学条件の選定(ステップＳ１１０１)」まで戻り、上記と同じ作業を繰り返す。  
「自動測長の工程」  
次に図１５を用いてレシピを用いた自動測長の手順を示す。  
（レシピファイルの読み出しステップＳ１５０１）  
本ステップの開始に当たって、まず、オペレータは測長する試料の基本情報を入力する。装置は入力された基本情報を元に、外部サーバより適切なレシピを読み出し、自動測長を開始する。基本情報の入力以降の処理は、測長ＳＥＭがレシピを元に自動的に実行するため、オペレータの手を煩わせることはない。  
（アライメントステップＳ１５０２）  
レシピに記録されているアライメント点の情報を元にアライメントを行い、ステージ座標と試料のパターンの座標との位置関係を補正する。  
（測定位置への移動ステップステップＳ１５０３）  
次に、測定位置検索用テンプレートとして記録される座標とＳＥＭの低倍画像を元に測長する場所を探す。測長箇所の位置座標が判明すると、ＳＥＭシステム制御部１３６はステージ制御部１１８を介して、試料上の測長箇所が一次電子線１３８の照射領域に位置するようにステージ１１６を移動する。  
（エネルギーフィルタ要否の判定ステップＳ１５０４）〜（エネルギーフィルタの設定ステップＳ１５０５））  
レシピに記録されているエネルギーフィルタ使用の要否の情報を読み出し、エネルギーフィルタの使用が必要な場合は、レシピに記録されたエネルギーフィルタの条件に設定し（Ｓ１５０５）、画像取得・処理のステップ（Ｓ１５０６）に移動する。エネルギーフィルタの使用が不要の場合は、エネルギーフィルタの設定は行わずに画像取得・処理のステップ（Ｓ１５０６）に移動する。  
（画像取得・処理のステップＳ１５０６）  
レシピに記録された条件で、画像の取得および差分処理を行う。得られた画像は測長のステップで使用する。  
（測長のステップＳ１５０７）  
画像取得・処理のステップで得られた画像に対して測長を実施する。結果は前記の（測長の実施）と同様、測長した寸法のみ記憶しても良いが、画像を添付して保存しても良い。また、結果は画像表示部１３５に表示することにより確認することができる（Ｓ１５０８）。【００９８】
測定が終了したら、ステージ１１６は試料を次の測長点へ移動させ、上記と同じ手順で測長を実施する。【００９９】
以上説明したステップを、ＳＥＭ式測長装置にソフトウェア実装ないしハードウェア実装することにより、エネルギーフィルタの使用を伴った測長が実現可能となる。特に、エネルギーフィルタ使用の要否判断をレシピとして格納しておくことにより、必要のないエネルギーフィルタの動作を測長プロセス全体から省くことが可能となる。これは、測長のスループットを向上する上で効果があり、特に、半導体デバイス製造の量産ラインに測長ＳＥＭを設ける場合には、効果が大きい。【０１００】
上記のソフトウェア実装としては、例えば、エネルギーフィルタ制御用のソフトウェアを、測長システム制御部１３７内にメモリその他の外部記憶装置を設けて格納する。【０１０１】
ハードウェア実装としては、図１１、図１５に示すようなステップを実行させるための専用チップを測長システム制御部内に組み込んでおけば良い。【０１０２】
実施例１に係るＳＥＭ式測長装置を用い、本実施例の測長方法により導体上の絶縁体ラインパターンの寸法を計測した結果、導体パターンと絶縁体パターンの境界が鮮明に区別され、高精度の寸法計測ができた。【０１０３】
以上説明したように、本実施例によれば、リターディング光学系を有する場合であっても、導体薄膜を有する減速電界型エネルギーフィルタを備えた走査電子顕微鏡を用いることにより、高精度のパターン寸法計測が可能な測長方法を提供することができる。
【実施例３】
【０１０４】
第３の実施例について、図１６を用いて説明する。なお、実施例１や２に記載され本実施例に未記載の事項は特段の事情が無い限り本実施例にも適用することができる。図１６は、本実施例に係るＳＥＭ式測長装置の概略要部構成図である。【０１０５】
実施例１に示すＳＥＭ式測長装置（図１）では、エネルギーフィルタ１０８の導体薄膜３０４に信号電子が絶えず衝突するため、長時間使用すると炭素を主成分とする汚染物（以下、コンタミ）が導体薄膜３０４に付着する。コンタミとして付着した炭素は絶縁性を有する。絶縁性のコンタミが付着すると、コンタミの帯電によりエネルギーフィルタ１０８の導体薄膜３０４に形成される電位障壁の均一性が悪化するため、エネルギー分解能が劣化する。【０１０６】
従って、実施例１に示すＳＥＭ式測長装置（図１）に搭載している導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタ１０８について、その性能を維持しつつ使用するためには、導体薄膜３０４に付着したコンタミを除去するか、導体薄膜３０４の交換を行う必要がある。コンタミが付着した導体薄膜を交換する場合は、ＳＥＭ筐体１０３を分解する必要があるため作業者にとって大きな負担となる。【０１０７】
そこで、本実施例では、実施例１に示すＳＥＭ式測長装置（図１）について、エネルギーフィルタ１０８部の導体薄膜３０４に付着するコンタミを自動で除去し、メンテナンスフリーで装置を使用する方法を提供する。本実施例は、実施例１に示すＳＥＭ式測長装置（図１）へ、図１６に示すガス供給部１６０１を追加するだけで実現可能である。【０１０８】
導体薄膜に付着したコンタミとしての炭素を除去する方法について図１６を用いて説明する。以下で述べるコンタミの除去方法は、装置の使用時間がある一定時間（例えば、１０００時間）を超えると自動で行われる様、測長システム制御部１３７に設定されている。ユーザが手動でコンタミ除去の実施を選択することもできる。【０１０９】
始めに、ＳＥＭ筐体１０３および試料室１１７と真空排気部１１２をつなぐバルブ（Ａ）１４１およびバルブ（Ｂ）１４２を閉じる。次に、ガス供給部１６０１よりオゾンガスを導入する。オゾンとコンタミの主成分である炭素は  
Ｃ＋Ｏ３  →ＣＯ＋Ｏ２ 
の通りに反応し、導体薄膜３０４表面より離脱する。【０１１０】
上記の反応が十分進んだら、オゾンガスの導入を止め、ＳＥＭ筐体１０３および試料室１１７と真空排気部１１２をつなぐバルブ（Ａ）１４１、バルブ（Ｂ）１４２を開き、導体薄膜３０４より離脱したガスを排気すると共にＳＥＭ筐体１０３および試料室１１７を真空に戻す。なお、導体薄膜としてＣおよびグラフェンを用いる場合には、コンタミとしての絶縁性炭素のみが除去された時点で上記反応を停止するように処理時間を調整することは言うまでもない。また、本実施例では、コンタミ除去に用いるガスとしてオゾンを用いる例について説明したが、オゾンガスの代わりにコンタミ除去機能を持つ他のガス、例えば活性酸素を用いことができる。本実施例で説明したコンタミ除去方法により、メンテナンスフリーなエネルギーフィルタを搭載したＳＥＭ式測長装置を実現できる。【０１１１】
実施例３に係るＳＥＭ式測長装置を用い、実施例２の測長方法により導体上の絶縁体ラインパターンの寸法を計測した結果、導体パターンと絶縁体パターンの境界が鮮明に区別され、高精度の寸法計測ができた。【０１１２】
以上説明したとおり、本実施例によれば実施例１や２と同様の効果が得られる。また、導体薄膜に付着するコンタミ除去を行なうことにより、メンテナンスフリーの走査電子顕微鏡及びそれを用いた測長方法を提供することができる。
【実施例４】
【０１１３】
第４の実施例について、図１７を用いて説明する。なお、実施例１〜３のいずれかに記載され本実施例に未記載の事項は特段の事情が無い限り本実施にも適用することができる。【０１１４】
本実施例では、導体薄膜を用いた減速電界型エネルギーフィルタを適用したＳＥＭ式測長装置において、特に前記エネルギーフィルタの上下に信号電子の検出器を搭載したＳＥＭ式測長装置の構成例について説明する。図１７に本実施例に係る走査電子顕微鏡（ＳＥＭ式測長装置）の概略全体構成図を示す。【０１１５】
本実施例で説明するＳＥＭ式測長装置では、検出器（Ｂ）１７０９をエネルギーフィルタ１０８の下方に設けたことにより、エネルギーフィルタ１０８に衝突した信号電子１３９が生成する三次電子（Ｂ）１７０４を検出することが可能である。前述の三次電子は、図１に示すＳＥＭ式測長装置では検出されずに失われていたものであり、主にフィルタに衝突した信号電子の内の二次電子が生成する。従って、本実施例で説明するＳＥＭ式測長装置では負電圧を印加したエネルギーフィルタを通過した信号電子、例えば反射電子と、フィルタに衝突した二次電子の両方を同時に検出し、画像化することができる。【０１１６】
ＳＥＭ式測長装置は大きく分けて、ＳＥＭ筐体１０３、試料室１１７、ＳＥＭシステム制御部１３６、真空排気システム部１１２、画像形成部１２９、測長システム制御部１３７で構成される。ここで、試料室１１７、ＳＥＭシステム制御部１３６、真空排気システム部１１２、測長システム制御部１３７の構成及び機能は、図１に示した構成及び機能と同じであるため、説明は省略する。  
（ＳＥＭ筐体および試料室）  
ＳＥＭ筐体１０３は、試料に対して一次電子１３８を照射する照射系と検出系からなり、電子源１０２、コンデンサレンズ１０４、絞り１０５、反射板１２８、検出器（Ａ）１７０５、検出器（Ｂ）１７０９、Ｅ×Ｂ偏向器（Ａ）１７０１、Ｅ×Ｂ偏向器（Ｂ）１７０２、エネルギーフィルタ１０８、偏向器１０９、１１０、ブースタ電極１２５、対物レンズ１１１、トラップ板電極１２３で構成される。【０１１７】
電子源１０２から放出された一次電子１３８は、コンデンサレンズ１０４によって収束され、ウェハ１１３に入射する一次電子１３８の電流を制御するための絞り１０５を通過し、反射板１２８の穴およびエネルギーフィルタ１０８のシールドパイプを通過し、偏向器１０９、１１０で偏向されたのち、対物レンズ１１１によって細く絞られ試料へ入射する。【０１１８】
本実施例のＳＥＭ式測長装置では、エネルギーフィルタ１０８より反射板側にＥ×Ｂ偏向器（Ａ）１７０１および検出器（Ａ）１７０５を設置し、エネルギーフィルタ１０８より対物レンズ１１１側にＥ×Ｂ偏向器（Ｂ）１７０２および検出器（Ｂ）１７０９を設置する。【０１１９】
一次電子１３８がウェハ１１３に照射されることに起因して発生する信号電子１３９（２次電子、反射電子、オージェ電子）は、リターディング電源１２１によってウェハホルダ１１４に印加された負電圧、トラップ板電極１２３およびブースタ電極１２５の電位差によって加速され、対物レンズ１１１によって収束され、偏向器１０９、１１０で偏向されたのち、エネルギーフィルタ１０８を通過し反射板１２８に衝突する。【０１２０】
反射板１２８に衝突した信号電子１３９に起因して反射板１２８より発生する電子（三次電子（Ａ）１７０３）は、Ｅ×Ｂ偏向器（Ａ）１７０１によって検出器（Ａ）１７０５へと引き込まれる。エネルギーフィルタ１０８に衝突した信号電子１３９に起因してエネルギーフィルタ１０８より発生する電子（三次電子（Ｂ）１７０４）はＥ×Ｂ偏向器（Ｂ）１７０２によって検出器（Ｂ）１７０９へと引き込まれる。【０１２１】
ブースタ電極１２５にブースタ電源１２４より正電圧を印加することで、信号電子１３９は反射板１２８側に引き上げられる効果を得られる。また、ブースタ電極１２５の電位がウェハ（試料）１１３上に漏れることを防ぐとともに、帯電するウェハ１１３の帯電を均一化する目的で、トラップ板電極１２３にはリターディング電圧と同電圧をトラップ板電源１２２より印加する。  
（電子光学系制御電源）  
電子光学系制御電源１０６により、コンデンサレンズ１０４を構成するコイルに流れる電流を制御することで、絞り１０５を通過する一次電子１３８の電流を制御する。さらに、電子光学系制御電源１０６により、Ｅ×Ｂ偏向器（Ａ）１７０１、Ｅ×Ｂ偏向器（Ｂ）１７０２を構成するコイルの電流、および電極の電圧を制御する事で、一次電子１３８はＥ×Ｂ偏向器（Ａ）１７０１、Ｅ×Ｂ偏向器（Ｂ）１７０２において偏向されること無く、三次電子（Ａ）１７０３、三次電子（Ｂ）１７０４を検出器（Ａ）１７０５、検出器（Ｂ）１７０９に引き込むことができる。さらに、電子光学系制御電源１０６により、偏向器１０９、１１０を構成するコイルに流れる電流を制御する事で、一次電子１３８をウェハ１１３上で走査する。【０１２２】
一次電子１３８をウェハ１１３上で焦点を結ぶように、電子光学系制御電源１０６により対物レンズ１１１を構成するコイルに流れる電流を制御し、この制御は電子銃電源１０１、ブースタ電源１２４、トラップ板電源１２２、リターディング電源１２１が変化した際、常に一次電子１３８がウェハ１１３上で絞られるように行う。【０１２３】
ウェハ１１３に入射する一次電子１３８のエネルギーは、電子銃電源１０１で設定した加速電圧とリターディング電源１２１によりウェハホルダ１１４に印加した電圧（リターディング電圧）の差で決まり、リターディング電圧を変えることでウェハ１１３に入射する一次電子１３８のエネルギーを変えることができる。  
（検出器及び画像形成部）  
検出器（Ａ）１７０５で検出される信号電子による走査像を形成するためには、一次電子１３８がウェハ１１３上を走査するように偏向器１０９、１１０で一次電子１３８を偏向し、検出器（Ａ）１７０５で取り込まれた三次電子（Ａ）１７０３の信号を、信号増幅器（Ａ）１７０６で増幅した後、ＡＤコンバータ部（Ａ）１７０７でデジタル信号に変換し、画像処理部（Ａ）１７０８へ信号を送る。画像処理部（Ａ）１７０８では走査信号と同期した３次電子信号のマップとして走査像を形成する。形成された走査像は画像メモリ部１３３に保存される。【０１２４】
同様に、検出器（Ｂ）１７０９で検出される信号電子による走査像を形成するためには、一次電子１３８がウェハ１１３上を走査するように偏向器１０９、１１０で一次電子１３８を偏向し、検出器（Ｂ）１７０９で取り込まれた三次電子（Ｂ）１７０４の信号を、信号増幅器（Ｂ）１７１０で増幅した後、ＡＤコンバータ部（Ｂ）１７１１でデジタル信号に変換し、画像処理部（Ｂ）１７１２へ信号を送る。画像処理部（Ｂ）１７１２では走査信号と同期した３次電子信号のマップとして走査像を形成する。形成された走査像は画像メモリ部１３３に保存される。ここで、検出器（Ａ）１７０５および検出器（Ｂ）１７０９は正極性の高電圧にフローティングされている。【０１２５】
差分・合成処理部１７１３は、画像メモリ部１３３に保存された任意の二枚の走査像の差分画像および合成画像を形成する機能を有する。差分・合成処理部１７１３では、実施例２で説明したように、エネルギーフィルタ１０８に第一の設定電圧ＶＦ１（＜０）を印加した場合に検出器（Ａ）１７０５〜画像処理部（Ａ）１７０８で得られる走査像Ａ１と、第二の設定電圧ＶＦ２（＜０）を印加した場合に検出器（Ａ）１７０５〜画像処理部（Ａ）１７０８で得られる走査像Ａ２の差分画像を作ることができ、この差分画像は−ＶＦ１から−ＶＦ２までのエネルギーを持つ信号電子によって形成される。【０１２６】
加えて、差分・合成処理部１７１３では、検出器（Ａ）１７０５〜画像処理部（Ａ）１７０８で得られる走査像Ａと、検出器（Ｂ）１７０９〜画像処理部（Ｂ）１７１２で得られる走査像Ｂの合成画像を作ることができる。これは、エネルギーフィルタ１０８に電圧を印加しない際に有効となる。なぜなら、エネルギーフィルタ１０８に電圧を印加していない場合でも、一定の割合の信号電子は導体メッシュ（グリッド）３０１、３０２、３０３および導体薄膜３０４に衝突するため、反射板１２８まで到達できる電子は、エネルギーフィルタ１０８を搭載しない場合と比較して少ないためである。結果、エネルギーフィルタ１０８を搭載するが電圧を印加せずにＳＥＭ式測長装置を使用する際、画像のＳ／Ｎが悪化し、測長再現性の悪化や、スループットの低下を招く。【０１２７】
本実施例で示すように、Ｅ×Ｂ偏向器（Ｂ）１７０２と検出器（Ｂ）１７０９により、エネルギーフィルタ１０８に衝突して生成される三次電子（Ｂ）１７０４を検出することで、エネルギーフィルタ１０８に電圧を印加せずにＳＥＭ式測長装置を使用する際にも、エネルギーフィルタ１０８を搭載しないＳＥＭ式測長装置と同等のＳ／Ｎを維持できる。【０１２８】
画像メモリ部１３３に保存された走査像および差分・合成処理部１７１３で形成された差分画像および合成画像は随時、ＳＥＭシステム制御部１３６を介して、画像表示部１３５でユーザが確認できる。【０１２９】
本実施例に係るＳＥＭ式測長装置を用い、実施例２の測長方法により導体上の絶縁体ラインパターンの寸法を計測した結果、導体パターンと絶縁体パターンの境界が鮮明に区別され、高精度の寸法計測ができた。【０１３０】
以上説明したとおり、本実施例によれば実施例１や２と同様の効果が得られる。また、エネルギーフィルタの上下に信号電子の検出器を搭載することにより、エネルギーフィルタに電圧を印加せずにＳＥＭ式測長装置を使用する際にも、エネルギーフィルタを搭載しないＳＥＭ式測長装置と同等のＳ／Ｎを維持することができる。【０１３１】
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】
【０１３２】
１０１…電子銃電源、１０２…電子源、１０３…ＳＥＭ筐体、１０４…コンデンサレンズ、１０５…絞り、１０６…電子光学系制御電源、１０７…Ｅ×Ｂ偏向器、１０８…エネルギーフィルタ、１０９…偏向器（Ａ）、１１０…偏向器（Ｂ）、１１１…対物レンズ、１１２…真空排気システム部、１１３…ウェハ、１１４…ウェハホルダ、１１５…絶縁材、１１６…ステージ、１１７…試料室、１１８…ステージ制御部、１１９…ステージコントローラ、１２０…ステージ駆動部、１２１…リターディング電源、１２２…トラップ板電源、１２３…トラップ板電極、１２４…ブースタ電源、１２５…ブースタ電極、１２６…エネルギーフィルタ電源、１２７…検出器、１２８…反射板、１２９…画像形成部、１３０…信号増幅器、１３１…ＡＤコンバータ部、１３２…画像処理部、１３３…画像メモリ部、１３４…差分処理部、１３５…画像表示部、１３６…ＳＥＭシステム制御部、１３７…測長システム制御部、１３８…一次電子、１３９…信号電子、１４０…三次電子、１４１…バルブ（Ａ）、１４２…バルブ（Ｂ）、  
２０１…導体グリッド、２０２…等電位線、  
３０１…導体グリッド１、３０２…導体グリッド２、３０３…導体グリッド３、３０４…導体薄膜、  
５０１…二次電子、５０２…反射電子、５０３…オージェ電子、  
６０１…絶縁体、６０２…導体、６０３…絶縁体から放出された二次電子、６０４…導体から放出された二次電子、  
７０１…導体から放出された二次電子数のエネルギー依存性、７０２…絶縁体から放出された二次電子数のエネルギー依存性、  
１００１…シールドパイプ、  
１２０１…ＧＵＩ、１２０２…ボタン（Ａ）、１２０３…検出下限エネルギー入力部、１２０４…検出上限エネルギー入力部、１２０５…走査像表示部、１２０６…ボタン（Ｂ）、１２０７…ボタン（Ｃ）、  
１６０１…ガス供給部、  
１７０１…Ｅ×Ｂ偏向器（Ａ）、１７０２…Ｅ×Ｂ偏向器（Ｂ）、１７０３…三次電子（Ａ）、１７０４…三次電子（Ｂ）、１７０５…検出器（Ａ）、１７０６…信号増幅器（Ａ）、１７０７…ＡＤコンバータ部（Ａ）、１７０８…画像形成部（Ａ）、１７０９…検出器（Ｂ）、１７１０…信号増幅器（Ｂ）、１７１１…ＡＤコンバータ部（Ｂ）、１７１２…画像形成部（Ｂ）、１７１３…差分・合成処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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