(57)【要約】【課題】本発明の目的は、荷電粒子線の照射によって誘起される試料の電位を測定することで、荷電粒子線を用いた試料表面の電位測定、或いは試料帯電によって変化する装置条件の変動の補償値を検出する方法、及び装置の提供にある。【解決手段】上記目的を達成するために、荷電粒子線を試料に向けて照射している状態において、試料から放出された荷電粒子線を荷電粒子偏向器によって偏向し、そのときに得られる信号を用いて、試料電位に関する情報を検出する方法、及び装置を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子源から放出される荷電粒子線の照射によって試料から放出された荷電粒子、或いは当該試料から放出された荷電粒子が二次荷電粒子発生部材に衝突したときに放出される荷電粒子を検出する検出器を備えた荷電粒子線装置において、
前記荷電粒子源から放出される荷電粒子線が試料に向かって照射されている状態で、前記試料側から前記荷電粒子源側に向かう荷電粒子を偏向する偏向器と、当該偏向器によって偏向される荷電粒子の移動量、或いは当該荷電粒子に基づいて形成される画像内の表示物の移動量に基づいて、試料電位を求める制御装置を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記偏向器は、電界による偏向作用と磁界による偏向作用とを有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記二次荷電粒子発生部材は、前記荷電粒子源と前記偏向器との間に配置され、前記試料側から前記荷電粒子源側に向かう荷電粒子の一部或いは全部が通過する開口を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記試料側から前記荷電粒子源側に向かう荷電粒子の移動量、或いは前記画像内の表示物の移動量は、当該荷電粒子を検出する検出器への到達位置、或いは前記二次荷電粒子発生部材への到達位置に関する情報であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記偏向器は、前記荷電粒子線の軌道は変化を抑制しつつ、前記試料側から前記荷電粒子源側に向かう荷電粒子を選択的に偏向させるものであることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記制御装置は、
前記試料側から前記荷電粒子源側に向かう荷電粒子の移動方向、或いは前記画像内の表示物の移動方向に応じて、試料電位を求めることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記制御装置は、
前記試料側から前記荷電粒子源側に向かう荷電粒子の移動情報、或いは前記画像内の表示物の移動情報と、試料電位との関係に基づいて、前記試料の電位を求めることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
荷電粒子源から放出される荷電粒子線の照射によって試料から放出された荷電粒子、或いは試料から放出された荷電粒子が二次荷電粒子発生部材に衝突したときに放出される荷電粒子を検出する検出器を備えた荷電粒子線装置において、
前記試料側から前記荷電粒子源側に向かう荷電粒子を偏向する偏向器と、当該偏向器によって偏向される荷電粒子の移動方向、或いは当該荷電粒子に基づいて形成される画像内の表示物の移動方向に基づいて、試料電位を求めることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記制御装置は、前記偏向器によって偏向される荷電粒子の移動量、或いは当該荷電粒子に基づいて形成される画像内の表示物の移動量に基づいて、試料電位を求めることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
荷電粒子源から放出される荷電粒子線の照射によって試料から放出された荷電粒子、或いは試料から放出された荷電粒子が二次荷電粒子発生部材に衝突したときに放出される荷電粒子を検出する検出器を備えた荷電粒子線装置において、
前記試料側から前記荷電粒子源側に向かう荷電粒子を偏向する偏向器と、当該偏向器によって偏向される荷電粒子の移動量、或いは当該荷電粒子に基づいて形成される画像内の表示物の移動量に基づいて、第１の試料電位を求め、当該偏向器によって偏向される荷電粒子の移動方向、或いは当該荷電粒子に基づいて形成される画像内の表示物の移動方向に基づいて、第２試料電位を求めることを特徴とする荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線の検出方法、及び荷電粒子線装置に係り、特に、試料電位を測定するのに好適な試料電位情報検出方法、及び試料電位を検出する荷電粒子線装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今の半導体デバイスの進歩に伴って、半導体の測定・検査技術は益々、その重要性を増している。ＣＤ−ＳＥＭ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ−Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）に代表される走査型電子顕微鏡は、電子ビームを試料上に走査し、試料から放出される２次電子等の電子を検出することによって、半導体デバイスに形成されたパターンの測定を行うための装置である。このような装置において、高精度な測定、検査を行うためには、装置の条件を適正に設定する必要があるが、昨今のデバイスの中には、電子ビームの照射、或いは半導体プロセスの影響によって帯電が生じる試料がある。特にレジスト、絶縁膜、Ｌｏｗ−ｋ材等の絶縁試料は、帯電が生じ易い試料として知られている。
【０００３】
試料が帯電していると、電子の軌道が曲げられ、非点や画像のぼけの原因となる。このような帯電した試料に対して、適正に焦点を合わせるために、帯電量を測定し、その情報に基づいて装置状態を制御する技術が、特許文献１〜４に説明されている。特許文献１乃至３には、試料に印加する電圧を調整することによって、試料に付着する帯電の影響を相殺する走査電子顕微鏡が説明されている。また、特許文献４には試料に印加する電圧を電子ビームの加速電圧より大きくすることによって、電子ビームが試料に到達しないで反射される状態とし、当該反射された電子ビームに基づいて得られる電子に基づいて、試料電位を検出する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２２９５４１号公報
【特許文献２】特開平１０−１２５２７１号公報
【特許文献３】特開２００１−２３６９１５号公報（対応米国特許ＵＳＰ６，５２１，８９１）
【特許文献４】特開２００８−１５３０８５号公報（対応米国特許ＵＳＰ８，２６３，９３４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜３に記載の技術は、試料に荷電粒子線が到達する状態で試料電位を測定するものであり、特許文献４に記載の技術は試料に荷電粒子線が到達しない状態で試料上の電位を測定するものである。いずれの方法も、帯電を抑制しつつ帯電量の測定を行い、測定結果に基づいて装置条件を調整する技術に関するものである。
【０００６】
しかしながら、近年のデバイスにおいては、大電流の荷電粒子線を試料に照射して意図的に帯電状態を生じさせ、電位コントラストを形成させないと観察が不可能な試料も存在する。このような試料では積極的に帯電を生じさせる必要があるため、帯電状況下での帯電量を測定する技術が必須となる。
【０００７】
また帯電は、試料全体に及ぶような広範囲の帯電を示すグローバル帯電と、荷電粒子線照射領域に限定した局所的な帯電量に対応したローカル帯電に大別できる。グローバル帯電とローカル帯電の両方の情報を得ることでより精度の高い装置制御が可能となるが、特許文献１〜４に記載の技術では、激しい帯電が生じている試料において、グローバル帯電およびローカル帯電を同時に測定することは困難である。
【０００８】
更に、従来の帯電測定法にはない、高精度な帯電測定法が求められている。以下に、試料帯電をより高精度に測定することを目的とする荷電粒子線装置について説明する。また、広範囲の帯電と局所帯電を併せて測定することを他の目的とする荷電粒子線装置について説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための一態様として、試料側から電子源側に向かう荷電粒子を偏向する偏向器を備え、当該偏向器によって偏向される荷電粒子の移動量、或いは当該荷電粒子に基づいて形成される画像内の表示物の移動量に基づいて試料電位、或いは荷電粒子線装置の調整パラメータを求める荷電粒子線装置を提案する。
【００１０】
また、上記他の目的を達成するための他の態様として、荷電粒子線を試料に向けて照射した際に試料から発生する２次電子を偏向させて、そのときの２次電子の移動量及び移動方向、或いは当該２次電子に基づいて形成される画像内の表示物の移動量及び移動方向を求めることで、試料電位に関する情報を求める荷電粒子線装置を提案する。
【発明の効果】
【００１１】
上記一態様によれば、高精度な帯電測定や装置調整を行うことが可能となる。また、上記他の態様によれば、広範囲の帯電と局所的な帯電の双方を併せて測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】走査電子顕微鏡の構成を説明する図。
【図２】２次電子の検出、或いは２次電子が走査電子顕微鏡内の構造物に衝突することによって生ずる２次電子の検出に基づいて形成される白点画像、及び黒点画像を表す図。
【図３】２次電子の偏向により黒点が移動する様子を表す図。
【図４】黒点の移動距離の算出方法を説明する図。
【図５】グローバル帯電量とローカル帯電量の測定方法を説明する図（実施例１）。
【図６】グローバル帯電の生じない入射エネルギーを決定する方法、及びローカル帯電の生じない入射エネルギーを決定する方法を説明する図（実施例２）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
昨今、ＵＬＳＩ素子の微細化や高集積化が急速に進められ、加工寸法が数１０ｎｍのデバイス加工が行われている。また高速化のために低誘電率膜やメタルゲート膜の採用、対エッチング耐性を高めるための３層レジストなど、多種類の新材料を用いた多層化が進行している。そのために、ＵＬＳＩ加工時の寸法精度（ＣＤ）管理に対する要請が厳しくなっている。
【００１４】
レジストや絶縁膜、Ｌｏｗ−ｋ材等の絶縁体は半導体加工工程で多く用いられているが、この絶縁体表面は、電子線照射により帯電する。帯電すると試料表面から脱出しようとする２次電子の量を変えたり、また１次電子線の軌道を曲げたりするため、走査電子顕微鏡の画像を歪ませることになる。その結果として、真の加工寸法や形状を測定することが困難になっている。例えばＡｒＦレジストでは、エッチング工程でラインエッジラフネス（ＬＥＲ）が発生したのか、また試料の帯電による寸法の誤測定なのかの判定ができなくなる。また高アスペクトのコンタクトホール観察では、コンタクトホールの形状が歪んで観測されたり、ホールの上部径と下部径の識別が困難となったりする問題が発生する。
【００１５】
帯電は電子の移動・拡散による空間的変化に加え、ホール・電子再結合などによる減衰などによる時間的変化も含まれる。また試料表面に入射する電子のエネルギーによって、正に帯電したり、負に帯電したりする。そのために、帯電を制御することが重要になっている。帯電によって電子の軌道が曲げられる結果、非点や画像のボケが発生したりする。電子を所定位置に集束させて、自動的にフォーカスを合わせる（オートフォーカス）機能も帯電によって、当初のフォーカス位置からずれるなどの問題が生じ、フォーカスを合わせるのに時間が掛かることになり、帯電電位の大きさや分布を知ることが重要になっている。
【００１６】
帯電の抑制も重要な技術であるが、その一方で、近年のデバイスにおいては、大電流の荷電粒子線を試料に照射して意図的に帯電状態を生じさせることによってコントラストを形成させないと、観察が不可能な試料も存在する。このような試料では積極的に帯電を生じさせる必要があるため、帯電の激しい状況での帯電量を測定する技術が必須となる。
【００１７】
帯電には、広範囲の帯電量を平均化したものに対応するグローバル帯電と、荷電粒子線照射領域に限定した局所的な帯電量に対応したローカル帯電に大別でき、グローバル帯電とローカル帯電の両方の情報を得ることでより精度の高い装置制御が可能となる。
【００１８】
以下に説明する実施例では、荷電粒子線の照射によって誘起される試料の電位がどのようなものであっても、画像形成に寄与する広範囲および局所領域の帯電を測定できる方法、及び装置について説明する。
【００１９】
図１は、走査電子顕微鏡の構成を説明する図である。なお、以下の説明では電子ビームを試料上にて走査する走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）を例にとって説明するが、これに限られることはなく、例えばＦＩＢ（Focused Ion beam）装置（集束イオンビーム装置）等の他の荷電粒子線装置にも適用することも可能である。また、図１は走査電子顕微鏡の一例を説明しているに過ぎず、図１とは異なる構成からなる走査電子顕微鏡においても、発明の趣旨を変えない範囲において、以下に詳述するような実施例の適用が可能である。
【００２０】
図１に説明する走査電子顕微鏡では、電界放出陰極１１と、引出電極１２との間に引出電圧が印加され、１次電子ビームが引き出される。
【００２１】
このようにして引き出された一次電子ビーム１は、加速電極１３によって加速され、コンデンサレンズ１４による集束と、上走査偏向器２１、及び下走査偏向器２２による走査偏向を受ける。加速電極１３とコンデンサレンズ１４の間には、一次電子ビーム１の強度、及び開き角を制御する対物絞り１５が配置される。上走査偏向器２１、及び下走査偏向器２２の偏向強度は、対物レンズ１７のレンズ中心を支点としてホルダー２４にセットされた試料２３上を２次元走査するように調整されている。
【００２２】
偏向を受けた一次電子ビーム１は、対物レンズ１７の通路に設けられた加速円筒１８でさらに後段加速電圧の加速をうける。後段加速された一次電子ビーム１は、対物レンズ１７のレンズ作用で絞られる。筒状円筒２０は、接地されており、加速円筒１８との間に、一次電子ビーム１を加速させる電界を形成する。
【００２３】
試料から放出された２次電子や後方散乱電子等の電子は、試料に印加される負電圧（リターディング電圧）と、加速円筒１８との間に形成される電界によって、一次電子ビーム１の照射方向とは逆の方向に加速される。２次電子２（ａ）は上反射板２７（ａ）、２次電子２（ｂ）は下反射板２７（ｂ）に衝突して３次電子に変換され、これらの３次電子を、それぞれ上検出器２８(a)または下検出器２８(ｂ)に導き、ＳＥＭ像を形成する。上反射板２７（ａ）および下反射板２７（ｂ）は、対物レンズと１７とコンデンサレンズ１４の間に配置される。
【００２４】
上反射板２７（ａ）および下反射板２７（ｂ）には、１次電子線が通過するための穴が空いているが、下反射板２７（ｂ）の穴は、２次電子の検出量、及び検出領域を制限する役割も果たす（２次電子絞り）。
【００２５】
上検出器２８(a)では、下反射板２７（ｂ）の２次電子絞りを通過した２次電子のみが検出され、ＳＥＭ像が形成される。下検出器２８(ｂ)の場合は、下反射板２７（ｂ）に衝突した２次電子によって発生した３次電子が検出され、ＳＥＭ像が形成される。
【００２６】
対物レンズ１７と下反射板２７（ｂ）の間には、２次電子を偏向するための２次電子偏向器３３が配置されている。この２次電子偏向器は１次電子を曲げずに２次電子のみを偏向するように、ウィーンフィルタの機能を持つ。ウィーンフィルタは、直交する４方向への偏向作用を有する電極、及び磁極により形成される。
【００２７】
上検出器２８(a)または下検出器２８(ｂ)にて検出された電子は、上走査偏向器２１、及び下走査偏向器２２に供給される走査信号と同期して図示しない画像表示装置上に表示される。また、得られた画像は制御装置５０内に設けられた図示しないフレームメモリに記憶される。制御装置５０は得られた画像に基づいて後述するような演算式に基づく試料電位の測定を実行する。なお、試料電位ではなく、試料電位の変動によってビームコンディション（走査信号やリターディング電圧等）を調整する場合には、調整パラメータが演算結果となるような演算式を用いて演算を行うようにしても良い。制御装置５０にはこれらの演算を実行するプロセッサが内蔵される。また、演算式ではなく、電位等と移動量との関係を示すテーブルを用意しておき、電位や調整パラメータを導出するようにしても良い。なお、図１に示す走査電子顕微鏡の各構成要素に供給、印加する電流或いは電圧は、走査電子顕微鏡本体とは別に設けた制御装置を用いて、制御するようにすることが可能である。
（実施例１）
本実施例では、荷電粒子源から放出される荷電粒子線を偏向させずに、試料から放出される２次電子のみを偏向させるウィーンフィルタを備えた２次電子偏向器を、荷電粒子源と荷電粒子線を集束する対物レンズの間に搭載する。その２次電子偏向器に電圧および電流を印加することで偏向された２次電子を、荷電粒子源と２次電子偏向器との間に配置された２次電子絞りを通過もしくは衝突した２次電子による画像を取得し、その２次電子像に基づいて、試料の電位を求める方法、及び装置について説明する。
【００２８】
このような装置構成によれば、非帯電試料における２次電子の偏向量および偏向方向との比較によって、荷電粒子線を照射した帯電状態におけるグローバル帯電（第１の帯電情報）およびローカル帯電（第２の帯電情報）を同時に、かつ容易に測定することが可能である。また、帯電を生じさせない荷電粒子線の入射エネルギー条件を容易に決定することも可能となる。
【００２９】
以下に、電子線を用いて、試料の電位を測定する方法、及びそれを実現するための装置について説明する。
【００３０】
上走査偏向器２１、及び下走査偏向器２２の走査偏向量を大きくすることで、低倍のＳＥＭ像を形成することができる。低倍にすることで、上検出器２８（ａ）では、図２（ａ）に示すような白点画像が得られる。白点３４は、下反射板２７（ｂ）の穴（２次電子絞り）を通過した２次電子により形成されている。
【００３１】
一方、下検出器２８(ｂ)では、下反射板２７（ｂ）を通過した２次電子が検出されないことから、図２（ｂ）に示すような黒点画像が得られる。白点３４または黒点３５の直径は、下反射板２７（ｂ）の穴径に対応している。
【００３２】
白点３４または黒点３５が観察された状態で、２次電子偏向器３３の電極に電圧を印加する。印加電圧の大きさは、白点３４または黒点３５がＳＥＭ画面からはみ出さない程度であれば、任意で良い。２次電子偏向器３３の磁極であるコイルに、ウィーン条件を満たす電流を同時に印加することで、１次電子１はそのまま直進し、２次電子２（ａ）および２（ｂ）のみが偏向される。
【００３３】
試料電位を測定するための観察対象としては、白点３４または黒点３５のどちらを選択しても良い。以下では、黒点３５を例にとって説明する。
【００３４】
２次電子偏向器３３によって２次電子２（ｂ）を偏向させた結果として、図３に示すように黒点３５は初期位置３６から、偏向位置３７に移動する。黒点３５の移動量をＲ、移動方向の角度をφとすると、ある電圧を２次電子偏向器３３に印加したときの黒点３５の移動ベクトルを定義することができ、この移動ベクトルにより、試料電位を決定する。
【００３５】
黒点３５の移動量Ｒは、２次電子２（ｂ）が２次電子偏向器３３を通過するときの速度に依存している。速度が速いと移動量Ｒは小さくなり、速度が遅いと移動量Ｒは大きくなる。
【００３６】
２次電子（ｂ）の速度は、試料電位に依存しており、試料電位が正に大きくなると速度は小さくなり、負に大きくなると速度は大きくなる。すなわち、２次電子２（ｂ）の速度は、試料が正に帯電すると小さくなり、負に帯電すると大きくなる。
【００３７】
黒点の移動量Ｒは試料表面の電位に対応していることになるが、２次電子の軌道は、荷電粒子線照射領域に比べて広範囲に広がっているために、２次電子の速度は広範囲の電位分布の影響を受ける。すなわち、黒点３５の移動量Ｒは、グローバル帯電量を反映していることになる。
【００３８】
移動量Ｒを画素単位から距離単位に換算するには、２次電子絞り（下反射板２７（ｂ））の穴径ＤSE［ｍｍ］が黒点３５の直径に対応していることから、図４に示すように、黒点３５のラインプロファイルをとり、その画素単位での半値幅（３８）ＤBP［ｐｉｘｅｌ］が穴径ＤSE［ｍｍ］に対応するものとして、画素単位から距離単位に換算すればよい。１画素あたりの距離Ｐは、
Ｐ＝ＤSE／ＤBP［ｍｍ／ｐｉｘｅｌ］で求まる。
【００３９】
また、黒点３５の移動方向φは、２次電子２（ｂ）が２次電子偏向器３３を通過するときの回転量に依存している。２次電子２（ｂ）は、対物レンズ１７の磁界レンズ効果や加速円筒１８による静電レンズ効果によって回転する。回転量はレンズ作用を受けるときの２次電子の速度に依存するため、回転量は試料電位に依存することになる。
【００４０】
２次電子の回転量は、２次電子が放出される領域の電位に依存し、微細パターンなどの構造物によって局所的に電位が変化すると、回転量も変化する。したがって、黒点３５の移動方向φは、局所的なローカル帯電量を反映したものとなる。
【００４１】
以上のように、白点３４または黒点３５の移動ベクトルを求めることで、グローバル帯電およびローカル帯電の情報を同時に、しかも容易に検出することが可能である。
【００４２】
以上のように、本手法では２次電子による低倍像を用いて試料電位検出を行うため、帯電の影響による１次電子の歪みの影響をほとんど受けない。したがって、帯電が激しい場合においても、安定して試料電位を測定することが可能である。
【００４３】
任意の帯電試料でグローバル帯電量およびローカル帯電量を定量的に決定するには、非帯電試料と、ベタ膜ウェハなどの帯電の計測が容易な絶縁物試料を用いて、両者の白点または黒点の移動ベクトルの関係を求める。
【００４４】
非帯電試料での移動量および試料電位をＲNCおよびＶNC、帯電試料での移動量および試料電位をＲCおよびＶCとすると、（ＲC−ＲNC）／（ＶC−ＶNC）にて帯電試料の電位増加１Ｖあたりに増加する移動量ΔＲを求めることができる。
【００４５】
また、非帯電試料での移動角度をφNC、帯電試料での移動角度をφCとすると、（φC−φNC）／（ＶC−ＶNC）にて帯電試料の電位増加１Ｖあたりに増加する回転量Δφが求まる。
【００４６】
以上から、任意の帯電試料で白点または黒点の移動ベクトルを求めることで、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、任意の帯電試料のΔＲおよびΔφに対応する、グローバル帯電およびローカル帯電の値を定量的に求めることができる。
【００４７】
いちどΔＲおよびΔφと帯電量のテーブルを求めておけば、任意の帯電試料においても、白点または黒点の移動ベクトルを測定するだけでグローバル帯電量とローカル帯電量を容易に決定することができる。
（実施例２）
さらに本手法を用いれば、任意の帯電試料において帯電の生じない１次電子線の入射エネルギーを決定することができる。したがって、帯電を発生させない装置状態に容易に設定することが可能である。
【００４８】
非帯電試料および帯電試料において、黒点または白点の移動ベクトルの入射エネルギー依存性を求めておく。図６（ａ）は、黒点または白点の移動量を１次電子線の入射エネルギーに対してプロットしたもので、図６（ｂ）は、移動方向を入射エネルギーに対してプロットしたものである。
【００４９】
図６（ａ）の４０は、非帯電試料における移動量の入射エネルギー依存性を示しており、それに対して図６（ａ）の４１は帯電試料における移動量の入射エネルギー依存性を示したものである。ここで示した例では、図６（ａ）の４２に示す入射エネルギーにおいて両者が一致している。これは、その入射エネルギーでは、帯電試料においても非帯電試料と同じグローバル帯電量であることを示している。言い換えれば、４２に示す入射エネルギーでは広範囲のグローバル帯電が生じていないことを意味している。
【００５０】
一方、図６（ｂ）の４３および４４は、非帯電試料および帯電試料における移動方向の入射エネルギー依存性を示したものである。ここでは、図６（ｂ）の４５に示す入射エネルギーにおいて両者が一致しており、４５に示す入射エネルギーでは局所的なローカル帯電が生じていないことを意味している。
【００５１】
図６（ａ）４２と図６（ｂ）４５に示すように、グローバル帯電とローカル帯電が生じない入射エネルギーは、必ずしも一致はしない。これは、グローバル帯電は絶縁体試料の種類に大きく依存するが、ローカル帯電は同じ絶縁体試料であっても、照射領域のパターンに大きく影響を受けるためである。
【００５２】
このように本発明の手法によれば、帯電の生じない入射エネルギーを容易に決定することができ、さらにはグローバル帯電とローカル帯電が生じない入射エネルギーを分けて測定可能である。
【００５３】
グローバル帯電およびローカル帯電のどちらがＳＥＭ像のコントラストに大きく寄与しているかは試料によって異なるので、試料によってどちらの帯電を抑制するかをユーザが選択し、それに対応した入射エネルギーに設定すれば良い。
（実施例３）
本実施例では、試料に印加される負電圧を、加速電極１３に印加される電圧より大きくすることによって、１次電子線１（電子ビーム）が試料にコンタクトしない状態とした上で、試料電位を測定する例を説明する。制御装置５０は、加速電極１３と電界放射陰極１１との間に印加する電圧Ｖｏより、ホルダー２４、或いは試料２３に印加する電圧Ｖｒを大きく設定する。この状態で、２次電子偏向器３３によって試料側から電子源（電界放射陰極１１）側に向かう電子を偏向し、その偏向に基づいて試料電位を計測する。本実施例の場合、電子ビームは試料に照射されておらず、２次電子は発生していない。一方、電子ビームは試料上に形成された電界によって試料に到達することなく反射されている。本実施例ではこの電子をミラー電子と定義する。即ち、本実施例では２次電子偏向器３３はミラー電子偏向器となる。
【００５４】
本実施例では、電子ビームが試料に照射されていないため、実施例１のようにグローバル帯電とローカル帯電の双方を計測するという効果は期待できない。一方でローカル帯電のないグローバル帯電を高精度に評価することが可能となる。特に、ミラー電子を偏向し帯電によって生じる画像上の変位を拡大しているため、高精度な試料電位測定が可能となる。実施例１の場合、微小な変位を偏向によって拡大することによって、高精度なグローバル帯電とローカル帯電の測定を行うことが可能となる。
【００５５】
なお、上述の実施例では反射板（二次荷電粒子発生部材）の開口の画像上での移動量（表示物の移動量）を測定する例を説明したが、これに限られることはなく、例えば２次電子やミラー電子の軌道上に位置する他の電子顕微鏡内の構造物（例えばエネルギーフィルタ用のメッシュ電極や、反射板とは異なる他の電子ビーム開口）の像から、これらの構造物の移動量を求めるようにしても良い。
また、上述の実施例では反射板に一旦２次電子や反射電子を衝突させ、反射板から放出される２次電子を検出する例について説明したが、これに限られることはなく、２次電子や反射電子を直接的に検出する検出器を、これら電子の軌道上に配置するようにしても良い。また、複数の検出素子が配列された検出器を用意することによって、画像内の構造物の移動量ではなく、２次電子やミラー電子の軌道自体の移動量を求めるようにしても良い。
【符号の説明】
【００５６】
１          １次電子線
２（ａ）    ２次電子
２（ｂ）    ２次電子
１１        電界放射陰極
１２        引出電極
１３        加速電極
１４        コンデンサレンズ
１５        対物絞り
１７        対物レンズ
１８        加速円筒
２０        筒状円筒
２１        上走査偏向器
２２        下走査偏向器
２３        試料
２４        ホルダー
２７（ａ）  上反射板
２７（ｂ）  下反射板
２８（ａ）  上検出器
２８（ｂ）  下検出器
３４        白点
３５        黒点
３６        黒点の初期位置
３７        ２次電子偏向後の黒点位置
３８        下反射板（２次電子絞り）の穴径に対応する画素数
４０        非帯電試料での黒点（白点）移動量の入射エネルギー依存性
４１        帯電試料での黒点（白点）移動量の入射エネルギー依存性
４２        グローバル帯電の生じない入射エネルギー
４３        非帯電試料での黒点（白点）移動方向の入射エネルギー依存性
４４        帯電試料での黒点（白点）移動方向の入射エネルギー依存性
４５        ローカル帯電の生じない入射エネルギー
５０        制御装置
【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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