(57)【要約】  一次荷電粒子線（１０２）を試料（１０７）に照射することによって発生する二次荷電粒子線（１０９）を検出する、荷電粒子線応用装置は、一次荷電粒子線を試料に照射する際の照射領域を移動する、イメージシフト偏向器（１０４）と、内部において生成した磁場によって、内部を通過する前記一次荷電粒子線と前記試料からの二次荷電粒子線とを分離する、磁場セクタ（１０３）と、前記磁場セクタの内部において、前記一次荷電粒子線の軌道から外れ、前記二次荷電粒子線の軌道上に配置され、通過する前記二次荷電粒子線を偏向する、振り戻し機構（１１０）と、前記イメージシフト偏向器によるシフト量と前記振り戻し機構による振り戻し量との間の規定された関係に従って、前記振り戻し機構を制御する、コントローラ（１１４）と、を含む。
2017168709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次荷電粒子線を試料に照射することによって発生する二次荷電粒子線を検出する、荷電粒子線応用装置であって、  一次荷電粒子線を試料に照射する際の照射領域を移動する、イメージシフト偏向器と、  内部において生成した磁場によって、内部を通過する前記一次荷電粒子線と前記試料からの二次荷電粒子線とを分離する、磁場セクタと、  前記磁場セクタの内部において、前記一次荷電粒子線の軌道から外れ、前記二次荷電粒子線の軌道上に配置され、通過する前記二次荷電粒子線を偏向する、振り戻し機構と、  前記イメージシフト偏向器によるシフト量と前記振り戻し機構による振り戻し量との間の規定された関係に従って、前記振り戻し機構を制御する、コントローラと、を含む荷電粒子線応用装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線応用装置であって、  前記振り戻し機構は、複数の励磁コイルを含み、  前記コントローラは、前記複数の励磁コイルの励磁電流強度及び励磁電流比を制御することによって、前記振り戻し機構において前記二次荷電粒子線を偏向する、荷電粒子線応用装置。
【請求項３】
請求項１に記載の荷電粒子線応用装置であって、  前記振り戻し機構は、複数の電極対を含み、  前記コントローラは、前記複数の電極対における電圧を制御することによって、前記振り戻し機構において前記二次荷電粒子線を偏向する、荷電粒子線応用装置。
【請求項４】
請求項１に記載の荷電粒子線応用装置であって、  前記コントローラは、前記振り戻し機構の制御情報の設定において、  基準イメージシフト量における第１パターンの二次荷電粒子線の画像を、基準画像として生成し、  前記基準イメージシフト量と異なるイメージシフト量それぞれにおける前記第１パターンの二次荷電粒子線の画像と前記基準画像との差異が、規定範囲内となるように、前記異なるイメージシフト量それぞれにおける振り戻し量を決定し、  前記異なるイメージシフト量と決定した前記振り戻し量との関係を、前記予め設定された関係として保持する、荷電粒子線応用装置。
【請求項５】
請求項１に記載の荷電粒子線応用装置であって、  前記磁場セクタに入射する前記一次荷電粒子線の軌道と、前記磁場セクタから出射して前記試料に向かう前記一次荷電粒子線の軌道とは、直線上にあり、  前記磁場セクタは、前記二次荷電粒子線を５〜１７０度のうちのいずれかの角度で偏向する、荷電粒子線応用装置。
【請求項６】
請求項１に記載の荷電粒子線応用装置であって、  前記一次荷電粒子線の軌道を反転するミラーをさらに含み、  前記磁場セクタは、前記ミラーに入射する前記一次荷電粒子線と前記ミラーに反射された前記一次荷電粒子線を分離する、荷電粒子線応用装置。
【請求項７】
一次荷電粒子線を試料に照射することによって発生する二次荷電粒子線を検出する、荷電粒子線応用装置であって、  一次荷電粒子線を試料に照射する際の照射領域を移動する、イメージシフト偏向器と、  前記一次荷電粒子線の軌道から外れ、前記二次荷電粒子線の軌道上に配置され、通過する前記二次荷電粒子線を偏向する、振り戻し機構と、  前記イメージシフト偏向器によるシフト量と前記振り戻し機構による振り戻し量との間の規定された関係に従って、前記振り戻し機構を制御する、コントローラと、を含み  前記コントローラは、前記振り戻し機構の制御情報の設定において、  基準イメージシフト量における第１パターンの二次荷電粒子線の画像を、基準画像として生成し、  前記基準イメージシフト量と異なるイメージシフト量それぞれにおける前記第１パターンの二次荷電粒子線の画像と前記基準画像との差異が、規定範囲内となるように、前記異なるイメージシフト量それぞれにおける振り戻し量を決定し、  前記異なるイメージシフト量と決定した前記振り戻し量との関係を、前記予め設定された関係として保持する、荷電粒子線応用装置。
【請求項８】
請求項７に記載の荷電粒子線応用装置であって、  前記コントローラは、同一パターンを有し、二次元において周期的に配置されたユニットセルを含む、設定用サンプルにおいて、異なる位置のユニットセルの画像を取得することによって、前記基準画像と前記異なるイメージシフト量における画像とを取得する、荷電粒子線応用装置。
【請求項９】
請求項７に記載の荷電粒子線応用装置であって、  前記コントローラは、前記第１パターンを有するセルを移動し、異なる位置で前記セルの画像を取得することによって、前記基準画像と前記異なるイメージシフト量における画像とを取得する、荷電粒子線応用装置。
【請求項１０】
一次荷電粒子線を試料に照射することによって発生する二次荷電粒子線を検出する荷電粒子線応用装置、の制御方法であって、  前記荷電粒子線応用装置は、  前記一次荷電粒子線を試料に照射する際の照射領域を移動する、イメージシフト偏向器と、  内部において生成した磁場によって、内部を通過する前記一次荷電粒子線と前記試料からの前記二次荷電粒子線とを分離する、磁場セクタと、  前記磁場セクタの内部において、前記一次荷電粒子線の軌道から外れ、前記二次荷電粒子線の軌道上に配置され、通過する前記二次荷電粒子線を偏向する、振り戻し機構と、を含み、  前記制御方法は、前記イメージシフト偏向器によるシフト量と前記振り戻し機構による振り戻し量との間の規定された関係に従って、前記振り戻し機構を制御する、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の制御方法であって、  前記振り戻し機構の複数の励磁コイルの励磁電流強度及び励磁電流比を制御することによって、前記二次荷電粒子線を偏向する、方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の制御方法であって、  前記振り戻し機構の複数の電極対における電圧を制御することによって、前記二次荷電粒子線を偏向する、方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の制御方法であって、  前記振り戻し機構の制御情報の設定において、  基準イメージシフト量における第１パターンの二次荷電粒子線の画像を、基準画像として生成し、  前記基準イメージシフト量と異なるイメージシフト量それぞれにおける前記第１パターンの二次荷電粒子線の画像と前記基準画像との差異が、規定範囲内となるように、前記異なるイメージシフト量それぞれにおける振り戻し量を決定し、  前記異なるイメージシフト量と決定した前記振り戻し量との関係を、前記予め設定された関係として保存する、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の制御方法であって、  同一パターンを有し、二次元において周期的に配置されたユニットセルを含む、設定用サンプルにおいて、異なる位置のユニットセルの画像を取得することによって、前記基準画像と前記異なるイメージシフト量における画像とを取得する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は荷電粒子線応用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  微細な構造を観察するために荷電粒子線応用装置が使われている。半導体製造プロセスにおいては、半導体デバイスの寸法や形状の計測または検査に電子ビーム等の荷電粒子線を利用する荷電粒子線応用装置が使用されている。その一例にＳｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）がある。ＳＥＭは電子源から発生する電子ビーム（以下、一次ビーム）を観察したい試料に照射し、それにより発生する二次電子を検出器で検出して電気信号に変換し、画像を生成する。【０００３】  二次電子を検出するには、二次電子の軌道（以下、二次ビーム）を一次ビームから分離する必要がある。分離するための機構として、例えば特許文献１は、磁場セクタを開示する。磁場セクタは二枚の磁性体平板とその間に磁場を励磁するためのコイルから構成される。一次ビームと二次ビームは磁場セクタ内の磁場により異なる方向へ曲げられ分離される。【０００４】  一方、観察視野の移動には、一次ビームを電場または磁場を用いた偏向器で偏向し、試料上の照射位置を移動すること(以下、イメージシフト)が有効である。試料上の照射位置は二次ビームに影響を及ぼす。特許文献２は、一次ビームは偏向せず二次ビームのみ偏向する電場と磁場を形成するＥｘＢ（Ｅ  ｃｒｏｓｓ  Ｂ）を開示する。特許文献２は、イメージシフト時にＥｘＢで二次ビームの軌道変化分を振り戻すように、二次ビームを制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５３１９２０７号
【特許文献２】ＵＳ２０１５／０３５７１５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  荷電粒子線応用装置の二次ビーム光学系には二つの条件が望まれる。まず、二次電子の情報弁別は二次電子をエネルギに応じて分別するスペクトロメータ等の二次電子情報弁別器によって行う。二次電子情報弁別器を一次ビームに影響を及ぼさないように配置するために、一次ビームと二次ビームを大角分離することが好ましい。これが一つ目の条件である。【０００７】  イメージシフトによって二次ビームの入射位置や角度が変わることで二次電子情報弁別器での信号が変化すると二次電子の情報が変化したと誤認識し、二次電子情報弁別の精度を劣化する。すなわち、二次電子情報弁別器に入射する二次ビームの入射条件がイメージシフト量に依存しないことが二つ目の条件である。【０００８】  一つ目の条件に対しては、例えば、 磁場セクタが有効であり、二つ目の条件に対しては特許文献２で開示されたＥｘＢが有効である。これら二つの条件を両立する構成として、ＥｘＢで二次ビームを振り戻した後に、磁場セクタで一次ビームと二次ビームを大角分離する組合せが考えられる。【０００９】  しかしながら、ＥｘＢと磁場セクタの組み合わせは装置のカラム長（電子源から試料までの距離）を長くし、外部からの振動の影響を受けやすくする。このため、一次ビームの分解能が低下する。また、ＥｘＢは一次ビームを偏向しないが、収差を発生させるため、一次ビームの分解能が低下する。したがって、上記二つの条件を満たしつつ、ビーム分解能の低下を抑制できる荷電粒子線応用装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明の一例は、一次荷電粒子線を試料に照射することによって発生する二次荷電粒子線を検出する、荷電粒子線応用装置であって、一次荷電粒子線を試料に照射する際の照射領域を移動する、イメージシフト偏向器と、内部において生成した磁場によって、内部を通過する前記一次荷電粒子線と前記試料からの二次荷電粒子線とを分離する、磁場セクタと、前記磁場セクタの内部において、前記一次荷電粒子線の軌道から外れ、前記二次荷電粒子線の軌道上に配置され、通過する前記二次荷電粒子線を偏向する、振り戻し機構と、前記イメージシフト偏向器によるシフト量と前記振り戻し機構による振り戻し量との間の規定された関係に従って、前記振り戻し機構を制御する、コントローラと、を含む。【００１１】  本発明の他の一例は、一次荷電粒子線を試料に照射することによって発生する二次荷電粒子線を検出する、荷電粒子線応用装置であって、一次荷電粒子線を試料に照射する際の照射領域を移動する、イメージシフト偏向器と、前記一次荷電粒子線の軌道から外れ、前記二次荷電粒子線の軌道上に配置され、通過する前記二次荷電粒子線を偏向する、振り戻し機構と、前記イメージシフト偏向器によるシフト量と前記振り戻し機構による振り戻し量との間の規定された関係に従って、前記振り戻し機構を制御する、コントローラと、を含み前記コントローラは、前記振り戻し機構の制御情報の設定において、基準イメージシフト量における第１パターンの二次荷電粒子線の画像を、基準画像として生成し、前記基準イメージシフト量と異なるイメージシフト量それぞれにおける前記第１パターンの二次荷電粒子線の画像と前記基準画像との差異が、規定範囲内となるように、前記異なるイメージシフト量それぞれにおける振り戻し量を決定し、前記異なるイメージシフト量と決定した前記振り戻し量との関係を、前記予め設定された関係として保持する、ものである 。
【発明の効果】
【００１２】  本発明によれば、荷電粒子線応用装置において、ビーム分解能の低下を抑制しつつ、二次ビームの情報弁別に対するイメージシフトの影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に係る電子線観察装置の概略構成及びイメージシフト時における電子ビーム軌道を説明する図。
【図２】実施例１に係る電子線観察装置の二次電子情報弁別器を説明する図。
【図３Ａ】実施例１に係る二次ビーム振り戻し機構の構成例を説明する図。
【図３Ｂ】実施例１に係る二次ビーム振り戻し機構の構成例を説明する図。
【図３Ｃ】実施例１に係る二次ビーム振り戻し機構の構成例を説明する図。
【図３Ｄ】実施例１に係る二次ビーム振り戻し機構の構成例を説明する図。
【図４】実施例１に係る二次ビーム振り戻し機構の条件設定のための設定用サンプルを説明する図。
【図５】実施例１に係る二次ビーム振り戻し機構の条件設定を説明するフローチャート。
【図６】実施例１に係る二次ビーム振り戻し機構の条件設定画面。
【図７】実施例１に係る寸法計測手順を示すフローチャート。
【図８】実施例２に係る電子線観察装置の概略構成を説明する図。
【図９】実施例３に係る電子線観察装置の概略構成を説明する図。
【図１０】実施例３に係るミラーを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】  以下、図面を用いて実施例を説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一の要素には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略される。以下において、荷電粒子線応用装置の例として、電子ビームを使用した試料の観察装置を示すが、イオンビームを使用する装置の他、計測装置や検査装置においても、本発明の効果は失われない。
【実施例１】
【００１５】  図１は、荷電粒子線応用装置の一例である、実施例１に係る電子ビーム観察装置の概略構成を示す図である。まず、電子ビーム観察装置の構成について説明する。電子源１０１から試料１０７へ向けて引き出された一次ビーム１０２の軌道上に、磁場セクタ１０３、イメージシフト偏向器１０４、走査用偏向器１０５、対物レンズ１０６が配置されている。【００１６】  試料１０７に照射された一次ビーム１０２は、試料１０７の表面付近の物質と相互に作用し、二次ビーム１０９を生成する。二次ビーム１０９に作用する光学素子として、磁場セクタ１０３内の二次ビーム振り戻し機構１１０、二次電子情報弁別器１１１、及び検出器１１３が配置されている。二次電子情報弁別器１１１及び検出器１１３は、磁場セクタ１０３外に配置されている。二次電子情報弁別器１１１の具体的な構成は後述する。【００１７】  試料１０７は、試料搬送ステージ１２３の上に配置されている。磁場セクタ１０３内において、一次ビーム１０２の軌道から外れ、二次ビーム１０９の軌道上に、二次ビーム振り戻し機構１１０が配置されている。電子ビームの電流や軸を調整するために、絞り、レンズ、アライナ、スティグメーター等も付加されてもよい（図示せず）。なお。本明細書において、電子源、レンズ、アライナ、検出器等の荷電粒子線に作用を及ぼす素子を光学素子と総称する。【００１８】  本実施例におけるイメージシフト偏向器１０４、走査用偏向器１０５、対物レンズ１０６は、各光学素子が有するコイルに印加された励磁電流によって磁場を生成し、電子ビーム１０２に対して作用を及ぼす。これら光学素子は、電場又は磁場及び電場の複合を生成し、電子ビーム１０２に対して作用を及ぼしてもよい。【００１９】  上記の全ての光学素子は、システム制御部１１４によって制御される。例えば、システム制御部１１４は各光学素子へ与える電流量や電圧を制御する。ユーザは、ユーザターミナル１１５を用いて、各光学素子の設定を確認及び変更することができる。ユーザターミナル１１５は、入出力デバイスを伴う計算機である。【００２０】  本装置構成を用いた試料の画像の取得方法を説明する。本電子ビーム観察装置におい、一次ビーム１０２を偏向して試料１０７上の照射位置を変えるイメージシフト機能がオフの状態と、イメージシフト機能がオンの状態との間で、システム制御部１１４による電子ビーム観察装置の制御が異なる。【００２１】  まずイメージシフト機能がオフである場合、つまり、イメージシフト偏向器１０４がオフである場合のＳＥＭ画像の取得方法を、図１を用いて説明する。電子源１０１から放出された電子ビーム１０２は、磁場セクタ１０３の出入口１２０Ａから磁場セクタ１０３に入射する。【００２２】  磁場セクタ１０３は一対の磁性体とそれらに埋め込まれた複数のコイルを含む。磁場セクタ１０３は、コイルに与えられた励磁電流により、磁性体間おいて磁場を生成する。例えば、磁場セクタ１０３及びその励磁電流は、入射した一次ビーム１０２を３０度偏向するように設計及び制御されており、一次ビーム１０２は３０度偏向された状態で、磁場セクタ１０３の出入口１２０Ｂから出射する。【００２３】  磁場セクタ１０３から出射した一次ビーム１０２は、イメージシフト偏向器１０４、走査用偏向器１０５、対物レンズ１０６を通過した後に、試料１０７上の位置１２２Ａで集束される。イメージシフト偏向器１０４の励磁電流は、システム制御部１１４により、オフの状態に制御されている。走査用偏向器１０５の励磁電流は、スキャニングのために一次ビーム１０２を試料１０７上で移動するように、システム制御部１１４により制御される。【００２４】  試料１０７にはリターディング電圧源１０８により負電圧が印加されているため、一次ビーム１０２は減速された後、試料１０７に照射される。本例においてはリターディング電圧源１０８で試料１０７に負電圧を印加するが、印加電圧に制限はなく、０ｋＶでもよい。試料１０７に照射された一次ビーム１０２は表面付近の物質と相互に作用し、試料の形状や材料に応じて二次電子や反射電子が発生する。本実施例では、これらの電子をまとめて二次電子と呼ぶ。【００２５】  試料１０７にリターディング電圧源１０８による負電圧が掛かっているため、位置１２２Ａから発生した二次電子は、加速されつつ一次ビーム１０２の軌道を逆戻りする二次ビーム１０９となる。二次ビーム１０９は、対物レンズ１０６、走査用偏向器１０５、及びイメージシフト偏向器１０４を通過した後、磁場セクタ１０３の出入口１２０Ｂから磁場セクタ１０３に入射する。【００２６】  磁場セクタ１０３の励磁電流は、入射した二次ビーム１０９が３０度偏向するように、システム制御部１１４によって制御されている。一次ビーム１０２と二次ビーム１０９の進行方向が逆向きであるため、一次ビーム１０２と二次ビーム１０９とが磁場セクタ１０３から受ける偏向方向は、逆向きである。したがって、一次ビーム１０２と二次ビーム１０９とは、磁場セクタ１０３内で分離される。【００２７】  二次ビーム１０９は、磁場セクタ１０３内の二次ビーム振り戻し機構１１０を通過した後に、磁場セクタの出入口１２０Ｃから磁場セクタ１０３を出射する。二次ビーム振り戻し機構１１０は、システム制御部１１４により、オフ状態に制御されている。磁場セクタ１０３を出射した二次ビーム１０９は、二次電子情報弁別器１１１に、二次電子情報弁別器１１１の入口における位置１２１Ａから入射する。【００２８】  二次電子情報弁別器１１１は、二次ビーム１０９から、例えば、試料１０７から放出された際に特定のエネルギ又は特定の放出角度を持っている電子のみを、二次ビーム１１２として通過させる。【００２９】  検出器１１３は、二次電子情報弁別器１１１から出射した二次ビーム１１２を検出し、検出信号に変換する。検出信号の値は、一次ビーム１０２の照射位置に応じて変化する。システム制御部１１４は、照射位置での検出信号の値それぞれを輝度に変換して、ＳＥＭ画像を生成する。ユーザターミナル１１５は、生成されたＳＥＭ画像を表示する。【００３０】  次に、本実施例における二次電子情報弁別器１１１の構成例を、図２を用いて説明する。図２は、二次電子情報弁別器１１１及びその近傍を示す。二次ビーム１０９は、試料１０７から放出される際に放出角度分布を持ち、その放出角度分布に従って広がりながら二次電子情報弁別器１１１の入口に入射する。【００３１】  二��ビーム２０１Ｂは、試料１０７から真上に放出された二次電子（放出角度が略０度）に対応する。入射位置１２１Ａは、広がりを持つ二次ビーム１０９における二次ビーム２０１Ｂの入射位置である。【００３２】  二次ビーム２０１Ａ及び２０１Ｃは、それぞれ特定の角度以上の放出角度を持って放出された二次電子に対応する。二次ビーム２０１Ａ、２０２Ｂ、２０１Ｃの内、二次ビーム２０１Ａと二次ビーム２０１Ｃとは、絞り２０２によって遮断される。放出角度が略０度の二次ビーム２０１Ｂのみが、二次電子情報弁別器１１１を通過して、二次ビーム１１２として出射する。【００３３】  このように、二次電子情報弁別器１１１は、二次ビーム１０９から中央部分を選択して二次ビーム１１２として通過させる機能を持つ。なお、ここでは、二次ビーム１０９の内、試料１０７からの放出角度が０度の二次ビーム２０１Ｂを選択的に通す二次電子情報弁別器１１１を説明したが、他の構成の二次電子情報弁別器１１１も利用できる。【００３４】  例えば、二次電子情報弁別器１１１は、絞り２０２と二次ビームとの位置関係を変化させることによって、通過させる二次ビーム１０９が持つ放出角度を選択してもよい。例えば、二次電子情報弁別器１１１は、絞り２０２の開口位置を変更する又は二次ビームを偏向することによって、絞り２０２と二次ビームとの間の相対的な位置を制御する。【００３５】  このほか、二次電子情報弁別器１１１として、エネルギフィルタやスペクトロメータを使用してもよい。このような二次電子情報弁別器１１１は、電極に負電圧を印加することによって、特定のエネルギを持った二次ビーム１０９のみを選択する。このように、二次電子情報弁別器１１１により、特定の二次電子情報を持つ二次ビームのみを選択できる。【００３６】  図１の例においては、二次電子情報弁別器１１１と検出器１１３とが独立の装置であるが、これらは一体で構成されてもよい。つまり、検出器１１３が二次電子情報弁別機能を有してもよい。【００３７】  次に、イメージシフト機能がオン、つまり、イメージシフト偏向器１０４がオンである場合のＳＥＭ画像の取得方法を、図１を用いて説明する。以下においては、イメージシフト偏向器１０４がオフである場合と異なる部分を主に説明する。【００３８】  イメージシフト偏向器１０４がオフである場合と同様に、一次ビーム１０２は、磁場セクタ１０３の出入口１２０Ｂから入射し、イメージシフト偏向器１０４を通過する。イメージシフト偏向器１０４の励磁電流は、一次ビーム１０２が偏向して一次ビーム１１６に変化するように、システム制御部１１４により制御されている。【００３９】  偏向量（そのための励磁電流値や電流値）は、要求されたイメージシフト量に従い、イメージシフト量と偏向量（そのための励磁電流や電流値）との関係は予め設定されている。イメージシフト量は、方向と大きさを有するベクトル量である。【００４０】  一次ビーム１１６は、走査用偏向器１０５及び対物レンズ１０６を通過した後に試料１０７上の位置１２２Ｂで集束される。イメージシフト偏向器１０４がオフである場合と同様に、走査用偏向器１０５の励磁電流は、スキャニングのために一次ビーム１１６を試料１０７上で移動��るように、システム制御部１１４により制御される。また、試料１０７にはリターディング電圧源１０８により負電圧が印加されているため、一次ビーム１１６は、減速した後試料１０７に照射される。【００４１】  位置１２２Ｂから発生した二次電子は、リターディング電圧源１０８による負電圧により加速されて二次ビーム１１７を形成する。二次ビーム１１７は、イメージシフト偏向器１０４がオフである場合の二次ビーム１０９とは異なる軌道で、対物レンズ１０６、走査用偏向器１０５及びイメージシフト偏向器１０４を通過し、出入口１２０Ｂから磁場セクタ１０３に入射する。【００４２】  二次ビーム１１７は磁場セクタ１０３内の磁場により偏向され、その軌道は一次ビーム１０２の軌道から大きく分離される。二次ビーム１１７は、磁場セクタ１０３内の二次ビーム振り戻し機構１１０を通過する際に、位置１１８で偏向される。二次ビーム振り戻し機構１１０の構造については後ほど説明する。【００４３】  二次ビーム１１７は、磁場セクタ１０３の出入口１２０Ｃから出射し、二次電子情報弁別器１１１に、その入口における位置１２１Ｂから入射する。二次ビーム振り戻し機構１１０は、二次ビーム１１７の二次電子情報弁別器１１１の入射位置１２１Ｂが、イメージシフト偏向器１０４がオフの場合の入射位置１２１Ａに近づくように、システム制御部１１４によって制御される。本例において、二次ビーム振り戻し機構１１０は、入射位置１２１Ｂが入射位置１２１Ａと実質的に一致するように、二次ビーム１１７を偏向する。【００４４】  このように、二次ビーム振り戻し機構１１０は、イメージシフト偏向器１０４がオンの場合に、二次ビーム１１７の二次電子情報弁別器１１１への特定の入射条件の値が、イメージシフト偏向器１０４がオフの場合の当該入射条件の値の近づくように、二次ビーム１１７を偏向する。二次ビーム振り戻し機構１１０による偏向量（振り戻し量）はベクトル量であり、イメージシフト偏向器１０４による偏向量（イメージシフト量）に依存する。【００４５】  二次ビーム振り戻し機構１１０は、イメージシフト偏向器１０４がオンの場合に、さらに二次電子情報弁別器１１１への入射位置以外の入射条件の値が、イメージシフト偏向器１０４がオフの場合の入射条件の値に近づくように、二次ビーム１１７を偏向してもよい。例えば、二次ビーム振り戻し機構１１０は、イメージシフト偏向器１０４がオンの場合に、二次電子情報弁別器１１１への入射角度が、イメージシフト偏向器１０４がオンの場合と一致するように、二次ビーム１１７を偏向してもよい。【００４６】  イメージシフト偏向器１０４がオンの場合とオフの場合とで、二次ビームの二次電子情報弁別器１１１への入射条件の差異が小さくなるように、二次ビーム振り戻し機構１１０を制御することで、イメージシフトによる情報弁別への悪影響を低減できる。【００４７】  二次ビーム振り戻し機構１１０は磁場セクタ１０３内に形成されているため、イメージシフトにより変化した二次ビームの軌道が磁場セクタ１０３内で修正され、二次ビームが磁場セクタ１０３に衝突することを効果的に防ぐことができる。また、二次電子情報弁別器１１１の設計自由度を上げることができる。【００４８】  本実施例は、磁場セクタ１０３により一次ビームと二次ビームを大角分離し、二次ビーム振り戻し機構１１０を一次ビームの軌道から外れた位置に配置する。これにより、二次ビーム振り戻し機構１１０による一次ビームへの影響を避け、また、その影響を考慮することなく、二次ビーム振り戻し機構１１０を設計できる。【００４９】  図１においては、二次ビーム振り戻し機構１１０は、仮想的な偏向位置１１８において二次ビーム１１７を一回偏向する。偏向位置１１８は偏向支点とも呼ばれる。偏向支点は、磁場条件が違う場合の複数出射ビームを内挿し交わる点である。 偏向支点の数は、電子ビーム観察装置の設計に依存して決定され、二次ビーム振り戻し機構１１０は、二次ビーム１１７を複数の位置において偏向してもよい。【００５０】  対向する磁性板に平行な面内の偏向の場合、偏向支点は、異なる磁場強度における複数出射ビームを内挿し交わる点である。出射ビームは、あたかも偏向支点から直線状に出ているかのように見え、磁場強度の変化に応じて偏向支点からの出射の方向が変わるように見える。複数磁場領域が存在する場合、各磁場領域に偏向支点が存在する。磁性平板と交差する方向の偏向における偏向支点は、磁場領域の端にあるフリンジ磁場付近に存在する。 【００５１】  二次電子情報弁別器１１１は、二次ビーム１１７のうち、特定の情報を持つ二次電子の二次ビームのみを、二次ビーム１１９として通過させる。例えば、試料１０７から特定のエネルギ又は特定の放出角度で放出された二次電子が選択される。二次ビーム１０９と二次ビーム１１７の二次電子情報弁別器１１１への入射条件を近づけることで、二次電子情報弁別器１１１を通過する二次ビーム１１２と二次ビーム１１９とに、実質的に同一の二次電子情報を持たせることができる。【００５２】  検出器１１３は、二次電子情報弁別器１１１を通過した二次ビーム１１９を検出する。したがって、電子ビーム観察装置は、システム制御部１１４で、イメージシフト偏向器１０４での偏向量に応じて二次ビーム振り戻し機構１１０での偏向量を制御することによって、いずれのイメージシフト量においても、特定の二次電子情報を検出器１１３で検出することができる。【００５３】  次に、本実施例における二次ビーム振り戻し機構１１０の構成を、図３Ａ〜図３Ｄを参照して説明する。二次ビーム振り戻し機構１１０の方式には、二次ビーム１１７を磁場で振り戻す方式と、二次ビーム１１７を電場で振り戻す方式の二方式がある。磁場を利用する二次ビーム振り戻し機構１１０は、磁場セクタ１０３内に用意に組み込むことができる。電場を利用する二次ビーム振り戻し機構１１０は、応答速度が速い利点を有する。【００５４】  図３Ａ及び図３Ｂは、二次ビーム１１７を磁場で振り戻す方式の二次ビーム振り戻し機構１１０を示す。図３Ｃ及び図３Ｄは、二次ビーム１１７を電場で振り戻す方式の二次ビーム振り戻し機構１１０を示す。【００５５】  本実施例においては、二次ビーム振り戻し機構１１０は磁場セクタ１０３に内包されるため、図３Ａ〜図３Ｄは、磁場セクタ１０３を構成する二枚の平行磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂを示す。以下において、それぞれの方式に関して順に説明する。【００５６】  まず二次ビーム１１７を磁場で振り戻す方式について説明する。図３Ａは、磁場セクタ１０３の位置１１８付近を紙面手前側から見た正面図を示し、図３Ｂは、図３ＡにおけるＸＹ切断線での断面図を示す。【００５７】  二次ビーム振り戻し機構１１０は、磁場セクタ１０３の一部として形成されており、平行磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂの一部が、二次ビーム振り戻し機構１１０の平行磁性体平板部である。二次ビーム振り戻し機構１１０は、平行磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂに形成された、二対の溝、具体的には、一対の溝３０３Ａ、３０３Ｂ及び一対の溝３０３Ｃ、３０３Ｄを含む。【００５８】  溝３０３Ａ、３０３Ｃは、磁性体平板３０１Ａの磁性体平板３０１Ｂに対向する面に形成されている。溝３０３Ｂ、３０３Ｄは、磁性体平板３０１Ｂの磁性体平板３０１Ａに対向する面に形成されている。磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂの対向面は、平行である。溝３０３Ａ、３０３Ｂは互いに対向し、磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂに平行な面に射影した場合に平行である。溝３０３Ｃ、３０３Ｄは互いに対向し、磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂに平行な面に射影した場合に平行である。【００５９】  溝３０３Ａ〜３０３Ｄは、二次ビーム振り戻し機構１１０内の、磁性体平板３０１Ａと３０１Ｂとの間の空間において、三つの区域３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃを画定する。区域３０２Ａは、二次ビーム振り戻し機構１１０の端と溝３０３Ａとの間の区域、区域３０２Ｂは、溝３０３Ａと溝３０３Ｂとの間の区域、区域３０２Ｃは、溝３０３Ｃと二次ビーム振り戻し機構１１０の端との間の区域、である。【００６０】  図３Ｂに示すように、これらの溝３０３Ａ〜３０３Ｄには、磁性体平板３０１Ａと磁性体平板３０１Ｂとの間に磁場を発生させるためのコイル３０４Ａ〜３０４Ｄが、それぞれ、埋め込まれている。例えば、図３Ｂは、コイル３０４Ａ〜３０４Ｄそれぞれの一部を示す。一つのコイルが部分３０４Ａ、３０４Ｃを含み、他の一つのコイルが部分３０４Ｂ、３０４Ｄを含んでもよい。 コイル３０４Ａ〜３０４Ｄは、三つの区域３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃで、磁性体平板３０１Ａと垂直方向に磁場を生成し、その磁場は、二次ビーム１１７を、磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂの面と平行な方向（面内方向）において偏向する。【００６１】  したがって、図３Ａに示すように、二次ビーム振り戻し機構１１０（システム制御部１１４）は、コイル３０４Ａ〜３０４Ｄの励磁電流の強度（向きを含む ）を制御し、区域３０１Ａ、３０１Ｃの磁場を維持し、区域３０２Ｂの磁場（強度）のみを調整することによって、二次ビーム１１７を偏向支点１１８で、磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂの対向面に平行な方向において、偏向することができる。上述のように、偏向支点は仮想的な点であって、二次ビーム１１７は、二次ビーム振り戻し機構１１０において、磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂの対向面に平行な方向において連続的に向きを変える。 【００６２】  二次ビーム振り戻し機構１１０（システム制御部１１４）は、コイル３０４Ａと３０４Ｂの励磁電流比を変えることによって、区域３０２Ａと３０２Ｂの間において発生するフリンジ磁場の形状を変えることができる。フリンジ���場の方向は、磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂの対向面に平行な成分を持つ 。したがって、二次ビーム１１７は、磁性体平板３０１Ａ３０１Ａ、３０１Ｂの対向面と垂直な方向に偏向される。【００６３】  したがって、図３Ｂに示すように、二次ビーム振り戻し機構１１０（システム制御部１１４）は、コイル３０４Ａ、３０４Ｂの励磁電流比を制御し、区域３０２Ａと３０２Ｂの間において発生するフリンジ磁場の形状を調整することによって、二次ビーム１１７を、偏向支点３０５Ａで磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂの対向面と垂直方向に偏向することができる。【００６４】  同様に、二次ビーム振り戻し機構１１０（システム制御部１１４）は、コイル３０４Ｃ、３０４Ｄの励磁電流比を制御し、区域３０２Ｂと３０２Ｃの間において発生するフリンジ磁場の形状を調整することによって、二次ビーム１１７を、偏向支点３０５Ｂで磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂの対向面と垂直方向に偏向することができる。【００６５】  すなわち、二次ビーム振り戻し機構１１０（システム制御部１１４）は、コイル３０４Ａ〜３０４Ｄの励磁電流強度（向きを含む ）及び励磁電流比を制御することにより、二次ビーム１１７を、磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂの対向面に垂直な方向と平行な方向の双方において偏向することができる。なお、本実施例において、二次ビーム振り戻し機構１１０は二対の溝を有するが、一対または三対以上の溝を有していてもよい。【００６６】  次に、二次ビーム１１７を電場で振り戻す方式について説明する。図３Ｃは、磁場セクタ１０３の位置１１８付近を紙面手前側から見た正面図を示し、図３Ｄは、図３ＣにおけるＸＹ切断線での断面図を示す。【００６７】  磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂの間に、四つの電極３０６Ａ〜３０６Ｄが配置されている。電極３０６Ａ〜３０６Ｄと磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂとの間には、絶縁体が存在する。電極３０６Ａと電極３０６Ｂとは、磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂの対向面に平行な方向において、互いに対向している。電極３０６Ｃと電極３０６Ｄとは、磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂの対向面に垂直な方向において、互いに対向している。【００６８】  電極３０６Ａは接地されている。偏向電圧源３０７Ａは、電極３０６Ｂに偏向電圧を与え、電極３０６Ａと３０６Ｂの間に電場を生成する。二次ビーム振り戻し機構１１０（システム制御部１１４）は、偏向電圧源３０７Ａからの印加電圧を制御することで、二次ビーム１１７を偏向支点１１８で磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂの対向面と平行方向に偏向することができる。【００６９】  電極３０６Ｃは接地されている。偏向電圧源３０７Ｂは、電極３０６Ｄに偏向電圧を与え、電極３０６Ｃと３０６Ｄの間に電場を生成する。二次ビーム振り戻し機構１１０（システム制御部１１４）は、偏向電圧源３０７Ｂからの印加電圧を制御することで、二次ビーム１１７を偏向支点３０８で磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂの対向面と垂直方向に偏向することができる。【００７０】  すなわち、偏向電圧源３０７Ａ、３０７Ｂからの印加電圧を制御することにより、二次ビーム１１７を磁性体平板３０１Ａ、３０１Ｂの対向面と平行方向にも垂直方向にも偏向することができる。なお、本実施例に���いては、電極３０６Ａ及び３０６Ｃは接地されているが、電圧が印加されてもよい。【００７１】  なお、上記二次ビーム振り戻し機構１１０は、磁場及び電場のいずれかを用いるが、磁場と電場の双方を複合的に使用してもよい。上記例は、一次ビーム１０２と二次ビーム１０９の偏向角度がそれぞれ３０度である磁場セクタ１０３を使用する。本開示において、ビームの磁場セクタにおける偏向角度は、磁場セクタ１０３への入射する時の軌道（方向）と、磁場セクタ１０３から出射する時の軌道（方向）の間の角度である。【００７２】  磁場セクタ１０３の形状、大きさ、磁場強度等は、電子ビーム観察装置の設計に従って決定される。一次ビーム、二次ビームそれぞれの偏向 角度も、電子ビーム観察装置の設計に従って決定される。一次ビームの偏向角度は、０度から１７０度の間で任意の値を選択できる。一次ビームの偏向 角度が０度である例は、実施例２で説明する。また、二次ビームの偏向角度は、５度から１７０度の間で任意の値を選択できる。【００７３】  一次ビームと二次ビームの偏向 角度は同一でも異なっていてもよい。磁場セクタ１０３が、一次ビームの軌道上と二次ビームの軌道上において、非対称な形状を有する又は非対称な励磁を行うことで、一次ビーム１０２と二次ビーム１１７で異なる角度で偏向することができる。【００７４】  次に、二次ビーム振り戻し機構１１０の条件設定を行う手順を説明する。二次ビーム振り戻し機構１１０の設定条件は、検出器１１３が同一物からの二次ビーム１１９を検出する場合、検出される二次ビーム１１９が、イメージシフト量に依存しなくなるように定められる。本実施例は、二次ビーム振り戻し条件を求めるため、設定用サンプルを使用する。本条件設定は、設定後の異なる任意の測定対象に共通であり、設定後の測定対象に依存しない。【００７５】  図４は、設定用サンプル４０１の例を示す。示す設定用サンプル４０１は、二次元において周期的に配置された、つまり、平面上で縦方向及び横方向それぞれにおいて周期的に配置された、ユニットセル４０２〜４１０を含む。縦方向及び横方向それぞれにおいて、ユニットセルの間隔は等しい。ユニットセル４０２〜４１０のそれぞれが、ＳＥＭ画像の視野に収まる大きさを有し、全てのユニットセル４０２〜４１０は同一形状（パターン）を有する。【００７６】  ユニットセル４０８の拡大図に示すように、各ユニットセルは、例えば、立体構造物４１１や、様々な材料を並べたサンプルパレット４１２を含む。これにより、二次電子の放出角度やエネルギに対するより正確な二次ビーム振り戻しを可能とする。設定用サンプル４０１を利用することで、迅速かつ正確に二次ビーム振り戻し機構１１０の条件設定を行うことができる。【００７７】  本実施例における二次ビーム振り戻し機構１１０を制御情報の設定（条件設定）を行う手順を、図５に示すフローチャートと図６に示す二次ビーム振り戻し設定画像を用いて説明する。ユーザが図１に示すユーザターミナル１１５を介して二次ビーム振り戻しの条件設定を開始すると、ユーザターミナル１１５は、表示装置の画面上に、二次ビーム振り戻し設定画像を表示する（Ｓ５０１）。【００７８】  あらかじめ保存されている制御パラメータを参照する場合、オペレータは、設定ファイル選択枠６０１においてプリセットデータファイル名を選択し、プリセットデータを読み出す（Ｓ５０２）。ユーザターミナル１１５は、記憶装置からプリセットデータを読み出して、表示装置において表示する。【００７９】  次に、オペレータは、基準イメージシフト量として、制御パラメータ枠６０２内のイメージシフト偏向器１０４を制御するためのイメージシフトＸとイメージシフトＹ入力欄を０に設定する（Ｓ５０４）。オペレータは、このようにイメージシフトがオフの状態において、設定用サンプル４０１のユニットセル４０６をＳＥＭにより観察する。【００８０】  ユーザターミナル１１５は、オペレータからのイメージシフト量の設定を受け付け、当該イメージシフト量を示すデータをシステム制御部１１４に送信する。システム制御部１１４は、ユーザターミナル１１５から送信されたイメージシフト量に従って各素子を制御し、ユニットセル４０６のＳＥＭ画像を取得して、ユーザターミナル１１５に送信する。【００８１】  ユーザターミナル１１５は、得られたＳＥＭ画像をＳＥＭ画像枠６０３に表示する。オペレータがベースライン設定枠６０４をセットすると、ユーザターミナル１１５は、このＳＥＭ画像を、ベースラインＳＥＭ画像（基準画像）と定義し、ベースラインＳＥＭ画像枠６０５に表示する（Ｓ５０５）。なお、設計によっては、ベースラインＳＥＭ画像は、０以外のイメージシフト量（基準イメージシフト量）における画像であってもよい。【００８２】  次に、オペレータは、制御パラメータ枠６０２を用いて任意のイメージシフト量Ｘ、Ｙを与え（Ｓ５０６、Ｓ５０７）、設定用サンプルのユニットセル４０２〜４１０のいずれかを観察する。上述のように、ユーザターミナル１１５は入力されたイメージシフト量を示すデータをシステム制御部１１４に送信し、システム制御部１１４は当該イメージシフト量において撮像したＳＥＭ画像をユーザターミナル１１５に送信する。【００８３】  ユーザターミナル１１５は、イメージシフト時のＳＥＭ画像を、ＳＥＭ画像枠６０３に表示する。イメージシフト量に応じて検出器１１３が検出する二次電子情報が変化する場合、ＳＥＭ画像枠６０３とベースラインＳＥＭ画像枠６０５に示される画像は、異なる信号量の画像となる。【００８４】  オペレータは、制御パラメータ枠６０２の振り戻し量（偏向量）を、二つのＳＥＭ画像が同じになるように調整する（Ｓ５０８、Ｓ５０９）。振り戻し量はベクトル量であり、（振り戻しＸ及び振り戻しＹ）で表わされる。振り戻し量は、二次ビーム振り戻し機構１１０に与える信号、具体的にはコイルそれぞれへの励磁電流や二つの電極ペアそれぞれにおける電圧に対応する。【００８５】  二つのＳＥＭ画像の差分量は差分量枠６０６に表示され、差分量が５％以下の場合には、「許容範囲内」と表示される。「許容範囲内」との表示は、装置及びユーザにとって検出された二次電子情報が一致することを意味し、二次電子情報弁別器１１１への二次ビームの入射条件は、装置及びユーザにとって同一であることを意味する。【００８６】  オペレータは、差分量枠６０６が「許容範囲内」と表示するまで、振り戻しＸと振り戻し��の異なるペアにおいてＳＥＭ画像を繰り返し取得する。差分量枠６０６が「許容範囲内」と表示すると、オペレータは、調整を終了し、条件保存枠６０７を用いて設定条件を保存する（Ｓ５１０）。設定条件は、（イメージシフト量Ｘ、イメージシフト量Ｙ）と（振り戻しＸ、振り戻しＹ）とを示す。当該設定条件は、ユーザターミナル１１５及びシステム制御部１１４の記憶装置に保存される。【００８７】  二次ビーム振り戻し機構１１０の設定は、イメージシフト量に依存する。したがって、二つ以上のイメージシフト条件（イメージシフト量）で二次ビーム振り戻し機構１１０の条件設定を行う場合（Ｓ５１１）、オペレータは、異なるイメージシフト量において、ステップＳ５０６〜Ｓ５１０を繰り返す。振り戻し調整が完了すると、オペレータは、二次ビーム振り戻しの条件設定を終了する（Ｓ５１２）。【００８８】  ユーザターミナル１１５は、ステップＳ５０３〜Ｓ５１２を、自動的に行ってもよい。オペレータは、自動調整パラメータ枠６０８に、調整する全てのイメージシフト条件（イメージシフト量）を入力し、自動調整ボタン６０９をクリックする。ユーザターミナル１１５は、イメージシフト条件それぞれに対する二次ビーム振り戻し機構１１０の適切な条件を決定し、保存する。【００８９】  ユーザターミナル１１５は、周知のアルゴリズムにより、二次ビーム振り戻し機構１１０の適切な条件を決定できる。例えば、ユーザターミナル１１５は、前回の振り戻し条件（振り戻しＸ、振り戻しＹ）におけるＳＥＭ画像とイメージシフト０におけるＳＥＭ画像の差分量よりも、差分量が小さくなるように、今回の振り戻し条件（振り戻しＸ、振り戻しＹ）を決定する。【００９０】  ユーザターミナル１１５は、差分量が小さくなる振り戻し条件（振り戻しＸ、振り戻しＹ）順次選択することで、差分量が許容範囲である振り戻し条件（振り戻しＸ、振り戻しＹ）が決定できる。ユーザターミナル１１５は、今回の振り戻し条件決定のため、必要に応じて、異なる振り戻し条件での測定を実行する。【００９１】  なお、二次ビーム振り戻し機構１１０の条件設定に使用する試料は設定用サンプル４０１のような二次元的な繰り返しパターンではなく、単一のユニットセル（例えばユニットセル４０８のみ）でもよい。【００９２】  この場合、システム制御部１１４は、イメージシフト量に応じて試料搬送ステージ１２３により、ユニットセル４０８を一次ビーム１０２の照射位置１２２Ｂに移動し、当該ユニットセルを観察する。イメージシフト量と試料搬送ステージ１２３の移動量との間の関係は、予め設定されている。試料搬送ステージ１２３により、ユニットセル４０８を移動することで、特殊な調整用サンプルを用意することが不要となる。【００９３】  次に、本実施例の構成で取得したＳＥＭ画像を元に半導体デバイスの寸法を計測する手順に関して、図７に示すフローチャートを用いて説明する。オペレータは、ユーザターミナル１１５を通じて計測のための画像（図示せず）を開き、本フローを開始する（Ｓ７０１）。【００９４】  オペレータは、ユーザターミナル１１５において、計測したい試料内のチップの配置、計測したいデバイスのチップ内の座標、およそ寸法、材料、チ���プの数など、計測に必要な条件を全て示したレシピを設定し、登録する（Ｓ７０２）。ユーザターミナル１１５から送信された当該レシピに応じて、システム制御部１１４は、試料搬送ステージ１２３で試料を搬入し、計測を開始する（Ｓ７０３）。【００９５】  システム制御部１１４は、イメージシフト偏向器１０４を制御することによってレシピに対応した座標に一次ビーム１０２を照射するイメージシフトを行う（Ｓ７０４）。システム制御部１１４は、イメージシフトに連動して、図６の二次ビーム振り戻し設定画像において事前に保存した条件で、二次ビームの振り戻しを行う（Ｓ７０５）。【００９６】  上述のように、イメージシフト量と二次ビームの振り戻し量との間の関係は予め設定されている。二次ビームの振り戻し量は、二次ビーム振り戻し機構１１０へ与える信号（電流や電圧）に対応づけられている。システム制御部１１４は、図６を参照して説明した設定処理において測定された値と規定関数（例えば線形補完）を使用して、任意イメージシフト量に対応する振り戻し量を決定する。【００９７】  システム制御部１１４は、ＳＥＭ画像を取得した後（Ｓ７０６）、半導体デバイスの寸法を測長し（Ｓ７０７）、測長量を保存する（Ｓ７０８）。システム制御部１１４は、レシピ内に示された全ての点を計測したかどうかを判定し（Ｓ７０９）、全ての点の計測を終了するまでステップＳ７０４〜Ｓ７０８を繰り返し実行する（Ｓ７０９：ＮＯ）。システム制御部１１４は、全ての点を計測した後（Ｓ７０９：ＹＥＳ）、計測を完了する（Ｓ７１０）。【００９８】  以上のように、本実施例により、磁場セクタを搭載した電子ビーム観察装置において、イメージシフトに依存しない二次電子の情報弁別を実現できる。
【実施例２】
【００９９】  実施例１は、磁場セクタ１０３は一次ビーム１０２と二次ビーム１０９の両方を偏向することによって、一次ビーム１０２と二次ビーム１０９を分離した。この場合、試料１０７に垂直に一次ビーム１０２を照射するには、一次ビーム１０２に対して磁場セクタ１０３より上流の光学系を、磁場セクタ１０３より下流の光学系に対して、斜めに配置する必要がある。【０１００】  斜めに配置された磁場セクタ１０３より上流の光学系は、一次ビーム１０２の分解能を低下させる振動の要因となる。そのため、磁場セクタ１０３より上流の光学系と磁場セクタ１０３より下流の光学系とが、一直線に並ぶことが望ましい。そこで、本実施例は、二次ビーム１０９のみ大角偏向する磁場セクタを用いて、イメージシフトに依存しない二次電子情報弁別が可能な、電子ビーム観察装置を説明する。【０１０１】  図８は本実施例に係る電子ビーム観察装置の概略構成を示す図である。装置構成は、磁場セクタ８０１以外は実施例１の装置構成と同様であり、また二次ビーム振り戻し機構１１０の振り戻し条件設定や制御を実施する手順に関しても実施例１と同様である。以下においては、実施例１との差異である磁場セクタ８０１内での一次ビーム１０２と二次ビーム１０９の軌道に関して、主に説明する。【０１０２】  まず一次ビーム１０２の軌道について説明する。一次ビーム１０２は、出入口８０２Ａから磁場セクタ８０１に入射する。磁場セクタ８０１には区域８０３が形成されている。区域８０３において生成される磁場は、磁場セクタ８０１内における区域８０３の周囲の磁場とは逆向きである。そのため、磁場セクタ８０１とその中の区域８０３が一次ビーム１０２に作用する偏向は逆向きである。【０１０３】  一次ビーム１０２は磁場セクタ８０１による偏向とその中の区域８０３による偏向作用を受け出入口８０２Ｂから磁場セクタ８０１を出射する。磁場セクタ内の区域８０３の磁場強度を制御することにより磁場セクタ８０１に入射前と出射後に試料１０７に向かう一次ビーム１０２（の軌道）は直線上に位置する。【０１０４】  次に磁場セクタ８０１内の二次ビーム１０９について説明する。二次ビーム１０９は出入口８０２Ｂから磁場セクタ８０１に入射する。二次ビーム１０９は磁場セクタ８０１により一次ビーム１０２から分離された後に二次ビーム振り戻し機構１１０を通り、９０度偏向されて出入口８０２Ｃから磁場セクタ８０１を出射する。【０１０５】  なお、本実施例では二次ビーム１０９は磁場セクタ８０１内で９０度偏向する構成としたが、二次ビーム１０９に対する偏向角度は５度から１７０度の間の任意角度でよい。以上のように、本実施例により、一次ビームに対して磁場セクタより上流と下流の光学系が直線上に配置された電子ビーム観察装置において、イメージシフトに依存しない二次電子の情報弁別を実現できる。本実施例の一部構成、例えば、二次ビーム振り戻し機構１１０を制御情報の設定（条件設定）は、磁場セクタを含まない荷電粒子線応用装置に適用できる。 
【実施例３】
【０１０６】  実施例１及び２は、磁場セクタによって一次ビーム１０２と二次ビーム１０９を分離することを主眼として説明した。磁場セクタを用いる電子ビーム観察装置の一つに、光学素子が一次ビーム１０２に及ぼす収差を磁場セクタとミラーを用いて補正し、ＳＥＭ画像を高分解能化するミラー収差補正器が知られている。【０１０７】  本実施例は、イメージシフトに依存しない二次電子情報弁別が可能な磁場セクタをミラー収差補正器に適用することによって、高分解能かつ高精度な二次電子情報弁別が可能な電子ビーム観察装置を実現する。【０１０８】  図９は、本実施例に係る電子ビーム観察装置の概略構成を示す図である。装置構成は、磁場セクタ９０１とミラー９０３以外は実施例１の装置構成と同様であり、また二次ビーム振り戻し機構１１０の振り戻し条件設定や制御を実施する手順に関しても実施例１と同様である。【０１０９】  以下において、実施例１との差異である磁場セクタ９０１の出入口９０２Ａから出入口９０２Ｃまでの一次ビーム１０２の軌道及び軌道上に配置された光学素子と、磁場セクタ９０１内の二次ビーム１０９の軌道に関して主に説明する。【０１１０】  一次ビーム１０２は、磁場セクタ９０１に出入口９０２Ａから入射し、９０度偏向された後出入口９０２Ｂから出射する。その後一次ビーム１０２は、ミラー９０３に反射されることによって球面収差と色収差が補正された後、同じ軌道を逆向きに通過し、出入口９０２Ｂから磁場セクタ９０１に再び入射する。一次ビーム１０２は、磁場セクタ９０１を再度通ることで再び９０度偏向され、出入口９０２Ｃから磁場セクタ９０１を出射する。【０１１１】  ミラー９０３による収差補正の方法を説明する。図１０は、ミラー９０３の詳細を示す。ミラー９０３は、４枚の電極１００２、１００３、１００４、１００５から構成されている。電極１００２は接地されており、それ以外の電極には電圧を印加するための電圧源１００６、電圧源１００７、電圧源１００８が接続されている。【０１１２】  電子ビーム１００１は、ミラー９０３に照射した後、この４枚の電極により発生した電界によって垂直に反射される。電子ビーム１００１は、電圧源１００８により電極１００５に印加する電圧の絶対値が加速電圧以上の負電位であるときに反射される。例えば、加速電圧が３ｋＶの場合、電圧源１００８は電極１００５に−３．２ｋＶを印加する。電極１００２は接地され、残り三枚の電極に印加する電圧により球面収差と色収差が補正される。【０１１３】  なお、一次ビーム１０２を加速するためにカラムが接地されておらず電圧を印加する場合には、電極１００２は接地せずに同様の電圧を印加する。以上が出入口９０２Ａから出入口９０２Ｃまでの一次ビーム１０２の軌道及び軌道上に配置された光学素子の説明である。【０１１４】  次に磁場セクタ９０１内の二次ビーム１０９について説明する。二次ビーム１０９は、出入口９０２Ｃから磁場セクタ９０１に入射する。二次ビーム１０９は、磁場セクタ９０１により一次ビーム１０２から分離された後に、二次ビーム振り戻し機構１１０を通り、９０度偏向されて出入口９０２Ｄから磁場セクタ９０１を出射する。【０１１５】  なお、本実施例は、一次ビー���１０２及び二次ビーム１０９それぞれを、磁場セクタ９０１内で９０度偏向するが、磁場セクタ９０１の設計に応じて、それぞれの偏向角度は５度から１７０度の間の任意の角度に設定できる。以上により、イメージシフトに依存しない二次電子の情報弁別を行う電子ビーム観察装置において、ミラー収差補正を実現することができる。【０１１６】  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、必ずしも説明したすべ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が可能であり、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。【０１１７】  また、上記の各構成・機能・処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード等の記録媒体に置くことができる。【０１１８】  また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆どすべての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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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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【国際調査報告】
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