(57)【要約】  検出信号からノイズが除去され、かつ、生成された電子ビームが検査に有効に活用される試料検査装置、および、試料検査方法を提供することを課題とする。  試料検査装置は、周波数変調光を射出する光源と、周波数変調光の受光に応じて、電子ビームを放出するフォトカソードと、電子ビームが照射された試料から放出される電子を検出し、検出信号を生成する検出器と、検出信号の中から、周波数変調光の変調周波数に対応する周波数の信号を抽出する信号抽出器とを具備する。
2019131410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変調光を射出する光源と、
前記周波数変調光の受光に応じて、電子ビームを放出するフォトカソードと、
前記電子ビームが照射された試料から放出される電子を検出し、検出信号を生成する検出器と、
前記検出信号の中から、前記周波数変調光の変調周波数に対応する周波数の信号を抽出する信号抽出器と
を具備する
試料検査装置。
【請求項２】
前記信号抽出器は、ロックインアンプを含み、
前記ロックインアンプは、前記検出信号および参照信号を受信し、
前記ロックインアンプは、前記検出信号の中から、前記参照信号の周波数に対応する周波数の信号を抽出する
請求項１に記載の試料検査装置。
【請求項３】
制御パラメータ値に応じて前記光源の動作を制御する光源制御装置と、
前記試料の種類と、前記制御パラメータ値とが関連付けられた第１関連データを記憶する記憶装置と
を更に具備し、
前記制御パラメータ値は、前記周波数変調光の振幅制御パラメータ値またはパルス振幅制御パラメータ値、前記周波数変調光の２つの最大振幅間の時間間隔を規定する制御パラメータ値またはパルス幅制御パラメータ値、前記周波数変調光の単位波形を規定するパラメータ値または単位パルス波形を規定するパラメータ値、および、パルス間隔制御パラメータ値のうちの少なくとも１つを含む
請求項１または２に記載の試料検査装置。
【請求項４】
前記光源の動作を制御する光源制御装置を更に具備し、
前記光源制御装置は、前記光源から射出される前記周波数変調光の単位時間当たりの光量を変動させる第１制御モードと、前記光源から射出される前記周波数変調光の単位時間当たりの光量を一定に維持する第２制御モードとを選択的に実行可能である
請求項１または２に記載の試料検査装置。
【請求項５】
周波数変調光をフォトカソードに照射する光照射工程と、
前記フォトカソードから放出された電子ビームを試料に照射する電子ビーム照射工程と、
前記試料から放出された電子を、検出器によって検出する検出工程と、
前記検出器によって生成された検出信号の中から、前記周波数変調光の変調周波数に対応する周波数の信号を抽出する信号抽出工程と
を具備する試料検査方法。
【請求項６】
前記試料の種類に応じて、前記周波数変調光の振幅または前記周波数変調光のパルス振幅、前記周波数変調光の２つの最大振幅間の時間間隔または前記周波数変調光のパルス幅、前記周波数変調光の単位波形、および、前記周波数変調光のパルス間隔のうちの少なくとも一つを変更する工程を更に含む
請求項５に記載の試料検査方法。
【請求項７】
前記光照射工程と、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記信号抽出工程とを含む試料検査工程と、
前記試料検査工程の前に実行される耐久検査工程と
を具備し、
前記耐久検査工程は、前記電子ビームに対する前記試料の耐久性を検査すること、または、前記電子ビームに対する前記試料と同種の試料の耐久性を検査することを含み、
前記耐久検査工程の検査結果に応じて、前記試料検査工程において使用される光源の制御パラメータ値が決定される
請求項５に記載の試料検査方法。
【請求項８】
前記光照射工程と、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記信号抽出工程とを含む試料検査工程と、
前記試料検査工程の前に実行される耐久検査工程と
を具備し、
前記耐久検査工程は、前記電子ビームに対する前記試料の耐久性を検査すること、または、前記電子ビームに対する前記試料と同種の試料の耐久性を検査することを含み、
前記耐久検査工程の検査結果に応じて、前記試料検査工程において使用される光源の制御パラメータ値が決定される
請求項６に記載の試料検査方法。
【請求項９】
前記試料の第１層を検査する第１層検査工程と、
前記第１層の上方に第２層が積層された後に、前記試料の前記第２層を検査する第２層検査工程と
を具備し、
前記第１層検査工程および前記第２層検査工程の各々は、前記光照射工程と、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記信号抽出工程とを含み、
前記第２層検査工程では、前記電子ビームが前記第１層に達しないように、前記電子ビームが前記第２層に照射される
請求項５乃至８のいずれか一項に記載の試料検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料検査装置、および、試料検査方法に関し、特に、フォトカソードから放出される電子ビームを用いて試料を検査する試料検査装置、および、試料検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光、または、電子線（電子ビーム）を用いて試料の検査を行う試料検査装置が知られている。【０００３】
関連する技術として、特許文献１には、電子顕微鏡吸収電流像観察装置が開示されている。特許文献１に記載の観察装置は、電子線を所定の周波数により変調する手段と、該変調された電子線を試料に照射する手段と、前記照射された電子線により試料に励起された電流の変調周波数成分を測定する手段とを備える。【０００４】
特許文献１に記載の電子顕微鏡吸収電流像観察装置では、ブランキング電極にパルス状の電圧を印加している。電子線の一部は、パルス状の電圧を受けて曲げられる。曲げられた電子線は、ブランキングスリットを通過することができない。その結果、ブランキングスリットを通過する電子線は、パルス電子線となる。【０００５】
特許文献１に記載の電子顕微鏡吸収電流像観察装置を用いた場合、試料によって吸収される吸収電流信号は、電子線のブランキング周波数を中心とした信号となる。そして、特許文献１に記載の電子顕微鏡吸収電流像観察装置では、ブランキング周波数に合わせたバンドパスフィルタを用いることで、ノイズの低減を図っている。【０００６】
また、特許文献２には、半導体デバイス検査装置が開示されている。特許文献２に記載の半導体デバイス検査装置は、光を出射するレーザ光源と、当該光の半導体デバイスでの反射光を検出し、検出信号を出力する光センサと、検出信号に対して測定周波数帯域及び参照周波数帯域を設定する周波数帯域設定部と、測定周波数帯域及び参照周波数帯域における検出信号から測定信号及び参照信号を生成するスペクトラムアナライザと、測定信号と参照信号との差分を算出することで、解析信号を取得する信号取得部と、を備える。また、特許文献２に記載の半導体デバイス検査装置では、ロックイン法（信号のパルス列に対して同期した周波数を取得することによるＳ／Ｎ向上手法）が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−７１７７５号公報
【特許文献２】特開２０１４−９２５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の電子顕微鏡吸収電流像観察装置では、ブランキング電極を用いて、電子線の一部を積極的に排除することにより、パルス電子線を形成している。このため、試料の検査に寄与しない無駄な電子線が生じ、かつ、当該無駄な電子線を生み出すための付加的な装置（ブランキング電極およびブランキングスリット等）が必要となる。【０００９】
特許文献２に記載の半導体デバイス検査装置は、半導体デバイスに光を照射して半導体デバイスを検査する装置である。光を用いて試料を検査する場合、電子線を用いて試料を検査する場合と比較して、検査スポット径（光のスポット径）が大きくなる。このため、微細構造の検査を十分に行うことができない。【００１０】
そこで、本発明の目的は、検出信号からノイズが除去され、かつ、生成された電子ビームが検査に有効に活用される試料検査装置、および、試料検査方法を提供することにある。本発明のその他の任意付加的な効果は、発明を実施するための形態において明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、以下に示す、試料検査装置、および、試料検査方法に関する。【００１２】
（１）周波数変調光を射出する光源と、
前記周波数変調光の受光に応じて、電子ビームを放出するフォトカソードと、
前記電子ビームが照射された試料から放出される電子を検出し、検出信号を生成する検出器と、
前記検出信号の中から、前記周波数変調光の変調周波数に対応する周波数の信号を抽出する信号抽出器と
を具備する
試料検査装置。
（２）前記信号抽出器は、ロックインアンプを含み、
前記ロックインアンプは、前記検出信号および参照信号を受信し、
前記ロックインアンプは、前記検出信号の中から、前記参照信号の周波数に対応する周波数の信号を抽出する
上記（１）に記載の試料検査装置。
（３）制御パラメータ値に応じて前記光源の動作を制御する光源制御装置と、
前記試料の種類と、前記制御パラメータ値とが関連付けられた第１関連データを記憶する記憶装置と
を更に具備し、
前記制御パラメータ値は、前記周波数変調光の振幅制御パラメータ値またはパルス振幅制御パラメータ値、前記周波数変調光の２つの最大振幅間の時間間隔を規定する制御パラメータ値またはパルス幅制御パラメータ値、前記周波数変調光の単位波形を規定するパラメータ値または単位パルス波形を規定するパラメータ値、および、パルス間隔制御パラメータ値のうちの少なくとも１つを含む
上記（１）または（２）に記載の試料検査装置。
（４）前記光源の動作を制御する光源制御装置を更に具備し、
前記光源制御装置は、前記光源から射出される前記周波数変調光の単位時間当たりの光量を変動させる第１制御モードと、前記光源から射出される前記周波数変調光の単位時間当たりの光量を一定に維持する第２制御モードとを選択的に実行可能である
上記（１）または（２）に記載の試料検査装置。
（５）周波数変調光をフォトカソードに照射する光照射工程と、
前記フォトカソードから放出された電子ビームを試料に照射する電子ビーム照射工程と、
前記試料から放出された電子を、検出器によって検出する検出工程と、
前記検出器によって生成された検出信号の中から、前記周波数変調光の変調周波数に対応する周波数の信号を抽出する信号抽出工程と
を具備する試料検査方法。
（６）前記試料の種類に応じて、前記周波数変調光の振幅または前記周波数変調光のパルス振幅、前記周波数変調光の２つの最大振幅間の時間間隔または前記周波数変調光のパルス幅、前記周波数変調光の単位波形、および、前記周波数変調光のパルス間隔のうちの少なくとも一つを変更する工程を更に含む
上記（５）に記載の試料検査方法。
（７）前記光照射工程と、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記信号抽出工程とを含む試料検査工程と、
前記試料検査工程の前に実行される耐久検査工程と
を具備し、
前記耐久検査工程は、前記電子ビームに対する前記試料の耐久性を検査すること、または、前記電子ビームに対する前記試料と同種の試料の耐久性を検査することを含み、
前記耐久検査工程の検査結果に応じて、前記試料検査工程において使用される光源の制御パラメータ値が決定される
上記（５）に記載の試料検査方法。
（８）前記光照射工程と、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記信号抽出工程とを含む試料検査工程と、
前記試料検査工程の前に実行される耐久検査工程と
を具備し、
前記耐久検査工程は、前記電子ビームに対する前記試料の耐久性を検査すること、または、前記電子ビームに対する前記試料と同種の試料の耐久性を検査することを含み、
前記耐久検査工程の検査結果に応じて、前記試料検査工程において使用される光源の制御パラメータ値が決定される
上記（６）に記載の試料検査方法。
（９）前記試料の第１層を検査する第１層検査工程と、
前記第１層の上方に第２層が積層された後に、前記試料の前記第２層を検査する第２層検査工程と
を具備し、
前記第１層検査工程および前記第２層検査工程の各々は、前記光照射工程と、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記信号抽出工程とを含み、
前記第２層検査工程では、前記電子ビームが前記第１層に達しないように、前記電子ビームが前記第２層に照射される
上記（５）乃至（８）のいずれか一つに記載の試料検査方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、検出信号からノイズが除去され、かつ、生成された電子ビームが検査に有効に活用される試料検査装置、および、試料検査方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第１の実施形態における試料検査装置を模式的に示す図である。
【図２】図２は、検出信号の中から、参照信号の周波数に対応する周波数の信号が抽出される様子を模式的に示す図である。
【図３】図３は、第２の実施形態における試料検査装置の一例を模式的に示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、パルス振幅、パルス幅、パルス間隔について説明するための図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、周波数変調光の振幅、周波数変調光の２つの最大振幅間の時間間隔について説明するための図である。
【図５】図５は、試料の種類と、複数の制御パラメータ値とが関連付けられて記憶されている様子を模式的に示す図である。
【図６】図６は、光源制御装置が、パルス光源から射出されるパルス光の単位時間当たりの光量を変動させる第１制御モードと、パルス光源から射出されるパルス光の単位時間当たりの光量を一定に維持する第２制御モードとを選択的に実行可能な様子を模式的に示す図である。
【図７】図７は、第２の実施形態における試料検査装置の一例を模式的に示す図である。
【図８】図８は、実施形態における試料検査方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、積層体である試料の検査方法を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、実施形態における試料検査装置１、および、試料検査方法について詳しく説明する。なお、本明細書において、同種の機能を有する部材には、同一または類似の符号が付されている。そして、同一または類似の符号の付された部材について、繰り返しとなる説明が省略される場合がある。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１および図２を参照して、第１の実施形態における試料検査装置１Ａについて説明する。図１は、第１の実施形態における試料検査装置１Ａを模式的に示す図である。図２は、検出信号Ｓ１の中から、参照信号Ｓ２の周波数に対応する周波数の信号が抽出される様子を模式的に示す図である。
【００１７】
第１の実施形態における試料検査装置１Ａは、光源２と、フォトカソード３と、検出器７と、信号抽出器８とを具備する。
【００１８】
光源２は、周波数変調された周波数変調光を射出する光源である。以下において、光源２が、周波数変調光の一種であるパルス光を射出するパルス光源である例について説明される。代替的に、光源２は、パルス光以外の周波数変調光を射出する光源（例えば、強度がサイン波状に変化する周波数変調光を射出する光源）であってもよい。この場合、以下の説明において、パルス光は、周波数変調光に読み替えられる。なお、本明細書において、周波数変調光は、光の強度が周期的に変化する光を意味する。また、本明細書において、パルス光は、周波数変調光のうち、光の強度が実質的にゼロになる期間が周期的に存在する光を意味する。
【００１９】
図１に記載の例において、光源２は、パルス光Ｌを射出する光源である。高強度のパルス光を得る観点から、光源２は、パルス光Ｌを射出するレーザー光源であることが好ましい。光源２は、例えば、高出力（ワット級）、高周波数（数百ＭＨｚ）、短パルス（数百フェムト秒）のレーザーパルスを射出する光源である。代替的に、光源２は、比較的安価なレーザーダイオード、ＬＥＤ等であっても構わない。図１に記載の例では、光源２は、真空チャンバーＣＢ外に配置されている。代替的に、光源２を真空チャンバーＣＢ内に配置しても構わない。
【００２０】
光源２としては、任意の構成を採用可能である。光源２の第１例として、Ｑスイッチパルス発振を用いたパルス光源を用いることが可能である。この場合、例えば、光源２内に含まれる電気光学素子２１に電圧を印加することにより、電気光学素子のＱ値が変化する。その結果、電圧印加のタイミングに同期したパルス光が得られる。パルス光源２の第２例として、連続レーザーのビーム出力を機械的シャッター（いわゆる、光チョッパーを含む）でＯＮ／ＯＦＦする光源２を用いることが可能である。機械的シャッターに代えて、液晶シャッター、電気光学変調器、音響光学変調器を用いて、連続レーザービームから、パルス光を生成してもよい。光源２の第３例として、半導体レーザー光源を用いることが可能である。この場合、半導体素子に流す電流をＯＮ／ＯＦＦすることにより、パルス光が得られる。光源２の第４例として、モードロック法を利用したパルス光源を用いることが可能である。
【００２１】
図１に記載の例では、フォトカソード３は、真空チャンバーＣＢ内に配置されている。フォトカソード３（より具体的には、半導体フォトカソード）は、光源２が射出するパルス光Ｌの受光に応じて、電子ビームＢ（より具体的には、パルス状の電子ビーム）を放出する。より具体的には、フォトカソード３中の電子は、パルス光によって励起され、励起された電子が、フォトカソード３から放出される。放出された電子は、アノード４と（フォトカソード３を含む）カソードとによって生成される電界によって加速され、電子ビームを形成する。図１に記載の例では、パルス光が、フォトカソード３の正面側から照射されているが、代替的に、パルス光が、フォトカソード３の背面側から照射されるようにしてもよい。また、図１に記載の例では、フォトカソード３は、電子ビーム通過孔５ｈを備えたフォトカソード収納容器５内に配置されている。フォトカソード収納容器５内には、フォトカソード３をＥＡ表面処理（換言すれば、電子親和力の低下処理）するための処理材料５ｍが配置されていてもよい。
【００２２】
フォトカソード３を形成するためのフォトカソード材料は、特に制限は無く、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ＩＩ−ＶＩ族半導体材料が挙げられる。具体的には、ＡｌＮ、Ｃｅ２Ｔｅ、ＧａＮ、Ｋ２ＣｓＳｂ、ＡｌＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ等およびそれらの混晶等が挙げられる。その他の例としては金属が挙げられ、具体的には、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｎｂ、ＬａＢ６、ＳｅＢ６、Ａｇ等が挙げられる。前記半導体フォトカソード材料をＥＡ表面処理することでフォトカソード３を作製することができ、該フォトカソード３は、半導体のギャップエネルギーに応じた近紫外−赤外波長領域で電子励起光が選択可能となるのみでなく、電子ビームの用途に応じた電子ビーム源性能（量子収量、耐久性、単色性、時間応答性、スピン偏極度）が半導体の材料や構造の選択により可能となる。
【００２３】
フォトカソード３から放出された電子ビームＢは、試料Ｔに入射する。図１に記載の例では、試料Ｔは、試料台６によって支持されている。試料Ｔは、ウエハ、集積回路、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ、ＤＲＡＭ、または、これらの中間製品（半製品）、あるいは、任意の電子材料等である。試料Ｔは、電池材料、ＬＥＤ、ＬＤ、生体サンプル、有機物等、電子線照射によるダメージを受けやすい試料であってもよい。図１に記載の例では、試料Ｔおよび試料台６は、真空チャンバーＣＢ内に配置されている。
【００２４】
電子ビームＢが照射された試料Ｔからは、反射電子、二次電子、透過電子等の電子が放出される。反射電子は、電子ビームＢ中の電子のうち試料Ｔによって反射された電子である。また、二次電子は、電子ビームＢが試料Ｔに照射されることに起因して、試料Ｔの内部から放出される電子である。また、透過電子は、電子ビームＢ中の電子のうち試料Ｔを透過した電子である。
【００２５】
検出器７は、試料から放出される反射電子、二次電子、または、透過電子等の電子ｅを検出し、検出信号Ｓ１を生成する。検出器７は、例えば、シンチレータ、マイクロチャネルプレート等の任意の電子検出器を含む。図１に記載の例では、検出器７は、真空チャンバーＣＢ内に配置されている。検出器７のうちの電子検出部が真空チャンバーＣＢ内に配置され、検出器７のうちの電子検出部以外の任意の構成要素が真空チャンバー外に配置されてもよい。
【００２６】
信号抽出器８は、検出器７によって生成される検出信号Ｓ１の中から、パルス光Ｌ（光源２から射出されるパルス光）のパルス周波数に対応する周波数の信号を抽出する。例えば、信号抽出器８は、検出器７から検出信号Ｓ１を受信するとともに、光源２からパルス光のパルス波形に対応する信号（参照信号Ｓ２）を受信する。そして、信号抽出器８は、検出器７から受信した検出信号Ｓ１のうち、上述の参照信号Ｓ２の周波数に対応する周波数の信号を抽出する。なお、光源２から射出される光がパルス光以外の光である場合には、上記「パルス周波数」は、「変調周波数」（換言すれば、周波数変調光の強度変化の周波数）に読み替えられる。パルス周波数も変調周波数の一種である。
【００２７】
信号抽出器８としては、例えば、公知のロックインアンプ（ｌｏｃｋ−ｉｎ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を使用することができる。ロックインアンプは、検出信号Ｓ１および参照信号Ｓ２を受信し、検出信号Ｓ１から、参照信号Ｓ２の周波数に対応する周波数の信号を抽出する。代替的に、信号抽出器８として、検出器７によって生成される検出信号の中から、参照信号の周波数に対応する周波数の信号を抽出する任意の電子回路（例えば、周波数フィルタ）が用いられてもよい。更に代替的に、信号抽出器８としてコンピュータが用いられてもよい。この場合、コンピュータは、ノイズを含む信号から特定の周波数成分を抽出する任意のコンピュータプログラムを用いて、検出信号の中から、参照信号の周波数に対応する周波数の信号を抽出する。例えば、コンピュータには、検出器７によって生成される検出信号に対応する信号データ、および、参照信号の周波数に対応する周波数データが入力され、コンピュータは、上述のコンピュータプログラムを用いて、上述の信号データを、参照信号の周波数に対応する周波数成分が強調されたデータに変換して出力する。
【００２８】
光源２を作動させる制御信号（例えば、光源の電気光学素子２１に入力される電圧信号、光源の機械的シャッターを駆動させる駆動信号、半導体レーザーに入力されるＯＮ／ＯＦＦ信号等）は、パルス光のパルス周波数と同一の周波数を有する。このため、信号抽出器８に入力される参照信号として、光源２を作動させる制御信号を用いることが可能である。なお、パッシブＱスイッチを用いたレーザー光源、モードロック法を用いたレーザー光源等を光源２として用いる場合、周波数変調のための制御信号を光源２に送る必要がない。この場合、光源２から射出されたパルス光の一部をフォトダイオードで受光し、当該受光によって生成される電気信号を、信号抽出器８に入力する参照信号として用いてもよい。
【００２９】
図２に例示されるように、検出器７から信号抽出器８に送信される検出信号Ｓ１には、様々なノイズが含まれる。これに対し、検出信号Ｓ１のうち、パルス光Ｌのパルス周波数に対応する周波数の信号は、試料Ｔがパルス状の電子ビームＢを受けることに起因して生成された信号である可能性が高い。換言すれば、検出信号Ｓ１のうち、パルス光Ｌのパルス周波数に対応する周波数の信号は、パルス状の電子ビームが照射された領域（試料Ｔ中の領域）の状態（構造、形状、材質等）を示す信号であり、ノイズが除去された信号であると言える。
【００３０】
第１の実施形態では、フォトカソード３と試料Ｔとの間に、ブランキング電極およびブランキングスリットを配置する必要がない。このため、フォトカソード３から放出される電子ビームが検査に有効的に活用される。これに対し、ブランキングスリットを用いる場合には、当該ブランキングスリットを通過する前後で、電子の量が大幅に減少するというデメリットもある。さらに、高速で、ブランキング電極を制御することに伴い、電子ビームの照射位置に位置ずれが生じるとの問題もある。
【００３１】
上記効果に加え、第１の実施形態における試料検査装置１Ａは、以下の３つの効果を相乗的に奏する。
【００３２】
第１の効果は、試料Ｔに電子ビームＢを照射して試料を検査することにより、試料に光を照射して試料を検査する場合と比較して、検査スポットの径をより小さくできることである。換言すれば、試料Ｔに電子ビームを照射して試料を検査することにより、より微細な領域の状態（構造、形状、材質等）を検査することが可能となる。
【００３３】
第２の効果は、電子ビーム源として、フォトカソード３を用いることにより、強度の大きな電子ビームＢを生成できることである。例えば、電子ビームを用いて、試料Ｔを走査することを想定する。第１の実施形態では、強度の大きな電子ビームを生成することができるため、走査速度を上げた場合でも、試料Ｔの微小欠陥等を検出することができる。微細な領域を検査するために電子ビームのスポット径を小さくする場合、当該電子ビームを用いて試料Ｔを走査する時間が長くなる。電子ビーム源としてフォトカソード３を用いる場合、その他の電子ビーム源を用いる場合と比較して、電子ビームの強度が数倍以上（例えば、１０倍以上）となる。このため、電子ビームのスポット径が小さいにも関わらず、より短時間での試料検査が可能となる。なお、半導体フォトカソードは、金属フォトカソードと比較して量子効率が高いため、半導体レーザー（または、ＬＥＤ）のように、ピークパワーが比較的低い光でも十分に励起される。よって、フォトカソード３として、半導体フォトカソードを用いる場合には、フォトカソード３に照射する周波数変調光の単位波形の選択の自由度が高くなる。例えば、周波数変調光としてサイン波形の周波数変調光を利用する場合には、矩形波形のパルス光を用いる場合と比較して、信号抽出器８（例えば、ロックインアンプ）におけるノイズ除去特性が向上する。また、半導体レーザー（または、ＬＥＤ）を光源２として用いる場合には、周波数変調光の変調周波数を自由に選択することができる。このため、光源２から射出される周波数変調光の変調周波数として、既知のノイズ周波数と異なる周波数を採用することにより、信号抽出器８（例えば、ロックインアンプ）におけるノイズ除去特性を更に向上させることができる。なお、光源２として、モードロックレーザー、パッシブＱスイッチレーザーを用いた場合、周波数変調光の変調周波数を自由に選択することは困難である。
【００３４】
第３の効果は、検出器７によって生成される検出信号の中から、パルス光Ｌのパルス周波数に対応する周波数の信号を抽出することにより、検出信号に含まれるノイズ成分を効果的に除去できることである。検出信号を試料の検査結果としてそのまま用いる場合、検出信号のＳ／Ｎ比を向上させるために、各検査スポットにおける検査時間（電子ビームの照射時間）を長くせざるを得ない。第１の実施形態は、検出信号Ｓ１の中から、パルス光のパルス周波数に対応する周波数の信号を抽出する信号抽出器８を備える。このため、試料の状態（構造、形状、材質等）を示す信号が、ノイズと比較して微弱である場合であっても、ノイズの中から当該試料の状態を示す信号を効果的に抽出することができる。よって、検出信号のＳ／Ｎ比を向上させるために、各検査スポットにおける検査時間を長くする必要がなく、電子ビームの走査速度を速くすることができる。
【００３５】
第１の実施形態では、電子ビームのスポット径が小さいことに起因する問題点を、フォトカソード３を用いることによる電子ビームの強度の向上と、信号抽出器８を用いることによるノイズの低減との相乗効果により解決し、試料検査の高速化を図ることができる点で画期的である。
【００３６】
電子ビームＢによる損傷を受けやすい試料を検査する場合には、電子ビームＢの加速電圧（アノード４と（フォトカソード３を含む）カソードとの間に印加される電圧）を抑制する必要がある。この場合、試料Ｔから放出される二次電子の発生効率の低下等に起因して、Ｓ／Ｎ比が低下する。しかし、第１の実施形態では、Ｓ／Ｎ比が低い検出信号の中から、パルス光の周波数に対応する周波数の信号を抽出することにより、Ｓ／Ｎ比の低下の問題を克服することができる。すなわち、第１の実施形態における試料検査装置１Ａを用いると、従来、電子ビームＢによる検査が困難であった試料、すなわち、電子ビームによって損傷を受けやすい試料についても高精度に検査することが可能となる。
【００３７】
なお、電子ビームＢの走査速度を速くする観点から、光源２から射出されるパルス光Ｌのパルス周波数は、例えば、５０ＭＨｚ以上、１００ＭＨｚ以上、あるいは、１５０ＭＨｚ以上であることが好ましい。パルス周波数を、高周波とすることにより、短時間に多数のパルス状の電子ビームが試料に照射されることとなる。その結果、信号抽出器８は、短時間に取得された検出信号Ｓ１から、参照信号Ｓ２の周波数に対応した周波数の信号を抽出することが可能となる。変調周波数の場合も、５０ＭＨｚ以上、１００ＭＨｚ以上、あるいは、１５０ＭＨｚ以上であることが好ましい。
【００３８】
第１の実施形態における試料検査装置１Ａは、試料中の欠陥を検出する装置であってもよいし、試料の微細構造を可視化する顕微鏡であってもよい。
【００３９】
（第２の実施形態）
図３乃至図７を参照して、第２の実施形態における試料検査装置１Ｂについて説明する。図３は、第２の実施形態における試料検査装置１Ｂの一例を模式的に示す図である。図４Ａは、パルス振幅ＰＡ、パルス幅ＰＷ、パルス間隔ＰＩについて説明するための図である。図４Ｂは、周波数変調光の振幅ＺＡ、周波数変調光の２つの最大振幅間の時間間隔ＺＷについて説明するための図である。図５は、試料の種類と、複数の制御パラメータ値とが関連付けられて記憶されている様子を模式的に示す図である。図６は、光源制御装置９が、光源２から射出されるパルス光Ｌの単位時間当たりの光量を変動させる第１制御モードと、光源２から射出されるパルス光の単位時間当たりの光量を一定に維持する第２制御モードとを選択的に実行可能な様子を模式的に示す図である。図７は、第２の実施形態における試料検査装置１Ｂの一例を模式的に示す図である。
【００４０】
第２の実施形態における試料検査装置１Ｂは、光源２と、フォトカソード３と、検出器７と、信号抽出器８とを備える。第２の実施形態における試料検査装置１Ｂは、真空チャンバーＣＢ、アノード４、フォトカソード収納容器５、試料台６のうちの少なくとも１つを備えていてもよい。第２の実施形態における光源２、フォトカソード３、アノード４、フォトカソード収納容器５、試料台６、検出器７、信号抽出器８、真空チャンバーＣＢは、第１の実施形態における光源２、フォトカソード３、アノード４、フォトカソード収納容器５、試料台６、検出器７、信号抽出器８、真空チャンバーＣＢと同様であるため、これらの構成についての繰り返しとなる説明は省略する。
【００４１】
図３に記載の例では、試料検査装置１Ｂは、光源２の動作を制御する光源制御装置９を備える。
【００４２】
光源制御装置９は、制御パラメータ値に応じて、光源２を制御する。制御パラメータ値は、パルス振幅制御パラメータ値、パルス幅制御パラメータ値、単位パルス波形を規定するパラメータ値（例えば、矩形波、サイン波、のこぎり波、ガウシアン波形等を規定するパラメータ値）、および、パルス間隔制御パラメータ値のうちの少なくとも１つを含む。制御パラメータ値は、パルス振幅制御パラメータ値、パルス幅制御パラメータ値、パルス波形を規定するパラメータ値、および、パルス間隔制御パラメータ値のうちの少なくとも２つ、３つ、または全てを含んでいてもよい。図４Ａに示されるように、パルス振幅ＰＡ（Ｐｕｌｓｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）は、パルス光の強度の最大値を意味し、パルス幅ＰＷ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ）は、パルスのＯＮ時間（換言すれば、パルス光の光輝状態の継続時間）を意味し、パルス間隔ＰＩ（Ｐｕｌｓｅ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）は、パルスのＯＦＦ時間（換言すれば、パルス光の非光輝状態の継続時間）を意味する。
【００４３】
なお、光源２から射出される光がパルス光以外の周波数変調光である場合には、上述の「パルス振幅制御パラメータ値」、「パルス幅制御パラメータ値」、「単位パルス波形を規定するパラメータ値」は、それぞれ、「周波数変調光の振幅制御パラメータ値」、「周波数変調光の２つの最大振幅間の時間間隔を規定する制御パラメータ値」、「周波数変調光の単位波形を規定するパラメータ値」に読み替えられる。なお、図４Ｂには、「周波数変調光の振幅（ＺＡ）」、「周波数変調光の２つの最大振幅間の時間間隔（ＺＷ）」が例示されている。
【００４４】
光源制御装置９が、パルス振幅制御パラメータ値に応じて、光源２を制御することにより、光源２は、所望のパルス振幅を有するパルス光を射出する。また、光源制御装置９が、パルス幅制御パラメータ値に応じて、光源２を制御することにより、光源２は、所望のパルス幅を有するパルス光を射出する。また、光源制御装置９が、パルス間隔制御パラメータ値に応じて、光源２を制御することにより、光源２は、所望のパルス間隔を有するパルス光を射出する。
【００４５】
第２の実施形態において、試料検査装置１Ｂが、光源制御装置９を備える場合には、試料Ｔの種類に応じて、パルス光Ｌの波形（例えば、パルス振幅、パルス幅、パルス間隔、単位パルス波形、パルス周波数）等を調整することが可能である。
【００４６】
（パルス光の波形を調整する手順の第１例）
パルス光の波形を調整する手順の第１例について説明する。図３に記載の例では、試料検査装置１Ｂは、試料Ｔの種類と、制御パラメータ値とが関連付けられた第１関連データＤＡを記憶する記憶装置Ｍ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）を備える。図５に記載の例では、記憶装置Ｍは、第１試料Ｔ１と、複数の制御パラメータ値とを関連付けて記憶している。より具体的には、記憶装置Ｍは、第１試料Ｔ１と、パルス振幅制御パラメータ値ＶＡ１と、パルス幅制御パラメータ値ＶＷ１と、パルス間隔制御パラメータ値ＶＩ１とを関連付けて記憶している。また、図５に記載の例では、記憶装置Ｍは、第２試料Ｔ２と、複数の制御パラメータ値とを関連付けて記憶している。より具体的には、記憶装置Ｍは、第２試料Ｔ２と、パルス振幅制御パラメータ値ＶＡ２と、パルス幅制御パラメータ値ＶＷ２と、パルス間隔制御パラメータ値ＶＩ２とを関連付けて記憶している。
【００４７】
例えば、第１試料Ｔ１が、第２試料Ｔ２よりも電子ビームによる損傷を受けやすい材料である場合を想定する。この場合、記憶装置Ｍが記憶するパルス振幅制御パラメータ値ＶＡ１を、記憶装置Ｍが記憶するパルス振幅制御パラメータ値ＶＡ２よりも小さくすればよい。代替的に、あるいは、付加的に、記憶装置Ｍが記憶するパルス幅制御パラメータ値ＶＷ１を、記憶装置Ｍが記憶するパルス幅制御パラメータ値ＶＷ２よりも小さくすればよい。この場合、第１試料Ｔ１の検査時には、より弱いパルス光（および、より弱い電子ビーム）が使用され、第２試料Ｔ２の検査時には、より強いパルス光（および、より強い電子ビーム）が使用される。
【００４８】
例えば、第１試料Ｔ１が、第２試料Ｔ２よりも熱損傷を受けやすい材料である場合を想定する。この場合、記憶装置Ｍが記憶するパルス幅制御パラメータ値ＶＷ１を、記憶装置Ｍが記憶するパルス幅制御パラメータ値ＶＷ２よりも小さくすればよい。代替的に、あるいは、付加的に、記憶装置Ｍが記憶するパルス間隔制御パラメータ値ＶＩ１を、記憶装置Ｍが記憶するパルス間隔制御パラメータ値ＶＩ２よりも大きくすればよい。この場合、第１試料Ｔ１の検査時には、第２試料Ｔ２の検査時と比較して、試料に熱が蓄積されることが抑制される。
【００４９】
なお、試料Ｔの種類を手動で入力するために、試料検査装置１Ｂは、試料の種類の入力を受け付ける入力装置９１を備えることが好ましい。ユーザーが、入力装置９１を介して、試料の種類を入力すると、光源制御装置９は、記憶装置Ｍに記憶された第１関連付けデータに基づいて、入力された試料の種類に対応する制御パラメータ値を抽出する。そして、光源制御装置９は、当該制御パラメータ値を用いて、光源２の動作を制御する。
【００５０】
代替的に、試料Ｔの種類が自動的に特定されてもよい。この場合、試料検査装置１Ｂは、試料の種類を特定するカメラ等の試料認識装置を備える。光源制御装置９は、試料認識装置によって特定された試料の種類に関する情報と、記憶装置Ｍに記憶された第１関連付けデータに基づいて、特定された試料の種類に対応する制御パラメータ値を抽出する。そして、光源制御装置９は、当該制御パラメータ値を用いて、光源２の動作を制御する。
【００５１】
（パルス光の波形を調整する手順の第２例）
パルス光の波形を調整する手順の第２例について説明する。図６に記載の例では、光源制御装置９は、光源２から射出されるパルス光Ｌの単位時間当たりの光量を変動させる第１制御モードと、光源２から射出されるパルス光の単位時間当たりの光量を一定に維持する第２制御モードとを選択的に実行可能である。
【００５２】
第１制御モードでは、電子ビームＢに対する試料Ｔの耐久性を検査することができる。当該耐久検査において、試料Ｔとしては、例えば、サンプル試料が用いられる。
【００５３】
第１制御モードにおいて、パルス光の単位時間当たりの光量を徐々に増加させる場合を想定する。第１制御モードでは、電子ビームＢによって試料Ｔが損傷を受けるまで、パルス光の単位時間当たりの光量が増加される。試料Ｔの損傷の有無は、例えば、画像解析によって行われる。
【００５４】
判定の結果、パルス光の単位時間当たりの光量が、第１閾値Ｔｈ１以下の時には、試料Ｔが損傷せず、第２閾値Ｔｈ２より大きい時には、試料Ｔが損傷したとする。
【００５５】
上記の場合、試料検査装置１Ｂを用いて、実製品（例えば、実際に販売される製品）を検査するに際して、パルス光の単位時間当たりの光量は、上述の第１閾値Ｔｈ１以下となるように設定される。なお、第１閾値Ｔｈ１と第２閾値Ｔｈ２とは、同一の値でもよいが、試料Ｔの損傷の有無が明確でない範囲が存在する場合には、第１閾値Ｔｈ１と第２閾値Ｔｈ２とが互いに異なる値であってもよい。
【００５６】
第２制御モードでは、試料Ｔを損傷させることなく試料（例えば、実製品）の検査をすることができる。
【００５７】
第２制御モードにおいて、パルス光の単位時間当たりの光量は、一定に維持される。試料Ｔの損傷を抑制する観点から、第２制御モードにおいて、パルス光の単位時間当たりの光量は、上述の第１閾値Ｔｈ１以下となるように維持される。
【００５８】
なお、上述の例では、第１制御モードにおいて、パルス光の単位時間当たりの光量が徐々に増加される例について説明された。代替的に、第１制御モードにおいて、パルス光の単位時間当たりの光量が徐々に減少されてもよい。また、パルス光の単位時間当たりの光量を変動させるに際しては、パルス光のパルス振幅、パルス光のパルス幅、パルス光のパルス間隔のうちの少なくとも１つが変化される。
【００５９】
第２の実施形態において、パルス光の波形を調整することが可能である場合には、試料の特性に合わせて、より適切なパルス波形を選択することが可能となる。例えば、パルス光の強度（換言すれば、電子ビームの強度）として、試料が損傷されない範囲内で最大の強度を選択することにより、試料Ｔの検査速度を速くすることができる。
【００６０】
（アノード４とフォトカソード３との間に印加される電圧）
図３に記載の例において、試料検査装置１Ｂは、アノード４とフォトカソード３（より具体的には、フォトカソード３を含むカソード）との間に電圧を印加する電源４０と、アノード４とフォトカソード３との間に印加される電圧の大きさを制御する電圧制御装置４２とを備える。
【００６１】
アノード４とフォトカソード３との間に印加される電圧が大きい場合、電子ビームＢは、試料Ｔのより深い領域に達することができる。換言すれば、試料Ｔのより深い領域まで検査することができる。他方、アノード４とフォトカソード３との間に印加される電圧が小さい場合、試料の表層部分を重点的に検査することができる。
【００６２】
（試料を電子ビームＢによって走査するメカニズム）
図７を参照して、試料を電子ビームＢによって走査するメカニズムの例について説明する。
【００６３】
図７に示されるように、試料検査装置１Ｂは、試料台６を移動させる駆動装置６１を備えていてもよい。この場合、試料台６を移動させることにより、試料Ｔが電子ビームＢによって走査される。なお、駆動装置６１によって移動される試料台６の移動方向は、例えば、試料Ｔの検査表面に平行な方向である。
【００６４】
代替的に、あるいは、付加的に、試料検査装置１Ｂは、フォトカソード３を移動させる駆動装置３１を備えていてもよい。この場合、フォトカソード３を移動させることにより、試料Ｔが電子ビームＢによって走査される。なお、駆動装置３１によって移動されるフォトカソード３の移動方向は、例えば、試料Ｔの検査表面に平行な方向である。
【００６５】
代替的に、あるいは、付加的に、試料検査装置１Ｂは、フォトカソード３から放出される電子ビームを曲げる電子ビーム偏向装置３３を備えていてもよい。この場合、フォトカソード３から放出される電子ビームＢを偏向させることにより、試料Ｔが電子ビームＢによって走査される。電子ビーム偏向装置３３は、例えば、電子ビームＢの進行方向と交差する方向の電界を生成する偏向用電極を含む。
【００６６】
（検査結果の記録または表示）
図３に示されるように、試料検査装置１Ｂは、信号抽出器８によって抽出された信号を記録する記憶装置１１、および／または、信号抽出器８によって抽出された信号を視覚的に表示する表示装置１２を備えていてもよい。記憶装置１１は、試料Ｔ中における電子ビームＢの照射位置と、信号抽出器８によって抽出された信号とを関連付けて記録するようにしてもよい。この場合、照射位置と信号抽出器８によって抽出された信号の強度との関係を参照することにより、試料Ｔ中の欠陥位置を特定することができる。また、表示装置１２は、試料Ｔ中における電子ビームＢの照射位置と、信号抽出器８によって抽出された信号とを関連付けて表示してもよい。
【００６７】
（試料検査方法）
図８を参照して、実施形態における試料検査方法の一例について説明する。図８は、実施形態における試料検査方法の一例を示すフローチャートである。
【００６８】
実施形態における試料検査方法は、第１の実施形態における試料検査装置１Ａまたは第２の実施形態における試料検査装置１Ｂを用いて実行されてもよいし、その他の試料検査装置を用いて実行されてもよい。
【００６９】
第１ステップＳＴ１において、パルス光Ｌがフォトカソード３に照射される。換言すれば、第１ステップＳＴ１は、パルス光照射工程である。
【００７０】
第１ステップＳＴ１に先立ち、検査する試料Ｔの種類に応じて、パルス光Ｌのパルス周波数が変更されてもよい。例えば、試料Ｔが第１試料Ｔ１であるとき、パルス光のパルス周波数が第１周波数Ｆ１とされ、試料Ｔが第２試料Ｔ２であるとき、パルス光のパルス周波数が第１周波数とは異なる第２周波数Ｆ２とされてもよい。
【００７１】
また、第１ステップＳＴ１に先立ち、検査する試料Ｔの種類に応じて、光源２の動作を制御するための制御パラメータ値（例えば、パルス振幅制御パラメータ値、パルス幅制御パラメータ値、単位パルス波形を規定するパラメータ値、パルス間隔制御パラメータ値のうちの少なくとも１つの制御パラメータ値）が変更されてもよい。例えば、試料Ｔが第１試料Ｔ１であるとき、パルス振幅制御パラメータ値、パルス幅制御パラメータ値、パルス間隔制御パラメータ値が、それぞれ、値ＶＡ１、値ＶＷ１、値ＶＩ１とされ、試料Ｔが第２試料Ｔ２であるとき、パルス振幅制御パラメータ値、パルス幅制御パラメータ値、パルス間隔制御パラメータ値が、それぞれ、値ＶＡ２、値ＶＷ２、値ＶＩ２とされてもよい。
【００７２】
また、第１ステップＳＴ１に先立ち、検査する試料Ｔの種類に応じて、アノード４とフォトカソード３（より具体的には、フォトカソード３を含むカソード）との間に印加される電圧が変更されてもよい。例えば、試料Ｔが第１試料Ｔ１であるとき、アノード４とフォトカソード３との間に印加される電圧が電圧Ｖ１とされ、試料Ｔが第２試料Ｔ２であるとき、アノード４とフォトカソード３との間に印加される電圧が電圧Ｖ１とは異なる電圧Ｖ２とされてもよい。
【００７３】
第２ステップＳＴ２において、フォトカソード３から放出された電子ビームＢが試料Ｔに照射される。換言すれば、第２ステップＳＴ２は、電子ビーム照射工程である。
【００７４】
第２ステップＳＴ２におけるフォトカソード３からの電子ビームＢの放出は、パルス光がフォトカソード３に照射されることに起因して発生する現象である。このため、フォトカソード３に照射されるパルス光のパルス周波数が第１周波数Ｆ１であるとき、電子ビームＢは、電子の量の変動周波数が第１周波数Ｆ１であるパルス状の電子ビームとなる。
【００７５】
第３ステップＳＴ３において、試料Ｔから放出される反射電子、二次電子、または、透過電子が、検出器７によって検出される。換言すれば、第３ステップＳＴ３は、電子を検出する検出工程である。試料Ｔから放出される反射電子または二次電子を検出する場合には、検出器７は、試料Ｔに対して、フォトカソード３と同じ側に配置される。また、試料Ｔから放出される透過電子を検出する場合には、検出器７は、試料Ｔに対して、フォトカソード３と反対側に配置される。
【００７６】
第３ステップＳＴ３における試料Ｔからの電子（反射電子、二次電子、または、透過電子）の放出は、電子ビームＢが試料Ｔに照射されることに起因して発生する現象である。このため、試料Ｔに照射される電子ビームＢ中の電子の量の変動周波数が第１周波数Ｆ１であるとき、検出器７によって生成された検出信号のうち、第１周波数Ｆ１を有する信号ＳＡ（図２を参照）は、電子ビームＢの照射に起因して生成された信号（非ノイズ信号）であるといえる。
【００７７】
第４ステップＳＴ４において、検出器７によって生成された検出信号の中から、パルス光Ｌのパルス周波数に対応する周波数の信号が抽出される。換言すれば、第４ステップＳＴ４は、信号抽出工程である。
【００７８】
第４ステップＳＴ４における信号の抽出は、ロックインアンプ等の信号抽出器８を用いて行われる。より具体的には、例えば、光源２が射出するパルス光のパルス周波数が、第１周波数Ｆ１であるとき、検出器７によって生成された検出信号Ｓ１の中から第１周波数Ｆ１を有する信号ＳＡが抽出される。
【００７９】
（耐久検査工程）
上述のパルス光照射工程と、電子ビーム照射工程と、検出工程と、信号抽出工程とによって、試料検査工程が構成される。なお、試料検査工程に先立ち、試料Ｔまたは試料Ｔと同種の試料の耐久性を検査する耐久検査工程が実行されてもよい。耐久検査工程では、電子ビームに対する試料Ｔ（または、試料Ｔと同種の試料Ｔ’）の耐久性が検査される。
【００８０】
耐久検査工程の一例についてより具体的に説明する。耐久検査工程では、光源２から射出されるパルス光の単位時間当たりの光量が変動される。また、耐久検査工程では、光源２から射出されるパルス光Ｌの単位時間当たりの光量と、試料Ｔ（または、試料Ｔと同種の試料Ｔ’）の損傷との関係が決定される。当該関係は、例えば、パルス光の単位時間当たりの光量が第１閾値Ｔｈ１以下の時には、試料Ｔ（または、試料Ｔと同種の試料Ｔ’）が損傷されず、第２閾値Ｔｈ２より大きい時には、試料Ｔ（または、試料Ｔと同種の試料Ｔ’）が損傷する等の関係である。
【００８１】
耐久検査工程の検査結果に応じて、試料検査工程において使用される光源２の制御パラメータ値が決定される。例えば、光源２から射出されるパルス光の単位時間当たりの光量が第１閾値Ｔｈ１以下となるように制御パラメータ値（パルス振幅制御パラメータ値、パルス幅制御パラメータ値、パルス間隔制御パラメータ値等）が決定される。なお、光源２から射出されるパルス光の単位時間当たりの光量が、第１閾値Ｔｈ１以下で、かつ、第１閾値Ｔｈ１に近い値となるように、制御パラメータが決定されることが好ましい。
【００８２】
実施形態における試料検査方法が、耐久検査工程を備える場合には、試料の耐久性に応じて、試料に照射される電子ビームの強度を最適化することができる。
【００８３】
（積層体の検査方法）
図９を参照して、積層体である試料Ｔの検査方法を説明する。図９に記載の例では、試料Ｔの第１層ＬＡ１が検査され、その後、第１層ＬＡ１上に積層された第２層ＬＡ２が検査される。
【００８４】
試料Ｔの第１層ＬＡ１を検査する第１層検査工程は、上述のパルス光照射工程と、電子ビーム照射工程と、検出工程と、信号抽出工程とを含む。第１層検査工程における電子ビーム照射工程では、電子ビームＢが、第１層ＬＡ１に照射される。
【００８５】
第１層検査工程の後、第１層ＬＡ１の上方に第２層ＬＡ２が積層される。よって、第１層ＬＡ１は、第２層ＬＡ２によって覆われることとなる。なお、図９に記載の例では、第２層ＬＡ２が、第１層ＬＡ１上に直接的に積層されているが、第２層ＬＡ２は、他の層を介して、第１層ＬＡ１上に積層されてもよい。
【００８６】
試料Ｔの第２層ＬＡ２を検査する第２層検査工程は、上述のパルス光照射工程と、電子ビーム照射工程と、検出工程と、信号抽出工程とを含む。第２層検査工程における電子ビーム照射工程では、電子ビームＢが第１層ＬＡ１に達しないように、換言すれば、電子ビームＢが実質的に第１層ＬＡ１に達しないように、電子ビームＢが第２層ＬＡ２に照射される。より具体的には、電子ビームＢが、第１層ＬＡ１に達しないように、例えば、アノード４とフォトカソード３（より具体的には、フォトカソード３を含むカソード）との間に印加される電圧が設定される。代替的に、あるいは、付加的に、試料検査装置が電子顕微鏡である場合には、電子ビームＢが、第１層ＬＡ１に達しないように、電子レンズ系のフォーカス等が設定されてもよい。
【００８７】
電子ビームが第１層に達しないように、電子ビームが第２層に照射される場合には、第２層ＬＡ２の検査時に、第１層ＬＡ１から電子が放出されることが抑制される。このため、第２層ＬＡ２の状態をより正確に検査することができる。
【００８８】
本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変形または変更され得ることが明らかである。また、各実施形態で用いられる任意の構成要素を、他の実施形態に組み合わせることが可能であり、また、各実施形態において任意の構成要素を省略することも可能である。
【００８９】
例えば、上述の例では、１つの光源２と１つのフォトカソード３を用いて電子ビームを試料に照射する例について説明された。代替的に、光源２とフォトカソード３とからなるセットを複数用意するとともに、光源２毎に周波数変調光の周波数を異ならせることも可能である。例えば、第１の光源から第１の周波数を有する周波数変調光を第１のフォトカソードに照射して、第１のフォトカソードから試料の第１部分に向けて第１の電子ビームを照射する。同時に、第２の光源から第２の周波数を有する周波数変調光を第２のフォトカソードに照射して、第２のフォトカソードから試料の第２部分に向けて第２の電子ビームを照射する。そして、第１部分で反射された（または第１部分を透過した）電子を検出器７で受信するとともに、第２部分で反射された（または第２部分を透過した）電子を検出器７で受信する。その後、信号抽出器８で、第１の周波数に対応する検出信号と、第２の周波数に対応する検出信号とを抽出する。こうして、第１部分と第２部分とを同時に検査することが可能となる。第１部分と第２部分とが同時に検査されることにより、試料を検査する時間を短縮することが可能である。なお、光源２毎に周波数変調光の周波数を異ならせない、例えば、第１および第２の光源２から照射する周波数変調光の周波数を同じにしてもよい。その場合、単一の検出器７からは、同じ周波数に対応する検出信号を区別して抽出できないので、光源２と同じ数の検出器７を設ければよい。
【００９０】
また、上述した光源２とフォトカソード３とからなるセットを複数用意する例に代え、一つのフォトカソード３と複数の光源２をセットにしてもよい。フォトカソード３は、光源２から照射される周波数変調光を受光すると、電子ビームＢを射出できる。したがって、複数の光源２から照射される周波数変調光を受光するフォトカソード３の領域を異ならせることで、フォトカソード３が一つであっても、上述した光源２とフォトカソード３とからなるセットを複数用意する例と同様の効果が得られる。また、一つのフォトカソード３と複数の光源２のセットを複数用意してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明の試料検査装置、および、試料検査方法を用いると、検出信号のノイズが除去され、かつ、生成された電子ビームが検査に有効に活用される。したがって、試料検査装置を製造する業者、試料検査装置および試料検査方法を用いて試料の検査を行う業者にとって有用である。
【符号の説明】
【００９２】
１、１Ａ、１Ｂ…試料検査装置、２…光源、３…フォトカソード、４…アノード、５…フォトカソード収納容器、５ｈ…電子ビーム通過孔、５ｍ…処理材料、６…試料台、７…検出器、８…信号抽出器、９…光源制御装置、１１…記憶装置、１２…表示装置、２１…電気光学素子、３１…駆動装置、３３…電子ビーム偏向装置、４０…電源、４２…電圧制御装置、６１…駆動装置、９１…入力装置、Ｂ…電子ビーム、ＣＢ…真空チャンバー、ＤＡ…第１関連データ、Ｌ…パルス光、ＬＡ１…第１層、ＬＡ２…第２層、Ｍ…記憶装置、ＰＡ…パルス振幅、ＰＩ…パルス間隔、ＰＷ…パルス幅、Ｓ１…検出信号、Ｓ２…参照信号、ＳＡ…信号、Ｔ、Ｔ'…試料、Ｔ１…第１試料、Ｔ２…第２試料、ＶＡ１、ＶＡ２…パルス振幅制御パラメータ値、ＶＩ１、ＶＩ２…パルス間隔制御パラメータ値、ＶＷ１、ＶＷ２…パルス幅制御パラメータ値、ＺＡ…周波数変調光の振幅、ＺＷ…周波数変調光の２つの最大振幅間の時間間隔、ｅ…電子
【図１】
2019131410.tif 000003
【図２】
2019131410.tif 000004
【図３】
2019131410.tif 000005
【図４Ａ】
2019131410.tif 000006
【図４Ｂ】
2019131410.tif 000007
【図５】
2019131410.tif 000008
【図６】
2019131410.tif 000009
【図７】
2019131410.tif 000010
【図８】
2019131410.tif 000011
【図９】
2019131410.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月7日(2019.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変調光を射出する光源と、
前記周波数変調光の受光に応じて、電子ビームを放出するフォトカソードと、
前記電子ビームが照射された試料から放出される電子を検出し、検出信号を生成する検出器と、
前記検出信号の中から、前記周波数変調光の変調周波数に対応する周波数の信号を抽出することで、試料から放出された信号ではないノイズ信号を除去する信号抽出器と
を具備する
試料検査装置。
【請求項２】
前記信号抽出器は、ロックインアンプを含み、
前記ロックインアンプは、前記検出信号および参照信号を受信し、
前記ロックインアンプは、前記検出信号の中から、前記参照信号の周波数に対応する周波数の信号を抽出する
請求項１に記載の試料検査装置。
【請求項３】
制御パラメータ値に応じて前記光源の動作を制御する光源制御装置と、
前記試料の種類と、前記制御パラメータ値とが関連付けられた第１関連データを記憶する記憶装置と
を更に具備し、
前記制御パラメータ値は、前記周波数変調光の振幅制御パラメータ値またはパルス振幅制御パラメータ値、前記周波数変調光の２つの最大振幅間の時間間隔を規定する制御パラメータ値またはパルス幅制御パラメータ値、前記周波数変調光の単位波形を規定するパラメータ値または単位パルス波形を規定するパラメータ値、および、パルス間隔制御パラメータ値のうちの少なくとも１つを含む
請求項１または２に記載の試料検査装置。
【請求項４】
前記光源の動作を制御する光源制御装置を更に具備し、
前記光源制御装置は、前記光源から射出される前記周波数変調光の単位時間当たりの光量を変動させる第１制御モードと、前記光源から射出される前記周波数変調光の単位時間当たりの光量を一定に維持する第２制御モードとを選択的に実行可能である
請求項１または２に記載の試料検査装置。
【請求項５】
周波数変調光をフォトカソードに照射する光照射工程と、
前記フォトカソードから放出された電子ビームを試料に照射する電子ビーム照射工程と、
前記試料から放出された電子を、検出器によって検出する検出工程と、
前記検出器によって生成された検出信号の中から、前記周波数変調光の変調周波数に対応する周波数の信号を抽出することで、試料から放出された信号ではないノイズ信号を除去する信号抽出工程と
を具備する試料検査方法。
【請求項６】
前記試料の種類に応じて、前記周波数変調光の振幅または前記周波数変調光のパルス振幅、前記周波数変調光の２つの最大振幅間の時間間隔または前記周波数変調光のパルス幅、前記周波数変調光の単位波形、および、前記周波数変調光のパルス間隔のうちの少なくとも一つを変更する工程を更に含む
請求項５に記載の試料検査方法。
【請求項７】
前記光照射工程と、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記信号抽出工程とを含む試料検査工程と、
前記試料検査工程の前に実行される耐久検査工程と
を具備し、
前記耐久検査工程は、前記電子ビームに対する前記試料の耐久性を検査すること、または、前記電子ビームに対する前記試料と同種の試料の耐久性を検査することを含み、
前記耐久検査工程の検査結果である電子ビームの光量と試料の損傷との関係に応じて、前記試料検査工程において使用される光源の制御パラメータ値が決定され、
前記制御パラメータ値は、前記周波数変調光の振幅制御パラメータ値またはパルス振幅制御パラメータ値、前記周波数変調光の２つの最大振幅間の時間間隔を規定する制御パラメータ値またはパルス幅制御パラメータ値、前記周波数変調光の単位波形を規定するパラメータ値または単位パルス波形を規定するパラメータ値、および、パルス間隔制御パラメータ値のうちの少なくとも１つを含む
請求項５に記載の試料検査方法。
【請求項８】
前記試料の第１層を検査する第１層検査工程と、
前記第１層の上方に第２層が積層された後に、前記試料の前記第２層を検査する第２層検査工程と
を具備し、
前記第１層検査工程および前記第２層検査工程の各々は、前記光照射工程と、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記信号抽出工程とを含み、
前記第２層検査工程では、前記電子ビームが前記第１層に達しないように、前記電子ビームが前記第２層に照射される
請求項５乃至７のいずれか一項に記載の試料検査方法。
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月10日(2019.9.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変調光を射出する光源と、
前記周波数変調光の受光に応じて、電子ビームを放出するフォトカソードと、
前記電子ビームが照射された試料から放出される電子を検出し、検出信号を生成する検出器と、
前記検出信号の中から、前記周波数変調光の変調周波数に対応する周波数の信号を抽出することで、試料から放出された信号ではないノイズ信号を除去する信号抽出器と
を具備する
試料検査装置。
【請求項２】
前記信号抽出器は、ロックインアンプを含み、
前記ロックインアンプは、前記検出信号および周波数変調光の変調周波数に対応する周波数の信号である参照信号を受信し、
前記ロックインアンプは、前記検出信号の中から、前記参照信号の周波数に対応する周波数の信号を抽出する
請求項１に記載の試料検査装置。
【請求項３】
制御パラメータ値に応じて前記光源の動作を制御する光源制御装置と、
前記試料の種類と、前記制御パラメータ値とが関連付けられた第１関連データを記憶する記憶装置と
を更に具備し、
前記制御パラメータ値は、前記周波数変調光の振幅制御パラメータ値またはパルス振幅制御パラメータ値、前記周波数変調光の２つの最大振幅間の時間間隔を規定する制御パラメータ値またはパルス幅制御パラメータ値、前記周波数変調光の単位波形を規定するパラメータ値または単位パルス波形を規定するパラメータ値、および、パルス間隔制御パラメータ値のうちの少なくとも１つを含む
請求項１または２に記載の試料検査装置。
【請求項４】
前記光源の動作を制御する光源制御装置を更に具備し、
前記光源制御装置は、前記光源から射出される前記周波数変調光の単位時間当たりの光量を変動させる第１制御モードと、前記光源から射出される前記周波数変調光の単位時間当たりの光量を一定に維持する第２制御モードとを選択的に実行可能である
請求項１または２に記載の試料検査装置。
【請求項５】
周波数変調光をフォトカソードに照射する光照射工程と、
前記フォトカソードから放出された電子ビームを試料に照射する電子ビーム照射工程と、
前記試料から放出された電子を、検出器によって検出する検出工程と、
前記検出器によって生成された検出信号の中から、前記周波数変調光の変調周波数に対応する周波数の信号を抽出することで、試料から放出された信号ではないノイズ信号を除去する信号抽出工程と
を具備する試料検査方法。
【請求項６】
前記試料の種類に応じて、前記周波数変調光の振幅または前記周波数変調光のパルス振幅、前記周波数変調光の２つの最大振幅間の時間間隔または前記周波数変調光のパルス幅、前記周波数変調光の単位波形、および、前記周波数変調光のパルス間隔のうちの少なくとも一つを変更する工程を更に含む
請求項５に記載の試料検査方法。
【請求項７】
前記光照射工程と、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記信号抽出工程とを含む試料検査工程と、
前記試料検査工程の前に実行される耐久検査工程と
を具備し、
前記耐久検査工程は、前記電子ビームに対する前記試料の耐久性を検査すること、または、前記電子ビームに対する前記試料と同種の試料の耐久性を検査することを含み、
前記耐久検査工程の検査結果である電子ビームの光量と試料の損傷との関係に応じて、前記試料検査工程において使用される光源の制御パラメータ値が決定され、
前記制御パラメータ値は、前記周波数変調光の振幅制御パラメータ値またはパルス振幅制御パラメータ値、前記周波数変調光の２つの最大振幅間の時間間隔を規定する制御パラメータ値またはパルス幅制御パラメータ値、前記周波数変調光の単位波形を規定するパラメータ値または単位パルス波形を規定するパラメータ値、および、パルス間隔制御パラメータ値のうちの少なくとも１つを含む
請求項５に記載の試料検査方法。
【請求項８】
前記試料の第１層を検査する第１層検査工程と、
前記第１層の上方に第２層が積層された後に、前記試料の前記第２層を検査する第２層検査工程と
を具備し、
前記第１層検査工程および前記第２層検査工程の各々は、前記光照射工程と、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記信号抽出工程とを含み、
前記第２層検査工程では、前記電子ビームが前記第１層に達しないように、前記電子ビームが前記第２層に照射される
請求項５乃至７のいずれか一項に記載の試料検査方法。
【国際調査報告】
2019131410.tif 000013
2019131410.tif 000014
2019131410.tif 000015