(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象から得られる画像の振動を低減する画像振動低減装置において、
測定対象を保持する、ＸＹステージに搭載された保持台と、
前記保持台と天板あるいは対物レンズあるいは両者のいずれかに接続された部材との間で機械的に伸縮して該両者を固定する固定装置とを設け、
前記測定対象に細く絞った電子ビームを平面走査して放出された２次電子あるいは反射電子あるいは吸収された電子などを検出・増幅して拡大画像を撮影する際に、前記固定装置が前記保持台と天板あるいは対物レンズあるいは両者のいずれかに接続された部材との間で機械的に伸縮して該両者を固定し、測定対象から得られる前記拡大画像の振動を低減することを特徴とする画像振動低減装置。
【請求項２】
前記固定装置は圧電素子とし、当該圧電素子に電圧を印加して前記保持台と前記天板あるいは対物レンズあるいは両者のいずれかに接続された部材との間で機械的に伸縮して該両者を固定したことを特徴とする請求項１記載の画像振動低減装置。
【請求項３】
前記保持台は、ＸＹステージ上に弾性体を介して固定、あるいは電圧を印加して伸縮する圧電素子を介して固定したことを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の画像振動低減装置。
【請求項４】
前記固定は、前記保持台と、天板あるいは対物レンズあるいは両者のいずれかに接続された部材との間で機械的に伸縮して接触させて固定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像振動低減装置。
【請求項５】
前記ＸＹステージ上に前記保持台を搭載する代わりに、該ＸＹステージ上に前記対物レンズを搭載し、前記測定対象の移動時に、当該測定対象を保持する前記保持台を該ＸＹステージから切り離した状態で該ＸＹステージを用いて前記対物レンズをＸＹ移動し、移動後に再固定した状態で拡大画像を撮影することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の画像振動低減装置。
【請求項６】
前記対物レンズあるいは天板あるいは両者のいずれかに接続された部材、および前記測定対象を保持する保持台、の位置あるいは振動をそれぞれ検出する測定器と、
前記測定器によってそれぞれ検出された位置あるいは振動の差分をもとに、取得した画像の位置補正を行って画像振動を低減する位置補正手段と
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の画像振動低減装置。
【請求項７】
前記対物レンズあるいは天板あるいは両者のいずれかに接続された部材、および前記測定対象を保持する保持台、の位置あるいは振動をそれぞれ検出する測定器と、
前記測定器によってそれぞれ検出された位置あるいは振動の差分をもとに、細く絞った電子ビームを前記測定対象に照射しつつ平面走査する位置補正を行って画像振動を低減する位置補正手段と
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の画像振動低減装置。
【請求項８】
前記位置あるいは振動を検出する測定器は、ミラーとレーザー干渉計からなる測定器あるいは加速度センサーからなる測定器であることを特徴とする請求項６あるいは請求項７に記載の画像振動低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象から得られる画像の振動を低減する画像振動低減装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、走査型電子顕微鏡はミクロン以下の物質の観察や測定に利用されている。走査型電子顕微鏡は細く絞った電子ビームを測定（観察）対象に平面走査して２次電子を発生させ、その２次電子を検出・増幅してその信号量をコントラストに変換して画像を形成する装置である。
【０００３】
測定対象の揺れは形成される画像のボケ、つまり分解能劣化につながるためナノメートルの高分解能観察を行うためには、測定対象をナノメーターよりも小さな揺れになるようにする必要がある。
【０００４】
測定対象を揺らす振動は設置環境から来ることが多いため、現在は、設置環境から来る振動を遮断するためにアクティブサスを備えた除振台の上に装置を固定したり、遮音設備した部屋内に配置することが広く行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
測定（観察）対象がｎｍオーダーになると、測定対象の揺れをｎｍオーダーよりも小さくすることが必要である。
【０００６】
しかしながら、外部の環境から来る振動や音を上述した除振台や遮音設備で徹底的に防振、除振、遮音しても、減衰量が十分でないため、どうしても画像に振動が現れるという問題があった。
【０００７】
また、画像上に現れる振動は、画像のボケにつながり、結果的に電子顕微鏡の分解能劣化やＳＮＲ低下、画像品質低下、測定結果劣化、スループット低下などを引き起こすという問題につながっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従来の画像振動を低減するためには装置外部から流入する振動や音波を完全に取り除くことが必須と思われてきたため、上述したように除振台、防音設備などを設置していた。
【０００９】
しかしながら、画像上に現れる振動と電子顕微鏡各部で起こる機械振動の相関を詳細に調査した結果、電子ビームを発生させて被測定対象に電子ビームを照射するために用いられる電子ビームコラムの振動と、被測定対象をＸＹ平面上に移動させるステージ上に保持された被測定対象の振動との差が画像上の振動となって現れることが発明者によって実験で確かめられた。具体的には、対物レンズの下部に直接に測定対象を固定（ＸＹステージ上ではない）し、この測定対象を撮影した画像にはほとんど振動が現れなく、極めて高精細な画像が取得できた。
【００１０】
このことから、画像上の振動を低減するためには、必ずしも装置全体に対する振動を除去する必要は無く、電子ビームコラムを載せている天板あるいは電子ビームコラム自身あるいは更に対物レンズの振動と、被測定対象の振動とを一致させることが出来れば画像上の振動を除去できることが実験により判明した。それを実現するための、機械的方式、電気的制御方式、画像処理方式等を採用することが出来る。
【００１１】
また、それを効果的に行うためには、周辺振動を含むＸＹステージ振動から測定対象（サンプル）への振動伝達を弱めることも効果的である。
【００１２】
本発明は、環境からもたらされる振動を除振台や防音、遮音設備を用いて強制的に除去するという従来の発想とは逆に、周辺環境からもたらされる振動や音波に対応して天板やコラムと被測定対象が同じように振動するように機械的に対物レンズや天板やコラムなどと測定対象とを結合したり、更に測定対象と対物レンズなどの位置、振動検出して電気的補正したり、コンピュータ上で画像振動補正したりし、画像振動を低減することを目的としている。
【００１３】
そのため、本発明は、測定対象から得られる画像の振動を低減する画像振動低減装置において、測定対象を保持するＸＹステージに搭載された保持台と、保持台を天板あるいは対物レンズあるいは両者のいずれかに接続された部材に機械的に固定させる固定装置とを設け、測定対象に細く絞った電子ビームを平面走査して放出された２次電子あるいは反射電子あるいは吸収された電子などを検出・増幅して拡大画像を撮影する際に、固定装置が保持台を天板あるいは対物レンズあるいは両者のいずれかに接続された部材に機械的に固定し、測定対象から得られる拡大画像の振動を低減するようにしている。
【００１４】
この際、固定装置は圧電素子とし、圧電素子に電圧を印加して保持台を天板あるいは対物レンズあるいは両者のいずれかに接続された部材に機械的に固定するようにしている。
【００１５】
また、保持台は、ＸＹステージ上に弾性体を介して固定、あるいは電圧を印加して伸縮する圧電素子を介して固定するようにしている。
【００１６】
また、固定は、保持台を天板あるいは対物レンズあるいは両者のいずれかに接続された部材に、機械的に接触させて固定するようにしている。
【００１７】
また、ＸＹステージ上に保持台を搭載する代わりに、ＸＹステージ上に対物レンズを搭載し、測定対象の移動時に、測定対象を保持する保持台を該ＸＹステージから切り離した状態で該ＸＹステージで対物レンズをＸＹ移動し、移動後に再固定した状態で拡大画像を撮影するようにしている。
【００１８】
また、対物レンズあるいは天板あるいは両者のいずれかに接続された部材、測定対象を保持する保持台、の位置あるいは振動をそれぞれ検出する測定器と、測定器によってそれぞれ検出された位置あるいは振動の差分をもとに、取得した画像の位置補正を行って画像振動を低減する位置補正手段とを備えるようにしている。
【００１９】
また、対物レンズあるいは天板あるいは両者のいずれかに接続された部材、測定対象を保持する保持台、の位置あるいは振動をそれぞれ検出する測定器と、測定器によってそれぞれ検出された位置あるいは振動の差分をもとに、細く絞った電子ビームを測定対象に照射しつつ平面走査する位置補正を行って画像振動を低減する位置補正手段とを備えるようにしている。
【００２０】
また、位置あるいは振動を検出する測定器は、ミラーとレーザー干渉計からなる測定器あるいは加速度センサーからなる測定器であるようにしている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、（１）ｎｍオーダーの画像振動が低減できるため、電子ビームがサブｎｍに絞れていれば、サブｎｍオーダー分解能の電子顕微鏡を実現できる。
【００２２】
（２）従来のような大掛かりな除振台や防音、遮音装置を採用しなくても画像上の振動が除去できる。
【００２３】
（３）画像振動を除去する装置全体がシンプルになり小型化できるのでコストダウンが出来る。
【００２４】
（４）本発明を適用すると、電子顕微鏡が外部環境からの振動によってたとえ振動しても、測定対象は測定時には天板あるいはコラムなどに対して機械的に剛体固定されるため、コラムなどと測定対象との間の振動差が無くなり、ほぼ停止した状態の画像が得られる。これにより、電子顕微鏡の画像分解能は各段に向上しｎｍオーダーの観察が可能となる。測定時以外は、測定対象（サンプル）はＸＹステージによってＸＹ方向に自由に動くことが可能なので、ＸＹステージを用いて所望の測定場所に行くことが出来る。
【００２５】
（５）上下機構は、観察対象を固定するフォトマスク全体を上下する機構として導入しても良いし、マスクパレット上に天板に対してアドホックな固定が出来る上下機構を取り付けても良い。
【００２６】
（６）測定対象を持ち上げて対物レンズの底部に接触させて機械的に固定する方式は、ＷＤを通常よりも短く出来るため、高分解能が実現しやすくなる。また、ＷＤが一定値になるのでオートフォーカスをしなくてもフォーカスを合わせることが可能となる。そのため装置のスループットを高めることも出来る。
【００２７】
（７）更に、測定対象と対物レンズ、天板などの振動検出してその差分をもとに取得した画像を重ね合わせて画像振動補正を行うことにより、画像振動を更に低減することができる。これにより、機械的な振動除去に電気的な振動除去を重ねて用いるので、非常に高度に画像上の振動を除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明は、周辺環境からもたらされる振動や音波に対応して天板やコラムと被測定対象が全く同じように振動するように機械的に天板やコラムなどと測定対象とを結合したり、あるいは電気的制御を行ったり、さらにはコンピュータ上で同等の画像処理を行ったりし、画像振動を簡単構成で低減することを実現した。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明の１実施例構成図を示す。
【００３０】
図１において、電子ビームコラム１は、電子ビーム３を発生する鏡筒であって、図示外の電子ビーム３を発生する電子銃、電子銃で発生された電子ビーム３を集束する集束レンズ、集束レンズで集束した電子ビーム３を細く絞ってフォトマスク（試料）８に照射しつつ図示外の２段偏向器でＸＹ走査させる対物レンズ２、およびフォトマスク８で発生した２次電子を検出する検出器などから構成される公知のものである。典型的な電子ビームコラム１は直径が１０ｃｍ程度、長さが数十センチ程度である。シミュレーション上では、電子ビームコラム１の色々な屈曲運動が算出されるが、剛性が非常に大きいため電子ビームコラム１自身の屈曲振動の振動振幅は無視できるほど小さく、電子ビームコラム１の振動は電子ビームコラム１が設置されている天板４１の振動とほぼ同じと見なせることが判明している。
【００３１】
対物レンズ２は、電子ビームコラム１を構成するものであって、電子ビーム３を細く絞ってフォトマスク（試料）８に照射するものである。照射された細く絞られた電子ビーム３は図示外の２段偏向器でＸＹ走査される。
【００３２】
電子ビーム３は、電子ビームコラム１を構成する図示外の電子銃で発生された電子ビームである。
【００３３】
真空チャンバー４は、真空に図示外の真空排気系で排気され容器であって、底板４２、天板４１を有する真空容器であり、図示のように、ＸＹステージ５、弾性材料６、マスクパレット７、フォトマスク８、固定部材９、上下機構１０などを真空中に収納する容器である。真空チャンバー４の上部の天板４１には電子ビーム３を照射するための電子ビームコラム１が配置されている。真空チャンバー４は純鉄など磁気シールド効果がある材料で出来ており、その厚みは大凡３ｃｍ、天板４の厚みは６ｃｍ程度ある。
【００３４】
ＸＹステージ５は、底板４２上に固定され、上部に搭載された弾性材料６、マスクパレット７、フォトマスク８などをＸＹ方向に精密に移動させるものである。ＸＹ方向の移動は、図示外のレーザー干渉計によりリアルタイムにＸ、Ｙ方向の位置を測定しつつ所望の位置（指定された位置）に移動制御する。
【００３５】
弾性材料６は、上下機構１０が天板４１を押圧したときに適度な接触力で該上下機構１０と天板４１とが接触して機械的にフォトマスク８を天板４１に対して剛性接続（固定）するためのものであって、実験により求めて適切な圧力で接触するように構成したものである。尚、弾性材料６の代わりに圧電素子、あるいは弾性材料に直列接続した圧電素子を装着し、上下機構１０と連動して実験で求めた適切な圧力で上下機構１０と天板４１とが接触するように構成してもよい。
【００３６】
マスクパレット７は、フォトマスク８を保持するものであって、アルミなどの金属や低熱膨張セラミックなどで出来ており、電子ビーム３が近傍を通過するため、非磁性材料が使用されている。天板との機械的結合を容易にするために、ハニカム構造を用いるなど、剛性が大きく軽量化を図ることが望ましい。
【００３７】
固定部材９は、マスクパレット７と上下機構１０とを機械的に接続（固定）する部材である。
【００３８】
上下機構（アクチュエータ）１０は、上下に移動して天板４１を押圧し、フォトマスク８を天板４１に機械的に剛性接続（固定）し、天板４１とフォトマスク８とが一緒に振動するように剛性接続するためのものであって、圧電素子や超音波モータあるいは磁気シールドを施した電磁モータ、ソレノイド、ボイスコイル、リニアモータ、油圧等を用いたシリンダなどで作製したものであり、必要な上下昇降距離および発生力等を考慮して決定したアクチュエータである。
【００３９】
天板４１は、真空チャンバー（試料室）の上側の頑丈な天板であって、対物レンズ２と剛性接続（固定）されたものである。通常は、磁気シールドを行うために、純鉄などが利用される。
【００４０】
底板４２は、真空チャンバー（試料室）の下側の頑丈な底板である。
【００４１】
次に、構成および動作を説明する。
【００４２】
（１）フォトマスク８を装着したマスクパレット７を、図示外の試料交換ロボットにより図示の位置に搬送して固定する。
【００４３】
（２）ＸＹステージ５を図示外のレーザー干渉計でリアルタイムに計測しつつ移動制御し、指定された位置に対物レンズ２により細く絞られてＸＹ走査される電子ビーム３が照射される位置に移動させる。これにより、フォトマスク８上の所望の場所（測長場所）に、電子ビーム３がＸＹ走査する位置に対応づけられたこととなる。
【００４４】
（３）通常時（非測定時）は、マスクパレット７上にある上下機構１０は短縮しており、天板４１との間に隙間が生じ、天板４１には接触しない。そのため、ＸＹステージ５は自由に移動することが出来る。
【００４５】
（４）一方、電子ビーム観察あるいは測定中などはＰＣ等からの信号によって、上下機構１０は天板４１に到達するまで伸び、天板４１とマスクパレット７との間に機械的な結合が生じる。また、マスクパレット７とＸＹステージ５とは弾性材料６などで弾性結合しており微小変形が許されるようになっている。これらの構造により、ＸＹステージ５上のマスクパレット７に保持されたフォトマスク（試料）８と電子ビームコラム１を設置した真空チャンバー４の天板４１との振動がほぼ一致するように振動する。
【００４６】
（５）天板４１の高さが広い範囲で一定になる仕組みによって、ＸＹステージ５がどこに移動しても、上下機構（アクチュエータ）１０の伸縮動作によって、天板４１に対して固定、非固定を切り替えることが出来る。もちろん対物レンズ２のポールピースの高さに天板４１の高さを合わせれば、天板４１の任意の位置で固定できるのでもっと良い。天板は、サブミクロンオーダーの平坦度であることが望ましい。
【００４７】
（６）マスクパレット７上に配置されたフォトマスク（試料）８の振動は、ＸＹステージ５の共鳴振動に原因があることが多い。そのため、図１に示したように、マスクパレット７と天板４１の間に強い力学的な結合を作り、かつ、ＸＹステージ５とマスクパレット７との間には弾性材料６を入れて変形を許容し、力学的に切り離してしまうと、ＸＹステージ５の振動がフォトマスク８には伝わらない、または、伝わり難くなる。
【００４８】
このようにすることで、電子ビームコラム１（あるいは対物レンズ２）とフォトマスク８との振動は一致するため、相対的に振動が無くなり、電子顕微鏡の画像には振動が現れなくなる。
【００４９】
（７）上下機構１０の駆動方法に電磁力を用いる場合は、電子ビーム３による観察や測定をしているときに、悪影響を及ぼさないように制御電流を流さないことが望ましい（ノーマリーオフ）。それを実行するために、電源オフの状態で天板４１に接触し、電源オンの状態で引きはがされる機構を有することが望ましい。例えば、ばねの力で、電磁力がオフの時は上下機構（アクチュエータ）１０が伸びた状態にあり、電磁力をオンにすることで、上下機構（アクチュエータ）１０が縮み、天板４１と非接触となり自由にＸＹステージ５で移動できるようにする。このような考え方を適用すれば、幅広いアクチュエータを電子ビームに影響を与えず利用できる。
【００５０】
図２は、本発明の電子顕微鏡ステージの力学モデル説明図を示す。これは、既述した図１の底板４２、弾性材料６、（マスクパレット７＋フォトマスク８）、上下機構１０、（天板４１＋対物レンズ２）の間の振動に関する力学モデルを模式的に表したものである。
【００５１】
図２において、底板４２は、図１の真空チャンバー４を構成する底板４２である。
【００５２】
Ｋsは、図１の弾性材料６のばね定数である。
【００５３】
Ｍは、測定対象等であって、図１のマスクパレット７、フォトマスク８である。
【００５４】
Ｋfは、図１の圧電素子（上下機構）１０のばね定数である。
【００５５】
対物レンズ２（天板４１）は、図１の真空チャンバー４を構成する天板４１、および電子ビームコラム１を構成する対物レンズ２であって、対物レンズ２は天板４１に強く固定されたものである。
【００５６】
以上のように、図１の上下機構（圧電素子）１０でマスクパレット７と天板４１とを剛体接続すると、図２に示すように剛体接続され、測定対象等（マスクパレット７、フォトマスク８）が当該剛体接続により対物レンズ２、天板４１に強く接続されて一緒に振動するように構成されることとなり、たとえ測定対象等（マスクパレット７、フォトマスク８）が振動したとしても対物レンズ２や天板４１と一緒に振動し、画像上に振動が現れなくなくすることが可能となる。
【００５７】
図３は、本発明の１実施例構成図（その２）を示す。図３は、図１の上下機構１０がマスクパレット７の側に配置した代わりに、図３の天板４１の側に配置した例を示す。
【００５８】
図３において、上下機構１０は、固定部材９を介して天板４１に固定されたものである。図３では、上下機構（アクチュエータ）１０は図１のマスクパレット７の側ではなく、天板４１の側に配置し、マスクパレット７の構造を簡単にしたものである。
【００５９】
これは、フォトマスク８をフォトマスクパレット７に載せた状態で、フォトマスクパレット７を図示外のロボットアームで外部に取り出す必要があるため、フォトマスクパレット７上に上下機構（アクチュエータ）１０が配置されていると、搬送時にひっかかる可能性がある。図３では、フォトマスクパレット７上に上下機構（アクチュエータ）１０が無いため、全体を薄くすることが可能であり、搬送系がシンプルで小型になるため搬送中に引っかかることが無い。
【００６０】
また、マスクパレット７の側に上下機構（アクチュエータ）１０の接触面が必要なので、フォトマスク８のサイズの外側に接触面を確保する。例えば、フォトマスク８の観察範囲が１０ｃｍ×１０ｃｍ程度であれば、フォトマスク８の外側に、上下機構（アクチュエータ）１０の接触面として数ｃｍ幅の接触面の領域を設けることが望ましい。
【００６１】
図４は、本発明の１実施例構成図（その３）を示す。図４は、対物レンズ２のポールピース２１の底面に上下機構１０を配置した例を示す。
【００６２】
図４において、上下機構（アクチュエータ）１０は、電子ビームコラム１の底面の対物レンズ・ポールピース２１に配置したものである。本発明者の振動実験によると、電子ビームコラム１の振動は天板４１の振動とほとんど一致していることが判明しているが、設置場所が許せば、電子ビーム着地点を決定する対物レンズ・ポールピース２１とフォトマスク（サンプル）８とが機械的に結合することが両者の振動を一致させるためには最も望ましい。
【００６３】
図４では、電子ビームコラム１の底面にある対物レンズ２のポールピース２１に直接に上下機構（アクチュエータ）１０を設けている。ポールピース２１はパーマロイ等の高透磁率磁性材料で出来ており周辺の磁場変動の影響を受けて対物レンズ２の状態が変化し易いため、上下機構（アクチュエータ）１０には圧電素子等の非磁性のものを用いることが望ましい。フォトマスク（サンプル）８の表面を傷つけないように、上下機構（アクチュエータ）１０の先端部にはクッション性のある材料で被覆してある。また、上下機構（アクチュエータ）１０が横滑りするとフォトマスク８の表面に傷が付くので、上下機構（アクチュエータ）１０は出来るだけフォトマスク８の表面に対して垂直に移動させる。フォトマスク８はＸＹステージ５から機械的に切り離されるように弾性材料６で支持されている。このようにすると、電子ビームコラム１の振動とフォトマスク（サンプル）８の振動とは完全に一致させることが出来る。これにより、画像に現れる振動を低減することが出来る。
【００６４】
図５は、本発明の１実施例構成図（その４）を示す。図５は、上下機構（アクチュエータ）１２をマスクパレット７の下側に配置した例を示す。
【００６５】
図５において、上下機構１２は、マスクパレット７を、対物レンズ・ポールピース２１に固定した固定蓋１１に押圧して剛体接続するものである。上下機構１２は、フォトマスク８をＸＹステージ５で移動させるときは縮んで、固定蓋１１との間に隙間がある。電子ビーム観察を行う時には上下機構（アクチュエータ）１２が伸びてマスクパレット７を、対物レンズ・ポールピース２１に固定した固定蓋１１に押し付ける。上下機構（アクチュエータ）１２は上下伸縮方向には剛性が高いが、横方向には小さいものを利用する。このようにすると上下機構（アクチュエータ）１２を伸ばしてマスクパレット７を固定蓋１１に接触させた時、フォトマスク８は宙に浮いたようになる。そのため、フォトマスク８の振動は容易に対物レンズ・ポールピース２１のある電子ビームコラム１の側に支配されるようになり、ＸＹステージ５から来る振動を避けることが出来る。
【００６６】
また、図５では、ＷＤは対物レンズ２の底部に設けた固定蓋１１の厚みで正確に決まるため、フォトマスク８を対物レンズ２にぶつける心配が不要でＷＤを安心して小さくすることが出来る。一般に電子顕微鏡はＷＤを短くするとそれに比例して分解能の向上が図れるが、本実施例によりＷＤの短縮化が達成され，さらなる高分解能の電子顕微鏡を実現できる。ＷＤが一定なので、オートフォーカスも通常不要となる。
【００６７】
図６は、本発明の１実施例構成図（その５）を示す。図６は、上下機構（アクチュエータ）１４をマスクパレット７の下側に配置し、かつ対物レンズ２の底面のポールピース２１にストッパー１３１を固定してこれにフォトマスク８を接触させて剛体接続した例を示す。
【００６８】
図６の（ａ）は全体構成図を示し、図６の（ｂ）はストッパー１３１の模式図を示す。
【００６９】
図６において、上下機構１４は、フォトマスク８を移動させるときは縮んで対物レンズ２のポールピース２１に固定したストッパー１３１と、フォトマスク８との間には隙間が空いているが、電子ビーム観察を行う時には上下機構（アクチュエータ）１４は伸びてフォトマスク８をストッパー１３１に押し付ける。対物レンズ２のポールピース２１の底面にはやわらかい材料で出来ているストッパー１３１があり、フォトマスク８が押し付けられた時にフォトマスク８の表面に傷が付かないようになっている。上下機構（アクチュエータ）１４は上下伸縮方向には剛性が高いが、横方向には小さいものを利用する。このようにすると上下機構（アクチュエータ）１４を伸ばしてフォトマスク８とをストッパー１３１に接触させた時、フォトマスク８は宙に浮いたようになる。そのため、フォトマスク８の振動は容易に対物レンズ２のある電子ビームコラム１の側に支配されるようになり、ＸＹステージ５から来る振動を避けることが出来る。
【００７０】
図６では、ＷＤは対物レンズ２のポールピース２１の底部に設けたストッパー１３１の厚みで正確に決まるため、フォトマスク８を対物レンズ２のポールピース２１にぶつける心配が不要でＷＤを安心して小さくすることが出来る。一般に電子顕微鏡はＷＤを短くするとそれに比例して分解能の向上が図れるが、本実施例によりＷＤの短縮化が達成されさらなる高分解能の電子顕微鏡を実現できる。ＷＤが一定なので、オートフォーカスも通常不要となる。
【００７１】
図７は、本発明のいろいろなストッパー形状例を示す。これは、既述した図６の対物レンズ２のポールピース２１の底部に固定するストッパー１３１の形状例を示す。
【００７２】
図７の（ａ）は、円板で中心に電子ビーム３が通過する穴を設けたストッパー１３１の例を示す。図６の上下機構１４が動作して上方向に伸びると、フォトマスク８が図示のストッパー１３１の部分に接触して中心部分で剛体接続（中心支持）する。
【００７３】
図７の（ｂ）は、軸対称の４個に分割した部分を設けたストッパー１３１の例を示す。図６の上下機構１４が動作して上方向に伸びると、フォトマスク８が図示のストッパー１３１の４つの分割部分に接触して剛体接続（分割支持）する。
【００７４】
図７の（ｃ）は、大きなリング状の平板としたストッパー１３１の例を示す。図６の上下機構１４が動作して上方向に伸びると、フォトマスク８が図示のストッパー１３１のリング状の部分に接触して剛体接続（周辺支持）する。
【００７５】
図７の（ｄ）は、メッシュ状の平板としたストッパー１３１の例を示す。図６の上下機構１４が動作して上方向に伸びると、フォトマスク８が図示のストッパー１３１のメッシュ状の部分に接触して剛体接続（メッシュ支持）する。
【００７６】
図８は、本発明の他の実施例構成図を示す。図８は、従来の電子顕微鏡とは全く逆にフォトマスク（サンプル）８を真空チャンバー４の内部に逆さに吊るし、かつ、ＸＹステージ５上に逆にした電子ビームコラム１を配置した例を示す。つまり、フォトマスク（サンプル）８では無く電子ビームコラム１がＸＹステージ５によって移動する方式である。
【００７７】
図８において、上下機構１５は、電子ビームコラム１が移動している間は、フォトマスク（サンプル）８がＸＹステージ５から機械的に切り離されるように、フォトマスク８を天板４１の側に持ち上げるものである。一方、電子ビームコラム１が移動を停止して測定する時は、ＸＹステージ５の側にフォトマスク（サンプル）８を降ろして天板４１との機械的接触を断つ。このようにすると、ＸＹステージ５で発生する振動と、電子ビームコラム１およびフォトマスク８の振動は一致するようになる。この状態で細く絞った電子ビーム３でフォトマスク８上をＸＹ平面走査してそのときに放出された２次電子ビームを検出・増幅して画像観察を行えば、画像上の揺れは無くなる。
【００７８】
支持機構１６１は、フォトマスク８を搭載したマスクパレット９１を、上下機構１５が動作して下方向に移動したときに、当該フォトマスク８を搭載したマスクパレット９１を支持するものである。
【００７９】
マスクパレット９１は、フォトマスク８を通常とは逆方向に保持（即ち、下面が観察面として保持）するものである。
【００８０】
図９は、本発明の他の実施例構成図（その２）を示す。図９は、図１の構成に加えて、更に、ミラー（１）１５と距離測定装置（１）１６、およびミラー（２）１５と距離測定装置（２）１６により、対物レンズ２の振動する位置およびマスクパレット７（フォトマスク８）の振動する位置をそれぞれ検出し、これら検出結果をもとに補正を行う例を示す。
【００８１】
図９において、ミラー（１）１５および距離測定装置（１）１６は、ミラー（１）１５を対物レンズ２のポールピース２１の部分に固定し、距離測定装置（１）１６、例えばレーザー干渉計で該ミラー（１）１５の位置、ここでは、振動する位置情報をリアルタイムに検出するものである。
【００８２】
ミラー（２）１５および距離測定装置（２）１６は、ミラー（２）１５をマスクパレット７（あるいはフォトマスク８）の部分あるいは近傍に固定し、距離測定装置（２）１６、例えばレーザー干渉計で該ミラー（２）１５の位置、ここでは、振動する位置情報をリアルタイムに検出するものである。
【００８３】
次に、構成および動作を説明する。
【００８４】
（１）既述した図１のフォトマスク８を搭載したマスクパレット９を上下機構１０で天板４１あるいは対物レンズ２に剛体接続することで取得した画像上のかなりの振動成分が除去できるが、必ずしも完全ではない。そこで、図９では図１の機械的方法によって除去できない画像上振動残渣を取り除くために、レーザー干渉計等の極めて精密かつリアルタイム検出可能な装置を用い、フォトマスク８に生じている振動（位置変化）と、電子ビームコラム１を構成する対物レンズ２に生じている振動（位置変化）とをリアルタイムに検出し、画像取得と、同時測定した２つの振動（位置変化）とをもとに、両者の振動（位置変化）の差だけ取得画像をシフトする画像処理を行い画像上に現れる振動を除去する。
【００８５】
（２）そのため、図１で既述した機械的結合に加えて、図９でマスクパレット７の上に干渉測定用のミラー（２）１５をＸ軸、Ｙ軸用にそれぞれ配置、および電子ビームコラム１の対物レンズ２の近傍あるいは天板４１にミラー（１）１５をＸ軸、Ｙ軸用にそれぞれ配置する。距離測定装置（２）１６および距離測定装置（１）１６を構成するレーザー干渉計（２）、（１）によってそれぞれの位置を連続的に測定し、その位置の差分を算出（必要に応じて取得画像と、連続的に測定した位置とを同期して記録）する。算出した位置の差分に対応して、取得した画像を補正する（後述する図１０以降参照）。
【００８６】
（３）例えば、画像振動の原因と成る機械振動の周波数範囲は０から大凡２ＫＨｚ程度であり、主成分は１００／１２０Ｈｚ（電源周波数の２倍）近傍に多いことが知られている。また、ＸＹステージ５などの特定の場所が共振して起こることが多いため、単一の周波数で構成されることも多い。このように振動現象は１ｍｓｅｃよりも長い応答時間を持ち、比較的ゆっくりした現象である。この時間よりも十分に短い時間で位置を測定すれば、振動の位置あるいは位相を正確に測定可能である。その周波数に注目して、フィルターを使用して他の周波数に応答しなくするなどすることがシステムを簡単に構成する上で重要である。
【００８７】
（４）一方、現在入手可能なレーザー干渉位置測定装置は０．０３ｎｍ以上の測定分解能を持ち、１００ｎsec以上の速度で位置測定が出来るものが入手可能である。従って、レーザー干渉計はサブナノメートル振動する天板４１やフォトマスク８の位置変動を実時間で測定することが可能である。
【００８８】
（５）一方、電子ビーム走査による画像取得は通常数十ＭＨｚ以上のピクセルクロックを利用して実施される。例えば、ピクセルクロックが１０ＭＨｚの場合、１０００ピクセルで構成される１本のライン走査は、１００μ秒、１０００×１０００ピクセルで構成される１フレームの画像取得時間は１００ｍ秒である。従って、少なくとも１ラインを走査する度に、振動の位置を測定すれば、画像補正をするために必要なサブナノメートル精度で位置情報を知ることが出来る。
【００８９】
図１０は、本発明の説明図（画像振動除去）を示す。図１０は、図９のシステム構成の例を示す。
【００９０】
図１０において、Ｓ１は、同期信号をＳ２の画像取得およびＳ４の距離測定装置（１）、Ｓ５の距離測定装置（２）に通知する。これは、図９において、図示外のＰＣ（パソコン）から同期信号として画像取得開始信号をＳ２の画像取得手段に通知、および同期信号として測定開始信号をＳ４の距離測定装置（１）１６、Ｓ５の距離測定装置（２）１６にそれぞれ通知する。
【００９１】
Ｓ２は、画像取得する。これは、Ｓ１から通知された同期信号（画像取得開始信号）に同期して図９で、上下機構１０を上方向に伸ばしてマスクパレット７を固定部材９、上下機構１０を介して天板４１に押圧して剛体接続した状態で、細く絞った電子ビーム３をフォトマスク８に照射しつつＸＹ走査させ、そのときに放出された２次電子を２次電子検出器で検出・増幅し、検出・増幅された信号をもとに画像（２次電子画像）を取得する。  Ｓ３は、画像ピクセル逓倍する。Ｓ２で取得した画像のままのピクセルの細かさでは、ここで対象とするサブナノメートル分解能の差を表現できないので、取得した画像のピクセル数を逓倍して増やし、該対象とするサブナノメートルを表現できるようにする。この状態で、後述する画像（１ライン分の画素あるいは１ラインの所定数分の１の画素など）をずらしながら重ね合わせ、１枚のフレーム画像に補正できるようにする。
【００９２】
Ｓ４、Ｓ５は、距離測定装置（１）、（２）が同期信号（位置測定開始信号）をもとに、図９のミラー（１）、（２）に向けて放射したレーザー光線と反射したレーザー光線とをもとに公知の手法でリアルタイムに位置情報を取得する。
【００９３】
Ｓ６は、差分評価する。これは、Ｓ４、Ｓ５でそれぞれ取得したリアルタイムの位置情報の差分（リアルタイムの位置の差分）を算出する。
【００９４】
Ｓ７は、倍率調整する。これは、画像取得したときの倍率に対応して画像上の位置の変化が変わるので該倍率でその調整（補正）を行う（倍率で規格化する）。
【００９５】
Ｓ８は、取得画像の位置シフトし、重ね合わせる。これは、Ｓ７の規格化後の振動の差をもとに、Ｓ２、Ｓ３で取得した画像ピクセル逓倍した後の画像について当該振動の差に対応するだけシフトして補正し振動の差分をキャンセルする（図１１を用いて後述する）。
【００９６】
Ｓ９は、振動除去画像を出力する。
【００９７】
以上によって、図９の構成のもとで、上下機構１０を動作させてマスクパレット７を天板４１に剛体接続した状態で、細く絞った電子ビーム３をフォトマスク８に照射しつつ平面走査してそのときに放出された２次電子を検出・増幅して生成した取得画像と（Ｓ１からＳ３）、ミラー（１）、（２）の位置の変化（振動）をリアルタイムに測定した信号の差分とをもとに（Ｓ４からＳ７）、取得画像を位置シフトして重ね合わせる補正を行い（Ｓ８）、振動除去した画像を生成することが可能となる。
【００９８】
次に、図１１を用いて画像振動除去について詳細に説明する。
【００９９】
図１１の（ａ）はフローチャートを示し、図１１の（ｂ）はその模式説明図を示す。
【０１００】
図１１の（ａ）において、Ｓ１１は、マスク、天板の位置を同時測定、およびＳＥＭ画像を同時取得する。これらは、図１０のＳ１、Ｓ４、Ｓ５、およびＳ１、Ｓ２で既述したように、フォトマスク８（マスクパレット７）の位置をミラー（２）１５と距離測定装置（２）１６で、天板４１の位置をミラー（１）１５と距離測定装置（１）１６で位置を同時測定、およびフォトマスク８に細く絞った電子ビーム３を照射しつつＸＹ走査してそのときに放出された２次電子を検出・増幅してＳＥＭ画像を同時取得する。
【０１０１】
Ｓ１２は、位置の差を計算する。これは、Ｓ１１で同時測定した距離測定装置（２）と（１）とで計測した位置の差を計算する。例えば、ある時間にミラー（１）とミラー（２）の位置がそれぞれａ，ｂである場合、差分はａ−ｂと評価する。これはある瞬間に天板４１とフォトマスク８とが振動でａ−ｂだけ位置がずれていることを意味している。この際、画像情報の取り込む速度は、位置測定の誤差が生じない程度に高速に行う。
【０１０２】
Ｓ１３は、差が０になるようにＳＥＭ画像位置を移動する。これは、Ｓ１２で算出した位置の差が０となるように、取得画像の位置を移動し、振動の差分を補正する。この際、取得画像は所望の位置分解能が表現できるようにピクセル逓倍を補間方法など利用して行う。そして、取得画像の位置座標を、コンピュータ上でａ−ｂだけずらして、基準位置に対して差分が０の画像を生成する。位置座標は取得画像の倍率に依存するので、それを係数として考慮してシフトするピクセル量を算出する。
【０１０３】
Ｓ１４は、前のＳＥＭ画像に重ね合わせる。これを必要回数繰り返して１枚の蓄積画像を完成させる。
【０１０４】
Ｓ１５は、画像取得が完了か判別する。これは、１枚の画像取得が完了したか判別する。ＹＥＳの場合にはＳ１６に進む。ＮＯの場合には、Ｓ１１以降を繰り返す。
【０１０５】
Ｓ１６は、ＳＥＭ画像を出力する。これは、振動補正後のＳＥＭ画像を出力する。
【０１０６】
図１１の（ｂ）は、図１１の（ａ）の模式説明図を示す。左側が補正前、右側が補正後を示す。
【０１０７】
図１１の（ｂ−１）は補正前の画像が右側にシフト（振動でシフト）した例を模式的に示す。図１１の（ｂ−２）は補正後の画像の例を模式的に示す。この（ｂ−２）は、（ｂ−１）の補正前はｂだけ右シフトしたと判明したので（Ｓ１２の差）、その差のｂだけ左側に補正して差を０にした状態（ろうそくが中央の位置）に戻す補正したものである。
【０１０８】
同様に、図１１の（ｂ−３）は補正前の画像が左にシフト（振動でシフト）した例を模式的に示す。図１１の（ｂ−４）は補正後の画像の例を模式的に示す。この（ｂ−４）は、（ｂ−３）の補正前はｂだけ左シフトしたと判明したので（Ｓ１２の差）、その差のｂだけ右側に補正して差を０にした状態（ろうそくが中央の位置）に戻す補正したものである。
【０１０９】
図１１の（ｂ−５）は補正前の振動による位置の差ば左にｂ，右にｂだけずれた画像を重ねたものであって、図示のように「ぼけ有」となる。
【０１１０】
図１１の（ｂ−６）は補正後の振動による位置の差をそれぞれ補正した後の画像を重ねたものであって、図示のように「ばけ無」となる。
【０１１１】
尚、ｂの位置の補正は、取得画像の１ライン毎（あるいは１ライン内で位置が所定範囲よりも大きく変動している場合には１画素毎あるいは位置変動が閾値範囲内の所定画素毎）に行う。
【０１１２】
尚２、ｂの位置の補正は、図１１の（ｂ）では説明を簡単にするために、左右方向（Ｘ方向）のみ行ったが、実際の位置の補正は更に上下方向（Ｙ方向）にも同様にして行う。
【０１１３】
図１２は、本発明の他の実施例構成図（その３）示す。図１２は、既述した図９から図１１で使用した位置センサ（ミラー１５と距離測定装置１６）の代わり、振動センサ１７に置き換えて振動を検出する構成にしたものである。他の構成は、図９と同一であるので説明を省略する。
【０１１４】
ここで、電子ビームコラム１を搭載する天板４１と、マスクパレット７（あるいはフォトマスク８）とに振動センサ１７をそれぞれ取り付け、それぞれの振動を測定してその差分を評価することで、電子ビームコラム１の天板４１と、フォトマスク８との相対振動量を検出し、その量を用いることで画像に現れる振動を除去するものである。以下順次詳細に説明する。
【０１１５】
図１２において、振動センサー（１）、（２）１７は、振動を検出するものであって、例えば加速電センサーであり、これを２重積分して位置の変動を検出するためのものである。振動センサー１７として用いる加速度センサーとしては、通常、帯域が０から１ＫＨｚ程度、感度が０．１ｇ／Ｖ程度である。最近では容易にＸＹ２軸を同時測定可能な高感度なＭＥＭＳ加速度センサーも容易に入手可能であり、サイズも数ｍｍ角と極めて小さいので容易に実装出来る。機械振動は０Ｈｚ近傍から精々１ＫＨｚ程度なので、それ以上高い不要な信号はフィルター等によって取り除くことが望ましい。既述した図９から図１１の構成と同様に、振動センサー（１），（２）１７を用いてマスクパレット７（あるいはフォトマスク８）の振動振幅と、天板４１の振動振幅との差を評価する。加速度を評価しているので、２重積分して位置座標に直して用いる。
【０１１６】
尚、二重積分は不安定になりやすいが、同じ特性を実現し易い２つのＭＥＭＳ加速度センサ−の積分値の差は比較的安定になる傾向がある。この値を用いて取得した画像情報の位置座標をシフト（Ｘ，Ｙ方向に位置のずれだけシフト）する。必要回数振動測定と画像取得およびシフトを行って画像を重ね合わせ、振動を取り除いた最終画像を得る。
【０１１７】
図１３は、本発明の説明図（画像振動除去、その２）を示す。既述した図９の説明である図１０のＳ４の距離測定装置（１）、Ｓ５の距離測定装置（２）で位置の変動を直接に検出し、Ｓ６でその位置の差分を評価していたが、当該図１３は図１２の説明である当該図１３のＳ２４の振動センサー（１）、Ｓ２５の振動センサー（２）で加速度を検出し、Ｓ２６で２重積分後の位置差を計算することに置き換えたものである。他の説明のＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２７、Ｓ２８、Ｓ２９は、図１０の対応するＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９と同一であるので説明を省略する。
【０１１８】
図１３において、Ｓ２４、Ｓ２５は、振動センサー（１）、（２）が同期信号（位置測定開始信号）をもとに、図１１の振動センサー（１）、（２）１７から加速度信号の取得を開始する。
【０１１９】
Ｓ２６は、二重積分後、位置差を計算する。これは、Ｓ２４、Ｓ２５で取得した振動センサー（１）、（２）からの加速度信号を二重積分して位置情報を計算し、計算した位置情報の差分（位置差）を計算する。
【０１２０】
以上によって、図１２の構成のもとで、上下機構１０を動作させてマスクパレット７を天板４１に剛体接続した状態で、細く絞った電子ビーム３をフォトマスク８に照射しつつ平面走査してそのときに放出された２次電子を検出・増幅して生成した取得画像と（Ｓ２１からＳ２３）、振動センサー（１）、（２）の加速度を二重積分して位置情報に変換した後に両者の差分（位置差分）を算出し、この算出した位置差分（Ｓ２４、Ｓ２５、Ｓ２６）をもとに、取得画像の位置シフトして重ね合わせる補正を行い（Ｓ２７、Ｓ２８）、振動除去した画像を生成することが可能となる。
【０１２１】
図１４は、本発明の動作説明図（画像振動除去、その２）を示す。既述した図１１の（ａ）のＳ１１、Ｓ１２で２つの位置を同時測定してその差を算出したのに対して、図１４の（ａ）のＳ３１、Ｓ３２で振動（加速度）を同時測定して二重積分して算出した位置の差を算出するように置き換えたものである。その他の図１４の（ａ）のＳ３３からＳ３６、および図１４の（ｂ）は、図１１の（ａ）のＳ１３からＳ１６、および図１１の（ｂ）と同じであるので、説明を省略する。
【０１２２】
図１４の（ａ）において、Ｓ３１は、マスク、天板の振動（加速度）を同時測定、およびＳＥＭ画像を同時取得する。これらは、図１３のＳ２１、Ｓ２４、Ｓ２５、およびＳ２１、Ｓ２２で既述したように、フォトマスク８（マスクパレット７）の振動を振動センサー（２）１７で、天板４１の振動を振動センサー（１）１７で同時測定、およびフォトマスク８に細く絞った電子ビーム３を照射しつつＸＹ走査してそのときに放出された２次電子を検出・増幅してＳＥＭ画像を同時取得する。
【０１２３】
Ｓ３２は、積分して位置の差を計算する。これは、Ｓ３１で同時測定した振動を二重積分して位置を算出し、これら算出した位置の差分を計算する。例えば、ある時間に振動センサー（１）と振動センサー（２）の二重積分した後の位置がそれぞれａ，ｂである場合、差分はａ−ｂと評価する。これはある瞬間に天板４１とフォトマスク８とが振動でａ−ｂだけ位置がずれていることを意味している。この際、画像情報の取り込む速度は、位置測定の誤差が生じない程度に高速に行う。
【０１２４】
以下、図１１の（ａ）のＳ１３からＳ１６と同様に図１４の（ａ）のＳ３３からＳ３６を実行することにより、差が０となるようにＳＥＭ画像を移動し、振動補正後のＳＥＭ画像を出力することが可能となる。
【０１２５】
図１４の（ｂ）は、図１４の（ａ）の模式説明図を示す。左側が補正前、右側が補正後を示す。図１４の（ｂ−１）から（ｂ−６）は、既述した図１１の（ｂ−１）から（ｂ−６）と同様であるので、説明を省略する。
【０１２６】
図１５は、本発明の他の実施例構成図（その４）を示す。図１５は、図１１が取得画像を移動して振動補正を行う代わりに、フォトマスク８上を照射する電子ビームの位置を、電子ビーム偏向器１８で移動して振動補正するものである。図１５における電子ビーム偏向器１８以外は、図９の番号のものと同一であるので説明を省略する。
【０１２７】
図１５において、電子ビーム偏向器１８は、対物レンズ２で細く絞った電子ビーム３をフォトマスク８上に照射しつつＸＹ走査する位置を、Ｘ、Ｙの任意の方向にダイナミック（リアルタイム）に高速移動させる偏向器である。ＸＹ走査用の偏向器と兼用してもよいし、独立に設けてもよい。以下構成および動作を順次説明する。
【０１２８】
（１）図１５の構成は、画像取得を行う際に、直接に画像振動を除去（キャンセル）するものであって、実時間に距離測定装置（１）、（２）１６で測定した電子ビームコラム１を搭載する天板４１などの位置と、フォトマスク８（マスクパレット７）の位置との差をサブナノメートル分解能で計測し、その差に相当する分だけ電子ビームの偏向を余計に行うことで見かけ上、フォトマスク８が振動していないように振動補正するものである。つまり、フォトマスク８の振動の方向（Ｘ、Ｙ方向）に追従して細く絞った電子ビームを偏向し、見かけ上、フォトマスク８が振動しないように振動補正するものである。
【０１２９】
（２）そのため、図１５の構成に用いる電子ビーム走査装置（スキャン偏向器）のピクセル分解能は通常のピクセル走査よりも細かい分解能（振動補正対象とする最小分解能）で電子ビームを走査可能なように出来ている。例えば、通常の画像取得では視野３ミクロンを１０００ピクセル程度で表現する。この場合、ピクセル分解能は３ｎｍである。図１５の電子ビーム走査装置は例えばその１０分の１以下の０．３ｎｍ分解能で電子ビーム走査を行う能力を有したものを用いる。
【０１３０】
（３）例えば、右方向（Ｘ方向）に０．３ｎｍ移動するような画像振動が加わった場合、距離測定装置（１）、（２）は電子ビームコラム１を搭載する天板４１と、フォトマスク８との間に０．３ｎｍの誤差があることを検出する。この検出された信号を電子ビーム偏向器１８に通常の走査信号に加えて入力する。そうすると、電子ビーム３のフォトマスク８上の着地点は０．３ｎｍだけ右に寄った場所になり（追従し）、振動が無い場合に電子ビーム３が照射すべき場所と一致させることが出来る。このようにして画像上に現れる振動を取り除くことが出来る。この方式では、ピクセル数は増えないので、高速のコンピュータで画像処理する必要がない。
【０１３１】
（４）電子ビーム偏向器１８は、ＭＨｚよりも十分高速に実施できるため（静電偏向器など）、現在のフォトマスク８の位置を特定（距離測定装置（２）で位置を特定）し、基準となる位置を特定（距離測定装置（１）で天板４１（対物レンズのポールピース）の位置を特定）し、基準となる位置からのフォトマスク８の位置までの差を算出し、この算出した差で補正するように電子ビーム３を電子ビーム偏向器１８で偏向することで、フォトマスク８が基準位置に対して振動した場合にその振動に追従して電子ビーム３の位置を電子ビーム偏向器１８で偏向することをリアルタイムに行い、画像に現れる振動を除去することが出来る。
【０１３２】
次に、図１６を用いて図１５の構成の動作を説明する。
【０１３３】
図１６は、本発明の説明図（画像振動除去、その３）を示す。
【０１３４】
図１６において、Ｓ４１は、同期信号をＳ４２の電子ビーム走査装置およびＳ４３の距離測定装置（１）、Ｓ４４の距離測定装置（２）に通知する。これは、図１５において、図示外のＰＣ（パソコン）から同期信号として画像取得開始信号をＳ４２の電子ビーム走査装置に通知、および同期信号として測定開始信号をＳ４３の距離測定装置（１）１６、Ｓ４４の距離測定装置（２）１６にそれぞれ通知する。
【０１３５】
Ｓ４２は、電子ビーム走査信号を出力する。これは、Ｓ４１から通知を受けた同期信号に同期し、電子ビーム走査信号を図１５の電子ビーム偏向器１８に出力する。
【０１３６】
Ｓ４３、Ｓ４４は、距離測定装置（１）、（２）が同期信号（位置測定開始信号）をもとに、図１５のミラー（１）、（２）に向けて放射したレーザー光線と反射したレーザー光線とをもとに公知の手法でリアルタイムに位置情報を取得する。
【０１３７】
Ｓ４５は、差分評価する。これは、Ｓ４３、Ｓ４４でそれぞれ取得したリアルタイムの位置情報の差分（リアルタイムの位置の差分）を評価（算出）する。
【０１３８】
Ｓ４６は、加算する。
【０１３９】
Ｓ４７は、加算した信号（ＸＹ走査信号）で電子ビームを偏向する。これらＳ４６、Ｓ４７は、Ｓ４２の電子ビーム走査信号に、Ｓ４５で算出した差分（天板４１（対物レンズ２のポールピース）の位置（基準位置）に対するフォトマスク８の振動による位置の移動した差分）に相当する信号を加算し、電子ビームを、フォトマスク８の振動に追従偏向させる。これらにより、フォトマスク８が振動して位置が移動しても、電子ビーム３は追従して同じ位置を照射するように追従偏向される。
【０１４０】
Ｓ４８は、振動除去画像を出力する。
【０１４１】
以上によって、図１５の構成のもとで、距離測定装置（１）１６で基準位置（天板４１、対物レンズ２のポール―ピース）の位置）をリアルタイム測定し、距離測定装置（２）でフォトマスク８の位置をリアルタイム測定し、基準位置に対するフォトマスク８の位置の差分を算出し、この差分に対応する信号を電子ビーム走査信号に加算して電子ビームをＸＹ方向に走査することにより、フォトマスク８が振動によりその位置が移動しても追従して電子ビームが偏向され、画像振動を除去できる。
【０１４２】
図１７は、本発明の動作説明フローチャートを示す。図１７は、図１５、図１６の詳細動作説明フローチャートである。
【０１４３】
図１７において、Ｓ５１は、マスク、天板の位置を同時測定する。これは、図１４のＳ４１、Ｓ４３、Ｓ４４で既述したように、フォトマスク８（マスクパレット７）の位置をミラー（２）１５と距離測定装置（２）１６で、天板４１の位置をミラー（１）１５と距離測定装置（１）１６で位置を同時測定する。
【０１４４】
Ｓ５２は、差分を計算する。これは、Ｓ５１で同時測定した距離測定装置（２）と（１）とで計測した位置の差分を計算する。
【０１４５】
Ｓ５３は、電子ビーム照射位置を差分が０に成るようにシフトする。これは、Ｓ５２で計算した位置の差分が０となるような信号を、図１５の電子ビーム偏向器１８に入力する信号に加算し、電子ビーム３の照射位置をフォトマスク８上でシフトさせ、該フォトマスク８の振動による位置の移動に追従して電子ビーム３の照射位置を追従偏向させる。
【０１４６】
Ｓ５４は、画像取得する。これは、Ｓ５３でフォトマスク８の振動による位置の移動に追従して電子ビーム３の位置を追従偏向することをリアルタイムに実行している状態で、電子ビームをＸＹ走査して画像を取得する。
【０１４７】
Ｓ５５は、画像取得が完了か判別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ５６に進む。ＮＯの場合には、Ｓ５１以降を繰り返す。
【０１４８】
Ｓ５６は、ＳＥＭ画像を出力する。
【０１４９】
以上によって、基準位置（天板４１、対物レンズ２のポールピースなどの位置）に対するフォトマスク８の位置をリアルタイムに検出してその位置の差分を算出し、算出した位置の差分をもとに電子ビーム３のフォトマスク８の照射位置を追従偏向させることにより、フォトマスク８がたとえ振動しても電子ビーム３も追従偏向されるのでみかけ上、フォトマスク８の振動がなくなり、画像上の振動を除去できる。
【０１５０】
図１８は、本発明の動作説明フローチャート（その２）を示す。
【０１５１】
図１８において、Ｓ６１は、Ｘ、Ｙ、Ｚを測定する。これは、天板４１に上下機構１５を動作させない状態で、フォトマスク８の測定点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を測定する。
【０１５２】
Ｓ６２は、固定する。これは、上下機構１５を動作させ、フォトマスク８を天板４１に接触させて剛体接続して固定する。
【０１５３】
Ｓ６３は、Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’を測定する。これは、天板４１に上下機構１５を動作させて接触させて剛体接続させた後の状態で、フォトマスク８の測定点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を測定する。
【０１５４】
Ｓ６４は、差分算出する。ここでは、差分（Ｘ−Ｘ’，Ｙ−Ｙ’，Ｚ−Ｚ’）を算出する。
【０１５５】
Ｓ６５は、測定、パターンマッチングを行う。ここで、Ｘ、Ｙ画像のずれはパターンマッチングで行う。Ｚずれは、倍率補正を行う。
【０１５６】
以上のように、本発明により、上下機構１５を動作させたことで、フォトマスク８が若干、上下方向などに移動しても、上下機構１５を動作させてフォトマスク８を天板４１に剛体接続して固定した状態で振動の低減した画像（取得画像）を取得でき、更に、フォトマスク８の若干のＸＹ方向のずれは取得画像をパターンマッチング・ソフトウェア等でＸ、Ｙ方向に自動補正でき、また、フォトマスク８の若干のＺ方向のずれは取得画像をソフトウエアで倍率補正できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本発明の１実施例構造図である。
【図２】本発明の電子顕微鏡ステージの力学モデル説明図である。
【図３】本発明の１実施例構成図（その２）である。
【図４】本発明の１実施例構成図（その３）である。
【図５】本発明の１実施例構成図（その４）である。
【図６】本発明の１実施例構成図（その５）である。
【図７】本発明のいろいろなストッパー形状例である。
【図８】本発明の他の実施例構成図である。
【図９】本発明の他の実施例構成図（その２）である。
【図１０】本発明の説明図（画像振動除去）である。
【図１１】本発明の動作説明図（画像振動除去）である。
【図１２】本発明の他の実施例構成図（その３）である。
【図１３】本発明の説明図（画像振動除去、その２）である。
【図１４】本発明の動作説明図（画像振動除去、その２）である。
【図１５】本発明の他の実施例構成図（その４）である。
【図１６】本発明の説明図（画像振動除去、その３））である。
【図１７】本発明の動作説明フローチャートである。
【図１８】本発明の動作説明フローチャート（その２）である。
【符号の説明】
【０１５８】
１：電子ビームコラム
２：対物レンズ
２１：ポールピース
３：電子ビーム
４：真空チャンバー
４１：天板
４２：底板
５：ＸＹステージ
６、１３：弾性材料
７：マスクパレット
８：フォトマスク（サンプル）
９：固定部材
１０、１２、１４、１５：上下機構（圧電素子）
１１：固定蓋
１３１：ストッパー
１５：ミラー
１６：距離測定装置
１６１：支持機構
１７：振動センサー
１８：電子ビーム偏向器
【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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