(57)【要約】【課題】試料の材質に依存することなく試料表面の電位を一定にして精度よく試料を測定することのできる電子ビーム寸法測定装置及び電子ビーム寸法測定方法を提供すること。【解決手段】電子ビーム寸法測定装置は、電子ビームを試料の表面に照射する電子ビーム照射手段と、前記試料から放出される電子を検出する検出手段と、前記電子ビーム照射手段に前記試料から二次電子が放出する電圧よりも低い加速電圧で電子ビームを照射させ、前記検出手段からの信号に基づき前記試料の表面が一定の電位になったと判定したときに前記電子ビームの照射を停止させる制御手段とを有する。前記制御手段は、前記電子ビーム照射手段に、前記電子ビームを試料の表面全体に照射させてもよいし、前記電子ビーム照射手段に、前記電子ビームを試料の測定部位を中心とした所定の範囲に照射させてもよい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを試料の表面に照射する電子ビーム照射手段と、
前記試料から放出される電子を検出する検出手段と、
前記電子ビーム照射手段に前記試料から二次電子が放出する電圧よりも低い加速電圧で電子ビームを照射させ、前記検出手段からの信号に基づき前記試料の表面が一定の電位になったと判定したときに前記電子ビームの照射を停止させる制御手段と
を有することを特徴とする電子ビーム寸法測定装置。
【請求項２】
更に、画像を表示する表示手段を有し、
前記制御手段は、前記検出手段からの信号に基づき前記試料の画像を生成し、前記表示手段の画面に該画像を表示させることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム寸法測定装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記電子ビーム照射手段に、前記電子ビームを試料の表面全体に照射させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子ビーム寸法測定装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電子ビーム照射手段に、前記電子ビームを試料の測定部位を中心とした所定の範囲に照射させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子ビーム寸法測定装置。
【請求項５】
前記一定の電位は、前記試料の帯電電位より低いことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電子ビーム寸法測定装置。
【請求項６】
前記電子ビームの照射電子量の値は、寸法測定を行うときの照射電子量の値よりも大きくすることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電子ビーム寸法測定装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記電子ビームの照射を停止させた後、前記試料から二次電子が発生する所定の電位で電子ビームを照射させることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電子ビーム寸法測定装置。
【請求項８】
測定対象の試料の帯電電位を基に電子ビームの加速電圧を求めるステップと、
前記試料の表面に前記加速電圧で電子ビームを照射するステップと、
前記試料の表面が一定電位になったとき、前記電子ビームの照射を停止するステップと、
前記電子ビームの電位を前記試料から二次電子が放出される電位に切り換えるステップと
を含むことを特徴とする電子ビーム寸法測定方法。
【請求項９】
前記加速電圧は、前記試料の帯電電位より低いことを特徴とする請求項８に記載の電子ビーム寸法測定方法。
【請求項１０】
前記電子ビームの加速電圧を求めるステップと前記試料の表面に前記加速電圧で電子ビームを照射するステップに代えて、
測定対象の試料を正の電位に帯電させるステップと、
前記試料の表面に所定の負の電位で電子ビームを照射するステップと
を含むことを特徴とする請求項８に記載の電子ビーム寸法測定方法。
【請求項１１】
前記電子ビームは、前記試料の表面全体に照射することを特徴とする請求項８又は１０に記載の電子ビーム寸法測定方法。
【請求項１２】
前記電子ビームは、前記試料の測定部位を中心として所定の範囲に照射することを特徴とする請求項８又は１０に記載の電子ビーム寸法測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームを試料に照射して試料を観察する電子ビーム寸法測定装置及び電子ビーム寸法測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、電子顕微鏡等の電子ビーム装置による試料の観察や、パターンの線幅等の測定が行われている。電子ビーム装置による試料の観察や測定では、観察する部分に電子ビームを照射させながら走査して、二次電子等の電子量を輝度に変換して表示装置に画像として表示している。
【０００３】
このように試料を観察したり測定する際に、電子ビームを照射するが、この電子ビームの照射によって試料表面が帯電する現象が発生する。帯電とは、試料に入射する荷電粒子と放出される荷電粒子が有する電荷の差によって、照射面が正または負になる現象である。試料表面が帯電すると、試料から放出された二次電子が加速されたり引き戻されたりして二次電子放出の効率が変化し、試料表面の画像の質が不安定になるという問題がある。また、試料表面の帯電が進行すると、一次電子ビームを偏向させてしまい、画像に歪みを生じさせてしまう場合がある。
【０００４】
このような問題に対し、試料表面上の帯電を防止する方法が種々提案されている。
【０００５】
これに関する技術として、特許文献１には、二次電子の収率が１より大きくなる電圧と１より小さくなる電圧を利用して試料表面の帯電を均一化する方法が開示されている。また、特許文献２には、試料表面に紫外線を照射して帯電を中和する方法が開示されている。また、特許文献３には、二次電子及び紫外線を利用して試料表面の帯電を均一化する方法が開示されている。さらに、特許文献４には、外付けのフラッドガンを使用して、観察部位の帯電を中和する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１４２０１９号公報
【特許文献２】特開２００５−１７４５９１号公報
【特許文献３】特開２００５−１６４４５１号公報
【特許文献４】特開平８−５０８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、電子ビーム装置における試料の観察において、試料表面が帯電する現象が発生するが、例えばウエハのように試料を電気的に接続できる場合には、電気的に接続されたウエハ上の導体を接地することにより、試料の帯電現象を防止することができ、特に問題にはならない。
【０００７】
しかし、試料が非導電性の場合や、導電性の材料が使用されていても接地することができない場合には試料表面の帯電現象が発生する。例えば、半導体の露光の原盤として用いられるフォトマスクの寸法を測定する場合には、帯電が発生してしまう。
【０００８】
フォトマスクの寸法を測定し管理する必要のある状態として、次の２つの状態が考えられる。一つは、配線の製造途中過程であるガラス基板の上全体にクロム等の導体があり、その上にクロムへ配線をエッチングするためのレジスト配線がある状態である。二つめは、配線の製造工程が完了した状態であり、ガラス基板の上にクロム等の導体でできた配線がある状態である。
【０００９】
特に、クロムをエッチングする直前の状態では、ガラス基板上の全体にクロム等の導体の層があるため、ある場所で電子ビームを照射して帯電が発生すると、基板上全体の導体の層が帯電するため、別の場所の観察や寸法測定にも影響を及ぼしてしまう。また、一つの場所での帯電が微小であっても、数百〜数千の場所に電子ビームを照射すれば、最終的には大きな帯電となり、最初に測定した寸法と最後に測定した寸法の相関が取れなくなってしまう。
【００１０】
上記した、二次電子を利用して試料表面の帯電を均一化する方法では、試料の材質に依存した二次電子の発生効率を考慮して電位を調整し、試料表面の帯電を均一化している。しかし、二次電子の発生効率は試料材質に依存するため、異なる材質で試料表面が構成されている場合には、試料ごとの帯電が均一化されたとしても、異なる試料間の電位が異なってしまう。このため、異なる試料間で電界が変化し、一次電子ビームに力が作用して、照射領域のサイズが変化するため、精度良く寸法管理を行うことが出来ない。
【００１１】
また、紫外線を照射して試料の帯電を中和する方法では、測定対象がレジスト材の場合には適用できない。紫外線照射によりレジスト材が変化してしまうからである。
【００１２】
また、外付けのフラッドガンを使用した場合は、観察部位を中心とした広範囲にわたって均一に帯電を中和することが困難である。これは、試料と電子顕微鏡鏡筒との間隔が狭く、フラッドガンからの電子照射を測定部位に導くことが困難であり、均一な中和ができないためである。
【００１３】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みなされたものであり、試料の材質に依存することなく試料表面の電位を一定にして精度よく試料を測定することのできる電子ビーム寸法測定装置及び電子ビーム寸法測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した課題は、電子ビームを試料の表面に照射する電子ビーム照射手段と、前記試料から放出される電子を検出する検出手段と、前記電子ビーム照射手段に前記試料から二次電子が放出する電圧よりも低い加速電圧で電子ビームを照射させ、前記検出手段からの信号に基づき前記試料の表面が一定の電位になったと判定したときに前記電子ビームの照射を停止させる制御手段とを有することを特徴とする電子ビーム寸法測定装置により解決する。
【００１５】
また、上記した電子ビーム寸法測定装置において、前記制御手段は、前記電子ビーム照射手段に、前記電子ビームを試料の表面全体に照射させるようにしてもよいし、前記電子ビームを試料の測定部位を中心とした所定の範囲に照射させるようにしてもよい。
【００１６】
また、上記した課題は、測定対象の試料の帯電電位を基に電子ビームの加速電圧を求めるステップと、前記試料の表面に前記加速電圧で電子ビームを照射するステップと、前記試料の表面が一定電位になったとき、前記電子ビームの照射を停止するステップと、前記電子ビームの電位を前記試料から二次電子が放出される電位に切り換えるステップとを含むことを特徴とする電子ビーム寸法測定方法により解決する。
【００１７】
上記した電子ビーム寸法測定方法において、前記電子ビームの加速電圧を求めるステップと前記試料の表面に前記加速電圧で電子ビームを照射するステップに代えて、測定対象の試料を正の電位に帯電させるステップと、前記試料の表面に所定の負の電位で電子ビームを照射するステップとを含むようにしてもよい。
【００１８】
本発明では、測定対象となる試料の表面に試料が帯電している電位よりも低く、二次電子の出ない加速電圧で電子ビームを照射している。このような電子ビームを照射することにより、電子ビームの負電荷は試料に吸収されるが、電子ビームを照射し続けることにより試料は電子ビームの加速電圧と同電位に帯電する。これにより、試料表面の電位が一定に保たれ、電子ビームの軌道が一定になり、照射範囲が一定になる。
【００１９】
また、本発明では、試料の表面の電位を一定にするために特別に帯電を制御する電極を設けることなく、電子ビーム寸法測定装置の電子銃（電子ビーム照射手段）の電位を制御して一定電位の電子ビームを発生させている。このため、電位を一定にする処理を行っている場合でも、通常の操作で容易に試料表面の電子像を取得することができる。これにより、電位が一定になる過程を電子像により確認することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
はじめに、電子ビーム寸法測定装置の構成について説明する。次に、本発明の特徴である試料表面の電位を一定にする処理について説明する。次に、電子ビーム寸法測定装置を用いた電子ビーム寸法測定方法について説明する。最後に、本発明に係る電子ビーム寸法測定装置によって、試料の表面を一定電位にした実施例について説明する。
【００２２】
（電子ビーム寸法測定装置の構成）
図１は、本実施形態に係る電子ビーム寸法測定装置の構成図である。
【００２３】
この電子ビーム寸法測定装置１００は、電子走査部１０と、信号処理部３０と、表示部４０と、電子走査部１０、信号処理部３０及び表示部４０の各部を制御する制御部２０とに大別される。このうち、電子走査部１０は、電子鏡筒部（コラム）１５と試料室１６とで構成される。電子鏡筒部１５は、電子銃（電子ビーム照射手段）１とコンデンサレンズ２と偏向コイル３と対物レンズ４とを有し、試料室１６は、ウエハステージ移動部５とウエハステージ６とを有している。試料室１６はウエハステージ６を移動させるためのモーター（不図示）、及び試料室１６内を所定の減圧雰囲気に保持するための真空排気ポンプ（不図示）がそれぞれ接続されている。
【００２４】
電子銃１から照射された電子ビーム９をコンデンサレンズ２、偏向コイル３、対物レンズ４を通してウエハステージ６上の試料７に照射するようになっている。
【００２５】
電子ビーム９が照射されて試料７から出た二次電子又は反射電子の量は、シンチレータ等で構成される電子検出器（検出手段）８によって検出され、信号処理部３０においてその検出量がＡＤ変換器によってデジタル量に変換され、さらに輝度信号に変換されて表示部４０で表示される。
【００２６】
偏向コイル３の電子偏向量と表示部４０の画像スキャン量は制御部２０によって制御される。
【００２７】
制御部２０は、例えばマイクロコンピュータで構成され、測長を実行するためのプログラムが格納されている。また、制御部２０は電子ビーム９の加速電圧を決定し、電気的に接続されている電子銃１に対して加速電圧を印加する。
【００２８】
以上のように構成した電子ビーム寸法測定装置１００において、ウエハステージ６上に載置された試料７の観察に先立って、試料７から二次電子が放出されない程度の低い電位の電子ビーム９を試料７の表面に照射する。この電子ビーム９を照射し、試料７の帯電電位が一定になった後に、試料７の観察又は測長を行う。
【００２９】
（試料表面の電位を一定にする処理）
試料７の観察又は測長に先立って、上記の処理を行うことにより、試料７の表面の電位が一定に保たれる。この原理を以下に示す。
【００３０】
図２は、一次電子のエネルギーと二次電子放出比との関係を模式的に示したものである。図２に示すように、二次電子放出比は、一次電子のエネルギーが低いエネルギーから増加するに従って増加し、一次電子のエネルギーがＥ１になったときに１になる。さらに一次電子のエネルギーを増加すると、一次電子のエネルギーがＥｍになったとき、二次電子放出比が最大となり、一次電子エネルギーがＥ２を越えると再び二次電子放出比は１より小さくなる。ここで、Ｅ１、Ｅｍ、Ｅ２の値は、試料の材質に依存して変化するが、Ｅｍの値はほぼ５００ｅＶから１０００ｅＶの間になることが知られている。
【００３１】
図３は、二次電子放出比と試料の絶縁膜表面の帯電状態の関係を模式的に示したものである。図３（ａ）は、試料の二次電子放出比が１より大きい場合である。二次電子放出比が１より大きい範囲では、試料７から放出される二次電子５２の数が試料に入射する一次電子５１の数よりも多いため、試料７の表面は正に帯電する。一方、図３（ｂ）は、二次電子放出比が１より小さい場合であり、図２において一次電子エネルギーがＥ１より低いか、またはＥ２より高い場合に対応している。二次電子放出比が１より小さい範囲では、試料７の表面に電子が多く残るため、試料７の表面は負に帯電する。
【００３２】
一次電子のエネルギーが十分大きく、二次電子放出比が１より小さい場合には、試料７の表面が負に帯電するため、一次電子は試料７の付近で減速する。この帯電は、二次電子放出比が１に近づくまで進行することになる。このとき帯電電圧はＥ２と一次電子エネルギーの差となり、大きな負の値（例えば、−１００Ｖを超える値）に帯電する場合もある。このような帯電が発生すると、二次電子像が大きく歪み、測長誤差が増大する。
【００３３】
一方、二次電子放出比が１より大きい場合には試料７の表面が正に帯電するが、数Ｖ帯電すると数ｅＶのエネルギーしか持たない二次電子５３は試料７の表面に引き戻されるようになる。一次電子と表面に引き戻される二次電子とをあわせた入射電流と放出される二次電子による放出電流とがつりあい、それ以上帯電が進行しない。このため、試料７の観察等には二次電子放出比が１より大きくなる範囲が採用されている。
【００３４】
この場合、試料７として複数の材質が使用されていると、二次電子５２の発生効率は材質によって異なるため、試料７の表面で電位が一定になるとは限らない。そこで、帯電を均一化することが必要となるが、従来の帯電を均一化する方法では、二次電子放出比を１にして、帯電を防止するように、加速電圧を設定するようにしている。しかし、試料７の材質によって二次電子５２の発生効率が１になる加速電圧が異なるため、加速電圧を調整しながら二次電子発生効率が１になるような加速電圧にしなければならず、加速電圧の設定が困難である。
【００３５】
本実施形態では、一次電子のエネルギーが小さく、二次電子放出比が１より小さい場合に着目した。
【００３６】
一次電子のエネルギーが小さく、二次電子放出比が１より小さい場合、試料７の表面が負に帯電する。試料の帯電電位が加速電圧の電位よりも高い間は、一次電子の負電荷が試料に吸収され、試料の帯電電位は次第に電位が下がって行く。最終的には、試料の帯電電位は一次電子の加速電圧と同じ電位になる。試料の電位が加速電圧の電位と同じになれば、それ以上電荷が試料に吸収されることはなくなる。
【００３７】
例えば、図４に示すようなガラス基板７ａの上の導体で形成された配線パターン７ｂが＋３０Ｖに帯電しているとき、この試料７に電源６０を調整して加速電圧が−１０Ｖの電子ビーム９を照射する場合を考える。図４（ａ）に示すように、電子ビーム９の負電荷は、加速電圧に対して正に帯電している試料７ｂに吸収される。図４（ｂ）に示すように、負電荷を吸収した試料７ｂは、＋３０Ｖから徐々に電位が下がり、帯電電位は０Ｖになる。さらに電子ビーム９の照射を続けると、図４（ｃ）に示すように、試料７ｂは、加速電圧と同じ−１０Ｖまで電位が下がる。このとき、試料７ｂの帯電電位が−１０Ｖの加速電圧と同電位になるため、電子ビーム９の電荷を吸収することなく、すべて押し返すことになる。この時点で、試料７ｂの電位が一定になる。
【００３８】
このようにして電位を一定にする方法では、試料７の材質に依存することはない。つまり、加速電圧の値だけによって一定電位が決まることになる。
【００３９】
なお、上記の説明では、電子ビームの加速電圧を−１０Ｖとしたが、二次電子が発生しない低い電位であれば良く、例えば、試料７によっては０Ｖでもよいし、＋１０Ｖでも良い。例えば、加速電圧を＋１０Ｖとすれば、一定電位も＋１０Ｖとなる。
【００４０】
また、上記したように、試料は電子ビームの負電荷を吸収して電位を一定にするため、電位を一定にする前の試料の帯電電位は、電位を一定にした後の電位より高いことが必要となる。
【００４１】
また、上記の説明では、試料の電位が一定になる電位は、加速電圧と同電位になるときとしたが、実際には電子のエネルギーが加速電圧に相当するエネルギーだけではなく、電子銃から放出されるために与えられるエネルギーが加えられていることも考えられる。この場合には、実際に電子が電子銃から放出されたエネルギー相当の電位で一定になる。
【００４２】
このように、電子ビームの加速電圧を試料から二次電子が放出しない程度の低い電圧にすることにより、試料表面を一定にする電位を電子ビームの加速電圧の値だけで決定することができる。このため、二次電子が放出される加速電圧の場合には、材質によって二次電子放出比の異なる電位を制御することが困難であったが、容易に一定電位を決定することが可能となる。
【００４３】
（電子ビーム寸法測定方法）
次に、本実施形態の電子ビーム寸法測定装置１００を用いて試料７上の電位を一定にして試料７の測長をする方法について図５のフローチャートを用いて説明する。
【００４４】
ここでは、試料７の測定毎に試料７上の電位を一定にする処理を行うものとする。また電子ビーム寸法測定装置として電子顕微鏡を使用するものとする。
【００４５】
まず、ステップＳ１１において、初期設定をする。この初期設定において、試料７上の電位を測定し、その測定値から電子ビームの加速電圧を決定する。
【００４６】
次に、ステップＳ１２において、ステップＳ１１で決定した加速電圧の電子ビームを試料上に照射する。この電子ビームを照射する範囲は、試料全体にわたって照射する。
【００４７】
なお、電子ビームを照射する範囲は、測定部位を中心とし、例えば電子顕微鏡のレンズに影響を及ぼす範囲だけに照射するようにしてもよい。
【００４８】
次に、ステップＳ１３において、ステップＳ１２の電子ビームの照射によって、試料上の電位が一定になったか否かを判定する。試料上の電位が一定になったと判定された場合は、次のステップＳ１４に移行し、試料上の電位が一定になっていないと判定された場合は、ステップＳ１２に戻り試料上への電子ビームの照射を継続する。
【００４９】
試料上の電位が一定になったか否かの判定は、例えば次のようにして行う。
【００５０】
本実施形態では、電子ビーム９の照射を、寸法測定を行う電子ビーム寸法測定装置１００（電子顕微鏡）そのもので行うため、電子ビーム９による電子顕微鏡像を観察することができる。このため、試料７の表面の電位が一定になっていない段階では、試料７の表面の形状や材質に基づいた情報を含んだ電子顕微鏡像を取得することができる。また、電子ビーム９を照射しているため、電子ビーム９の照射により電位が一定に至る過程の電子顕微鏡像を得ることができる。電位が一定に至った段階では、電子ビーム９が試料に到達することができなくなり、試料表面の形状等の情報を持たなくなる。従って、それ以降は、電子顕微鏡像に変化が見られなくなる。このように、試料から得られる情報がなくなり、電子顕微鏡像に変化が見られなくなったとき、電位が一定になったと判定することができる。例えば、制御部２０が、電子顕微鏡像を信号処理部３０に信号処理させ、ある時点の画像と所定の時間経過後の画像との間で変化がないときに、制御部２０は試料７の表面の電位が一定になったと判定する。
【００５１】
なお、本実施形態では、試料７から二次電子が放出されない程度の加速電圧をかけているために、電子顕微鏡像として得られる画像は主に二次電子以外の電子から得られる画像である。
【００５２】
次のステップＳ１４では、電位を一定にするために行った電子ビームの照射を停止する。
【００５３】
次のステップＳ１５では、電子ビーム寸法測定装置を測長モードに切替える。ここで、測長モードへの切替えには、電位を一定にする処理において設定した加速電圧を通常の測長で使用する加速電圧、例えば、５００Ｖから２ｋＶに設定することを含んでいる。
【００５４】
次のステップＳ１６で、実際に試料７の測長を行う。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態の電子ビーム寸法測定装置を用いた測定方法では、試料の寸法の測定に先立って、試料上の電位を一定にしている。この電位を一定にするために、二次電子を発生しない加速電圧の電子ビームを試料上に照射する。電子ビームの照射は電子ビームの電位と試料の電位とが同じ値になるまで行う。試料上の電位がすべてこの一定の値になることにより、電子ビームが試料上の異なる電位の影響を受けて電子ビームの照射範囲が変化することがなく、安定した測定を行うことが可能となる。
【００５６】
また、本実施形態では、寸法測定を行う電子顕微鏡そのもので試料の電位の一定化を行うため、試料上の電位が一定になるまでの電子顕微鏡像を観察することができ、必要な部位だけに電子ビームを照射することを確認することもでき、無駄な電子ビームの照射をしないようにすることが出来る。
【００５７】
なお、本実施形態では、試料の測定を行う度に試料表面の電位を一定にする処理を行うようにしていたが、これに限らず、試料表面の電位を一定にする処理が必要なときにのみ行うようにしても良い。図６は、上記の処理を含めた電子ビーム寸法測定方法の一例のフローチャートを示したものである。図６に示すように、ステップＳ２２で基準となる試料の帯電状況を検査する。次のステップＳ２３において、誤差が許容範囲か否かを判定する。例えば０．１パーセントの測長誤差が発生したときに、ステップＳ２４に移行して、試料表面の電位を一定にする処理を行う。その他の処理は図５で説明した処理と同様である。
【００５８】
また、本実施形態では、試料の一部が３０Ｖに帯電しているものとして説明したが、はじめに、試料の表面全体を任意の正の電位に帯電させた後、加速電圧を負の値にして電子ビームを照射するようにしてもよい。
【００５９】
試料を正に帯電させるためには、例えば、加速電圧を１ｋＶ程度として二次電子を多く発生させ、二次電子を捕獲することにより容易に試料を正に帯電させることができる。
【００６０】
また、電位を一定にするために照射する電子ビームを、試料を測長する通常の場合よりもビーム照射量を多くし、数秒間照射するようにしてもよい。このようにすることにより、電位を一定にするまでの時間を短縮することが可能となる。
【００６１】
また、本実施形態では、試料の測長を行う場合について説明したが、これに限らず、例えば試料に汚れが付着していないことを画像で確認する等、ＳＥＭ分野の広い範囲において、安定した試料の観察が可能となる。
【００６２】
（実施例）
以下、本実施形態の電子ビーム寸法測定装置１００を用いて、試料７上の電位を一定にした具体例について説明する。図７（ａ）は基板７１上にクロムの配線７２が形成されたフォトマスクの一部（縦０．５ｍｍ、横０．５ｍｍ）を示したものである。図７（ｂ）から図７（ｄ）は、この範囲について測長を行う前に電位を一定にする処理を施した過程を示している。電子ビームの加速電圧は−１０Ｖとし、この範囲に電子ビームを照射する。このとき得られる電子顕微鏡像としては、分解能が悪く、クロムの配線７２が形成された部分に、何かがあるということがわかる程度の像が得られる。電子ビームの照射を継続すると、図７（ｃ）に示すように、クロムの配線７２が形成された形状は結像されず、図７（ｂ）とは異なる像が得られる。さらに電子ビームを照射すると、図７（ｄ）に示すように、中心に円形の電子顕微鏡像が得られる。この像は、試料表面からの情報ではなく、レンズの特性を示す像と考えられる。その後電子ビームを照射しつづけても、得られる電子顕微鏡像は図７（ｄ）とは変わらなかった。これによって、電子ビームが試料表面に到達しなくなったと判定される。すなわち、加速電圧と試料表面の電位とが等しくなり、電子ビームが試料表面に到達することができず、試料表面の電子顕微鏡像が得られなくなったと判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態で使用される電子ビーム寸法測定装置の構成図である。
【図２】一次電子のエネルギーと二次電子放出比との関係を示す図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は二次電子放出比と試料表面の帯電の関係を示す図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は試料上の電位が一定になる原理を説明する図である。
【図５】電子ビーム寸法測定方法を示すフローチャート（その１）である。
【図６】電子ビーム寸法測定方法を示すフローチャート（その２）である。
【図７】図７（ａ）はフォトマスクの一部を示した図である。図７（ｂ）〜（ｄ）は電位を一定にする過程の電子顕微鏡像の模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００…電子ビーム寸法測定装置、１…電子銃（電子ビーム照射手段）、２…コンデンサレンズ、３…偏向コイル、４…対物レンズ、５…ウエハステージ移動部、６…ウエハステージ、７…試料、８…電子検出器（検出手段）、９…電子ビーム、１０…電子走査部、１５…電子鏡筒部、１６…試料室、２０…制御部、３０…信号処理部、４０…表示部、５１…一次電子、５２、５３…二次電子、６０…電源、７１…基板、７２…配線。
【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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