(57)【要約】【課題】通常の光軸調整では、試料に荷電粒子線が垂直に入射しないため、観察パターンの測定に影響を与える。微小傾斜角を高精度で測定し、かつ補正するのは困難である。【解決手段】荷電粒子線を試料に向けて照射している状態において、荷電粒子線の試料への傾斜補正を、反射板の２次電子走査像の情報に基づいて行うものである。２次電子走査像の情報から荷電粒子線偏向器の偏向ベクトルを調整し、荷電粒子線を垂直に試料へ入射させる。荷電粒子線偏向器は少なくとも２段配置される。【選択図】  図１
2017010608.tif 000002
【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が試料に向かって照射されている状態で、反射板で得られる前記試料から放出される放出荷電粒子による走査像に関する情報に基づいて、前記荷電粒子線の傾斜補正を行い、
前記反射板は前記荷電粒子源と前記荷電粒子線を集束する対物レンズとの間に配置される、
荷電粒子線の傾斜補正方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記荷電粒子源と前記対物レンズの間に、前記荷電粒子線を偏向する偏向器が少なくとも２段配置されている、
荷電粒子線の傾斜補正方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記反射板は前記放出荷電粒子が通過できる開口をもつ、
荷電粒子線の傾斜補正方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記反射板における前記放出荷電粒子による走査像の情報は、前記対物レンズにより偏向される前記放出荷電粒子の前記反射板での到達位置に関する情報である、
荷電粒子線の傾斜補正方法。
【請求項５】
請求項２において、
前記偏向器は、磁界による偏向作用、または電界による偏向作用、または磁界と電界による偏向作用を有する、
荷電粒子線の傾斜補正方法。
【請求項６】
請求項２において、
前記反射板における前記放出荷電粒子の走査像の情報に基づいて、前記偏向器の偏向ベクトルを変化させる、
荷電粒子線の傾斜補正方法。
【請求項７】
請求項４において、
前記放出荷電粒子の前記反射板での到達位置を、前記対物レンズの励磁電流の変化、または前記対物レンズ直上の加速円筒電圧の変化、または前記試料に印加される減速電圧の変化、によって変化させる、
荷電粒子線の傾斜補正方法。
【請求項８】
荷電粒子源と、
当該荷電粒子源より放出される荷電粒子線を集束する対物レンズと、
前記荷電粒子源と前記対物レンズとの間に配置される荷電粒子検出器と、
前記荷電粒子源と前記対物レンズとの間に配置される第１および第２の荷電粒子線偏向器と、
前記荷電粒子源と前記対物レンズとの間に配置された反射板と、
を備え、
前記荷電粒子源から試料に向かって前記荷電粒子線を照射している状態で、前記反射板で得られる前記試料から放出される荷電粒子による走査像の情報に基づいて、前記試料への荷電粒子線傾斜を補正する荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記反射板は前記荷電粒子が通過できる開口をもつ、
荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項８において、
前記反射板における前記荷電粒子による走査像の情報は、前記対物レンズにより偏向された前記荷電粒子の前記反射板での到達位置に関する情報である、
荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項８において、
前記第１および第２の荷電粒子線偏向器は、磁界による偏向作用、または電界による偏向作用、または磁界と電界による偏向作用を有する、
荷電粒子線装置。
【請求項１２】
請求項８において、
前記反射板における前記荷電粒子の走査像の情報に基づいて、前記第１および第２の荷電粒子線偏向器の偏向ベクトルを変化させる、
荷電粒子線装置。
【請求項１３】
請求項１１において、
前記荷電粒子の前記反射板での到達位置を、前記対物レンズの励磁電流の変化によって変化させる、
荷電粒子線装置。
【請求項１４】
請求項１１において、
前記対物レンズ直上で前記荷電粒子線を加速する電圧を印加する第１の電源と、
試料に前記荷電粒子線を減速する電圧を印加する第２の電源と、
を備え、
前記荷電粒子の前記反射板での到達位置を、前記第１の電源による前記対物レンズ直上の加速円筒電圧の変化、または前記第２の電源による前記試料に印加される減速電圧の変化、によって変化させる、
荷電粒子線装置。
【請求項１５】
請求項８において、
前記荷電粒子検出器は前記反射板からの荷電粒子を検出する、
荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、荷電粒子線装置に関し、例えば荷電粒子線傾斜を補正する荷電粒子線装置に適用可能である。
【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観察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。
【０００３】
例えば、電子顕微鏡の光軸調整に関しては、電子源から放出された電子ビームを偏向する偏向器と、対物レンズの励磁電流を周期的に変化させるワブラ法を用いて光軸調整を行う方法が、特開２０００−３３１９１１号公報（特許文献１）や、特開２００８−０８４８２３号公報（特許文献２）、特開２０１１−０５４４２６号公報（特許文献３）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３３１９１１号公報
【特許文献２】特開２００８−０８４８２３号公報
【特許文献３】特開２０１１−０５４４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
昨今のデバイスパターンにおいては深溝・深穴化が著しく、走査型電子顕微鏡での観察が非常に困難になっている。走査型電子顕微鏡での観察では、電子ビームが試料表面に対して傾斜して入射すると、パターンが偏って観察される。アスペクト比が小さいパターンでは、電子ビームの斜め入射の影響は小さいが、近年のＮＡＮＤ ＦｌａｓｈやＣｈａｎｎｅｌ Ｈｏｌｅなどのアスペクト比が数十に達する深溝・深穴パターンでは、電子ビームの斜め入射によるパターンの偏りが大きくなり、高精度な測定ができなくなってしまう。
【０００６】
特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載の技術は、対物レンズをワブリングしたときに、観察パターンが動かないように電子ビームの光軸を自動的に調整するものであり、何れの文献も、電子顕微鏡を構成する電子レンズの中心に電子ビームを通過させる技術に関して記載されたものである。
【０００７】
しかしながら、現実の装置では機械公差が必ず存在するため、複数の電子レンズは同心円状に配置されない。このような装置状態では、試料直上に配置された対物レンズの中心に電子ビームを通しても、電子ビームは対物レンズに傾斜して入射することになる。したがって、電子ビームが試料に到達する段階でも、電子ビームは試料に対して垂直に入射していないことになる。上述のアスペクト比が数十に達しているデバイスパターンにおいては、０．１°程度の電子ビームの傾斜角であっても、測定に無視できない影響を与えてしまう。以上のことから、近年の深溝・深穴パターンの観察においては、対物レンズの中心を通過し、かつ試料に垂直に入射するような電子ビームの光軸を実現する必要がある。
本開示の課題は、荷電粒子線の微小な傾斜角を補正する方法を提供することにある。
その他の課題と新規な特徴は、本開示の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、荷電粒子線の傾斜補正方法は、反射板で得られる試料から放出される放出荷電粒子による走査像に関する情報に基づいて、荷電粒子線の傾斜補正を行う。ここで、反射板は、荷電粒子源と荷電粒子線を集束する対物レンズとの間に配置される。
【発明の効果】
【０００９】
上記荷電粒子線の傾斜補正方法によれば、荷電粒子線の微小な傾斜角を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】走査型電子顕微鏡の構成を説明する図である。
【図２】１次電子ビームの試料への斜め入射を説明する図である。
【図３】測長値を説明する図であり、（ａ）は１次電子ビームの傾斜がないとき、（ｂ）は１次電子ビームの傾斜があるときである。
【図４】対物レンズによる２次電子軌道の変化を説明する図である。
【図５】２次電子走査像によって形成される黒点画像を説明する図である。
【図６】１次電子ビームの傾斜による黒点の位置ずれを説明する図である。
【図７】２段の偏向器による１次電子ビームの傾斜変化を説明する図である。
【図８】１次電子ビームの傾斜補正シーケンスを説明する図である。
【図９】黒点ずれ量測定による１次電子ビームの傾斜補正を説明する図である。
【図１０】対物レンズと試料との平行度調整を説明する図である。
【図１１】１次電子ビームの傾斜によるパターン陰影を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態および実施例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。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型電子顕微鏡（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、例えば集束イオンビーム装置（Focused Ion Beam：ＦＩＢ）等の他の荷電粒子線装置に適用することができる。また、実施の形態は走査型電子顕微鏡の一例を説明しているに過ぎず、実施の形態と異なる構成からなる走査型電子顕微鏡に適用することができる。
【００１２】
＜実施の形態＞
図１は、走査型電子顕微鏡の構成を説明する図である。なお図１では、電子ビーム傾斜補正の概念を示すため、機械的に軸がずれている装置状態を記載している。
走査型電子顕微鏡１０１では、電界放射陰極１と、引出電極２との間に引出電界が電源Ｖ１によって形成され、１次電子ビーム３が引き出される。電源Ｖ１は第1高電圧制御回路４１によって制御される。
【００１３】
このようにして引き出される１次電子ビーム（荷電粒子線）３は、電源Ｖ２によって加速電極４に印加される電圧によって加速され、コンデンサレンズ５による集束と、上走査偏向器（第１の偏向器）６、及び下走査偏向器（第２の偏向器）７による走査偏向を受ける。加速電極４とコンデンサレンズ５の間には、１次電子ビーム３の強度、及び開き角を制御する対物絞り８が配置される。上走査偏向器６、及び下走査偏向器７の偏向強度は、対物レンズ９のレンズ中心を支点としてホルダー１０にセットされる試料１１上を２次元走査するように調整されている。電源Ｖ２は第1高電圧制御回路４１によって制御される。コンデンサレンズ５は収束レンズ制御回路４２によって制御される。上走査偏向器６及び下走査偏向器７は第１偏向制御回路４５によって制御される。ホルダー１０は試料微動制御回路４８によって制御される。
【００１４】
上走査偏向器６、及び下走査偏向器７によって偏向される１次電子ビーム３は、対物レンズ９の通路に設けられる加速円筒１２でさらに後段加速電圧によって加速される。後段加速される１次電子ビーム３は、対物レンズ９のレンズ作用で絞られる。筒状円筒１３は接地されており、電源Ｖ３によって電圧が印加される加速円筒１２との間に、１次電子ビーム３を加速させる電界を形成する。対物レンズ９は対物レンズ制御回路４６によって制御される。電源Ｖ３は第２高電圧制御回路４７によって制御される。
【００１５】
試料から放出される２次電子や後方散乱電子等の電子（荷電粒子）は、電源Ｖ４によって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１２との間に形成される電界によって、１次電子ビーム３の照射方向とは逆の方向に加速される。２次電子１４は反射板１５に衝突して３次電子（荷電粒子）１６に変換され、これらの３次電子１６を検出器１７に導き、ＳＥＭ像を形成する。反射板１５は、１次電子ビーム３が通過するための穴が空いており、コンデンサレンズ５と対物レンズ９の間に配置される。電源Ｖ４は第３高電圧制御回路４９によって制御される。検出器１７で検出される３次電子１６は信号制御回路を介して制御装置５０に伝達される。
【００１６】
コンデンサレンズ５と反射板１５の間には、１次電子ビーム３を偏向するための上偏向器１８、及び下偏向器１９が配置されている。これらの偏向器は、磁界、または電界、または磁界と電界両方、による偏向作用を有する。上偏向器１８、及び下偏向器１９の偏向強度は、１次電子ビーム３が対物レンズ９のレンズ中心を通過して試料１１上に照射するように調整される。上偏向器１８及び下偏向器１９は第２偏向制御回路４３によって制御される。
【００１７】
検出器１７にて検出される電子は、増幅器４４で増幅され、上走査偏向器６、及び下走査偏向器７に供給される走査信号と同期して画像表示装置５１上に表示される。また、得られる画像はフレームメモリ５０２に記憶される。なお、図１に示す走査型電子顕微鏡の各構成要素に印加する電流或いは電圧は、走査型電子顕微鏡本体５４とは別に設けられる制御装置５０を用いて、制御するようにすることが可能である。すなわち、制御装置５０は、第1高電圧制御回路４１、収束レンズ制御回路４２、第２偏向制御回路４３、第１偏向制御回路４５、対物レンズ制御回路４６、第２高電圧制御回路４７、第３高電圧制御回路４９、試料微動制御回路４８を介して走査型電子顕微鏡の各構成要素に電流或いは電圧を印加する。制御装置５０は、ＣＰＵ５０１やフレームメモリ５０２、プログラムおよびデータが格納される記憶装置５０３を備える。入力装置５２を介して制御装置５０にプログラムやデータが入力される。
【００１８】
次に１次電子ビームが試料へ斜めに入射する場合およびその問題点について、図２および図３を用いて説明する。
図２は１次電子ビームの試料への斜め入射を説明する図である。図３は測長値を説明する図であり、同図（ａ）は１次電子ビームの傾斜がないとき、同図（ｂ）は１次電子ビームの傾斜があるときである。
【００１９】
通常の光軸調整においては、コンデンサレンズ５や対物レンズ９等の電子レンズの励磁電流を周期的に変化させるワブリングを行い、そのときの試料１１のパターン像が動かないような調整が行われる。このとき、１次電子ビーム３は、各電子レンズの中心を通過している。しかしながら、実際の装置では機械公差が必ず存在するため、各電子レンズは同心円状には配置されない。したがって、図２に示すように、試料１１直上の対物レンズ中心２０に１次電子ビーム３を通しても、試料１１に対して１次電子ビーム３は斜めに入射していることになる。すなわち、対物レンズ中心２０に１次電子ビーム３を通しても、試料１１と対物レンズ９の光軸５５の交点には、１次電子ビーム３は入射されない。
【００２０】
このように１次電子ビーム３が試料１１に対して斜め入射していると、深溝パターン２１を測定した場合に、図３（ａ）に示すように１次電子ビーム３が傾斜していない場合では溝底の幅として測長値２２が得られるのに対し、同図（ｂ）に示すように１次電子ビーム３が傾斜している場合では、パターンが偏ることで測長値２３として観察されてしまい、得られる測長値が真の溝底の幅を反映しないものとなってしまう。
【００２１】
ここで、１次電子ビーム３が傾斜しておらず、かつ対物レンズ中心２０を通過している場合は、１次電子ビーム３は光軸上に到達するため、２次電子１４の出射位置は光軸上となる。一方、対物レンズ中心２０を通過して、到達箇所が光軸５５から離軸していると、１次電子ビーム３は試料１１に対して傾斜している。このとき２次電子１４は、光軸５５から離軸した位置５６から出射されることになるため、１次電子ビーム３の傾斜角と２次電子１４の出射位置には相関があることになる。
【００２２】
以下に、１次電子ビーム３の試料１１に対する傾斜を補正する方法、及びそれを実現するための装置について、図４〜図６を用いて説明する。
図４は対物レンズによる２次電子軌道の変化を説明する図である。図５は２次電子走査像によって形成される黒点画像を説明する図である。図６は１次電子ビームの傾斜による黒点の位置ずれを説明する図である。
【００２３】
本実施の形態では、２次電子１４の出射位置を、２次電子１４による反射板１５の走査像観察によってモニタすることで、１次電子ビーム３の傾斜補正を行う。１次電子ビーム３の試料に対する傾斜補正を、２次電子１４の走査像観察で行う理由としては、高精度な傾斜角補正が行えるためである。図４に示すように、２次電子１４の出射位置が試料１１上で距離２４ａだけ変化した場合、その前後で２次電子１４の軌道は対物レンズ９のレンズ作用によって、軌道２５ａ、及び軌道２５ｂのようになり、距離２４ａが、距離２４ｂとして拡大されて反射板１５に投影されるため、１次電子ビーム３の傾斜観察が高精度で行うことができる。
【００２４】
試料１１から出射した２次電子１４は、１次電子ビーム３と同様に、上走査偏向器６、及び下走査偏向器７による走査偏向作用を受ける。上走査偏向器６、及び下走査偏向器７の走査偏向量を大きくして低倍のＳＥＭ像を観察すると、２次電子１４が反射板１５上で広範囲に走査され、その結果、検出器１７では図５に示すような２次電子１４による反射板１５の走査像が観察される。画面内の黒点２６は、反射板１５の１次電子ビーム３を通す開口に相当しており、開口部では２次電子１４が反射板１５を抜けて検出されないために、輝度が暗くなる。言い換えれば、反射板１５は２次電子１４が通過できる開口を有する。図１には図示していないが、検出器１７を反射板１５よりもコンデンサレンズ５側に配置した場合は、コントラストが逆になって反射板１５の走査像は白点画像として観察されることになる。以下の説明では、黒点画像が取得されるものとして説明する。
【００２５】
光軸上で発生した２次電子１４と、離軸した箇所で発生した２次電子１４の軌道は異なるため、１次電子ビーム３が傾斜していない場合と傾斜している場合とで、得られる反射板１５の黒点画像の黒点位置が変化することになる。１次電子ビーム３が傾斜していない場合は、２次電子１４は光軸上から放出され、垂直に出射した２次電子１４は対物レンズ９による偏向を受けないため、図６に示すように、ＳＥＭ画像の中心に黒点２７を形成する。一方、１次電子ビーム３が傾斜している場合は、離軸した位置から２次電子が放出され、垂直に出射される２次電子であっても、図４に示したように対物レンズ９による偏向を受けるため、ＳＥＭ画像中心からずれた位置に黒点２８が形成される。
【００２６】
以上のことから、１次電子ビーム３が対物レンズ９の中心を通過し、かつ試料１１に対して傾斜していない状態では、対物レンズ９をワブリングしたときに黒点位置は移動せず、黒点の大きさだけが変化することになる。したがって、１次電子ビーム３が傾斜していない状態を実現するには、上偏向器１８及び下偏向器１９を用いて１次電子ビーム３の軌道を変化させ、そのときに対物レンズ９のワブリングを実施し、黒点位置の移動量が最小になる上偏向器１８及び下偏向器１９の条件を装置に設定すればよい。対物レンズ９のワブリングは対物レンズ９の励磁電流を変化して行う。１次電子ビーム３の軌道を変化させる偏向器は少なくとも上偏向器１８及び下偏向器１９の２段があればよく、３段以上あってもよい。
【００２７】
なお、黒点位置の変化を生じさせる手段としては、対物レンズ９のワブリングに限られるものではなく、２次電子１４の軌道を変化させるものなら他の手段でもよい。例えば、試料１１に印加されたリターディング電圧（減速電圧）や、加速円筒１２の電圧（加速円筒電圧）をワブリングしてもよい。
【００２８】
以上をまとめると、実施の形態では、荷電粒子源から放出される荷電粒子線を偏向させる２段の荷電粒子線偏向器を、荷電粒子源と荷電粒子線を集束する対物レンズの間に配置する。その２段の荷電粒子線偏向器に逆位相の電流または電圧を印加することで荷電粒子線を振り戻し、対物レンズ中心に荷電粒子線を通す。その状態で荷電粒子線照射によって試料から放出される２次電子は、対物レンズのレンズ効果によって偏向されて、荷電粒子源と対物レンズとの間に配置された反射板に到達する。このとき、２段の荷電粒子線偏向器によって荷電粒子線の偏向ベクトルを変化させながら対物レンズをワブリングさせ、そのときの反射板での２次電子走査像を観察する。対物ワブラによる反射板走査像の移動量が最小になる２段の荷電粒子線偏向器の条件において、荷電粒子線が対物レンズ中心を通過し、かつ試料に垂直入射する装置状態となる。
【００２９】
実施の形態によれば、２次電子軌道の観察によって、荷電粒子線の試料に対する傾斜角を補正することが可能になる。２次電子の軌道の変化は、対物レンズによって拡大されて反射板上で観察されるため、傾斜角を高精度で補正することができる。また、傾斜角の事前計測も不要であり、帯電によって傾斜角が変化してしまうような場合でも、荷電粒子線を試料に対して垂直に入射させることが可能である。
【実施例１】
【００３０】
図７は２段の偏向器による１次電子ビームの傾斜変化を説明する図である。図８は１次電子ビームの傾斜補正シーケンスを説明する図である。図９は、対物レンズ９をワブリングしたときの、黒点位置のずれ量を示す図である。
【００３１】
ここで一例として、図１に示すように機械的な軸ずれ５３によってコンデンサレンズ５と対物レンズ９の中心がずれている場合の、１次電子ビームの傾斜補正の流れを図７、及び図８を用いて説明する。通常の１次電子ビームを電子レンズ中心に通す調整だと、１次電子ビームはコンデンサレンズ５、及び対物レンズ９の中心を通過するような軸になるため、１次電子ビーム軌道２９のようになり、試料１１に斜めに入射する。１次電子ビームがコンデンサレンズ５を通過した段階で、光軸５５に対して距離５７ずれている。
【００３２】
ここで試料１１への傾斜角を補正するために、上偏向器１８及び下偏向器１９を動作させる（図８のステップＳ１）。上偏向器１８及び下偏向器１９には、逆位相の電流または電圧が印加される。上偏向器１８で偏向された１次電子ビームは、軌道２９から軌道３０となり、次に、下偏向器１９で逆方向に振り戻され、軌道３１となる。このときに、対物レンズ９の中心を通過するように、上偏向器１８及び下偏向器１９の偏向強度の上下段比を調整する（ステップＳ２）。
【００３３】
上下段比の調整は、従来の軸調整の技術である、対物レンズ９をワブリングしたときに試料１１上のパターンが動かなくなる方法を用いればよい（ステップＳ３、Ｓ４）。例えば、上偏向器１８及び下偏向器１９のどちらか一方の偏向強度を固定しておいて、もう一方の偏向器の偏向強度を変化させ、ワブリング像が動かない上下段比に条件に設定する（ステップＳ５）。なお、上下段比を求めるときの上偏向器１８及び下偏向器１９への印加電流または電圧の大きさは、ＳＥＭ画像が観察される程度であれば任意で良い。
【００３４】
上偏向器１８及び下偏向器１９の上下段比を調整しただけでは、１次電子ビームは試料１１に斜めに入射したままである。このときの上下段比を保った状態で、上偏向器１８及び下偏向器１９の偏向ベクトルを変化させることで、傾斜角補正を行う（ステップＳ６）。
【００３５】
１次電子ビームが試料に垂直に入射している判断は、上偏向器１８及び下偏向器１９の偏向ベクトルを変化させながら対物レンズ９をワブリングし（ステップＳ７）、そのときの黒点画像を観察することで行う（ステップＳ８）。図９の横軸は、上偏向器１８及び下偏向器１９の偏向ベクトルに対応している。図９では、まず偏向ベクトルの位相のみを３６０°変化させて、その次に偏向ベクトルの大きさを変化させて黒点ずれ量を測定した例を示している。したがって、グラフのピークとピーク、またはボトムとボトムの間隔が、偏向の位相３６０°に対応している。ピーク、またはボトムが複数存在するのは、偏向ベクトルの大きさを変化させているためである。ピーク９１、９２、９３の偏向の大きさは異なっている。
【００３６】
ここで図９において、黒点ずれ量が最小になる偏向ベクトルを見出す（ステップＳ９）。ここでは破線３２で示した偏向ベクトルにおいて、ワブリング時の黒点ずれ量が最小になっている。したがって、上偏向器１８及び下偏向器１９の偏向ベクトルを破線３２の条件に設定し（ステップＳ１０）、その状態で１次電子ビームを偏向したときに、１次電子ビームの試料１１への傾斜角が補正され、試料に垂直に１次電子ビームが入射していることなる。
【００３７】
以上のように、本実施例によれば、対物レンズの中心を通過し、かつ試料に垂直に入射する１次電子ビームの条件を高精度で設定することが可能である。また、帯電などの影響で１次電子ビームの傾斜が変化してしまう場合であっても、帯電の影響を含んだ傾斜を補正することが可能であるため、帯電の激しい深溝・深穴サンプルのＳＥＭ観察において、重要な技術となる。
【実施例２】
【００３８】
図１０は対物レンズと試料との平行度調整を説明する図である。
また、図９の破線３２で示した偏向ベクトルにおいて黒点ずれ量が０になるためには、対物レンズ９と試料１１が平行に配置されている必要がある。対物レンズ９と試料１１が平行でない場合は、２次電子が偏向されて反射板１５に到達するためである。したがって、図１０に示すように、ホルダー１０に傾斜機構を設けて矢印９４のように動作させることによって、破線３２で示した偏向ベクトルにおいて黒点ずれ量が０になる試料傾斜条件に設定すれば、対物レンズ９と試料１１の平行度を高精度で調整することも可能である。
【実施例３】
【００３９】
図１１は１次電子ビームの傾斜によるパターン陰影を説明する図である。同図（ａ）は試料の断面図、同図（ｂ）はその観測パターンである。
また、本実施の形態の技術を用いれば、電子ビームの傾斜が補正できるだけでなく、その逆に大きな傾斜を持たせる条件に設定することも可能である。図９において、黒点ずれ量が大きくなるピークの条件に、上偏向器１８及び下偏向器１９の偏向ベクトルを設定すればよい。電子ビーム３が試料１１に大きく傾斜して入射することで、観察パターンに高低差がある場合に、図１１（ｂ）の１次電子ビーム傾斜により生じるパターン陰影３３に示すように陰影（グラデーション）をつけることができる。したがって、試料の凹凸判定に応用することも可能である。
【００４０】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
１        電界放射陰極
２        引出電極
３        １次電子ビーム
４        加速電極
５        コンデンサレンズ
６        上走査偏向器
７        下走査偏向器
８        対物絞り
９        対物レンズ
１０      ホルダー
１１      試料
１２      加速円筒
１３      筒状円筒
１４      ２次電子
１５      反射板
１６      ３次電子
１７      検出器
１８      上偏向器
１９      下偏向器
２０      対物レンズ中心
２１      深溝パターン
２２      １次電子ビーム傾斜なしのときの溝底測長幅
２３      １次電子ビーム傾斜ありのときの溝底測長幅
２４ａ    試料上での２次電子出射位置のずれ量
２４ｂ    反射板上での２次電子出射位置のずれ量
２５ａ    離軸した位置から出射した２次電子の軌道
２５ｂ    離軸した位置から出射した２次電子の軌道
２６      黒点
２７      １次電子ビームが傾斜していないときの黒点位置
２８      １次電子ビームが傾斜しているときの黒点位置
２９      機械的な軸ずれがある場合の１次電子ビームの軌道
３０      上偏向器により偏向された１次電子ビームの軌道
３１      下偏向器により振り戻された１次電子ビームの軌道
３２      １次電子ビームの試料への傾斜が補正される上下偏向器条件
３３      １次電子ビーム傾斜により生じるパターン陰影
４１      第１高電圧制御回路
４２      収束レンズ制御回路
４３      第２偏向制御回路
４４      増幅器
４５      第１偏向制御回路
４６      対物レンズ制御回路
４７      第２高電圧制御回路
４８      試料微動制御回路
４９      第３高電圧制御回路
５０      制御装置
５０１    ＣＰＵ
５０２    フレームメモリ
５０３    記憶装置
５１      画像表示装置
５２      入力装置
５３      機械的な軸ずれ
５５      光軸
５６      光軸から離軸した位置
５７      光軸に対してずれた距離
９１、９２、９３      ピーク
９４      矢印
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４      電源
【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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