(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子源と、当該電子源から放出される一次電子線を収束するための収束レンズと、当該収束レンズによって収束された前記一次電子線の前記試料への照射に起因して得られる電子をエネルギーフィルタリングする電界を形成するための多孔電極と、当該多孔電極を通過した電子を検出する第１の電子検出器を備えた走査電子顕微鏡において、前記多孔電極より前記試料側に配置される多孔状の構造体と、当該多孔状の構造体より前記試料側に、前記一次電子線の軸外に向かって電子を偏向する偏向器、及び当該偏向器によって偏向される電子を検出する第２の電子検出器を備えたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項２】
請求項１において、前記試料に負電圧を印加するための負電圧印加手段、或いは前記試料から得られる電子を前記多孔状の構造体へ到達させるための電界を生じさせる手段を備えたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項３】
請求項１において、前記偏向器は、前記多孔状の構造体に電子が衝突した際に得られる二次電子を、前記第２の電子検出器に偏向する位置に配置されていることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項４】
請求項１において、前記多孔状の構造体はメッシュ状電極であって、当該メッシュ状電極は前記一次電子線の光軸に交差する方向に広がるように形成されていることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項５】
請求項４において、前記多孔電極は、前記試料方向から見て前記メッシュ電極に隠れるように配置されることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項６】
請求項５において、前記多孔電極より電子源側にメッシュ状電極を更に設けたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項７】
請求項５において、前記メッシュ電極は、前記試料への前記電子線の照射に起因して得られる電子の透過率が５０％となるように形成されることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項８】
請求項１において、前記第１の電子検出器と、第２の電子検出器の出力の合成，出力差、或いは出力比を演算する手段を備えたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項９】
電子源と、当該電子源から放出される一次電子線を収束するための収束レンズと、前記一次電子線に交差する方向に広がるように形成されると共に負の電圧が印加されるエネルギーフィルタと、当該エネルギーフィルタを通過した電子を検出する第１の電子検出器と、前記エネルギーフィルタより試料側に配置されると共に前記一次電子線に交差する方向に広がるように形成されるメッシュ状電極と、当該メッシュ状電極に二次電子及び／又は反射電子が衝突した際に生ずる二次電子を検出する第２の電子検出器を備えたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１０】
請求項９において、
前記メッシュ状電極に前記二次電子／及び又は反射電子が衝突した際に生ずる二次電子を、前記第２の電子検出器に導くための偏向器を備えたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１１】
電子源と、当該電子源から放出される一次電子線を収束するための収束レンズと、試料で得られる二次電子及び／または反射電子の内、高い加速電圧を有する電子を選択的に通過させるエネルギーフィルタと、当該エネルギーフィルタによるエネルギーフィルタリングが実施された電子とエネルギーフィルタリングされない電子を検出する検出器と、前記エネルギーフィルタリングが実施された電子とエネルギーフィルタリングされない電子に基づく前記検出器の出力の和，出力差、或いは出力比を演算する手段を備えたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１２】
電子源と、当該電子源から放出される一次電子線を収束するための収束レンズと、試料で得られる二次電子及び／又は反射電子を検出する電子検出器を備えた走査電子顕微鏡において、試料で得られる二次電子及び／または反射電子の内、高い加速電圧を有する電子を選択的に通過させるエネルギーフィルタと、当該エネルギーフィルタによるエネルギーフィルタリングが実施された電子とエネルギーフィルタリングされない電子を検出する検出器と、前記エネルギーフィルタリングが実施された電子とエネルギーフィルタリングされない電子の合成出力に基づく試料像を表示する表示装置を備えたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１３】
電子源と、当該電子源から放出される一次電子線を収束するための収束レンズと、試料で得られる二次電子及び／または反射電子の内、高い加速電圧を有する電子を選択的に通過させるエネルギーフィルタと、当該エネルギーフィルタによるエネルギーフィルタリングが実施された電子とエネルギーフィルタリングされない電子を検出する検出器と、当該検出器の出力に基づいて試料像を表示する表示装置と、前記エネルギーフィルタリングが実施された電子とエネルギーフィルタリングされない電子に基づく前記検出器の出力の比を演算する手段と、当該手段によって出力された出力比に対する画素数を算出する手段を備えたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１４】
電子源と、当該電子源から放出される一次電子線を収束するための収束レンズと、試料で得られる二次電子及び／または反射電子の内、高い加速電圧を有する電子を選択的に通過させるエネルギーフィルタと、前記試料に対する一次電子線の照射に起因して得られる電子を検出する電子検出器と、当該電子検出器の出力に基づいて試料像を表示する表示装置と、少なくとも２つの特定のエネルギーを持つ電子によって形成される試料像上の２つの特定部分の画素数、或いは面積の和で、前記２つの特定部分の一方の画素数、或いは面積を除算する演算手段を備えたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１５】
電子源より放出された電子線の試料への照射に起因して得られる電子を、前記電子源の方向に加速するための加速円筒と、当該加速円筒内に設けた多孔状の構造体と、当該多孔状の構造体を通過した電子を検出する第１の電子検出器と、当該第１の電子検出器と前記多孔状の構造体との間に配置され、通過する電子をエネルギフィルタリングする電界を形成する多孔電極と、前記多孔状の構造体と前記試料との間に配置され、電子線の軸外に電子を偏向するための偏向器と、当該偏向器によって偏向される電子を検出する第２の検出器を備えたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記加速円筒は、前記電子線を収束するための対物レンズの電子線通路内に設けられ、正の電圧が印加されることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１７】
請求項１５において、
前記加速円筒は、前記電子線を収束するための対物レンズの上磁極であり、当該上磁極には正の電圧が印加されることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１８】
請求項１７において、前記試料に負電圧を印加する手段を備えてなることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、電子顕微鏡に係り、特に半導体の観察，検査或いは測定に好適な走査電子顕微鏡に関するものである。
背景技術
半導体デバイスの検査／観察を行うのに従来から走査電子顕微鏡が用いられている。この走査電子顕微鏡の中には試料で得られた電子をエネルギー弁別し、弁別された電子に基づいて電位コントラスト画像を作成し、半導体デバイスの配線の欠陥を検査する電子ビームテスタがある。特開平１０−３１３０２７号公報には電子ビームテスタと、その電子ビームテスタを用いた配線の欠陥検出方法が開示されている。
上記公報には、試料を帯電させ当該帯電領域における帯電の程度を確認することによって、試料の特定部位が電気的に分離されているか否かの判定を行う技術が開示されている。
発明の開示
試料上の特定部材（配線等）が電気的に他部材と分離しているならば、上記帯電によって、その特定部材に電荷が蓄積される。一方、特定部材が電気的に接地されているならば、電荷は蓄積されない。この帯電の状態を見ることによって、例えば配線が断線しているか否かが判断できる。
上記文献はこのように試料表面に積極的に電荷を与え、エネルギーフィルタを備えた荷電粒子線装置で、電位コントラストを確認することによって、試料表面に形成された配線等の断線や欠陥を検査するものであるが以下のような問題を有している。
走査電子顕微鏡に用いられるエネルギーフィルタは、一般的にメッシュ状の電極に或る負の電圧を印加することによって、その印加される電圧より高い加速電圧を持つ電子を選択的に検出する。しかしメッシュ状の電極は物理的な大きさを持っているので、試料で発生／反射する二次電子／反射電子の中には、このメッシュ状の電極に衝突する電子がある。これらの電子は、試料の情報を持っているのにも関わらず、検出されることなく失われてしまう。
本発明はこのような問題を解決しようとするものであり、エネルギーフィルタを備えた走査電子顕微鏡において、メッシュ状の電極に衝突し、失われてしまう二次電子、及び／または反射電子を積極的に活用することを目的とするものである。
本発明では、上記目的を達成するために、電子源と、当該電子源から放出される一次電子線を収束するための収束レンズと、当該収束レンズによって収束された前記一次電子線の前記試料への照射に起因して得られる電子をエネルギーフィルタリングする電界を形成するための多孔電極と、当該多孔電極を通過した電子を検出する第１の電子検出器を備えた走査電子顕微鏡において、前記多孔電極より前記試料側に配置される多孔状の構造体と、当該多孔状の構造体より前記試料側に、前記一次電子線の軸外に向かって電子を偏向する偏向器、及び当該偏向器によって偏向される電子を検出する第２の電子検出器を備えたことを特徴とする走査電子顕微鏡を提供するものである。
多孔状の構造体に衝突した二次電子や反射電子は、その衝突に伴って二次電子を発生する。本発明によれば第２の電子検出器によって、その二次電子を検出することで、これまで検出することのできなかったエネルギーフィルタに衝突する電子を検査や測定に用いることが可能になる。
そして本発明は、この第２の電子検出器で検出される二次電子に基づいて、これまで実施できなかった種々の観察，検査或いは測定を行うことを可能とするものである。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の理解を助けるために図面を用いて本発明の実施例を説明する。
走査電子顕微鏡での半導体製造プロセス内のウエハの加工形状等を観察する場合、電子照射でウエハ内の絶縁物が不安定な負帯電になることを防ぐためには、２ｋＶ以下の低加速電圧で観察することが望ましい。低加速電圧の選択する理由は電子を物質に照射したときに発生する二次電子発生効率（δ）に関係する。
二次電子発生効率（δ）は（二次電子量）／（入射電子量）で定義されている。第１図に二次電子発生効率（δ）と加速電圧の関係を示した。二次電子発生効率（δ）が１．０になる加速電圧を選択すると、入る電子（入射電子）と出る電子（二次電子）が等しいことから、例え絶縁物であっても帯電は起こらない。このδが１．０になる加速電圧は、物質によって異なるが、１〜２ｋＶの加速電圧範囲にある。
二次電子発生効率（δ）が１．０以下になる高加速電圧領域（一般の走査形電子顕微鏡の加速電圧は５ｋＶ〜３０ｋＶでこの領域である）では、入る電子の方が多いため、負の帯電が起こる。試料が負に帯電すると入射電子は負の帯電が作る電界で減速される。減速により入射電子の等価的な加速電圧は低下する。
この負の帯電は等価的な加速電圧の二次電子発生効率（δ）が１．０になるまで進行する。例えば、１０ｋＶの加速電圧であると試料の負帯電が８ｋＶ以上にならないと、等価的な加速電圧の二次電子発生効率（δ）が１．０にならない。このような大きな負の帯電が起こると、試料内での放電や負帯電の作る電界による入射電子の異常偏向が発生し、正しい観察が不可能になる。
一方、二次電子発生効率（δ）が１．０を超える加速電圧領域（低加速電圧）では、二次電子放出（出る電子）が勝るため絶縁物の表面は正に帯電する。正の帯電が作る電界は一次電子を加速するが、正の帯電の作る電界は二次電子を引き戻す作用を持つ。二次電子のエネルギーは数ｅＶと小さいため、試料が数Ｖに正帯電すると二次電子は引き戻される。すなわち、二次電子が引き戻される事で等価的に二次電子発生効率（δ）が１．０になる正の帯電で停止し、安定する。
この正の帯電は数Ｖで、しかも安定しているため走査像の観察に支障はない。そこで、一般に絶縁物が含まれている半導体のウエハの観察には、観察対象となる絶縁物の二次電子発生効率（δ）が１．０を超える５００Ｖから１０００Ｖの低加速電圧を選択する。絶縁物を含む半導体ウエハは、このような条件で観察することが望ましい。
ところが、非常に微細化された半導体の加工物を観察する上での課題の一つに深い（アスペクト比の高い）コンタクトホールの観察がある。図２はコンタクトホールの断面構造である。このコンタクトホール１０２は導体基板１０３と絶縁物１０１の上面に作られる配線（図示せず）との電気的接続をとる層間のコンタクト配線を形成するためのものである。観察の目的は絶縁物１０１をエッチングしたコンタクトホール１０２の開口の確認である。
コンタクトホールの底部に絶縁物が残り、導体の基板１０３が露出していないとここに金属を埋めても（デポジション）、導体の基板１０３との接続ができない接続不良となる。このためコンタクトホール１０２の底を観察し、基板１０３が露出していることを走査電子顕微鏡で観察できることが要求される。
ところが、図示するように一次電子１００の照射によりコンタクトホール１０２の底で発生した二次電子１０４の大部分はコンタクトホール１０２の壁に衝突し、消滅してしまう。上方に向かった一部分の二次電子１０４ａのみがコンタクトホール１０２を脱出する。コンタクトホールが浅い（アスペクト比＜１〜２）の場合には、かなりの部分の二次電子がコンタクトホール１０２を脱出するため、観察可能であった。しかし、最新の半導体素子のように微細化が進みアスペクト比が３を超えるようになるとコンタクトホール１０２の底を観察することが不可能になった。
第３図は同様に走査電子顕微鏡で判定することが困難な例である。第２図のコンタクトホールに金属（例えば銅）を埋めて、導体基板１０３と上部配線（図示せず）を接続するコンタクト配線１０５，１０６を形成した後の状態である。コンタクト配線１０５は正常に導体基板１０３と電気的な接続が得られている。コンタクト配線１０６はホールの底に絶縁膜１０７が残っているために、外見上は同一であるが、電気的な接続が得られていない。コンタクト配線１０６を上方から走査形電子顕微鏡装置で観察した場合には、コンタクト配線１０５と何ら外見の変化がなく、接続不良になっていることを検出することは困難である。
前述の問題は、▲１▼絶縁物表面に正の帯電を与える観察条件とする、▲２▼二次電子のエネルギー差を分離検出するエネルギーフィルタリングを行うこと、及び▲３▼当該エネルギーフィルタリングの分離エネルギーのしきい値を適正に設定する、ことによって解決できる。
▲１▼の「正の帯電を与える観察条件」は以下の通りである。
先ず、一つとして、図２の高アスペクトのホール観察で、δ＞１．０になる加速電圧を選択する。先に説明したように、この加速電圧の選択により、第４図に示すように絶縁物１０１の表面に正の帯電１０８を与えことができる。
更に、正の電荷を絶縁物１０１の表面に与えるには、表面から放出された二次電子が絶縁物１０１の表面の正帯電が作る電界で引き戻されることを抑制する電界（逆電界）を試料表面に与えることで可能になる。第５図のように試料（絶縁物）９７に対面して対面電極９９を設け、これに正の電圧（制御電圧）９８を印加する。この結果、絶縁物表面に二次電子を制御電極９９の方に引き込む電界が作られ、正の帯電が作る電界により二次電子を引き戻す作用が抑制されるので正の帯電１０７で安定する。
なお、第２図のようなコンタクトホール１０２の底部を観察するためには、加速電圧の選択による帯電だけでは不十分である。加速電圧の選択による帯電では数Ｖの帯電状態を作るに留まり、コンタクトホール１０２内の二次電子を引き出すには不十分だからである。高アスペクトのコンタクトホール観察には、さらに高い正の帯電を与える必要がある。
そのために前述した対面電極９９に相当する部材を設け、より高い正の帯電を形成する。この対面電極９９による帯電法によると数１０Ｖの帯電をも作ることができる。第４図における導体基板１０３と絶縁物１０１の表面との間に、例えば１０Ｖの帯電が作られると、１００ｋＶ／ｃｍ（絶縁物１０１の厚さを１μｍと仮定）もの強い電界が形成され、コンタクトホール１０２の底で作られた二次電子１０４は第４図に示すように電界で集束されて、コンタクトホール１０２の開口から外に出ることができる。
１の走査電子顕微鏡で、コンタクト配線１０５，１０６の観察、及びコンタクトホール１０２の底の両方の観察を行うためには、上記のように二次電子発生効率δが１以上となる加速電圧２０ｅＶ以上２ｋｅＶ以下の設定を可能とし、更に対面電極９９に相当する部材を設けることが望ましい。
次に▲２▼の二次電子のエネルギー差を分離検出するエネルギーフィルタリングについて説明する。エネルギーフィルタは、一般的にメッシュ状の電極を有する。走査電子顕微鏡のように電子を検出する装置の場合、メッシュ状電極に負電圧が印加されるか、或いはメッシュ状電極と他部材との間で、電子検出器方法に向かう二次電子に対する減速電界を形成することで、或る一定以上のエネルギーを持つ二次電子を選択的に通過させ、検出する。
本発明によれば、このメッシュ状電極に印加する負電圧、或いは減速電界を適正に設定することによって、コンタクト配線１０５と１０６の良否を適確に判定することができる。なお、本実施例ではエネルギーフィルタリングをメッシュ状の電極を用いて行っているが、この形態に限られるものではなく、電子検出器の検出面へ向かう二次電子／反射電子を減速する減速電界を形成する他の手段をもって代用することもできる。
次に▲３▼エネルギーフィルタの分離エネルギーのしきい値設定について説明する。コンタクト配線１０５と１０６から放出される二次電子の総量は同じであることはすでに説明した。しかし、二次電子のエネルギーを見ると差が生じている。第６図をもって説明する。
横軸は対面電極９９を通過する時点における二次電子のエネルギーで電圧で表示している。Ｖｃは対面電極９９に印加している制御電圧９８である。（ａ）は正常なコンタクト配線１０５から放出される二次電子のエネルギー分布を示している。二次電子のエネルギー分布は約２Ｖに最大値を持っている。このため試料が置かれている基準の電圧Ｖｃ（試料が接地されている場合は０Ｖ）より右側に二次電子の分布がある形になる。
一方、（ｂ）は接続不良のコンタクト配線１０６の例である。接続不良のため、コンタクト配線は絶縁物と同様に正に帯電する。このため、正の帯電の分だけ二次電子のエネルギー分布が左にずれる。このエネルギー差（分布の差）を検知できれば、正常なコンタクト配線１０５と不良なコンタクト配線１０６を区別することができる。本実施例ではこのエネルギー差を検知できるように、エネルギーフィルタの分離エネルギーのしきい値が設定される。
具体的には、コンタクト配線１０６で得られた電子の個数が最大となるエネルギー（Ｖｃ）を持つ電子の通過を抑制し、コンタクト配線１０５で得られた電子の個数が最大となるエネルギー（Ｖｃ＋２ｅＶ）を持つ電子の通過させるようにエネルギーフィルタに印加する電圧を調整すると良い。
以上の説明はコンタクト配線を含む試料面を正に帯電させ、その帯電の具合によってコンタクト配線の良否を判定しようとするものであり、より具体的には導体基板との電気的接続が不完全なコンタクト配線と、電気的接続が適正に行われているコンタクト配線とでは、帯電状態が異なることに着眼し、その帯電状態の違いによって変化する電子のエネルギー差を利用して、コンタクト配線の接続の良否を判定するというものである。
第７図にエネルギーフィルタの基本構成を示す。第５図の対面電極９９の位置にエネルギーフィルタ１２０を設置した例を示す。エネルギーフィルタ１２０はシールドメッシュ１１１（ａ）（ｂ）、と多孔電極の一種であるフィルタメッシュ１１３からなっている。エネルギーフィルタ１２０には、一次電子ビームを通過させる開口１１２が設けられている。
シールドメッシュ１１１ａ，１１１ｂには制御電圧１０８が印加され、二次電子１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃを加速している。１１５は二次電子検出器で、エネルギーフィルタ１２０を通過した二次電子を、正電圧（例えば１０ｋＶ）が印加されたシンチレータ１１６で吸引して検出する（検出器の詳細は実施例で説明する）。
ここで、フィルタ電圧１１０を０Ｖに設定した場合を考える（試料は接地電位）。例えば、第３図で示したコンタクト配線１０５から放出した二次電子（１１４ａ）はフィルタメッシュ１１３に印加されたフィルタ電圧１１０の０Ｖで減速を受けても、全二次電子がエネルギーフィルタ１２０を通過して二次電子検出器１１５で検出される（第８図（ａ）の斜線部分）。
一方、第３図で示したコンタクト配線１０６から放出された二次電子（１１４ｂ）は二次電子の内、エネルギーの高い部分（第８図（ｂ）の斜線部）のみがエネルギーフィルタ１２０を通過して、検出される。このようにエネルギーフィルタを設置するとこれまで検出できなかった接続不良が明るさの差として検出できるようになる。
第７図に示す二次電子１１４ｃは、シールドメッシュ１１１ｂに衝突する二次電子を示している。メッシュの透過率は良くても８０％程度で、この例のように３枚重ねると透過率は約５０％になる。エネルギーフィルタを用いると二次電子の利用効率が悪くなることが分かる。
以下に説明する本実施例装置はこの点に注目したものである。第９図に二次電子の利用効率の向上を実現し得る構成を示す。
本発明実施例装置では、これまで検出されることのなかったエネルギーフィルタに衝突する電子に基づく情報を得るために、エネルギーフィルタより試料側（二次電子の発生源側）に第２の電子検出器（二次電子検出器１１８）を配置した。この第２の電子検出器は、シールドメッシュ１１１ｂに衝突した電子によって、シールドメッシュ１１１ｂから発生する二次電子１１９を検出する。
この二次電子は、試料で得られた二次電子や反射電子固有の情報を持っているので、実質的にシールドメッシュ１１１ｂに衝突した電子を検出することになる。このような構成によれば、これまで失われていた電子をも有効利用することが可能になる。
本発明実施例装置では、シールドメッシュ１１１ｂの電子の透過率を５０％にする。シールドメッシュ１１１ｂの透過率が５０％となるようにメッシュの骨の太さを設定し、そのメッシュに重なるように透過率８０％のフィルタメッシュ１１３とシールドメッシュ１１１ａを配置することで全体としての透過率を５０％とする。
なお、シールドメッシュ１１１ｂは、多孔質の構造体であり、金や白金等の二次電子発生効率の高い導電部材で形成、或いはこれら導電部材を被覆した部材で形成することが望ましい。またシールドメッシュ１１１ｂから二次電子を生じさせるためには、或る程度の大きさの加速電圧をもって、二次電子１１４を衝突させる必要がある。第９図の説明では、制御電圧１０８を１００Ｖ以上として、二次電子１１４に加速エネルギーを与えているがこの方式に限られることはない。他の方式については後述する。更にこの二次電子の加速電圧は第１図で示した二次電子発生効率が１．０を超える値に設定するとより効率的である。
なお、以下の説明はシールドメッシュ１１１ｂの透過率を５０％にした場合について説明するが、これに限られることはなく観察目的等に応じて適宜選択されるべきである。また、シールドメッシュ１１１ｂは、一次電子線の光軸に交差する方向に２次元的な広がりを持って配置されるのが望ましい。更に一次電子線への影響を考慮すると一次電子線に垂直な方向に形成されることが望ましい。
以下、本発明実施例のエネルギーフィルタを組み込んだ走査電子顕微鏡について説明する。第１０図は走査電子顕微鏡の概略図である。
第１０図は、二次電子放出比が１を超えるような低加速電圧で用いられる走査形電子顕微鏡で、特に低加速電圧でも高分解能が得られるように対物レンズ内に設けた加速円筒に正の電圧を印加する後段加速法と試料に負電圧を印加して試料直前で電子ビームを減速するリターデング法を採用している。
電界放出陰極１と引出電極２との間に引出電圧３を印加すると、放出電子４が放出される。放出電子４は、引出電極２と接地電圧にある陽極５の間でさらに加速（減速の場合もある）される。陽極５を通過した電子ビーム（一次電子ビーム７）の加速電圧は電子銃加速電圧６と一致する。一次電子ビーム７はコンデンサレンズ１４，上走査偏向器１５，下走査偏向器１６で走査偏向を受ける。
上走査偏向器１５，下走査偏向器１６の偏向強度は、対物レンズ１７のレンズ中心を支点として試料１２上を二次元走査するように調整されている。偏向を受けた一次電子ビーム７は、対物レンズ１７の通路に設けられた加速円筒９に印加された後段加速電圧２２の加速をうける。後段加速された一次電子ビーム７は、対物レンズ１７のレンズ作用で試料１２上に細く絞られる。対物レンズ１７を通過した一次電子ビーム７は、リターデング電圧１３（負電圧）が印加された試料１２と加速円筒９間に作られる減速電界で減速されて、試料１２に到達する。
試料１２と加速円筒９との間に印加される減速電界はすでに述べたように試料（絶縁物表面）へ二次電子が戻ることを抑制し、絶縁物の表面電圧を高くする効果にもなっている。本実施例では、試料に印加したリターデング電圧１３と加速円筒９に印加した後段加速電圧２２の和が第５図の制御電圧９８に相当する。この実施例では、リターデング電圧１ｋＶと後段加速電圧５ｋＶの和で６ｋＶが試料１２と加速電極９間に印加される。６ｋＶを印加した結果、絶縁物の表面には数１０Ｖの正電圧を帯電させることができ、極めて効率よくコンタクトホール内の二次電子を引き上げることが確認されている。
また試料で発生する二次電子は、リターディング電圧分高加速化され、検出器方向に向かって飛ばされるので、高い検出効率を得ることができる。更にこのリターディング電圧を適正な値に設定することにより、シールドメッシュ１１１ｂに衝突する際の二次電子の発生効率を向上させ、ひいては二次電子の検出効率の向上を可能とする。
なお、本発明実施例装置では、試料が絶縁膜に覆われ直接的な負電圧印加ができない試料に、適正な負電圧の印加（減速電界形成）が可能となるように、ホルダ２０と当該ホルダと同じ負電圧を印加し得る保護電極２７で試料を包囲するようにした。このように構成することによって、試料を負の無電界領域に配置することになり、直接的な負電圧印加ができなくとも、所望の負電位に基づく減速電界の形成が可能となる。
対物レンズ１７を通過するときの一次電子ビーム７の加速電圧は、電子銃加速電圧６＋後段加速電圧２２で、最終的に試料１２に入射する加速電圧（電子銃加速電圧６−リターデング電圧１３）より高くなっている。この結果、試料１２に入射する加速電圧の一次電子ビーム（電子銃加速電圧６−リターデング電圧１３）そのものを対物レンズ１７で絞る場合に比較し、より細い電子ビーム（高い分解能）が得られる。これは対物レンズ１７のレンズ収差、特に色収差が減少することによる。
本実施例では、電子銃加速電圧６は２ｋＶ、後段加速電圧２２は５ｋＶ、リターデング電圧１３は１ｋＶで、一次電子ビーム７は対物レンズ１７内を７ｋＶで通過し、最終的に試料に入射するときの加速電圧は１ｋＶになる。この例の分解能は３ｎｍで、１ｋＶそのものを絞ったときの分解能１０ｎｍに比較すると、約３分の１に改善される。
一次電子ビーム７を試料１２に照射すると二次電子１１が発生する。本実施例で言う二次電子とは加速電圧が５０ｅＶ以下程度の狭義の意味での二次電子と、反射電子を含むものである。
試料１２に与えている電界は、発生した二次電子１１に対しては加速電界として作用するため、対物レンズ１７の通路内（加速円筒９内）に吸引され、対物レンズ１７の磁界でレンズ作用を受けながら上昇する。対物レンズ１７内を通過した二次電子１１は走査偏向器１５，１６を通過する。
走査偏向器１５，１６を通過した二次電子１１はエネルギーフィルタ５０に入射する。エネルギーフィルタ５０を通過した二次電子１１ａ（エネルギーの高い二次電子及び／または反射電子）は反射板２９に衝突する。反射板２９は中央に一次電子ビーム７を通過させる開口を持った導電性の板である。二次電子１１ａが衝突する面は二次電子の発生効率のよい物質、例えば金蒸着面になっている。なお、以下の説明はエネルギーフィルタを通過した二次電子１１ａを反射板２９に衝突させて検出する例を採って説明するが、例えばシンチレータやマイクロチャンネルプレートを反射板と同じような位置に配置して二次電子１１ａを検出するようにしても良い。
反射板２９に衝突した二次電子１１ａは、ここで、二次電子３０を発生させる。反射板２９で作られた二次電子３０は接地に対して負電圧を印加した静電偏向電極３１ａと正電圧を印加した静電偏向電極３１ｂで偏向される。静電偏向電極３１ｂはメッシュ状で、偏向された二次電子３０が通過できるようになっている。３３ａ，３３ｂは磁界偏向コイルで、静電偏向電極３１ａ，３１ｂの作る電界と直交する磁界を発生させ、静電偏向による一次電子ビーム７の偏向を打消すように調整されている。
メッシュ状の静電偏向電極３１ｂを通過した二次電子は正の１０ｋＶ高電圧（図示せず）が印加されたシンチレータ３２に吸引され、シンチレータ３２に衝突し、光を発生する。この光をライトガイド２４で光電子増倍管１８に導き、電気信号に変換し、増幅する（第１の電子検出器）。この出力に基づいてＣＲＴの輝度変調を行う（図示せず）。
一方、エネルギーフィルタ５０を構成するシールドメッシュ３９ａに衝突した二次電子１１も、ここで二次電子４３を発生する。この二次電子４３は、エネルギーフィルタを通過した二次電子１１ａと同様な方法で検出される。接地に対して負電圧を印加した静電偏向電極３７ａと正電圧を印加した静電偏向電極３７ａで偏向される。静電偏向電極３７ｂはメッシュ状で、偏向された二次電子４３が通過できるようになっている。
３６ａ，３６ｂは磁界偏向コイルで、静電偏向電極３７ａ，３７ｂの作る電界と直交する磁界を発生させ、静電偏向による一次電子ビーム７の偏向を打消す。このように本発明実施例装置における第２の電子検出器は、偏向器を備え、当該偏向器によって一次電子線の軸外に導かれた二次電子４３を検出するようになっている。
この偏向器は、シールドメッシュ３９ａで発生した二次電子４３を第２の電子検出器に導くためにシールドメッシュ３９ａになるべく近い位置に設けられることが望ましいが、それに限られることはなく、シールドメッシュ３９ａで発生した二次電子が検出器へ適正に導けるのであれば、その位置に制限はない。また第２の電子検出器の他の態様としてシールドメッシュ３９ａを検出素子として構成しても良い。
メッシュ状の静電偏向電極３７ｂを通過した二次電子は正の１０ｋＶ高電圧（図示せず）が印加されたシンチレータ４０に吸引され、シンチレータ４０に衝突し、光を発生する。この光をライトガイド４１で光電子増倍管４２に導き、電気信号に変換し、増幅する。この出力に基づいてＣＲＴの輝度変調を行う（図示せず）。
また第１１図に示すように二次電子検出器１８，４２の出力は、Ａ／Ｄ変換器４０１を介して、画像メモリ４０２に送られる。そして画像メモリからＤ／Ａ変換器４０３を介して、増幅器４０４に送られ、加算器４０５を経由して、ＣＲＴの輝度変調が行われる。本発明実施例装置は図示しない制御装置を有し、後述する各種演算や走査電子顕微鏡の各構成の制御が行われる。
次にエネルギーフィルタ５０のメッシュの典型的な構造について説明する。シールドメッシュ３９ａの透過率を５０％とし、フィルタメッシュ３８，シールドメッシュ３９ｂは８０％以上の透過率とし、二次信号電子１１ａの入射方向から見たときにフィルタメッシュ３８とシールドメッシュ３９ｂがシールドメッシュ３９ａの陰になるように組み立てられている。
この構成により、二次電子１１の５０％が反射メッシュ３９ａに衝突して第２の電子検出器で検出され、残り５０％がエネルギーフィルタ５０によりエネルギー選択されて第１の電子検出器で検出される。なお、本発明実施例装置のシールドメッシュ３９ａ，３９ｂは、フィルタメッシュ３８が形成するエネルギーフィルタリングのための電界が一次電子線へ影響することを抑制する効果も持っている。
そして、シールドメッシュ３９ａは、エネルギーフィルタリングのための電界が、シールドメッシュ３９ａに衝突し発生した二次電子を逆に試料方向に加速させ、第２の電子検出器での検出を困難にしてしまうという弊害を抑制するという効果をも備えている。
次にエネルギーフィルタを動作させたときに得られる信号について詳細に説明する。第１２図はエネルギーフィルタを通過した二次電子を検出している第１の電子検出器の出力とフィルタメッシュ３８に印加するフィルタ電圧４４（ＶＦ）の関係を示したものである。グラフの横軸はフィルタ電圧４４で、負電圧を与える。
カーブ２０５は第３図のコンタクト配線１０５から放出された二次電子のフィルタ電圧４４による変化を示している。エネルギーフィルタ５０へ入射するときの二次電子１１の内、５０ｅＶ以下の二次電子は、ほぼリターデング電圧１３による加速に相当するエネルギーを持っている（試料から放出された後、リターデング電圧１３と後段加速電圧２２で加速されるが、加速円筒９を出るとき後段加速電圧２２の減速を受ける）。
一方、反射電子は電子銃加速電圧６の相当するエネルギーを持っている。そのため、フィルタ電圧４４がリターデング電圧（Ｖｒ）になったところからまず加速エネルギーの低い二次電子が透過できなくなり、信号が減り始める。更に１０Ｖ程度負電圧にすると減少が止まり、ほぼ一定値になる。この後の信号はほとんど反射電子である。
カーブ２０６は第３図のコンタクト配線１０６から放出された二次電子量のフィルタ電圧４４による変化を示したものである。試料上の配線等が断線すると、正に帯電するため、カーブ２０５より低いフィルタ電圧で減少が始まる。例えば、フィルタ電圧をＶｒに固定すると図に示すように、２０５は高い検出出力を示すが、２０６は低くなり、コンタクト配線の電圧差、すなわち良配線と不良配線の差を検出器の出力差として示す。
シールドメッシュ３９ａに衝突した二次信号電子を検出する第１の検出手段の出力は図のフィルタ電圧０Ｖに相当し、２０５，２０６共、同じ大きさの検出出力になる。
尚、第１２図内のカーブ２０１は絶縁物１０１からの二次電子に対するものである。絶縁物１０１の表面はより正に帯電するため右にずれたカーブになっている。試料表面に印加する電界の強さによっては絶縁物表面の帯電電圧が高くなり、試料内で放電を起こす等の問題が起こる場合がある。そのために、観察前に第１２図に示すようにエネルギーフィルタ電圧を変化させて、第１の電子検出器の出力信号の変化から表面電位を知る方法は有効である。必要以上に高い場合には、電界強度あるいは加速電圧を調整し、最適な表面電位に制御することが可能である。
第１３図はコンタクト配線を観察したときの第１の電子検出器と第２の電子検出器で得られる像を模式的に示したものである。第１３図（ａ）は第１の電子検出器で得られた像である。９個のコンタクト配線（１０５，１０６）が観察されている。フィルタメッシュ電圧はＶｒに設定されているため不良配線１０６は暗くなる（第１２図参照）。この第１の電子検出器を用いると接続不良の配線を検出することが可能となる。
第１３図（ｂ）は第２の電子検出器の出力に基づいて得られた像である。この第２の電子検出器の出力は、試料から飛んでくる電子のエネルギーに関係なく、二次電子の数に依存したものである。このため、接続不良の配線１０６は、良接続の配線１０５と、同じ明るさに見えている。このように第２の電子検出器の出力に基づく試料像によると、正確な形状観察（検査）が可能である。
例えば、コンタクト配線１０６ａのように形状に不良があった場合、周辺の端子の形状と比較することで形状の異常を検出することが可能になる。形状検査には、同じパターンが繰り返されていることを利用し、画像処理技術を用いて行われる。例えば、半導体素子内には、同じ構造をした多数のメモリーが作られている。このメモリーの基本構造（セル）同士の比較、あるいはウエハ内に作られる回路（チップ）同士の比較で形状検査が行われる。
本発明実施例の装置構成によれば、形状検査と配線不良検査を併せて行う事が可能になり、検出速度と検出精度の向上に著しい効果を発揮し、経時変化のないエネルギーフィルタを通した電子に基づく試料像と、エネルギーフィルタを通さない電子に基づく試料像を得ることができる。
またエネルギーフィルタリングを行わない場合は、二次電子量をできるだけ多く得るために第１の電子検出器の出力と第２の電子検出器の出力を合成するように構成すれば、エネルギーフィルタを備えた走査電子顕微鏡であっても、エネルギーフィルタなしの走査電子顕微鏡と同等の検出効率を得ることができる。
更に、本発明実施例の第２の電子検出器の出力は、フィルタメッシュ３８に負電圧を印加しエネルギーフィルタリングを行った場合であっても、そうでない場合と比較して出力に差を生じない。第２の電子検出器では、第９図で説明した二次電子１１４ａが検出される。シールドメッシュ１１１ｂによって、フィルタメッシュ１１３に印加される電圧に基づいて形成される電界の外部への漏洩が抑制されるので、この電界によってシールドメッシュ１１１ｂに衝突する筈であった二次電子が試料方向に向かって加速され、第２の電子検出器で検出できなくなるという問題を解消できる。
そして、シールドメッシュ１１１ｂを通過し、フィルタメッシュ１１３への印加電圧に基づいてエネルギーフィルタリングされる二次電子１１４ｂは、フィルタ電圧１１０によって試料方向に加速されるため、第２の電子検出器で検出されることがない。
以上の事実から、本発明実施例装置の第２の電子検出器は、フィルタ電圧１１０の大きさに依らず、定量的に二次電子を検出することが可能であることが判る。このように第２の電子検出器は、試料の形状検査に好適な情報を得ることが可能であると共に、その出力の定量性から第１の電子検出器の出力に対する参照情報を得るのに好適なものであることが判る。
そして本発明実施例の第２の電子検出器（エネルギーフィルタリングされていない電子を検出）は、第１の電子検出器（エネルギーフィルタリングを受けた電子を検出）との出力の比或いは差を作ることで更にその効果を発揮する。
第１４図のグラフは縦軸に（第１の電子検出器出力）／（第２の電子検出器出力）の比を取り、横軸に試料（コンタクト配線）の表面電位を取ったものである。表面電位が高くなるほど暗くなる特性を持っている。どのような特性を持たせるかは、フィルタメッシュに与えるフィルタ電圧４４で変えることができる。検出出力の比を取る事で出力が規格化され、一次電子ビームの強度が変化してもこのカーブは一定である。試料の電圧がａ，ｂ，ｃであれば、検出器出力比はＡ，Ｂ，Ｃの一対一の関係をもつ。
第１５図は検出出力の比を用いて、不良配線の検査を実施した例である。縦軸が（第１の電子検出器の出力）／（第２の電子検出器の出力）の比、横軸は頻度（画素数）である。例えば、観察した像の検出器出力比に対する頻度分布を作ると、例えば図のように３つのピークが現れる。ピーク１は良接続配線（明るい配線）１０５に対応している画素、ピーク２は不良配線（暗い配線）１０６に対応する画素、ピーク３は周辺絶縁物に対応する画素である。ここでピーク２があることは接続不良配線が存在することを意味し、この部分を抽出することで不良配線部のみを検出（画像化）することができる。
この特定部分の抽出は、或る特定、或いは特定の範囲の明るさを持つ画素を選択し、これら以外の画素を除いて表示することで実施される。具体的にはピークの下に第１の閾値Ａを設け、これより明るい画素のみを選択する。これにさらに第２の閾値Ｂを設け、これより明るい画素は除いて表示する。この選択によりピーク、すなわち不良配線部に相当する画素のみを表示することが可能となる。
第１の電子検出器の出力のみであると全部が良配線、あるいは全部が不良配線である場合に判定が困難になる。しかし、この比を用いると全部が良配線、あるいは全部が不良配線であっても、確実に判定することができる。また第１９図のように不良の程度が分散した場合でも、検出出力の比の範囲を決めることで、良，不良を規定することが可能である。
第１５図でピーク２の面積をピーク１とピーク２の面積の和で割った値は欠陥率になる（ピーク１の面積をピーク１とピーク２の面積の和で割ったら正常率となる）。配線の接続不良の有無あるいは％を評価値とする場合はこの方法が有効である。また欠陥率としてではなく、例えば良：不良の比を出力するだけでも良い。この評価値を例えば半導体ウエハの歩留まり管理に用いれば、画一的かつ正確に歩留まり管理を行うことができる。
第１６図は、欠陥率を算出するのに好適な装置における表示装置の例を示した図である。表示装置３０１には、走査電子顕微鏡の光学条件等を示した表示エリア３０３と試料像表示エリア３０２が表示されている。試料像表示エリア３０２には、多数のコンタクト配線が表示されている。ポインティングデバイス３０４は、試料像表示エリア３０２上で矩形領域３０５の設定に用いられる。この矩形領域内において先の演算を行うようにすれば、オペレータが望む領域における欠陥率等の算出が可能になる。
上記検出器出力比を用いる方法では、電子ビームを細く絞らない条件、すなわち検査する範囲に電子ビームを面照射することで配線の接続不良等を検査することが可能である。ここでの電子ビーム照射は検査範囲を面状の電子ビームで固定照射しても良いし、また検査範囲を電子ビームで走査しても良い。この検査では、フィルタメッシュ電圧Ｖｆを変化させ、（第１の電子検出器出力）と（第２の電子検出器出力）の比を作る。
第１７図は、エネルギーフィルタ電圧（Ｖｆ、横軸）を変化させたときに得られる検出器出力比（縦軸）の変化である。図中の矢印で示したステップが良接続配線１０５，不良配線１０６，周辺絶縁物１０１から放出された二次電子（二次電子のエネルギーが異なるために分離している）を示している。
第１８図は、第１７図を微分したものである。良接続配線１０５，不良配線１０６，周辺絶縁物１０に相当するピークが得られ、より見やすくなっている。エネルギーフィルタの電圧は表面の電圧に換算できる。図に示すＶｒが表面電位０電圧に相当する。この分布から不良箇所の存在を知ることができる。ここでは１０６のピークが欠陥である。実際の検査では、特定な表面電位のピークの存在あるいはその強度から、または正常な領域で得られた分布との比較から評価・判定する。
この方法は電子ビームを細く絞る必要がないため大電流の電子ビームを照射できる。このため高速検査が可能である。必要に応じて大電流照射と細く絞った電子ビーム走査を切り替えて使用することも可能である。
以上の説明はコンタクト配線の接続不良の検査へ適用であったが、コンタクトホールの開口と非開口の検査にも同様に適用できる。エネルギーフィルタを用いると、開口しているコンタクトホールは、基板が見えているため明るく観察でき、非開口のコンタクトホールは、残った絶縁物が正に帯電するため暗くなり、容易に確認できる。
本発明の検出器の活用の他の例を説明する。例えば、第１の電子検出器のエネルギーフィルタを動作させないで（Ｖｆを０Ｖ）、第２の電子検出器の出力の和を作る。この状態では、二次信号電子をほぼ１００％活用することができる。
また、第１の電子検出器の出力に基づく試料像，第２の電子検出器の出力に基づく試料像，両検出器手段の出力を演算（和，差比等）した像を同時あるいは選択表示する事により、試料の特長をより多面的に評価することが可能になる。
第１０図で、８は一次電子ビーム７の開口角を制御する絞りで調整つまみ１０によって軸合せができるようになっている。１９は試料１２をＸＹに移動するためのＸＹ移動機構で、この上に絶縁板２１で絶縁されたホールダ２０が置かれ、これにリターデング電圧１３が印加されている。このホールダ２０に試料（例えばウエハ）を載せる。載せることで電気的接触ができ、試料１２にもリターデング電圧１３が印加される。
第１０図の実施例では、対物レンズ１７は磁路５２とコイル５１で構成され、対物レンズ１７の通路内に加速円筒９が設置されていた。第２０図は対物レンズ１７の構造が異なる例で、磁路を上磁路５３と下磁路５４に分離している。上磁路５３を接地から絶縁し、後段加速電圧２２が印加できるようになっている。この構成では、第１０図の実施例のように対物レンズ１７内に加速円筒９を設置する方法に比較すると、機械的な精度が良く、より高い性能を得る事が可能である。
第２１図は本発明の他の実施例である。第１０図の実施例で二次電子は試料１２に印加されたリターデング電圧に相当するエネルギーを持ってエネルギーフィルタに入射している。すなわち、リターデング電圧１３が印加されていることが必須の条件である。第２１図は試料に電圧を印加しない場合での本発明の実施例である。二次信号を加速円筒９に印加した後段加速電圧２２で加速円筒９内に引き込む。
加速円筒９の試料１２とは反対側にエネルギーフィルタ５０が設置されている。フィルタメッシュ３８，シールドメッシュ３９ｂ，反射メッシュ３９ａで構成されたエネルギーフィルタ５０が設置されている。反射メッシュ３９ａ，シールドメッシュ３９ｂは加速円筒９と同じ後段加速電圧２２が印加されている。反射メッシュ３９ａに二次電子１１が衝突することで作られた二次電子４３はシンチレータ４０に印加された高電圧（１０ｋＶ）で吸引され、シンチレータ４０を光らせ、ライトガイド４１を経て、光電子増倍管で増幅・検出される。
ここでは、静電偏向器３７ａ，３７ｂあるいは静電偏向器３７ａ，３７ｂと電磁偏向器３６ａ，３６ｂを組合せたＥｘＢ偏向器を用いない簡易な方式を示した。エネルギーフィルタ５０のフィルタメッシュ３８にはエネルギーを分別するフィルタ電圧４４が印加されている。エネルギーフィルタ５０を通過した二次電子はエネルギーフィルタ５０の上方に設けられたシンチレータ３２に印加された高電圧（１０ｋＶ）で吸引され、シンチレータ３２を光らせ、ライトガイド２４を経て、光電子増倍管で増幅・検出される。
ここでも、静電偏向器３１ａ，３１ｂ、あるいは静電偏向器３１ａ，３１ｂと電磁偏向器３３ａ，３３ｂを組合せたＥｘＢ偏向器を用いない簡易な方法の例を示した。
この実施例では、第１の電子検出器で反射電子を検出する事はできない。エネルギーフィルタの上方に加速円筒９と同電位の反射板を設け、エネルギーフィルタ５０を透過した二次電子を衝突させ、発生した二次電子を検出するようにしてもよい。この方法では、エネルギーフィルタで二次電子を遮断した場合には、反射電子のみの検出が可能になる。尚、この実施例では加速円筒９にエネルギーフィルタ５０を一体とする構造としたが、第２０図に示したように対物レンズの上磁路に電圧を印加する構造とし、これと同電位の円筒を設け、この円筒の上部にエネルギーフィルタ取り付ける構造にしてもよい。また、反射板まで上磁路を延長させ、反射板でエネルギーフィルタを通過した二次信号電子を検出する構造とすることも可能である。
本装置を用いてウエハの全面あるいは指定箇所を検査することが可能であるが、観察・検査すべき箇所の指定に光または電子を用いた欠陥検査装置のデータを用いてより効率よく実施することが可能である。第２の電子検出器の出力に基づく画像から形状欠陥、第１の電子検出器の出力に基づく画像あるいは両検出器出力の比から電気的な接続欠陥の判定（レビュー）および分類（クラシフィケーション）を実施できる。
また、本発明実施例は、走査電子顕微鏡として説明したが、他の荷電粒子線装置にも適用可能である。更に本発明実施例で説明した種々の演算や処理は、走査電子顕微鏡とは別体の演算装置等で行うことも可能である。その際には、走査電子顕微鏡で得られた情報を演算装置へ入力するための公知の情報伝達媒体が用いられる。
本発明によれば、これまで不可能であった低加速電圧走査電子顕微鏡による外観形状の検査と電気的な接続検査を同時に実施する事が可能になり、低加速電圧の走査電子顕微鏡の新たな用途を作った。
なお、本発明実施例では検出器を２つ用いる例を紹介したが、走査電子顕微鏡において、２つの検出器を開示した公知例として、国際公開番号ＷＯ９９／４６７９８号公報、特開平９−１７１７９１号公報（ＵＳＰ５，８７２，３５８）、特表平９−５０７３３１号公報（ＵＳＰ  ５，４９３，１１６）、特開平７−１９２６７９号公報（ＵＳＰ  ５，６０８，２１８）がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は、二次電子発生効率δの加速電圧依存性を説明する図である。第２図は、深いコンタクトホール内部での二次電子の衝突の様子を示す図である。第３図は、コンタクト配線の絶縁状況を示す図である。第４図は、高アスペクト比のコンタクトホールの観察を実現する正の帯電を示す図である。第５図は試料表面の帯電を行うための他の例を示す図である。第６図は、コンタクト配線から放出される二次電子のエネルギー分布を示す図である。第７図は、エネルギーフィルタの概要を示す図である。第８図は、エネルギーフィルタの効果を示す図である。第９図は、本発明実施例のエネルギーフィルタを示す図である。第１０図は、本発明実施例のエネルギーフィルタを走査電子顕微鏡に組み込んだ例を示す図である。第１１図は、二次電子検出器の出力信号の処理経過を示す図である。第１２図は、エネルギーフィルタに印加する電圧に対する検出器の出力量を示す図である。第１３図は、本発明実施例装置の出力画像の例を示す図である。第１４図は、試料の表面電位に対する検出器の出力比を示す図である。第１５図は、画像の頻度分布（ヒストグラム）を用いて不良を判定する方法を示す図である。第１６図は、本発明実施例の表示装置例を示す図である。第１７図はエネルギーフィルタ電圧を変化させたときに得られる検出器出力比の変化を示す図である。第１８図は、第１７図の変化の微分結果を示す図である。第１９図は、ヒストグラムを用いて不良を判定する他の方法を示す図である。第２０図は、対物レンズの磁路を分割して後段加速電圧を印加する他の実施装置を示す図である。第２１図は、エネルギーフィルタの他の実施例を説明する図である。
【図１】
0004069624.tif 000002
【図２】
0004069624.tif 000003
【図３】
0004069624.tif 000004
【図４】
0004069624.tif 000005
【図５】
0004069624.tif 000006
【図６】
0004069624.tif 000007
【図７】
0004069624.tif 000008
【図８】
0004069624.tif 000009
【図９】
0004069624.tif 000010
【図１０】
0004069624.tif 000011
【図１１】
0004069624.tif 000012
【図１２】
0004069624.tif 000013
【図１３】
0004069624.tif 000014
【図１４】
0004069624.tif 000015
【図１５】
0004069624.tif 000016
【図１６】
0004069624.tif 000017
【図１７】
0004069624.tif 000018
【図１８】
0004069624.tif 000019
【図１９】
0004069624.tif 000020
【図２０】
0004069624.tif 000021
【図２１】
0004069624.tif 000022